DE19841706B4

DE19841706B4 - Lenksteuersystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19841706B4
Application number: DE19841706A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Wako Kawagoe; Shinnosuke Wako Ishida; Tomoaki Wako Teramoto; Kaoru Wako Matsuno
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-13
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: JP3280893B2; US6338015B1; JPH1178950A; DE19841706A1

Abstract

System zur Lenksteuerung/-regelung eines Fahrzeugs, umfassend:
ein Lenkmittel (14, 24) mit einem Stellglied (38), welches Antriebsräder (32) des Fahrzeugs lenkt;
ein erstes Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zum Steuern des Stellglieds (38);
ein erstes Erfassungsmittel (64, 68) zum Erfassen eines Fahrbahnmerkmals einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt;
ein zweites Erfassungsmittel (82) zum. Erfassen einer Bewegung des Fahrzeugs;
ein Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ), welches erforderlich ist, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrbahnmerkmal einzuhalten;
ein Drehmomenterfassungsmittel (42) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ), welches vom Fahrer manuell an das Lenkmittel angelegt wird; und
ein zweites Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zum Berechnen eines Drehmomentbefehls (TA) zur Ausgabe an das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) auf der Basis des vom Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel berechneten Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ) und des vom Drehmomenterfassungsmittel (42) erfaßten Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ), um das Stellglied derart anzusteuern, daß das erfasste...

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksteuer/-regelsystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Frühere vom Anmelder vorgeschlagene Patentanmeldungen, wie etwa die JP-05-197423 A und JP-09-221054 A offenbaren Fahrzeug-Lenksteuersysteme, die eine Lenkwinkelunterstützung vorsehen, um das Fahrzeug bei der Fahrt entlang einer Fahrbahn oder einer Fahrspur auf einem gewünschten Kurs zu halten.
Die DE 196 48 497 A1 zeigt ein System zur Lenksteuerung/regelung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dort sind Einzelheiten der Datenübertragung zwischen zwei Steuereinheiten und dabei auftretende Probleme nicht angesprochen.
Durch eine genaue Lenkunterstützung zur Verhinderung von Fahrspurwandern des Fahrzeugs reduzieren diese Techniken im starken Maße die Belastung des Fahrers, was dazu beiträgt, den Fahrer insbesondere während langdauernder Hochgeschwindigkeitsfahrt auf einer Autobahn o.dgl. zu unterstützen.
Im Hinblick auf die Wechselwirkungen zwischen der Lenkunterstützungssteuerung und den Lenkbetätigungen des Fahrers sollte die Unterstützungs- oder Hilfssteuerung bevorzugt anstelle über den Lenkwinkel über das Drehmoment (Lenkkraft) erfolgen.
Wenn das Fahrzeug sowohl mit einem Fahrspurhalte-Lenkdrehmomentunterstützungs-Steuersystem dieser Bauart als auch einem Lenkdrehmomentunterstützungs-Steuersystem der Servorlenkung ausgestattet ist, nachfolgend als Servolenkdrehmomentunterstützung bezeichnet, muß der Steuermodus zwischen den zwei Systemen umschaltbar sein. Jedenfalls soll eine hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen den Steuersystemen des Lenkmechanismus sichergestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Lenksteuer/-regelsystem anzugeben, welches eine geeignete und besonders sichere Kommunikation zwischen den zwei Lenksteuermitteln gewährleistet.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein System zur Lenksteuerung/-regelung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Hierdurch wird eine geeignete und besonders zuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Lenksteuermitteln sichergestellt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt schematisch die Gesamtkonfiguration eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksteuersystems;
2 zeigt schematisch die Konfiguration eines in 1 dargestellten Lenkmechanismus;
3 zeigt schematisch den Betrieb einer in 2 gezeigten ECU;
4 zeigt graphisch die Charakteristiken eines Fahrbahnhalte-Lenkunterstützungsdrehmoments, welches durch die SAS ECU und eine EPS ECU bestimmt ist, wie in 2 dargestellt;
5 zeigt im Blockdiagramm die Betriebsfunktion der in 2 dargestellten SAS ECU;
6 zeigt schematisch einen seriellen Signalübertragungsmodus zwischen der SAS ECU und der EPS ECU, wie in 1 dargestellt;
7 zeigt schematisch die Pufferformate der von der SAS ECU zur EPS ECU übertragenen Daten, wie in 6 dargestellt; und
8 zeigt eine zur 7 ähnliche Ansicht, jedoch die von der EPS ECU zur SAS ECU übertragenen Daten, wie in 6 dargestellt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein am Fahrersitz 12 eines Fahrzeugs 10 angeordnetes Lenkrad 14 mit einer Lenkwelle 16 verbunden, das wiederum über Universalgelenke 18, 20 mit einer Verbindungswelle 22 verbunden ist.
Die Verbindungswelle 22 ist mit einem Ritzel 26 eines Zahnstangen- und Ritzel-Lenkgetriebes 24 verbunden. Das Ritzel 26 kämmt mit einer Zahnstange 28. Eine am Lenkrad 14 angelegte Drehbewegung durchläuft das Ritzel 26 zur Wandlung in eine Linearbewegung der Zahnstange 28. Die Linearbewegung durchläuft Spurstangen (Lenkstangen) 30, 30 an den entgegengesetzten Enden der Vorderachse des Fahrzeugs zum Verschwenken von zwei Vorderrädern (gelenkten Rädern) 32, 32 in der gewünschten Richtung um zugeordnete Lenkzapfen (nicht gezeigt).
Ein Elektromotor 38 und ein Kugelumlaufmechanismus 40 sind koaxial zu der Zahnstange 28 angeordnet. Die Ausgabe des Motors 38 wird durch den Kugelumlaufmechanismus 40 in eine Linearbewegung der Zahnstange 28 umgewandelt, um die Zahnstange 28 in die Richtung zu bewegen, welche die durch das Lenkrad 14 eingegebene Lenkkraft (Lenkdrehmoment) reduziert oder unterstützt.
Ein Drehmomentsensor 42, der in der Nähe des Zahnstangen-Ritzel-Lenkgetriebes 24 vorgesehen ist, gibt ein Signal aus, welches die Richtung und den Betrag der vom Fahrer eingegebenen Lenkkraft (Lenkdrehmoment) anzeigt. Ein in der Nähe der Lenkwelle 16 vorgesehener Lenkwinkelsensor 44 gibt ein Signal aus, welches die Richtung und den Betrag des vom Fahrer eingegebenen Lenkwinkels θ anzeigt. Der Lenkwinkelsensor 44 ist hier ein Drehcodierer o.dgl.
Radgeschwindigkeitssensoren 46, 46, die jeweils in der Nähe der Vorderräder 32, 32 vorgesehen sind, und Radgeschwindigkeitssensoren 50, 50 (in 1 ist nur einer gezeigt), die jeweils in der Nähe der zwei Hinterräder 48, 48 vorgesehen sind, geben bei jeder Drehung der zugeordneten Vorder- und Hinterräder Signale aus. Die Radgeschwindigkeitssensoren 46, 46 und 50, 50 sind hier magnetische Aufnehmer o.dgl. Die Vorderräder 32, 32 sind von einer Maschine (nicht gezeigt) angetrieben, die vorne am Fahrzeug 10 angebracht ist. Die Hinterräder 48, 48 sind hier nicht angetrieben.
Ein Fahrzeughöhensensor 52 ist in der Nähe der Radaufhängung (nicht gezeigt) jedes Vorderrads 32 vorgesehen, und ein weiterer Fahrzeughöhensensor 54 ist in der Nähe der Radaufhängung (nicht gezeigt) jedes Hinterrads 48 vorgesehen. Auf Basis des Hubs (der Verlagerung) der zugeordneten Radaufhängung gibt jeder Höhensensor ein Signal aus, welches die Höhe des Fahrzeugs 10 am Ort des jeweiligen Sensors über der Straße anzeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist eine einzelne CCD (ladungsgekoppelter Baustein) Kamera 64, die mit einem Rückspiegel 62 kombiniert ist, an der Innenfläche der Windschutzscheibe 60 über dem Fahrersitz 12 angebracht. Mehrere Radarvorrichtungen 66 (Millimeterwellenbetrieb; in 1 ist nur eine gezeigt) sind an geeigneten Stellen nahe dem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs 10 vorgesehen und emittieren modulierte Wellen nach vorne.
Die CCD-Kamera 64 erzeugt ein Bild der Straße vor dem Fahrzeug. Wie in 2 gezeigt, wird das von der CCD-Kamera 64 ausgegebene Bildsignal einer Bildbearbeitungs-ECU (elektronische Steuereinheit) 68 zugeführt, die einen Mikrocomputer umfaßt, der die Fahrbahngrenzen (weiße Linien) extrahiert, die sich auf der Straße befinden. Die Ausgaben der Millimeterwellenradare 66 werden einer Radarausgabebearbeitungs-ECU 70 zugeführt, die ebenfalls einen Mikrocomputer aufweist, wo sie mit einer empfangenen Welle gemischt werden, die durch eine nicht gezeigte Antenne empfangen wird, und ermittelt, ob sich ein größerer Gegenstand wie etwa ein anderes Fahrzeug vor dem eigenen Fahrzeug 10 befindet oder nicht.
Das Fahrzeuglenksteuersystem nach der Erfindung weist ferner eine elektronische Steuereinheit 74 auf (gezeigt als SAS ECU), die ebenfalls einen Mikrocomputer aufweist. Die Ausgaben der Bildbearbeitungs-ECU 68, der Radarausgabebearbeitungs-ECU 70 und des Drehmomentsensors 42 etc. werden der SAS ECU 74 zugeführt.
Das System ist ferner mit einer weiteren elektronischen Steuereinheit 76 (gezeigt als EPS ECU) versehen, die wiederum einen Mikrocomputer aufweist. Die EPS ECU 76 berechnet den Drehmomentunterstützungsbetrag der Servolenkung. Die Ausgabe des Drehmomentsensors 42 wird der EPS ECU 76 zugeführt.
Die SAS ECU 74 und die EPS ECU 76 kommunizieren miteinander über eine Signalleitung 78. Die SAS ECU 74 berechnet den Lenkdrehmomentunterstützungsbetrag, was später beschrieben wird, und leitet die berechneten Daten der EPS ECU 76 zu.
Die EPS ECU 76 verwendet die von der SAS ECU 74 empfangenen Lenkdrehmoment-Unterstützungsbetragdaten zur Berechnung eines Befehlswerts in Tastverhältnissen als PWM (Pulsweitenmodulation) und gibt diesen an eine Motortreiberschaltung 80 aus. Die Motortreiberschaltung 80, die eine nicht gezeigte Brückenschaltung aus vier Leistungs-FET-Schaltvorrichtungen aufweist, treibt den Elektromotor 38 in Antwort auf den Drehmomentwert an.
Ein Gierratensensor 82 (1) ist nahe dem Schwerpunkt des Fahrzeugs 10 angebracht. Der Gierratensensor 82 gibt ein Signal aus, welches die Gierrate (Gierwinkelgeschwindigkeit) um die Vertikalachse (Schwerpunktachse) am Fahrzeugschwerpunkt anzeigt.
Eine geeignete Anzahl von Berührungsdrucksensoren 84, die am Lenkrad 14 vorgesehen sind, geben Drucksignale aus, welche anzeigen, ob der Fahrer das Lenkrad ergreift oder nicht. Eine geeignete Anzahl zweiter Berührungsdrucksensoren 86, die unter dem Fahrersitz angebracht sind, geben Signale aus, die anzeigen, ob der Fahrer darauf sitzt oder nicht.
Eine im Bereich des Armaturenbretts vorgesehene Navigationseinrichtung 88 ist mit einer Speichervorrichtung ausgestattet, welche Straßeninformation (Karteninformation) speichert, welche die Region betrifft, in der das Fahrzeug 10 fährt.
Ein Bremssensor 90, der dem nicht gezeigten Bremspedal nahe dem Boden des Fahrersitzes 12 zugeordnet ist, gibt ein Signal aus, welches den Niederdrückbetrag des Bremspedals durch den Fahrer anzeigt. Ein Beschleunigersensor 92, der dem nicht gezeigten Gaspedal des Fahrzeugs zugeordnet ist, gibt ein Signal aus, welches den Niederdrückbetrag des Gaspedals durch den Fahrer anzeigt.
Es folgt eine Gesamterläuterung der Steuerung durch die SAS ECU 74 und die EPS ECU 76.
Die SAS ECU 74 berechnet das Fahrspurhalte-Lenkunterstützungsdrehmoment zum Halten des Fahrzeugs 10 parallel zur Fahrspur oder Fahrbahn (Fahrbahnbegrenzungen). Obwohl diese Berechnung durch eine nicht dargestellte separate Routine erfolgt, wird das Prinzip kurz anhand von 3 erläutert. Aus den Fahrbahnbegrenzungen, die aus der Bildbearbeitung der Ausgabe der CCD-Kamera 64 in der Bildbearbeitungs-ECU 68 erhalten werden, wird eine gewünschte Punktsequenz berechnet. Aus der gewünschten Punktsequenz wird eine gewünschte Gierrate berechnet.
Wie in 4 gezeigt, wird entsprechend der Abweichung von der Fahrbahnmitte ein Lenkunterstützungsdrehmoment berechnet, und es erfolgt eine Steuerung zum Einhalten eines Kurses, der auf der Basis der gewünschten Gierrate bestimmt wird. 5 zeigt im Blockdiagramm diese Steuerung.
Da diese Steuerung im Detail in einer japanischen Patentanmeldung beschrieben wird, die mit gleicher Priorität vom Anmelder eingereicht wurde, wird dies hier nicht weiter erläutert.
Wie in 4 in Klammern angegeben, verwendet die EPS ECU 76 das erfaßte Lenkdrehmoment, um ein Servolenk-Unterstützungsdrehmoment zu berechnen. Die grundlegende Lenkunterstützungssteuerung dieses Systems ist jene durch die SAS ECU 74 zum Halten des Fahrzeugs in der Fahrbahn, und das System schaltet zur Servolenk-Drehmomentunterstützungssteuerung durch die EPS ECU 76 um, wenn das vom Fahrer eingegebene Lenkdrehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Da die Erfindung die Kommunikation zwischen der SAS ECU 74 und der EPS ECU 76 betrifft, wird nun diese erläutert.
Mögliche Signalaustauschmodi zwischen den Einheiten oder Steuersystemen beinhalten analoge, parallele und serielle Modi. Eine genaue Datenkommunikation (manipulierte Variablen) ist jedoch durch Analogsignale schwierig, da die Bezugsspannung (Massespannungspegel) zwischen den verschiedenen Einheiten versetzt ist.
Im Falle wichtiger Signale, welche die Lenksteuerung und andere Lenkvorgänge betreffen, entspricht es daher der Praxis, sowohl das betreffende Signal als auch ein durch Invertieren der Ausgangswerte des Signals erhaltenes weiteres Signal zu übertragen und am Empfänger einen differentiellen Arithmetikprozeß durchzuführen, um den Versatz zu beseitigen.
Die Signalübertragung im Parallelmodus gestattet einen genauen Datenaustausch, ohne daß ein derartiger arithmetischer Versatzausgleich erforderlich wäre, erfordert jedoch eine große Anzahl von Signalleitungen. Da ein Defekt nur in einer einzigen Leitung eine fehlerhafte Daten übertragung verursacht, erfordert dieser Modus eine höhere Leitungszuverlässigkeit als im Analogmodus.
Im Gegensatz hierzu erfordert die Signalübertragung im seriellen Modus keinen arithmetischen Versatzausgleich, benötigt nur wenige Signalleitungen und erreicht eine Übertragungsrate, die im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit des Systems ausreicht. Dieser Modus ist gut verwendbar, wenn die Rauschbeständigkeit gewährleistet ist.
Im Hinblick auf diese Vorteile wurde für das erfindungsgemäße System eine serielle Signalübertragung gewählt. Die relativ langsame Übertragungsrate in diesem Modus ist kein Problem in diesem System, weil sie noch immer schnell genug ist für die Bearbeitungszeiten der SAS ECU 74 und die EPS ECU 76. Ferner läßt sich das Problem der Rauschbeständigkeit überwinden. Ein weiterer Grund für diese Wahl war der Wunsch, der Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen den Lenksteuersystemen höchste Priorität zu geben.
Wie zuvor erwähnt, sind die SAS ECU 74 und EPS ECU 76 durch eine Signalleitung 78 verbunden. Das Lenkunterstützungsdrehmoment wird im seriellen Modus zwischen der SAS ECU 74, nachfolgend als Haupt- oder Mastereinheit bezeichnet, und der EPS ECU 76, nachfolgend als Unter- oder Slaveeinheit bezeichnet, gesendet und empfangen.
Der Betrieb des Systems wird nun anhand von 6 erläutert.
Das serielle Modusformat ist wie folgt:

Format: Halbduplex/Start-Stop-Synchronisierung (asynchron)

Datenbits: 8 Bits

Baud-Rate: 9600 bps

Parität: gleich

Stop-Bits 1
Wie in 6 gezeigt, überträgt die (Master) SAS ECU 74 das Lenkunterstützungsdrehmoment, welches zu dem Servolenkunterstützungsdrehmoment addiert ist, zum Erhalt eines Drehmomentbefehls TA (siehe 5). Das von der SAS ECU 74 berechnete Lenkunterstützungsdrehmoment, nachfolgend allgemein als C_TRQ bezeichnet, wird einmal alle 10 msec zur (Slave) EPS ECU 76 geschickt.
Die EPS ECU 76 antwortet, indem sie innerhalb 1 msec zur SAS ECU 74 das erfaßte Lenkdrehmoment überträgt (τh, gezeigt in 5, vom Drehmomentsensor 42 erfaßter Wert, nachfolgend bezeichnet als erfaßtes Drehmoment M_TRQ).
Jeder Datensatz D0, D1 und D2, wie er oben in 6 gezeigt ist, der von der SAS ECU 74 zur EPS ECU 76 übertragen wird, ist in einem 8 Bit Rahmen formatiert. 7 erläutert im Diagramm die Pufferformate der Datensätze.
In 7 sind unter den Datenbits von D0 die oberen fünf Bits des Lenkunterstützungsdrehmoments C_TRQ im 0ten bis 4ten Bit gespeichert oder diesen zugeordnet, beginnend vom letzten signifikanten Bit (LSB). Das Lenkunterstützungsdrehmoment C_TRQ umfaßt 10 Bits, deren obere fünf Bits in D0 gespeichert sind.
Ein Signal oder ein Index (ALIVE BIT5), der den Zustand der Bildbearbeitungs-ECU 68 anzeigt, ist im 5ten Bit gespeichert. Ein Signal oder Index (ALIVE BIT6), der die Reihenfolge bezeichnet, in der die Werte des Lenkunterstützungsdrehmoments übertragen werden, ist im 6ten Bit gespeichert. Ein Merker oder Flag 0, der anzeigt, daß der Datenbitsatz D0 ist, ist im 7ten Bit gespeichert.
Im Datenbitsatz D1 sind somit die ALIVE-Signale durch die 5ten und 6ten Bits dargestellt. Das 5te Bit-ALIVE-Signal zeigt an, ob die Bildbearbei tungs-ECU 68 normal funktioniert oder nicht, d.h. ob das Lenkunterstützungsdrehmoment aus dem Ergebnis der unter Normalbedingungen durchgeführten Bildbearbeitung bestimmt wurde. Wenn die Bildbearbeitungs-ECU 68 normal funktioniert, wird "0" (normal) gesendet. Falls nicht, wenn beispielsweise das Lenkunterstützungsdrehmoment auf der Basis von unter ungeeigneten Bedingungen durchgeführter Bildbearbeitung berechnet wurde, wie etwa einer Bilderzeugung in die Sonne, wird "1" (abnormal) gesendet.
Das 6te Bit (ALIVE BIT6) wird mit jeder Eingabe nach Art eines Überwachungs-(watchdog)-Impulses (WDP) invertiert, um den Normalbetrieb der SAS ECU 74 zu bestätigen. Insbesondere, wenn im 6ten Bit "0" gespeichert war und mit der vorhergehenden Datenübertragung zur EPS ECU 76 geschickt wurde, wird dessen invertierter Wert, d.h. "1 " gespeichert und mit der gegenwärtigen Datenübertragung gesendet.
Wenn die EPS ECU 76 feststellt, daß das gegenwärtige Bit relativ zum im vorhergehenden Zyklus empfangenen Bit nicht invertiert ist, bestimmt sie, daß die Daten nicht normal übertragen wurden. Anders gesagt, wenn die EPS ECU 76 als ALIVE BIT6 im vorhergehenden Zyklus "0" empfängt, erwartet sie, im gegenwärtigen Zyklus als das ALIVE BIT6 "1" zu empfangen. Wenn sie tatsächlich "1" empfängt, bestimmt sie, daß der empfangene Datenbitsatz der jüngste ist, d.h., daß die SAS ECU 74 (Sender) normal arbeitet. Wenn sie "0" empfängt, bestimmt sie, daß die SAS ECU 74 nicht normal arbeitet.
Unter den Datenbits von D1 sind die unteren fünf Bits des Lenkunterstützungsdrehmoments C_TRQ in den 0ten bis 4ten Bits gespeichert. Im 5ten Bit ist ein Modussignal (MODE BIT5) gespeichert, welches anzeigt, ob der gegenwärtige Steuermodus der EPS-Modus ist (Servolenkunterstützungsmodus durch EPS ECU 76) oder der SAS-Modus (Spurhaltesteuermodus durch SAS ECU 74).
Ein Signal oder ein Index (MODE BIT6), der den Zustand des Kommunikationssystems anzeigt, ist im 6ten Bit gespeichert, und ein Flag (auf 1 gesetztes Bit) ist im 7ten Bit gespeichert.
Somit werden die Modussignale durch das 5te Bit und das 6te Bit des Datenbitsatzes D1 gebildet, und das 5te Bit zeigt an, ob der SAS-Modus oder der EPS-Modus in Betrieb ist (0:EPS, 1:SAS). Wenn der erfaßte Kommunikationszustand normal ist, wird das 6te Bit auf 0 rückgesetzt. Wenn er abnormal ist oder wenn ein Kommunikationsfehler (Adressenfehlpassung, Summenprüffehler o.dgl.) auftritt, wird das 6te Bit auf 1 gesetzt. Das rückgesetzte oder gesetzte Bit wird dann gesendet.
In dem Datenbitsatz D2 sind die mit Summe bezeichneten Summenprüfdaten in den 0ten bis 6ten Bits gespeichert. Im 7ten Bit ist ein Flag (Bit auf 1 gesetzt) gespeichert. Summenprüfdaten stellen das Ergebnis einer Prüfung dar, ob alle Daten vollständig übertragen wurden oder nicht. Wenn eine Diskrepanz entdeckt wird, wird bestimmt, daß ein Summenprüfungsfehler aufgetreten ist, und das im 6ten Bit von D1 gespeicherte Signal wird auf "1" gesetzt und übertragen.
Die Datenbitsätze D0, D1 und D2, die in vorstehender Weise formatiert sind, werden regelmäßig mit der vorgenannten Zykluszeit von 10 msec zur EPS ECU 76 übertragen. Innerhalb 1 msec der jeweils gesendeten Daten antwortet die EPS ECU 76, indem sie zur SAS ECU 74 Datenbitsätze D0, D1 und D2 überträgt, welche das erfaßte Drehmoment M_TRQ zum Zeitpunkt der Datenübertragung von der EPS ECU 76 darstellen.
Die Pufferformate dieser Datensätze sind in 8 gezeigt. Anzumerken ist jedoch, daß die EPS ECU 76 nicht antwortet, wenn in den von SAS ECU 74 geschickten Datenbitsätzen ein Kommunikationsfehler aufgetreten ist, d.h., wenn ein Paritätsfehler, ein Rahmenfehler (ein im Verlauf der Datenzusammensetzung aufgetretener Fehler), ein Überlauffehler (Fehlerzustand, der eine Bearbeitung unmöglich macht aufgrund des Einstroms nachfolgender Daten, bevor das Lesen der vorhergehenden Daten abgeschlossen war) o.dgl. aufgetreten ist, wie in 6 gezeigt.
Unter den zur EPS ECU 76 zurückgeschickten drei Datenbitsätzen speichert D0 die oberen fünf Bits des erfaßten Drehmoments M_TRQ in den 0ten bis 4ten Bits.
Ein Signal oder Index (ALIVE BIT5), der einen Fehlerzustand der EPS ECU 76 anzeigt, ist im 5ten Bit gespeichert, ein Signal (ALIVE BIT6), das die Reihenfolge anzeigt, mit der die erfaßten Drehmomente gesendet wurden, ist im 6ten Bit gespeichert, und ein Merker oder Flag (auf 0 rückgesetzt) ist im 7ten Bit gespeichert.
Wie in demjenigen Fall, in dem der Datenbitsatz D0 von der SAS ECU 74 zur EPS ECU 76 geschickt wird, enthält auch jener der von der EPS ECU 76 zur SAS ECU 74 geschickt wird ALIVE-Signale im 5ten Bit und 6ten Bit.
Insbesondere zeigt das ALIVE-Signal vom 5ten Bit an, ob die EPS ECU 76, die Motortreiberschaltung 80 u.dgl. normal funktionieren oder nicht. Wenn dies so ist, wird "0" rückgesendet, und falls nicht, wird "1 " rückgesendet.
Das 6te Bit, wie das 6te Bitsignal (ALIVE BIT6) des von der SAS ECU 74 geschickten Datenbitsatzes, wird bei jeder Sendung ebenfalls invertiert. Wenn die SAS ECU 74 (der Empfänger) feststellt, daß das gegenwärtige ALIVE BIT6 nicht in bezug auf das Bit invertiert ist, welches im vorhergehenden Zyklus empfangen wurde, bestimmt sie, daß der empfangene Datenbitsatz nicht der jüngste ist und daß die EPS ECU 76 nicht normal arbeitet.
In D1 sind die verbleibenden unteren fünf Bits des erfaßten Drehmoments M-TRQ in den 0ten bis 4ten Bits gespeichert. Im 5ten Bit ist ein Modussignal oder Index (MODE BIT5) gespeichert, der anzeigt, ob der gegenwärtige Steuermodus der Steuermodus durch die EPS ECU 76 oder der Steuermodus durch die SAS ECU 74 ist. Ein Signal oder Index, der den Zustand des Kommunikationssystems (normal/Kommunikationsfehler) anzeigt, ist im 6ten Bit gespeichert, und ein Merker oder Flag (Bit auf 1 gesetzt) ist im 7ten Bit gespeichert.
In dem Datenbitsatz D2 ist eine Summenprüfung Sum in dem 0ten bis 6ten Bit gespeichert, und ein Merker oder Flag (auf 1 gesetztes Bit) ist im 7ten Bit gespeichert.
Somit findet in diesem System zwischen der SAS ECU 74 und der EPS ECU 76 eine serielle Kommunikation statt, und den Datenbitsätzen von der SAS ECU 74 werden ALIVE (BIT5, 6) Signale zugefügt.
Hierdurch kann die EPS ECU 76 an der Empfängerseite ungeeignete Datenbitsätze erfassen, etwa falls ein empfangener Datenbitsatz erzeugt wurde, wenn die Bildausgabe von der Bildbearbeitungs-ECU 68 in einem ungeeigneten Zustand war und das Problem nicht durch eine Grenzprüfung aufgefangen wurde, oder falls ein empfangener Datenbitsatz nicht der jüngste Datenbitsatz ist. Wenn daher zwei Typen von Lenkdrehmoment-Unterstützungssteuerungen vorgesehen sind, kann eine geeignete Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen erfolgen, um eine hohe Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Darüber hinaus gestattet der Einbau der Modus-Signale (MODE BIT5, 6), daß die SAS ECU 74 das Vorhandensein eines Datenbitsatzes nach Abschluß der SAS-Steuerung (wie etwa im Übertragungspuffer verbleibende Daten) und Kommunikationssystemfehler erfaßt (wie etwa ein übertragener Datenbitsatz mit Adreßfehlpassungen, Summenprüffehlern o.dgl.).
Ferner ist das System so konfiguriert, daß, wenn die EPS ECU 76 das Lenkunterstützungsdrehmoment von der SAS ECU 74 empfängt, es innerhalb einer festen Zeitperiode antwortet, indem zusätzlich zu dem erfaßten Drehmoment beim Empfang des Lenkunterstützungsdrehmoments ALIVE-Signale zurückgesendet werden. Hierdurch kann die SAS ECU 74 einen Datenbitsatz ermitteln, der nicht der jüngste ist, und kann ferner einen Fehler der EPS ECU 76 erfassen.
Da ferner das System ein zusätzliches Signal (MODE BIT6) rückzusendet, welches den Zustand des Kommunikationssystems anzeigt, kann die SAS ECU 74 einen Fehler der EPS ECU 76 erfassen.
Die Ausführung bildet somit ein System zur Lenksteuerung/-regelung eines Fahrzeugs, umfassend: ein Lenkmittel (Lenkrad 14, Lenkgetriebe 24) mit einem Stellglied (Elektromotor 38), welches Antriebsräder (Vorderräder 32) des Fahrzeugs lenkt; ein erstes Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zur Steuerung des Stellglieds; ein erstes Erfassungsmittel (CCD-Kamera 64, Bildbearbeitungs-ECU 68) zum Erfassen eines Fahrbahnmerkmals einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt; ein zweites Erfassungsmittel (Gierratensensor 82, etc) zur Bewegungserfassung des Fahrzeugs; ein Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel (SAS ECU 74) zum Berechnen eines Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ), welches zum Halten einer Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrbahnmerkmal erforderlich ist; ein Drehmomenterfassungsmittel (Drehmomentsensor 42) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ), welches vom Fahrer manuell an das Lenkmittel angelegt wird; und ein zweites Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zum Berechnen eines Drehmomentbefehls (TA) zur Ausgabe an das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) auf der Basis des vom Lenkdrehmomentberechnungsmittel berechneten Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ) und des vom Drehmomenterfassungsmittel erfaßten Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ) derart, daß der Drehmomentbefehl (TA) bzw. dessen Wert kleiner wird. In diesem System überträgt das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (ALIVE BIT5), welches einen Zustand anzeigt, unter dem das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) berechnet wurde, wenn das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt, um hierdurch eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen sicherzustellen.
Das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) überträgt bevorzugt zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (ALIVE BIT6), der eine Reihenfolge anzeigt, mit der das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) übertragen wird, wenn das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) zum ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt, um hierdurch eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen sicherzustellen.
Das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) überträgt bevorzugt zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (MODE BIT6), der einen Zustand des Kommunikationssystems anzeigt, um hierdurch zu ermöglichen, daß das erste Lenksteuermittel den Zustand des Kommunikationssystems erfassen kann und um ferner eine geeignete und hochsichere Kommunikation zwischen den beiden Steuersystemen sicherzustellen.
Das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt bevorzugt zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) das erfaßte Lenkdrehmoment (M_TRQ) in Antwort auf das übertragene Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ), um hierdurch zu ermöglichen, daß das zweite Lenksteuermittel den Betriebszustand des ersten Lenksteuermittels erfaßt und um ferner eine geeignete und hochsichere Kommunikation zwischen den zwei Lenksteuersystemen sicherzustellen.
Das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt bevorzugt zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (ALIVE BIT6), der eine Reihenfolge anzeigt, in der die erfaßten Drehmomente (M_TRQ) in Antwort auf das übertragene Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) übertragen werden, um hierdurch zu ermöglichen, daß das zweite Lenksteuermittel den Betriebszustand des ersten Lenksteuermittels erfassen kann und um ferner eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen sicherzustellen.
Das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt bevorzugt zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (ALIVE BIT5), der einen Fehlerzustand des ersten Lenksteuersystems (EPS ECU 76) anzeigt, um hierdurch zu ermöglichen, daß das zweite Lenksteuermittel den Betriebszustand des ersten Lenksteuermittels erfaßt, und um ferner eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen sicherzustellen.
Das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt bevorzugt zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (MODE BIT6), der einen Zustand des Kommunikationssystems anzeigt, um hierdurch zu ermöglichen, daß das zweite Lenksteuermittel den Betriebzustand des ersten Lenksteuermittels erfassen kann, und um ferner eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen sicherzustellen.
Obwohl oben eine Ausführung erläutert wurde, in der der Lenkunterstützungsmechanismus gleichzeitig auch als herkömmlicher Servolenkmecha nismus dient, können diese zwei Mechanismen auch unabhängig voneinander vorgesehen sein. Der Lenkunterstützungsmechanismus kann auch hydraulisch angetrieben sein, und nicht wie in der vorgenannten Ausführung elektrisch angetrieben sein.
Der Lenkwinkelsensor 44 und die anderen Sensoren können auch anders konfiguriert und angeordnet sein.
Ein System zur Lenksteuerung/-regelung eines Fahrzeugs umfaßt: ein Lenkmittel wie etwa ein Lenkrad mit einem Elektromotor, welcher das Lenken angetriebener Räder des Fahrzeugs unterstützt, ein erstes Lenksteuermittel zum Ansteuern des Motors, eine CCD-Kamera zum Erfassen eines Fahrbahnmerkmals einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, einen Gierratensensor zur Bewegungserfassung des Fahrzeugs, ein Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Lenkunterstützungsdrehmoments, welches zur Spurhaltung erforderlich ist, einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines momentanen Lenkdrehmoments, welches vom Fahrer manuell an das Lenkmittel angelegt wird, sowie ein zweites Lenksteuermittel zum Berechnen eines Drehmomentbefehls zur Ausgabe an das erste Lenksteuermittel auf der Basis des vom Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittels berechneten Lenkunterstützungsdrehmoments und des tatsächlichen Lenkdrehmoments derart, daß der Wert des Drehmomentbefehls bzw. das Drehmoment kleiner wird. In dem System überträgt das zweite Lenksteuermittel zu dem ersten Lenksteuermittel einen Index, der einen Zustand anzeigt, unter dem das Lenkunterstützungsdrehmoment berechnet wurde, oder/und einen Index, der eine Reihenfolge anzeigt, mut der die Werte des Lenkunterstützungsdrehmoments übertragen werden, um hierdurch eine geeignete und hochzuverlässige Kommunikation zwischen den zwei Steuersystemen zu gewährleisten.

Claims

System zur Lenksteuerung/-regelung eines Fahrzeugs, umfassend: ein Lenkmittel (14, 24) mit einem Stellglied (38), welches Antriebsräder (32) des Fahrzeugs lenkt; ein erstes Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zum Steuern des Stellglieds (38); ein erstes Erfassungsmittel (64, 68) zum Erfassen eines Fahrbahnmerkmals einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt; ein zweites Erfassungsmittel (82) zum. Erfassen einer Bewegung des Fahrzeugs; ein Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ), welches erforderlich ist, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrbahnmerkmal einzuhalten; ein Drehmomenterfassungsmittel (42) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ), welches vom Fahrer manuell an das Lenkmittel angelegt wird; und ein zweites Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zum Berechnen eines Drehmomentbefehls (TA) zur Ausgabe an das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) auf der Basis des vom Lenkunterstützungsdrehmoment-Berechnungsmittel berechneten Lenkunterstützungsdrehmoments (C_TRQ) und des vom Drehmomenterfassungsmittel (42) erfaßten Lenkdrehmoments (τh, M_TRQ), um das Stellglied derart anzusteuern, daß das erfasste Lenkdrehmoment (τh, M_TRQ) kleiner wird; dadurch gekennzeichnet, daß: das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 47) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (ALIVE BIT5) überträgt, welcher anzeigt, ob das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) unter normal funktionierendem ersten Erfassungsmittel (64, 68) berechnet wurde oder nicht, wenn das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) zu dem ersten Lenksteuermittel(EPS ECU 76) überträgt.
System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (ALIVE BIT6) überträgt, der eine Reihenfolge anzeigt, mit der das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) übertragen wird, wenn das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) das Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) überträgt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lenksteuermittel (SAS ECU 74) zu dem ersten Lenksteuermittel (EPS ECU 76) einen Index (MODE BIT6) überträgt, der einen Zustand eines Kommunikationssystems anzeigt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) in Antwort auf das übertragene Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) das erfaßte Lenkdrehmoment (M_TFQ) überträgt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (ALIVE BIT6) überträgt, der eine Reihenfolge anzeigt, mit der die erfaßten Drehmomente (M_TRQ) in Antwort auf das übertragene Lenkunterstützungsdrehmoment (C_TRQ) übertragen werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (ALIVE BIT5) überträgt, der einen Fehlerzustand des ersten Lenksteuersystems (76) anzeigt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lenksteuermittel (EPS ECU 76) zu dem zweiten Lenksteuermittel (SAS ECU 74) einen Index (MODE BIT6) überträgt, der einen Zustand des Kommunikationssystems anzeigt.