JP2003165430A - 車輪滑り制御システムを装備した車両用の装置および方法 - Google Patents
車輪滑り制御システムを装備した車両用の装置および方法Info
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Abstract
重大な妨害が発生する前に、エラーを表示可能な、車輪
滑り制御システムを装備した車両用の装置および方法を
提供する。 【解決手段】 車輪滑り制御システムを装備した車両用
の装置は、各々1つの車輪または付属する車輪ブレーキ
に割当て可能な第1量の算出手段と、自動車の車軸のた
めに車軸の車輪に属する第1量から、第1量相互の偏差
の基準である第2量の計算手段と、第2量の時間的平均
値決定および/またはフィルタ処理によって第3量を算
出する平均値決定手段と、第3量と限度値とを比較する
比較手段と、からなる。平均値決定手段内の平均値決定
および/またはフィルタ処理は、第3量が車輪滑り制御
システムの介入によって制限されない第1量相互の値の
偏差の基準であるような長い時間を包含し、また片効き
ブレーキまたは片効きトラクションの検出手段が使用さ
れる。
Description
テムを装備した車両用の装置および方法に関し、車両の
ABS動作時に発生するヨーモーメントを逆モーメント
の発生によって補償する装置および方法を前提とする。
細書から、このような方法が公知である。そこに記載さ
れた方法は、補償のために算出されたステアリング角の
影響による逆モーメントの補償を最適化する。
細書から、電気的ステアリングシステムを装備した自動
車における非対称式ブレーキ介入の検出方法が公知であ
る。この方法は、自動車の走行中に操舵した車輪へのブ
レーキ介入時にステアリングホイールによって生じない
前記車輪の車輪偏向が検出されることを特徴とする。前
記車輪偏向は、その他の可能な車輪偏向を生ぜしめる影
響から区別され、そこから非対称式ブレーキ介入が検出
される。
038079号明細書から明らかである。
ム、たとえば電子走行動特性制御システム(FDR=Fa
hrdynamikregelungssystem、ESP=「電子安定性プロ
グラム」“electronic stability program”)、アンチ
ロックブレーキシステムまたはアンチスキッド制御シス
テムは、たとえば車両の制動中に、または変動する粘着
性を有する路面上でのトラクション中に、または低摩擦
値を有する路面上でのトラクション中に、最適の走行安
定性および操舵性を達成するために、車輪のスリップを
個別的に制御する。
置が全く検出しないか、あるいは非常に遅くなってから
検出することを生ぜしめる。本発明の特徴は、片効きの
ブレーキを検出し、ブレーキ作用の重大な妨害が発生す
る前に、エラーを表示することである。本発明は、同じ
方法で駆動トルクの持続的な不等配分の検出にも用いる
ことができる。これは、ドライバに片効きブレーキまた
はトラクション片効きに対する適時の応答を可能にす
る。この応答は、たとえば可能な限り迅速に工場を見つ
け出すことができることである。
る。これは、ドライバまたは車輪滑り制御システムが意
図した対称的なブレーキ作用時に、それにもかかわらず
1軸の両輪に非対称的なブレーキ作用が発生するが、こ
れは路面性状(たとえば、μスプリット)に帰せられな
い場合でも生じる。これは、次の2つの本質的な原因の
いずれかでありうる。
ブレーキ圧力が誤って制御され、それによって当然異な
るブレーキ作用が発生する。 2.1車軸の両輪のブレーキに等しい(かつ望ましくも
ある)ブレーキ圧力が異なるブレーキ作用を引き起こ
す。
1つの被駆動軸の両輪に作用する駆動トルクも望ましい
ものではない。この場合にも、また特殊の路面性状(た
とえば、μスプリット)の特殊ケースが除外されてい
る。
検出は、電子走行動特性制御の最適な機能のために保証
される必要がある。ブレーキの様々な老朽化の原因は、
たとえば異なる材料摩耗にもありうる。
システムを装備した車両用の装置を前提とし、前記装置
は、各々1つの車輪および/または付属する車輪ブレー
キに割当てることができる第1量の算出のための算出装
置と、自動車の少なくとも1つの車軸のために前記車軸
の車輪に属する第1量から、前記車軸に属する第1量相
互の値の偏差の基準である少なくとも1つの第2量が計
算される計算装置と、少なくとも1つの第2量の時間的
平均値決定および/またはフィルタ処理によって第3量
が算出される平均値決定装置と、第3量の値を設定可能
の限度値と比較する比較装置と、からなる。
値決定および/またはフィルタ処理が、そこで算出され
た第3量が車輪滑り制御システムの介入によって制限さ
れない、前記車軸に属す第1量相互の値の偏差の基準で
あるような長い時間を包含すること、および片効きブレ
ーキまたは片効きトラクションの検出装置が使用される
こと、である。
またはフィルタ処理のために包含された時間が、車輪滑
り制御システムによって実行された制御介入の典型的な
持続時間よりも本質的に大きい場合に生じる。それによ
って短時間の非対称性が誤って片効きブレーキまたは片
効きトラクションの検出を引き起こさないことが保証さ
れる。短時間の非対称性は、たとえば車輪滑り制御シス
テムの介入によって限定することができる。
る量である。その場合、第1量が以下の量の1つを表す
ことが考えられる。1つの車輪に割当てられたヨーモー
メント、または車輪ブレーキトルク、または車輪駆動ト
ルク、または車輪ブレーキ力、または車輪駆動力、また
は摩擦係数、またはブレーキディスクへのブレーキシュ
ーの応答力、または車輪ブレーキ圧力。
2量は無次元量である。無次元量(特に標準化に関係す
る)は、しばしば該無次元量が計算手段で特に簡単に処
理される性質を有する。
て、装置は、各々1つの車輪および/または付属する車
輪ブレーキに割当てることができる第1量の算出のため
の算出装置と、第1量の時間的平均値決定および/また
はフィルタ処理によって平均した第1量が算出される平
均値決定装置と、自動車の少なくとも1つの車軸のため
に、前記車軸の車輪に属す平均した第1量から、前記車
軸に属す第1量相互の値の偏差の基準である少なくとも
1つの第3量が計算される計算装置と、第3量の値を設
定可能の限度値と比較する比較装置と、からなる。
の平均値決定および/またはフィルタ処理が、計算装置
の中で算出された第3量が車輪滑り制御システムの介入
に制限されない、前記車軸に属する第1量相互の値の偏
差の基準であるような長い時間を包含すること、および
片効きブレーキまたは片効きトラクションの検出装置が
使用されること、である。
態との間の本質的な相違点は、第2量の計算と平均値形
成とが逆になっていることである。
表して説明する。この図面は図1および図2からなる。
前方へ移動する車両を表している。ここで、車両が時点
t0で両後輪にブレーキをかけると仮定する。路面性状
が一様である場合、つまり特にμスプリットが無い場
合、車両が連続して真直ぐに前方へ移動する。ここで、
以下の思考実験を実行することにする。
作用で連続してブレーキをかけられ、右後輪のブレーキ
作用がなくなるものとする。これは、図1左側に示して
いる。この場合、ブレーキをかけられた左後輪は黒く塗
りつぶして描いている。その結果、車両が書き込んだ矢
印の方向へ回転しようとするヨーモーメントMlが発生
する。
作用で連続してブレーキがかけられ、左後輪のブレーキ
作用が無くなるものとする。これは図1右側に示してい
る。この場合、ブレーキをかけられた右後輪は黒く塗り
つぶして描いている。その結果、車両が書き込んだ矢印
の方向へ回転しようとするヨーモーメントMrが発生す
る。
関係するものとする。理想的な場合では、当然|Ml|
=|Mr|である。すなわち、ヨーモーメントが補償さ
れ、車両が真直ぐに連続して進む。しかし、ヨーモーメ
ントが異なる場合、すなわち|Ml|≠|Mr|の場合
は、その結果ヨーモーメントが発生する。
時ブレーキ時に、特に摩擦に関して一様な路面上で発生
すると、これがブレーキの片効きを示唆する。この考察
は、もちろん駆動トルクが非対称的に被駆動軸の両輪に
配分されている場合にもトラクション低下に転用するこ
とができる。
すことにする。従って、重心に対するヨーモーメントを
もつ片効きs(t)は、たとえば次式のように定義され
る。 s(t)=(Ml−Mr)/(Ml+Mr) これは、1つの軸の両輪の異なるブレーキ挙動またはト
ラクション挙動の基準を表す無次元量である。tは時間
を表す。s(t)は、−1および1の間の値をとる。
非常に大きい場合に発生する。 この場合は、右方に片効きが生じる。 2.s(t)=+1 は、MrがMlより非常に小さい
場合に発生する。 この場合は、左方に片効きが生じる。
ほぼ等しい大きさの場合に生じる。量s(t)は、次式
のように一般化することができる。 st(t)=(al・Ml−a2・Mr)/(a3・M
l+a4・Mr) それによって、ヨーモーメントに比例するか又は少なく
ともそれと相関関係にある全ての量について、ヨーモー
メントが対応する量に置換されることによって片効きの
等価基準を定義することができる。そのために、たとえ
ば以下の量が対象となる。
輪ブレーキ力、車輪駆動力、摩擦係数、車輪ブレーキ圧
力、ブレーキディスクへのブレーキシューの応答力 ブレーキトルクの概念は、応答力によって惹起される摩
擦力と、車輪の回転軸からの前記力の係合点の間隔との
積として定義できる。従って、ブレーキトルクは、上記
定義にしたがって各々1つの車輪について定義した個々
の車輪ブレーキトルクの合計である。上記s(t)およ
びst(t)の関係式は、1つの軸の両輪に対して対称
のドライバ依存性またはドライバ非依存性のブレーキ介
入が考慮されている場合、車輪ブレーキトルクを利用し
た片効き計算に適用することができる。
下の説明を利用する。補償ギヤによって、エンジンの駆
動トルクが一様に両輪に配分される。それによって均等
な路面上で加速する場合は、車両重心周りにヨーモーメ
ントが発生しない。1つの車輪の片側に導入されるエン
ジントルクが車輪駆動トルクに相当する。上記s(t)
およびst(t)の関係式は、1つの軸の両輪に対して
対象のドライバ依存性またはドライバ非依存性の駆動ト
ルクが考慮されている場合、車輪駆動トルクを利用した
片効き計算に適用することができる。異なる車輪駆動ト
ルクは、たとえばディファレンシャル内の故障または粗
悪なもしくは欠陥のある車輪軸受によって引き起こされ
うる。
似して、車輪ブレーキ力および車輪駆動力を定義するこ
ともできる。そのため、モーメントがレバーアームのあ
る一定の長さにわたって力に換算される。
タイヤと路面との間の摩擦接触の品質を提供する。各々
前記量を用いて、関係式 s(t)=(Ml−Mr)/
(Ml+Mr) または関係式 st(t)=(al・M
l−a2・Mr)/(a3・Ml+a4・Mr) と等
価な関係式を形成することができ、それをブレーキ片効
き診断またはトラクション片効き診断に利用することが
できる。
力によって次式を得る。 sp(t)=(pl−pr)/(pl+pr) 式中、plは、考察した軸の左車輪の車輪ブレーキシリ
ンダ内のブレーキ圧力であり、prは、考察した軸の右
車輪の車輪ブレーキシリンダ内のブレーキ圧力である。
もちろんブレーキ圧力の代わりに、ブレーキディスクへ
のブレーキシューの応答力のような量も考えられる。こ
れは、電気機械式ブレーキ(EMB)を装備した車両へ
の本発明の使用を可能にする。
くは軸を合計することにより、車両1台または車両組合
せの片効きに拡大することができる。車両内で瞬間的に
走行動特性制御システムの能動的な制御介入が実行され
るときは、1つの車軸の左側および右側の車輪ブレーキ
内のブレーキ圧力が異なっていても充分望ましいとする
ことができる。すなわち、たとえばsp(t)がゼロに
等しくなくても、それにもかかわらず片効きが存在しな
い。
である。このような平均値決定は、非常に一般的な形で
次式のように表わすことができる。
でを算出した、sp(t)の時間的に重みづけした平均
値を表す。この場合、積分の時間、(t2−t1)は、
充分に大きく選ぶものとする。すなわち、車輪滑り制御
システムの介入の典型的な時間よりも明らかに大きくな
る。
次式の合計に置換することができる。
る。w(t)もしくはwkは、重みづけ関数もしくは重
みづけ係数を表す。
u] 式中、tauは、時定数(たとえば、tau=t2−t
1)であり、expは指数関数を表す。さらに、t<t
2 とする。非常に遠く離れた時点、たとえばt=t1
の場合は、この指数関数が非常に小さい値をとる。これ
は、この時点で計算したブレーキ圧力に対する片効きが
非常に弱いまま平均値形成に入ることを意味する。時間
的に非連続の場合、それに対応して、q≦1であるwk
=qkを用いる。もちろん、上記指数関数の代わりに別
の重みづけ関数も考えてよく、もちろん上記の重みづけ
平均値が車輪ブレーキ圧力の片効きでのみ計算可能にな
るだけではない。
低域フィルタ処理によって行ってもよい。この場合は、
時間的に非連続の場合で低域フィルタ処理が車輪ブレー
キ圧力p(t)の評価値に適用される。
る。skは、最後に算出したフィルタ処理した片効き、
つまり出力量である。この値は、瞬間ステップでsk+1
に更新される。aは、フィルタ時定数によって影響を受
けるパラメータである。それによって、skの限度値が
同様に片効きの特性値である。
の算出方法の経過は、最終的に流れ図の形式で図2に示
している。ブロック19は、感知手段である。これは、
たとえば車輪ブレーキ圧力センサ、横加速度センサ、ヨ
ーレートセンサまたは車輪回転数センサとしてよい。
号が各々1つの車輪または付属する車輪ブレーキに割当
てることができる第1量を算出する算出装置20に転送
される。この場合、ブロック20がセンサ信号の評価手
段ならびに場合により数学的計算モデルおよびその適用
に必要な計算手段を含む。
2つの具体的な実施形態を紹介することにする。 1.ブロック19は、個々の車輪ブレーキ用のブレーキ
圧力センサを含む。これらのセンサの出力信号は、ブロ
ック20で直接再処理に好適な形態で取り込まれる。個
々の車輪ブレーキ用のブレーキ圧力センサは、たとえば
電気液圧式ブレーキ(EHB)用として設けられてい
る。
システムで考慮されているように、ただ1つの圧力セン
サを含む。ブロック20は、車輪ブレーキ圧力を個々の
車輪ブレーキで評価できる計算手段と数学的モデルとを
含む。
されるべき第1量が提供されることが重要である。これ
は、たとえば個々の車輪、車輪ブレーキトルク、車輪駆
動トルク、車輪ブレーキ力、車輪駆動力、摩擦係数、車
輪ブレーキ圧力などに対するヨーモーメントとしてよ
い。これらの量は、ブロック19に含まれるセンサによ
って直接測定するか又は数学的モデルのいずれかによっ
てブロック19に含まれるセンサの出力信号からブロッ
ク20の中で計算することができる。ブロック20の出
力信号がブロック21に転送される。
0の出力信号(=第1量)を利用して行われる。この場
合、たとえば関数s(t)または関数st(t)または
関数sp(t)が計算される。ブロック21(=第2
量)の出力信号がブロック22に転送される。
/またはフィルタ処理がブロック21で計算した片効き
関数に関して実行される。ブロック22(=第3量)の
出力信号がブロック24に転送される。
は瞬間的な走行状態に依存してもよい限度値が提供され
る。ブロック23の出力信号が同様にブロック24に転
送される。
ブロック22によって提供された平均値またはフィルタ
処理された値の間の比較が行われる。ブロック22によ
って提供された値がブロック23によって提供された限
度値を超えるときは、存在する片効きが検出される。片
効きがある場合は、たとえば以下に挙げる措置の1つま
たはそれ以上を実行することができる。
できる。エンジン制御への介入を行うことができる。た
とえば、最大許容エンジン出力を制限することができ
る。
ができる。平均値決定手段22による平均値形成では、
これが充分に大きい時間にわたって行われることに注意
しなければならない。特に、この時間は、車輪滑り制御
システムの介入の典型的な時間より本質的に大きくしな
ければならない。これは、走行状態に依存する車輪滑り
制御システムによって、場合により一時的に異なるブレ
ーキ圧力が意図的に1つの車軸の両輪に持ち込まれるこ
とに関連する。これは、絶対にブレーキ片効きと解釈し
てはならない。車輪滑り制御システムの典型的な介入時
間は、1秒以下である。平均値形成の場合は、考察され
るべき時間が数分およびそれ以上のオーダーの合算され
たブレーキ時間で提案される。
行われ、それに続き平均値形成が行われることに注意し
なければならない。この順序を逆にすることも考えられ
る。その場合は、全ての第1量についてまず平均値形成
が行われ、それに続きこの平均値の片効きが計算され
る。この関連性の中で、上記関係式 s(t)=(Ml−Mr)/(Ml+Mr) が有利な一実施形態のみを表すにすぎないことを指摘し
ておく。片効きは、次の関係式でも計算することができ
る。
lおよびMrに依存するため、このように定義された片
効きの場合、上記の片効き計算と平均値計算の交換が同
じ結果をもたらす。
影響を示す。
よびトラクション片効き診断のための方法の経過を示
す。
Claims (7)
- 【請求項1】 各々1つの車輪および/または付属する
車輪ブレーキに割当てることができる第1量の算出のた
めの算出手段(20)と、 自動車の少なくとも1つの車軸のために前記車軸の車輪
に属する第1量から、前記車軸に属する第1量相互の偏
差の基準である少なくとも1つの第2量が計算される計
算手段(21)と、 前記少なくとも1つの第2量の時間的平均値決定および
/またはフィルタ処理によって第3量が算出される平均
値決定手段(22)と、 前記第3量の値を設定可能の限度値(23)と比較する
比較手段(24)と、からなる車輪滑り制御システムを
装備した車両用の装置において、 平均値決定手段(22)内の平均値決定および/または
フィルタ処理が、そこで算出された前記第3量が前記車
輪滑り制御システムの介入によって制限されない前記車
軸に属する第1量相互の値の偏差の基準であるような長
い時間を包含すること、および片効きブレーキまたは片
効きトラクションの検出手段が使用されること、を特徴
とする車輪滑り制御システムを装備した車両用の装置。 - 【請求項2】 前記平均値決定および/またはフィルタ
処理のために包含された時間が、前記車輪滑り制御シス
テムによって実行された制御介入の典型的な持続時間よ
りも本質的に大きいことを特徴とする請求項1に記載の
車両用装置。 - 【請求項3】 前記第1量が走行動特性に関連する量で
あることを特徴とする請求項2に記載の車両用装置。 - 【請求項4】 前記第1量が、 1つの車輪に割当てられたヨーモーメントの量、 車輪ブレーキトルクの量、 車輪駆動トルクの量、 車輪ブレーキ力の量、 車輪駆動力の量、 摩擦係数の量、 ブレーキディスクへのブレーキシューの応答力の量、 車輪ブレーキ圧力の量、のいずれか1つを表すことを特
徴とする請求項3に記載の車両用装置。 - 【請求項5】 前記計算手段によって計算された前記第
2量が無次元量であることを特徴とする請求項4に記載
の車両用装置。 - 【請求項6】 各々1つの車輪および/または付属する
車輪ブレーキに割当てることができる第1量の算出のた
めの算出手段(20)と、 前記第1量の時間的平均値決定および/またはフィルタ
処理によって平均された第1量が算出される平均値決定
手段と、 自動車の少なくとも1つの車軸のために前記車軸の車輪
に属す平均された第1量から、前記車軸に属す第1量相
互の偏差の基準である少なくとも1つの第3量が計算さ
れる計算手段と、 前記第3量の値を設定可能の限度値(23)と比較する
比較手段(24)と、からなる車輪滑り制御システムを
装備した車両用の装置において、 平均値決定手段(22)内の平均値決定および/または
フィルタ処理が、前記計算手段内で算出された前記第3
量が前記車輪滑り制御システムの介入によって制限され
ない前記車軸に属す第1量相互の値の偏差の基準である
ような長い時間を包含すること、および片効きブレーキ
または片効きトラクションの検出手段が使用されるこ
と、を特徴とする車輪滑り制御システムを装備した車両
用の装置。 - 【請求項7】 各々1つの車輪および/または付属する
車輪ブレーキに付属する第1量が算出されること、 車両の少なくとも1つの車軸のために、前記車軸の車輪
または車輪ブレーキに属する第1量から、前記車軸に属
する第1量相互の値の偏差の基準である少なくとも1つ
の第2量が計算されること、 前記少なくとも1つの第2量の時間的平均値決定および
/またはフィルタ処理によって第3量が算出されるこ
と、および前記第3量の値が設定可能の限度値と比較さ
れること、からなる車輪滑り制御システムを装備した車
両用の方法において、 前記平均値決定および/またはフィルタ処理が、平均値
決定手段で算出された第3量が車輪滑り制御システムの
介入によって制限されない前記車軸に属する第1量相互
の値の偏差の基準であるような長い時間を包含するこ
と、および片効きブレーキまたは片効きトラクションの
検出方法が使用されること、を特徴とする車輪滑り制御
システムを装備した車両用の方法。
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