JP2004528231A - 走行安定性コントロール方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の入力値に基づいて個々のブレーキの圧力が決定され、それにより車両の走行安定性がＥＳＰ介入によって高められる、走行安定性を制御するための方法に関する。アンダーステアリングを効果的に防止するＥＳＰ走行安定性コントロールの変形を提供するために、カーブ走行の際アンダーステアリング走行状態で、カーブ内側の後輪にＥＳＰ介入しているときに限界値Ｇ_slipと相関してタイヤと道路の間で力が伝達されるかどうかが決定され、限界値に達するかまたは限界値を上回るときに、カーブ内側の後輪に加えてカーブ内側の前輪でＥＳＰ介入が行われる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入力値に基づいて個々のブレーキの圧力が決定され、それにより車両の走行安定性（ドライビングスタビリティ）がＥＳＰ介入によって高められる、走行安定性を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両不安定性を自動的になくすために、多数の走行安定性コントロールシステムが知られている。走行安定性コントロールの概念には、個々の車輪ブレーキの設定可能な圧力またはブレーキ力によっておよび駆動エンジンのエンジン管理に介入することによって、車両の走行状態に影響を与えるための４つの原理が含まれる。この原理は、ブレーキング中個々の車輪のロックを防止するブレーキスリップコントロール（ＡＢＳ）と、駆動車輪の空転を防止するトラクションスリップコントロール（ＴＣＳ）と、車両の前車軸と後車軸の間のブレーキ力の比を制御する電子式ブレーキ力配分（ＥＢＰ）と、縦軸線回りの車両の傾動を防止するアンチロールオーバーブレーキング（ＡＲＢ）と、上下軸線回りの車両のヨーイングの際に安定した走行状態を生じるヨートルクコントロール（ＥＳＰ＝電子式スタビリティプログラム）である。
【０００３】
これに関連して、車両は４個の車輪を有する自動車を意味する。この自動車は油圧式ブレーキ装置、電気油圧式ブレーキ装置または電気機械式ブレーキ装置を備えている。油圧式ブレーキ装置では、ペダル操作されるマスターシリンダを用いて運転者によってブレーキ圧力を上昇させることができる。電気油圧式ブレーキ装置と電気機械式ブレーキ装置は、感知した運転者ブレーキング要求に依存してブレーキ力を上昇させる。以下において、油圧式ブレーキ装置について言及する。各車輪はブレーキを備え、このブレーキにはそれぞれ流入弁と流出弁が付設されている。車輪ブレーキは流入弁を介してマスターシリンダに接続され一方、流出弁は無圧の容器または低圧アキュムレータに接続されている。更に、補助圧力源が設けられている。この補助圧力源は、ブレーキペダルの位置に依存しないで、車輪ブレーキの圧力を高めることができる。流入弁と流出弁は車輪ブレーキ内の圧力の制御のために、電磁的に操作可能である。
【０００４】
走行ダイナミック状態を検出するために、４個の回転速度センサ（車輪あたり１個ずつ）と、ヨーレイトセンサと、横方向加速度センサと、ブレーキペダルによって発生したブレーキ圧力のための少なくとも１個の圧力センサが設けられている。その際、運転者によって高められるブレーキ圧力と補助圧力源の圧力を区別することができないように、補助圧力源が配置されている場合には、圧力センサの代わりに、ペダルストロークセンサまたはペダル力センサを使用することができる。
【０００５】
走行安定性コントロールの場合、運転者が危険な状況で車両の走行状態を良好に支配できるように、車両の走行状態に影響が及ぼされる。この場合、危険な状況は、極端な場合車両が運転者の設定に追従しない不安定な走行状態である。すなわち、走行安定性コントロールの機能は、このような状況において物理的な限界内で、運転者によって要求される車両状態を車両に付与することにある。アンダーステアリングの場合に、車両の不安定な走行状態が生じ得る。このアンダーステアリングの場合、測定されたヨーレイトが達成すべきヨーレイトと異なっており、車両は予想されるようにカーブ内側に強く操舵されない。
【０００６】
この場合に発生するＥＳＰアンダーステアリング介入はカーブ内側の後輪を制動する。この介入は特に、高いローリング傾向を有する車両または所定の後車軸構造（例えば半独立懸架）を有する車両で、強いアンダーステアリング傾向および高い横方向加速度レベルでカーブを通過する際に働かない。なぜなら、この走行状況でカーブ内側の後輪が持ち上がるからである。ＥＳＰアンダーステアリング介入は更に、特に重い車両の場合に車両のカーブ内側の垂直力低下に基づいて、作用が制限される。このようなアンダーステアリング走行状況は、運転者が高い摩擦係数状態でカーブの延長形状に基づいて、車両がそのときの速度で追従できない操舵角を設定するときに生じる。このような状況でＥＳＰコントロールで検出されるアンダーステアリングの不安定性の実際の理由は、カーブ延長形状に適合しない車速と、この車速による高い横方向加速度レベルにある。カーブ内側の後輪のＥＳＰアンダーステアリング介入により、車両垂直軸線回りにヨートルクを加えることによって車両不安定性を低減することができないかあるいは低減が制限される。アンダーステアリング傾向の低減は、アンダーステアリング介入のブレーキ作用が達成または強化されるときに初めて達成される。
【０００７】
ＥＳＰアンダーステアリング介入は、重心が高い位置にある車両（例えばオフロード車）にとっても重要である。この車両の場合、上記の限界条件下の高い横方向加速度によって、カーブ内側の車輪の垂直力が大きく低下し、それによって上昇可能なブレーキ力がヨートルクの安定化増大を許容しない。車速が少ししか低下しないので、制限されない横方向加速度レベルに基づいて、この車両の不安定性が増大する。更に、ＥＳＰアンダーステアリング介入の作用を更に弱める垂直力レベルの低下は、前車軸の方への車両重心の移動（例えば全体質量が小さな前輪駆動車両）によってももたらされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の根底をなす課題は、アンダーステアリングを効果的に防止する、ＥＳＰ走行安定性コントロールの変形を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は本発明に従い、カーブ走行の際アンダーステアリング走行状態で、カーブ内側の後輪にＥＳＰ介入しているときに限界値Ｇ_slipと相関してタイヤと道路の間で力が伝達されるかどうかが決定され、限界値に達するかまたは限界値を上回るときに、カーブ内側の後輪に加えてカーブ内側の前輪でＥＳＰ介入が行われることによって解決される。
【００１０】
その際、ＥＳＰアンダーステアリング介入の変形は、カーブ内側の後輪の制動のほかに、カーブ内側の前輪に、ＡＢＳコントロール範囲内の適当なブレーキ圧力を加えるように行われる。タイヤが全体の合力の方向に、すなわち縦方向にも横方向にも変形することにより、ブレーキ圧力で加えられる縦方向力によって、横方向力が低減される。１個の車輪によって伝達を制限される全体の力の配分はカム（Kamm) の摩擦円によって近似的に示される。その際、コーナーリング力の損失はアンダーステアリングに反作用するトルクを低減することになる。測定されたヨー速度は、車両が予想されるほどカーブ内側に操舵されないように、所望なヨー速度と異なっている。コーナーリング力の損失は車両のアンダーステアリングに反作用するヨートルクの増大に反作用する。その際、コーナーリング力によって生じる、車両上下軸線回りのトルクは、縦方向スリップの増大につれて大きくなる。タイヤと道路の間で伝達可能な最大縦方向力は、約１５％の縦方向スリップの場合μスリップ曲線に対応して生じる。これはＡＢＳの制御範囲に一致する。この縦方向スリップの場合、横方向力の損失は比較的に小さい。従って、本発明の方法は、カーブ内側の前輪に、縦方向力と横方向力の合計として、上下軸線回りのトルクを車両のアンダーステアリングカーブ軌道と反対方向に発生する。この方法は、半独立懸架（リジッドアクスル）を備えた車両、しかもカーブ内側の後輪のブレーキ介入では不十分である重い車両の場合に、アンダーステアリングの場合に車両を安定させるかあるいは安定性を改善する。特にこの重い車両について、特別なＥＳＰ介入によって、アンダーステアリングを効果的に阻止する。
【００１１】
実施形に従って、限界値Ｇ_slipが０％≦λ≦２０％のスリップ値（λ）に達するかまたはこのスリップ値を上回るときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行われると有利でである。
【００１２】
限界値Ｇ_slipが１０％≦λ≦２０％のスリップ値（λ）に達するかまたはこのスリップ値を上回るときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行われると有利である。というのは、この場合、カーブ内側の後輪における縦方向力の増大が、動的なアンダーステアリング介入によって使い果たされるからである。この場合に生じるＥＳＰアンダーステアリング介入は、高いローリング傾向を有する車両または所定の後車軸構造（例えば半独立懸架車軸）を有する車両で、強いアンダーステアリング傾向および高い横方向加速度レベルでカーブを通過する際に働かない。なぜなら、この走行状況でカーブ内側の後輪が持ち上がるからである。
【００１３】
更に、カーブ内側の後輪のＥＳＰアンダーステアリング介入は、特に重い車両の場合に車両のカーブ内側の垂直力低下に基づいて、作用が制限される。従って、限界値Ｇ_slipが０％のスリップ値λにセットされ、それによってすべてのＥＳＰアンダーステアリング介入時にブレーキ圧力がカーブ内側の両車輪に加えられるようにすることによっても、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入を行うことができる。これによって、縦方向速度の低下が増大すると共に、車両の上下軸線回りの大きな全体トルクが得られるという利点がある。
【００１４】
カーブ内側の後輪および／または前輪のＥＳＰ介入時に、前輪の横方向加速度を検出し、限界値Ｇ_{transverse/top/bottom}と比較することにより、車両の横方向加速度が考察される。ＥＳＰ介入時の限界値Ｇ_{transverse/top/bottom}からの横方向加速度の偏差が決定され、スリップ値と相関してドライビングダイナミクスが評価される。スリップ値が高く、横方向加速度が小さい場合には、タイヤと道路の間の摩擦係数が小さいことが推測される。
【００１５】
車両個々の上側の限界値Ｇ_{transverse/top}が固定され、この限界値はカーブ内側の前輪の制御の際、横方向加速度が下側の限界値Ｇ_{transverse/bottom}に達するかまたはこの限界値を下回るときに考察される。限界値Ｇ_{transverse/bottom}は１〜３ｍ／ｓ²、特に２ｍ／ｓ²である。
【００１６】
ＥＳＰアンダーステアリング介入の際、カーブ内側の車輪、すなわち前輪と後輪にブレーキ圧力が常に加えられるときに、限界値（Ｇ_transverseがλ＝０に一致する）が零にセットされると有利である。
【００１７】
次の条件１，２，３が満たされるときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ記入が行われると有利である。
１．前車軸のほぼ直線的な範囲のためのモデルに基づく最大横方向力を上回る。
２．ＥＳＰエンジントルク低下作用が働いていない。
３．ブレーキ圧力（縦方向力）によって加えられるトルクの回転方向が変化するときに、測定された操舵角α_Measがモデルに基づく操舵角α_modelよりも小さい。
【００１８】
上記の３で述べた、条件α_Meas＜α_modelの操舵角α_modelは、次式
【００１９】
【数１】

に従って決定され、ここで、ｌ_fは前車軸と重心の間の距離、ｓはトレッドである。この条件は好ましくは車両の重心ではなく、ホイールベースの半分から出発する。それによって、車両の負荷が増大するにつれて重心が後車軸の方に移動することが考慮される。従って、α_Measは次式
【００２０】
【数２】

に従って決定され、ここで、ｓはトレッド、ｌは軸と重心の間の距離、添え字ｆは前車軸、添え字ｒは後車軸である。
【００２１】
これらの条件を満たすと、カーブ内側の後輪に加えてカーブ内側の前輪のブレーキにブレーキ圧力が加えられる。
【００２２】
ＥＳＰ介入の際に、カーブ内側の前輪のブレーキ圧力が、ＡＢＳロック圧力レベルに一致するスリップ値に制限されると特に有利である。カーブ内側の前輪の圧力上昇がＡＢＳ制御範囲まで可能になることにより、一方では、比較的に小さな横方向力低下で、比較的に大きな縦方向力上昇ひいては全体の最大合力が得られる。この合力は車両の上下軸線回りにヨートルクを生じる。他方では、ＡＢＳコントロールによってブレーキ圧力を制御することにより、安全上重要な誤制御の際にＡＢＳ制御された車輪が不安定になることが防止される。これは特に今日一般的である２つのブレーキ回路の場合に重要である。この２つのブレーキ回路の場合、本発明の方法による介入が両ブレーキ回路で行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
1.1 制御開始と制御終了の条件
カーブ内側の後輪のＥＳＰアンダーステアリング介入時に、次の条件ａ〜ｆが満たされるときに、制御が開始される。すなわち、車両の上下軸線回りのトルク（ヨートルク）がカーブ内側の両車輪ブレーキのブレーキ圧力上昇によって発生させられる。
ａ．ＥＳＰスリップコントローラが、好ましくは限界値Ｇ_slip＞１５％よりも大きなスリップを後輪で検出する。
ｂ．前車軸の横方向加速度が車両個々の限界値Ｇ_{transverse,top}よりも大きい。
ｃ．単一トラックモデルにおいて前車軸でほぼ直線的な範囲のためのモデルに基づく最大横方向力を上回る（単一モデルはモデル状態が１よりも大きい）。
ｄ．ＥＳＰエンジントルク低下作用が働いていない。
ｅ．好ましくは運転者によるブレーキングが検出されていない。
ｆ．現在の操舵角α_Measが、次式
【００２４】
【数３】

または次式
【００２５】
【数４】

によるモデルに基づく操舵角α_modelよりも小さい。
【００２６】
カーブ内側の両車輪のＥＳＰアンダーステアリング介入は、次のｇ〜ｉのときに阻止される。
ｇ．ＥＳＰコントローラがオーバーステアリング介入を行うときかまたは
ｈ．車両の実際ヨーレイトが計算された目標ヨーレイトに達しているとき。
ｉ．限界値Ｇ_{transverse,bottom}を下回るとき。
【００２７】
ＥＳＰ介入とそれに対応する制御は例えば独国特許出願公開第１９５１５０６５号公報に記載されている。この公報の全内容を参照する。
1.2 ブレーキ配分
カーブ内側の前輪における車輪個々ののブレーキ圧力の上昇は、ＡＢＳ制御範囲まで行われる。従って、制御される前輪における圧力上昇（縦方向スリップ）はＡＢＳ閾値に制限される。すなわち、ＥＳＰスリップコントローラはカーブ内側の前輪では作用しなくなる。

Claims (12)

1. 複数の入力値に基づいて個々のブレーキの圧力が決定され、それにより車両の走行安定性がＥＳＰ介入によって高められる、走行安定性を制御するための方法において、カーブ走行の際アンダーステアリング走行状態で、カーブ内側の後輪にＥＳＰ介入しているときに限界値Ｇ_slipと相関してタイヤと道路の間で力が伝達されるかどうかが決定され、限界値に達するかまたは限界値を上回るときに、カーブ内側の後輪に加えてカーブ内側の前輪でＥＳＰ介入が行われることを特徴とする方法。
2. 限界値Ｇ_slipが０％≦λ≦２０％のスリップ値（λ）に達するかまたはこのスリップ値を上回るときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 限界値Ｇ_slipが１０％≦λ≦２０％のスリップ値（λ）に達するかまたはこのスリップ値を上回るときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が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. カーブ内側の後輪および／または前輪のＥＳＰ介入ときに、前輪の横方向加速度が検出され、限界値Ｇ_{transverse/top/bottom}と比較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。
5. ＥＳＰ介入時に限界値Ｇ_{transverse/top/bottom}からの横方向加速度の偏差が決定され、スリップ値と相関してドライビングダイナミクスが評価されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. カーブ内側の前輪の制御に入るための上側の限界値Ｇ_{transverse,top}と、カーブ内側の前輪の制御から出るための下側の限界値Ｇ_{transverse,bottom}が設けられていることを特徴とする、請求項４または５記載の方法。
7. モデルに基づく前車軸の最大横方向力を上回るという条件が満たされるときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. ＥＳＰエンジントルク低下作用が働いていないという条件が満たされるときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行わ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。
9. 測定された操舵角α_Measがモデルに基づく操舵角α_modelよりも小さいときに、カーブ内側の前輪のＥＳＰ介入が行われ、ブレーキ圧力（縦方向力）によって加えられるトルクの回転方向が変化す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。
10. モデルに基づく操舵角α_modelが次式
    

    

    に従って決定され、ここで、ｌ_fは前車軸と重心の間の距離、ｓはトレッドであることを特徴とする、請求項９記載の方法。
11. モデルに基づく操舵角α_modelが次式
    

    

    に従って決定され、ここで、ｌ_fは前車軸と重心の間の距離、ｌ_rは後車軸と重心の間の距離、ｓはトレッドであることを特徴とする、請求項９記載の方法。
12. ＥＳＰ介入時に、カーブ内側の前輪のブレーキ圧力が、ＡＢＳロック圧力レベルに一致するスリップ値に制限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。