JP2004517005A

JP2004517005A - ドライビングスタビリティコントロール方法

Info

Publication number: JP2004517005A
Application number: JP2002559287A
Authority: JP
Inventors: ハーバーハウアー・マルクス
Original assignee: 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
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2004-06-10
Also published as: US20040073351A1; DE10290206D2; WO2002058976A1; EP1358097B1; EP1358097A1

Abstract

本発明は、監視戦略に基づいてヨーレイトセンサの信号エラーを検出する、車両のドライビングスタビリティをコントロールするための方法に関する。ドライビングスタビリティコントロールの信頼性を高めるために、操舵運動を行う定常的な走行状態で、ヨーレイト信号の値Ψ_{Ｓｅｎｓｒ}が測定または計算された車両の他の値から求められた冗長的な値Ψ_{ｍｉｔｔｅｌ}から百分率でまたは名目的に異なっているかどうかが決定される。この場合、ヨーレイト信号の値と冗長的な値から求められた比較値が設定された閾値を上回るという条件下で、ドライビングスタビリティのコントロールに対して影響を及ぼす。

Description

【０００１】
本発明は、監視戦略に基づいてヨーレイトセンサの信号エラー（ヨーレイトスケーリングエラー）を検出する、特に電子スタビリティプログラム（ＥＳＰ）で車両のドライビングスタビリティをコントロールするための方法に関する。
【０００２】
この種の電子スタビリティプログラムは車両のためのドライビングダイナミクス的なコントロールシステムである。このコントロールシステムは、ブレーキング、加速および操舵中に、危険な走行状況で運転者を補助し、運転者自身が直接介入しないところで介入する。コントロールシステムは、特にロックすることによって車両をもはや操舵することができないかまたはスピンする低摩擦係数の道路または摩擦係数が変化する道路におけるブレーキング時に運転者を補助する。更に、駆動輪が空転する恐れがある加速のときと、車両のオーバーステアリングまたはアンダーステアリングが生じるカーブでの操舵のときに運転者を補助する。それによって、快適性だけでなく、アクティブ安全性が大幅に改善される。
【０００３】
このようなコントロールシステムは閉鎖制御回路に基づいている。この制御回路は車両の通常の運転時には典型的なコントロールの仕事を行い、極端な走行状況では、車両をできるだけ迅速に安定させる。その際、実際値発信器としては、いろいろなドライビングダイナミクス的なパラメータを検出するためのセンサが特に重要である。正常なコントロールの前提は、センサが制御系の実際状態を正しく示すことである。これは、制御偏差をきわめて短い時間に補正しなければならない極端な走行状況におけるドライビングスタビリティコントロールの際に特に重要である。この理由から、電子スタビリティプログラムの場合には、ＥＳＰセンサ（ヨーレイトセンサ、横方向加速度センサ、操舵角センサ）を常時監視しなければならない。オンラインセンサ監視は、ＥＳＰセンサのエラーを早期に検出する。それによって、車両を危険な状態にもたらす誤制御が締め出される。
【０００４】
ヨーレイトセンサを使用する場合には、製造に起因して、センサ信号のスケーリングエラーが生じ得る。このエラーは、±６〜２０％、−５０〜−９０％、±５０〜３５０％の範囲で発生し得る。１００％を超えるスケーリングエラーは危険である。というのは、誤制御によって走行状態に大きな影響を及ぼすからである。
【０００５】
そこで、本発明の根底をなす課題は、特に車両用電子スタビリティプログラムのために必要である信頼性を有する、冒頭に述べた種類のセンサを監視する方法と装置を提供することである。
【０００６】
この課題は本発明に従い、冒頭に述べた方法において、操舵運動を行う定常的な走行状態で、ヨーレイト信号
【０００７】
【外１２】

【０００８】
の値が測定または計算された車両の他の値から求められた冗長的な値
【０００９】
【外１３】

【００１０】
から百分率でまたは名目的に異なっているかどうかが決定されることと、この場合、ヨーレイト信号の値と冗長的な値から求められた比較値が設定された閾値を上回るという条件下で、ドライビングスタビリティのコントロールに対して影響を及ぼすことによって解決される。
【００１１】
カウンタが設定された値に達するときに、ヨーレイト信号の値と冗長的な値の比較が行われると合目的である。
【００１２】
方法を更に改良するために、操舵運動を行う定常的な走行状態が検出される経過時間に依存して、カウンタのカウントが高められると有利である。
【００１３】
次の条件ａ）〜ｇ）
【００１４】
【数８】

【００１５】
【数９】

【００１６】
ｃ）｜δ_ＬＰ｜＜第３の閾値Ｋ３、好ましくは２００°／ｓ、特に１００°／ｓ
ｄ）｜α_ＬＰ｜＜第４の閾値Ｋ４、好ましくは０．７ｇ、特に０．５ｇ
ｅ）アンチロックブレーキコントロール装置（ＡＢＳ）、電子ブレーキ力配分装置（ＥＢＤ）、ブレーキ介入式トラクションコントロール装置（ＢＴＣＳ）が作動していない、
ｆ）車両の車輪が非定常的な車輪挙動（スリップ判断基準）を示さない、
ｇ）車両がオーバーステアリングの走行状態でない、および／または
ｈ）車両がアンダーステアリングの走行状態でない
の少なくとも一つを満たすときに、定常的な走行状態であると決定されると特に合目的である。
【００１７】
更に、次の条件
車輪の操舵角が閾値Ｌ１、好ましくは１°よりも大きい、
横方向加速度が閾値Ｑ１、好ましくは０．０８１ｇよりも大きい
の少なくとも一つを満たすときに、操舵運動であると決定されると有利である。
【００１８】
冗長的な値が、モデルに基づく少なくとも２つの変数から求められ、この変数に、次の変数
車輪の車輪速度、トレッド幅、ステアリングホイール角度、ホイールベース、
車速、車両基準速度、特徴的な車速または操舵速度
の少なくとも一つが含まれると合目的である。
【００１９】
コントロール状態を更に改善するために、冗長的な値が次式
【００２０】
【数１０】

【００２１】
に従って求められ、
【００２２】
【外１４】

【００２３】
が次式
【００２４】
【数１１】

【００２５】
に従って求められ、
【００２６】
【外１５】

【００２７】
が次式
【００２８】
【数１２】

【００２９】
に従って求められると有利である。冗長的な値
【００３０】
【外１６】

【００３１】
を求めるための他のモデルとして、
【００３２】
【外１７】

【００３３】
または
【００３４】
【外１８】

【００３５】
を使用することができる。
【００３６】
比較値が、冗長的な値からのヨーレイト信号の値の偏差から、百分率の差として決定されると特に有利である。
【００３７】
スケーリングエラーが検出されているときには、分離された２個のカウンタをスタートさせると有利である。このカウンタは発生しているエラーケースを検出する。
ａ）定常的な右カーブの場合、ＧＦ_{ｒｅｃｈｔｓ}＞Ｍａｘスケーリングエラー閾値（８０％）のときに、第１のカウンタが高められる。
ｂ）定常的な左カーブの場合、ＧＦ_{ｌｉｎｋｓ}＞Ｍａｘスケーリングエラー閾値（８０％）のときに、第２のカウンタが高められる。
【００３８】
使用される両カウンタは、負のスケーリングエラー（＜−５０％）が検出されるときにも使用される。正のスケーリングエラーが前もって検出されている場合、カウンタを新たに使用する前に、カウンタをリセットする。これは、正と負のスケーリングエラーが同時に発生することがないからである。このような状態が発生する場合、ヨーレイトセンサオフセットが予想される。
【００３９】
従って、スケーリングエラーの疑いを決定するために、百分率の差の値が閾値ｋ５（ＤＥＬＴＡＹＡ＞６０％）を上回るときに、フラッグ（ビット）（ＳＭＡＬＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮ）がセットされると合目的である。更に、百分率の差の値が閾値ｋ６（ＤＥＬＴＡＹＲ＞８０％）またはｋ７（ＤＥＬＴＡＹＲ＜−５０％）を上回るときに、フラッグ（ビット）（ＰＯＳＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮまたはＮＥＧＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮ）がセットされると有利である。
【００４０】
正（＞８０％）または負のスケーリングエラー（＜−５０％）が検出されるときに、正のスケーリングエラーの疑いのためのカウンタの値または負のスケーリングエラーの疑いのためのカウンタの値が高められると有利である。
【００４１】
更に、カウンタの値が閾値Ｋ８を上回るときに、ＥＳＰの入口閾値および／または出口閾値が、モデルに基づく冗長的な値
【００４２】
【外１９】

【００４３】
だけ高められ、この冗長的な値が百分率の差の値
【００４４】
【外２０】

【００４５】
の係数によって重み付けされると有利である。
【００４６】
更に、モデルに基づく冗長的な値が次式
【００４７】
【数１３】

【００４８】
に従って求められると有利である。入口閾値は補正値によって重み付けされる。
【００４９】
両カウンタ（ＰＯＳＧＡＩＮＦＡＩＬＹＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮまたはＮＥＧＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＩＯＮ）が定められた時間（例えば最大で３秒）の間このエラーを検出すると、システムが停止される。従って、カウンタが新しい閾値Ｋ９に達するかまたはこの閾値を上回り、上回る数が設定された規定を満たすときに、ドライビングスタビリティのコントロールが終了すると合目的である。更に、決定された走行状況に応じて、検出されたエラーが一方向に（左カーブまたは右カーブ）において２回新たに確認されたときに、システムに影響を及ぼすこと、すなわち検出されたエラーが一方向において２回確認されたときに、エラーとして認識することが有利である。例えばヨーレイトコントロール（ＥＳＰ＝ＡＹＣ機能）またはＡＹＣとトラクションスリップコントロール（ＴＣＳ機能）を停止することができる。これは、往々にして左カーブよりも右カーブが多い都市交通において明らかである。
【００５０】
ドライビングスタビリティのコントロールの終了時に、エラーメモリへのエラー入力が行われると有利である。
【００５１】
方法を更に改良するために、ＥＳＰオーバーステアリング状態が検出されるときに、すべてのカウンタがリセットされると合目的である。
【００５２】
スケーリング閾値のそれ以上の超過が設定された時間内に検出されないときに、すべてのカウンタがリセットされると特に合目的である。
【００５３】
本発明による方法によって、
ａ）エラーの大きさが＞８０％または＜−５０％の場合、短い時間内でスケーリングエラーを検出すること、
ｂ）コントローラの誤機能を回避するために、スケーリングエラーの発生時にＥＳＰコントロール戦略に影響を与えること、
ｃ）不当なエラー検出を回避すること
が有利に達成される。
【００５４】
監視の説明
フローチャートに示すようなこの監視方法の場合、ヨーレイトセンサ信号の少なくとも２つの百分率の偏差とそのシミュレーションが計算される。この場合好ましくは、操舵角、車輪信号または横方向加速度からの２つ以上のシミュレーションが使用される。定常的な右カーブＧＦ_{ｒｅｃｈｔｓ}の場合、推定されたスケーリングエラーが検出され、および／または定常的な左カーブＧＦ_{ｌｉｎｋｓ}の場合、推定されたスケーリングエラーが検出される。
【００５５】
検出された定常的なカーブの場合それぞれ、スケーリングエラーが新たに計算され、検出のために使用される。フローチャートは状況認識と、スケーリングエラーの推定を対象としている。
【００５６】
状況認識
決定すべき所定の走行状況から出発して先ず最初に、菱形ブロック１４において、操舵運動が存在するか否かが確認される。操舵運動の検出（カーブの検出）は操舵角度と横方向加速度を示す変数を、次式に従って閾値Ｌ１，Ｑ１と比較することによって行われる。
【００５７】
｜操舵角度｜＞Ｌ１、好ましくは車輪の１°
｜横方向加速度｜＞Ｑ１、好ましくは０．０８１ｇ
検出時間は設定された時間、例えば１ループ（ｌｏｏｐ）である。各々の走行状況において、車輪の回転状態を示す変数１０と、操舵角を示す変数１２が状況認識に含められる。カーブ検出の条件を満たさないと、スケーリングエラーを検出するためのプログラムの進行は９８で終了する。
【００５８】
カーブが１６で検出されると、菱形ブロック２０において、定常的な走行状態が存在するか否かが確認される。次の条件
【００５９】
【数１４】

【００６０】
【数１５】

【００６１】
δ_ＬＰ＜Ｋ３、好ましくは１００°／ｓ
α_ｑ＜Ｋ４、好ましくは０．５ｇ
ＡＢＳなし、ＥＢＤなし、ＢＴＣＳなし
非定常的な車輪状態ではない（スリップ判断基準）
オーバーステアリングの走行状態ではない
アンダーステアリングの走行状態ではない
が満たされると、定常的な走行状態が検出される（定常的な検出）。その際、Ｋは閾値である。２６において定常的な走行状態が検出されないと、プログラムの進行に従って２８において、カウンタが１だけ計数を下げ、９８でプログラムの進行が終了する。定常的な走行状態の検出時間は２２において、設定された時間、特に７ループ以上、例えば８ループ（１ループは７ｍｓ）である。検出時間が設定された時間よりも短いと、カウンタは２４においてプログラムの進行に従って１だけ計数を増加させ、９８でプログラムの進行が終了する。
【００６２】
定常的な走行状態が２２において例えば７ループ以上の設定された時間にわたって検出されると、３０においてフラッグ（ビット）がセットされる。３２は、ヨーレイトセンサを監視するために供される冗長的な４つのモデルが有効であるときに、このモデルの少なくとも２つ、特に４つから、次式
【００６３】
【数１６】

【００６４】
に従って、冗長の平均値を求めることを示している。プロセスモデルの数学的な実現とその妥当性が表１にまとめてある。表で使用される記号の定義は、明細書の最後に列挙した。
【００６５】
【表１】

【００６６】
３４は冗長的な平均値からのヨーレイト信号の値の偏差から、百分率の差の値
【００６７】
【数１７】

【００６８】
を計算する。
【００６９】
フローチャートには、右カーブについてのエラーのケースだけが示してある。左カーブの監視も同一である。従って、（フローチャートの菱形ブロック５０以降の）説明は右カーブの例にも当てはまる。
【００７０】
百分率の差の値が
【００７１】
【数１８】

【００７２】
であるときは、正のスケーリングエラーの疑い（ＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＥＳ）があると仮定する。これは５２においてフラッグ（ビット）（ＳＭＡＬＰＯＳＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＳＵＳＰＩＣＩＯＮ＝１）によって表されている。
１．５４において、百分率の差の値が
【００７３】
【数１９】

【００７４】
であるかどうかが確かめられる。その後で、５６において、先行するプログラム進行（ループ）において負のスケーリングエラーの疑い（ＮＥＧＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＳＵＳＰＩＣＳＨＩＯＮ＝１）があったかどうかおよびそのときのプログラム進行において正のスケーリングエラーの疑いがあるかどうかが質問される。正のスケーリングエラーの疑いが存在すると、５８において負のスケーリングエラーの疑い（（ＮＥＧＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＳＵＳＰＩＣＳＨＩＯＮ＝０）がリセットされ、５８において正のスケーリングエラーの疑いと負のスケーリングエラーの疑いのための共通のカウンタ（ＮＥＧＦＬＳＵＳＰＣＮＴＲ）がリセットされる。というのは、正のスケーリングエラーと負のスケーリングエラーが同時に発生しないからである。この方法は必要なＲＡＭメモリを減少させる。ＲＡＭリソースを節約する働きをする。６０において、正のスケーリングエラーの疑いが確認されると、エラーカウンタ（ＧＡＩＮＦＬＳＵＳＰＣＮＴＲ＋＋）が１だけ計数を増加させる。
【００７５】
１で示したループ５２〜６０は、負のスケーリングエラーの疑いが存在するとき（百分率の差の部分＜−５０％）、ループ５２．１〜６０．１と同一である。
【００７６】
フローチャートの次のプログラム進行は正のエラーと負のエラーについて同一である。
【００７７】
７０において両スケーリングエラーカウンタ６０，６０．１の一方が例えば１７５ｍｓｅｃまたは２５ループあるいは特に７０ｍｓｅｃまたは１０ループについてエラーの疑いを有し（スケーリングエラー＞８０％）、スケーリングエラーが６０％よりも大きいと、ＥＳＰ（ＡＹＣ）制御入口閾値とＥＳＰ出口閾値が高められる。７０で設けられた時間に基づいて、スケーリングエラーを＞８０％から＞６０％に低下させることができる。その際、７２において、ＥＳＰ入口閾値（−２°／ｓｅｃ）に関する設定された補正値で重み付けされた（低下した）操舵角
【００７８】
【数２０】

【００７９】
から生じるろ波されたヨーレイト再生の百分率の差の値
【００８０】
【外２１】

【００８１】
の係数が、出口閾値にのみ加算される。すなわち、閾値は計算された百分率だけ高められる。
【００８２】
７４においてエラーカウンタが或る値、例えば１５または３０をカウントすると、これは７６においてエラーと見なされる（ＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＥＤＥＴＥＣＴＥＤＲ＝１）。
【００８３】
上記の説明は、右カーブと左カーブで別々に行われる。
【００８４】
この監視７８が同じ方向で例えば（ＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＥＤＥＴＥＣＴＥＤＲ＝＝２）でエラーを２回検出するかまたは右カーブについて１つおよび左カーブについて１つ検出すると、これは最終的なエラー検出と見なされ、エラー入力（ＳＥＴＦＡＩＬＵＲＥ＝ＧＡＩＮＦＡＩＬＵＲＥ）によってシステムを停止する。
【００８５】
オーバーステアリングが検出されたときあるいは他の定常的な（変化のない）カーブにおいて他のスケーリング閾値超過が或る時間、例えば１５秒乃至５分間検出されないときには、このエラーカウンタはすべてリセットされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
状況認識と、スケーリングエラーの推定を対象とするフローチャートである。
上記において使用した記号は次のように定義される。
【外２２】

Claims

監視戦略に基づいてヨーレイトセンサの信号エラーを検出する、車両のドライビングスタビリティをコントロールするための方法において、操舵運動を行う定常的な走行状態で、ヨーレイト信号
【外１】
の値が測定または計算された車両の他の値から求められた冗長的な値
【外２】
から百分率でまたは名目的に異なっているかどうかが決定されることと、この場合、ヨーレイト信号
【外３】
の値と冗長的な値
【外４】
から求められた比較値
【外５】
が少なくとも１つの設定された閾値（＞８０％、＞６０％）を上回るという条件下で、ドライビングスタビリティのコントロール（７２，８０）に対して影響を及ぼすことを特徴とする方法。
カウンタ（２２）が設定された値に達するときに、ヨーレイト信号の値と冗長的な値の比較が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
操舵運動を行う定常的な走行状態が検出される経過時間（≧７）に依存して、カウンタ（２２）のカウントが高められることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
次の条件ａ）〜ｇ）

ｂ）｜δ_ＬＰ｜＜第３の閾値Ｋ３、好ましくは２００°／ｓ、特に１００°／ｓ
ｃ）｜α_ＬＰ｜＜第４の閾値Ｋ４、好ましくは０．７ｇ、特に０．５ｇ
ｄ）アンチロックブレーキコントロール装置（ＡＢＳ）、電子ブレーキ力配分装置（ＥＢＤ）、ブレーキ介入式トラクションコントロール装置（ＢＴＣＳ）が作動していない、
ｅ）車両の車輪が非定常的な車輪挙動（スリップ判断基準）を示さない、
ｆ）車両がオーバーステアリングの走行状態でない、および／または
ｇ）車両がアンダーステアリングの走行状態でない
の少なくとも一つを満たすときに、定常的な走行状態（２０）であると決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
次の条件
｜車輪の操舵角｜＞閾値Ｌ１、好ましくは１°
｜横方向加速度｜＞閾値Ｑ１、好ましくは０．０８１ｇ
の少なくとも一つを満たすときに、操舵運動であると決定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
冗長的な値が、モデルに基づく少なくとも２つの変数から求められ、この変数に、次の変数
車輪の車輪速度、トレッド幅、ステアリングホイール角度、ホイールベース、
車速、車両基準速度、特徴的な車速または操舵速度
の少なくとも一つが含まれることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
冗長的な値が次式

に従って求められ、好ましくは
【外６】
が次式

に従って求められ、
【外７】
が次式

に従って求められることを特徴とする、請求項６記載の方法。
比較値が、冗長的な値
【外８】
からのヨーレイト信号の値
【外９】
の偏差から、百分率の差

として決定（３４）されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
百分率の差の値が閾値ｋ５（ＤＥＬＴＡＹＡ＞６０％）を上回るときに、フラッグ（ビット）（ＳＭＡＬＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮ）がセット（５２）されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
百分率の差の値が閾値ｋ６（ＤＥＬＴＡＹＲ＞８０％）またはｋ７（ＤＥＬＴＡＹＲ＜−５０％）を上回るときに、フラッグ（ビット）（ＰＯＳＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮまたはＮＥＧＧＡＩＮＦＡＬＩＵＲＥＳＵＳＰＩＳＨＯＮ）がセットされることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
正または負のスケーリングエラー（＞８０％）が検出されるときに、正のスケーリングエラーの疑いのためのカウンタ（６０）の値または負のスケーリングエラーの疑いのためのカウンタ（６０．１）の値が高められることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
カウンタ（６０，６０．１）の値が閾値Ｋ８（７０）を上回るときに、ＥＳＰの入口閾値および／または出口閾値が、モデルに基づく冗長的な値
【外１０】
だけ高められ、この冗長的な値が百分率の差の値
【外１１】
の係数によって重み付けされることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
モデルに基づく冗長的な値が次式

に従って求められ、ＥＳＰ入口閾値が補正値（−２°／ｓ）によって重み付けされることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
カウンタ（７８）が閾値Ｋ９に達するかまたはこの閾値を上回り、上回る数が設定された規定を満たすときに、ドライビングスタビリティのコントロールが終了することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
ドライビングスタビリティのコントロールの終了時に、エラーメモリへのエラー入力が行われることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
ＥＳＰオーバーステアリング状態が検出されるときに、カウンタがリセットされることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
定常的なカーブにおいてスケーリング閾値の超過（５０，５４．１）が設定された時間内に検出されないときに、カウンタがリセットされることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法。