JP2003507256A - 自動車の上り坂走行または下り坂走行を決定する方法 - Google Patents

自動車の上り坂走行または下り坂走行を決定する方法

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コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、自動車の上り坂走行または下り坂走行を決定するための方法に関する。この場合、微分によってＶref から車両加速度ａref を求め、このａref を、センサによって測定された縦方向加速度ａL と比較し、｜ａL −ａ ref ｜が閾値ＳＬよりも大きいかどうかを監視することにより、普通走行からの偏差が存在するかどうかをチェックし、更に普通走行からの偏差が中断されないで存在する偏差時間ｔを測定し、偏差時間ｔが最低時間ＴM を上回るかどうかを監視し、そしてｔがＴM よりも大きいときに、上り坂走行または下り坂走行中であること推定する。本発明は更に、時間ｔ，ｔ1 ，ｔ2 ，ｔK を測定するために、カウンタを備えたデジタル論理が使用され、論理の数字が一定の単位時間に一致する装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の方法と、請求項１０の上位概念に記載
の装置に関する。
【０００２】 最新の自動車は走行状態を制御および調整するためにいろいろな電子システム
を備えている。例えば制動力制御システム（ＡＢＳ）、ドライビングスタビリテ
ィプログラム（ＥＳＰ）およびトラクションスリップコントロールシステム（Ｔ
ＣＳ，ＢＴＣＳまたはＴＳＣ）を備えている。これらのシステムの電子装置内に
設けられた制御プログラムはその設計に応じて、自動車に組み込まれた多数のセ
ンサを評価する。これは例えば車輪速度センサ、縦方向加速度センサ、横方向加
速度センサおよびエンジントルクセンサである。トラクションスリップコントロ
ールシステムの場合には、電子装置により、車両の加速度が大きいときに、車両
を加速する車輪が空回りしないようにする。これは、空回りする車輪を制動する
ことによっておよびまたは駆動出力を絞ること（エンジントルク低下）によって
行われる。
【０００３】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０９１０１号公報には、ブレーキ介入お
よびエンジン介入によってＴＣＳシステムを制御するための方法と回路装置が記
載されている。この方法の場合には、トラクションスリップをコントロールする
ために、車輪ブレーキの使用およびまたは駆動エンジンの制御への介入が行われ
る。そのために、トラクションスリップコントロールは特に、既存のアンチロッ
クコントロール装置（ＡＢＳ）の普通の構成要素を使用する。必要な車両構成要
素（例えばエンジン）との通信は、それ自体知られている車両データバス（ＣＡ
Ｎ）を介して行うことができる。この場合、方法を実施するために、車輪回転状
態を検出するためのセンサが信号処理のための回路によって評価され、電磁式液
圧弁を操作するための操作信号が発生させられる。この操作信号は制動力の制御
を可能にする。システムの電子装置は必要な操作量を計算するためにいわゆる車
両基準速度Ｖref を必要とする。この操作量は一般的に、個々の車輪の車輪速度
から決定される。特別な走行状況が発生すると、１個または複数の車輪がもはや
現在の車速を示さない。というのは、車輪が空回りするからである。この場合一
般的に、空回りする車輪は車両基準速度Ｖref を求めるために使用されない。
【０００４】 ＡＢＳの制御アルゴリズムは重要な入力量として車両基準速度Ｖref を使用す
る。車両基準速度が実際の車速Ｖt からずれると、これはＡＢＳの不当な応答を
もたらす。これは或る時間の間ブレーキ圧力低下を生じることになる。従って、
それに伴う危険に基づいて、Ｖref と実際の速度Ｖt の偏差ができるだけ短い時
間生じるようにすべきである。
【０００５】 車両挙動を制御するための上記の電子システムの場合には、特に全輪駆動車両
の場合に重要である上り坂走行と下り坂走行の影響が充分に考慮されていないか
または全く考慮されていない。例えばトラクションコントロールの場合、駆動車
輪の空回りが確認されると、上り坂走行の際車両基準速度は縦方向加速度センサ
の誤解釈に基づいて高すぎることになる。その結果、トラクションスリップコン
トロールは例えばエンジントルク低下によってトラクションスリップに充分に応
答しない。下り坂走行の場合、ＡＢＳコントロールが敏感に応答しすぎる。
【０００６】 そこで、本発明の目的は、車両挙動を制御するための今日一般的である電子シ
ステムにおいて、上り坂走行または下り坂走行中であることを決定（認識）する
ための改善された方法を提供し、それによって車両基準速度Ｖref をＶt に迅速
に近づけ、車両基準速度を入力量として利用する、ドライビングスタビリティ等
を制御するための電子システムの信頼性を高めることである。
【０００７】 この課題は本発明に従い、請求項１記載の方法によって解決される。
【０００８】 本発明では、縦方向加速度、エンジントルクまたは車輪回転速度に関するデー
タのような、どんな場合でも車両に存在する車両データによって、上り坂走行ま
たは下り坂走行を決定することができる。そのために先ず最初に、それ自体知ら
れている方法で、車輪センサ信号から車両基準速度Ｖref が決定される。そのた
めに、例えば最もゆっくり回転する車輪の車輪速度を用いることができる。この
車両基準速度から、例えば数値的に行うことができる微分によって、車両加速度
ａref が計算または発生させられる。そして、この車両加速度は本発明に従って
他のセンサの車両加速度と関連づけられる。必要であると思われる場合には、車
輪速度から決定された車両加速度の妥当性判断を行うことができる。現在の車両
基準速度が実際の車速と一致しないことが妥当であるときには、この車両基準速
度は決定された車両加速度に基づいて（例えば求められた車両基準速度またはセ
ンサによって検出された加速度から直接的に）外挿可能である。そのために、例
えばドイツ連邦共和国特許出願第９８９３８７０９．７号明細書（Ｐ９０７１）
と未公開のドイツ連邦共和国特許出願第１９９３９９７９．４号明細書（Ｐ９５
８４）に記載された方法に対応して、車両加速度ができるだけ正確に評価される
。しかし、この外挿は、同時に上り坂走行または下り坂走行が決定されていない
ときにのみ補正しないで行うことができる。
【０００９】 ドイツ連邦共和国特許出願第９８９３８７０９．７号明細書（Ｐ９０７１）に
おいて、車両基準速度を補正または外挿する際に上り勾配または下り勾配での走
行を考慮することが既に提案されている。これは公知の方法に従って、車輪の角
速度およびまたは角加速度が所定の最低値だけ互いに異なっているとき、換言す
ると上記の値が所定の値範囲内にないときにのみ、車輪の過回転が認識されるこ
とによって行われる。この場合、車輪の空回りが対称的に行われないで、非協調
的に行われるので、明確な値の差が発生するという、経験に基づく事実が用いら
れる。
【００１０】 しかし、本発明では、今日の全輪駆動車両、特にほぼリジッドの全輪クラッチ
（例えばハルデックス(Haldex)クラッチ）を装備している車両の場合、車輪が同
じように空回りするので、上記の公知の方法はこの車両の場合にはもはや機能し
ない。
【００１１】 全輪駆動装置を備えた自動車の場合、長い時間にわたって、車輪回転速度信号
から決定された車両基準速度が実際の車速に一致しないことがあり得る。という
のは、滑りやすい路面では、そのために使用可能なすべての車輪が空回りするか
らである。車輪が空回りする場合、車両加速度は実質的に個々の車輪の摩擦係数
μに左右される。摩擦係数μは例えば次式
【００１２】
【数１】 に従って計算可能である。ここで、ωは角加速度、Ｊは個々の車輪の慣性モーメ
ント、Ｍmot はエンジントルク、ＦN は車両の垂直方向の力、そしてｒR は車輪
半径である。
【００１３】 エンジントルクと車輪の慣性モーメントと力の伝達との間の関係は、所定のタ
イプの車両のための値表によってきわめて簡単に定めることができる。ドイツ連
邦共和国特許出願第１９９３９９７９．４号明細書（Ｐ９５８４）に記載されて
いるように、この表はそれぞれエンジントルクに割当てられた加速度値と、場合
によっては車両の入れられた変速段を考慮することができる縦列を含んでいるの
で、車両の加速度を推測し、車両基準速度を外挿することができる。
【００１４】 既に述べたように、上り坂走行または下り坂走行の場合、車速の外挿を充分に
正確に行うことができない。従って、信頼性のある（安全な）基準速度を得るた
めに、特に外挿が既に長い時間にわたって行われたときに、本発明に従って、車
両の１本の車軸または１個の車輪が駆動装置から切り離され、そして切り離され
た車軸または車輪の回転状態がチェックされる。切り離された車輪の車輪速度が
、車両基準速度Ｖref よりも遅くなるほど低下すると、決定された車両基準速度
は高すぎる。この場合、車両基準速度は低い値の方に補正しなければならない。
これは例えば連続的にあるいは好ましくは補正値Ｋを加算することによって不連
続的に行うことができる。
【００１５】 本発明では、車両基準速度Ｖref から導き出された車両加速度ａref が縦方向
加速度ａL の値と比較される。この比較に基づいて、車両が普通の走行からの偏
差を有するかどうかを決定することができる。ａL −ａref の値が０よりも大き
な一定の閾値ＳＬよりも大きいときには、普通走行からの偏差が存在する。普通
走行からの偏差は例えば、車両が長い時間上り坂走行または下り坂走行するとき
に生じる。しかし、車輪の短時間の加速は普通走行からの偏差を生じない。この
普通走行からの偏差は長い時間にわたって上り坂走行または下り坂走行が存在す
る場合にのみ重要である。従って、本発明では、偏差時間ｔが測定される。この
偏差時間内に、普通走行からの偏差が生じていないなければならない。上り坂走
行であるか下り坂走行であるかを決定するために、偏差時間ｔの値がチェックさ
れ、時間ｔが最低時間を上回ったときに上り坂走行または下り坂走行が決定され
る。
【００１６】 好ましくはそれぞれ、上り坂走行のための偏差時間ｔ1 と下り坂走行のための
偏差時間ｔ2 が決定される。この場合、ｔ1 は論理式ａref −ＳＬ＞ａL を満足
する時間を示す。時間ｔ2 は、論理式ａref ＋ＳＬ＜ａL を満足する時間を示す
。これにより、上り坂走行と下り坂走行の区別をきわめて簡単に行うことができ
る。
【００１７】 本発明に従って上り坂走行または下り坂走行が決定されると、これは好ましく
は駆動出力の補正、特にエンジントルク変更または駆動ユニットへの電子システ
ムによる適当な制御信号の伝送を生じることになる。
【００１８】 本発明による方法は全輪駆動車両および車軸が１本だけ駆動される車両におい
て実施可能である。駆動されない車軸を備えていない車両（全輪駆動車両）の場
合、好ましくは車輪が空回りする際に、場合によって存在する上り坂走行または
下り坂走行を考慮して、車両基準速度Ｖref が上り坂走行または下り坂走行の程
度に基づいて外挿され、この場合Ｖref の外挿がＶt の方向に行われる。
【００１９】 車両基準速度Ｖref をチェックするために（安全のため）、好ましくは駆動さ
れる車軸が駆動装置から切り離され、駆動されない車軸の挙動から実際の車速が
推測される。駆動されない車軸が切離し後Ｖref を下回るまで減速されると、一
般的に車両基準速度は高すぎる。しかし、切り離された車軸の車輪の回転速度が
変化しないと、車両基準速度は一般的に低くなり過ぎる。これから下り坂走行を
推測することができる。
【００２０】 車両基準速度Ｖref が補正されるときには、これは好ましくは補正値ＫをＶre f に繰り返して加算することにより行うことができる。補正値Ｋは、Ｖref がど
ちらの方向から実際の車速に近づいているかどうかに応じて、正または負の値と
することができる。既に述べたように、Ｋの値は上り坂走行であるかまたは下り
坂走行であるかに応じて適切に補正される。Ｋは特に約0.1 〜0.3 ｇの値を有す
る。
【００２１】 加速度に一致する閾値ＳＬは好ましくは約0.02〜0.2 ｇ、特に約0.04〜0.12ｇ
である。この場合、重力加速度ｇはｇ＝9.81ms-2である。例えば0.08ｇの値は８
％の上り勾配に相当する。従って、装置に含まれるカウンタは、上り坂走行の可
能性が電子機器によって認識されるような普通走行からの偏差が存在するときに
常に、値１だけ増分される。この場合例えば、１の上昇は７ｍｓの時間に相当す
る。下り坂走行が電子機器によって決定されるような普通走行からの偏差が存在
すると、カウンタは下り坂走行決定のために値１だけ増分される。測定時点で上
り坂走行または下り坂走行の上記の両条件を満足しないと、好ましくはカウンタ
が再び１だけ減分されるかまたは特に０にセットされる。この場合、カウンタは
負の値にはならない。
【００２２】 上り坂走行または下り坂走行の一種の可能性を示す普通走行からの偏差が高い
カウンタ値であることが確認されたときには、この情報は例えばデジタル出力部
によって状態変化として外部に伝送可能である。そのために、カウンタが所定の
閾値、例えば２００（計数単位あたり７ｍｓの単位の場合１４００ｍｓの時間に
相当する）を上回るかどうかをチェックすることができる。この閾値を上回ると
、上述の手段が開始される。
【００２３】 本発明の好ましい実施形では、全輪駆動車両において車両基準速度を安全にす
るために、車輪の少なくとも１個または１本の車軸がパワートレインから切り離
される。これは次の状況で重要である。 １．車輪信号に関連して決定または外挿された車両基準速度が実際の車速Ｖt よ りも高いとき。 ２．車両基準速度が実際の車速Ｖt よりも低いとき。 この状況を認識するために往々にして、次に述べる条件の１つまたは複数を質問
する必要がある。 ・ トラクションスリップコントロールの作動（この基準はトラクションスリッ プコントロールが検出されことをを示す）。 ・ 車両基準速度が既に長い時間にわたって修正または外挿された（この基準は 、車両基準速度が益々妥当でなくなっているかどうかを示す）。 ・ 実際の車両加速度が所定の閾値よりも小さい。 ・ 車輪スリップが他の閾値よりも大きい（車輪スリップは例えば個々の車輪回 転速度値を車両基準速度値と比較することによって検出することができる）。
・ エンジンのトラクションスリップコントロールが所定の時間以降中断されな いトルク増大を生じ、同時に低い道路摩擦係数が検出されるかあるいはトルク 低下の状態で中断されなかった。
【００２４】 好ましくは上記の複数またはすべての基準は連係されないで質問される。適合
のための車両基準速度の上昇は所定の限度内でのみ外挿によって可能である。全
輪駆動装置において駆動装置からの若干の車輪の切離しが必要である状況を検出
するために、次に述べる複数またはすべての条件をチェックすることができる。
この場合、この条件は特に最小時間（例えば３００ｍｓ以上）を満足する必要が
ある。 ・ 縦方向加速度センサの信号は、車輪信号から決定された車両基準速度よりも 所定の最小値だけ大きい。この場合、車両は上り坂走行または下り坂走行中で ある。 ・ エンジントルクは値０よりも大きくなければならない。 ・ すべての車輪の車輪加速度およびまたは車輪速度は安定した車輪挙動を示さ なければならない（車輪加速度は閾値よりも小さい）。 ・ 車輪の車輪速度は車両基準速度よりも高くなければならない。
【００２５】 車輪の切離しは好ましくは少なくとも２０００ｍｓよりも短い時間、特に３０
０〜１０００ｍｓの時間の間行われる。パワートレインからの車輪の切離しの時
間は好ましくは３００〜１０００ｍｓである。方法に従って好ましくは、所定の
時間の間切離しを頻繁に行われないようにする。これによって、小さな摩擦係数
での走行の間、よくない車両挙動を回避することができる。
【００２６】 Ｖref の値を補正値Ｋだけ繰り返して補正することによって、車速Ｖt の実際
の値の方向にＶref の値を近づけるために必要である近接時間ｔK を検出するこ
とにより、Ｖt に対するＶref の偏差の程度が決定される。決定された時間ｔK によって、上り坂走行中であるかまたは下り坂走行中であるかを決定することに
より、本発明による方法を拡張すると特に有利である。上り坂走行または下り坂
走行は特に、時間ｔK が所定の閾値を上回ったときに存在する。この閾値は好ま
しくは約４０〜１００ｍｓの範囲である。
【００２７】 用語“近づく”は本発明では、他の値に値が近接することであると理解される
。この場合、達成すべき値に正確に達する必要はない。
【００２８】 車両基準速度に影響を与えるために用いられる仮定の車両加速度がは好ましく
は、時間ｔK に応じて、決定された時間ｔK に比例して補正値Ｋを増大するよう
に変化する。
【００２９】 本発明は更に、上記の本発明による方法を実施するための、請求項１０記載の
装置に関する。
【００３０】 好ましくは、上り坂走行（ｔ1 ）と下り坂走行（ｔ2 ）のためにそれぞれ１個
のカウンタが設けられている。
【００３１】 上記の方法の実現は好ましくは適切にプログラミングされたコンピュータ支援
制御で行われる。
【００３２】 本発明は、本発明による方法によって、特に車両の縦方向ダイナミクスおよび
または横方向ダイナミクスを制御するための制御システム（例えばＢＴＣＳまた
はＴＣＳ、同様にＥＳＰ）を備えた車両において、車両が上り坂を走行している
かまたは下り坂を走行しているかを決定することができるという効果がある。斜
面を走行することによって、トラクションスリップコントロールのときにエンジ
ン制御に不利な影響を与える車軸荷重分配の変化が生じる。本発明による方法に
よって、上り坂走行または下り坂走行の情報を、改善されたエンジントルク低減
のために使用可能である。坂道走行中のトラクションスリップコントロール時に
行われるような加速度の急低下の頻度は大幅に減少する。
【００３３】 次の図の説明から、付加的な好ましい実施の形態が明らかになる。
【００３４】 図１には、車速（実際の速度）Ｖt で前進する自動車１が示してある。車輪３
の車輪速度はセンサ２によって測定され、電子処理ユニット１０に供給される。
処理ユニット１０では、車両基準速度Ｖref が公知のごとく発生させられる。車
両基準速度はシステムＲ（ＡＢＳ，ＴＣＳ，ＥＳＰ）のような他のシステムにに
供給される。車両基準速度はエンジンＭのエンジン回転数と変速機Ｇの変速機デ
ータに基づいて補正または外挿される。ステップ４において処理ユニット５によ
り、車両基準速度から車両加速度ａref が求められる。ユニット６において、ａ L とａref の比較が行われる。偏差時間ｔ，ｔ1 ，ｔ2 はユニット７のカウンタ
に記憶される。時間閾値ＴM を上回ると、これは情報“上り坂走行または下り坂
走行”を、車両基準速度Ｖref を決定するためのユニットに供給することになる
。ユニット１０は好ましくは、上り坂走行または下り坂走行を別々に検出するた
めの他のユニット９を備えている。
【００３５】 処理ユニット１０はケーブルを介して全輪クラッチ１１にアクセスすることが
できる。これにより、必要なときには、駆動される車輪の軸をエンジンＭから切
り離すことができる。更に、Ｖref の値を実際の車速に近づける必要がある時間
ｔk を測定する処理ユニット８が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を概略的に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １００ ２６ １０２．７ (32)優先日 平成12年５月26日(2000．5．26) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 速度Ｖt で前進する自動車の上り坂走行または下り坂走行を
    決定するための方法であって、 車輪回転速度センサ（２）によって車輪基準速度Ｖref を決定し、その際Ｖre f が場合によっては、特に車輪（３）が専ら空回りする場合に、加速度データ、
    エンジントルクデータおよびまたは入れられている変速段に関する情報を外挿す
    ることによって補正可能であり、 微分によってＶref から車両加速度ａref を求め（４）、 このａref を、センサによって決定された縦方向加速度ａL と比較する（５）
    、 方法において、 ａ）差ａL −ａref の値が閾値ＳＬよりも大きいかどうかを監視することにより 、普通走行からの偏差が存在するかどうかをチェックし（６）、この場合ＳＬ が零よりも大きく、 ｂ）普通走行からの検出された偏差が中断されないで存在する偏差時間ｔを測定 し（７）、 ｃ）偏差時間ｔが最低時間ＴM を上回るかどうかを監視し、この場合ＴM が零よ りも大きく、 ｄ）ｔがＴM よりも大きいときに、上り坂走行または下り坂走行中であることを 推定することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 その都度上り坂走行のための偏差時間ｔ1 と下り坂走行のた
    めの偏差時間ｔ2 が決定され、この場合ｔ1 が式ａref −ＳＬ＞ａL を満足する
    時間を示し、ｔ2 が式ａref ＋ＳＬ＜ａL を満足する時間を示すことを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 全輪駆動車両において車輪が空回りする際に場合によって存
    在する上り坂走行または下り坂走行を考慮して、車両基準速度Ｖref が上り坂走
    行または下り坂走行の程度に基づいて外挿され、この場合Ｖref の外挿がＶt の
    方向に行われることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 Ｖref をチェックするために、駆動される車軸または車輪が
    駆動装置から切り離され、駆動されない車軸または車輪の挙動から実際の車輪速
    度が推定されることを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 正または負の補正値ＫをＶref に繰り返して加算することに
    より、Ｖref の補正が行われ、この場合補正が決定された偏差と反対方向に行わ
    れることを特徴とする請求項１〜４記載の方法。
  6. 【請求項６】 車両基準速度Ｖref を外挿する際に、上り坂走行であるか下
    り坂走行であるかどうかが考慮され、この場合上り坂走行であるか下り坂走行で
    あるかの識別が請求項１〜５の少なくとも一つに記載の方法によって行われるこ
    とを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 ２０００ｍｓよりも短い時間の間切離しが行われることを特
    徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 Ｖref を補正値Ｋだけ繰り返して補正することによって、車
    速Ｖt の実際の値の方向にＶref の値を近づけるために必要である近接時間ｔK を検出することにより、Ｖt に対するＶref の偏差の程度が決定されることを特
    徴とする請求項５〜７の少なくとも一つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 車両基準速度に影響を与えるために用いられる仮定の車両加
    速度が、時間ｔK に応じて、決定された時間ｔK に比例して補正値Ｋを増大する
    ように変化することを特徴とする請求項５〜８の少なくとも一つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ｔ，ｔ1 ，ｔ2 およびｔK の測定がカウンタ（７，９）を
    備えたデジタル論理によって行われ、論理の数字が所定の単位時間に一致するこ
    とを特徴とする請求項１〜９記載の方法を実施するための装置。
  11. 【請求項１１】 上り坂走行と下り坂走行のためにそれぞれ１個のカウンタ
    （７，９）が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
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