DE112018003166T5

DE112018003166T5 - Einrichtung und verfahren zum steuern einer fahrzeugbewegung und einrichtung und verfahren zum erzeugen eines zielkurses

Info

Publication number: DE112018003166T5
Application number: DE112018003166.7T
Authority: DE
Inventors: Junya Takahashi; Yuki Akiyama; Kenta MAEDA; Naoki Hiraga; Toshiyuki Innami
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-04-02
Also published as: WO2019031255A1; JP2019034591A; US11383698B2; CN110799399B; CN110799399A; US20200164870A1; JP6814710B2

Abstract

Es werden eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugbewegung geschaffen, womit es möglich ist, ein Verursachen einer Unbehaglichkeit für Fahrzeuginsassen und ein Verursachen eines instabilen Verhaltens während der Kurvenfahrt durch eine automatische Fahrsteuerung zu unterdrücken; ferner werden eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Zielkurses geschaffen. In einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, steuert die vorliegende Erfindung die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart, dass der Ruck, der die Änderung der Beschleunigung im Zeitablauf ist, in einem Bereich, in dem die Querbeschleunigung, die nach dem Eintreten in eine Kurve auftritt, gleich oder kleiner als die Hälfte der Beschleunigung während einer normalen Kurvenfahrt ist, am größten wird und der Ruck abnimmt, während die Beschleunigung zunimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung und ein Fahrzeugbewegungssteuerverfahren zum Steuern der Fahrt eines Fahrzeugs wie z. B. eines Personenkraftwagens und eine Zielkurserzeugungseinrichtung und ein Zielkurserzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Zielkurses, auf dem ein Fahrzeug fährt.
Technischer Hintergrund
Die Entwicklung eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) und von auf automatisches Fahren bezogenen Technologien in Personenkraftwagen ist in den letzten Jahren rasch vorangeschritten. Adaptive Tempomaten, Spurhalteunterstützungssysteme, automatisches Notbremsen usw. wurden als Funktionen praktisch eingesetzt, um Teile des Fahrbetriebs zu automatisieren. Allerdings sind dies Systeme, die lediglich entweder die Längsbewegung oder die Querbewegung eines Fahrzeugs automatisch steuern. Um eine ruhige Fahrzeugbewegung in einer Fahrszene zu realisieren, in der ein Fahrzeug eine Kurvenfahrt mit einer Beschleunigung/Verzögerung z. B. auf einer gekrümmten Fahrbahn, auf der die Krümmung eng ist und die Querbeschleunigung übermäßig ist, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, oder wenn ein Fahrzeug überholt oder einschert usw. durchführt, wurde kein Steuerverfahren zum umfassenden Umgehen mit der Längsbewegung und der Querbewegung in der tatsächlichen Situation geschaffen.
Hinsichtlich der Querbewegung eines Fahrzeug wird z. B. PTL 1 als ein verwandter Stand der Technik zitiert.
PTL 1 beschreibt, dass es für ruhiges Fahren bei einem automatischen Fahren nicht ausreichend ist, entlang einer Kurvenform einer Fahrbahn zu fahren, und offenbart ein Verfahren zum Fahren, während ein Kurs derart geändert wird, dass er einen Abschnitt besitzt, in dem eine Änderungsrate der Fahrbahnkrümmung konstant ist.
Ferner beschreibt z. B. PTL 2 ein Verfahren zum Mildern einer Änderung der Querkraft, die auf ein Fahrzeug und einen Insassen wirkt, indem eine Krümmungsänderungsrate eines Gleises im Eisenbahngleisentwurf kontinuierlich gestaltet wird.
Allerdings beschreibt keine der oben beschriebenen PTL 1 und PTL 2 den Fall des Fahrens in einer Kurve mit einer Beschleunigung/Verzögerung.
Andererseits schlägt PTL 3 als eine Steuertechnik, in der die Beschleunigung/Verzögerung eines Fahrzeugs mit einer Querbewegung verbunden ist, ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Steuerverfahren auf der Grundlage des Querrucks (der Änderung im Zeitablauf oder der Änderungsrate der Querbeschleunigung), die durch Lenken auftritt, vor.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2013-513149 A
PTL 2: JP 2005-200847 A
PTL 3: JP 2008-285066 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings verwendet die Beschleunigungs-/Verzögerungs-Steuerung in PTL 3 die Prämisse als Grundlage, dass ein menschlicher Fahrer für das Lenken zur Querbewegung selbst verantwortlich ist. Es wird die Auffassung vertreten, dass dann, wenn ein menschlicher Fahrer fährt, keine strenge Kursverfolgungssteuerung für einen vorgegebenen Fahrkurs durchgeführt wird, und während immer der ungefähre Kurs und die ungefähre Beschleunigung/Verzögerung, mit denen sich der Fahrer vorwärtsbewegen möchte, angenommen werden, werden die Querbewegung und die Längsbewegung des Fahrzeugs gleichzeitig gesteuert. Aus diesem Grund ist bei automatischem Fahren durch Kursverfolgung einfach entlang der Fahrbahnform nicht klar, wie eine ruhige Bewegung mit einer Beschleunigung/Verzögerung erreicht werden kann, und ein Problem ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Querbewegung und zum Steuern einer Beschleunigung/Verzögerung unter Berücksichtigung einer Beschleunigung/Verzögerung.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugbewegung und eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Zielkurses zu schaffen, die das Auftreten eines instabilen Verhaltens eines Fahrzeugs aufgrund einer Beschleunigungsänderung während einer Kurvenfahrt durch eine automatische Fahrsteuerung unterbinden können, und den Passagierkomfort zu verbessern.
Lösung des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist in einer Einrichtung und einem Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugbewegung in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.
Ferner sind eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Zielkurses gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert ist, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird z. B. der Ruck, der auftritt, wenn ein Fahrzeug, das in einem geraden Abschnitt gefahren ist, einen stabilen Kurvenfahrtzustand erreicht, in einem Bereich maximiert, in dem die auftretende Querbeschleunigung klein ist, und ist es durch Unterbinden der Beschleunigungsänderung in einem Zustand, in dem die auftretende Beschleunigung groß ist, möglich, das Auftreten eines instabilen Verhaltens des Fahrzeugs aufgrund einer Beschleunigungsänderung während einer Kurvenfahrt durch eine automatische Fahrsteuerung zu unterbinden, und die Wirkung des Verbesserns des Passagierkomforts wird auch erwartet.
Probleme, Konfigurationen und Wirkungen außer den oben beschriebenen werden durch Beschreibungen der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Ansicht, die einen Teil einer Fahrbahnform, die einen Kurvenabschnitt enthält, darstellt.
[2] 2 sind Diagramme, die eine Querbeschleunigung und einen Querruck darstellen, wenn ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einem Fahrkurs fährt, der eine Klothoiden-Kurve aufweist.
[3] 3 sind Diagramme, die eine Querbeschleunigung und einen Querruck darstellen, wenn ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit derart fährt, dass der Querruck in einem Bereich, in dem die Querbeschleunigung klein ist, maximal wird.
[4A] 4A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Betrag des Rucks und einer normierten Beschleunigung, die durch Normieren der Beschleunigung mit einer stabilen Kurvenfahrtbeschleunigung erhalten wird, darstellt.
[4B] 4B ist ein Diagramm, das einen zeitlichen Mittelwert des Rucks darstellt, wenn ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einem Fahrkurs, der eine Klothoiden-Kurve aufweist, fährt und wenn ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit derart fährt, dass der Querruck in einem Bereich, in dem die Querbeschleunigung klein ist, maximal ist.
[5] 5 ist eine Konzeptansicht eines Fahrzeugs, das mit einer ersten Ausführungsform einer Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
[6] 6 ist ein Konfigurationsdiagramm der ersten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
[7] 7 ist ein Steuerablaufplan der ersten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
[8] 8 ist ein Beispiel eines Zielkurserfassungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
[9] 9 ist ein Beispiel von Berechnungsergebnissen einer Querbeschleunigung und eines Querrucks gemäß der ersten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung.
[10] 10 ist ein Konfigurationsdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
[11] 11 ist ein Beispiel der Berechnungsergebnisse einer Krümmung eines Zielkurses und der Änderung im Zeitablauf der Krümmung gemäß der zweiten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
[Übersicht der Ausführungsform]
Vor dem Beschreiben bestimmter Ausführungsformen wird, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, zunächst ein Beschleunigungssteuerverfahren zum Eintreten in eine Kurve von einer geraden Fahrbahn und ein Erreichen eines stabilen Kurvenfahrtzustands unter Bezugnahme auf 1 bis 4B beschrieben. Es ist festzuhalten, dass in diesem Beispiel dann, wenn der Schwerpunkt eines Fahrzeugs der Ursprung ist, die Längsrichtung des Fahrzeugs als x definiert ist und die Richtung senkrecht dazu (die Quer-(Links-/Rechts-)Richtung des Fahrzeugs) als y definiert ist, die Beschleunigung in der x-Richtung die Längsbeschleunigung ist und die Beschleunigung in der y-Richtung die Querbeschleunigung ist. Ferner ist die Längsbeschleunigung in der Fahrzeugfrontrichtung als positiv gesetzt, d. h., wenn das Fahrzeug in Bezug auf die Fahrzeugfront fährt, ist die Längsbeschleunigung, die eine Geschwindigkeit erhöht, als positiv gesetzt. Ferner ist, wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, die Querbeschleunigung, die auftritt, wenn eine Kurvenfahrt gegen den Uhrzeigersinn stattfindet, als positiv gesetzt und die umgekehrte Richtung ist als negativ gesetzt. Ferner ist der Kurvenfahrtradius gegen den Uhrzeigersinn als positiv gesetzt und der Kehrwert davon ist als Fahrzeugbewegungskrümmung gesetzt. Ähnlich ist hinsichtlich des Zielkurses der Kurvenfahrtradius gegen den Uhrzeigersinn als positiv gesetzt und der Kehrwert davon ist als Zielkurskrümmung gesetzt. Ferner ist der Lenkwinkel in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn als positiv gesetzt.
Um die Geschwindigkeitssteuerung der vorliegenden Ausführungsform zu beschreiben, stellt 1 ein Konzeptdiagramm eines geraden Abschnitts (Krümmung 0), einen Relaxationskurvenabschnitt (monotone Kurvenänderung), eine gekrümmte Fahrbahn (eine Fahrbahn, die einen Kurvenabschnitt enthält) mit einem konstanten Krümmungsabschnitt (stabile Kurvenfahrt) und ein Fahrzeug, das dort fährt, dar.
2 zeigt als einen Aspekt der Querbeschleunigungssteuerung eines Fahrzeugs die Querbeschleunigung und die Änderung im Zeitablauf der Querbeschleunigung (Querruck) im Falle des Fahrens mit einer konstanten Geschwindigkeit derart, dass ein Fahrkurs des Relaxationskurvenabschnitts, der ein monotoner Krümmungsanstieg von a nach b in 1 ist, eine Klothoiden-Kurve ist. Das heißt, dass 2 eine typische Querbeschleunigungsänderung zeigt, die in einem Fahrzeug auftritt, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Relaxationskurve, die eine Klothoiden-Kurve enthält, fährt.
Im Abschnitt von a nach b von 1, in dem die Krümmung monoton ansteigt, nimmt dann, wenn ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einem Fahrkurs, der eine Klothoiden-Kurve ist, fährt, die Querbeschleunigung linear zu, wie in 2 dargestellt ist, und erreicht die Querbeschleunigung während der stabilen Kurvenfahrt (den Maximalwert) G_ymax . Zu dieser Zeit besitzt der Querruck, der im Fahrzeug auftritt, einen im Wesentlichen konstanten Wert von a nach b in 2.
In diesem Fall ist der Querruck bis zur Nähe von b in 2, die ein Bereich ist, in dem die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, groß ist, groß und abhängig von einem Fahrbahnoberflächenzustand oder dergleichen kann aufgrund einer großen Änderung der Querbeschleunigung ein instabiles Verhalten auftreten. Darüber hinaus kann die Beschleunigungsänderung im Zustand, in dem die Beschleunigung, die in einem Fahrzeug auftritt, groß ist, einem Passagier ein Unbehagen vermitteln.
In der vorliegenden Ausführungsform wird unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen der Beschleunigung und dem Ruck durch ein (automatisches) Steuern der Beschleunigung, die in einem Fahrzeug auftritt, das Auftreten eines instabilen Fahrzeugverhaltens aufgrund von Änderungen der Beschleunigung unterbunden, um einen Ruck in einem Bereich, in dem die Beschleunigung groß ist, zu unterbinden, und der Passagierkomfort wird verbessert. Insbesondere nimmt, wie in 3 dargestellt ist, im Relaxationskurvenabschnitt, in dem die Krümmung von a nach b von 1 monoton ansteigt, der Querruck, der im Fahrzeug auftritt, den Maximalwert J_ymax in einem Bereich an, in dem die Querbeschleunigung klein ist. Danach wird die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert, dass der Querruck abnimmt, während die Querbeschleunigung zunimmt. Hier ist der Bereich, in dem die Querbeschleunigung klein ist, ein Bereich (Bereich A), in dem die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, die Hälfte oder weniger der Querbeschleunigung (des Maximalwerts) G_ymax , die während der stabilen Kurvenfahrt auftritt, ist, und der Bereich, in dem die Querbeschleunigung groß ist, ist ein Bereich (Bereich B), in dem die Querbeschleunigung, die in einem Fahrzeug auftritt, größer als die Hälfte der Querbeschleunigung (des Maximalwerts) G_ymax , die während der stabilen Kurvenfahrt auftritt, ist.
Im Folgenden wird das Fahren, bei dem der Fahrkurs zur Zeit des Durchfahrens eines Relaxationskurvenabschnitts eine Klothoiden-Kurve ist, als ein Durchfahren einer Klothoiden-Kurve bezeichnet und das Fahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Durchfahren einer Nicht-Klothoiden-Kurve bezeichnet.
4A zeigt die Beziehung zwischen einem Ruckbetrag und einer normierten Beschleunigung, die durch Normieren der Beschleunigung, die in einem Fahrzeug auftritt, mit der Beschleunigung (stabile Kurvenfahrtbeschleunigung), die in einem Fahrzeug während einer stabilen Kurvenfahrt (stabiler Kurvenfahrtzustand) auftritt, erhalten wird, im Falle des Durchfahrens einer Klothoiden-Kurve und des Durchfahrens einer Nicht-Klothoiden-Kurve. Wenn die horizontale Achse die normierte Beschleunigung zeigt und die vertikale Achse den Ruckbetrag zeigt, wird beim Durchfahren einer Klothoiden-Kurve der Ruckbetrag nahezu konstant, während die normierte Beschleunigung zunimmt. Andererseits nimmt beim Durchfahren einer Nicht-Klothoiden-Kurve (vorliegende Ausführungsform) in dem Bereich, in dem die normierte Beschleunigung kleiner als 0,5 ist (im dargestellten Beispiel der Bereich von 0,3 bis 0,5), der Ruckbetrag den Maximalwert Jmax an und tendiert dann, abzunehmen, während die normierte Beschleunigung zunimmt.
Ferner zeigt 4B die zeitlichen Mittelwerte des Rucks in jedem der Bereiche A und B sowohl im Falle des Durchfahrens einer Klothoiden-Kurve als auch des Durchfahrens einer Nicht-Klothoiden-Kurve. Wie in 4B dargestellt ist, sind beim Durchfahren einer Klothoiden-Kurve der zeitliche Mittelwert des Rucks im Bereich A und der zeitliche Mittelwert des Rucks im Bereich B im Wesentlichen dieselben. Andererseits ist beim Durchfahren einer Nicht-Klothoiden-Kurve (vorliegende Ausführungsform) der zeitliche Mittelwert des Rucks im Bereich A größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im Bereich B.
Es ist festzuhalten, dass 3 und 4A, die oben beschrieben werden, die Beziehung zwischen der Querbeschleunigung (Betrag), die die Beschleunigung, die in der Querrichtung eines Fahrzeugs während eines Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt wird, ist, und dem Querruck (Betrag), der die Änderung im Zeitablauf der Querbeschleunigung ist, darstellen. Allerdings können selbst mit einer Längsbeschleunigung die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung derart gesteuert werden, dass die Beziehung zwischen der resultierenden Beschleunigung (Betrag) der Querbeschleunigung (Betrag), die in der Fahrzeugquerrichtung erzeugt wird, und der Längsbeschleunigung (Betrag), die in der Fahrzeuglängsrichtung erzeugt wird, und dem resultierenden Ruck (Betrag), der die Änderung im Zeitablauf oder die Änderungsrate der resultierenden Beschleunigung (Betrag) ist, die Beziehung ist, die in 3 dargestellt ist. Ferner können ebenso die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung derart gesteuert werden, dass die Beziehung zwischen der normierten resultierenden Beschleunigung, die durch Normieren der resultierenden Beschleunigung mit der resultierenden Beschleunigung während einer stabilen Kurvenfahrt erhalten wird, und dem Betrag der Änderung im Zeitablauf der resultierenden Beschleunigung (des resultierenden Rucks) die Beziehung, die in 4A dargestellt ist, ist.
Durch Durführen einer derartigen Beschleunigungssteuerung (Querbeschleunigung oder Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung) ist es möglich, das Auftreten eines instabilen Verhaltens des Fahrzeugs aufgrund der Beschleunigungsänderungen während einer Kurvenfahrt durch eine automatische Fahrsteuerung zu unterbinden und den Passagierkomfort zu verbessern.
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird die Konfiguration und der Betrieb einer Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 bis 9 beschrieben.
Zunächst werden ein Fahrzeug, das mit der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, und die Konfiguration der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeugs, das mit einer ersten Ausführungsform einer Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist mit dem Fahrzeug 20 ausgestattet. Die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 führt Berechnungen, die zur Beschleunigungssteuerung nötig sind, auf der Grundlage verschiedener Informationen, die von Sensoren (einem Beschleunigungssensor 2, einem Kreiselsensor 3 und einem Raddrehzahlsensor 8), die Fahrzeugbewegungszustandsinformationen erfassen, Sensoren (einem Lenkwinkelsensor 5, einem Bremspedalsensor 17 und einem Fahrpedalsensor 18), die Fahrerbetätigungsinformationen erfassen, und Sensoren (einem Kursformerfassungssensor 6, einem Host-Fahrzeugpositionsdetektionssensor 9 und einem Außeninformationsdetektionssensor 19), die Host-Fahrzeugfahrweginformationen erfassen, erhalten werden, durch. Auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses sendet die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 einen Steueranweisungswert über eine Kommunikationsleitung 14 zu jeder Steuereinheit (einer Bremssteuereinheit 10, einer Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12 und einer Lenkwinkelsteuereinheit 15), die eine Antriebssteuerung von Aktoren (einem Bremsaktor 11, einem Antriebsaktor 13 und einem Lenkwinkelsteueraktor 16), die die Längsbeschleunigung und/oder die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug erzeugt werden, steuern können, durchführt.
Hier kann der Sensor, der die Fahrzeugbewegungszustandsinformationen erfasst, ein beliebiger Sensor oder ein Mittel, das die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung und die Gierrate erfassen kann, sein und ist nicht auf die oben beschriebene Sensorkonfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Differenzieren von Positionsinformationen, die durch ein globales Positionierungssystem (GPS) erhalten werden, erfasst werden. Ferner können die Gierrate, die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Bilderfassungssensors wie z. B. einer Kamera erfasst werden. Ferner muss die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 keinen direkten Sensoreingang besitzen. Zum Beispiel können die nötigen Informationen über die Kommunikationsleitung 14 von einer weiteren Steuereinheit (z. B. die Bremssteuereinheit 10) erfasst werden.
Solange ein Sensor zum Erfassen von Fahrerbetätigungsinformationen den Betätigungsbetrag des Lenkrads 4 durch einen Fahrer und den Betätigungsbetrag eines Bremspedals und eines Fahrpedals (die nicht dargestellt sind) erfassen kann, muss die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 keine direkte Sensoreingabe wie die Erfassung der Fahrzeugbewegungszustandsinformationen, die oben beschrieben wird, aufweisen. Zum Beispiel können die nötigen Informationen über die Kommunikationsleitung 14 von einer weiteren Steuereinheit (z. B. die Bremssteuereinheit 10) erfasst werden.
Als Host-Fahrzeugpositionsdetektionssensor 9 wird ein globales Positionierungssystem (GPS) als ein Sensor zum Erfassen von Host-Fahrzeugfahrweginformationen verwendet. Als der Außeninformationsdetektionssensor 19 wird ein Sensor wie z. B. eine Kamera oder ein Radar, die oder das ein Hindernis um das Host-Fahrzeug detektieren kann und einen befahrbaren Bereich detektieren kann, verwendet. Als der Kursformerfassungssensor 6 kann ein Sensor, der Fahrweginformationen des Host-Fahrzeugs erfassen kann, wie z. B. ein Navigationssystem verwendet werden. Hier kann der Sensor zum Erfassen der Host-Fahrzeugfahrweginformationen ein beliebiges Mittel sein, das die Kursform und den befahrbaren Bereich in der Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs erfassen kann, und ist nicht auf diese Sensoren beschränkt. Zum Beispiel kann ein Verfahren verwendet werden, das eine Kursform vor dem Host-Fahrzeug durch eine Kommunikation mit einem Datenzentrum oder einer Vorrichtung, die Fahrbahninformationen sendet und an der Fahrbahn angeordnet ist, erfasst, oder kann ein Verfahren verwendet werden, das ein Bild vor und/oder um das Host-Fahrzeug durch eine Bildgebungseinheit wie z. B. eine Kamera erfasst und eine Kursform vor dem Host-Fahrzeug erfasst. Ferner kann ein Verfahren zum Erfassen von der Einheit, die die Kursform in der Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs berechnet, über die Kommunikationsleitung 14 durch ein beliebiges dieser Mittel oder eine Kombination davon verwendet werden.
Ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor (Bremsaktor 11, Antriebsaktor 13), der die Längsbeschleunigung, die im Fahrzeug 20 auftritt, steuern kann, ist ein Aktor, der die Längsbeschleunigung, die im Fahrzeug 20 auftritt, durch Steuern der Kraft, die zwischen dem Reifen 7 und der Fahrbahnoberfläche erzeugt wird, steuern kann, und als ein Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor, der die Längsbeschleunigung steuern kann, kann z. B. eine Brennkraftmaschine, die das Brems-/Antriebs-Drehmoment, das an den Reifen 7 angelegt wird, durch Steuern eines Verbrennungszustands steuern kann, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 zu steuern, ein Elektromotor, der das Brems-/Antriebs-Drehmoment, das an den Reifen 7 angelegt wird, durch Steuern des Stroms, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 zu steuern, steuern kann, ein Getriebe, das die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 durch Ändern eines Übersetzungsverhältnisses steuern kann, wenn Leistung zu jedem Rad übertragen wird, und eine Reibungsbremse, die die Längsbeschleunigung im Fahrzeug 20 durch Drücken einer Bremsscheibe gegen eine Bremsbelag jedes Rades erzeugt, verwendet werden.
Ferner ist die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 mit einer Berechnungseinheit, die einen Speicherbereich, eine Berechnungsverarbeitungsfähigkeit, ein Signal-Eingabe-/Ausgabe-Mittel und dergleichen besitzt, versehen. Die Fahrzeugbewegungssteuereinheit 1 berechnet einen Anweisungswert der Längsbeschleunigung, die im Fahrzeug 20 erzeugt werden soll, aus verschiedenen Informationen, die aus den Host-Fahrzeugbewegungszustandsinformationen, den Fahrerbetätigungsinformationen und den Host-Fahrzeugfahrweginformationen erhalten werden, der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor, der die Längsbeschleunigung, die der Längsbeschleunigungsanweisungswert ist, erzeugen kann, wird als das Längsbeschleunigungserzeugungsmittel verwendet und der Längsbeschleunigungsanweisungswert wird zu einem Antriebs-Controller (Bremssteuereinheit 10, Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12) des Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktors (Bremsaktor 11, Antriebsaktor 13) gesendet. Ferner wird der Querbewegungsanweisungswert, der im Fahrzeug 20 erzeugt werden soll, aus verschiedenen Informationen, die aus den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen, den Fahrerbetätigungsinformationen und den Host-Fahrzeugfahrweginformationen erhalten werden, berechnet und der Lenkwinkelsteueraktor 16, der die Querbewegung erzeugen kann, wird als ein Kurvenfahrtbewegungserzeugungsmittel verwendet und der Lenkwinkelanweisungswert als der Querbewegungsanweisungswert wird zum Antriebs-Controller (der Lenkwinkelsteuereinheit 15) des Lenkwinkelsteueraktors 16 gesendet (Details werden später beschrieben).
Hier ist das Signal, das von der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 gesendet wird, nicht auf die Längsbeschleunigung selbst beschränkt, sondern kann ein beliebiges Signal sein, das den Längsbeschleunigungsanweisungswert durch den Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor realisieren kann. Entsprechend ist das Signal, das von der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 gesendet wird, nicht auf einen Lenkwinkel selbst beschränkt, sondern kann ein Signal sein, das einen Lenkwinkelanweisungswert durch den Lenkwinkelsteueraktor 16 realisieren kann.
Zum Beispiel wird, wenn der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor eine Brennkraftmaschine ist, ein Brems-/Antriebs-Drehmomentanweisungswert, der den Längsbeschleunigungsanweisungswert realisieren kann, zur Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12 gesendet. Ferner kann das Brennkraftmaschinenansteuersignal zum Realisieren des Längsbeschleunigungsanweisungswerts direkt zum Steueraktor der Brennkraftmaschine gesendet werden, ohne die Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12 zu verwenden. Ferner wird, wenn eine Hydraulikreibungsbremse, die einen Bremsbelag durch einen Hydraulikdruck gegen eine Bremsscheibe presst, verwendet wird, ein Hydraulikdruckanweisungswert zum Realisieren eines Längsbeschleunigungsanweisungswerts zur Bremssteuereinheit 10 gesendet. Ferner kann ein Ansteuersignal des Hydraulikreibungsbremsenansteueraktors, das den Längsbeschleunigungsanweisungswert realisiert, direkt zum Hydraulikreibungsbremsenansteueraktor gesendet werden, ohne die Bremssteuereinheit 10 zu verwenden.
Ferner kann dann, wenn der Längsbeschleunigungsanweisungswert realisiert wird, der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor, der eine Antriebssteuerung gemäß dem Längsbeschleunigungsanweisungswert durchführt, geändert werden.
Zum Beispiel wird, wenn die Brennkraftmaschine und eine Hydraulikreibungsbremse als der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor vorgesehen sind, dann, wenn der Längsbeschleunigungsanweisungswert in einem Bereich liegt, der durch die Brems-/Antriebs-Drehmomentsteuerung der Brennkraftmaschine realisiert werden kann, die Brennkraftmaschine angetrieben und gesteuert und wird, wenn der Längsbeschleunigungsanweisungswert ein negativer Wert ist, der durch die Brems-/Antriebs-Drehmomentsteuerung der Brennkraftmaschine nicht realisiert werden kann, die Hydraulikreibungsbremse gemeinsam mit der Brennkraftmaschine angetrieben und gesteuert. Ferner kann, wenn der Elektromotor und die Brennkraftmaschine als der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor vorgesehen sind, der Elektromotor angetrieben und gesteuert werden, wenn die Änderung im Zeitablauf der Längsbeschleunigung groß ist, und die Brennkraftmaschine kann angetrieben und gesteuert werden, wenn die Änderung im Zeitablauf der Längsbeschleunigung klein ist. Darüber hinaus können dann, wenn der Längsbeschleunigungsanweisungswert normalerweise durch einen Elektromotor angetrieben und gesteuert wird und die Längsbeschleunigungsanweisung aufgrund eines Batteriezustands nicht durch den Elektromotor realisiert werden kann, weitere Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktoren (eine Brennkraftmaschine, eine Hydraulikreibungsbremse usw.) angetrieben und gesteuert werden.
Ferner können als die Kommunikationsleitung 14 eine Kommunikationsleitung und ein Kommunikationsprotokoll, die sich abhängig von Signalen unterscheiden, verwendet werden. Zum Beispiel kann Ethernet zur Kommunikation mit einem Sensor, der Fahrweginformationen des Host-Fahrzeugs erfasst, wenn eine große Datenmenge ausgetauscht werden muss, verwendet werden und ein Controller-Bereichsnetz (CAN) zur Kommunikation mit jedem Aktor verwendet werden.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, enthält die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 eine Zielkurserfassungseinheit 1a, eine Fahrzeugbewegungszustandserfassungseinheit 1b, eine Fahrzugbewegungssteuerberechnungseinheit 1c und eine Steueranweisungsübertragungseinheit 1d.
Die Zielkurserfassungseinheit 1a erfasst einen Zielkurs und einen befahrbaren Bereich, um zu bewirken, dass das Fahrzeug 20 fährt, aus den Host-Fahrzeugfahrweginformationen und den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen. Hier kann das Verfahren zum Erstellen des Zielkurses ein Verfahren zum Erstellen des Zielkurses aus der Kursform, auf der das Host-Fahrzeug fährt, sein und kann ein Verfahren zum Erfassen einer Bahn vergangener Fahrdaten der Fahrbahnoberfläche, auf der das Host-Fahrzeug fährt, durch eine Kommunikation mit einem auf der Grundlage der Bahn zu erstellenden Datenzentrum sein.
Die Fahrzeugbewegungszustandserfassungseinheit 1b erfasst den Bewegungszustand (die Fahrgeschwindigkeit, den Kurvenfahrzustand, den Fahrerbetätigungsbetrag usw.) des Fahrzeugs 20 aus den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen.
Auf der Grundlage der Informationen, die durch die Zielkurserfassungseinheit 1a und die Fahrzeugbewegungszustandserfassungseinheit 1b erhalten werden, berechnet die Fahrzeugbewegungssteuerberechnungseinheit 1c den Längsbeschleunigungsanweisungswert durch die Geschwindigkeitssteuerung oder sowohl den Längsbeschleunigungsanweisungswert durch die Geschwindigkeitssteuerung und den Lenkwinkelanweisungswert durch die Lenkwinkelsteuerung und sendet das Berechnungsergebnis zur Steueranweisungsübertragungseinheit 1d.
Auf der Grundlage des Längsbeschleunigungsanweisungswerts, der durch die Fahrzeugbewegungssteuerberechnungseinheit 1c erstellt wurde, oder sowohl des Längsbeschleunigungsanweisungswerts als auch des Lenkwinkelanweisungswerts sendet die Steueranweisungsübertragungseinheit 1d einen Steueranweisungswert zu jeder Steuereinheit (Bremssteuereinheit 10, Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12, Lenkwinkelsteuereinheit 15), der eine Antriebssteuerung des Aktors (Bremsaktor 11, Antriebsaktor 13, Lenkwinkelsteueraktor 16) durchführt, die die Längsbeschleunigung und/oder den tatsächlichen Reifenlenkwinkel steuern kann.
7 ist ein Steuerablaufplan in der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1 der ersten Ausführungsform.
In S000 werden der Zielkurs, der befahrbare Bereich, der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerbereich und der Fahrzeugbewegungszustand erfasst, wie oben beschrieben wird. Hier wird, wie in 8 dargestellt ist, der Zielkurs als Knotenpunktpositionsdaten NP_n (XV_n, Yv_n) in Koordinaten, die die Xv-Achse mit dem Fahrzeugschwerpunkt als Ursprung und der Fahrzeuggeschwindigkeitsvektorrichtung als positiv und die Yv-Achse senkrecht zur Xv-Achse annehmen, umgewandelt. „n“ ist eine ganze Zahl, die als 1, 2, ..., nmax in der Fahrrichtung des Host-Fahrzeugs ansteigt, und 0 ist der Punkt am nächsten zum Fahrzeug, „nmax“ ist der Maximalwert der Kontenpunktpositionsdatenzahl n, die erfasst werden kann. Ferner ist Yv₀ , d. h. die Yv-Achsenkomponente von NP₀ eine Querabweichung des Fahrzeugs. Ferner besitzt jeder Knotenpunkt auch Informationen wie z. B. einen befahrbaren Bereich bei der Knotenpunktposition und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerbereich.
In S100 wird die Längsbeschleunigung aus dem Zielkurs, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerbereich und dem Fahrzeugbewegungszustand berechnet. Zum Beispiel dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als der Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerbereich ist, wird ein negativer Längsbeschleunigungsanweisungswert derart berechnet, dass er im Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerbereich liegt. Ferner wird dann, wenn der Zielkurs eine gekrümmte Fahrbahnform (eine Form, bei der der Betrag der Fahrbahnkrümmung der Fahrbahn ansteigt und einen Maximalwert oder einen im Wesentlichen konstanten Wert erreicht) aufweist und eine Beschleunigungs-/Verzögerungs-Steuerung, die der gekrümmten Fahrbahn entspricht, durchgeführt wird, ein Längsbeschleunigungsanweisungswert auf der Grundlage der gekrümmten Fahrbahnform berechnet.
In S200 wird die Querbeschleunigung aus dem Zielkurs und dem Fahrzeugbewegungszustand berechnet. Hier wird, wenn der Zielkurs eine gekrümmte Fahrbahnform (eine Form, bei der der Betrag der Fahrbahnkrümmung der Fahrbahn ansteigt und einen Maximalwert oder einen im Wesentlichen konstanten Wert erreicht) aufweist, dann, wenn die Querbeschleunigungssteuerung gemäß der gekrümmten Fahrbahn durchgeführt wird, die Querbeschleunigung derart berechnet, dass die Beziehung zwischen der Querbeschleunigung, die am Fahrzeug 20 stattfindet, und des Querrucks die Beziehung, die in 3 bis 4A dargestellt ist, ist.
Zum Beispiel sind, wie in 9 dargestellt ist, dann, wenn die Querbeschleunigung von der Kurvenfahrtstartzeit t0 zur Zeit t1, zu der der Querruck das Maximum erreicht, als Gy1 bezeichnet wird und die Querbeschleunigung von der Zeit t1 zur Zeit t2, zu der die Querbeschleunigung die Querbeschleunigung Gymax im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als Gy2 bezeichnet wird, Gy1 und Gy2 unter Verwendung von zwei Abstimmvariablen ω und k und der Zeit t durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) gegeben.
[Gleichung 1] $G_{y1} = \frac{k \cdot G_{ymax}}{1 + k} (1 - cos ω t) (allerdings t0 \leq t<t1)$
[Gleichung 2] $G_{y2} = \frac{G_{ymax}}{1 + k} [k - cos {k ω t \frac{π}{2} (1 - k)}] (allerdings t1 \leq t<t2)$
Hier stehen durch Setzen des Werts von 0 < k < 1 die Querbeschleunigung und der Querruck in den Beziehungen, die in 3 bis 4A dargestellt sind. Hier ist der Zeitraum von der Zeit t1, zu der der Querruck seinen Maximalwert erreicht, zu der Zeit t2, zu der der Querruck abnimmt, um den stabilen Kurvenfahrtzustand zu erreichen, länger als der Zeitraum von der Kurvenfahrtstartzeit t0 zu der Zeit t1, zu der der Querruck maximal wird.
Zurückkehrend zu 7 wird in S300 die Längsbeschleunigung auf der Grundlage der Querbewegung berechnet. Als ein Verfahren zum Berechnen der Längsbeschleunigung auf der Grundlage der Querbewegung kann z. B. die Längsbeschleunigungssteuerung auf der Grundlage des Querrucks, das in PTL 3 dargestellt ist, zitiert werden.
In S400 werden der Fahrkurs und die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 20 auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungszustands, der berechneten Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung geschätzt.
In S500 wird bestimmt, ob der geschätzte Fahrkurs und die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit in einem steuerbaren Bereich liegen oder nicht. Hier fährt dann, wenn bestimmt wird, dass sie außerhalb des Steuerbereichs liegen, der Prozess zu S600 fort und fährt dann, wenn bestimmt wird, dass sie im Steuerbereich liegen, der Prozess zu S700 fort.
In S600 werden die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung modifiziert. Zum Beispiel wird in der Korrektur der Querbeschleunigung der Fahrkurs in S400 durch Ändern der Abstimmvariablen ω und k, die in den Gleichungen (1) und (2) angegeben sind, geändert. Ferner werden durch ein Ändern der Steuerverstärkung der Längsbeschleunigungssteuerung auf der Grundlage des Querrucks, das in PTL 3 beschrieben wird, der Fahrkurs und die Fahrzeuggeschwindigkeit in S400 geändert. Danach wird in S500 erneut bestimmt, ob der Fahrkurs und die Fahrzeuggeschwindigkeit im steuerbaren Bereich liegen oder nicht.
In S700 wird auf der Grundlage des Längsbeschleunigungsanweisungswerts und des Querbeschleunigungsanweisungswerts ein Steueranweisungswert für jeden Aktor berechnet und gesendet. Zum Beispiel wird dann, wenn die Längsbeschleunigung unter Verwendung einer Brennkraftmaschine gesteuert wird und das Giermoment (Querbeschleunigung) unter Verwendung einer elektrischen Servolenkung gesteuert wird, ein Brems-/Antriebs-Drehmomentanweisungswert, um zu bewirken, dass das Fahrzeug die Längsbeschleunigung erzeugt, zum Controller der Brennkraftmaschine gesendet und ein Lenkwinkelanweisungswert, um zu bewirken, dass das Fahrzeug die Querbeschleunigung erzeugt, wird zur Steuereinheit der elektrischen Servolenkung gesendet.
Wie oben beschrieben wird, wird in der ersten Ausführungsform der Ruck, der erzeugt wird, während das Fahrzeug 20, das im geraden Abschnitt fährt, einen stabilen Kurvenfahrtzustand erreicht, in dem Bereich maximiert, in dem die auftretende Querbeschleunigung klein ist (Bereich A, in dem die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug 20 auftritt, gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung G_ymax , die während einer stabilen Kurvenfahrt erzeugt wird, ist), und durch Unterbinden der Beschleunigungsänderung, wenn die erzeugt Beschleunigung groß ist (Bereich B, in dem die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug 20 erzeugt wird, größer als die Hälfte der Querbeschleunigung G_ymax , die während einer stabilen Kurvenfahrt erzeugt wird, ist), kann das Auftreten eines instabilen Verhaltens des Fahrzeugs 20 aufgrund einer Beschleunigungsänderung während einer Kurvenfahrt durch eine automatische Fahrsteuerung unterbunden werden und auch die Wirkung des Verbesserns des Passagierkomforts wird erwartet.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes werden die Konfiguration und der Betrieb einer Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (Zielkurserzeugungseinrichtung) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben.
10 ist ein Konfigurationsdiagramm der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (Zielkurserzeugungseinrichtung) 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Beispiel, das in 10 dargestellt ist, ist die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (Zielkurserzeugungseinrichtung) 1A außerhalb eines Fahrzeugs 20 vorgesehen, kann jedoch wie in der ersten Ausführungsform im Fahrzeug 20 vorgesehen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 1A mehrere Berechnungseinrichtungen, die einen Speicherbereich, eine Berechnungsverarbeitungsfähigkeit, Signal-Eingabe-/Ausgabe-Mittel usw. besitzen, und enthält hauptsächlich eine Kursberechnungseinheit 1Aa und eine Fahrsteuerberechnungseinheit 1Ab.
Die Kursberechnungseinheit 1Aa erzeugt einen Zielkurs und eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 20 aus der Kursform, den Informationen über die äußere Umgebung, den Host-Fahrzeugpositionsinformationen und den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen.
Die Fahrsteuerberechnungseinheit 1Ab berechnet aus dem Zielkurs, der Zielfahrzeuggeschwindigkeit und den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen einen Anweisungswert der Querbewegung, die im Fahrzeug 20 auftritt, oder sowohl den Querbewegungsanweisungswert als auch einen Längsbeschleunigungsanweisungswert. Der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor, der die Längsbeschleunigung erzeugen kann, d. h. der Längsbeschleunigungsanweisungswert, wird als das Längsbeschleunigungserzeugungsmittel verwendet, um den Längsbeschleunigungsanweisungswert zum Antriebs-Controller (Bremssteuereinheit 10, Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12) des Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktors (Bremsaktor 11, Antriebsaktor 13) zu senden. Der Lenkwinkelsteueraktor 16, der den Anweisungswert der Querbewegung, die im Fahrzeug 20 auftritt, erzeugen kann, wird als ein Kurvenfahrtbewegungserzeugungsmittel verwendet, um den Lenkwinkelanweisungswert als den Querbewegungsanweisungswert zum Antriebs-Controller (Lenkwinkelsteuereinheit 15) des Lenkwinkelsteueraktors 16 zu senden.
Insbesondere wenn der Zielkurs und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit aus der Kursform, den Außeninformationen, den Host-Fahrzeugpositionsinformationen und den Fahrzeugbewegungszustandsinformationen erzeugt werden, erzeugt die Kursberechnungseinheit 1Aa den Zielkurs und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit derart, dass die Beziehung zwischen der Beschleunigung und dem Ruck, die im Fahrzeug 20 während einer Kurvenfahrt auftreten, die Form, die in 3 bis 4A dargestellt ist, besitzt. Zum Beispiel ist die Krümmung des Zielkurses (Kurskrümmung), wenn ein Fahrzeug von einer geraden Linie in eine gekrümmte Fahrbahn eintritt und einen stabilen Kurvenfahrtzustand erreicht, eine aufwärts konvexe Kurve. Wenn die Zielfahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen konstant ist, wird ein Zielkurs erstellt, wie in 11 dargestellt ist, derart, dass in der Beziehung zwischen der Änderung im Zeitablauf der Krümmung des Zielkurses und der Krümmung die Zeit t1, zu der die Änderung im Zeitablauf der Krümmung maximiert ist, schneller als die Zeit t3 ist, die κcmax/2 ist, was die Hälfte der Krümmung (Maximalwert) κmax während einer stabilen Kurvenfahrt (stabiler Kurvenfahrtzustand) ist. Das heißt, die Kursberechnungseinheit 1Aa erzeugt einen Zielkurs derart, dass die Änderung im Zeitablauf der Krümmung, im Übergangsabschnitt, in dem die Krümmung des Zielkurses maximiert oder von einem im Wesentlichen geradlinigen Zustand konstant gestaltet ist, in der Krümmung im Fahrzeug 20, das sich bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf dem Zielkurs und der Änderung im Zeitablauf der Krümmung bewegt, und, wie in 11 dargestellt ist, in einem Bereich (Bereich C), der gleich oder kleiner als κmax/2, was die Hälfte des Maximalwerts κmax der Krümmung des Zielkurses ist, ist, maximiert ist. Der Zielkurs, der hier erzeugt wird, ist ein Zielkurs, in dem der durchschnittliche Zeitwert der Änderung im Zeitablauf der Krümmung in einem Bereich (Bereich C), in dem die Krümmung des Zielkurses gleich oder kleiner als κmax/2, was die Hälfte des Maximalwerts κmax ist, ist, größer als der zeitliche Mittelwert der Änderung im Zeitablauf der Krümmung in einem Bereich (Bereich D), in dem die Krümmung des Zielkurses größer als κmax/2, was die Hälfte des Maximalwerts κmax der Krümmung ist, ist.
Um den Zielkurs und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit, die in der Kursberechnungseinheit 1Aa wie oben beschreiben erzeugt werden, zu realisieren, berechnet die Fahrsteuerberechnungseinheit 1Ab einen Anweisungswert der Querbewegung, die im Fahrzeug 20 auftritt, oder sowohl den Querbewegungsanweisungswert und einen Längsbeschleunigungsanweisungswert. Der Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktor, der die Längsbeschleunigung, die der Längsbeschleunigungsanweisungswert ist, erzeugen kann, wird als ein Längsbeschleunigungserzeugungsmittel verwendet, um den Längsbeschleunigungsanweisungswert zum Antriebs-Controller (Bremssteuereinheit 10, Antriebsdrehmomentsteuereinheit 12) des Beschleunigungs-/Verzögerungs-Aktors (Bremsaktor 11, Antriebsaktor 13) zu senden. Der Lenkwinkelsteueraktor 16, der den Anweisungswert der Querbewegung, die im Fahrzeug 20 auftritt, erzeugen kann, wird als ein Kurvenfahrtbewegungserzeugungsmittel verwendet, um den Lenkwinkelanweisungswert als den Querbewegungsanweisungswert zum Antriebs-Controller (Lenkwinkelsteuereinheit 15) des Lenkwinkelsteueraktors 16 zu senden.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Kursberechnungseinheit 1Aa in der zweiten Ausführungsform dann, wenn die Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (die Zielkurserzeugungseinrichtung) 1A den Zielkurs erzeugt, indem die Abhängigkeit der Beziehung zwischen der Krümmung des Zielkurses und der Änderung im Zeitablauf der Krümmung, wie sie in 11 dargestellt ist, gegeben wird, den Zielkurs und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit berechnen, bei denen die Beziehung zwischen der Beschleunigung und dem Ruck, die im Fahrzeug 20, das im befahrbaren Bereich fahren kann, auftreten, ist, wie in 3 bis 4A dargestellt ist. Deshalb kann dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden, die Rechenlast auf der Seite der Fahrsteuerberechnungseinheit 1Ab kann verringert werden und eine Steuerung, in der die Kursberechnungseinrichtung (Kursberechnungseinheit 1Aa) mit einer weiteren Fahrsteuerberechnungseinrichtung (Fahrsteuerberechnungseinheit 1Ab) kombiniert ist, kann außerdem realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält verschiedene Variationen. Zum Beispiel beschreiben die oben beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung zur Verdeutlichung genau und nicht jede Konfiguration, die oben beschrieben wird, muss notwendigerweise enthalten sein. Ferner kann eine Konfiguration jeder Ausführungsform zu einer Konfiguration der weiteren Ausführungsform teilweise ersetzt werden. Ferner kann eine Konfiguration jeder Ausführungsform zur Konfiguration der weiteren Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner kann ein Teil einer Konfiguration jeder Ausführungsform der weiteren Ausführungsform hinzugefügt, von ihr entfernt und ausgetauscht werden.
Ferner können alle oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und Verarbeitungsmittel durch eine Hardware realisiert werden, z. B. durch Entwerfen eines Teils oder von allen unter Verwendung einer integrierten Schaltung. Ferner können alle Konfiguration und Funktionen durch eine Software realisiert werden, indem ein Programm zum Realisieren jeder Funktion durch einen Prozessor interpretiert und durchgeführt wird. Informationen wie z. B. ein Programm, eine Tabelle und eine Datei zum Realisieren jeder Funktion können in einer Speichereinrichtung wie z. B. einem Speicher, einer Festplatte und einem Laufwerk mit stabilen Zuständen (SSD) oder einem Speichermedium wie z. B. einer IC-Karte, einer SD-Karte und einer DVD gespeichert sein.
Ferner sind Steuerleitungen und Datenleitungen, die zur Beschreibung notwendig erachtet werden, gezeigt und nicht alle Steuerleitungen und Datenleitungen im Produkt sind notwendigerweise gezeigt. Es kann die Auffassung vertreten werden, dass beinahe alle Konfigurationen tatsächlich miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (erste Ausführungsform)
1A: Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung (Zielkurserzeugungseinrichtung) (zweite Ausführungsform)
1a: Zielkurserfassungseinheit
1b: Fahrzeugbewegungszustands-Erfassungseinheit
1c: Fahrzeugbewegungssteuerungs-Berechnungseinheit
1d: Steueranweisungsübertragungseinheit
2: Beschleunigungssensor
3: Kreiselsensor
4: Lenkrad
5: Lenkwinkelsensor
6: Kursformerfassungssensor
7: Reifen
8: Raddrehzahlsensor
9: Host-Fahrzeugpositionsdetektionssensor
10: Bremssteuereinheit
11: Bremsaktor
12: Antriebsmomentsteuereinheit
13: Antriebsaktor
14: Kommunikationsleitung
15: Lenkwinkelsteuereinheit
16: Lenkwinkelsteueraktor
17: Bremspedalsensor
18: Fahrpedalsensor
19: Außeninformationsdetektionssensor
20: Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013513149 A [0007]
JP 2005200847 A [0007]
JP 2008285066 A [0007]

Claims

Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung, wobei in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert ist, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.
Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der im Fahrzeug auftritt, abnimmt, während die Beschleunigung im zweiten Bereich zunimmt.
Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Betrag einer Querbeschleunigung, die eine Beschleunigung in der Fahrzeugquerrichtung ist, ist und der Ruck, der im Fahrzeug auftritt, ein Betrag eines Querrucks, der eine Änderung im Zeitablauf der Querbeschleunigung ist, ist.
Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Betrag einer resultierenden Beschleunigung eines Betrags einer Querbeschleunigung, die eine Beschleunigung in der Fahrzeugquerrichtung ist, und eines Betrags einer Längsbeschleunigung, die eine Beschleunigung der Fahrzeuglängsrichtung ist, ist und der Ruck, der im Fahrzeug auftritt, eine Änderung im Zeitablauf des Betrags der resultierenden Beschleunigung ist.
Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Beziehung zwischen der normierten Beschleunigung, die durch Normieren der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, durch die Beschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand erhalten wird, und der Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass die Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung in einem Bereich maximiert wird, in dem die normierte Beschleunigung im Bereich von 0,3 bis 0,5 liegt.
Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn ein Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, und die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass ein Zeitraum, bis die Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung vom Maximalwert abnimmt und den stabilen Kurvenfahrtzustand erreicht, länger ist als ein Zeitraum, während dessen die Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung nach dem Kurvenfahrtbeginn des Kurvenfahrtverlaufs maximiert wird.
Zielkurserzeugungseinrichtung, wobei in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert ist, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.
Zielkurserzeugungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei hinsichtlich des Zielkurses in einem Übergangsabschnitt, bis eine Kurskrümmung des Zielkurses einen Maximalwert von einem Geradenzustand erreicht, in einer Krümmung in einer Fahrzeugbewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit im Zielkurs und einer Zeitänderung im Krümmungsverlauf, wenn ein Bereich mit der Krümmung, die gleich oder kleiner als die Hälfte des Maximalwerts der Krümmung ist, als ein dritter Bereich definiert ist und ein Bereich mit der Krümmung, die größer als die Hälfte des Maximalwerts der Krümmung ist als ein vierter Bereich definiert ist, der Zielkurs derart erzeugt wird, dass im dritten Bereich die Änderung im Zeitablauf der Krümmung maximiert ist und ein zeitlicher Mittelwert der Änderung im Zeitablauf der Krümmung im dritten Bereich größer als ein zeitlicher Mittelwert der Änderung im Zeitablauf der Krümmung im vierten Bereich ist.
Fahrzeugbewegungssteuerverfahren, wobei in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert ist, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.
Zielkurserzeugungsverfahren, wobei in einem Fahrzeug, das die Querbeschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, automatisch steuern kann, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, dass ein Fahrbahnkrümmungsbetrag eines Fahrwegs zunimmt und einen Maximalwert erreicht oder konstant gestaltet wird, hinsichtlich der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ein Zustand, in dem die Querbeschleunigung während der Kurvenfahrt maximiert wird, als ein stabiler Kurvenfahrtzustand definiert ist, wenn ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die gleich oder kleiner als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein erster Bereich definiert ist, ein Bereich mit der Querbeschleunigung, die größer als die Hälfte der Querbeschleunigung im stabilen Kurvenfahrtzustand ist, als ein zweiter Bereich definiert ist, die Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, derart gesteuert wird, dass der Ruck, der eine Änderung im Zeitablauf der Beschleunigung, die im Fahrzeug auftritt, ist, im ersten Bereich maximiert wird und der zeitliche Mittelwert des Rucks im ersten Bereich größer als der zeitliche Mittelwert des Rucks im zweiten Bereich ist.