DE102011081999A1

DE102011081999A1 - Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011081999A1
Application number: DE102011081999A
Authority: DE
Inventors: Koji Matsuno
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-03-15
Also published as: JP5542014B2; US8543300B2; CN102398579A; US20120065850A1; JP2012056511A

Abstract

Es wird eine Motorantriebskraft Fd berechnet. Ein Lag-Prozess erster Ordnung wird basierend auf der Motorantriebskraft Fd ausgeführt, um ein Einrückdrehmoment Cawd zwischen einer vorderen und einer hinteren Achse zu berechnen, und dann wird das Ergebnis an eine Übertragungskupplungsantriebseinheit (31) ausgegeben. Eine Bremskraft Fdtd gemäß einer Änderung einer Antriebskraft, die mit der Zeit basierend auf einer zeitlichen Änderung ΔFd der Motorantriebskraft Fd abnimmt, wird durch Ausführen eines Lead-Prozesses erster Ordnung berechnet. Ein beschleunigungssensitives Soll-Giermoment Mdtd, das auf einer Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft basiert, wird berechnet, und ein lenkungssensitives Soll-Giermoment Mst, das auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit basiert, wird durch Ausführen eines Lead-Prozesses erster Ordnung berechnet. Eine Bremskraft, die an einem Rad an einer Kurveninnenseite beaufschlagt werden soll, wird basierend auf dem beschleunigungssensitiven Soll-Giermoment Mdt und dem lenkungssensitiven Soll-Giermoment Mst berechnet, und das Ergebnis wird an eine Bremsantriebseinheit (32) ausgegeben.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. September 2010 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-203398 , auf deren Inhalt hierin in seiner Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung mit einer Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung zum Steuern eines Einrückdrehmoments zwischen einer vorderen und einer hinteren Welle und einer Bremskraftsteuerung zum Beaufschlagen einer Bremskraft an einem vorgegebenen Rad, wobei die Vorrichtung ermöglicht, dass diese Steuerungen in wechselseitiger Zusammenwirkung geeignet ausgeführt werden.
Die JP-A-2002-46589 beschreibt ein Fahrzeug mit einer Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung zum Steuern eines Einrückdrehmoments zwischen einer vorderen und einer hinteren Welle oder Achse und einer Bremskraftsteuerung zum Beaufschlagen einer Bremskraft an einem vorgegebenen Rad. In dieser Vorrichtung ist die Bremssteuerung deaktiviert, während der Verbindungszustand zwischen der vorderen und der hinteren Welle fest eingerückt ist, auch wenn eine Bedingung zum Starten der Bremssteuerung durch eine Bremssteuerungsvorrichtung erfüllt ist. Andererseits wird, während die Bremssteuerung durch die Bremssteuerungsvorrichtung ausgeführt wird, die Bremssteuerung durch die Bremssteuerungsvorrichtung fortgesetzt, auch wenn der Verbindungszustand zwischen der vorderen und der hinteren Welle sich auf einen fest eingerückten Zustand ändert, so dass die Änderung des Verbindungszustands zwischen der vorderen und der hinteren Welle begrenzt ist.
Wenn die vordere und die hintere Welle während einer Kurvenfahrt in einem Zustand, in dem das Fahrzeug eine Drifttendenz zur Kurvenaußenseite hat (Head-out-Zustand), miteinander in Eingriff stehen, nimmt die Untersteuerungstendenz durch eine Differenz einer Ortskurve zwischen der vorderen Welle und der hinteren Welle (= Differenz eines Schlupfverhältnisses = Vorderrad-Bremszustand/Hinterrad-Antriebszustand) zu. Wenn die Bremssteuerung in diesem Zustand deaktiviert ist, wie dies gemäß der JP-A-2002-46589 der Fall ist, kann kein ausreichendes Rückstellmoment erwartet werden. Wenn dagegen die Änderung der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung begrenzt ist, weil die Bremssteuerung früher ausgeführt wird, wie dies gemäß der JP-A-2002-46589 der Fall ist, kann keine ausreichende Traktion erhalten werden. Wie vorstehend dargestellt wurde, ist es schwierig, nur durch Schalten der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung und der Bremssteuerung, die voneinander unabhängig sind, sowohl ein geeignetes Lenk-Rückstellmoment als auch eine geeignete Traktion zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehend erwähnten Umstände entwickelt, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugstabilitätsssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, durch die durch eine Wechselwirkung zwischen einer Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung und einer Bremskraftsteuerung sowohl ein geeignetes Lenk-Rückstellmoment als auch eine geeignete Traktion erhalten werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich erläutert.
1 zeigt eine erläuternde Ansicht einer schematischen Konfiguration eines gesamten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Fahrzeugstabilitätssteuerungsprogramms gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Kennliniendiagramm zum Darstellen einer Steuerungsverstärkung bei einer Kurvenfahrt zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Kennliniendiagramm zum Darstellen einer Steuerungsverstärkung gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels einer Längs-Bremskraftverteilung der Räder an der Kurveninnenseite gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 zeigt ein Zeitdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 wird eine Antriebskraft von einem in einem vorderen Teil eines Fahrzeugs angeordneten Motor 1 über eine Getriebeabtriebswelle 2a eines hinter dem Motor 1 angeordneten Automatikgetriebes 2 (das in der Darstellung einen Drehmomentwandler und andere Komponenten aufweist) zu einer Übertragungseinrichtung 3 übertragen.
Die zur Übertragungseinrichtung 3 übertragene Antriebskraft wird über eine hintere Antriebswelle 4, eine Antriebswelle 5 und einen Antriebsritzelwellenabschnitt 6 einem Hinterrad-Enduntersetzungsgetriebe 7 zugeführt und über ein antreibendes Reduktionszahnrad 8, ein angetriebenes Untersetzungszahnrad 9 und eine als Antriebsritzelwellenabschnitt dienende vordere Antriebswelle 10 einem Vorderrad-Enduntersetzungsgetriebe 11 zugeführt. Das Automatikgetriebe 2, die Übertragungseinrichtung 3, das Vorderrad-Enduntersetzungsgetriebe 11 und ähnliche Komponenten sind in einem Gehäuse 12 integral aufgenommen.
Die dem Hinterrad-Enduntersetzungsgetriebe 7 zugeführte Antriebskraft wird über eine linke Hinterradantriebswelle 13r1 einem linken Hinterrad 14r1 und über eine rechte Hinterradantriebswelle 13rr einem rechten Hinterrad 14rr zugeführt. Die dem Vorderrad-Enduntersetzungsgetriebe 11 zugeführte Antriebskraft wird über eine linke Vorderradantriebswelle 13f1 einem linken Vorderrad 14f1 und über eine rechte Vorderradantriebswelle 13fr einem rechten Vorderrad 14fr zugeführt.
Die Übertragungseinrichtung 3 weist eine Mehrscheiben-Nasskupplung (Übertragungskupplung) 15 und einen Übertragungskolben 16 auf, der eine Einrückkraft (Antriebsdrehmoment für die hintere Welle) der Übertragungskupplung 15 variabel erzeugt. Die Mehrscheiben-Nasskupplung 15, die als Kupplung mit variabler Drehmomentübertragungskapazität dient, ist derart konfiguriert, dass sie in der Nähe des antreibenden Untersetzungszahnrades 8 angeordnete antreibende Platten 15a und in der Nähe der hinteren Antriebswelle 4 angeordnete angetriebene Platten 15b aufweist, wobei die antreibenden Platten 15a und die angetriebenen Platten 15b alternierend stapelförmig angeordnet sind. Daher ist das Fahrzeug ein Fahrzeug mit vier Rädern auf der Basis eines Fahrzeugs mit vorne liegendem Motor und Vorderradantrieb (FF), das ein Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 100:0 bis 50:50 durch Steuern der Andruckkraft des Übertragungskolbens 16 und der Einrückkraft der Übertragungskupplung 15 verändern kann.
Die Andruckkraft des Übertragungskolbens 16 wird durch eine Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 erzeugt, die eine Hydraulikschaltung mit mehreren Solenoidventilen aufweist. Eine später beschriebene Steuereinheit 30 gibt ein Steuersignal (Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen und der hinteren Welle) zum Ansteuern der Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 aus.
Mit einer Bremsantriebseinheit 32 des Fahrzeugs ist ein Hauptzylinder (nicht dargestellt) verbunden, der mit einem durch einen Fahrer betätigten Bremspedal verbunden ist. Wenn ein Fahrer das Bremspedal betätigt, wird durch den Hauptzylinder über die Bremsantriebseinheit 32 ein Bremsdruck auf jeden Radzylinder (einen linken Vorderradzylinder 17f1, einen rechten Vorderradzylinder 17fr, einen linken Hinterradzylinder 17r1 und einen rechten Hinterradzylinder 17rr) jedes der vier Räder 14f1, 14fr, 14r1 und 14rr ausgeübt, wodurch die vier Räder abgebremst werden.
Die Bremsantriebseinheit 32 ist eine Hydraulikeinheit mit einer Druckerzeugungsquelle, einem Druckminderungsventil, einem Druckerhöhungsventil und ähnlichen Komponenten. Die Bremsantriebseinheit 32 ist derart konfiguriert, dass sie in der Lage ist, außer bei der vorstehend erwähnten Bremsenbetätigung durch den Fahrer, den Bremsdruck jedem der Radzylinder 17f1, 17fr, 17r1 und 17rr gemäß Signalen (Soll-Bremshydraulikdrücken: PBf (für das Vorderrad an der Kurveninnenseite) und PBr (für das Hinterrad an der Kurveninnenseite)) von der später beschriebenen Steuereinheit 30 unabhängig zuzuführen.
Mit der Steuereinheit 30 sind ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21, ein Lenkwinkelsensor 22, ein Drosselklappenöffnungsgradsensor 23, ein Motordrehzahlsensor 24, ein Querbeschleunigungssensor 25, eine Straßenreibungskoeffizientschätzeinrichtung 26 und eine Getriebesteuerungseinrichtung 27 verbunden, wodurch der Steuereinheit 30 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, ein Lenkwinkel θH, ein Drosselklappenöffnungsgrad θp, eine Motordrehzahl ωe, eine Querbeschleunigung (d²y/dt²) der Karosserie, ein Straßenreibungskoeffizient μ bzw. ein Haupt-Getriebeübersetzungsverhältnis i zugeführt werden.
Die Steuereinheit 30 berechnet eine Motorantriebskraft Fd basierend auf diesen Eingangssignalen, berechnet das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen und der hinteren Welle durch Ausführen eines Lag-Prozesses erster Ordnung basierend auf der Motorantriebskraft Fd und gibt dann das Ergebnis an die Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 aus. Außerdem berechnet die Steuereinheit 30 basierend auf einer zeitlichen Änderung der Motorantriebskraft Fd (Antriebskraftänderungsmaß ΔFd) eine Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft, die mit der Zeit abnimmt, durch Ausführen eines Lead-Prozesses erster Ordnung, und berechnet dann ein beschleunigungssensitives Soll-Giermoment Mdt basierend auf der Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft. Die Steuereinheit 30 berechnet außerdem ein lenkungssensitives Soll-Giermoment Mst basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Ausführen des Lead-Prozesses erster Ordnung. Anschließend berechnet die Steuereinheit 30 die Bremskraft (Soll-Bremshydraulikdrücke: PBf (Vorderrad an der Kurveninnenseite) und PBr (Hinterrad an der Kurveninnenseite)), die an den Rädern an der Kurveninnenseite beaufschlagt werden sollen, basierend auf dem beschleunigungssensitiven Soll-Giermoment Mdt und dem lenkungssensitiven Soll-Giermoment Mst, und gibt dann die Ergebnisse an die Bremsantriebseinheit 32 aus. Ein Rad an der Kurveninnenseite bezeichnet ein Rad, das sich bei einer Kurvenfahrt an der Innenseite einer Kurve befindet.
Daher ist, wie in 2 dargestellt ist, die Steuereinheit 30 im Wesentlichen derart konfiguriert, dass sie eine Motorantriebskraftberechnungseinheit 30a, eine Einheit 30b zum Berechnen eines Einrückdrehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Welle, eine Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c, eine Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft gemäß der Änderung der Antriebskraft, eine Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments, eine Einheit 30f zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments, eine Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an der Kurveninnenseite und eine Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h aufweist.
Der Motorantriebskraftberechnungseinheit 30a werden der Drosselklappenöffnungsgrad θp vom Drosselklappenöffnungsgradsensor 23, die Motordrehzahl ωp vom Motordrehzahlsensor 24 und das Hauptgetriebeübersetzungsverhältnis i von der Getriebesteuerungseinrichtung 27 zugeführt. Dann wird beispielsweise die Motorantriebskraft Fd durch die nachstehende Gleichung (1) berechnet, und das Ergebnis wird an die Einheit 30b zum Berechnen eines Einrückdrehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Welle und an die Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c ausgegeben. Fd = f(θp, ωe)·(i·Gf)/Rt (1)
Hierbei bezeichnet f(θp, ωe) ein Motorausgangsdrehmoment, das basierend auf dem Drosselklappenöffnungsgrad θp und der Motordrehzahl ωe unter Bezug auf ein im Voraus erstelltes Kennfeld (Motorkenngrößen-Kennfeld) geschätzt wird. In der Gleichung bezeichnen Gf ein Endübersetzungsverhältnis und Rt einen Reifendurchmesser.
Alternativ kann die Motorantriebskraft Fd gemäß der nachstehenden Gleichung (1') berechnet werden. Fd = f(νa)·(i·Gf)/Rt (1')
Hierbei bezeichnet f(νa) ein Ist-Motorausgangsdrehmoment, das basierend auf einer Ansaugluftmenge νa unter Bezug auf das im Voraus erstellte Kennfeld (Motorkenngrößen-Kennfeld) berechnet wird. Die Motorantriebskraft Fd wird der Einheit 30b zum Berechnen eines Einrückdrehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Welle als das Ist-Motorausgangsdrehmoment von der Motorantriebskraftberechnungseinheit 30a zugeführt. Das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen und der hinteren Welle wird beispielsweise gemäß der nachstehenden Gleichung (2) berechnet, und das Ergebnis wird der Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 zugeführt. Cawd = (1/(1 + Tawd·s))·Fd·Gawd (2)
Hierbei bezeichnen Tawd eine Zeitkonstante eines Tiefpassfilters (Lag-Filter erster Ordnung), s einen Laplace-Operator und Gawd eine Steuerungsverstärkung (vorgegebener Wert).
Insbesondere wird das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen Welle und der hinteren Welle mit einer Verzögerung (Lag) erster Ordnung gemäß Gleichung (2) eingestellt. Daher nimmt, auch wenn das Steuerungsmaß gleichzeitig mit dem durch eine Operation des Fahrers veranlassten Eingangssignal für den Drosselklappenöffnungsgrad zum Zeitpunkt t2 gesetzt wird, wie im Beispiel von 7 der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung dargestellt ist, das Steuerungsmaß nicht gleichzeitig mit dem Eingangssignal für den Drosselklappenöffnungsgrad zu, wie dies bei einer herkömmlichen Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung der Fall ist (die keinem Lag-Prozess erster Ordnung unterzogen wird), sondern das Steuerungsmaß nimmt mit einer Verzögerung zu.
Die Motorantriebskraft Fd wird der Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c von der Motorantriebskraftberechnungseinheit 30a zugeführt. Die Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c berechnet das zeitliche Änderungsmaß (Antriebskraftänderungmaß) ΔFd der Motorantriebskraft Fd gemäß der nachstehenden Gleichung (3) und gibt das Ergebnis an die Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft gemäß der Änderung der Antriebskraft aus. ΔFd = Fd – (1/(1 + T1·s))·Fd (3)
Hierbei bezeichnen T1 eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters und s einen Laplace-Operator. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Antriebskraftänderungmaß ΔFd durch einen Filterprozess berechnet. Es kann jedoch auch durch Subtrahieren der Motorantriebskraft Fd, die eine vorgegebene Zeitdauer (z. B. 1 Sekunde) früher als die aktuelle Motorantriebskraft Fd berechnet wurde, von der aktuell berechneten Motorantriebskraft Fd berechnet werden.
Das Antriebskraftänderungmaß ΔFd wird der Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft gemäß der Änderung der Antriebskraft von der Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c zugeführt. Die Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft berechnet die Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft beispielsweise unter Verwendung einer nachstehenden Gleichung (4) und gibt das Ergebnis an die Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments aus. Fdtd = ((Th·s)/(1 + Th·s))·ΔFd (4)
Hierbei bezeichnet Th eine Zeitkonstante eines Hochpassfilters (Lead-Filter erster Ordnung).
Insbesondere wird die Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft mit der durch die vorstehende Gleichung (4) dargestellten Voreilung (Lead) erster Ordnung gesetzt. Daher wird, wenn die Bremskraft (Bremsmaß) basierend auf diesem Wert eingestellt wird, und wenn die Bremskraft (Bremsmaß) gleichzeitig mit der durch eine Operation des Fahrers veranlassten Zunahme des Drosselklappenöffnungsgrades zum Zeitpunkt t2 gesetzt wird, wie in der Bremssteuerung in 7 dargestellt ist, die auf diesem Wert basierende Bremskraft (Bremsmaß) unverzüglich eingestellt, und dann wird das graduell abnehmende Steuerungsmaß hinzuaddiert.
Die Querbeschleunigung der Karosserie (d²/dt²) wird der Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments vom Querbeschleunigungssensor 25 zugeführt, und die Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft wird ihr von der Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft gemäß der Änderung der Antriebskraft zugeführt. Die Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments berechnet das beschleunigungssensitive Soll-Giermoment Mdt beispielsweise gemäß einer nachstehenden Gleichung und gibt das Ergebnis an die Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an einer Kurveninnenseite aus. Mdt = Fdtd·Gc (5)
Hierbei bezeichnet Gc eine Steuerungsverstärkung gemäß dem Kurvenfahrtzustand und wird beispielsweise unter Bezug auf ein in 4 dargestelltes Kennfeld gesetzt. Im Kennfeld der Steuerungsverstärkung Gc gemäß dem Kurvenfahrtzustand wird die Steuerungsverstärkung Gc gemäß dem Kurvenfahrtzustand in einem Bereich auf 0 gesetzt, in dem die Querbeschleunigung der Karosserie (d²/dt²) (die als ein den Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs darstellender Parameter dient) etwa 0 beträgt (Bereich, in dem das Fahrzeug etwa geradeaus fährt). Insbesondere ist es in dem Bereich, in dem das Fahrzeug etwa geradeaus fährt, im Wesentlichen unnötig, ein Giermoment durch die Bremssteuerung zu erzeugen, um das Fahrzeugverhalten zu korrigieren. Daher wird das beschleunigungssensitive Giermoment Mdt, das die Basis des Steuerungsmaßes der Bremssteuerung darstellt, auf 0 gesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Steuerungsverstärkung Gc gemäß dem Kurvenfahrtzustand gemäß der Querbeschleunigung der Karosserie (d²/dt²) gesetzt, die als der repräsentative Parameter des Kurvenfahrtzustands des Fahrzeugs dient. Die Steuerungsverstärkung Gc gemäß dem Kurvenfahrtzustand kann jedoch auch gemäß einer Gierrate gesetzt werden, die als der repräsentative Parameter des Kurvenfahrtzustands des Fahrzeugs dient.
Der Einheit 30f zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments werden die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21, der Lenkwinkel θH vom Lenkwinkelsensor 22 und die Querbeschleunigung der Karosserie (d²/dt²) vom Querbeschleunigungssensor 25 zugeführt. Die Einheit 30f zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments berechnet das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst beispielsweise gemäß einer nachstehenden Gleichung (6) und gibt dann das Ergebnis an die Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an einer Kurveninnenseite aus. Mst = (dθH/dt)·((Ts·s)/(1 + Ts·s))·GMZV·|(d²y/dt²)| (6)
Hierbei bezeichnet Ts eine Zeitkonstante eines Hochpassfilters (Lead-Filter erster Ordnung). Außerdem bezeichnet GMZV eine Steuerungsverstärkung gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und wird beispielsweise unter Bezug auf das Kennfeld von 5 gesetzt. Die Charakteristik der Giermomentverstärkung GMZV gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V wird derart festgelegt, dass sie in dem Bereich, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, etwa 0 beträgt, während sie in dem Bereich, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit graduell abnimmt. Dies hat den folgenden Grund: im Bereich sehr niedriger Geschwindigkeiten, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 0 beträgt, ist es unnötig, das Fahrzeugverhalten durch Erzeugen des Giermoments durch die Bremssteuerung zu korrigieren. Daher wird die vorstehend beschriebene Charakteristik festgelegt, um das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst, das die Referenz des Steuerungsmaßes bei der Bremssteuerung darstellt, auf 0 zu setzen. Außerdem wird die vorstehend beschriebene Charakteristik festgelegt, weil es unnötig ist, das Giermoment in der Bremssteuerung zu erzeugen, um das Lenk-Rückstellmoment des Fahrzeugs zu erhöhen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt.
Das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst wird ebenfalls mit der durch die vorstehende Gleichung (6) erhaltenen Voreilung erster Ordnung gesetzt. Daher wird, wenn die Bremskraft (Steuerungsmaß) gleichzeitig mit einer durch eine Operation des Fahrers veranlassten Zunahme des Lenkwinkels zum Zeitpunkt t1 in der Bremssteuerung gesetzt wird, wie in 7 dargestellt ist, die Bremskraft (Steuerungsmaß) basierend auf diesem Wert unverzüglich gesetzt, woraufhin das graduell abnehmende Steuerungsmaß addiert wird.
Das beschleunigungssensitive Soll-Giermoment Mdt wird der Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an der Kurveninnenseite von der Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments zugeführt, und das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst wird ihr von der Einheit 30f zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments zugeführt. Die Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an der Kurveninnenseite berechnet die Gesamtbremskraft FB der Räder an der Kurveninnenseite beispielsweise gemäß der nachstehenden Gleichung (7) und gibt anschließend das Ergebnis an die Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h aus. FB = FBf + FBr = 2·(Mdt + Mst)/w (7)
Hierbei bezeichnen FBf die Bremskraft des Vorderrades an der Kurveninnenseite und FBr die Bremskraft des Hinterrades an der Kurveninnenseite, wie nachstehend in Verbindung mit der Beschreibung der Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h erläutert wird.
Der Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h werden die Querbeschleunigung der Karosserie (d²y/dt²) vom Querbeschleunigungssensor 25, der Straßenreibungskoeffizient μ von der Straßenreibungskoeffizientschätzeinrichtung 26 und die Gesamtbremskraft FB der Räder an der Kurveninnenseite von der Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an der Kurveninnenseite zugeführt. Die Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h berechnet die Bremskräfte FBf und FBr des Vorderrades und des Hinterrades an der Kurveninnenseite gemäß den nachstehenden Gleichungen (8) und (9), um die Bremskräfte PBf und PBr des Vorderrades und des Hinterrades an der Kurveninnenseite gemäß den nachstehenden Gleichungen (10) und (11) zu berechnen, und gibt dann das Ergebnis an die Bremsantriebseinheit 32 aus. FBf = FB·DB (8) FBr = FB·(1 – DB) (9)
Hierbei bezeichnet DB ein Längs-Verteilungsverhältnis der Bremskräfte der Räder an der Kurveninnenseite, das unter Bezug auf ein im Voraus erstelltes Kennfeld gesetzt wird, wie beispielsweise in 6 dargestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Längs-Verteilungsverhältnis DB der Bremskräfte der Räder an der Kurveninnenseite in der vorliegenden Ausführungsform folgendermaßen gesetzt: wenn ein Griffigkeitszustand eines Reifens einen Grenzwert erreicht (d. h., |d²y/dt²|/μ nimmt zu), wird das Längs-Verteilungsverhältnis DB der Bremskräfte von einem Wert in der Nähe des vertikalen Lastverteilungsverhältnisses für einen Fahrzeugstoppzustand vermindert. Die Charakteristik des Längs-Verteilungsverhältnisses DB der Bremskräfte der Räder an der Kurveninnenseite ist nicht auf die vorstehende Charakteristik beschränkt. PBf = FBf·KBf (10) PBr = FBr·KBr (11)
Hierbei bezeichnen KBf und KBr Konstanten, die durch Bremsenspezifikationen (z. B. einen Radzylinderdurchmesser) bestimmt sind.
Ein durch die vorstehend beschriebene Steuereinheit 30 ausgeführtes Fahrzeugstabilitätssteuerungsprogramm wird nachstehend unter Bezug auf ein in 3 dargestelltes Ablaufdiagramm beschrieben.
Zunächst liest in Schritt (nachstehend einfach als S bezeichnet) S101 die Steuereinheit 30 erforderliche Parameter, d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit V, den Lenkwinkel θH, den Drosselklappenöffnungsgrad θp, die Motordrehzahl ωe, die Querbeschleunigung der Karosserie (d²y/dt²), den Straßenreibungskoeffizient μ und das Hauptgetriebeübersetzungsverhältnis i.
Dann schreitet die Steuereinheit 30 zu Schritt S102 fort, wo die Motorantriebskraftberechnungseinheit 30a die Motorantriebskraft Fd gemäß Gleichung (1) oder (1') berechnet.
Anschließend schreitet die Steuereinheit 30 zu S103 fort, wo die Einheit 30b zum Berechnen eines Einrückdrehmoments zwischen der vorderen und der hinteren Welle das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen Welle und der hinteren Welle gemäß Gleichung (2) berechnet und das Ergebnis an die Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 ausgibt.
Die Steuereinheit 30 schreitet dann zu S104 fort, wo die Antriebskraftänderungsmaßberechnungseinheit 30c das zeitliche Änderungsmaß (Antriebskraftänderungsmaß) ΔFd0 der Motorantriebskraft Fd gemäß Gleichung (3) berechnet.
Die Steuereinheit 30 schreitet dann zu S105 fort, wo die Einheit 30d zum Berechnen der Bremskraft gemäß der Änderung der Antriebskraft die Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft gemäß Gleichung (4) berechnet.
Anschließend schreitet die Steuereinheit 30 zu S106 fort, wo die Einheit 30e zum Berechnen eines beschleunigungssensitiven Soll-Giermoments das beschleunigungssensitive Soll-Giermoment Mdt gemäß Gleichung (5) berechnet.
Dann schreitet die Steuereinheit 30 zu S107 fort, wo die Einheit 30f zum Berechnen eines lenkungssensitiven Soll-Giermoments das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst gemäß Gleichung (6) berechnet.
Dann schreitet die Steuereinheit 30 zu S108 fort, wo die Einheit 30g zum Berechnen einer Gesamtbremskraft der Räder an der Kurveninnenseite die Gesamtbremskraft FB der Räder an der Kurveninnenseite gemäß Gleichung (7) berechnet.
Dann schreitet die Steuereinheit 30 zu S109 fort, wo die Soll-Bremshydraulikdruckberechnungseinheit 30h die Bremskräfte FBf und FBr des Vorderrades und des Hinterrades an der Kurveninnenseite gemäß den Gleichungen (8) und (9) berechnet.
Dann schreitet die Steuereinheit 30 zu S110 fort, um die Bremskräfte PBf und PBr des Vorderrades und des Hinterrades an der Kurveninnenseite gemäß den Gleichungen (10) und (11) zu berechnen, und gibt das Ergebnis an die Bremsantriebseinheit 32 aus. Dann beendet die Steuereinheit 30 das Programm.
Nachstehend wird ein Beispiel der vorstehend beschriebenen Fahrzeugstabilitätssteuerung unter Bezug auf das Zeitdiagramm von 7 beschrieben. Dieses Zeitdiagramm zeigt ein Beispiel, in dem ein Fahrer zu einem Zeitpunkt t1 eine Lenkbewegung ausführt und dann zu einem Zeitpunkt t2 das Beschleunigungspedal niederdrückt.
Daher wird zum Zeitpunkt t1, zu dem der Fahrer die Lenkbewegung ausführt, die Bremskraft der Räder an der Kurveninnenseite basierend auf dem lenkungssensitiven Soll-Giermoment Mst, das gemäß Gleichung (6) berechnet wird, gesetzt und mit einer Voreilung erster Ordnung ausgegeben.
Herkömmlich wird durch die Lenkbewegung zum Zeitpunkt t1 ein Fahrzeugverhalten mit einem bestimmten Schlupfwinkel der Karosserie (im vorliegenden Beispiel leicht in Richtung der Kurvenaußenseite) erzeugt, wie in 7 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Fahrzeugverhalten wird jedoch aufgrund der Beaufschlagung der Bremskraft an den Rädern an der Kurveninnenseite gemäß dem lenkungssensitiven Soll-Giermoment Mst in Richtung der Kurveninnenseite korrigiert, wie in 7 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. (Im vorliegenden Beispiel wird vorausgesetzt, dass in der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung aufgrund der Lenkbewegung keine Änderung auftritt.)
Wenn der Fahrer in diesem Zustand zum Zeitpunkt t2 beschleunigt, wird das durch Gleichung (2) berechnete Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen Welle und der hinteren Welle in der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung ausgegeben. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen Welle und der hinteren Welle in der vorliegenden Ausführungsform mit einer Verzögerung erster Ordnung gesetzt. Daher nimmt, auch wenn das Steuerungsmaß gleichzeitig mit der durch eine Operation des Fahrers veranlassten Zunahme des Drosselklappenöffnungsgrades zum Zeitpunkt t2 gesetzt wird, das Steuerungsmaß, anders als bei einer herkömmlichen Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung (bei der der Lag-Prozess erster Ordnung nicht ausgeführt wird) nicht mit dem Drosselklappenöffnungsgrad zu, sondern das Steuerungsmaß nimmt mit einer Verzögerung zu.
Zum Zeitpunkt t2 wird die Bremskraft der Räder an der Kurveninnenseite gemäß dem beschleunigungssensitiven Soll-Giermoment Mdt, das durch die Gleichungen (4) und (5) berechnet wird, gesetzt und mit einer Voreilung erster Ordnung ausgegeben.
Daher wird aufgrund der Beaufschlagung der Bremskraft an den Rädern an der Kurveninnenseite gemäß dem beschleunigungssensitiven Soll-Giermoment Mdt durch die Bremssteuerung zunächst das Fahrzeugverhalten in Richtung der Kurveninnenseite korrigiert, wie in 7 durch die durchgezogene Linie dargestellt ist. Anschließend wird die Übertragungskupplung 15 eingerückt, wodurch die herkömmliche Tendenz, gemäß der eine Drift in Richtung der Kurvenaußenseite unterstützt wird, verhindert wird. Dadurch kann ein durch den Fahrer gewünschtes Kurvenfahrtverhalten erzielt werden.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Motorantriebskraft Fd berechnet und der Lag-Prozess erster Ordnung basierend auf der Motorantriebskraft Fd ausgeführt, um das Einrückdrehmoment Cawd zwischen der vorderen und der hinteren Welle zu berechnen. Das Ergebnis wird an die Übertragungskupplungsantriebseinheit 31 ausgegeben. Die Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft, die mit der Zeit abnimmt, wird durch den Lead-Prozess erster Ordnung basierend auf der zeitlichen Änderung der Motorantriebskraft Fd (Änderungsmaß AFd der Antriebskraft) berechnet. Dann wird das beschleunigungssensitive Soll-Giermoment Mdt basierend auf der Bremskraft Fdtd gemäß der Änderung der Antriebskraft berechnet, und das lenkungssensitive Soll-Giermoment Mst basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit wird durch den Lead-Prozess erster Ordnung berechnet. Die Bremskräfte (Soll-Bremshydraulikdrücke: PBf (für das Vorderrad an der Kurveninnenseite) und PBr (für das Hinterrad an der Kurveninnenseite)), die den Bremskräften für die Räder an der Kurveninnenseite beaufschlagt werden sollen, werden basierend auf dem beschleunigungssensitiven Soll-Giermoment Mdt und dem lenkungssensitiven Soll-Giermoment Mst berechnet, und das Ergebnis wird an die Bremsantriebseinheit 32 ausgegeben. Weil die Übertragungskupplung 15 eingerückt ist, während das Fahrzeug durch die Bremssteuerung zur Kurveninnenseite hin korrigiert wird (Head-in-Zustand), können durch das Zusammenwirken der Längs-Antriebskraftverteilungssteuerung und der Bremssteuerung ein geeignetes Rückstellmoment und eine geeignete Traktion erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-203398 [0001]
JP 2002-46589 A [0003, 0004, 0004]

Claims

Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung mit: einer Längs-Antriebskraftverteilungssteuereinheit zum Steuern eines Eingriffdrehmoments zwischen einer vorderen Achse und einer hinteren Achse gemäß einem Fahrzeugbewegungszustand; und einer Bremskraftsteuereinheit zum Eingriff einer Bremskraft an einem Rad, wobei die Bremskraft gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei der Eingriff zwischen der vorderen Achse und der hinteren Achse durch die Längs-Antriebskraftverteilungssteuereinheit später ausgeführt wird als der Eingriff der Bremskraft durch die Bremskraftsteuereinheit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Längs-Antriebskraftverteilungssteuereinheit das Eingriffdrehmoment zwischen der vorderen und der hinteren Achse durch Ausführen eines Lag-Prozesses für das Eingriffdrehmoment zwischen der vorderen und der hinteren Achse berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bremskraftsteuereinheit die Bremskraft, die an dem Rad angreifen soll, durch Ausführen eines Lead-Prozesses für die Bremskraft berechnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das durch die Längs-Antriebskraftverteilungssteuereinheit berechnete Eingriffdrehmoment zwischen der vorderen und der hinteren Achse und die durch die Bremskraftsteuereinheit berechnete Bremskraft mindestens gemäß der Antriebskraft des Fahrzeugs berechnet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die durch die Bremskraftsteuereinheit berechnete Bremskraft basierend auf einer zeitlichen Änderung der Antriebskraft und einer Lenkbewegungsänderung während einer Kurvenfahrt berechnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Rad, an dem die Bremskraftsteuereinheit die Bremskraft beaufschlagt, ein Rad an einer Kurveninnenseite ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die durch die Bremskraftsteuereinheit berechnete Bremskraft durch Ausführen eines zeitabhängigen Dämpfungsprozesses berechnet wird.