DE102006013788A1

DE102006013788A1 - Fahrzeugsteuersystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102006013788A1
Application number: DE102006013788A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ono; Yoshikazu Hattori; Yuji Muragishi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2026-03-25
Also published as: DE102006013788B4; JP2006264561A; JP4445889B2; CN1836947A; US20060217867A1; CN100554054C; DE102006013788B8; US7698043B2

Abstract

Ein Fahrzeugsteuersystem weist einen Rechner (14) auf, der abhängig von Randbedingungen, zu denen eine resultierende Zielkraft, die auf die Fahrzeugkarosserie wirken soll, und ein Grenzreibkreis jedes Rads gehören, eine integriert gesteuerte Variable berechnet, die eine erste gesteuerte Variable, die zur Steuerung/Regelung der Brems-/Antriebskraft jedes Rads so verwendet wird, dass das mu-Verwendungsverhältnis des Rads optimiert wird, und eine zweite gesteuerte Variable umfasst, die zur Steuerung des Lenkwinkels jedes Rads verwendet wird, einen Rechner (18), der eine lenkungsgesteuerte Variable berechnet, die zur Steuerung nur des Lenkwinkels jedes Rads verwendet wird, um die resultierende Zielkraft zu erreichen, und eine Steuerung (22), die nur den Lenkwinkel jedes Rads oder den Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskraft jedes Rads auf der Grundlage einer gesteuerten Variablen steuert, die man durch lineare Interpolation der integriert gesteuerten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen erhält.

Description

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren, und noch genauer auf ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren, die eine gewünschte Kraft auf die Fahrzeugkarosserie und ein gewünschtes Giermoment durch Steuern bzw. Regeln, was hier als Untergruppe des Steuerns verstanden wird, lediglich der Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder in einem normalen Bereich, in dem eine Größe des ungenutzten Grips bzw. einer Haftungsreserve groß ist, um dadurch unnötiges Bremsen zu unterdrücken, und die dazu fähig sind, effizient eine koordinierte Regelung der Brems- und Antriebssteuerung und der Lenksteuerung in Bereichen durchzuführen, zu denen ein Grenzbereich gehört, in dem die Größe der ungenutzten Haftungsreserve im Vergleich zum normalen Bereich klein ist.

Als eine herkömmliche Technik zum Steuerung der Lenkwinkel und der Brems-/Antriebskräfte aller vier zu regelnder Räder unabhängig voneinander ist, wie in der japanischen offengelegten Patentschrift No. 2004-249971 offenbart, eine koordinierte Steuerung zum Regeln des Lenkwinkels und der Brems-/Antriebskräfte für jedes Rad in koordinierter Weise bekannt. Diese Technik ist dazu da, eine Kombination der Reifenkräfte der vier Räder zu schaffen, die aus einigen Kombinationen der Reifenkräfte der vier Räder ausgewählt wird, welche die zu erzielende resultierende Kraft auf die Karosserie und das Zielgiermoment ergeben, so dass die gewählte Kombination das μ-Verwendungsverhältnis jedes Rads (d.h. das Verhältnis der Reifenkraft bzw. der auf den Reifen wirkenden Kraft zu ihrem Maximalwert) minimiert, nämlich einen Bereich der Haftungsreserve eines Reifens jedes Rads maximiert. Hier sollte bemerkt werden, dass zwischen dem μ-Verwendungsverhältnis und der Haftungsreserve eine Beziehung besteht, dass "Haftungsreserve = 1 – μ-Verwendungsverhältnis" ist. Eine bekannte IC-Logik zum Regeln der Lenkwinkel und der Brems/Antriebskräfte der vier Räder in integrierter Weise schafft einen Algorithmus, der das μ-Vennrendungsverhältnis des Rads minimiert, welches das größte μ-Verwendungsverhältnis unter den vier Rädern aufweist, um dadurch die theoretische Grenze der resultieren den Kraft auf die Karosserie und des Zielgiermoments in einem Gebiet zu erreichen, in dem die Reifenkräfte aller vier Räder genutzt werden. Daher ermöglicht es die bekannte Technik, die Reifenkräfte mit hoher Effizienz zu nutzen und trägt sehr stark zu einer Verbesserung der dynamischen Performance des Fahrzeugs bei, wenn dieses in einem Grenzbereich gefahren wird, in dem die nicht verwendete Haftungsreserve wichtig bzw. kritisch oder in kritischer Weise klein ist.

Wenn der Algorithmus der bekannten Technik verwendet wird, kann das dynamische Verhalten des Fahrzeugs in dem Grenzbereich effektiv gesteuert werden, in dem die nicht verwendete Haftungsreserve wichtig oder in kritischer Weise klein ist, aber ein Lenkungsstellglied und ein Brems-/Fahrstellglied werden ebenso wie in dem Grenzbereich auch in einem normalen Bereich betrieben, in welchem die Haftungsreserve groß ist. Der Betrieb des Bremsstellglieds führt dazu, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs abnimmt, und die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann dem Fahrer im normalen Bereich ein unangenehmes Gefühl vermitteln. Wenn das Antriebsstellglied so betrieben wird, dass es die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit kompensiert, kann sich die Kraftstoffökonomie unerwünscht verschlechtern.

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugsteuerverfahren zu schaffen, die eine gewünschte Kraft und ein gewünschtes Giermoment auf die Fahrzeugkarosserie erzielen, indem nur die Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder in einem normalen Bereich gesteuert werden, in dem die Haftungsreserve groß ist, und die kontinuierlich die integrierte Steuerlogik variieren, um den Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskräfte für jedes Rad in Kombination auf der Grundlage des ungenutzten Haftungsbereichs in Bereichen (außer dem normalen Bereich) optimal zu steuern, zu denen der Grenzbereich gehört, in dem die Haftungsreserve klein ist.

Um die vorstehenden und/oder weitere Ziele zu erreichen, wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Steuersystem für ein Fahrzeug geschaffen, welches Folgendes aufweist: (a) eine erste Einrichtung zur Berechnung einer ersten gesteuerten Variablen, die zur Steuerung entweder der Brems- oder der Antriebskraft jedes Rads verwendet wird, um so das μ-Verwendungsverhältnis des Rads zu optimieren, oder einer integriert gesteuerten Variablen, die die erste gesteuerte Variable und eine zweite gesteuerte Variable umfasst, welche zur Steuerung eines Lenkwinkels jedes Rades auf der Grundlage von Randbedingungen verwendet wird, zu denen als Parameter eine resultierende Zielkraft, die so auf die Fahrzeugkarosserie angewendet wird, dass eine von einem Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erzielt wird, und die Größe eines Reibkreises jedes Rads gehören, (b) eine zweite Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen zum Berechnen einer lenkungsgesteuerten Variablen jedes Rads, um die resultierende Zielkraft zu erhalten, indem nur der Lenkwinkel des Rads gesteuert wird, und (c) eine Steuereinrichtung, um eine endgültige gesteuerte Variable zu bestimmen, die verwendet wird, um zumindest entweder den Lenkwinkel, die Bremskraft oder die Antriebskraft des Rads so zu steuern, dass eine Proportion einer gesteuerten Variablen, die mindestens entweder durch die erste Einrichtung zur Berechnung der gesteuerten Variablen oder die zweite Einrichtung zur Berechnung der gesteuerten Variablen berechnet wird, um den Lenkwinkel des Rads in der endgültigen gesteuerten Variablen zu steuern, in einem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, größer als das einer gesteuerten Variablen gemacht wird, die verwendet wird, um zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads in einem Bereich zu steuern, in welchem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist.

In einer Ausführungsform des vorstehenden Aspekts der Erfindung steuert die Steuereinrichtung in dem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur den Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der durch die Lenkung gesteuerten Variablen, die von der zweiten Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet wird, und steuert in dem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads oder den Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der ersten oder integrierten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen, die von der ersten Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen und der zweiten Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet werden.

In einer anderen Ausführungsform des vorstehenden Aspekts der Erfindung steuert die eine Steuereinrichtung in einem normalen Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur den Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der von der zweiten Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechneten integriert gesteuerten Variable, und steuert zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads und den Lenkwinkel jedes Rads in einem Grenzbereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, auf der Grundlage der integriert gesteuerten Variablen, die von der ersten Einrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet wird. Zudem steuert die eine Steuereinrichtung zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads und den Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage einer koordiniert gesteuerten Variable, die man erhält, indem die durch Lenkung gesteuerte Variable und die integriert gesteuerte Variable in einem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich linear interpoliert wird.

In der wie vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die durch die Lenkung gesteuerte Variable und die integriert gesteuerte Variable in übereinstimmung mit der nachstehenden Gleichung linear interpoliert werden: Cci = ρ Coi + (1 – ρ) Csi,wobei C_ci die koordiniert gesteuerte Variable ist, die man als ein Ergebnis der linearen Interpolation erhält, C_oi die integriert gesteuerte Variable ist, C_si die durch die Lenkung gesteuerte Variable ist, und ρ ein Parameter ist, der abhängig von dem μ-Verwendungsverhältnis in dem Bereich, der sich von dem normalen Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, bis zu dem Grenzbereich erstreckt, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, zwischen 0 und 1 variiert.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in dem normalen Bereich, in dem die Haftungsreserve groß (d.h., das μ-Verwendungsverhältnis klein) ist, nur der Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der durch die Lenkung gesteuerten Variablen gesteuert, und daher kann die Häufigkeit des Betriebs des Bremssystems verringert werden. Außerdem werden in dem Grenzbereich, in dem die Haftungsreserve klein (d.h., das μ-Verwendungsverhältnis groß) ist, zumindest entweder die Brems- oder Antriebskraft jedes Rads oder der Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der integriert gesteuerten Variablen gesteuert, und zumindest entweder die Brems- oder Antriebskraft jedes Rads oder der Lenkwinkel jedes Rads werden auf der Grundlage der koordiniert gesteuerten Variablen gesteuert, die man durch lineare Interpolation der integriert gesteuerten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen in dem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich erhält. Daher kann die Haftungskraft bzw. der Grip eines Reifens jedes Rads mittels einer integrierten Steuerung optimiert gesteuert werden, unter der der Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskraft kontinuierlich und optimal auf der Grundlage der Haftungsreserve (oder des μ-Verwendungsverhältnisses) kombiniert sind.

Wie vorstehend erläutert werden erfindungsgemäß in dem Bereich, in dem die Haftungsreserve groß (d.h. das μ-Verwendungsverhältnis klein) ist, nur die Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder so gesteuert, dass die Zielkraft und das Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie erreicht werden, so dass ein unnötiger Betrieb der Bremse verringert werden kann. Zudem kann die koordinierte Steuerung der Lenkungssteuerung und der Brems-/Antriebssteuerung in Bereichen außerhalb des normalen Bereichs, in denen die Haftungsreserve klein (d.h. das μ-Verwendungsverhältnis groß) ist, effektiv durchgeführt werden.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen deutlicher, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:

1 eine schematische Ansicht ist, die ein dynamisches Fahrzeugmodell eines vierrädrigen Fahrzeugs veanschaulicht;

2 eine schematische Ansicht ist, die ein Koordinatensystem veranschaulicht, das in Übereinstimmung mit der resultierenden Kraft orientiert ist, die in dem dynamischen Modell des vierrädrigen Fahrzeugs der 1 erzeugt wird;

3 ein Blockschaubild ist, das eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;

4A bis 4C Schaubilder sind, welche die Ergebnisse des Algorithmus für die Kraft- und Momentenverteilung zeigen, der in der Ausführungsform der 3 verwendet wird; und

5A und 5B Schaubilder sind, welche das Ergebnis der Simulation der Reifenkräfte zeigen, die in der Ausführungsform der 3 unter der optimalen Verteilungssteuerung und der durch die Lenkung koordinierten Steuerung erzeugt wird.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Zunächst wird das Prinzip der Erfindung erläutert. Genauer gesagt werden eine Steuerlogik erläutert, die in einem normalen Bereich verwendet wird, in dem eine (später zu beschreibende) Haftungsreserve groß ist, eine Steuerlogik, die in einem Grenzbereich verwendet wird, in dem die Haftungsreserve klein ist, und eine Steuerlogik, die in einem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich verwendet wird.
Das vorstehend erwähnte "μ-Vennendungsverhältnis" zeigt den Grad der Nutzung der Reibung zwischen einem Reifen und der Straßenoberfläche mit Bezug auf die maximale Reibkraft an, die zwischen dem Reifen und der Straße erzeugt werden kann, genauer gesagt, gibt an, welcher Anteil der maximalen Reibkraft verwendet wird. Das "μ-Verwendungsverhältnis" wird durch das Verhältnis der Kraft, die von einem Rad (oder Reifen) erzeugt wird, zu dem (später beschriebenen) Reibkreis des Rads wiedergegeben. Weiterhin zeigt die Haftungsreserve mit Bezug auf den Reibkreis des Rads an, wie viel der Haftungskraft oder des Haftungsbereichs eines Reifens ungenutzt ist, und weist eine Beziehung von "Haftungsreserve" = (1 – μ-Verwendungsverhältnis) auf. Die Haftungsreserve kann außerdem aus dem selbstausrichtenden Drehmoment des Rads abgeleitet werden.
Zunächst wird eine Steuerlogik erläutert, nach der nur der Lenkwinkel so gesteuert wird, dass eine ZZielkraft auf die Fahrzeugkarosserie (eine resultierende Zielkraft, die auf die Fahrzeugkarosserie so wirkt, dass eine vom Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erzielt wird) und ein Zielgiermoment in dem normalen Bereich erreicht wird, in dem die nicht verwendete Haftungsreserve groß ist. In dem normalen Bereich, in dem die Haftungsreserve groß ist, ist es nicht wünschenswert, das Steuersystem dazu zu veranlassen, in einer Situation, in welcher der Fahrer die Bremsen nicht betätigt, die Bremsen einzusetzen (also ein Bremssystem zu betätigen), weil der Einsatz der Bremsen dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermitteln, nämlich den Fahrkomfort verschlechtern kann.
Um die Zielkraft und das Zielgiermoment auf die Fahrzeugkarosserie ohne Betätigung des Bremssystems zu erhalten, ist es notwendig, die Querkräfte jedes Rads so zu steuern, dass die Zielkraft und das Zielgiermoment auf die Fahrzeugkarosserie erzeugt wird. Die Bezieungen zwischen den Querkräften F_yf, F_yr der zwei Vorderräder und der zwei Hinterräder, der auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Querkraft F_y0 und dem Giermoment M_z0 werden durch die nachstehenden Gleichungen (1), (2) wiedergegeben: Fy0 = Fyf + Fyr (1) Mz0 = If Fyf – Ir Fyr (2)wobei If der Abstand zwichen der Vorderachse und dem Schwerpunkt und Ir der Abstand zwichen der Hinterachse und dem Schwerpunkt ist.
Die vorstehenden Gleichungen (1), (2) werden nach den Querkräften der beiden Vorderräder und der beiden Hinterräder aufgelöst, um die nachstehenden Gleichungen (3), (4) zu erzeugen:
Wenn man annimmt, dass die Querkräfte der rechten und linken Räder bei gleichem Schlupfwinkel proportional zu der Last sind, die auf jedes Rad wirkt, wird die Querkraft jedes Rads wie folgt ausgedrückt:
wobei F_ysi die Querkraft jedes Rads ist (Linkes Vorderrad für i = 1, rechtes Vorderrad für i = 2, linkes Hinterrad für i = 3, rechtes Hinterraad für i = 4), und F_zi die auf jedes Rad wirkende Last ist.
In dem Steuermodus, in dem nur der Lenkwinkel gesteuert wird, kann daher der Lenkwinkel jedes Rads unter Verwendung der Querkraft jedes Rads als durch die Lenkung gesteuerte Variable gesteuert werden, wie durch die Gleichungen 5 bis 8 gezeigt, um so einen Schlupfwinkel zu schaffen, der die Querkraft der Gleichungen (5) bis (8) in jedem Rad erzeugt.
Die Querkraft jedes Rads als eine durch die Lenkung gesteuerte Variable, die wie vorstehend beschrieben nur zur Steuerung des Lenkwinkels berechnet wird, und die Längskraft (F_xsi = 0) jedes Rads erfüllen Randbedingungen, die durch die nachstehenden Gleichungen (9)–(11) wiedergegeben werden:
wobei T_f die Spurweite der Vorderräder und T_r die Spurweite der Hinterräder ist.
Als Nächstes wird eine integrierte Steuerlogik für Lenk- und Brems-/Antriebssteuerung erläutert, nach der der Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskraft in Kombination oder in integrierter Weise in dem Grenzbereich gesteuert werden, in dem die Haftungsreserve klein ist.
1 veranschaulicht ein dynamisches Modell eines vierrädrigen Fahrzeugs, in dem die Richtung θ der Kraft (resultierenden Kraft), die als die Resultierende von Kräften, die von Reifen an den entsprechenden vier Rädern erzeugt werden, auf die Fahrzeugkarossserie wirkt, um die Fahrzeugbewegung zu erzielen, die der Fahrer wünscht, und die Größe (der Radius) F_i des Reibkreises jedes Rads bekannt ist. Die Richtung Θ wird als ein Winkel ausgedrückt, der zwischen dem Vektor der resultierenden Kraft und der Längsrichtung des Fahrzeugs gebildet wird. Dieses Fahrzeugmodell wird verwendet, um die Richtung der Kraft zu erhalten, die durch einen Reifen jedes Rads erzeugt wird, um die maximale resultierende Kraft bereitzustellen, nämlich um die Beschleungung (oder Verzögerung) zu maximieren, die in der Fahrzeugkarosserie erzeugt wird, während das Zielgiermoment sichergestellt wird. Die Richtung der Reifenkraft jedes Rads wrd durch den Winkel q_i wiedergegeben, der zwischen der Richtung der resultierenden Kraft, die auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, und der Richtung der durch ein einzelnes Rad erzeugten Kraft (d.h. der durch einen Reifen jedes Rads erzeugten Kraft) wiedergegeben.
Der Reibkreis jedes Rads ist ein Kreis, der eine Grenze wiedergibt, bis zu der es der Reifen des Rads ermöglicht, das dynamische Verhalten des Fahrzeugs ohne Haftungs- bzw. Gripverlust zu steuern, und die Größe des Reibkreises gibt den Maximalwert der Reibkraft wieder, die zwischen dem Rad (d.h. dem Reifen) und der Straßenoberfläche erzeugt wird. Man kann den Reibkreis auf der Grundlage eines abgeschätzten oder hypothetischen Werts μ (Reibungskoeffizient) jedes Rads und der auf jedes Rad wirkenden Belastung erhalten. Die Reibkraft des Reifens ist die Resultierende der Kraft (Antriebskraft oder Bremskraft), die auf den Reifen in der Fahrtrichtung wirkt, und der Reibkraft, die auf den Reifen in der Querrichtung (der Richtung nach rechts oder links) wirkt. Wenn die in entweder der Fahrtrichtung oder der Querrichtung wirkende Kraft 100% ausmacht, wenn nämlich der Betrag der Reibkraft mit der Größe des Reibkreises zusammenfällt, wird die in der anderen Richtung wirkende Reibkraft gleich Null. Man bemerke, dass die Richtung der Bremskraft jener der der Antriebskraft entgegengesetzt ist. Der Bereich der Reibkraft wie hier beschrieben kann im Allgemeinen durch einen Kreis in einem Vektordiagramm ausgedrückt werden und wird daher als „Reibkreis" bezeichnet.
Um die Beschreibung der Steuerlogik zu vereinfachen , wird ein Ersetzen von Symbolen wie in 2 gezeigt durchgeführt. Wenn man annimmt, dass die Größe Fi des Grenzreibkreises jedes Rads (d.h. linkes Vorderrad für i = 1, rechtes Vorderrad für i = 2, linkes Hinterrad für i = 3, rechtes Hinterrad für i = 4) bekannt ist, wie in 2 gezeigt, wird die Richtung der Kraft, die durch einen Reifen jedes Rads erzeugt und die durch den Winkel q_i wiedergegeben wird, der zwischen der X-Achse und der durch einen Reifen jedes Rads erzeugten Kraft gebildet wird, so bestimmt, dass einheitlich die Haftungsreserve jedes Rads maximiert wird, während man das gewünschte Giermoment M_z0 und die gewünschte Kraft auf die Fahrzeugkarosserie (Längskraft F_x0, Querkraft F_y0) erhält.
Um die Richtung der Reifenkraft jedes Rads zu erhalten, wird zunächst ein Modell für die Randbedingungen oder Umstände aufgebaut, unter denen das gewünschte Giermoment und die gewünschte Kraft auf die Fahrzeugkarosserie zu erreichen sind. Wenn die Umwandlung der Koordinaten wie in 2 gezeigt so durchgeführt wird, dass sich die x-Achse in der Richtung der erzeugten resultierenden Kraft erstreckt, und sich die y-Achse in der Richtung senkrecht zur Richtung der erzeugten resultierenden Kraft erstreckt, kann die Position (x, y) = (l_i, d_i) jedes Reifens wie folgt beschrieben werden:
Außerdem unterliegt die Richtung q_i (die Richtung im Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf die X-Achse wird als positive Richtung angesehen) der von jedem Rad erzeugten Kraft den folgenden Randbedingungen, die durch die Gleichungen (20)–(22) ausgedrückt werden, wobei γ das μ-Verwendungsverhältnis jedes Rads wiedergibt:
Hier ergibt Elimination von γ aus den Gleichungen (20), (22)
Analog ergibt Elimination von γ aus den Gleichungen (21), (22)
Dann wird die nachstehende Gleichung (25) als eine Evaluierungsfunktion definiert, die zu maximieren ist.
wobei d₀ und l₀ Konstanten für die Koordination der Dimensionen der Kraft und der Richtung, und wie folgt definiert sind:
Einsetzen der Gleichungen (20)–(22) in Gleichung (25) ergibt
Weil der Zähler auf der rechten Seite der Gleichung (25) eine Konstante ist, wird γ schließlich minimiert, wenn ein q_i gefunden wird, das die Gleichung (28) maximiert. Daher wird das nachstehende Problem 1 als ein nichtlineares Optimierungsproblem formuliert:
Problem 1: Suche ein q_i, welches Gleichung (28) maximiert, während es die Randbedingungen der Gleichungen (23), (24) erfüllt.
In dieser Ausführungsform wird das nichtlineare Optimierungsproblem durch Verwendung eines Algorithmus einer schrittweisen quadratischen Pro grammierung bzw. Optimierung gelöst. Zunächst werden sin q_i und cos q_i linear als sin qi = sin qi0 + cos qi0 (qi – qi0) (29) cos qi = cos qi0 – sin qi0 (qi – qi0) (30)angenähert, so dass die Randbedingungen der Gleichungen (23), (24) wie in den nachstehenden Gleichungen (31), (32) linearisiert werden:
Wenn außerdem sin q_i und cos q_i nach der quadratischen Taylorreihe als
angenähert werden, wird die Evaluierungsfunktion der Gleichung (28) als
Durch Konvertieren der Variablen so, dass
ist, wird die Evaluierungsfunktion als
geschrieben, wobei gilt: p = [p1 p2 p3 p4]r
Somit wird die Evaluierungsfunktion in das Euklid'sche Normminierungsproblem für p konvertiert.
Außerdem werden die linear angenäherten Randbedingungen als
beschrieben, wobei
Die Minimallösung in der Euklid'schen Normalform, welche die Gleichung (42) erfüllt, ist
wobei A⁺ die Pseudo-Invertierte der Matrix A ist. Wenn A eine reguläre Matrix mit mehr Spalten als Zeilen ist, wird die Pseudo-Inverse zu A als A+ = (A·Ar)–1Ar (48)berechnet.
Schließlich erhält man die durch Gleichung (49) ausgedrückte Beziehung:
wobei q = [q1 q2 q3 q4 ist.
In Übereinstimmung mit dem Algorithmus zur sukzessiven quadratischen Programmierung werden konvergente Berechnungen durch ein rekursives Verfahren durchgeführt, bei dem die Gln. (36) bis (38), (43) bis (46) und (49) erneut ausgeführt bzw. berechnet werden, wobei das aus Gl. (49) erhaltene q_i genutzt wird. Unter Verwendung der Gln. (25), (28) wird das μ-Verwendungsverhältnis für den Fall, in dem das aus diesem Algorithmus gewonnene q_i verwendet wird, als
berechnet.
Schließlich erhält man die Längs- und Querkräfte jedes Rads, die aus der Richtung der an jedem Rad erzeugten Reifenkraft und dem μ- Verwendungsverhältnis unter der Lenkungs- und Brems-/Antriebssteuerung berechnet werden, als Fxoi = γFi cos qi (51) Fyoi = γFi sin qi (52)
Die integrierte Steuerlogik für Lenkung und Bremse/Antrieb ist so konzipiert, dass sie bei Erläuterung unter Zuhilfenahme des Koordinatensystems, das zur Erläuterung der Steuerung nur des Lenkwinkels verwendet wurde, das μ-Verwendungsverhältnis jedes Rads unter Nutzung des Reibkreises jedes Rads gleichzeitig minimiert, während sie die Randbedingungen erfüllt, die durch die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt werden:
wobei F_xoi die Längskraft jedes Rads ist, die man in Übereinstimmung mit der integrierten Lenkungs- und Antriebs-/Bremssteuerlogik erhält, F_yoi die Querkraft jedes Rads ist, die man in Übereinstimmung mit der integrierten Lenkungs- und Antriebs-/Bremssteuerlogik erhält, F_x0 die Ziellängskraft ist, die auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, und F_y0 die Zielquerkraft ist, die auf die Fahrzeugkarosserie wirkt. Die Ziellängskraft F_x auf die Fahrzeugkarosserie und die Zielquerkraft F_y auf die Fahrzeugkarosserie erhält man durch Berechnen einer X-Achsenkomponente und einer Y-Achsenkomponente der resultierenden Zielkraft, die so auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, dass die vom Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erreicht wird, in einem x-y-Koordinatensystem, in dem der Schwerpunkt des Fahrzeugs im Ursprung liegt und sich die x-Achse in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
Die vorstehend beschriebenen Steuerlogiken werden abhängig von der Haftungsreserve in dem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich koordiniert. In diesem Fall ist es ebenfalls notwendig, die Randbedingungen zu erfüllen, die vorstehend mit Bezug auf die Steuerlogik für den normalen Bereich und die Steuerlogik für den Grenzbereich erläutert wurden. In dieser Ausführungsform wird ein Parameter ρ für die Koordination der Steuerlogik zur Steuerung nur des Lenkwinkels mit der wie vorstehend erläuterten integrierten Steuerlogik für das Lenken und das Bremsen/Antreiben wie folgt definiert:
wobei γ das μ-Verwendungsverhältnis ist, das man erhält, wenn die optimale Steuerung durchgeführt wird. Während der Parameter ρ auf der Grundlage des μ-Verwendungsverhältnisses berechnet wird, das man erhält, wenn die optimale Steuerung in der vorstehenden Gleichung (56) durchgeführt wird, kann der Parameter ρ auch durch die nachstehende Gleichung (57) wiedergegeben werden, in welcher der maximale Wert maxγ_si des μ-Verwendungsverhältnisses γ_si jedes Rads verwendet wird, den man bei der Steuerung nur des Lenkwinkels erhält.
wobei maxγ_si ≈ max |F_ysi|/(F_zi·μ) ist.
Dann wird eine koordinierte Steuerlogik definiert, indem die integriert gesteuerten Variablen linear interpoliert werden, die man in Übereinstimmung mit der integrierten Lenkungs- und Brems-/Antriebssteuerlogik zur Steuerung nur des Lenkwinkels erhält, wie durch die nachstehenden Gleichungen (58), (59) gezeigt, wobei der Parameter ρ wie vorstehend definiert verwendet wird. Fxcl = ρ·Fxoi + (1 – ρ) Fxsi (58) Fycl = ρ·Fyoi + (1 – ρ) Fysi (59) wobei F_xci der Zielwert der Längskraft jedes Rades nach der Koordinierung ist, und F_yci der Zielwert der Querkraft jedes Rads nach der Koordinierung ist. Die koordinierte Steuerlogik wie vorstehend gezeigt erfüllt die folgenden Randbedingungen:
Als Nächstes wird ein Steuersystem, um die durch die Gleichungen (58) und (59) ausgedrückten Kräfte unter Verwendung der integriert gesteuerten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen zu erhalten, als eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 3 bis 5 genau beschrieben. Wie in 3 gezeigt, weist das Steuersystem dieser Ausführungsform einen Rechner 10 für eine Zielkraft und ein Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie auf, um die Größe und Richtung der resultierenden auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Kraft und des Giermoments so zu berechnen, das man die vom Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erhält, eine Reibkreisabschätzvorrichtung 12, um die Größe des Reibkreises für jedes Rad abzuschätzen, und einen Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung, um die resultierende Kraft so zu verteilen, dass die an jedem Rad erzeugte Kraft auf der Grundlage der Größe und Richtung der resultierenden Zielkraft und der Größe des Reibkreises jedes Rads optimiert ist, beispielsweise die mit Bezug auf den Reibkreis verwendete Kraft mini- miert ist.
Mit dem Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung ist ein Koordinationsparameterrechner 16 verbunden, um den Koordinationsparameter ρ zu berechnen. Mit dem Rechner 10 für die Zielkraft und das Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie ist ein Rechner 18 für die Größe des Lenkungssteuerbetriebs verbunden, um Steuerbetriebsgrößen (durch die Lenkung gesteuerte Variablen) zu berechnen. Mit dem Rechner 10 für die Zielkraft und das Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie ist ein Rechner 18 für die Berechnung von Steuerbetriebsgrößen (durch die Lenkung gesteuerte Variablen) verbunden, um die vom Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie nur durch die Steuerung des Lenkwinkels zu erzielen.
Der Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung, der Koordinationsparameterrechner 16 und der Rechner 18 für die Größe des Lenkungssteuerbetriebs sind zu einem Rechner 20 für koordinierte Steuergrößen verbunden, und der Rechner 20 für koordinierte Steuergrößen ist mit einer Steuerung bzw. Regelung 22 verbunden, die Brems- und Antriebsstellglieder und Lenkstellglieder aufweist.
Der Rechner 10 für die Zielkraft und das Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie berechnet eine Zielgröße und -Richtung der resultierenden Kraft auf die Fahrzeugkarosserie und ein Zielgiermoment auf der Grundlage des Betrags der Betätigungen durch den Fahrer, die vom Fahrer durchgeführte Fahroperationen wiedergeben, und der Fahrzeuggeschwindigkeit, um so die vom Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie zu erzielen. Die Zielgröße und -Richtung der resultierenden Kraft auf die Fahrzeugkarosserie und das Zielgiermoment können ebenfalls auf der Grundlage von Unterschieden zwischen den Zielbetriebsbedingungen für das Fahrzeug (zu denen beispielsweise die Giergeschwindigkeit, der Schlupfwinkel der Fahrzeugkarosserie, die Schlupfwinkelgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie usw. gehören), die in Übereinstimmung mit dem Betrag der Betätigung durch den Fahrer festgelegt werden, und tatsächlich gemessenen Werten oder abgeschätzten Werten dieser Größen so festgelegt werden, dass die Unterschiede nahezu Null werden. Hier können zu den Größen der Betätigung durch den Fahrer der Lenkwinkel des Lenkrads, die Größe der Betätigung des Gaspedals (d.h. ein Hub des Gaspedals, eine Kraft, mit der das Gaspe- dal niedergedrückt wird, eine Gaspedalposition oder etwas Ähnliches), und der Betrag der Betätigung des Bremspedals (d.h. ein Hub des Bremspedals, eine Anstrengung oder Kraft, mit der das Bremspedal niedergedrückt wird, ein Hauptzylinderdruck oder etwas Ähnliches) gehören.
Die Reibkreisabschätzung 12 schätzt die Größe des Reibkreises für jedes der Räder auf der Grundlage des selbstausrichtenden Drehmoments (SAT, self-aligning torque) des Rads und/oder der Raddrehzahlen oder -bewegungen ab.
Der Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung berechnet die Größe und Richtung der optimalen Kraft, die von einem Reifen jedes Rads erzeugt und so bestimmt wird, dass sie uniform das μ-Verwendungsverhältnis für jedes Rad minimiert, und berechnet das so minimierte μ-Verwendungsverhältnis γ für jedes Rad auf der Grundlage der Zielgröße und -Richtung der resultierenden Kraft auf die Fahrzeugkarosserie, des Zielgiermoments und des Radius des Reibkreises.
Der Koordinationsparameterrechner 16 berechnet den Koordinationsparameter ρ in Übereinstimmung mit der vorstehend gezeigten Gleichung (56) auf der Grundlage des μ-Verwendungsverhältnisses γ, das man durch den Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung erhält.
Der Rechner 18 für die Größe des Lenkungssteuerbetriebs berechnet die Querkraft jedes Rads (die als „durch die Lenkung gesteuerte Variable" bezeichnet werden kann) auf der Grundlage der Querkomponente der resultierenden Kraft auf die Fahrzeugkarosserie (d.h. der auf das Fahrzeug wirkenden Querkraft) und des Giermoments, die von dem Rechner 10 für die Zielkraft und das Zielmoment auf die Fahrzeugkarosserie berechnet sind, so, dass man nur durch die so berechneten Querkräfte aller Räder, nämlich nur durch die Steuerung der Querkraft jedes Rads, die Steuerung des Lenksystems, also die Zielquerkraft und das Giermoment auf das Fahrzeug erreicht.
Der Rechner 20 für koordinierte Steuergrößen beechnet koordinierte Steuergrößen durch lineare Interpolation der durch die Lenkung gesteuerten Variablen (Längskraft F_xsi = 0 und Querkraft F_ysi), die durch den Rechner 18 für die Größe des Lenkungssteuerbetriebs berechnet werden und die Längs kraft F_xoi und Querkraft F_yoi, die man aus der Größe und Richtung der optimierten Reifenkraft jedes Rads erhält, die von dem Rechner 14 für die optimale Kraftverteilung auf der Grundlage des Koordinationsparameters ρ berechnet werden, der vom Kalkulationsparameterrechner 16 berechnet wird. Die lineare Interpolation wird auf der Grundlage der vorstehend gezeigten Gleichungen (58) und (59) durchgeführt.
Die Steuerung 22 steuert die Lenk- und Antriebsstellglieder, soweit erforderlich, um so den Lenkwinkel jedes Rads oder den Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskraft jedes Rads zu steuern, der/die benötigt wird/werden, um die Zielreifenkraft jedes Rads zu erhalten.
Die Steuerung 22 kann eine Bremskraftregelung, eine Antriebskraftregelung, eine Vorderradlenkregelung und eine Hinterradlenkregelung aufweisen.
Die Bremskraftsteuerung kann beispielsweise in der Form einer Steuervorrichtung vorliegen, die für ESC (Elektronische Stabilitätsregelung) verwendet wird, insbesondere eine Steuervorrichtung, die individuell die Bremskräfte der jeweiligen Räder unabhängig von den Maßnahmen des Fahrers regelt, einer Regelvorrichtung (sogenanntes „Brake-by-Wire"), die mechanisch von den Maßnahmen des Fahrers isoliert ist und die Bremskraft jedes Rads wie gewünscht über Signalleitungen regelt, oder in ähnlicher Weise.
Die Antriebskraftsteuerung kann beispielsweise in der Form einer Steuervorrichtung vorliegen, welche die Antriebskraft steuert, indem sie das Motordrehmoment durch Steuerung entweder der Drosselöffnung, des Zündzeitpunkts oder der eingespritzten Kraftstoffmenge steuert, einer Steuervorrichtung, welche die Antriebskraft durch Steuern der Schaltpunkte oder Getriebeübersetzungspunkte steuert, einer Steuervorrichtung, welche die Antriebskraft zumindest entweder in der Längs- oder in der Querrichtung steuert, oder in ähnlicher Weise.
Die Vorderradsteuervorrichtung kann beispielsweise in der Form einer Steuervorrichtung vorliegen, welche den Lenkwinkel der Vorderräder in Übereinstimmung mit der Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer steuert, einer Steuervorrichtung (einer sogenannten „steer-by-wire"-Vorrichtung), die mechanisch von den Eingriffen des Fahrers isoliert ist und den Lenkwinkel der Vorderräder unabhängig von den Eingriffen des Fahrers am Lenkrad steuert, oder in ähnlicher Weise.
Die Hinterradsteuervorrichtung kann beispielsweise in der Form einer Steuervorrichtung vorliegen, welche die Lenkwinkel der Hinterräder gemäß den Eingriffen des Fahrers am Lenkrad steuert, einer Steuervorrichtung, die mechanisch von den Eingriffen des Fahrers isoliert ist und die Lenkwinkel der Hinterräder unabhängig von den Eingriffen des Fahrers am Lenkrad steuert, oder in ähnlicher Weise.
Um die Wirkung dieser Ausführungsform zu verdeutlichen, werden nun mit Bezug auf 4 die Arbeitsergebnisse des Kraft- und Momentenverteilungsalgorithmus für den Fall gezeigt, in dem die Zielkraft auf die Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugquerkraft) = 4000 N und das Zielgiermoment = 1000 N ist. 4, in der die Größe der Reibkreise mit verschiedenem μ der Straßenoberfläche gezeigt werden, veranschaulicht, wie das Verfahren der Koordination dieser Ausführungsform angepasst ist, um die Steuerung nur des Lenksystems abhängig von der Haftungsreserve mit der integrierten Brems-/Antriebs- und Lenksteuerung (oder der optimierten Kraftverteilungssteuerung) zu koordinieren.
Genauer gesagt wird ρ in dem Fall (a), in dem das μ der Straßenoberfläche gleich 0,3 und die Haftungsreserve klein ist, auf 1 (ρ = 1) festgelegt, und Berechnungen werden in Übereinstimmung mit der integrierten Lenkund Brems-/Antriebssteuerlogik (oder der Steuerlogik für die optimale Verteilung) durchgeführt. In dem Fall (c), in dem das μ der Straßenoberfläche gleich 1,0 und die Haftungsreserve groß ist, wird ρ auf 0 festgelegt, und die Steuerung nur des Lenksystems wird durchgeführt, indem die Reifenkräfte aller vier Räder in der Querrichtung erzeugt werden. In dem Fall (b), in dem das μ der Straßenoberfläche gleich 0,6 ist, wird ρ auf 0,21 festgelegt und eine koordinierte Regelung zwischen den Regelungen für die Fälle (a) und (c) wird durchgeführt, nämlich die Regelung des Lenkwinkels wird mit nur einem kleinen Grad bzw. Anteil der Brems-/Antriebssteuerung koordiniert.
5 zeigt die Reifenkräfte, die von jeweiligen Reifen erzeugt werden, wobei die Kräfte durch Simulation unter der optimierten Verteilungssteuerung und der koordinierten Lenksteuerung dieser Ausführungsform erzielt werden, wenn die Lenkung einer Periode einer 60°-sinoidalen Wellenform durchgeführt wird, während das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h auf einer Straßenoberfläche fährt, die ein μ von 0,95 aufweist. Man wird erkennen, dass unter der koordininerten Lenksteuerung von (a) in 5 die Brems-/Antriebskräfte in dem anfänglichen Abschnitt des Lenkens und während des Zurückdrehens des Lenkrads, wenn nämlich das μ-Verwendungsverhältnis (das berechnet wird, wenn die optimale Verteilungssteuerung durchgeführt wird) gleich oder kleiner als 0,3 ist, gleich Null werden.
Daher kann das Steuerverfahren nach der veranschaulichten Ausführungsform von der optimierten Verteilungssteuerung, um die Performance im Grenzbereich der Reifenhaftung zu verbessern, zu der Steuerung nur des Lenksystems abhängig von der Haftungsreserve (oder dem μ-Verwendungsverhältnis) durch lineare Interpolation der gesteuerten Variablen, die man von der Steuerung nur des Lenksystem erhält, und der Variablen, die man aus der Steuerung des Lenk- und des Brems-/Antriebssystems (oder der optimierten Verteilungssteuerung) erhält, kontinuierlich variiert werden.
Zusammengefasst leistet die Erfindung demnach Folgendes:
Ein Fahrzeugsteuersystem weist einen Rechner (14) auf, der abhängig von Randbedingungen, zu denen eine resultierende Zielkraft, die auf die Fahrzeugkarosserie wirken soll, und ein Grenzreibkreis jedes Rads gehören, eine integriert gesteuerte Variable berechnet, die eine erste gesteuerte Variable, die zur Steuerung/Regelung der Brems-/Antriebskraft jedes Rads so verwendet wird, dass das μ-Verwendungsverhältnis des Rads optimiert wird, und eine zweite gesteuerte Variable umfasst, die zur Steuerung des Lenkwinkels jedes Rads verwendet wird, einen Rechner (18), der eine lenkungsgesteuerte Variable berechnet, die zur Steuerung nur des Lenkwinkels jedes Rads verwendet wird, um die resultierende Zielkraft zu erreichen, und eine Steuerung (22), die nur den Lenkwinkel jedes Rads oder den Lenkwinkel und die Brems-/Antriebskraft jedes Rads auf der Grundlage einer gesteuerten Variablen steuert, die man durch lineare Interpolation der integriert gesteuerten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen erhält.

Claims

Ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das Folgendes aufweist: eine erste Einrichtung (14) zur Berechnung einer ersten gesteuerten Variablen, die zur Steuerung mindestens entweder der Brems- oder der Antriebskraft jedes Rads verwendet wird, um so ein μ-Verwendungsverhältnis des Rads zu optimieren, oder einer integriert gesteuerten Variablen, welche die erste gesteuerte Variable und eine zweite gesteuerte Variable umfasst, welche zur Steuerung eines Lenkwinkels jedes Rades auf der Grundlage von Randbedingungen verwendet wird, zu denen als Parameter eine resultierende Zielkraft, die so auf die Fahrzeugkarosserie anzuwenden ist, dass eine von einem Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erzielt wird, und die Größe eines Reibkreises des jeweiligen Rads gehören; eine zweite Einrichtung (18) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen zum Berechnen einer lenkungsgesteuerten Variablen jedes Rads, um die resultierende Zielkraft zu erhalten, indem nur der Lenkwinkel des Rads gesteuert wird; und eine Steuereinrichtung (22), um eine endgültige gesteuerte Variable zu bestimmen, die verwendet wird, um zumindest entweder den Lenkwinkel, die Bremskraft oder die Antriebskraft des Rads so zu steuern, dass eine Proportion einer gesteuerten Variablen, die mindestens entweder durch die erste Einrichtung (14) zur Berechnung der gesteuerten Variablen oder die zweite Einrichtung (18) zur Berechnung der gesteuerten Variablen berechnet wird, um den Lenkwinkel des Rads in der endgültigen gesteuerten Variablen zu steuern, in einem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, größer als die einer gesteuerten Variablen gemacht wird, die verwendet wird, um zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads in einem Bereich zu steuern, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist.
Steuersystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (22) in dem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur den Lenkwinkel jedes Rads auf der Grundlage der durch die Lenkung gesteuerten Variablen steuert, die von der zweiten Einrichtung (18) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet wird, und in einem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads und/oder den Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage der ersten oder integrierten Variable und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen steuert, die von der ersten Einrichtung (14) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen und der zweiten Einrichtung (18) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet sind.
Steuersystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (22) in einem normalen Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur den Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage der von der zweiten Einrichtung (18) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechneten integrierten gesteuerten Variablen steuert, und zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads und den Lenkwinkel des jeweiligen Rads in einem Grenzbereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, auf der Grundlage der integriert gesteuerten Variablen steuert, die von der ersten Einrichtung (14) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen berechnet wird, und wobei die Steuereinrichtung zudem mindestens entweder die Brems- oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads und den Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage einer koordiniert gesteuerten Variablen steuert, die man erhält, indem die durch Lenkung gesteuerte Variable und die integriert gesteuerte Variable in einem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich linear interpoliert werden.
Steuersystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die durch die Lenkung gesteuerte Variable und die integriert gesteuerte Variable in Übereinstimmung mit der nachstehenden Gleichung linear interpolierbar sind: Cci = ρ Coi + (1 – ρ)Csi,wobei C_ci die koordiniert gesteuerte Variable ist, die man als ein Ergebnis der linearen Interpolation erhält, C_oi die integriert gesteuerte Variable ist, C_si die durch die Lenkung gesteuerte Variable ist, und ρ ein Parameter ist, der abhängig von dem μ-Verwendungsverhältnis in dem Bereich, der sich von dem normalen Bereich, indem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, bis zu dem Grenzbereich erstreckt, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, zwischen 0 und 1 variiert.
Ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das Folgendes aufweist: eine erste Einrichtung (14) zur Berechnung einer ersten gesteuerten Variablen, die zur Steuerung mindestens entweder der Brems- oder der Antriebskraft jedes Rads verwendet wird, um so ein μ-Verwendungsverhältnis des Rads zu optimieren, oder einer integriert gesteuerten Variablen, welche die erste gesteuerte Variable und eine zweite gesteuerte Variable umfasst, welche zur Steuerung eines Lenkwinkels jedes Rades auf der Grundlage von Randbedingungen verwendet wird, zu denen als Parameter eine resultierende Zielkraft, die so auf die Fahrzeugkarosserie anzuwenden ist, dass eine von einem Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie erzielt wird, und die Größe eines Reibkreises des jeweiligen Rads gehören; eine zweite Einrichtung (18) zur Berechnung einer gesteuerten Variablen zum Berechnen einer lenkungsgesteuerten Variablen des jeweiligen Rads, um die resultierende Zielkraft zu erhalten, indem nur der Lenkwinkel des Rads gesteuert wird; und eine Steuereinrichtung (22), um eine endgültige gesteuerte Variable zu bestimmen, die verwendet wird, um zumindest entweder den Lenkwinkel, die Bremskraft oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads so zu steuern, dass eine Proportion einer Summe der zweiten gesteuerten Variablen und der durch die Lenkung gesteuerten Variablen, die mindestens entweder durch die erste Einrichtung (14) zur Berechnung der gesteuerten Variablen oder die zweite Einrichtung (18) zur Berechnung der gesteuerten Variablen berechnet wird, um den Lenkwinkel des Rads in der endgültigen gesteuerten Variablen zu steuern, in einem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, größer als die einer gesteuerten Variablen gemacht wird, die verwendet wird, um zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft jedes Rads in einem Bereich zu steuern, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist.
Verfahren zum Steuerung eines Motorfahrzeugs, das folgende Schritte aufweist: Berechnen einer ersten gesteuerten Variablen, die zur Steuerung zumindest entweder einer Brems-oder einer Antriebskraft eines jeweiligen Rads so verwendet wird, dass ein μ-Verwendungsverhältnis des jeweiligen Rads optimiert wird, oder einer integriert gesteuerten Variablen, zu der die erste gesteuerte Variable und eine zweite gesteuerte Variable gehört, die zur Steuerung eines Lenkwinkels des jeweiligen Rads auf der Grundlage von Randbedingungen berechnet wird, zu denen als Parameter eine resultierende Zielkraft, die auf eine Fahrzeugkarosserie anzuwenden ist, um eine von einem Fahrer gewünschte Bewegung der Fahrzeugkarosserie zu erzielen, und eine Größe eines Reibkreises des jeweiligen Rads gehören; Berechnen einer lenkungsgesteuerten Variablen des jeweiligen Rads, um die resultierende Zielkraft nur durch Steuerung des Lenkwinkels des jeweiligen Rads zu erhalten; und Bestimmen einer endgültigen gesteuerten Variablen, die zur Steuerung zumindest entweder des Lenkwinkels, der Bremskraft oder der Antriebskraft des jeweiligen Rads so verwendet wird, dass eine Proportion einer gesteuerten Variablen zur Steuerung des Lenkwinkels des jeweiligen Rads in der endgültigen gesteuerten Variablen in einem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, größer als die einer gesteuerten Variablen zur Steuerung zumindest entweder der Brems- oder der Antriebskraft des jeweiligen Rads in einem Bereich gemacht wird, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in dem Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur der Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage der durch die Lenkung gesteuerten Variablen gesteuert wird, und zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads und der Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage der ersten oder integriert gesteuerten Variablen in dem Bereich gesteuert wird, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei in einem normalen Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, nur der Lenkwinkel des jeweiligen Rads auf der Grundlage der durch die Lenkung gesteuerten Variablen gesteuert wird, und zumindest entweder die Brems- oder die Antriebskraft des jeweiligen Rads oder der Lenkwinkel in einem Grenzbereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, auf der Grundlage einer integriert gesteuerten Variablen gesteuert werden, und wobei zumindest entweder die Brems- oder Antriebskraft auf das jeweilige Rad oder der Lenkwinkel des jeweiligen Rads in einem Bereich zwischen dem normalen Bereich und dem Grenzbereich auf der Grundlage einer koordiniert gesteuerten Variablen gesteuert wird, die durch lineare Interpolation der durch die Lenkung gesteuerten Variablen und der integriert gesteuerten Variablen erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die durch die Lenkung gesteuerte Variable und die integriert gesteuerte Variable linear in Übereinstimmung mit der nachstehenden Gleichung interpoliert sind: Cci = ρ Coi + (1 – ρ)Csi,wobei C_ci die koordiniert gesteuerte Variable ist, die als ein Ergebnis einer linearen Interpolation erhalten wird, C_oi die integriert gesteuerte Variable ist, C_Si die durch die Lenkung gesteuerte Variable ist, und ρ ein Parameter ist, der abhängig von dem μ-Verwendungsverhältnis in dem Bereich, der sich von dem normalen Bereich, in dem das μ-Verwendungsverhältnis klein ist, bis zu dem Grenzbereich erstreckt, in dem das μ-Verwendungsverhältnis groß ist, zwischen 0 und 1 variiert.