DE102014118691A1

DE102014118691A1 - Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014118691A1
Application number: DE102014118691.5A
Authority: DE
Inventors: Hajime c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA Oyama
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-07-02
Also published as: US9233711B2; CN107264617A; CN104742959A; JP5988308B2; US20150183460A1; JP2015123929A; CN107264617B; CN104742959B

Abstract

Es wird eine Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Vorrichtung setzt einen Motorbasisstrom Ipsb entsprechend einem Fahrer-Lenkdrehmoment Td, berechnet einen Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag Iff auf der Basis einer Fahrtstraßenform, berechnet Abweichung Δx zwischen Positionen eines Fahrzeugweges und eines Zielkurses an einem Vorwärtsbeobachtungspunkt, um einen Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb zu berechnen, berechnet einen Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby auf der Basis eines Gierwinkels des Fahrzeugs, setzt eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb dahingehend, größer zu sein, wenn eine Fahrtstraßenbreite Wr groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, und setzt eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby dahingehend, größer zu sein, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs, die einen Elektro-Servolenkungsmotor ansteuert, um längs eines gewählten Zielkurses zu fahren.
In den vergangenen Jahren wurden, um Verkehrsunfälle sowie Belastungen von Fahrern zu reduzieren, verschiedene Technologien entwickelt und vorgeschlagen für Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtungen, die die Lenkung unterstützen, assistieren und steuern, so dass Fahrzeuge längs eines gewählten Zielkurses fahren können. Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-A) Nr. 2007-326534 eine Technologie für eine Fahrzeugfahrspurbeibehaltung-Unterstützungsvorrichtung, die einen seitlichen Versatz von der Nähe einer Fahrspurmitte eines Fahrzeugs detektiert auf der Basis von Fahrspurforminformation, erhalten durch ein Bild, das aufgenommen wird von einer Kamera, und auf der Basis des detektierten seitlichen Versatzes ein Referenzlenkdrehmoment berechnet, das auf das Fahrzeug aufzubringen ist, um es zu ermöglichen, dass das Fahrzeug längs der Fahrspur fährt. Der Technik entsprechend wird das auf das Fahrzeug aufzubringende Lenkdrehmoment verändert von dem Referenzlenkdrehmoment durch Erhöhen eines Totbereiches (unwirksamen Bereiches) oder Reduzieren einer Verstärkung des Lenkdrehmomentes in Bezug auf den seitlichen Versatz, wenn eine Fahrspurbreite der Straße groß ist, verglichen damit, wenn die Fahrspurbreite klein ist.
Wenn ein Fahrer auf einer Straße fährt, wie in 8A gezeigt, ist es dann, wenn der Fahrer auf einer Fahrtstraße fährt, die eine große Fahrtstraßenbreite aufweist (Wr > C:Wr repräsentiert die Fahrtstraßenbreite und C repräsentiert eine Referenzbreite, die vorab gesetzt wird), wie beispielsweise eine Hauptverkehrsstraße, Schnellstraße oder Autobahn, möglich, das Lenken des Fahrers zu unterstützen und eine natürliche und stabile Fahrspurbeibehaltung-Steuerung durchzuführen längs eines Zielkurses mittels Durchführen einer Rückkopplungsregelung, um Abweichungen von einem gesetzten Zielkurs auf der Fahrtstraße zu eliminieren (zum Beispiel der Mitte der Fahrtstraße). Andererseits, wie in 8B gezeigt, wenn der Fahrer auf einer Fahrtstraße mit einer geringen Fahrtstraßenbreite fährt (Wr < C), wie einer allgemeinen Straße, sind Hindernisse wie geparkte Fahrzeuge und entgegenkommende Fahrzeuge oftmals auf der Fahrtstraße vorhanden. Der Fahrer muss so fahren, dass er den Hindernissen ausweicht. Es ist somit schwierig für den Fahrer, längs eines Zielkurses auf der Fahrtstraße zu fahren. Solche tatsächlichen Fahrtumstände in Betracht ziehend versucht die Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung, welche in der JP-A Nr. 2007-326534 offenbart ist, die Leistung der Seitenpositionbeibehaltung in einer Fahrspur durch Intensivierung der Steuerung zu verbessern, wenn eine Straßenbreite abnimmt. Andererseits verhindert dann die Fahrspurbeibehaltung-Steuerung zum Fahren längs des Zielkurses das Lenken des Fahrers.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht im Hinblick auf die obigen Umstände und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs bereitzustellen, die es einem Fahrer erlaubt, natürliche und stabile Lenkunterstützung durchzuführen entsprechend einer Fahrspurbeibehaltung-Steuerung auf einer Fahrtstraße, die eine große Fahrtstraßenbreite aufweist wie beispielsweise eine Autobahn oder eine Schnellstraße, und eine optimale Fahrspurbeibehaltung-Steuerung ausführt unter Beachtung tatsächlicher Fahrtumgebung, ohne eine Beeinträchtigung mit einem Verhindern eines Lenkens des Fahrers auf einer Fahrtstraße mit einer kleinen Fahrtstraßenbreite wie beispielsweise einer gewöhnlichen Straße.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs bereit, die einen Zielkurs setzt, auf dem das Fahrzeug fahren soll, einen Steuerungs- beziehungsweise Regelungsbetrag für einen Elektro-Servolenkungsmotor berechnet auf der Basis von zumindest einer Abweichung von dem Zielkurs und das Fahrzeug so steuert beziehungsweise regelt, dass es längs des Zielkurses fährt. Die Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs beinhaltet: eine Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung, die, auf der Basis von Abweichung zwischen dem Zielkurs und einer Position eines abgeschätzten Fahrzeugweges des Fahrzeugs, einen Steuerungsbetrag berechnet durch Rückkopplungsregelung (Feedback) derart, dass die Abweichung der Position eliminiert wird, und eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung, die einen Einflussgrad des Steuerungsbetrags durch die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung so setzt, dass er höher ist, wenn eine Fahrtstraßenbreite groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite klein ist.
Die Erfindung wird im Folgenden beschrieben anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
1 eine Darstellung einer beispielhaften Konfiguration eines Lenkungssystems eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
2 ein funktionales Blockdiagramm einer Lenkungssteuerung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
3 ein Flussdiagramm eines Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsprogramms gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
4 eine beispielhafte Darstellung ist, die ein Beispiel einer Charakteristik eines Lenkdrehmomentes zeigt – einen Elektromotorbasisstromwert eines Elektro-Servolenkungsmotors entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
5 eine beispielhafte Darstellung einer Vorwärtskopplungssteuerung (Feed-Forward) gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
6 eine beispielhafte Darstellung einer Lateralposition-Rückkopplungsregelung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
7 eine beispielhafte Darstellung einer Gierwinkel-Rückkopplungsregelung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist und
die 8A und 8B beispielhafte Darstellungen von Fahrtzuständen in einer tatsächlichen Fahrtumgebung sind, wobei 8A eine beispielhafte Ansicht einer Fahrt auf einer Autobahn beziehungsweise einer Schnellstraße ist und 8B eine beispielhafte Darstellung einer Fahrt auf einer normalen Straße ist.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die einen Lenkwinkel frei setzen kann unabhängig von einem Zutun des Fahrers. In der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 1 ist eine Lenkwelle 2 von einem Fahrzeugkarosserierahmen (nicht gezeigt in der Figur) drehbar gehalten über eine Lenksäule 3. Ein Ende der Lenkwelle 2 erstreckt sich zu einem Fahrersitz hin und das andere Ende der Lenkwelle erstreckt sich zu einem Motorraum hin. Ein Lenkrad 4 ist an dem Ende der Lenkwelle 2 befestigt, das sich zu dem Fahrersitz erstreckt. Eine Ritzelwelle 5 ist mit dem Ende verbunden, das sich zu dem Motorraum hin erstreckt.
In dem Motorraum ist ein Lenkgetriebegehäuse 6 angeordnet, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt. Eine Zahnstange 7 ist durch das Lenkgetriebegehäuse 6 hindurchgeführt und von diesem gehalten, so dass es sich hin und her bewegen kann. Ein an der Ritzelwelle 5 ausgebildetes Zahnrad kämmt mit einer Verzahnung (in der Figur nicht gezeigt), die in der Zahnstange 7 ausgebildet ist, um einen Lenkgetriebemechanismus nach dem Zahnstangenprinzip zu bilden.
Das linke und das rechte Ende der Zahnstange 7 stehen aus dem Lenkgetriebegehäuse 6 hervor. Vordere Lenkhebel 9 sind mit den Enden über Zugstangen 8 verbunden. Die vorderen Lenkhebel 9 lagern drehbar ein linkes und ein rechtes Rad 10L und 10R, die als gelenkte Räder funktionieren und lenkbar durch den Fahrzeugkarosserierahmen gelagert sind. Wenn daher das Lenkrad 4 betätigt wird, um die Lenkwelle 2 und die Ritzelwelle 5 zu drehen, bewegt sich die Zahnstange 7 in linker und rechter Richtung entsprechend der Drehung der Ritzelwelle 5. Die vorderen Lenkhebel 9 drehen sich um Achsschenkelbolzen (nicht in der Figur gezeigt) entsprechend der Bewegung, wodurch das linke Rad 10L und das rechte Rad 10R in der linken und rechten Richtung gelenkt werden.
Ein Elektro-Servolenkungsmotor (ein Elektromotor) 12 ist mit der Ritzelwelle 5 verbunden über einen Hilfsübertragungsmechanismus 11. Der Elektromotor 12 unterstützt auf das Lenkrad 4 aufgebrachtes Lenkdrehmoment und fügt Lenkdrehmoment hinzu zum Erhalten eines gewählten beziehungsweise gesetzten Lenkwinkels (ein Ziellenkwinkel). Eine Motoransteuerungseinrichtung (Motortreiber) 21 empfängt einen Zielstrom Icmd, der als ein Steuerungsausgangswert dient, von einer Lenksteuerungseinrichtung 20, um den Elektromotor 12 anzusteuern.
Eine Vorwärtserkennungsvorrichtung 31, die linke und rechte Fahrspurlinien vor dem Fahrzeug als die Form der Fahrtstraße erkennt, Fahrspurlinienpositionsinformation akquiriert und eine Fahrtstraßenform erkennt, ist mit der Lenksteuerungseinrichtung 20 verbunden. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit V detektiert, ein Lenkwinkelsensor 33, der einen Lenkungswinkel (einen Lenkwinkel) θp detektiert, und ein Lenkdrehmomentsensor 34, der ein Lenk- beziehungsweise Lenkungsdrehmoment Td detektiert, sind ebenfalls mit der Lenksteuerungseinrichtung 20 verbunden.
Die Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 weist ein Paar CCD-Kameras auf sowie eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung. Die CCD-Kameras sind beispielsweise im vorderen Bereich des Himmels des Innenraums befestigt und nehmen in Stereo ein Bild eines Ziels der Außenseite von unterschiedlichen Perspektiven auf. Die Stereobildverarbeitungsvorrichtung verarbeitet Bilddaten von den CCD-Kameras.
Die Verarbeitung der Bilddaten von den CCD-Kameras in der Stereobildverarbeitungsvorrichtung der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 wird beispielsweise durchgeführt wie nachfolgend beschrieben. Als Erstes verwendet die Stereobildverarbeitungsvorrichtung ein Paar Stereobilder in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs, aufgenommen von den CCD-Kameras, um Abstandsinformation zu berechnen, basierend auf einer Abweichung von Positionen entsprechend dem Paar Stereobilder, und erzeugt ein Abstandsbild.
Beim Erkennen von Fahrspurliniendaten, basierend auf der Kenntnis, dass eine Fahrspurlinie eine höhere Luminanz aufweist, verglichen mit einer Straßenoberfläche, wird eine Luminanzänderung in der Breitenrichtung einer Straße evaluiert, um die Positionen von linken und rechten Fahrspurlinien auf einer Bildebene zu spezifizieren. Positionen (x, y, z) in einem tatsächlichen Raum der Fahrspurlinien werden berechnet mit einer bekannten Koordinatentransformationsgleichung auf der Basis von Positionen (i, j) auf der Bildebene und einer Parallaxe, die bezüglich der Positionen berechnet wird, das heißt auf der Basis von der Abstandsinformation. In einem Koordinatensystem des tatsächlichen Raumes, das gesetzt wird in Bezug auf die Position des Fahrzeugs, wird bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise, wie in 6 gezeigt, eine Straßenoberfläche direkt unter der Mitte einer Stereokamera als der Ursprung gesetzt, die Fahrzeugbreitenrichtung wird als die x-Achse gesetzt, die Fahrzeughöhenrichtung wird als die y-Achse gesetzt und die Fahrzeuglängenrichtung (die Abstandsrichtung) wird als die z-Achse gesetzt. In diesem Fall, wenn die Straße flach ist, fällt eine x-z-Ebene (y = 0) mit der Straßenoberfläche zusammen. Ein Straßenmodel wird dargestellt durch Unterteilen einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrtspur auf der Straße in mehrere Sektionen in der Abstandsrichtung und Approximieren, wie vorbestimmt, und Verbinden linker und rechter Fahrspurlinien in den Sektionen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem die Form der Fahrtstraße erkannt wird auf der Basis von Bildern von dem Paar CCD-Kameras. Alternativ kann die Form der Fahrtstraße beispielsweise auch berechnet werden auf der Basis von Bildinformation von einer Monokularkamera oder einer Farbkamera.
Die Lenksteuerungseinrichtung 20 setzt einen Motorbasisstrom Ipsb entsprechend einem Lenkdrehmoment Td, das ausgeführt wird von einem Fahrer, auf der Basis der Eingangssignale. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 berechnet auf der Basis der Fahrtstraßenform einen Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag Iff des Elektromotors 12, der notwendig ist, um längs eines Zielkurses (in diesem Beispiel die Mitte zwischen der linken Fahrspurlinie und der rechten Fahrspurlinie) zu fahren durch eine Vorwärtskopplungssteuerung. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 schätzt eine Fahrzeugspur des Fahrzeugs ab und berechnet eine Abweichung Δx zwischen Positionen der abgeschätzten Fahrzeugspur und dem Zielkurs an einem nach vorne gerichteten Beobachtungspunkt, der vorab gesetzt wird. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 führt eine Steuerung beziehungsweise Regelung durch, um die Abweichung Δx zu eliminieren, und berechnet einen Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb zum Fahren längs des Zielkurses. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 berechnet einen Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby zum Setzen eines Gierwinkels des Fahrzeugs auf einen Gierwinkel längs des Zielkurses. Bezüglich der Steuerungsbeträge der Rückkopplungsregelung setzt die Lenksteuerungseinrichtung 20 eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb dahingehend, größer zu sein, wenn eine Fahrtstraßenbreite Wr groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 setzt eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby dahingehend, größer zu sein, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist. Die Lenksteuerungseinrichtung 20 addiert diese Werte auf, berechnet einen Elektromotorstromwert Icmd, gibt den Elektromotorstromwert Icmd an den Motortreiber 21 ab und steuert beziehungsweise regelt die Ansteuerung des Elektromotors 12.
Die Lenksteuerungseinrichtung 20, wie sie in 2 gezeigt ist, weist daher hauptsächlich auf eine Motorbasisstromwert-Setzeinrichtung 20a, eine Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b, eine Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c, eine Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d, eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e, eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f und eine Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g.
Die Motorbasisstromwert-Setzeinrichtung 20a empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 und empfängt das Lenkdrehmoment Td von dem Lenkdrehmomentsensor 34. Die Motorbasisstromwert-Setzeinrichtung 20a setzt beispielsweise den Elektromotorbasisstromwert Ipsb unter Bezug auf beispielsweise ein charakteristisches Kennfeld des Lenkdrehmoments Td, wobei der Elektromotorbasisstromwert Ipsb, gezeigt in 4, im Voraus gesetzt wird, und gibt den Elektromotorbasisstromwert Ipsb an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g aus.
Die Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b empfängt die erkannte Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31. Die Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b verwendet beispielsweise die nachfolgend wiedergegebene Gleichung (1), um den Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag (Stromwert) Iff des Elektromotors 12 zu berechnen, der notwendig ist, um längs des Zielkurses zu fahren, und gibt den Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag (Stromwert) Iff an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g ab. Iff = Giff·κ (1) wobei κ eine Fahrspurkrümmung anzeigt, angezeigt beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung (2). κ = (κl + κr)/2 (2)
In Gleichung (2) zeigt κl eine Krümmungskomponente durch die linke Fahrspurlinie an und κr zeigt eine Krümmungskomponente durch die rechte Fahrspurlinie an. Genauer gesagt, die Krümmungskomponenten κl und κr der linken und rechten Fahrspurlinien werden gesetzt durch Verwenden eines Koeffizienten eines quadratischen Terms, berechnet von einer Methode der kleinsten Quadrate bezüglich Punkten, die jeweils die linken und rechten Fahrspurlinien, gezeigt in 5, bilden. Wenn beispielsweise eine Fahrspurlinie angenähert wird durch einen quadratischen Ausdruck x = A·z² + B·z + C, wird ein Wert 2·A verwendet als eine Krümmungskomponente. Es ist zu beachten, dass die Krümmungskomponenten κl und κr der Fahrspurlinien Krümmungen der entsprechenden Fahrspurlinien sein können. Giff in Gleichung (1) zeigt eine Vorwärtskopplungsverstärkung an, die vorab gesetzt wird durch ein Experiment beziehungsweise einen Versuch, einen Berechnungsvorgang oder dergleichen. Auf diese Weise ist die Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b bereitgestellt als die Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung in den Ansprüchen.
Die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c empfängt die erkannte Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31, empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 und empfängt den Lenkwinkel θp von dem Lenkwinkelsensor 33. Die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c berechnet den Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag (Stromwert) Ifb entsprechend der nachfolgend wiedergegebenen Gleichung (3) und gibt den Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g ab. Ifb = Gifb·Δx (3) wobei Gifb eine Verstärkung anzeigt, die vorab gesetzt wird durch ein Experiment beziehungsweise einen Versuch, einen Berechnungsvorgang oder dergleichen. Δx wird berechnet durch die unten wiedergegebene Gleichung (4), wie in 6 gezeigt. Ax = (xl + xr)/2 – xv (4)
In Gleichung (4) zeigt xv eine x-Koordinate eines abgeschätzten Fahrzeugwegs an in einer z-Koordinate eines Vorwärtsbeobachtungspunkts (0, zv) des Fahrzeugs. Ein Vorwärtsbeobachtungsabstand (eine z-Koordinate) zv des Vorwärtsbeobachtungspunktes (0, zv) wird in diesem Beispiel berechnet durch zv = T·V. T zeigt eine Voraussagezeit an, die vorab gesetzt wird, und wird beispielsweise gesetzt auf 1,2 Sekunden.
Wenn daher Spezifikationen des Fahrzeugs, ein Stabilitätsfaktor As, der für das Fahrzeug spezifisch ist, und dergleichen verwendet werden auf der Basis eines Fahrtzustands des Fahrzeugs, kann xv berechnet werden beispielsweise durch die nachfolgende Gleichung (5). xv = (1/2)·(1/(1 + As·V²))·(θp/Lw)·(T·V)2 (5) wobei Lw einen Radstand anzeigt. In Gleichung (4) zeigt xl eine x-Koordinate der linken Fahrspurlinie in der z-Koordinate des Vorwärtsbeobachtungspunktes (0, zv) an und xr zeigt eine x-Koordinate der rechten Fahrspurlinie in der z-Koordinate des Vorwärtsbeobachtungspunktes (0, zv) an.
Es ist zu beachten, dass xv auch berechnet werden kann durch die nachfolgende Gleichung (6) unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Gierrate (dθ/dt) oder ebenfalls berechnet werden kann durch die nachfolgende Gleichung (7) auf der Basis von Bildinformation. xv = (1/2)·((dθ/dt)/V)·(V·T)² (6) xv = (1/2)·κ·V·T)² (7)
Auf diese Weise wird die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c bereitgestellt als die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung in den Ansprüchen.
Die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d empfängt die erkannte Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31. Die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d verwendet dann beispielsweise die nachstehend wiedergegebene Gleichung (8), um den Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag (Stromwert) Ifby zum Rückkopplungsregeln eines Gierwinkels des Fahrzeugs auf einen Gierwinkel längs des Zielkurses zu berechnen, und gibt den Gierwinkrel-Rückkopplungsregelungsbetrag (Stromwert) Ifby an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g aus. Ifby = Gifby·(θtl + θtr)/2 (8) wobei Gifby eine Verstärkung anzeigt, die vorab gesetzt wird durch ein Experiment oder einen Versuch, einen Berechnungsvorgang oder dergleichen, θtl eine Schrägstellung des Fahrzeugs in Bezug auf die linke Fahrspurlinie durch die Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 anzeigt und θtr eine Schrägstellung des Fahrzeugs in Bezug auf die rechte Fahrspurlinie durch die Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 anzeigt (siehe 7). Es ist zu beachten, dass als θtl und θtr beispielsweise ein Koeffizient eines linearen Terms (das heißt ein Wert von B, erhalten, wenn eine Fahrspurlinie angenähert wird durch einen Ausdruck x = A·z² + B·z + C), berechnet durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate in Bezug auf Punkte der Fahrspurlinie, erhalten von der Bildinformation, verwendet werden kann. Auf diese Weise wird die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d bereitgestellt als die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung in den Ansprüchen.
Die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e empfängt die erkannte Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31. Die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e berechnet die Fahrtstraßenbreite Wr aus beispielsweise dem Intervall beziehungsweise dem Abstand zwischen der linken Fahrspurlinie und der rechten Fahrspurlinie auf der Basis der Bildinformation und vergleicht die Fahrtstraßenbreite Wr mit der Referenzbreite C, die vorab gesetzt wird. Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr größer ist als die Referenzbreite C (Wr > C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße ist mit der großen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine Schnellstraße oder eine Autobahn, setzt die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb1 eines großen Wertes als eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb, die multipliziert wird mit dem Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb. Andererseits, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr gleich oder kleiner ist als die Referenzbreite C (Wr ≤ C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße ist mit der geringen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine gewöhnliche Straße, setzt die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb2 eines kleinen Wertes als die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb, die multipliziert wird mit dem Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb. Das heißt, Gfb1 > Gfb2. Ein Einflussgrad des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb wird größer gesetzt, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist. Die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb, die auf diese Weise gesetzt wird, wird ausgegeben an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g. In dieser Weise ist die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e bereitgestellt als die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung in den Ansprüchen.
Die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f empfängt die erkannte Bildinformation von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31. Die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f berechnet die Fahrtstraßenbreite Wr aus beispielsweise dem Intervall beziehungsweise dem Abstand zwischen der linken Fahrspurlinie und der rechten Fahrspurlinie auf der Basis der Bildinformation und vergleicht die Fahrtstraßenbreite Wr mit der Referenzbreite C, die vorab gesetzt wird. Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr größer ist als die Referenzbreite C (Wr > C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße ist mit einer großen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine Autobahn oder eine Schnellstraße, setzt die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby1 eines kleinen Wertes als eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby, die multipliziert wird mit dem Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby. Andererseits, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr gleich oder kleiner ist als die Referenzbreite C (Wr ≤ C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße ist mit der geringen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine gewöhnliche Straße, setzt die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby2 eines großen Wertes als die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby, die multipliziert wird mit dem Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby. Das heißt, Gfby1 < Gfby2. Ein Einflussgrad des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby wird höher gesetzt, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist. Die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby, die auf diese Weise gesetzt wird, wird ausgegeben an die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g. Auf diese Weise wird die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f bereitgestellt als die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung in den Ansprüchen.
Die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g empfängt den Elektromotorbasisstromwert Ipsb von der Motorbasisstromwert-Setzeinrichtung 20a, empfängt den Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag Iff von der Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b, empfängt den Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb von der Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c, empfängt den Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby von der Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d, empfängt die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb von der Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e und empfängt die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby von der Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f. Die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g berechnet den Elektromotorstromwert Icmd entsprechend beispielsweise der nachfolgend wiedergegebenen Gleichung (9), gibt den Elektromotorstromwert Icmd an den Motortreiber 21 ab und steuert beziehungsweise regelt die Ansteuerung des Elektromotors 12. Icmd = Ipsb + Iff + Gfb·Ifg + Gfby·Ifby (9)
Die von der Lenksteuerungseinrichtung 20 ausgeführte Fahrspurbeibehaltungssteuerung wird beschrieben unter Bezug auf das Flussdiagramm gemäß 3.
Zuerst setzt in Schritt (im Folgenden abgekürzt als „S”) 101 die Motorbasisstromwert-Setzeinrichtung 20a den Elektromotorbasisstromwert Ipsb unter Bezug auf das charakteristische Kennfeld des Lenkdrehmoments Td – der in 4 gezeigte Elektromotorbasisstromwert Ipsb wird im Voraus gesetzt.
Anschließend verwendet in S102 die Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung 20b beispielsweise Gleichung (1), um den Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag (Stromwert) Iff des Elektromotors 12 zu berechnen, der erforderlich ist zum Fahren längs des Zielkurses.
Anschließend berechnet in S103 die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20c den Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag (Stromwert) Ifb entsprechend beispielsweise Gleichung (3).
Anschließend berechnet in S104 die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung 20d den Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag (Stromwert) Ifby entsprechend beispielsweise Gleichung (8).
Anschließend vergleichen in S105 die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e und die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f die Fahrtstraßenbreite Wr mit der vorab gesetzten Referenzbreite C. Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr größer ist als die Referenzbreite C (Wr > C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße mit der großen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine Autobahn oder eine Schnellstraße ist, geht der Prozess weiter zu S106, wo die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb1 eines großen Wertes setzt als die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb, die multipliziert wird mit dem Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb (Gfb = Gfb1).
Anschließend setzt in S107 die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfb1 eines kleinen Wertes als die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby, die multipliziert wird mit dem Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby (Gfby = Gfby1).
Andererseits, wenn als ein Ergebnis des Vergleichs in S105 die Fahrtstraßenbreite Wr gleich oder kleiner ist als die Referenzbreite C (Wr < C) und bestimmt werden kann, dass die Fahrtstraße eine Fahrtstraße ist mit der geringen Fahrtstraßenbreite Wr wie beispielsweise eine gewöhnliche Straße, geht der Prozess weiter zu S108, wo die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20e die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb2 eines kleinen Wertes setzt als die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung Gfb, die multipliziert wird mit dem Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb (Gfb = Gfb2). Hierbei gilt, Gfb1 > Gfb2.
Anschließend setzt in S109 die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung 20f die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby2 eines großen Wertes als die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung Gfby, die mit dem Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby multipliziert wird (Gfby = Gfby2). Hier gilt Gfby1 < Gfby2.
Dann berechnet in S110 die Elektro-Servolenkungsmotor-Stromwert-Berechnungseinrichtung 20g den Elektromotorstromwert Icmd entsprechend Gleichung (9), gibt den Elektromotorstromwert Icmd an den Motortreiber 21 aus, steuert beziehungsweise regelt die Ansteuerung des Elektromotors 12 und der Prozess wird verlassen.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Motorbasisstrom Ipsb gesetzt entsprechend dem Lenkdrehmoment Td des Fahrers. Der Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag Iff des Elektromotors 12, der erforderlich ist, um längs des Zielkurses zu fahren, wird berechnet durch die Vorwärtskopplungssteuerung auf der Basis der Fahrtstraßenform. Der Fahrzeugweg des Fahrzeugs wird abgeschätzt und die Abweichung Δx zwischen Positionen des abgeschätzten Fahrzeugweges und des Zielkurses an dem Vorwärtsbeobachtungspunkt, der vorab gesetzt wird, wird berechnet. Die Steuerung beziehungsweise Regelung wird durchgeführt, um die Abweichung Δx zu eliminieren, und der Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb zur Fahrt längs des Zielkurses wird berechnet. Der Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby zum Setzen des Gierwinkels des Fahrzeugs auf den Gierwinkel längs des Zielkurses wird berechnet. Bezüglich der Steuerungsbeträge der Rückkopplungsregelung wird die Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb größer gesetzt, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist. Die Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby wird größer gesetzt, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist. Diese Werte werden aufaddiert und der Elektromotorstromwert Icmd wird berechnet. Daher wird, wie in 8A gezeigt, der Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb groß gesetzt auf einer Fahrtstraße mit einer großen Fahrtstraßenbreite wie beispielsweise eine Autobahn oder eine Schnellstraße, so dass die Rückkopplungsregelung durchgeführt wird, um Abweichung von einem auf der Fahrtstraße gesetzten Zielkurs zu eliminieren. Dementsprechend ist es möglich, das Lenken des Fahrers zu unterstützen und eine natürliche und stabile Fahrspurbeibehaltungssteuerung längs des Zielkurses durchzuführen. Andererseits, wie in 8B gezeigt, wird der Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb klein gesetzt auf einer Fahrtstraße mit einer kleinen Fahrtstraßenbreite wie beispielsweise einer gewöhnlichen Straße, so dass die Fahrspurbeibehaltungssteuerung den Fahrer, der das Fahrzeug lenkt, wobei er parkenden Fahrzeugen und entgegenkommenden Fahrzeugen ausweicht, weniger stört. Dementsprechend ist es möglich, eine optimale Fahrspurbeibehaltungssteuerung auszuführen, die die tatsächliche Fahrtumgebung in Betracht zieht. Der Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby zum Steuern beziehungsweise Regeln der Stellung des Fahrzeugs wird größer gesetzt, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist. Daher kann der Fahrer leicht und stabil das Lenken durchführen zum Ausweichen parkender Fahrzeuge und entgegenkommender Fahrzeuge.
Es ist zu beachten, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben wird, bei dem der Steuerungsbetrag (der Elektromotorstromwert) Icmd für den Motortreiber 21 berechnet wird durch Gleichung (9), das heißt durch Aufaddieren von Ipsb, Iff, Gfb·Ifb und Gfby·Ifby. Der Steuerungsbetrag (der Elektromotorstromwert) Icmd ist jedoch nicht hierauf begrenzt und kann einen Steuerungsbetrag (Integralkorrektur) zum Durchführen von Rückkopplungsregelung beinhalten, den Einfluss von Störungen, wie beispielsweise Neigungen der Fahrtstraße, in Betracht ziehend.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden sowohl der Einflussgrad des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb als auch der Einflussgrad des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby verändert entsprechend der Fahrtstraßenbreite Wr. Alternativ kann jedoch auch nur der Einflussgrad des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb geändert werden.
Zudem wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Fahrtstraße bestimmt durch Vergleich der Fahrtstraßenbreite Wr mit der Referenzbreite C. Alternativ kann beispielsweise, wenn bestimmt werden kann, dass eine Art der Fahrtstraße des Fahrzeugs eine Autobahn oder Schnellstraße ist anhand von Karteninformation und dergleichen von einem Fahrzeugnavigationssystem, bestimmt werden, dass das Fahrzeug auf einer Straße mit einer großen Fahrtstraßenbreite fährt. Umgekehrt kann, wenn bestimmt werden kann, dass die Art der Fahrtstraße des Fahrzeugs eine gewöhnliche Straße ist, bestimmt werden, dass das Fahrzeug auf einer Straße fährt mit einer kleinen Fahrtstraßenbreite.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird eine Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Vorrichtung setzt einen Motorbasisstrom Ipsb entsprechend einem Fahrer-Lenkdrehmoment Td, berechnet einen Vorwärtskopplungssteuerungsbetrag Iff auf der Basis einer Fahrtstraßenform, berechnet Abweichung Δx zwischen Positionen eines Fahrzeugweges und eines Zielkurses an einem Vorwärtsbeobachtungspunkt, um einen Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifb zu berechnen, berechnet einen Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrag Ifby auf der Basis eines Gierwinkels des Fahrzeugs, setzt eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung des Lateralposition-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifb dahingehend, größer zu sein, wenn eine Fahrtstraßenbreite Wr groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, und setzt eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung des Gierwinkel-Rückkopplungsregelungsbetrags Ifby dahingehend, größer zu sein, wenn die Fahrtstraßenbreite Wr klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite Wr groß ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-326534 [0002]
JP 2007-326534 A [0003]

Claims

Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs, die einen Zielkurs setzt, auf dem das Fahrzeug fahren soll, einen Steuerungsbetrag für einen Elektro-Servolenkungsmotor berechnet auf der Basis von zumindest einer Abweichung von dem Zielkurs und das Fahrzeug dahingehend steuert, längs des Zielkurses zu fahren, wobei die Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs aufweist: eine Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung, die berechnet, auf der Basis von Abweichung zwischen dem Zielkurs und einer Position einer abgeschätzten Fahrtspur des Fahrzeugs, einen Steuerungsbetrag durch Rückkopplungsregelung dahingehend, dass die Abweichung der Position eliminiert wird, und eine Lateralposition-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung, die einen Einflussgrad des Steuerungsbetrags durch die Lateralposition-Rückkopplungsregelungseinrichtung dahingehend setzt, höher zu sein, wenn eine Fahrtstraßenbreite groß ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite klein ist.
Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung, die berechnet, auf der Basis von Abweichung eines Gierwinkels des Fahrzeugs in Bezug auf den Zielkurs, den Steuerungsbetrag durch Rückkopplungsregelung derart, dass die Abweichung des Gierwinkels eliminiert wird, und eine Gierwinkel-Rückkopplungsverstärkung-Setzeinrichtung, die einen Einflussgrad des Steuerungsbetrags durch die Gierwinkel-Rückkopplungsregelungseinrichtung höher setzt, wenn die Fahrtstraßenbreite klein ist, als wenn die Fahrtstraßenbreite groß ist.
Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrtstraßenbreite bestimmt wird entsprechend einer Art von einer Fahrtstraße.
Fahrspurbeibehaltung-Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend eine Vorwärtskopplungssteuerungseinrichtung, die berechnet, auf der Basis einer Fahrtstraßenform, einen Steuerungsbetrag, der erforderlich ist, um durch Vorwärtskopplungssteuerung längs des Zielkurses zu fahren.