JP2000185658A - 前車軸かじ取りにより車両の横運動を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車両の走行路経過に関する運転者の希望の制
御に対する車両反応の構成に関する自由度をそこなうこ
となく、車両の横滑りを阻止する前車軸かじ取りにより
車両の横運動を制御する方法を提供する。 【解決手段】 車両の運動の希望特性を代理する線型車
両モデルによって、ヨー速度 （δ、ｖｘ））が検出され、この目標値が、制御部材の
操作によって制御される運転者の希望に相当し；車両の
かじ取りされない後車輪の範囲における浮動角（βｈ）
が制限値を越えないようにする補助条件下において、 が検出され、かつ値に応じて両方の目標値のうちの小さ
い方が、制御の基準となるヨー速度の目標値として利用
され、それにより車両の横滑りが回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、制御が、継続的に
発生されるヨー速度の目標値からのヨー速度の測定され
る実際値の偏差に依存して行なわれ、かつ実際値の追従
が、車輪かじ取り角の調節及び／又は車輪ブレーキ力の
調節によって行なわれる、前車軸かじ取りにより車両の
横運動を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第４２２６７４６
号明細書により公知のこのような方法において、車両の
前車輪のかじ取り角は、走行状況に依存して決められ、
その際 角制御による車両の横運動の影響に加えて、個々の車輪
におけるブレーキ介入も行なうことができる。公知の方
法において車両のヨー特性及び浮動角が、操作量、車輪
かじ取り角及び／又はブレーキ力を決めるために利用さ
れる。

【０００３】公知の方法において、浮動角のパラメータ
制限に基づいて、したがって多数の走行状況における斜
め走行角の結果においても、車両の後車輪の最大側方案
内力を利用できず、かつそれによりまだ決して車両の横
滑り傾向がなく、かつ車両の制限されたドリフトが、−
後車軸における比較的大きな斜め走行角−許容できると
きでも、運転者の希望に相応する目標曲線からの車両の
走行路曲線の偏差が生じるということは、不利とみなさ
れる。

【０００４】さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４
３２５４１３号明細書によれば、浮動角を検出する方法
が公知であり、かつこれに依存してかじ取り及びブレー
キ介入によって車両の横運動は、車両の横滑りがかなり
回避できるように影響を及ぼすことができるが、浮動角
に依存した横運動制御だけでは、静的に重要なすべての
状況において車両の横滑りを回避するために十分でな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、車両の走行路経過に関する運転者の希望の制御に対
する車両反応の構成に関するかなりの自由度をそこなう
ことなく、高い信頼度で車両の横滑りを阻止する、初め
に述べたような方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、類概念の基
礎となる方法を前提として、基本思想にしたがって特許
請求の範囲第１項の特徴部分の特徴によって、かつその
有利な構成及び実施変形において従属特許請求の範囲第
２ないし６項の特徴によって解決される。

【０００７】それにより車両の運動状態を代理する量、
とくに運転者によってあらかじめ与えられるかじ取り角
δ及び車両縦速度ｖｘを処理して、線形化された車両モ
デル 、この目標値が、車両の走行路運動に関して、制御部材
（かじ取りハンドル車、ジョイスティック等）の操作に
よって制御される運転者の希望に相当し；さらに車両の
かじ取りされない後車輪の範囲における浮動角βｈが制
限された値を越え 標値入力として供給されるので、浮動角又は斜め走行角
に依存するヨー速度制御は、車両において横滑り傾向が
生じ、同時に車両横加速度のあまりに低い値の際にヨー
速度の非物理的に大きな実際値が生じることでこの横滑
り傾向が認識できるときに、初めて有効になる。その他
の点において、すなわち横滑り傾向が存在しないかぎ
り、横運動制御は、車両の所望の走行特性に相当する基
本的に任意の特性を有する、例えば“軽い”オーバース
テア又はアンダーステア又はニュート 。

【０００８】浮動角を制限する制御装置の制御モードの
ための目標値形成の特許請求の範囲第２項にしたがって
考慮される様式に、特許請求の範囲第３項に記載の方法
が対応し、いわば前車軸における浮動角運動からの後車
軸におけるものの連結解除が対応し、このことは、いず
れにせよその垂直軸の回りの車両の慣性モーメントＪｚ
が良好な近似で値、Ｊｚ＝ｍ・ｌｖ・ｌｈに相当する場
合に対応し、かつ車両の横滑りを阻止する制御モードの
とくに簡単に実行可能な様式が達成される。

【０００９】横滑り阻止制御モードにおいて上回っては
いけない浮動又は斜め走行角限界値は、固定値として設
けることができ、かつこの時に目的に合うように、車両
後車輪のできるだけ大きな側方案内力伝達能力が存在す
る値に等しく選択される。

【００１０】とくに走行路状態を考慮するために、浮動
角限界値を、車両縦速度ｖｘ及び力 がある。

【００１１】制御のために必要な浮動角βｈの実際値を
決めるために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２
５４１３号明細書により公知のような例えばカルマンフ
ィルタの出力として得ることができる車両横速度ｖｙ及
び車両縦速度ｖｘの評価され

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明による方法を図面に示
した横運動制御装置の機能説明によって詳細に説明す
る。

【００１３】図２において１トラックモデルによって代
表する道路車両１１の図１に全体的 を回避することにある。

【００１４】 の制御によって、曲線走行の際にかじ取りされない車輪
に生じる斜め走行角αｈの、車両の運動の安定性に協調
する値への制限も達成できる。

【００１５】このような制御の際に、車両の運動の安定
性−横滑りの抑圧−に、いわば運転者の希望への車両運
動のできるだけ広い適応よりも上位の優先権が与えら
れ、その結果、車両は、制御が活性のとき、これが通常
かじ取りハンドル車として形成された制御要素によって
制御する運転者の希望にもはや“正確に”したがわない
が、なお近似的であるが運動安定に、したがって運転者
にとっていわば習慣的なように支配されている。

【００１６】車両１１に対して、説明の目的で、これが
前車軸かじ取り装置を有し、かつ車両の後車輪がかじ取
りされていないことを仮定する。

【００１７】さらに車両は、電気的に制御されるＳｂＷ
（ステアバイワイヤ）かじ取り装置を装備しており、こ
こにおいて図２の１トラックモデルにおいて前車輪１３
だけによって代表された車両の両方のかじ取り可能な前
車輪に個別的に付属した図示しない電気的に制御可能な
かじ取り角操作部材が設けられており、それにより制御
装置１０のヨー速度制御器１４のかじ取り角目標値信号
にしたがって、車両１１の左及び右側の前車輪の曲線走
行の際に必要なかじ取り角δｖｌ及びδｖｒが 運動制御ユニットの操作部材として、図示しないその車
輪ブレーキも利用され、 定義された車輪ブレーキ力を展開するために個別的に又
は複数にして自動的に活性化可能であり、かつそれによ
り同様に車両のヨー特性に影響を及ぼすために利用する
ことができる。

【００１８】 単独に、又はかじ取り角操作部材と車両の１つ又は複数
の車輪ブレーキとの組合わせ活性化によって行なわれ、
かつ所定の“極端な”条件において車両１１の１つ又は
複数の車輪ブレーキの制御によって単独でも行なうこと
ができる。

【００１９】 ために、任意の“希望”車両を代表することができかつ
電子計算機によって実行される線形車両基準モデル１８
が設けられており、この車両基準モデルは、運転者の希
望を代表するかじ取り角入力、及び実際的な伝達関数を
与えるモデル固有のパラメータ、及び車両縦速度の評価
され又は測定された値によって、ヨー速度 操作部材及び／又はブレーキアクチュエータのための制
御信号を発生する。

【００２０】 行角（αｈ）制御器を有し、この制御器の目的は、車両
の横滑り傾向の場合に、後側の−かじ取りされない−車
輪２１の範囲における浮動角βｈを、横滑りのない走行
の意味において運動の安定性に協調する値に制限するこ
とにあり、その際、制御装置がこの動作モードにおいて
動作するとき、浮動角βｈ又は斜め走行角αｈの制限
に、車両１１のかじ取りされる前車輪１３における斜め
走行角αｖの増大により車両のヨー速度を変更する前に
優先権が与えられる。

【００２１】この浮動角制御器１９の構想を説明するた
めに、まず図２による線形化された１トラックモデルに
より、車両１１のヨー特性を説明する運動式について説
明し、これらの運動式は、重心（ＳＰ）を通る垂直軸２
２の回りのモーメントの釣り合いの要求から得られる次
の微分方程式：

【００２２】

【００２３】及び車両における横力の釣り合いに関する
要求から得られるもの：

【００２４】

【００２５】によって与えられる。

【００２６】“ｘ”によって車両縦方向を、かつ“ｙ”
によってそれに対して直角な横方向を表わす運動式
（１）及び（２）のために前提とされる車両に固定の座
標系において、車両の重心における浮動角βＳＰは、線
形化された式

【００２７】βＳＰ＝−ｖｙ／ｖｘ

【００２８】によって与えられる。

【００２９】相応して線形化された考察において、重心
の後の点における、すなわち重心と後車軸の間又はその
向こう側にありかつ重心ＳＰから距離ｌｓｈを有する点
における浮動角βｓｈに対して、式

【００３０】

【００３１】が成立ち、かつそれにしたがって図２の１
トラックモデルによる浮動角が斜め走行角αｈに等しい
後車軸における浮動角βｈに対して、式

【００３２】

【００３３】が成立ち、ここにおいてｌｈによって車両
重心から後車軸までの距離が示されている。

【００３４】この式の時間微分によって、車両縦速度ｖ
ｘが一定であるという条件の下に、次の式が生じる：

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】その垂直軸２２の回りの車両１１の慣性モ
ーメントＪｚが、式

【００３９】Ｊｚ≒ｍ・ｌｖ・ｌｈ

【００４０】を満たし、この式が、例えば乗用車におい
てほとんどの場合にきわめて良好な近似で満たされ、又
は容易に満たすことができるという条件において、浮動
角変

【００４１】 ｖｘ （５）

【００４２】この式から、

【００４３】

【００４４】に対して、後車輪２１における浮動角βｈ
の、又はこれと同一の斜め走行角α 角が一定であることがわかる。

【００４５】 制御式

【００４６】 ｏｌｌ） （６）

【００４７】 可能であるように利用され、その際、λによって任意に
選択可能な増幅率が示されている。

【００４８】 によって

【００４９】

【００５０】 、式（５）と（６）の比較から直接得られる。

【００５１】式（１）、（２）、（４）及び（５）及び
（６）において生じる側方力は、車両１１の直線化され
た１トラックモデルにおいて、式

【００５２】

【００５３】及び

【００５４】

【００５５】によって与えられる。

【００５６】式（８）及び（９）による側方力に、“タ
イヤ”側方力が対応し、これらの側方力は、

【００５７】 Ｓｖ，ｈ＝ｃｖ，ｈ・αｖ，ｈ （１０）

【００５８】の形の式によって示すことができ、ここに
おいてｃｖ，ｈによってタイヤに特徴的な斜め走行強度
が示されている。

【００５９】斜め走行角に関する側方力の関係の典型的
な形を代表する図３の経過曲線２３から、その増加によ
り、斜め走行角の最大値αｍａｘまでの側方力の増大し
か可能でないことが、直接明らかである。

【００６０】それにより斜め走行角又は浮動角制御器１
９は、斜め走行角αｈが値αｈｂｅｇｒを上回ることが
ないという趣旨で構成されており、かつこれが、式
（６）にしたがって制御のための目標値として選択され
ている。

【００６１】値αｈｂｅｇｒは、固定的にあらかじめ与
えることができ、例えばかじ取り角又は斜め走行角増大
により側方力の増大がそこまで可能な斜め走行角の上限
をマークする値αｈｍａｘにほぼ相当するほぼ１０°の
値にあらかじめ与えることが その出力が供給される限界値発生器２４によって図１に
概略的に示すように、可変にあらかじめ与えることがで
きる。

【００６２】限界値αｈｂｅｇｒをあらかじめ与える目
的に合った様式は、式

【００６３】 αｈｂｅｇｒ＝ａｈｍａｘ・μ＋αｈ０ （１１）

【００６４】にしたがってこの限界値が形成される点に
あり、ここにおいてａｈｍａｘ及びαｈｍａｘは一定の
パラメータであり、かつμはそれぞれの曲線走行状況に
おいて利用される力結合係数を表わしており、この力結
合係数は、走行路の性質及び天候条件に依存してはっき
りと変化することがある。斜め走行角の上限αｈｍａｘ
に関連する固定のパラメータａｈｍａｘ及びαｈ０の目
的に合った選択は、比αｈｍａｘ／αｈ０が値ｑ（ｑ＜
１）を有するときに、パラメータａｈｍａｘに対して値
（ｑ−１）αｈ０が選択されるので、ほぼ１の力結合係
数μの典型的な最大値の際に値αｈｍａｘが斜め走行角
制御のための目標値として得られるという点にある。

【００６５】 た又は評価された値から、式（９）にしたがって検出さ
れ、その際、車両質量ｍ、前車軸から重心ＳＰまでの距
離ｌｖ、軸間距離Ｌ＝ｌｖ＋ｌｈ、及びヨー慣性モーメ
ントＪｚは、車両に固有の量として一定であると仮定す
る。

【００６６】車両縦速度ｖｘは、車輪の車輪回転速度ω
ｉの測定された値から評価値として検出される。

【００６７】後車軸における斜め走行角の実際値αｈ
は、直線化された式

【００６８】

【００６９】にしたがって車両縦速度ｖｘ及び車両横速
度ｖｙの評価された値、及びヨー速 速度αｙ、車両縦加速度αｘ、車輪回転速度ωｉ及び前
車輪かじ取り角δｖのた し、かつ場合によってはαｈ制御器のためのａｙ出力を
発生するこれに関して適当な評価値発生器２７は、例え
ばこれをもってはっきりと引用するドイツ連邦共和国特
許出願公開第４３２５４１３号明細書において、車両の
浮動角の判定のために詳細に説明されたように、カルマ
ンフィルタの様式に形成することができる。

【００７０】 後車軸におけるそれぞれ所定の垂線力Ｆｚによって割る
ことによって検出することができ、これらの垂線力は、
他方において車両重量及び車軸又は車輪負荷分布 ａｙの積分によって得ることができ、この時間間隔は、
曲線走行の制御の際に、横加速度ａｙが一定になるまで
に経過するものである。

【００７１】極端な条件において運転者の希望からの車
両運動路の重要な偏差に通じること た制御モードを、車両の横滑り傾向の存在するときにだ
け、有効になるようにするために、制御装置１０によっ
て実行される制御構想の際に、式（５）による斜 選択されるように考慮されている。

【００７２】それにより切換え装置２８が設けられてお
り、この切換え装置は、値にしたが するという前記の切換え戦略に相応して、車両基準モデ
ル１８の出力及びαｈ制

【００７３】それにより圧倒的な数の静的に意味のある
曲線走行状況において車両が、大体においてかじ取り介
入を介して制御され、かつそれによりかなりの程度まで
運転者の希望に相応して動作し、かつ運転者の希望から
の車両の運動路の偏差に通じる斜め走行角又は浮動角制
限制御が、極端な“危険な”必要状況においてしか有効
にならないことが達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】前車軸かじ取りにより道路車両の横運動を制御
するために本発明による方法にしたがって動作可能な装
置の概略的に簡単化されたブロック回路である。

【図２】その横運動特性を簡単に説明するための車両の
１トラックモデル表示を示すである。

【図３】図１による制御装置の浮動角制限モードのため
の目標値予備付与の品質的な説明を行なう線図である。

【符号の説明】 ａｙｓｎ 横加速度 Ｊｚ ヨー慣性モーメント Ｋ 定数 Ｌ 軸間距離 ｌｈ 重心−後車軸距離 ｌｖ 重心前車軸距離 ｍ 車両質量 Ｐｉ 車輪ブレーキ力 Ｓｈ 側方力 ｖｘ 車両縦速度 ｖｙ 車両横速度 αｈ 斜め走行角 βｈ 浮動角 δｉ 車輪かじ取り角 μ 力結合係数 λ 増幅率

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２１日（１９９９．１２．
２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御が、継続的に発生されるヨー速度の
   目標値からのヨー速度の測定される実際値の偏差に依存
   して行なわれ、かつ実際値の追従が、車輪かじ取り角
   （δｉ）の調節及び／又は車輪ブレーキ力（Ｐｉ）の調
   節によって行なわれる、前車軸かじ取りにより車両の横
   運動を制御する方法において、運動の希 して、制御部材（かじ取りハンドル車、ジョイスティッ
   ク等）の操作によって制御される運転者の希望に相当
   し、車両のかじ取りされない後車輪の範囲における浮動
   角（βｈ）が制限された値を越えないようにするという
   補助条件下において 値のうちの小さい方が、制御の基準となるヨー速度の目
   標値として利用されることを特徴とする、前車軸かじ取
   りにより車両の横運動を制御する方法。
2. 【請求項２】 にしたがって形成され、ここにおいてβｓｈによって車
   両の後側範囲における重心から重要な距離にある点にお
   ける浮動角が示され、ａｙｓｈによってこの点における
   横加速度が示され、Ｋによって車両定数が示され、かつ
   λによって選択可能な増幅率が示されていることを特徴
   とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 ヨー慣性モーメント（Ｊｚ）が、式 Ｊｚ＝ｌｈ・ｌｖ・ｍ によって少なくとも良好な近似で与えられており、ここ
   ににおいてｍによって車両質量が示され、ｌｖによって
   前車軸から車両の重心までの距離が示され、かつｌｈに
   よって後車軸から重心までの距離が示されている場合、
   ヨー速度制限制御のために必要な別の目標値が、式 ａｘ）にしたがって決められ、ここにおいてＬによって
   車両の軸間距離が示され、かつＳｈ（αｈ）によって曲
   線走行の際に車両の後車軸に生じる側方力が示されてい
   ることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 浮動角限界値（βｈｍａｘ）又は斜め走
   行角限界値（αｈｍａｘ）が、なるべくほぼ１０°の値
   によって固定的にあらかじめ与えられることを特徴とす
   る、請求項１ないし３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 浮動角限界値（βｈｍａｘ）が、車両縦
   速度（ｖｘ）及び力 する、請求項１ないし４の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 浮動角（βｈ）の実際値が、車両横速度
   （ｖｙ）及び車両縦 項１ないし３の１つに記載の方法。