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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrspurfolge-Fahrzeugsteuertechnik
zum Steuern eines Fahrzeugs entlang einer Fahrspur einer Straße.
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Die
EP-A-0640903 offenbart ein Fahrerunterstützungssystem zum Steuern eines
Lenkdrehmoments zum Folgen einer Fahrspur.
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Dieses
Fahrerunterstützungssystem
ist ausgelegt, um ein automatisches Lenkdrehmoment in Übereinstimmung
mit einer Eingangsinformation über
eine Fahrspur zu erzeugen und ein Steuerungsbetriebsverhalten zum
Folgen der Fahrspur dadurch zu verbessern, dass eine Steuerverstärkung zur
Multiplikation einer Abweichung eines erfassten Lenkwinkels von
einem erforderlichen Lenkwinkel, in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder einer lateralen Beschleunigung, verändert wird.
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Die
Einstellung der Steuerungsverstärkung auf
Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder lateralen Beschleunigung
ist unzureichend, um zu verhindern, dass der Kurs des Fahrzeugs
von einem beabsichtigten Kurs für
den Fall eines longitudinalen Lasttransfers als Folge einer harten
Beschleunigung/Verzögerung
und von Änderungen
in einer Eckenbewegungskraft abweicht. Ein Rückkopplungs-Steuersystem auf
Grundlage einer Bildinformation, die durch eine Videokamera erhalten
wird, arbeitet, um die Abweichung zu korrigieren. Während dieser
Korrektur weist das Fahrzeug jedoch eine Tendenz, auf sich unstetig
zu verhalten.
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Wenn
die laterale Beschleunigung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und
dem Lenkwinkel abgeschätzt
wird, ist das Steuerungssystem nicht in der Lage das Fahrzeug ausreichend
entlang einer gekrümmten
Straße
mit einem normalen Befehl in einem Beschleunigungszustand zu lenken,
bei dem die Eckenbewegungskraft von einem gewünschten Pegel für einen
Ziellenkwinkel verkleinert ist, und das Steuerungssystem weist eine
Tendenz, auf das Fahrzeug zu veranlassen in einem Verzögerungszustand, bei
dem die Eckenbewegungskraft erhöht
ist, sich zu sehr zu drehen. Wenn das Steuerungssystem angeordnet
ist, um die Fahrspurfolgesteuerung jedes Mal bei einer Beschleunigung/Verzögerung in
einem derartigen instabilen Bereich zu unterbrechen, wird der Wert
des Motorfahrzeugs geringer werden.
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Ferner
kann ein Zurücklehnen
während
einer Beschleunigung oder ein Einnicken während eines Bremsvorgangs die
Zielrichtung einer Kamera von der gewünschten Richtung ablenken und
die Genauigkeit der Fahrspurerfassung verschlechtern.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrspurfolge-Fahrzeugssteuerungsvorrichtung
und/oder einen Prozess bereitzustellen, der unerwünschte Änderungen
bei dem Fahrspurfolge-Steuerungsverhalten während einer Beschleunigung
oder Verzögerung
beschränkt
und einen stabilen Fahrbetrieb aufrechtzuerhalten, ohne dass ein
unnatürliches
Gefühl
für einen
Fahrer bereitgestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Fahrspurfolge/Fahrzeugsteuervorrichtung für ein Fahrzeug:
Einen Fahrspurerfassungsabschnitt zum Sammeln von Information über eine
Fahrspur einer Straße
vor dem Fahrzeug; einen Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt zum Erfassen
eines tatsächlichen Lenkwinkels
des Fahrzeugs; einen Longitudinalbeschleunigungs-Erfassungsabschnitt
zum Erfassen einer longitudinalen Beschleunigung (oder Beschleunigung/Verzögerung)
des Fahrzeugs; einen Lenkdrehmoment-Erzeugungsabschnitt zum Erzeugen
eines tatsächlichen
Lenkdrehmoments in Übereinstimmung
mit einem Ziellenkdrehmoment zum Folgen der Fahrspur; einen Lenkdrehmoment-Steuerabschnitt zum
Einstellen des Ziellenkdrehmoments, welches für das Fahrzeug benötigt wird,
um der Fahrspur zu folgen, in Übereinstimmung
mit der Information über
die Fahrspur und dem tatsächlichen
Lenkwinkel; und einen Ziellenkdrehmoment-Begrenzungsabschnitt zum
Begrenzen des Ziellenkdrehmoments durch Einstellen einer Zieldrehmomentgrenze in Übereinstimmung
mit der longitudinalen Beschleunigung.
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Ein
Fahrspurfolge-Fahrzeugsteuerprozess gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst die folgenden Schritte: Sammeln von Eingangsinformation über eine
Fahrzeugbedingung eines Fahrzeugs, welches entlang einer Fahrspur
fährt,
und eines tatsächlichen
Lenkwinkels des Fahrzeugs; Ermitteln einer erfassten tatsächlichen
longitudinalen Beschleunigung des Fahrzeugs; Erzeugen eines Steuersignals zum
Erzeugen eines tatsächlichen
Lenkdrehmoments in Übereinstimmung
mit dem Ziellenkdrehmoment zum Folgen der Fahrspur; Einstellen des
Ziellenkdrehmoments zum Erreichen eines Ziellenkwinkels, der in Übereinstimmung
mit der Fahrzeugbedingung und dem tatsächlichen Lenkwinkel zum Folgen der
Fahrspur bestimmt wird; und Begrenzen des Ziellenkdrehmoments durch
Einstellen einer Zieldrehmomentgrenze in Übereinstimmung mit der longitudinalen
Beschleunigung.
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Eine
Fahrspurfolge-Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung umfasst: Mittel zum Sammeln von Eingangsinformation über eine
Fahrzeugfahrbedingung eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrspur;
Mittel zum Erfassen eines tatsächlichen
Lenkwinkels des Fahrzeugs; Mittel zum Erfassen einer longitudinalen
Beschleunigung des Fahrzeugs; Mittel zum Erzeugen eines tatsächlichen
Lenkdrehmoments des Fahrzeugs; Mittel zum Erfassen eines tatsächlichen
Lenkwinkels des Fahrzeugs; Mittel zum Erfassen einer longitudinalen Beschleunigung
des Fahrzeugs; Mittel zum Erzeugen eines tatsächlichen Lenkdrehmoments in Übereinstimmung
mit einem Ziellenkdrehmoment zum Folgen der Fahrspur; Mittel zum
Bestimmen eines Ziellenkwinkels in Übereinstimmung der Fahrzeugfahrbedingung
und dem tatsächlichen
Lenkwinkel zum Folgen der Fahrspur; Mittel zum Einstellen des Ziellenkdrehmoments,
um den Ziellenkwinkel zu erhalten; und Mittel zum Begrenzen des
Ziellenkdrehmoments durch Einstellen einer Zieldrehmomentgrenze
in Übereinstimmung
mit der Longitudinalbeschleunigung.
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Die
anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1A und 1B schematische
Ansichten, die ein Fahrzeug zeigen, welches mit einer Fahrspurfolge-Steuervorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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2 ein
Flussdiagramm, dass eine Fahrzeuglenk-Steuerprozedur gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm einer Stromgrenzen-Berechnungsprozedur gemäß der ersten
Ausführungsform;
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4 ein
Blockdiagramm, dass ein Lenkservosystem zeigt, das in der ersten
Ausführungsform verwendet
werden kann;
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5 einen
Graf, der eine charakteristische Kurve zum Bestimmen einer Stromgrenze
(iL) in der ersten Ausführungsform
aus dem Absolutwert einer Longitudinalbeschleunigung zeigt;
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6A und 6B Änderungen,
die eine Änderung
in der Fahrzeugkarosseriehaltung als Folge einer Änderung
in der Longitudinalbeschleunigung zeigen, um einen Betrieb der Steuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
zu illustrieren; und
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7 einen
Graf, der eine Charakteristik der Stromgrenze in Bezug auf den Absolutwert
der Longitudinalbeschleunigung zeigt, verwendet an Stelle der 5.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die 1A und 1B zeigen
ein Fahrzeug, das mit einer Fahrspurfolge-Steuervorrichtung oder
einem Steuersystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
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Das
in den 1A und 1B gezeigte Fahrzeug
ist ein gesteuertes Fahrzeug, das durch die Fahrspurfolgevorrichtung
gesteuert wird. Das Fahrzeug weist ein vorderes linkes und rechtes
Rad 1FL und 1FR und ein hinteres linkes und rechtes
Rad 1RL und 1RR und einen gewöhnlichen Lenkmechanismus des
Zahnstangen-Typs zum Lenken der vorderen Räder. Der Zahnstangen-Lenkmechanismus
umfasst eine Zahnstange 2, die mit Zugstäben der
vorderen Räder 1FL und 1FR verbunden
ist, ein Kegelrad 3 in Eingriff mit der Zahnstange 2,
und eine Lenkwelle 5, die ein Lenkdrehmoment, dass von
dem Fahrer auf ein Lenkrad 4 ausgeübt wird, an das Kegelrad oder
Ritzel 3 überträgt.
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Ein
Lenk-Stellglied in diesem Beispiel umfasst einen automatischen Lenkmechanismus 13, der über dem
Ritzel 3 auf der Lenkwelle 5 vorgesehen ist, zum
automatischen Lenken der vorderen Räder 1FL und 1FR.
Der automatische Lenkmechanismus 13 umfasst ein angetriebenes
Zahnrad 14, das koaxial mit der Lenkwelle 14 angebracht
ist, ein Antriebszahnrad 15, das mit dem angetriebenen
Zahnrad 14 in Eingriff ist, und einen automatischen Lenkmotor 16 zum
Antreiben des Antriebszahnrads 15. Ein Kupplungsmechanismus 17 ist
zwischen dem automatischen Lenkmotor 16 und dem Antriebszahnrad 15 angeordnet.
Der Kupplungsmechanismus 17 wird nur für den Fall eines automatischen
Lenkmodus eingerückt
und wird ansonsten ausgerückt,
so dass die Drehung des automatischen Lenkmotors 16 der Lenkwelle 5 nicht
eingegeben werden kann. Der automatische Lenkmechanismus 13 dient
wenigstens als Teil der Lenkdrehmoment-Erzeugungsmittel.
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Verschiedene
Sensoren sind in dem Fahrzeug installiert. Der Lenkwinkelsensor 21 erfasst
einen tatsächlichen
Lenkwinkel θ der
vorderen Räder 1FL und 1FR aus
einem Drehwinkel der Lenkwelle 5 und liefert den erfassten
Lenkwinkel θ an
die Steuereinheit 10. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 ist
auf der Ausgangsseite eines Automatikgetriebes des Fahrzeugs vorgesehen
und ist dafür
ausgelegt, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs zu erfassen
und die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V an die Steuereinheit 10 zu
liefern. Der Longitudinalbeschleunigungssensor 23 erfasst
eine longitudinale Beschleunigung Gx des Fahrzeugs, und liefert die
erfasste longitudinale Beschleunigung Gx an die Steuereinheit 10.
Der Longitudinalbeschleunigungssensor 23 dient wenigstens
teilweise als die Longitudinalbeschleunigungs-Erfassungsmittel.
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Eine
Kamera 25, beispielsweise eine CCD Kamera, ist vorgesehen,
um ein Vorwärtsbild
einer Szene vor dem Fahrzeug zu erhalten. In diesem Beispiel ist
die Kamera 25 eine einäugige
Kamera, die auf einer Innerspiegelhalterung in dem Fahrgastraum angebracht
ist. Bilddaten, die von der Kamera 25 erhalten werden,
werden an einen Kamera-Controller 26 geliefert. In Übereinstimmung
mit dem Bildverarbeitungsverfahren einer herkömmlichen Technologie erfasst
der Kamera-Controller 26 eine weiße Linie oder eine Fahrspurmarkierung
in der Nähe
des gesteuerten Fahrzeugs durch die Technik einer Binärbild-,
Digitalisierungs- oder anderen Bildverarbeitungstechnik, und berechnet
eine relative Seitenabweichung y des gesteuerten Fahrzeugs in Bezug
auf die Straße
an einem Vorwärtszielpunkt
vor dem Fahrzeug, einen Gierwinkel Φ in Bezug auf eine Tangente zu
der weißen
Linie, und eine Straßenkrümmung ρ der Fahrspur
vor dem gesteuerten Fahrzeug. Die Ergebnisse der Berechnung werden
an die Steuereinheit 10 ausgegeben. Die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Kokai mit der Veröffentlichungsnummer 11(1999)-102499
zeigt einen Binärbild-Verarbeitungsprozess,
der in dieser Ausführungsform verwendet
werden kann. Die Kamera 25 und der Kamera-Controller 26 dienen
wenigstens teilweise als Fahrspurinformations-Sammelmittel.
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Die
Steuereinheit 10 dieses Beispiels ist ein digitales System,
wie beispielsweise ein Computersystem, mit wenigstens einem Mikrocomputer
als eine Hauptkomponente. Die Steuereinheit 10 berechnet
einen gewünschten
Ziellenkwinkel θ*
aus dem eingegebenen Gierwinkel Φ,
der relativen Seitenabweichung y, und der Straßenkrümmung ρ, um einen Eckenfahrbetrieb
des Fahrzeugs zu optimieren. Die Steuereinheit 10 berechnet
ferner einen Versorgungsstrom oder einen Motorstrom iM, der an den automatischen
Lenkmotor 16 geliefert werden soll, um so den erfassten
tatsächlichen
Lenkwinkel θ auf den
berechneten Ziellenkwinkel θ*
zu bringen. Die Steuereinheit 10 führt einen Strombegrenzungsbetrieb
für den
Versorgungsstrom iM aus und führt
dann einen Impulsdauer (oder Breiten-)Modulationsbetrieb für eine Umwandlung
auf einen Impulsstrom aus. Somit steuert die Steuereinheit 10 den
automatischen Lenkmotor 16 in einer Tastverhältnis-Steuerung durch
Zuführen
des Impulsstroms an den automatischen Lenkmotor 16.
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2 zeigt
eine Lenksteuerungsprozedur, die die Steuereinheit 10 als
ein Hauptprogramm für die
automatische Lenksteuerung ausführt. 3 zeigt
eine Ziellenkdrehmoment-Begrenzungsprozedur, die die Steuereinheit 10 ausführt.
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Im
Schritt S1 der 2 sammelt die Steuereinheit 10 Eingangsinformation
durch Lesen des tatsächlichen
Lenkwinkels θ,
der durch den Lenkwinkelsensor 21 erfasst wird, und die
tatsächliche
Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfasst
wird. Die Steuereinheit 10 ermittelt ferner einen Gierwinkel Φ, die relative
Seitenabweichung y und die Straßenkrümmung ρ, die durch
den Kamera-Controller 26 erfasst wird. Dann geht die Steuereinheit 10 weiter
zum Schritt S2.
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Im
Schritt S2 berechnet die Steuereinheit 10 den Ziellenkwinkel θ*. In diesem
Beispiel bestimmt die Steuereinheit 10 einen neuen Wert
des Ziellenkwinkels θ*
aus dem Gierwinkel Φ,
der Seitenabweichung y, und der Krümmung ρ in Übereinstimmung mit der folgenden
Gleichung: θ* = Ka·Φ + Kb·y + Kc·p (1)
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In
dieser Gleichung sind Ka, Kb und Kc Steuerverstärkungen, die sich in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V verändern. In diesem Beispiel ist
der Ziellenkwinkel θ*
für den
Fall eines rechten Lenkbetriebs positiv und für den Fall eines linken Lenkbetriebs
negativ.
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Im
nächsten
Schritt S3 berechnet die Steuereinheit 10 einen Motorversorgungsstrom
iM für
den automatischen Lenkmotor 16 in Übereinstimmung mit der folgenden
Gleichung (2), um eine PID Regelung bzw. Steuerung auszuführen, um
eine Abweichung des tatsächlichen
Lenkwinkels θ von
dem Ziellenkwinkel θ*
zu verringern, und speichert den berechneten Motorversorgungsstrom
iM in einem vorgegebenen Motorstrom-Speicherbereich. iM = Kvi(Kp + Ki/s + Kd·s)(θ* – θ) (2)
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In
dieser Gleichung ist Kvi eine Steuerverstärkung für eine Umwandlung von der Spannung
in den Strom, Kp ist eine proportionale Verstärkung, Ki ist eine integrale
Verstärkung,
und Kd ist eine differentielle Verstärkung.
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Diese
Gleichung (2) zum Bestimmen des Motorversorgungsstroms iM ist dafür ausgelegt,
um Operationen äquivalent
zu einem in 4 gezeigten Rückkopplungs-Steuersystem
auszuführen.
In dem Rückkopplungs-Steuersystem
der 4 berechnet eine Subtrahiereinheit 31 eine
Abweichung Δθ durch Subtrahieren
des tatsächlichen
Lenkwinkels θ von dem
Ziellenkwinkel θ*.
Ein Betriebselement 32 empfängt die Abweichung Δθ von der
Subtrahiereinheit 31 und berechnet eine Zielmotorsteuerspannung
V* durch Ausführen
einer PID Steuerberechnung. Ein Spannungs-auf-Strom Wandler 33 empfängt die
Zielmotorsteuerspannung V* von dem Betriebselement 32 und
berechnet den Motorversorgungsstrom iM durch Multiplizieren der
Zielmotorsteuerspannung V* mit der Steuerverstärkung Kvi. Der so berechnete Motorversorgungsstrom
iM wird an den automatischen Lenkmotor 16 geliefert. In 4 ist
J ein Trägheitsmoment
eines sich drehenden Abschnitts, und Kvi ist eine Verstärkung eines
Verstärkers.
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In
dem Schritt S4, der dem Schritt S3 folgt, bestimmt die Steuereinheit 10,
ob der im Schritt S3 berechnete Versorgungsstrom iM größer als
eine in einem Stromgrenzen-Speicherbereich gespeicherte Stromgrenze
iL ist. Wenn iM ≤ iL
ist, darin geht die Steuereinheit 10 direkt von dem Schritt
S4 zu dem Schritt S6. Wenn iM > iL
ist, dann geht die Steuereinheit 10 von dem Schritt S4
zu dem Schritt S5 und setzt den Versorgungsstrom iM gleich zu der
Stromgrenze iL (iM = iL). Der so bestimmte Versorgungsstrom iM wird
als Aktualisierung in dem Motorstromversorgungs-Speicherbereich
gespeichert und dann geht die Steuereinheit 10 zum Schritt
S6.
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Im
Schritt S6 liefert die Steuereinheit 10 an den automatischen
Lenkmotor 16 einen Impulsstrom, der durch eine Impulsbreitenmodulation
erhalten wird, die dem Motorversorgungsstrom iM entspricht, der
in dem Motorversorgungsstrom-Speicherbereich gespeichert ist, in
die Richtung entsprechend zu der Lenkrichtung. Danach kehrt die
Steuereinheit 10 zum Schritt S1 zurück.
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In
der Ziellenkdrehmoment-Begrenzungsprozedur der 3 liest
die Steuereinheit 10 die tatsächliche Longitudinalbeschleunigung
Gx, die durch den Longitudinalbeschleunigungssensor 23 erfasst wird,
im Schritt S11. In einem nächsten
Schritt S12 untersucht die Steuereinheit 10, ob der Absolutwert |Gx|
der Longitudinalbeschleunigung kleiner als ein erster eingestellter
Pegel G1 ist, der auf eine Grenze auf der Beschleunigungsseite eines
Bereichs eingestellt ist, in der Lage einen Einfluss auf die Eckenbewegungskraft
zu vernachlässigen.
Wenn |Gx| < G1 ist,
dann setzt die Steuereinheit 10 die Stromgrenze iL auf
einen normalen Grenzwert iLU im Schritt S13 (iL = iLU) und geht
dann weiter zum Schritt S17.
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Wenn
|Gx| ≥ G1
ist, dann geht die Steuereinheit 10 von dem Schritt S12
zu dem Schritt S14 und bestimmt weiter, ob der Absolutwert |Gx|
der Longitudinalbeschleunigung größer als ein zweiter eingestellter
Pegel G2 ist, der größer als
der erste eingestellte Pegel G1 ist. Wenn |Gx| > G2 ist, dann geht die Steuereinheit 10 zum
Schritt S15, setzt die Stromgrenze iL auf einen minimalen Wert iLMIN,
der ausreichend kleiner als der normale Wert iLU ist (iL = ILMIN)
im Schritt S15 und geht dann zum Schritt S17.
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Wenn
|Gx| ≤ G2
ist, dann geht die Steuereinheit 10 von dem Schritt S14
zu dem Schritt S16, berechnet die Stromgrenze iL durch einen Nachschlag von
einer Stromgrenzen-Berechnungssteuerkarte, die in 4 gezeigt
ist, und geht dann zum Schritt S17. Wie in dem Graf der 4 gezeigt,
die den Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung entlang einer
horizontalen Achse und die Stromgrenze iL entlang einer vertikalen
Achse zeigt, ist die Stromgrenze iL immer gleich zu einem normalen
Grenzwert iLU in einem Bereich, in dem der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
kleiner oder gleich wie der erste eingestellte Pegel G1 ist, und
die Stromgrenze wird allmählich
von dem normalen Grenzwert iLU auf einen minimalen Grenzwert iLMIN
verkleinert, wenn der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
von G1 auf G2 ansteigt. Über
G2 wird die Stromgrenze iL auf einem minimalen Wert iLMIN gehalten.
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Im
Schritt S17 wird die Stromgrenze iL, die in einem der Schritte S13,
S15 und S16 bestimmt wird, als eine Aktualisierung in dem Stromgrenzen-Speicherbereich
gespeichert. Dann beendet die Steuereinheit 10 die gegenwärtige Ausführung und kehrt
zum Schritt S11 zurück.
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In
dem Beispiel der 2 und 3 dient der
Schritt S1 wenigstens teilweise als ein Eingabeabschnitt zum Sammeln
von Eingangsinformation, die für
die Steuerung benötigt
wird, die Schritte S2 und S3 bilden einen Abschnitt zum Steuern
eines tatsächlichen
Lenkdrehmoments durch Einstellen eines Ziellenkdrehmoments, die
Schritte S4, S5 und S12~S17 sind zum Begrenzen des Ziellenkdrehmoments
vorgesehen. Der Schritt S6 dient wenigstens teilweise als ein Ausgabeabschnitt
zum Erzeugen eines tatsächlichen
Lenkdrehmoments. Der Schritt S11 entspricht einem Abschnitt zum
Erfassen einer Longitudinalbeschleunigung.
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Wenn
das Fahrzeug in einem geradlinigen Fahrzustand mit konstanter Geschwindigkeit
entlang einer geraden Straße
in der Mitte der Straße
ist, bleibt die durch den Longitudinalbeschleunigungssensor 23 erfasste
tatsächliche
Longitudinalbeschleunigung Gx ungefähr Null, weil die Fahrzeuggeschwindigkeit
konstant gehalten wird, und somit ist der Absolutwert der tatsächlichen
Longitudinalbeschleunigung Gx kleiner als ein erster eingestellter Pegel
G1. Deshalb wird der Schritt S12 von dem Schritt S13 in 3 erreicht
und die Stromgrenze iL wird gleich zu dem normalen Grenzwert iLU
gesetzt und in dem Stromgrenzen-Speicherbereich im Schritt S17 gespeichert.
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In
diesem Fahrzustand ist die Straßenkrümmung ρ sehr klein
und die relative Fahrzeugseitenabweichung y und der Gierwinkel Φ sind ebenfalls
sehr klein, weil das Fahrzeug richtig in der Mitte der Fahrspur
entlang der geraden Straße
fährt.
Deshalb wird in der Fahrspurfolge-Steuerprozedur der 2 der Ziellenkwinkel θ* ungefähr gleich
zu Null gesetzt, der tatsächliche
Lenkwinkel θ bleibt ungefähr gleich
zu Null, und der Motorversorgungsstrom iM, der im Schritt S3 berechnet
wird, wird ungefähr
gleich zu Null.
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Deshalb
ist der Motorversorgungsstrom iM kleiner als der normale Stromgrenzenwert
iLU und somit wird der Motorversorgungsstrom iM direkt an den automatischen
Lenkmotor 16, als PWM Impulsstrom, geliefert, so dass der
automatische Lenkmotor 16 in einem nicht-angesteuerten
Zustand gehalten wird, um den Fahrbetrieb geradeaus voraus fortzusetzen.
Somit hält
in dem geradlinigen Fahrzustand dieses Steuersystem den automatischen
Lenkmotor 16 in dem nicht-angesteuerten Zustand und erlaubt dem
Fahrer in den Lenkvorgang einzugreifen, indem er das Lenkrad mit
einer leichten Lenkanstrengung ohne Behinderung eines automatischen
Lenkdrehmoments dreht, um die Fahrspuren zu wechseln oder um ein
Hindernis voraus zu vermeiden.
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Wenn
sich das Fahrzeug aus diesem geradlinigen Fahrzustand einer Kurve
nähert,
die nach rechts mit einer relativ großen Straßenkrümmung ρ gekrümmt ist, dann wird das Fahrzeug
durch einen Bremsbetrieb des Fahrers vor der Kurve abgebremst (verzögert), so
dass die Longitudinalbeschleunigung Gx auf der Verzögerungsseite
negativ wird. Wenn der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
Gx größer als
der erste eingestellte Pegel G1, aber kleiner als oder gleich wie
ein zweiter eingestellte Pegel G2 ist, wird die Steuerung von dem
Schritt S14 zu dem Schritt S16 transferiert, und die Stromgrenze
iL wird auf einen Wert kleiner als der normale Grenzwert iLU für einen
konstant Geschwindigkeitsbetrieb, gemäß der Steuerungskarte der 5,
verkleinert. Obwohl die Stromgrenze iL in dieser Weise verkleinert
wird, wird der Motorversorgungsstrom iM nicht so sehr an dieser
Stufe vor dem Eckenbewegungs- oder Eckenfahrbetrieb oder an dem
Beginn der Ecke erhöht,
so dass der Motorstrom iM an den Lenkmotor 16 als Impulsstrom
geliefert wird, ohne durch die Stromgrenze iL begrenzt zu werden.
Das Fahrzeug wird in dem automatischen Lenkzustand gehalten, der
für die
Fahrzeugfahrbedingung ausgelegt ist.
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Wenn
während
eines Eckenfahrbetriebs an einer nach rechts gekrümmten Ecke
mit einer relativ großen
Straßenkrümmung ρ der Absolutwert
der Longitudinalbeschleunigung Gx auf einen Wert zwischen ersten
und zweiten eingestellten Pegeln G1 und G2 durch einen Bremsbetrieb
des Fahrers nach beispielsweise einer Wahrnehmung eines vorausfahrenden
Fahrzeugs erhöht
wird, dann durchläuft
das Fahrzeug ein Einnicken nach vorne und erfährt einen Lasttransfer in Richtung
auf die vorderen Räder
hin, so dass die Eckenfahrkraft im Vergleich mit dem Pegel einer
Nicht-Bremsbedingung abnimmt, und die Lenkcharakteristik sich auf
eine Untersteuerung verschiebt, was das Erhöhen eines Lenkwinkels zum Aufrechterhalten
eines beabsichtigten Radius der Ecke bedingt.
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In
einem derartigen Verzögerungszustand wird
die Stromgrenze iL von dem normalen Grenzwert iLU auf einen niedrigeren
Wert in Übereinstimmung
mit dem Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung Gx in der Ziellenkdrehmoment-Begrenzungsprozedur
der 3 verkleinert. Obwohl das Fahrzeug von der Mitte
der Straße
nach außen
abweicht, die Relativseitenabweichung y zunimmt, und der Ziellenkwinkel θ* im Schritt
S2 erhöht
wird und demzufolge der Motorstrom iM im Schritt S3 erhöht wird, begrenzt
das Steuersystem den Motorstrom iM auf den abgesenkten Grenzwert
und beschränkt
dadurch das automatische Lenkdrehmoment auf einen niedrigeren Pegel.
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Durch
Verkleinern der Empfindlichkeit (oder der Steuerverstärkung) der
automatischen Lenksteuerung, erlaubt das Steuersystem somit dem
Fahrzeug sich allmählich
in Richtung auf die Außenseite der
Krümmung
in der Fahrspur zu bewegen, indem nichts getan wird den Kurs zwangsweise
in Richtung auf die Mitte der Fahrspur zurückzubringen, und den stabilen
Fahrbetrieb durch Verhindern eines unerwünschten Fahrzeugverhaltens
aufrechtzuerhalten. Wenn sich das Fahrzeug allmählich nach außen bewegt,
dann lenkt der Fahrer das Fahrzeug manuell in Richtung auf die Mitte
der Fahrspur hin und hält
den Eckenfahrbetrieb adäquat
auf der Straßenkrümmung ρ aufrecht.
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Wenn
die Stromgrenze iL in Übereinstimmung
mit dem Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung Gx nicht verkleinert
werden würde,
würde der Motorstrom
iM erhöht
werden, um die Abweichung des tatsächlichen Lenkwinkels θ von dem
Ziellenkwinkel θ*,
der durch eine Erhöhung
der Relativseitenbeschleunigung y erhöht ist, erhöht werden und ohne eine Begrenzung
an den automatischen Lenkmotor 16 geliefert werden und
das Fahrzeug würde
in Richtung auf die Mitte der Fahrspur zwangsweise hin gelenkt werden,
was ein unnatürliches
Empfinden für den
Fahrer verursacht. Im Gegensatz dazu kann das Steuersystem gemäß dieser
Ausführungsform
ein derartiges unerwünschtes
Fahrzeugverhalten verhindern und einen stabilen Fahrbetrieb aufrechterhalten.
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Wenn
der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung Gx einen zweiten
eingestellten Pegel G2 in einem harten Bremsbetrieb übersteigt,
der zum Beispiel durch Wahrnehmung eines geparkten Fahrzeugs voraus
während
eines Eckenfahrbetriebs in einer blinden Ecke verursacht wird, dann
setzt das Steuersystem die Stromgrenze iL auf einen minimalen Wert
iLMIN im Schritt S15 in 3, begrenzt den Motorstrom iM
auf den minimalen Wert iLMIN, um die automatische Lenksteuerung
auf einen nahezu beseitigten Zustand zu verringern, und um dadurch
den Fahrer über
die Notwendigkeit eines Eingriffs in den Lenkvorgang in Kenntnis
zu setzen. Sogar wenn der Bildbereich der Kamera 25 durch
ein Einnicken des Fahrzeugs nach vorne von einem in 6A gezeigten
Zustand auf einen in 6B gezeigten Zustand verschoben
wird, bei dem der Bereich, auf den die Kamera abzielt, so nahe ist,
um die Schwierigkeit einer Erfassung einer weißen Linie der Straße zu erhöhen, kann
das Steuersystem gemäß dieser
Ausführungsform
die Empfindlichkeit der automatischen Lenksteuerung verkleinern
und einen Fehler bei der Steuerung durch Begrenzen des Motorstroms
iM auf den minimalen Grenzwert iLMIN verhindern.
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Wenn
das Fahrzeug während
eines Eckenfahrbetriebs beschleunigt wird, kippt das Fahrzeug nach
hinten in die Hocke, und die Vorderrad-Eckenfahrkraft wird von dem
Pegel bei einem Fahrzustand mit konstanter Geschwindigkeit erhöht, und
zwar durch einen longitudinalen Lasttransfer an die Hinterräder. Deshalb
wird die Lenkcharakteristik eine Übersteuerung und das Fahrzeug
weist die Tendenz auf sich von der Mitte der Fahrspur bei der Krümmung nach
innen zu verschieben. Bei einem derartigen Beschleunigungszustand,
wie bei dem Verzögerungszustand,
verkleinert das Steuersystem die Stromgrenze iL auf einen Wert kleiner
als den normalen Wert iLU und verhindert dadurch, dass das Fahrzeug zu
sehr gedreht wird, um ein sanftes Verhalten aufrechtzuerhalten.
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Wenn
das Fahrzeug während
eines Eckenfahrbetriebs hart beschleunigt wird, dann wird die Stromgrenze
iL auf den minimalen Wert iLMIN wie bei dem harten Verzögerungszustand
gesetzt, und der Motorstrom iM wird auf den minimalen Wert iLMIN
begrenzt. Deshalb erlaubt das Steuersystem dem Fahrzeug, sich allmählich auf
die Außenseite der
Biegung von der Mitte der Fahrspur zu bewegen, ohne ein unerwünschtes
Verhalten zu verursachen, und ermutigt den Fahrer einzugreifen.
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Somit
verkleinert das Steuersystem gemäß dieser
Ausführungsform
den Ziellenkdrehmomentgrenzwert (iL) allmählich und verkleinert dadurch
die Empfindlichkeit der Lenksteuerung allmählich, wenn der Absolutwert
der Longitudinalbeschleunigung Gx über den ersten Pegel G1 hinaus
in den zweiten Bereich, der Einflüsse auf die Eckenfahrkraft
ausübt,
erhöht
wird. Deshalb kann das Steuersystem eine abrupte Änderung
in der Empfindlichkeit verhindern und ein unnatürliches Gefühl für den Fahrer verhindern.
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Wenn
als Folge eines Niedergehens in die Hocke (rückwärtiges Einnicken) während einer
Beschleunigung oder eines Einnickens nach vorne (Vorwärtsneigung)
während
eines Bremsvorgangs die Zielrichtung der Kamera 25 verändert wird
und die automatische Lenksteuerung dazu neigt, ungenau zu werden,
verkleinert das Steuersystem gemäß der Ausführungsform
die Steuerungsempfindlichkeit und hält den stabilen Fahrbetrieb
durch Vermeidung eines Fehlers aufrecht.
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7 zeigt
eine Veränderung
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dem Beispiel der 7 wird
die Stromgrenze iL entlang einer charakteristischen Linie L2 wie
in 5 verkleinert, wenn der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
Gx gerade zunimmt. Wenn der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
Gx abnimmt nach Erreichen eines Werts größer als oder gleich wie ein
zweiter eingestellter Wert G2, bleibt die Stromgrenze iL konstant
auf iLMIN, bis der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung Gx
auf einen niedrigeren zweiten Wert G2' kleiner als der zweite eingestellte
Wert G2 verkleinert wird. Wenn der Absolutwert der Longitudinalbeschleunigung
Gx weiter unter einen niedrigeren zweiten eingestellten Wert G2' verkleinert wird,
dann wird die Stromgrenze iL entlang einer charakteristischen Linie
L3 von iLMIN vergrößert, bis
ein normaler Grenzwert iLU bei einem niedrigeren ersten eingestellten
Wert G1' kleiner
als der erste eingestellte Wert G1 erreicht wird. Durch Verwenden
der Steuerungscharakteristik, die mit einer Hysterese versehen ist,
wie in 7 gezeigt, kann das System ein Flattern der Stromgrenze
iL als Folge einer Erhöhung
und Verkleinerung des Absolutwerts der Longitudinalbeschleunigung
Gx um einen zweiten eingestellten Pegel G2 herum verhindern und
dadurch das Fahrspurfolge-Fahrzeugsteuerungsverhalten mit einer
stabilen Strombegrenzung verbessern.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wird der Ziellenkwinkel θ*
für eine
Fahrspurverfolgung in Übereinstimmung
mit dem Gierwinkel Φ der
Relativseitenabweichung y und der Straßenkrümmung ρ berechnet. Es ist jedoch möglich, den
Ziellenkwinkel in verschiedenen anderen Vorgehensweisen zu bestimmen.
Der Ziellenkwinkel kann aus der Relativseitenabweichung y und der
Straßenkrümmung ρ; oder aus der
Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Straßenkrümmung ρ in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung
(3) berechnet werden: θ* = (a +
b)·p
+ (m·p·V2(b·Cr – a·Cf)/((a
+ b)Cf·Cr) (3)
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In
dieser Gleichung ist a ein Abstand zwischen der Vorderradachse und
dem Schwerpunkt des Fahrzeugs in einer Draufsicht, b ist ein Abstand zwischen
der Hinterradachse und dem Schwerpunkt in einer Draufsicht, m ist
die Masse des Fahrzeugs, Cf ist eine Eckenfahrsteifigkeit für die linken
und rechten vorderen Räder,
und Cr ist eine Eckenfahrsteifheit für die linken und rechten hinteren
Räder.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist der Motorstrom iM einfach durch Verwendung der Stromgrenze iL
begrenzt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Das
Steuersystem kann ausgelegt werden, um einen Motorausgangsstrom
durch Multiplizieren eines Motorversorgungsstroms iM mit einer Steuerverstärkung KG
zu bestimmen, und um die Steuerverstärkung in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Lateralbeschleunigung, die durch eine Lateralbeschleunigung
erfasst oder aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel
abgeschätzt
wird, zu verändern.
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Obwohl
die Erfindung voranstehend durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf
die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen
und Änderungen
der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen sind für Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet im Hinblick auf die obigen Lehren offensichtlich.
Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden
Ansprüche
definiert.