JP2003508723A - 車両を駆動または制動する外的な値、特にモーメントを検定する方法と装置 - Google Patents

車両を駆動または制動する外的な値、特にモーメントを検定する方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 車両を駆動または制動する外的な値、特にそのようなモーメントを決定するための方法では、車両の走行状態をモデルに基づいて決定し、モデルの出力値を、対応する測定値または測定値から導き出された値と比較し、そして比較結果に応じて外的な値を決定する。装置では、車両の走行状態のモデル（３１〜３６）と、モデル出力値と、対応する測定値または測定値から導き出された値との比較器（２２）と、比較結果に応じて外的な値を決定するための装置（２５）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、車両を駆動または制動する外的な値（外部から発生させられた値）
、特にそのようなモーメントを決定するための方法と装置に関する。車両の縦方
向動特性、すなわち速度と加速度は、内部と外部のいろいろな値、特にモーメン
トによって影響を受ける。本明細書における内的な値またはモーメントは例えば
エンジントルク、ブレーキトルクまたは走行抵抗である（これらは経験値をベー
スとするテーブルに基づいてあるいは定数によってあるいは車両の特性またはパ
ラメータと関連して車両運動状態を考慮する式によって内部で表すことができる
）。これらの値はいろいろな手段で比較的に正確に決定可能であるので、縦方向
動特性に対するその影響を考慮することができる。しかしそのほかに、上記の（
内部で表すことができる）走行抵抗に加えて、特に変化する外的な値がある。こ
の外的な値には例えば、車両が傾斜した道路を走行するときの下り勾配力がある
。この下り勾配力は、車両の縦方向動特性に影響を与えるモーメントを生じる。
同じことが例えば風力、異常なころがり抵抗等に当てはまる。この外的な値は、
全く検出不可能であるかまたは従来のセンサでは検出が困難である。通常は付加
的なセンサ装置を必要とする。このセンサ装置は省略すべきである。
【０００２】 しかし、いろいろな用途のために、車両を駆動または制動する外的な値を知る
ことが望まれる。この用途の一例は、坂道でのスタート補助装置（ヒルホルダ）
である。このスタート補助装置はブレーキ、パーキングブレーキ、クラッチおよ
びエンジンの複雑な操作を簡単化する。しかし同時に、例えば坂の下側にある車
両との衝突を避けるために、どんなことがあっても車両が後方に転がらないよう
にしなればならない。車両が坂道を登るときには、図４に概略的に示した法則が
第１近似において当てはまる。車両の重力ＦG は単一車輪モデルのタイヤの垂直
成分ＦN と接線方向成分ＦT に分解される。ＦT はタイヤ半径ｒR と共に、次式
に従って下り勾配モーメントＭH を生じる。
【０００３】 ＭH ＝ＦG ・ｓｉｎα・ｒR この場合、αは傾斜角度である。下り勾配モーメントＭH は、他の介入がない
と、車両を下り坂で転がすことになる。それと反対に、ブレーキトルクＭB とス
タート時に付加的に加えられるエンジントルクＭM が作用する。坂道でのスター
ト補助装置は例えばブレーキトルクＭB に影響を与えることができる。この影響
はしかし、あらゆる時点で、次の不等式 ＭH ＜ＭB ＋ＭM を満たすようにしなければならない。
【０００４】 そのときにのみ、車両の後ずさりが確実に防止される。上記に式を満たすこと
ができるようにするためには、下り勾配モーメントを知る必要がある。
【０００５】 上記と類似の考察は、ダイナミック状況（車速が零でない）ときに当てはまる
。都市交通において坂道をゆっくり登るときに、上記の考察は一層重要になる。
このような場合にも、車両に適切に影響を与えるために、車両を駆動または制動
する外的な値、特にそのようなモーメントを知ることが望まれる。
【０００６】 本発明の課題は、車両を駆動または制動する外的な値、特にそのようなモーメ
ントを決定する方法と装置を提供することである。
【０００７】 この課題は、独立請求項記載の特徴によって解決される。従属請求項は本発明
の有利な実施形である。
【０００８】 外的な値（外部から発生させられた値）、特にモーメントは、オブザーバによ
って決定される。このオブザーバは、車両と駆動または制動する内的な値、特に
モーメントを受取り、この値から、車両の縦方向動特性がどのように生じている
かを決定し、この結果を実際に測定した縦方向動特性の値と比較し、その偏差か
ら、車両を駆動または制動する外的な値、特にモーメントを推測する。
【０００９】 添付の図を参照して本発明を一層正確に説明する。
【００１０】 図１は、本発明による第１の実施の形態を概略的に示す。装置１０〜１２は、
内的なモーメントすなわち内部から発生させられたモーメントを決定するための
装置である。特に、エンジントルクMMotAxisを決定するための装置１２と、ブレ
ーキトルクMbrakeAxisを決定するための装置１１を設けることができる。そのほ
かに、走行抵抗MNormalResを決定するための装置１０を設けることができる。装
置１０〜１２自体は、所定の入力値に応じて作動する。特に、装置１１，１２は
、ブレーキおよびまたはエンジンまたは伝動装置（ギヤ）の挙動をモデル化また
は記載し、所望な出力値を供給するモデルおよびまたはテーブルである。
【００１１】 オブザーバ１３はモデルに基づいておよび上記の入力値を参照して、車両の“
理論的な”走行状態または“理論的な”縦方向動特性（縦方向ダイナミックス）
、特に速度を決定する。そのために、特性値を参照する。この特性値は例えばタ
イヤ半径または車両質量である。オブザーバ１３は更に、理論的な値に対応する
測定値を、適当な装置１４から受け取る。縦方向動特性のモデル化が充分に正確
である場合には、理論的な値と測定値との偏差は、外部から発生させられたモデ
ル化されていない値、特にモーメントに起因すると考えることができるので、こ
の偏差からこの外的な値を推測することができる。
【００１２】 図２は、図１のオブザーバ１３を一層正確に示している。オブザーバ１３は番
号３１〜３６で示すように、車両の走行状態または縦方向動特性のモデルを備え
ている。オブザーバは更に、外的な値を決定するための装置２１，２２，２５を
備えている。図２に基づいてオブザーバ１３の機能を一層正確に説明する前に、
図３を参照して、車両の走行状態または縦方向動特性のモデルについて説明する
。図３には、図２の構成要素３１〜３６が明らかにするために再び示してある。
【００１３】 車両の走行状態または車両の縦方向動特性のためのモデルは、本発明に適する
ようにするために、次の少なくとも２つの条件を満足しなければならない。 − 適切な入力値と出力値を有すること、および − 静的および動的作用を充分に正確に考慮しなければならないこと。
【００１４】 図３のモデルはこられの要求を満足する。モデルは入力値として、車両に作用
する全モーメントを受け取る。全モーメントMTotが零であるときには、車両は一
定の速度で走行する。零よりも大きいと、車両は加速され、負であると、車両は
減速される。較正器３１において、全モーメントが車輪半径と車両質量に応じて
較正される。この場合、“較正”とは、例えば換算、標準化または値の適合のた
めに役立つ比例換算であると理解される。それによって、加速度に対応する値が
得られる。この値は積分器３２において積分される。それによって、速度に対応
する値が生じる。更に、動特性（ダイナミックス）を模倣（シミュレーション）
する構造グループ３３〜３６が設けられている。図示した実施の形態では、これ
は、入力の変化を徐々に出力に伝えるＰＴ1 部材である。このＰＴ1 部材は減算
器３３、較正器３４、積分器３５および減算器３３に戻し供給するフィードバッ
ク３６からなっている。較正器３４の値によって、ＰＴ1 部材の時定数が決定さ
れる。ＰＴ1 部材は、実システムがその入力値の変化に対して常に遅れて応答す
るという事実を考慮する。それによって、車両動特性の改善された模倣が可能で
ある。入力された全モーメントMTotに基づいて車両の“理論的な”速度として図
３のモデルに決定された速度VModが、出力として生じる。
【００１５】 個々の構成要素の順序は図３に示した順序と異なっていてもよい。しかし、図
２の負帰還２３，２４は積分器３２の後に戻し供給すべきである。実際の車速VR
efFiltを決定するための装置１４は、適当な信号を出力するセンサであってもよ
い。できるだけ妨害されない信号を得るために、適当な判断およびろ波を行う複
雑な装置を設けてもよい。
【００１６】 図３を参照して説明した車両モデルは例示的なものであると理解すべきである
。上述の要求を満たす他のモデルを用いることができる。
【００１７】 再び図２を参照し、オブザーバ１３における、図３のモデルの使用について説
明する。モデルに基づいて決定された“理論的な”車速VModは、実際の車速VRef
Filtと比較される。特に、減算器２２において、モデル速度（推定車速とも呼ば
れる）と実際の速度（実際車速とも呼ばれる）VRefFiltとの差が求められる。推
定車速と実際車速の間の偏差は、外部から発生させられたモデル化していない値
、特にモーメントにフィードバックされ、それによってこの外的な値、特にモー
メントを逆推測することができる。車両が例えば上り坂を走行しているときには
、外的なモーメントは減速作用をする。この外的なモーメントを考慮しないと、
推定速度は高くなりすぎ、特に実際車速よりも高くなる。車両が下り坂を走行し
ているときには、下り勾配モーメントが加速作用する。この下り勾配モーメント
を考慮しないと、推定車速VModは実際車速VRefFiltよりも小さくなる。従って、
偏差、特に推定車速と実際車速との差から、外的な値、特に外的なモーメントを
決定することができる。その際オブザーバ１３が全体として安定して作動するよ
うにするために、決定された外的なモーメントが、既に決定されたその他のモー
メント（装置１０〜１２からのモーメント）に正しい正負符号で加算される。そ
のために、加算点２１で加算される。装置２５は速度差をモーメント誤差に特に
比例換算する較正器である。それによって、装置２５の出力、すなわち信号MCor
rectionObsは、出力信号として使用可能である、既に述べたようにオブザーバ内
で加算点２１に戻し供給することができる外的なモーメントである。
【００１８】 更に、制御技術の観点から、フィードバック２３，２４を設けることができる
。このフィードバックは推定車速と実際車速との差に比例する信号を、積分器の
後で車両モデルに戻される。それによって、モデルの安定性と動的特性が改善さ
れる。負帰還は例えば加算点３３で行うことができる。
【００１９】 本発明による装置は離散型構成要素によって実施可能である。しかも、適切に
プログラミングされたコンピュータによって形成可能である。このコンピュータ
は適当な入力値を受取り、所望な出力値を出力し、必要なデータにアクセスする
。方法は好ましくは連続的に実施されるかまたは周期的に開始される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のブロック図である。
【図２】 図１のオブザーバを示す図である。
【図３】 車両ダイナミックスのためのモデルを例示的に示す図である。
【図４】 一般的な物理的関係の例示的な用途を概略的に示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 59/66 Ｆ１６Ｈ 59/66 Ｇ０１Ｐ 3/50 Ｇ０１Ｐ 3/50 Ｚ (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 (72)発明者 ディーボルト・ユルゲン ドイツ連邦共和国、Ｄ−65760 エシュボ ルン、アン・デン・クラウトゲルテン、23 Ｆターム(参考） 3D046 BB26 GG02 HH17 HH22 HH52 JJ05 KK00 KK08 3G093 DB00 DB05 DB15 FA00 FA04 FA11 FB04 3J552 NA01 NB01 PA42 RB22 RB23

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両を駆動または制動する外的な値、特にそのようなモーメ
    ントを決定するための方法において、車両の走行状態をモデルに基づいて決定し
    、モデルの出力値を、対応する測定値または測定値から導き出された値と比較し
    、そして比較結果に応じて外的な値を決定することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 車両を駆動および制動する内部のモーメントまたは力を決定
    し、決定されたモーメントまたは力から推定車速を決定し、測定値に基づいて実
    際車速を決定し、そして実際車速と推定車速に応じて、外的な値、特にモーメン
    トを決定することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 推定車速が更に、外的な値に応じて決定されることを特徴と
    する請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 推定車速の決定段階が、車両を駆動および制動するモーメン
    トを正しい符号で加算し、車両質量と車輪半径に応じて合計値を較正し、そして
    較正された値を積分することを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 外的な値、特にモーメントが、実際車速と推定車速との差に
    応じて決定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 積分が遅延素子、特に一次の遅延素子の作用を受けることを
    特徴とする請求項２〜５のいずれか一つ、特に請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 実際車速と推定車速の較正された差が、積分に負帰還される
    ことを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 推定車速がエンジントルク、ブレーキトルクおよび走行抵抗
    に応じて決定されることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の方法
    。
  9. 【請求項９】 車両を駆動または制動する外的な値、特にそのようなモーメ
    ントを決定するための装置において、車両の走行状態のモデル（３１〜３６）と
    、モデル出力値と、対応する測定値または測定値から導き出された値との比較器
    （２２）と、比較結果に応じて外的な値を決定するための装置（２５）とを備え
    ていることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 車両を駆動および制動する内部のモーメントまたは力（MM
    otAxis,MBrakeAxis,MNormRes）を決定するための第１の決定装置（１０〜１２）
    と、決定されたモーメントまたは力から推定車速（VMod）を決定するための第２
    の決定装置（３１〜３６）と、測定値に基づいて実際車速（VRefFilt）を決定す
    るための第３の決定装置（１４）と、実際車速と推定車速に応じて、外的な値（
    MCorrectionObs）、特にモーメントを決定するための第４の決定装置（２２，２
    ５）を備えていることを特徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２の決定装置が外的な値に応じて推定車速を決定するこ
    とを特徴とする請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 第２の決定装置が、車両を駆動および制動するトルクを正
    しい正負符号で加算するための加算器（２１）と、車両質量と車輪半径に応じて
    加算器出力を較正するための較正器（３１）と、較正器結果を積分するための積
    分器（３２）とを備えていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 第４の決定装置が、実際車速と推定車速との差を求める減
    算器（２２）を備えていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに
    記載の装置。
  14. 【請求項１４】 第３の決定装置が積分器の後に接続配置された遅延素子（
    ３４〜３６）、特に一次の遅延素子を備えていることを特徴とする請求項１０〜
    １３のいずれか一つ、特に請求項１２に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 実際車速と推定車速の間の較正された差を積分器の出力に
    負帰還する（２３）ことを特徴とする請求項１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 第１の決定装置が、走行抵抗（MNormRes）を決定するため
    の装置（１０）と、ブレーキトルク（MBrakeAxis）を決定するための装置（１１
    ）と、エンジントルク（MMotAxis）を決定するための装置を備えていることを特
    徴とする請求項１０〜１５のいずれか一つに記載の装置。
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