JP2004525023A - 自動車両における操舵補助方法及び操舵補助システム - Google Patents

Abstract

本発明は、運転者（２）による操舵基準値（ＭＬ）を入力するための操舵装置と、走行動的値を検知するための複数の走行センサと、これらの複数の走行センサの出力値に依存して算定される操舵制御値（ＭＺ）を操舵基準値（ＭＬ）に累積させる操舵制御システム（４）と、自動車両の走行特性に影響を及ぼし、操舵制御システムからの情報を利用し、特には個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を安定させるブレーキ制御システム（３）である少なくとも１つの他の制御システムとを有する自動車両（１）のための操舵補助方法に関する。本発明に従い、他の制御システムは、操舵制御システムから、操舵制御値（ＭＺ）が累積している操舵基準値（ＭＬ）を利用する。従って、個々の車両車輪の制動は、ブレーキ制御システム（３）により、操舵制御値（ＭＺ）が累積している操舵基準値（ＭＬ）に依存して行われる。操舵基準値（ＭＬ）は操舵目標角度であり得て、操舵制御値（ＭＺ）は、操舵目標角度と、複数の走行センサの出力値（ｂ_ｙ、ｒ）とに依存して計算により決定された操舵変更角度であり得て、選択的には、操舵基準値（ＭＬ）が操舵目標トルクであり、操舵制御値（ＭＺ）が、累積伝動装置（５）を介して操舵目標トルクに累積される操舵追加トルクであり得る。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者による操舵基準値を入力するための操舵装置と、走行動的値を検知するための複数の走行センサと、これらの複数の走行センサの出力値に依存して算定される操舵制御値を操舵基準値に重ね合わせる即ち累積させる操舵制御システムと、自動車両の走行特性に影響を及ぼし、操舵制御システムからの情報を利用し、特には個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を安定させるブレーキ制御システムである少なくとも１つの他の制御システムとを有する自動車両（モータビークル）のための操舵補助方法（パワー・アシステッド・ステアリング・メソッド）及び操舵補助システム（パワー・アシステッド・ステアリング・システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来のシリーズ車両では、今日通常のブレーキ制御システム（ダイナミック・スタビリティ・コントロール：ＤＳＣ）に追加し、操舵作動を介して動作し且つ以下では操舵制御システムと称する制御システムも使用されるべきである。この種の操舵制御システムは、運転者の操舵入力に追加的な操舵角度を加算或いは累積（累積操舵機構ＵＥＬ：ＵＥはドイツ語のＵウムラウトを表す）し得るか、又は、純粋に計算により決定される設定コマンドによってのみ前輪操舵角度を設定し得る（ステア・バイ・ワイヤ・システム：ＳＢＷ）。所謂累積操舵機構は未だ機械的な舵取軸管（ステアリングコラム）を有し、それに対し、ＳＢＷシステムでは機械的な舵取軸管は最早設けられていない。
【０００３】
周知のブレーキ制御システムにおいても前記の操舵制御システムにおいても、言わば、２つのコントロール範囲が同時に車両横動性に作用する。それにより、それらのフィードバックパスによって操舵制御システムとブレーキ制御システムが相互に影響され合うことになり得るが、操舵制御システムとブレーキ制御システムのこの相互の影響は望まれないブレーキ介入即ちブレーキ作動を導き得る。
【０００４】
同様のことが次の場合にもあてはまる。即ち、操舵制御システムの他に、ブレーキ制御システムに代わり又はブレーキ制御システムに追加して（ここでは詳細には説明しないが）他の制御システムが自動車両内に設けられていて、この制御システムが、自動車両の走行特性に影響を及ぼし得て、そのために、走行動的値を検知するための前記の走行センサの少なくとも１つにアクセスするだけではなく、更に操舵制御システムからの情報も取得する或いはこの種の情報を考慮又は利用するという場合である。ここでも、他の制御システム及び前記の操舵制御システムのフィードバックパスが相互に影響を及ぼし合う場合には、他の制御システムが望まれない制御作動を行うことになり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、操舵制御システムがアクティブである或いはその介入即ち作動が自動車両の所望の走行特性を達成するために十分である場合に、前記の他の制御システムによる障害となる前記のブレーキ作動或いは一般的な作動が軽減又は回避される方法を提供することである。更に、対応する適切な装置が創作されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、他の制御システムが、操舵制御システムから、操舵制御値が累積している操舵基準値を利用することが考慮されている。特に自動車両の個々の車両車輪の制動は、前記のブレーキ制御システムにより、操舵制御値が累積している操舵基準値に依存して行われるべきである。本発明の有利な構成及び他の構成は更なる従属項の対象となっている。
【０００７】
本発明に従う解決策では次の考察が基礎とされている。コントロールシステムの特性のために決定的である横動的信号流を観察すると、ブレーキ制御システム（例えばＤＳＣ）のために重要であるこのブレーキ制御システム（ＤＳＣ）内の運転者操舵入力の入力値が、一方では運転者の進路要望として、他方では前輪角度を算定するための値として理解されるということが認識される。しかし運転者操舵入力が後になって累積操舵機構又はステア・バイ・ワイヤ・システムの操舵作動により変更されると、その結果としては車両横動性に依存しない運転者操舵入力と前輪角度との間の不動の関係が妨害されるが、その際にブレーキ制御システム（ＤＳＣ）はその操舵作動を考慮せず、即ち、実施されているブレーキ作動はブレーキ制御システムにより最適化されていないことになる。
【０００８】
従って本発明により、ブレーキ制御システムに、又は、自動車両の走行特性に影響を及ぼし得る、操舵制御システムと並ぶ一般的な他の制御システムに、運転者操舵入力ではなく「実効操舵角度」が入力値として供給される。つまり制御範囲が解体される。ここで及び以後において「実効操舵角度」は「操舵変数」であり、この操舵変数は、機械的な伝動装置を介し、直接的に前輪操舵角度と関連し、従って、正に前輪操舵角度自体として、操舵入力に対する車両反応のために決定されている。この「実効操舵角度」は例えば累積伝動装置の出力又は操舵伝動装置内のラックの変位であり得る。
【０００９】
運転者による操舵基準値を入力するための操舵装置と、走行動的値を検知するための複数の走行センサと、個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を安定させるブレーキ制御システムと、複数の走行センサの出力値に依存して算定される操舵制御値を操舵基準値に重ね合わせる即ち累積させる操舵制御システムとを用いた、本発明による操舵補助方法及び操舵補助システムは、操舵制御値が累積している操舵基準値に依存してブレーキ制御システムにより個々の車両車輪が制動されること、或いは、操舵制御値が累積している操舵基準値によりブレーキ制御システムがコントロールされることによって特徴付けられている。因みに、ブレーキ制御システムに代わり又はブレーキ制御システムの他に、既に上述したようにここでも他の（一般的な）制御システムが設けられ得て、この制御システムは、車両の走行特性に対して影響を及ぼし、特にその走行動性を安定化させ、そのために走行動的値を検知するための前記の走行センサの少なくとも１つにアクセスするだけではなく、更に操舵制御システムからの情報も取得し或いはこの種の情報を考慮又は利用する。
【００１０】
本発明の有利な実施形態では、操舵基準値が操舵目標角度であり、操舵制御値が、複数の走行センサの出力値に依存して計算により決定された操舵変更角度である。本発明の有利な他の実施形態では、操舵基準値が操舵目標トルクであり、操舵制御値が、累積伝動装置を介して操舵目標トルクに累積される操舵追加トルクである。
【００１１】
更に言及すべきこととして次のことが挙げられる。即ち、本発明の基礎を成す課題に対し、基本的にもう１つの他の解決可能性があるということであり、この解決可能性は、個々の所謂下位システム（操舵制御システム、ブレーキ制御システム、他の制御システム）を有する全コントロールシステムは完全に新開発されるものであるが、そのような新規開発は多大な消費時間及び消費コストと結び付いているということにある。このことは本発明の移行において危惧されることではない。
【００１２】
有利には、本発明と共に、累積操舵機構又はステア・バイ・ワイヤ・システムのためのアルゴリズムの機能モジュール性、並びに、ブレーキ制御システム及び／又は少なくとも１つの前記の他の制御システムのためのアルゴリズムの機能モジュール性は維持されたままである。つまりこれらの個々のシステムのアルゴリズムは新開発される又は拡張される又は構造的に変更される必要はない。例えばブレーキ制御システムと累積操舵機構のネットワーク化の場合などのような新アプリケーションで十分である。更にこのことは開発コストと開発時間を節約させる。従って本発明は、そのようなネットワーク化における複雑性を効果的に制限することをも提供し、それにより、時間とコストと手間に関し、全開発プロセスに対して極めて多岐に渡るポジティブな効果を有する。
【００１３】
有利には、個々の制御システムの前記のアルゴリズムは、更に、別個の制御装置で実行され得て（実行されなくてはならないということではない）、このことは、供給されたシステム或いはそれらの電子制御装置の互換性にとって有利である。その際、起こり得る制御装置の故障は全システムの故障を結果として伴うのではなく、欠陥のある制御装置で働く制御システムだけの故障を結果として伴う。それに加え、モジュールシステムの意味で、有利なバリエーションコントロールが提供されていて、その理由は、各々の個別システムが言わば固有に付加又は除去され得るためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、２つの有利な実施形態に基づき、本発明を説明する。この際、操舵制御システムと並んで設けられている他の制御システムは単にブレーキ制御システムとして記載されている。また、このブレーキ制御システムに対して選択的に又は並行に別の又は他の制御システムも設けられ得て、この制御システムは、自動車両の走行特性に影響を及ぼし得て、そのために、走行動的値を検知するための前記の走行センサの少なくとも１つにアクセスするだけではなく、更に操舵制御システムからの情報も取得する或いはこの種の情報を考慮又は利用する。
【００１５】
図１には、運転者２による操舵基準値を入力するための（非図示の）操舵装置を備えた自動車両（モータビークル）１が示されている。この車両内には、走行速度、横加速度ｂ_ｙ、ヨーレートｒなどのような走行動的値を検知するための複数の（非図示の）走行センサが設けられていて、この車両において本発明が使用可能である。それらの走行動的値は、危険な状況で車両を安定させるために補助システムを作動させる場合に考慮される。つまり図１による車両はブレーキ制御システム３と操舵制御システム４を有し、これらのシステムでは、運転者２の操舵基準値の他に、車両の走行センサから出力された横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値が入力値として使用される。
【００１６】
ブレーキ制御システム３は、ｒとｂ_ｙを利用しながら個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を向上させるために用いられ、それにより走行安全性が維持される。ｂ_ｙとｒの値の他に運転者の操舵基準値が考慮される。
【００１７】
図１に概要として描かれている車両システムにおいて、操舵制御システム４は、ＵＥＬ（ＵＥはドイツ語のＵウムラウトを表す）で示されている累積操舵機構であり、この累積操舵機構は、運転者の操舵トルクＭＬに依存し、累積伝動装置（累積歯車装置）５を介してこの操舵トルクＭＬに追加トルクＭＺを重ね合わせ即ち累積し、その結果、操舵される車輪に実際に作用する実効操舵トルクＭが結果として得られる。必要な操舵追加トルクＭＺを決定する際、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値が考慮される。つまり横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値は運転者２の操舵トルクＭＬと並んで操舵制御システム４の入力値である。操舵追加トルクＭＺは、走行安定性が悪化していることが走行センサの値に基づいて確定される場合に車両の操舵角度を修正するために用いられる：車両が例えば加速を開始し、操舵制御システム４により対抗制御が成されるというものである。
【００１８】
操舵制御システム４とブレーキ制御システム３を備える車両では、操舵制御システムとブレーキ制御システムが相互に影響し合うことになり、それにより（制御装置により走行安全性のために必要であると見なされている）予期されていないブレーキ制御システム３のブレーキ作動が行なわれることになる。しかし、ブレーキ制御システム３は、現在の実効操舵トルクＭを現存するものとして有しているのではなく、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値を考慮しながら、運転者２の操舵トルクＭＬに直接的に由来しているので、ブレーキ制御システムの作動は不必要又はむしろ反生産的であり得る。
【実施例１】
【００１９】
操舵制御システムが同時にアクティブな場合にブレーキ制御システム３によるこの種のブレーキ作動が排除されているために、ブレーキ制御システム３は、本発明に従い、実効操舵値（実効操舵角度）によりコントロールされ、最早、運転者２により入力される操舵基準値によって直接的にはコントロールされない。このことは、ブレーキ制御システム３の入力値である実効操舵トルクＭには既に操舵追加トルクＭＺが導入されているということを意味する。つまりブレーキ制御システム３による個々の車両車輪の制動は、操舵制御値ＭＺが累積している操舵基準値ＭＬに依存して行われる。
【００２０】
それに対応する概要ブロック図が図２に描かれている。図１及び図２において同様の意味を有する要素には同じ符号が付けられている。
【００２１】
図２におけるブロック図が図１におけるものと同じ要素を有するにも係らず、図１及び図２におけるその論理的な対応は異なっている。図２において、運転者２と、累積伝動装置５を有する累積操舵機構４という要素は「仮想」運転者６にまとめられる。この「仮想」運転者６は、車両１の操舵される車輪に操舵トルクを施し、この操舵トルクは実効操舵トルクＭであり、この実効操舵トルクＭは操舵される車輪に作用する。この実効操舵トルクＭはブレーキシステム３に入力値として提供される。この操舵トルクＭに基づき、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値を考慮しながら、ブレーキシステム３によるブレーキ作動が制御され、これは、最早、直接的な運転者入力に基づくものではない。
【００２２】
本発明は累積操舵システムに制限されるものではなく、ステア・バイ・ワイヤ・システム（ＳＢＷシステム）にも使用可能である。ＳＢＷシステムの場合には図３におけるような論理結合が表される。
【００２３】
図３に概要として描かれている、車両１を備えた車両システムにおいて、操舵制御システムはＳＢＷシステム７であり、このＳＢＷシステム７は運転者２の操舵角度基準値δ_sollに依存して車両１の車輪を操舵する。ＳＢＷシステム７から車両１に出力される操舵角度δ_SBWを決定する際、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値が考慮される。つまり横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値は操舵基準角度δ_sollと並んでＳＢＷ操舵制御システム７の入力値である。車両安定性が悪化していることが走行センサの値に基づいて確定される場合、操舵角度δ_SBWは操舵基準角度δ_sollと相違する。
【００２４】
ＳＢＷシステム７を備える車両においても、ＳＢＷ操舵制御システム７とブレーキ制御システム３が相互に影響し合うことになり、それにより（制御装置により走行安全性のために必要であると見なされている）予期されていないブレーキ制御システム３のブレーキ作動が行なわれることになる。ブレーキ制御システム３は、現在の操舵角度δ_SBWを現存するものとして有しているのではなく、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値を考慮しながら、運転者２の操舵角度基準値δ_sollに直接的に由来しているので、ブレーキ制御システムの作動は不必要又はむしろ反生産的であり得る。
【実施例２】
【００２５】
図３による要素の本発明に従う新たなグループ化により、図４によるネットワーク化が得られる。図３及び図４において同様の意味を有する要素には同じ符号が付けられている。
【００２６】
図４におけるブロック図内の要素の論理的な対応は図３によるものと異なっている。図４では運転者２とＳＢＷシステム７という要素が「仮想」運転者６にまとめられる。この「仮想」運転者６は操舵角度基準値δ_sollを発行する。この操舵角度基準値δ_sollはＳＢＷシステム内に供給され、このＳＢＷシステムは、横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒのための値とそれらから得られる他の値とを考慮しながら実効操舵角度δ_effを生成する。この実効操舵角度δ_effは、一方では（修正された）操舵基準値の移行のために車両１に出力され、他方ではブレーキシステム３に入力値として供給される。実効操舵角度δ_effに基づき、ブレーキシステム３によりブレーキ作動が準備され、これは、最早、直接的な運転者入力、即ち操舵角度基準値δ_sollに基づくものではない。
【００２７】
上述の方法を移行するための操舵補助システムは、操舵制御値ＭＺ或いはδ_SBWが累積している操舵基準値ＭＬ或いはδ_sollによりブレーキ制御システム３をコントロールし得るための手段を有する。
【００２８】
累積操舵機構４の場合、操舵基準値は、機械的な舵取軸管を介して伝達される操舵目標トルクＭＬであり、操舵制御値は、操舵追加トルクＭＺにより追加的に施される角度である。ＳＢＷシステム７の場合、操舵基準値は操舵目標角度δ_sollであり、操舵変更角度δ_effは、操舵目標角度δ_soll、及び、複数の走行センサの出力値、即ち横加速度ｂ_ｙとヨーレートｒから計算により操舵値として決定される。
【００２９】
累積操舵機構がＤＳＣとネットワーク化している場合には、累積操舵機構が操舵する全てを、運転者が、累積操舵機構を伴うことなく運転者の操舵入力により生成し得るということも反映されている。その際、運転者操舵入力は合計操舵角度と同様である。従ってＤＳＣの視点から、運転者操舵入力と操舵コントロールシステムは最早区別可能ではなく、共同で、実効操舵角度により「修正された」又は「仮想の」運転者のように見られ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の技術による累積操舵システムを示す図である。
【図２】本発明に従う累積操舵システムの実施形態を示す図である。
【図３】従来の技術によるステア・バイ・ワイヤ・システムを示す図である。
【図４】本発明に従うステア・バイ・ワイヤ・システムの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 自動車両（モータビークル）
２ 運転者
３ ブレーキ制御システム
４ 操舵制御システム（累積操舵機構）
５ 累積伝動装置（累積歯車装置）
６ 仮想運転者
７ ＳＢＷシステム
ＭＬ 操舵トルク
ＭＺ 操舵追加トルク
Ｍ 実効操舵トルク
δ_soll 操舵角度基準値
δ_SBW 操舵角度
δ_eff 実効操舵角度
ｒ ヨーレート
ｂ_ｙ 横加速度

Claims (8)

1. 運転者（２）による操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）を入力するための操舵装置と、走行動的値を検知するための複数の走行センサと、これらの複数の走行センサの出力値に依存して算定される操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）を操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）に累積させる操舵制御システム（４、７）と、自動車両の走行特性に影響を及ぼし、操舵制御システムからの情報を利用し、特には個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を安定させるブレーキ制御システム（３）である少なくとも１つの他の制御システムとを有する自動車両（１）のための操舵補助方法において、
   他の制御システムが、操舵制御システムから、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が累積している操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）を利用することを特徴とする操舵補助方法。
2. 個々の車両車輪の制動が、ブレーキ制御システム（３）により、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が累積している操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）に依存して行われることを特徴とする、請求項１に記載の操舵補助方法。
3. 操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）が操舵目標角度（δ_soll）であり、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が、操舵目標角度（δ_soll）と、複数の走行センサの出力値（ｂ_ｙ、ｒ）とに依存して計算により決定された操舵変更角度（δ_eff）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の操舵補助方法。
4. 操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）が操舵目標トルク（ＭＬ）であり、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が、累積伝動装置（５）を介して操舵目標トルク（ＭＬ）に累積される操舵追加トルク（ＭＺ）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の操舵補助方法。
5. 運転者（２）による操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）を入力するための操舵装置と、走行動的値を検知するための複数の走行センサと、これらの複数の走行センサの出力値に依存して算定される操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）を操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）に累積させる操舵制御システム（４、７）と、自動車両の走行特性に影響を及ぼし、操舵制御システムからの情報を利用し、特には個々の車両車輪を制動することにより車両安定性を安定させるブレーキ制御システム（３）である少なくとも１つの他の制御システムとを有する自動車両（１）のための操舵補助システムにおいて、
   他の制御システムが、操舵制御システムから、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が累積している操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）を利用することを特徴とする操舵補助システム。
6. ブレーキ制御システム（３）が、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が累積している操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）によりコントロールされることを特徴とする、請求項５に記載の操舵補助システム。
7. 操舵制御システム（４、７）がステア・バイ・ワイヤ・システム（７）であり、このステア・バイ・ワイヤ・システムでは、操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）が操舵目標角度（δ_soll）であり、操舵変更角度（δ_eff）が、操舵目標角度（δ_soll）と、複数の走行センサの出力値（ｂ_ｙ、ｒ）とから計算により決定されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の操舵補助システム。
8. 操舵制御システム（４、７）が累積操舵システム（４）であり、この累積操舵システムでは、操舵基準値（ＭＬ、δ_soll）が、機械的な舵取軸管を介して伝達される操舵目標トルク（ＭＬ）であり、操舵制御値（ＭＺ、δ_SBW）が、累積伝動装置（５）により生成される操舵追加トルク（ＭＺ）であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の操舵補助システム。

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