JP2004529027A - 自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性を改善する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ＴＣＳ、ＢＴＣＳ、ＥＳＰ等のようなブレーキ介入を行う自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性を改善する方法に関する。エンジンインターフェースを備えていないコントロールシステムにおいて、ブレーキシステムの熱負荷を低減するために、所定のコントロール状況で、ブレーキシステムの危険な熱負荷が予想されるコントロール機能の部分範囲が、少なくとも一時的に阻止されるかあるいは制限されて許容される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＣＳ、ＢＴＣＳ、ＥＳＰ等のようなブレーキ介入を行う自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性（熱負荷下の安定性）を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のＥＳＰシステムの重要な調節方法はブレーキ介入とエンジン介入である。しかし、現在の多くの量産車はエンジントルクインターフェースを備えていないか不十分なエンジントルクインターフェースしか備えていない（エンジントルクに影響を及ぼす方法と実際値のフィードバック）。従って、エンジン介入は概して行われないかあるいは制限されて行われる。これらの車両のために、スタビリティとトラクションを高める制御システムを提供するために、既存のＥＳＰ／ＴＣＳから、エンジン介入しない制御システムを得ることが提案される。これによって勿論、操舵性、スタビリティおよびトラクションに関して機能的な損失が生じる。しかし、これらの特性は純ＡＢＳシステムと比べて大幅に改善される。
【０００３】
トラクションコントロール／エンジントルクコントロールを行わないコンロールシステムの重要な問題は、ブレーキの摩擦部材の大きな熱負荷にある。この熱負荷は極端な場合、当該車輪のブレーキ作用の低下および／またはかなり大きな摩耗を生じることになる。駆動される車軸の車輪ブレーキに、大きな熱負荷が生じる。なぜなら、ブレーキ介入だけしか、大きすぎるように選択されたエンジントルクを制限することができないからである。従って、大きすぎるように設定されたエンジントルクが車両のスタビリティ、操舵性またはトラクションの低下の原因であるすべての状況で、問題が生じる。ブレーキ介入はトラクションを増大させるために発進の範囲内での例えば大きすぎるスリップを小さくすることができ、大きすぎるスリップとその結果生じる不安定性によるコーナリングフォースの低下を防止することができるかあるいは適合しない速度によるアンダーステアリングの不安定性を和らげることができる。しかし、上記のどのケースでも、エンジントルクを低減することができず、それによってシステムへのエネルギー供給の原因を除去することはできない。その結果、ブレーキ介入がかなり長い時間高いブレーキ圧レベルで作用し、それによって摩擦部材の熱負荷が増大する。
【０００４】
熱過負荷の危険を防止する方法では、ブレーキの温度負荷のためのモデルを作成し、限界温度に達すると、コントロールシステムを停止する。この方法はＴＣＳ（トラクションスリップコントロール）のブレーキコントロールの技術水準である。この方法がエンジン介入をしないでコントロールシステムに適用されると、ブレーキの上記の増大した熱負荷に基づいて、コントロールシステム全体の使用可能性が強く制限される。しかし、限界温度を高めると、ブレーキの熱過負荷の危険が生じる。それによって、システム設計の際目的の対立が明確になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の根底をなす課題は、上記の難点に打ち勝つことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は請求項１に記載した方法によって解決されることが判った。
【０００７】
本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
【０００８】
ＴＣＳ（トラクションスリップコントロール）、ＢＴＣＳ（トラクションスリップコントロールへのブレーキ介入）、ＥＳＰ（エレクトロニックスタビリティプログラム）等のようなブレーキ介入を行う、エンジンインターフェースを備えていない自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性を改善する方法において、ブレーキシステムの熱負荷を低減するために、所定のコントロール状況で、ブレーキシステムの危険な熱負荷が予想されるコントロール機能の部分範囲が、少なくとも一時的に阻止されるかあるいは制限されてのみ許容されると有利である。その際、ＥＳＰ自動車コントロールシステムの場合、トラクションスリップコントロールにＥＳＰコントロールが続くかあるいは続かないかに応じて、トラクションスリップコントロールの部分機能を一時的に中断するかまたは制限して許容する方法がきわめて適していることが判った。
【０００９】
ブレーキ装置の熱負荷を低減するために、ブレーキ介入によってトラクションスリップコントロール（ＢＴＣＳ）を行う場合、均一な摩擦係数での発進、安定したカーブ走行等のような所定の状況において、ＥＤＳ機能、すなわち１本の車軸の１個の車輪のブレーキ介入によるトラクション改善だけが少なくとも一時的に許容されると合目的である。一般的に、グリップ性の異なる道路、すなわち右側または左側の駆動車輪の異なる力伝達能力（いわゆるμスプリット）がＥＤＳ機能の基礎となっている。その際、グリップのよい道路側でのトラクション力を利用することができない。その原因は、駆動される両車輪の間のディファレンシャルである。このディファレンシャルの場合、トルクバランスの機能のための、小さな駆動トルクの側が反対側のトルクを決定する（または制限する）。ＥＤＳ（エレクトロニックディファレンシャルロック）は、駆動車輪が空転する際にブレーキに適応介入し、それによってディファレンシャルのように作用し、そしてトラクションを高める。その際加えられるブレーキトルクは付加的な支持としてディファレンシャルに作用し、それ故反対側の車輪に駆動トルクとして供される。このトラクションの増大は特に、車両の低速範囲で作用するので、ブレーキ装置の熱負荷が許容される範囲内で生じる。その際、トラクションスリップコントロールにＥＳＰドライビングスタビリティコントロールが続かないときに、ＥＤＳ機能は好ましくは一時的に許容される。
【００１０】
トラクションスリップコントロールに入る際に、操舵角および／またはヨーレイトおよび／または横方向加速度に基づいて、あるいはＥＳＰヨーレイトコントロールおよび／または横滑り角速度差コントロールのコントロール差に基づいて、不安定なカーブ走行が続く傾向があるかどうかが決定され、この場合トラクションスリップコントロールの際に両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）が許容されると有利である。更に、不安定なカーブ走行（ＥＳＰコントール）の際、両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）がトラクションスリップコントロールで許容されると有利である。これらの手段によって、一方ではブレーキ予備介入がＲＳＰコントロールにとって“安定した走行状態”で既に達成され、他方では不安定なカーブ走行時に、両車輪ブレーキの許容される制御によって、車速が低減され、および／または車両の安定性が高められる。
【００１１】
ドライビングスタビリティにとって危険な状況において、測定または温度モデル計算によって決定されたシステムの限界温度に達しない場合にのみ、完全なコントロール機能が許容されると有利である。
【００１２】
すなわち、本発明は、上記の対立の解決策を示す。この解決策は原理的には、所定の状態範囲において意識的に、熱負荷全体を低減するために制御機能の部分範囲を省略することにある。それによって、他の部分機能のためのシステム全体の使用可能性を高めることができる。この基本思想の実施形として、コントロールシステム全体の安定化特性の高められた使用可能性のためにトラクション特性を省略することが提案される。
【００１３】
特に小さな摩擦係数（Ｌμ）での発進範囲において、公知のごとく、適用可能な小さな車輪トルクに基づいて、大きな車輪スリップが発生する。この車輪スリップは均一な摩擦係数状態の際車両両側に発生する。ＴＣＳは原理的な２つのコントロール方法を有する。一方では、いわゆるＥＤＳ（エレクトロニックディファレンシャルロック）である。このＥＤＳはこのシステムの名前に対応して、車両両側の間のスリップ差を除去する。これに対して、ＢＴＣＳ（ブレーキトラクションコントロールシステム）は、このスリップ差のほかに、車両両側で発生する車輪スリップを調整することができる。車両がＬμにおけるカーブ走行中にあると、特に車両が後輪駆動だけの場合、両後輪のスピンが、車両のコーナーリング特性を完全に損失し、それによって不安定なオーバーステアリングの状態を生じる。それに続いて、小さな摩擦係数でのＥＳＰのオーバーステアリング介入でもこのオーバーステアリング状態を除去することができない。
【００１４】
そこで、熱負荷を制限するために、発進範囲においてＥＤＳシステムだけを作用させることが提案される。ヨーダイナミクス状況が続いて起こるかまたは既にきざしが見えているかまたは存在することが検出システムに基づいて確かめられたときに初めて、できるだけ両側のブレーキ介入を行う完全なＢＴＣＳが許容される。それによって、ＢＴＣＳは伝統的なＥＳＰブレーキ介入のための一種の予備介入として作用する。
【００１５】
上記の検出システムでは次の形態で示される。
ａ）ヨーダイナミクス的に危険な状況が起こり得る。
【００１６】
この場合、操舵角および／またはヨーレイトおよび／または横方向加速度は所定の閾値を上回らなければならない。
ｂ）ヨーダイナミクス的に危険な状況のきざしが見える。
【００１７】
ＥＳＰヨーレイトコントロールの制御差
【００１８】
【数１】
【００１９】
および／または横滑り角速度コントロールの制御差
【００２０】
【数２】
【００２１】
が、コントロール部分
【００２２】
【数３】
【００２３】
のその都度の入口閾値の或る部分ｋ（この場合、ｋ＞０でｋ≦１である）を上回っている。すなわち、
【００２４】
【数４】
【００２５】
検出システムは、上記のコントロール部分の出口閾値の或る部分を下回るとき、更に場合によって作動するＥＳＰコントロールが終了するときに、リセット可能である。検出システムは、ＥＳＰのための下側の入口車速を上回るときに作動し、そして出口車速を下回るときに作動停止する。
ｃ）ヨーダイナミクス的に危険な状況にある。
【００２６】
コントロールシステムＥＳＰは作動している。
【００２７】
完全なＢＴＣＳの状況選択的な作動の上記の方法の拡張は、上記の遮断温度Ｔmaxよりも低い温度モデルの所定の限界温度Ｔgrenzを上回らないときに、発進範囲においてもＢＴＣＳが付加的に許容されることにある。下側の限界温度の上方で、完全なＢＴＣＳの上記の状況に依存する作動が検出される。この方法は次の表において仕様２で示してある。この段階的な方法はトラクション特性の使用可能性を拡張することができる。
【００２８】
この場合、運転者にとってシステムの使用可能性（下側の温度限界に達すること）が判りにくいという欠点がある。
【００２９】
【表１】
【０００１】
本発明は、ＴＣＳ、ＢＴＣＳ、ＥＳＰ等のようなブレーキ介入を行う自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性（熱負荷下の安定性）を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のＥＳＰシステムの重要な調節方法はブレーキ介入とエンジン介入である。しかし、現在の多くの量産車はエンジントルクインターフェースを備えていないか不十分なエンジントルクインターフェースしか備えていない（エンジントルクに影響を及ぼす方法と実際値のフィードバック）。従って、エンジン介入は概して行われないかあるいは制限されて行われる。これらの車両のために、スタビリティとトラクションを高める制御システムを提供するために、既存のＥＳＰ／ＴＣＳから、エンジン介入しない制御システムを得ることが提案される。これによって勿論、操舵性、スタビリティおよびトラクションに関して機能的な損失が生じる。しかし、これらの特性は純ＡＢＳシステムと比べて大幅に改善される。
【０００３】
トラクションコントロール／エンジントルクコントロールを行わないコンロールシステムの重要な問題は、ブレーキの摩擦部材の大きな熱負荷にある。この熱負荷は極端な場合、当該車輪のブレーキ作用の低下および／またはかなり大きな摩耗を生じることになる。駆動される車軸の車輪ブレーキに、大きな熱負荷が生じる。なぜなら、ブレーキ介入だけしか、大きすぎるように選択されたエンジントルクを制限することができないからである。従って、大きすぎるように設定されたエンジントルクが車両のスタビリティ、操舵性またはトラクションの低下の原因であるすべての状況で、問題が生じる。ブレーキ介入はトラクションを増大させるために発進の範囲内での例えば大きすぎるスリップを小さくすることができ、大きすぎるスリップとその結果生じる不安定性によるコーナリングフォースの低下を防止することができるかあるいは適合しない速度によるアンダーステアリングの不安定性を和らげることができる。しかし、上記のどのケースでも、エンジントルクを低減することができず、それによってシステムへのエネルギー供給の原因を除去することはできない。その結果、ブレーキ介入がかなり長い時間高いブレーキ圧レベルで作用し、それによって摩擦部材の熱負荷が増大する。
【０００４】
熱過負荷の危険を防止する方法では、ブレーキの温度負荷のためのモデルを作成し、限界温度に達すると、コントロールシステムを停止する。この方法はＴＣＳ（トラクションスリップコントロール）のブレーキコントロールの技術水準である。この方法がエンジン介入をしないでコントロールシステムに適用されると、ブレーキの上記の増大した熱負荷に基づいて、コントロールシステム全体の使用可能性が強く制限される。しかし、限界温度を高めると、ブレーキの熱過負荷の危険が生じる。それによって、システム設計の際目的の対立が明確になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の根底をなす課題は、上記の難点に打ち勝つことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は請求項１に記載した方法によって解決されることが判った。
【０００７】
本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
【０００８】
ＴＣＳ（トラクションスリップコントロール）、ＢＴＣＳ（トラクションスリップコントロールへのブレーキ介入）、ＥＳＰ（エレクトロニックスタビリティプログラム）等のようなブレーキ介入を行う、エンジンインターフェースを備えていない自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性を改善する方法において、ブレーキシステムの熱負荷を低減するために、所定のコントロール状況で、ブレーキシステムの危険な熱負荷が予想されるコントロール機能の部分範囲が、少なくとも一時的に阻止されるかあるいは制限されてのみ許容されると有利である。その際、ＥＳＰ自動車コントロールシステムの場合、トラクションスリップコントロールにＥＳＰコントロールが続くかあるいは続かないかに応じて、トラクションスリップコントロールの部分機能を一時的に中断するかまたは制限して許容する方法がきわめて適していることが判った。
【０００９】
ブレーキ装置の熱負荷を低減するために、ブレーキ介入によってトラクションスリップコントロール（ＢＴＣＳ）を行う場合、均一な摩擦係数での発進、安定したカーブ走行等のような所定の状況において、ＥＤＳ機能、すなわち１本の車軸の１個の車輪のブレーキ介入によるトラクション改善だけが少なくとも一時的に許容されると合目的である。一般的に、グリップ性の異なる道路、すなわち右側または左側の駆動車輪の異なる力伝達能力（いわゆるμスプリット）がＥＤＳ機能の基礎となっている。その際、グリップのよい道路側でのトラクション力を利用することができない。その原因は、駆動される両車輪の間のディファレンシャルである。このディファレンシャルの場合、トルクバランスの機能のための、小さな駆動トルクの側が反対側のトルクを決定する（または制限する）。ＥＤＳ（エレクトロニックディファレンシャルロック）は、駆動車輪が空転する際にブレーキに適応介入し、それによってディファレンシャルのように作用し、そしてトラクションを高める。その際加えられるブレーキトルクは付加的な支持としてディファレンシャルに作用し、それ故反対側の車輪に駆動トルクとして供される。このトラクションの増大は特に、車両の低速範囲で作用するので、ブレーキ装置の熱負荷が許容される範囲内で生じる。その際、トラクションスリップコントロールにＥＳＰドライビングスタビリティコントロールが続かないときに、ＥＤＳ機能は好ましくは一時的に許容される。
【００１０】
トラクションスリップコントロールに入る際に、操舵角および／またはヨーレイトおよび／または横方向加速度に基づいて、あるいはＥＳＰヨーレイトコントロールおよび／または横滑り角速度差コントロールのコントロール差に基づいて、不安定なカーブ走行が続く傾向があるかどうかが決定され、この場合トラクションスリップコントロールの際に両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）が許容されると有利である。更に、不安定なカーブ走行（ＥＳＰコントール）の際、両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）がトラクションスリップコントロールで許容されると有利である。これらの手段によって、一方ではブレーキ予備介入がＲＳＰコントロールにとって“安定した走行状態”で既に達成され、他方では不安定なカーブ走行時に、両車輪ブレーキの許容される制御によって、車速が低減され、および／または車両の安定性が高められる。
【００１１】
ドライビングスタビリティにとって危険な状況において、測定または温度モデル計算によって決定されたシステムの限界温度に達しない場合にのみ、完全なコントロール機能が許容されると有利である。
【００１２】
すなわち、本発明は、上記の対立の解決策を示す。この解決策は原理的には、所定の状態範囲において意識的に、熱負荷全体を低減するために制御機能の部分範囲を省略することにある。それによって、他の部分機能のためのシステム全体の使用可能性を高めることができる。この基本思想の実施形として、コントロールシステム全体の安定化特性の高められた使用可能性のためにトラクション特性を省略することが提案される。
【００１３】
特に小さな摩擦係数（Ｌμ）での発進範囲において、公知のごとく、適用可能な小さな車輪トルクに基づいて、大きな車輪スリップが発生する。この車輪スリップは均一な摩擦係数状態の際車両両側に発生する。ＴＣＳは原理的な２つのコントロール方法を有する。一方では、いわゆるＥＤＳ（エレクトロニックディファレンシャルロック）である。このＥＤＳはこのシステムの名前に対応して、車両両側の間のスリップ差を除去する。これに対して、ＢＴＣＳ（ブレーキトラクションコントロールシステム）は、このスリップ差のほかに、車両両側で発生する車輪スリップを調整することができる。車両がＬμにおけるカーブ走行中にあると、特に車両が後輪駆動だけの場合、両後輪のスピンが、車両のコーナーリング特性を完全に損失し、それによって不安定なオーバーステアリングの状態を生じる。それに続いて、小さな摩擦係数でのＥＳＰのオーバーステアリング介入でもこのオーバーステアリング状態を除去することができない。
【００１４】
そこで、熱負荷を制限するために、発進範囲においてＥＤＳシステムだけを作用させることが提案される。ヨーダイナミクス状況が続いて起こるかまたは既にきざしが見えているかまたは存在することが検出システムに基づいて確かめられたときに初めて、できるだけ両側のブレーキ介入を行う完全なＢＴＣＳが許容される。それによって、ＢＴＣＳは伝統的なＥＳＰブレーキ介入のための一種の予備介入として作用する。
【００１５】
上記の検出システムでは次の形態で示される。
ａ）ヨーダイナミクス的に危険な状況が起こり得る。
【００１６】
この場合、操舵角および／またはヨーレイトおよび／または横方向加速度は所定の閾値を上回らなければならない。
ｂ）ヨーダイナミクス的に危険な状況のきざしが見える。
【００１７】
ＥＳＰヨーレイトコントロールの制御差
【００１８】
【数１】
および／または横滑り角速度コントロールの制御差
【００２０】
【数２】
が、コントロール部分
【００２２】
【数３】
のその都度の入口閾値の或る部分ｋ（この場合、ｋ＞０でｋ≦１である）を上回っている。すなわち、
【００２４】
【数４】
検出システムは、上記のコントロール部分の出口閾値の或る部分を下回るとき、更に場合によって作動するＥＳＰコントロールが終了するときに、リセット可能である。検出システムは、ＥＳＰのための下側の入口車速を上回るときに作動し、そして出口車速を下回るときに作動停止する。
ｃ）ヨーダイナミクス的に危険な状況にある。
【００２６】
コントロールシステムＥＳＰは作動している。
【００２７】
完全なＢＴＣＳの状況選択的な作動の上記の方法の拡張は、上記の遮断温度Ｔmaxよりも低い温度モデルの所定の限界温度Ｔgrenzを上回らないときに、発進範囲においてもＢＴＣＳが付加的に許容されることにある。下側の限界温度の上方で、完全なＢＴＣＳの上記の状況に依存する作動が検出される。この方法は次の表において仕様２で示してある。この段階的な方法はトラクション特性の使用可能性を拡張することができる。
【００２８】
この場合、運転者にとってシステムの使用可能性（下側の温度限界に達すること）が判りにくいという欠点がある。
【００２９】
【表１】
Claims (6)
- ＴＣＳ、ＢＴＣＳ、ＥＳＰ等のようなブレーキ介入を行う自動車制御システムの制御応答と熱負荷耐性を改善する方法において、ブレーキシステムの熱負荷を低減するために、所定のコントロール状況で、ブレーキシステムの危険な熱負荷が予想されるコントロール機能の部分範囲が、少なくとも一時的に阻止されるかあるいは制限されて許容されることを特徴とする方法。
- ブレーキ介入によってトラクションスリップコントロール（ＢＴＣＳ）を行う場合、均一な摩擦係数での発進、安定したカーブ走行等のような所定の状況において、ＥＤＳ機能、すなわち１本の車軸の１個の車輪のブレーキ介入によるトラクション改善だけが少なくとも一時的に許容されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
- トラクションスリップコントロールに入る際に、操舵角および／またはヨーレイトおよび／または横方向加速度に基づいて、不安定なカーブ走行が続く傾向があるかどうかが決定されることと、この場合トラクションスリップコントロールの際に両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）が許容されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
- トラクションスリップコントロールに入る際に、ＥＳＰヨーレイトコントロールおよび／または横滑り角速度差コントロールのコントロール差に基づいて、不安定なカーブ走行が続く傾向があるかどうかが決定されることと、この場合トラクションスリップコントロールの際に両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）が許容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。
- 不安定なカーブ走行（ＥＳＰコントール）の際、両車輪のブレーキ介入（ＢＴＣＳ）がトラクションスリップコントロールで許容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。
- ドライビングスタビリティにとって危険な状況において、測定または温度モデル計算によって決定されたシステムの限界温度に達しない場合にのみ、完全なコントロール機能が許容さ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。
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