JP2004527413A

JP2004527413A - 制御される自動車ブレーキシステムの制御応答を改善する方法

Info

Publication number: JP2004527413A
Application number: JP2002579285A
Authority: JP
Inventors: シュミット・ローベルト; ブルクハルト・ディーター; ロース・ミルコ; グレンナー・クリスティーナ
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: 2001-03-20
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2004-09-09
Also published as: US7407235B2; WO2002081278A1; US20040256913A1; EP1373038A1; EP1373038B1

Abstract

本発明は、制御される自動車ブレーキシステム、特にアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、ドライビングスタビリティコントロールシステム（ＥＳＰ）または他の機能を拡張したブレーキシステムの制御応答を改善するための方法に関し、更に詳しくは制御介入の開始のための判定基準として、評価された車輪ダイナミクスデータ（dyn ）と評価された車輪スリップデータ（slip）が車輪毎に用いられ、その合計が制御閾値（Ψ）と比較される、方法に係わる。車輪ダイナミクスとスリップの重み付けを改善する目的で、車輪ダイナミクスデータ（dyn ）を評価するためおよび車輪スリップデータ（slip）を評価するために、走行状態に依存して変化し得る評価パラメータ（α，β）が決定されて用いられる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御される自動車ブレーキシステム、特にアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ；ＥＳＢＳ：拡張されたスタビリティブレーキシステム）、ドライビングスタビリティコントロールシステム（ＥＳＰ）または他の機能を拡張したブレーキシステムの制御応答（制御状態）を改善するための方法に関し、更に詳しくは、制御介入の開始のための判定基準として、評価された車輪ダイナミクスデータ（dyn ）と評価された車輪スリップデータ（slip）が車輪毎に用いられ、その合計が制御閾値（Ψ）と比較される、方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
今日のＡＢＳブレーキ装置の場合、制御閾値を上回った後で車輪回転状態に依存して制御サイクルに入るかまたは制御相交代が開始される。設定された判定基準は、制御相から次の制御相への所定の移行を可能にする。ＡＢＳ制御サイクルに入るための制御閾値と、制御相から他の制御装置に交代するための判定基準はその都度車輪毎に、車輪スリップまたは車輪加速度またはこの両者の組合せに基づいている（車輪判定基準）。車輪が例えばスリップ回転する傾向を示し、同時に設定された減速閾値を上回ると、ＡＢＳ制御サイクルが開始される。スリップ傾向の程度に応じて、圧力維持相または圧力低下相が開始される。
【０００３】
加速とスリップの後の組合せ制御は例えば非特許文献１から明らかである。この場合、その都度車輪毎に、車輪周辺のブレーキングと相対的なスリップが定数によって重み付けされ、互いに減算され、このようにして得られた車輪判定基準が制御相または制御相交代を開始するために制御閾値と比較される。
【非特許文献１】
専門誌“シャーシ技術(Fahrwerktechnik) ”第１版、１９９３年、ブルツブルグ：フォーゲル(Vogel) 出版社、第１２３頁以降
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輪ダイナミクス（加速度）とスリップ基づく組合せ制御を改善すべきである。特に、車輪ダイナミクスとスリップの改善された重み付けを可能にする手段を提供すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は請求項１に記載した特徴によって解決される。本発明に従い、車輪ダイナミクスデータを評価するためおよび車輪スリップデータを評価するために、走行状態に依存して変化し得る評価パラメータが決定されて用いられる。続いて、重み付けパラメータがタイヤと道路の間の縦方向力に依存して適応変化させられる。
【０００６】
本発明は特に、所定のタイヤ特性に対する制御特性の適合を改善することができる。なぜなら、夏用タイヤと冬用タイヤが非常に異なるブレーキング特性を有するからである。冬用タイヤは大きなスリップの範囲でも安定した回転状態を示すので、スリップ判定基準に大きな注意を払うことができ、車輪ダイナミクスはあまり重要ではない。夏用タイヤは大きなスリップの範囲で、亀裂傾向、換言すると不安定傾向を示す。亀裂を生じる前に、車輪ダイナミクスに大きな注意を払うべきである。制御特性の適合は適応させて行われる。すなわち、そのときの走行状態や走行条件（特にタイヤと道路の間の実際の縦方向力）に依存して或る程度自動的に行われる。
【０００７】
本発明は次の有利な作用を達成する。
・スリップ値が高く安定し、車輪ダイナミクスが小さい場合、圧力低下相の開始を遅らせることができる（冬用タイヤ特性）。
・スリップが小さく、車輪ダイナミクスが大きい場合、圧力低下相を、従来よりも早く開始することができる（夏用タイヤ特性）。
・操舵運動ひいてはそれに伴う縦方向力の低下時に、繊細な圧力低下制御閾値を設けることができる。それに伴うサイドフォースの上昇は走行状況の安定につながる。
・評価パラメータの変更のためのＥＳＢＳ機能の利用。
・制御閾値の車輪毎の計算により、軸の間の非対称制御（例えば後車軸の繊細な制御）またはカーブ走行時のカーブ内側の車輪とカーブ外側の車輪の異なる制動が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の他の詳細は、図に基づく説明と共に従属請求項から明らかである。
【０００９】
本発明は、特に独国特許出願第１０１４６９５０．０号明細書から知られている方法による、タイヤと道路の間の実際の縦方向力（前後方向の力）の計算に基づいている。従って、実際の縦方向力は測定された車輪ブレーキ圧力データとスリップに基づいて、車輪毎に得られる。
【００１０】
制御相に入るための判定基準として、原則的には、
α・slip−β・dyn ≧Ψ
が当てはまる。
ここで、α，β：評価パラメータ
slip ：車輪スリップデータ
dyn ：車輪ダイナミクスデータ
Ψ ：制御閾値
である。
【００１１】
制御介入または制御相交代を開始するために、決定判定基準として制御閾値Ψが使用される。車輪判定基準（不等式の左辺全体）が閾値Ψを上回るかまたは下回ると、制御介入が開始される。車輪判定基準は車輪毎に決定され、評価パラメータαに基づいて重み付けされたスリップデータslipと、評価パラメータβに基づいて重み付けされた車輪ダイナミクスデータdyn との合計からなっている。重み付けされた両データslip，dyn は車輪判定基準を得るために互いに減算される。
【００１２】
いろいろなブレーキング状況のために、異なるように変更された制御閾値が設けられている。ＡＢＳ制御中は、圧力低下を開始するために、上記条件の右辺について、項≧Ψ₂が当てはまる。評価された車輪スリップデータと評価された車輪ダイナミクスデータの合計がΨ₂以上であるときに、圧力低下が行われる。ＡＢＳ制御サイクル内の圧力維持相のために、判定基準＜Ψ₄が当てはまる。評価された車輪スリップデータと評価された車輪ダイナミクスデータの合計（すなわち車輪判定基準）がΨ₄よりも小さいときに、圧力維持相が開始される。
【００１３】
当該の車輪がＡＢＳ制御サイクルの外にある場合、第１の圧力低下相の開始のために（制御に入る際に）判定基準≧Ψ₂₀が当てはまる。車輪判定基準が制御閾値Ψ₂₀以上であるときに、圧力低下が開始される。
【００１４】
図４は、圧力低下と圧力維持のための制御閾値Ψ₂／Ψ₄をそれぞれ車両基準速度ｖ_Refに依存して示している。制御閾値はそれぞれ、前車軸の車輪と後車軸の車輪について同じであり、車両基準速度が増大するにつれてほぼ線形に大きくなる。図示から判るように、所定の速度範囲ｗ，ｘ，ｙ，ｚについて、制御閾値勾配が変化する。普通の範囲ｘ，ｙ（３０〜２００ｋｍ／ｈ）は普通の勾配を有する。約３０ｋｍ／ｈ以下の速度範囲ｗでは、勾配は普通の範囲よりも大きく、約２００ｋｍ／ｈ以上の速度範囲ｚでは勾配が小さくなっている。それによって、低い速度範囲ｗでは、走行快適性が改善され、高速範囲ｚでは走行安定性が改善される。
【００１５】
図３は制御介入しない場合の圧力低下（相２）のための制御閾値を基礎としている。図示から判るように、前車軸のための定性的な制御閾値変化は、個々の速度範囲ｗ，ｘ，ｙ，ｚおよび勾配に関しても、図４の制御閾値変化Ψ_{2 VA/HA}にほぼ一致している。しかし、制御閾値Ψ_{20 VA}の位置は、一層繊細な制御のために、全体として定量的に上方にシフトされている。後車軸の圧力低下のための制御閾値Ψ_{20 HA}はスタート値から出発して、低い車両基準速度から中間の車両基準速度までの範囲ｗ，ｘにおいて、最小値までほぼ線形に低下している。上昇した高い車両基準速度の範囲ｙ，ｚでは、制御閾値はほぼ線形に上昇している。これは範囲ｗ，ｘにおいて走行快適性を補助し、範囲ｙ，ｚにおいて走行安定性を補助する。
【００１６】
カーブ走行（コーナーリング）の影響を考慮するために、制御閾値Ψ_{2 VA,HA}，Ψ_{20 HA}，Ψ_{20 VA}，Ψ_{4 VA,HA}は、図５から判るように、操舵角に依存する補正係数（オフセット）Δだけ高められる。この補正係数Δは操舵角が増大するにつれてほぼ線形に増大し、一層繊細な制御を生じることになる。
【００１７】
次に、車輪スリップデータslipの評価と、車輪ダイナミクスデータdyn の評価について詳しく説明する。評価は一般的に、計算された、タイヤと道路の間の縦方向力または他の方法で決定された、タイヤと道路の間の縦方向力に基づいて行われる。縦方向力の計算は、車輪ブレーキ圧力と車輪回転速度を測定しておよび車輪のトルクのバランスを評価して行われる。計算された縦方向力は、タイヤと道路の間の摩擦係数の程度を示す。というのは、この両値が車輪接地力を介して互いに関連しているからである（μ＝Ｌ／Ｎ）。その詳細は独国特許出願第１０１４６９５０．０号明細書から明らかである。この独国特許出願明細書の開示内容はこれに関連して完全に考慮される。
【００１８】
次に、スリップデータとダイナミクスデータの評価を詳しく説明する。スリップデータslipとして、ＡＢＳコントローラで計算された、ＡＢＳ基準速度と車輪速度との差が用いられる。車輪ダイナミクスデータdyn として、他の機能性から供されるいわゆるＤＶＮ信号を使用することができる。
【００１９】
このＤＶＮ信号は、測定された車輪速度から求められた車輪加速度ＡＣＣを負のフィードバックａ_GKによって積分することによって決定される。従って、ＤＶＮ信号は負のフィードバックａ_GKの勾配を有する仮想基準線に対する速度差を示す。ＤＶＮ信号はＡＢＳコントロールのいろいろな相を決定する際の決定基準としての働きをする。ＤＶＮ信号を決定するための式は次のとおりである。
【００２０】
【数１】

【００２１】
２つの差信号（slipとdyn ／ＤＶＮ）は異なる基準（速度基準または加速度基準）で差を求めることに基づいている。評価パラメータα，βはそのときの縦方向力に依存して決定される。これは図１と図２に示してある。増大した重み付けパラメータは基本的には、車輪判定基準内の当該部分の一層強い重み付けを生じ、重み付けパラメータの低下は弱い重み付けを生じる。
【００２２】
評価パラメータαはスリップデータslipを重み付けするために役立つ。評価パラメータαの大きさは、車輪の伝達可能な最大縦方向力によって決定される。制御エントリーに対するスリップの影響は、異なる縦方向力（摩擦係数の急激な変化、操舵運動、カーブ走行）に依存して、評価パラメータαに基づいて変更される。縦方向力は、簡単化するために、３つの範囲ａ，ｂ，ｃに分割することできる。この範囲は、縦方向力の小さな範囲ａと、中間の縦方向力の範囲ｂと、縦方向力の大きな範囲ｃである。範囲ｂは移行範囲とも呼ばれる。図１に示すように、後車軸の評価パラメータαはすべての縦方向力範囲ａ，ｂ，ｃ（摩擦係数）にとって同じである。なぜなら、走行安定性を改善するために後車軸を繊細に制御すできであるからである。それによって、物理的な走行の特徴、すなわち後車軸が特に車両の方向安定性に寄与することが考慮される。
【００２３】
前車軸については、評価パラメータαが、スタート値から出発して範囲ａにおいて先ず最初は一定であり、そして範囲ａの終わりまでほぼ線形に急低下して最小値に達する。縦方向力範囲ｂ，ｃでは、評価パラメータαがほぼ線形に上昇する。図１に示すように、範囲ａ内の（負の）勾配が最大であり、それに範囲ｂと範囲ｃの勾配が続く。この変化は物理的な特徴、すなわち大きな減速時に前車軸の方に荷重移動が生じることを考慮する。この場合、スリップが少ししか許容されない。
【００２４】
評価パラメータβは車輪ダイナミクスデータdyn を重み付けするために役立つ。評価パラメータβの大きさは車輪の伝達可能な最大縦方向力によって制限される。評価パラメータαの場合のように、ダイナミクスの影響は縦方向力に依存して変更される。図２から判るように、後車軸ＨＡと前車軸ＶＡのための評価パラメータβは下側の縦方向力範囲ａにおいて先ず最初は一定であり、そしてこの範囲の終わりまでほぼ線形に下降して最小値に達する。換言すると、前車軸と後車軸のためのβは縦方向力範囲ａ，ｂにおいて一致している。範囲ｃでは、前車軸のための評価パラメータβがほぼ線形に増大している。後車軸については評価パラメータβが縦方向力範囲ｃにおいても一定である。評価パラメータβの変化は、評価パラメータαの変化のように、特に大きな減速時に繊細に制御するために寄与する。
【００２５】
本発明は油圧式ブレーキシステムに限定されない。電気油圧式ブレーキシステム（ＥＨＢ）または電気機械式ブレーキシステム（ＥＭＢ）に容易に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】車輪スリップに依存する前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の重み付けパラメータαを、縦方向力に対して概略的に示すグラフである。
【図２】車輪ダイナミクスに依存する前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の重み付けパラメータαを、縦方向力に対して概略的に示すグラフである。
【図３】それぞれ前車軸と後車軸のための制御介入しないブレーキング状況における、圧力低下相（相２）の制御閾値変化Ψを、車両基準速度ｖ_refに対して概略的に示すグラフである。
【図４】ＡＢＳ制御サイクル時の圧力低下相（相２）または圧力維持相（相４）の制御閾値変化Ψを、車両基準速度に対して概略的に示すグラフである。
【図５】操舵角度に依存する補正係数Δを概略的に示すグラフである。

Claims

制御される自動車ブレーキシステム、特にアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、ドライビングスタビリティコントロールシステム（ＥＳＰ）または他の機能を拡張したブレーキシステムの制御応答を改善するための方法であって、制御介入の開始のための判定基準として、評価された車輪ダイナミクスデータ（dyn ）と評価された車輪スリップデータ（slip）が車輪毎に用いられ、その合計が制御閾値（Ψ）と比較される、方法において、車輪ダイナミクスデータ（dyn ）を評価するためおよび車輪スリップデータ（slip）を評価するために、走行状態に依存して変化し得る評価パラメータ（α，β）が決定されて用いられることを特徴とする方法。
評価パラメータ（α，β）がタイヤと道路の間の縦方向力に依存して変化させられることを特徴とする、請求項１記載の方法。
評価パラメータ（α，β）が縦方向力の計算に基づいて得られるかあるいはドライビングスタビリティコントロールシステム（ＥＳＰ）および／またはＥＳＢＳシステムのデータから導き出されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
評価パラメータ（α，β）が車輪毎に、車輪回転データに基づいておよび車輪ブレーキ圧力データに基づく縦方向力の計算によって得られることを特徴とする、請求項３記載の方法。
車輪ダイナミクス（dyn ）と車輪スリップ（slip）のための評価パラメータ（α，β）が小さな縦方向力の範囲（ａ）においてほぼ一定であるかあるいは線形に低下することを特徴とする、請求項２記載の方法。
車輪ダイナミクス（dyn ）と車輪スリップ（slip）のための評価パラメータ（α，β）が大きな縦方向力の範囲（ｃ）においてほぼ一定であるかあるいは線形に上昇することを特徴とする、請求項２または５記載の方法。
車輪ダイナミクス（dyn ）と車輪スリップ（slip）のための評価パラメータ（α，β）が小さな縦方向力の範囲（ａ）と大きな縦方向力の範囲（ｃ）の間の移行範囲（ｂ）においてほぼ一定であるかあるいは線形に上昇することを特徴とする、請求項２，５または６記載の方法。
車輪スリップ（slip）に割り当てられた、後車軸（ＨＡ）の車輪のための評価パラメータ（α）が、縦方向力に対してほぼ一定であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つまたは複数に記載の方法。
車輪ダイナミクス（dyn ）に割り当てられた、後車軸（ＨＡ）の車輪のための評価パラメータ（β）がほぼ一定であり、そして小さな縦方向力（ａ）の範囲においてのみ上昇させられることを特徴とする、請求項２記載の方法。
車輪ダイナミクス（dyn ）に割り当てられた、前車軸（ＶＡ）の車輪のための評価パラメータ（β）が中間の縦方向力範囲（ｂ）において一定であることと、評価パラメータ（β）が隣接する縦方向力範囲（ａ，ｃ）において上昇させられることを特徴とする、請求項９記載の方法。
圧力低下に関する制御閾値（Ψ_{2 HA,VA}，Ψ_{20 VA}）と、圧力維持に関する制御閾値（Ψ_{4 HA,VA}）が、車両基準速度の上昇につれてほぼ線形に上昇することを特徴とする、請求項１記載の方法。
ＡＢＳコントロールが作用しているときの圧力低下に関する制御閾値（Ψ_{2 HA/VA}）が、ＡＢＳコントロールが作用していないきの制御閾値（Ψ_{20 VA}）に対して定量的に減少することを特徴とする、請求項１１記載の方法。
ＡＢＳコントロールが作用していないきに後車軸（ＨＡ）の車輪のために、圧力低下用の特別な制御閾値（Ψ_{20 HA}）が設けられていることと、この制御閾値（Ψ_{20 HA}）がスタート値から出発して、低い車両基準速度から中間の車両基準速度までの範囲（ｗ，ｘ）においてほぼ線形に低下して最小値になることと、制御閾値（Ψ_{20 HA}）が上昇した車両基準速度および高い車両基準速度の範囲（ｙ，ｚ）においてほぼ線形に上昇させられることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つまたは複数に記載の方法。
制御閾値（Ψ_{2 HA,VA}，Ψ_{20 HA}，Ψ_{20 VA}，Ψ_{4 HA,VA}）が操舵角に依存する補正係数（Δ）だけ高められることを特徴とする、請求項１１，１２または１３記載の方法。
補正係数（Δ）が操舵角の増大につれて線形に上昇させられることを特徴とする、請求項１４記載の方法。