JP2004530598A - 車両の走行安定性コントロールを修正する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、実質的に設定された操舵角（δ）と走行速度（ｖ）とからなる入力値が、走行特性によって決定された車両モデルに基づいて、ヨー角速度の目標値（Ψsoll）に換算され、この目標値がヨー角速度の測定された実際値（Ψmess）と比較され、この比較結果に応じてＥＳＰコントローラ内で付加的なヨートルク（ＭG）が計算され、このヨートルクがＥＳＰ介入を決める働きをし、このＥＳＰ介入が車両の車輪ブレーキに加えられる圧力値を介して追加ヨートルクを発生し、この追加ヨートルクが測定されたヨー角速度（Ψmess）を計算されたヨー角速度（Ψsoll）に近づけ、モデルに基づく摩擦係数が決定され、この摩擦係数の出力信号（μ）が車両モデルに供給され、それによってヨー角速度（Ψsoll）の目標値を計算するときに考慮される、車両走行安定性コントロールを修正するための方法に関する。縦軸線回りの車両のロールオーバーを回避するために、本発明では、摩擦係数が、少なくとも１つの限界横方向加速度またはそれから導き出された値を示す値に依存して、許容される最大摩擦係数（μmax）の下方の値に制限されることが提案される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に設定された操舵角（δ）と走行速度（ｖ）とからなる入力値が、走行特性によって決定された車両モデルに基づいて、ヨー角速度の目標値
【０００２】
【数１】
【０００３】
に換算され、この目標値がヨー角速度の測定された実際値
【０００４】
【数２】
【０００５】
と比較され、この比較結果に応じてＥＳＰコントローラ内で付加的なヨートルク（ＭG）が計算され、このヨートルクがＥＳＰ介入を決める働きをし、このＥＳＰ介入が車両の車輪ブレーキに加えられる圧力値を介して追加ヨートルクを発生し、この追加ヨートルクが測定されたヨー角速度
【０００６】
【数３】
【０００７】
を計算されたヨー角速度
【０００８】
【数４】
【０００９】
に近づけ、モデルに基づく摩擦係数が決定され、この摩擦係数の出力信号（μ）が車両モデルに供給され、それによってヨー角速度
【００１０】
【数５】
【００１１】
の目標値を計算するときに考慮される、車両走行安定性（車両ドライビングダイナミクス）コントロールを修正するための方法に関する。本発明は更に、縦軸線回りの車両のロールオーバーを防止する方法とＥＳＰコントロールに関する。
【背景技術】
【００１２】
車速が要求に適合していないときに、所定の走行状態では車両が不安定になり得る。車両不安定性を自動的になくすために、いろいろな走行安定性コントロールシステムが知られている。
【００１３】
基本的には５つの原理がある。この原理は、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。その際、５つの原理は、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。
【００１４】
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。
【００１５】
車両は更に、運転者の要求に依存して駆動トルクをパワートレーンを経て少なくとも１個の車輪に加える熱力学的または電気的な駆動装置を備えている。
【００１６】
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。更に、駆動装置によって発生した現在の駆動トルクと、運転者が要求するトルクが決定される。その際、このトルクは、例えばエンジン特性マップから導き出された間接的に決定される値である。
【００１７】
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。ブレーキスリップコントロールとトラクションスリップコントロールと電子式ブレーキ力配分にとっては、道路上でのタイヤの縦方向スリップが最も重要であるが、ＥＳＰコントロール（ＥＳＰ）では、例えばヨー速度や横滑り角速度のような他の値が考慮される。
【００１８】
トレッドに対する重心の高さが或る危険な値を上回るすべての車両（代表的にはＳＵＶ、オフロード車両等）は、危険な横方向加速度を上回ると、不安定なロール状態、すなわちいわゆるロールオーバーに陥る。この限界値は、準定常的カーブ走行時にも運転中状況に適していない走行方法に到達し得る範囲内で、例えば最大積載荷重に関して車両重量を増大させることによって、およびその結果車両重心を上昇させることによって下がり得る。状況に適していない走行方法とは、所定のカーブ半径に必要な操舵角のために大きすぎる横方向加速度を生じる速度で、運転者がカーブ形状についていけないことを意味する。勿論、実際にはあまり起こらないが、運転者がカーブ形状についていけないのではなく、操舵角を自由に設定し、この設定によってその現在の速度について許容されない横方向加速度範囲に入ることがある（例えば駐車上での切り返し中の操舵車輪のゆっくりした内側回転）。カーブ半径が一定の場合の上昇する速度は同様に、危険なロールオーバー状況を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の根底をなす課題は、ロールオーバーの危険のある状況を回避するための方法とコントロールを提供することである。この場合、運転者によって設定された理想的なコースを充分に維持すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題は本発明に従い、摩擦係数が、少なくとも１つの限界横方向加速度またはそれから導き出された値を示す値に依存して、許容される最大摩擦係数（μmax）の下方の値に制限されることによって解決される。
【００２１】
これによって、ロールオーバーの危険を回避するための適切な横方向加速度制限が可能になる。
【００２２】
本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
【００２３】
本発明の対象は更に、ＥＳＰ判断基準では車両走行状態がまだ安定しているときに、走行特性を決定する基準モデル、特に線形のシングルトラックモデルの入力値の制限に応じて、特に請求項１〜６のいずれか一つに従って、コントロールを開始するように、ＥＳＰコントロールを修正することである。入力値として好ましくは、摩擦係数および／または横方向加速度および／または操舵角速度が制限される。
【００２４】
カーブ走行時（準定常的な円走行）、危険な値を上回る横方向加速度が検出されると（これは操舵角とヨーレイトによって妥当化される）、このＥＳＰコントロールの特殊コントロールモードが開始される。この特殊コントロールモードでは、ＥＳＰコントロールが車両の走行状態を次のような時点で制御する。すなわち、ＥＳＰ判断基準に従って安定した走行状態が存在する時点で制御する。特殊制御モードでは、選定された車両基準モデルに従って、目標ヨーレイトが設定される。しかし、この車両基準モデルは入力値、特に横方向加速度、摩擦係数および／または操舵角速度の限界値に応じて、安定した走行状態のときに既にコントロールを開始するように離調される。その際、車両基準モデルは中立またはアンダーステアリングになるように設計可能である。入力値は車両基準モデルで修正された目標ヨーレイトの値を低減する。このようにして低減された目標ヨーレイトは測定された実際のヨーレイトと比較される。この場合、比較結果に応じて、ＥＳＰコントロールにおいて付加的なヨートルクが計算される。目標ヨーレイトは入力値を制限することによって、ＥＳＰオーバーステアリング介入による車両のアンダーステアリング走行状態の方への強制された制御を発生する。ＥＳＰオーバーステアリング介入の際、少なくともカーブ外側の前輪ブレーキにブレーキ圧力が加えられる。他の実施形では、例えば速度に依存するオフセット値が目標ヨーレイトに加えられる。ヨーレイトオフセットの変化は更に、大きな横方向加速度の場合に大きく採寸できるように、横方向加速度に依存して形成可能である。これによって、車両のアンダーステアリング傾向が強められる。
【００２５】
ＥＳＰ制御アルゴリズムが変化しないでそのままであると有利である。ロールオーバーの危険のある状況で開始されるオーバーステアリング介入は、車両をアンダーステアリング走行状態にする。更に、高い横方向加速度の範囲における手段によって、アンダーステアリング介入が行われない。このアンダーステアリング介入は車両を再び中立範囲にもたらす。なぜなら、このアンダーステアリング介入がロールオーバーの危険を高めるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
１．発明の説明
図１には、ＥＳＰコントロールシステム、油圧式ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えた車両が示してある。ブレーキ装置は勿論、電気油圧式または電気機械式ブレーキとして形成可能である。４個の車輪は１５，１６，２０，２１によって示してある。各々の車輪１５，１６，２０，２１には車輪センサ２２〜２５が１個ずつ設けられている。信号は電子制御ユニット２８に供給される。この電子制御ユニットは設定された判断基準に基づいて車輪速度から車速ＶRefを算出する。更に、ヨーレイトセンサ２６、横方向加速度センサ２７および操舵角センサ２９が電子制御ユニット２８に接続されている。各々の車輪は更に、個別制御可能な車輪ブレーキ３０〜３３を備えている。このブレーキは液圧で運転され、液圧管路３４〜３７を経て圧液を受ける。ブレーキ圧力は弁ブロック３８によって調節される。この場合、弁ブロックは、電子制御ユニット２８内で発生する電気信号によって運転者に依存しないで制御される。運転者は、ブレーキペダルによって操作されるマスターシリンダを介して液圧管路にブレーキ圧力を加えることができる。マスターシリンダまたは液圧管路には圧力センサＰが設けられている。この圧力センサによって運転者ブレーキング要求を検出することができる。電子制御ユニットはインターフェース（ＣＡＮ）を経てエンジン制御装置に接続されている。
【００２７】
ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えたＥＳＰコンロールシステムは、構成要素として
・４個の車輪速度センサ、
・圧力センサ（Ｐ）、
・横方向加速度センサ（ＬＡ）、
・ヨーレイトセンサ（ＹＲ）、
・操舵角センサ（ＳＷＡ）、
・個別制御可能な車輪ブレーキ、
・液圧ユニット（ＨＣＵ）および
・電子制御ユニット（ＥＣＵ）
を含んでいる。このＥＳＰコンロールシステムによって、付加的なセンサを用いずに、危険な走行状態の予想と、特にその回避を実現することができる。
１．１解決される課題
ロールオーバーを防止するための提案した方法の標的は準静的コーナーリング操作である。すなわち、車両の状態（操舵角設定、速度、ヨーレイトおよび横方向加速度）が“ゆっくり”変化し、それによってロールオーバーの傾向が比較的に“ゆっくり”増大する。その結果、すべての油圧手段は比較的に小さな時間的勾配で作動する。
【００２８】
ゆっくり増大するロールオーバーの傾向を弱めるためまたは阻止するためには、上記の説明に続いて、車速を低下させ、および／または車速のそれ以上の上昇を適時に防止しなればならない。更に、車両のヨー運動（ヨーレイト）は傾向から見て縮小すべきであるかまたは更なる増大を阻止すべきである。従って、傾向から見て方法の油圧的な作動によって、横方向加速度の小さなアンダーステアリングの車両状態が生じる。状況を運転者にフィードバックして運転者に速度を低下させるために、横方向加速度を低減するようにヨーダイナミクスに積極的に影響を与える以外に、運転者によるそれ以上の操舵角増大を防止することが重要な設計規準である。これはアンダーステアリング走行状態を発生することによって同じように達成される。
【００２９】
提案した方法は実質的にＥＳＰの制御アルゴリズムを使用し、上記の要求に応じるために適した、ロールオーバーに関連する準静的な状況で、この制御アルゴリズムを修正する。この場合、高い横方向加速度レベルで準静的な車両状態が検出された場合には、車両のヨー状態、ひいては基準モデル（横方向加速度のための線形シングルトラックモデル）の横方向加速度がその目標値を求める範囲内で所定の値に制限される。この制限によって、車両の目標ヨー状態が或る値に制限されるので、相応して高い実際の車両のヨーレイトの場合、オーバーステアリング状況が認識される。この状況はＥＳＰ介入ロジックのように、カーブ外側の前輪の圧力上昇に追従する。それに対して、この状況での実際の車両状態はまだ中立であるかまたは既にアンダーステアリングである。それによって、もしかして修正されていないＥＳＰ目標値計算の範囲内で既に開始されたアンダーステアリング介入は、傾向から見て防止される。これは重要である。というの、アンダーステアリング介入（カーブ内側の後輪の圧力上昇）がコースホールディングに有効である（ヨーレイトが高められる）がしかし、ロールオーバーの傾向を強めるからである。
【００３０】
ロールオーバーに関連する状況でのＥＳＰオーバーステアリング介入の上記の圧力上昇によって、ロールオーバーを防止する方法のために要求される判断基準が満たされる。すなわち、アンダーステアリングで、操舵を妨げ、そして制動するつまり速度低下する車両状態が生じる。ここで、加えられるヨートルクが、ブレーキングによって引き起こされる車両の内側への旋回傾向を生じないように作用する。更に、上昇した圧力が、運転者による状況の悪化（操舵角の増大または車速の更なる上昇ひいては車両のヨーレイトの増大並びに制限された目標ヨーレイトに対する差）を弱める。同様に、運転者の操舵戻しまたはブレーキングが介入を終了する。
１．２解決要素
最も重要な解決要素はロールオーバーに関連する準静的状況の検出と、修正されたＥＳＰコントロールの維持方法と、ＥＳＰ基準モデルの横方向加速度制限である。
１．２．１ロールオーバーに関連するカーブ状況の検出と修正ＥＳＰコントロールの維持
ＥＳＰ基準モデルの制御は、
ａ）車両ヨー加速度が限界値（好ましくは２０〜３０°／ｓ2）よりも小さいとき、
ｂ）操舵角速度が限界値（好ましくは１００〜２００°／ｓ）よりも小さいとき、
ｃ）車両横方向加速度が限界値（好ましくは７〜８ｍ／ｓ2）を超えるとき、
ｄ）ＥＳＰコントロールが行われないとき
に開始される。
【００３１】
ＥＳＰコントロールが作用していないとき、条件ａ）またはｂ）を守れないかあるいは条件ｃ）における横方向加速度を所定の値だけ下回るときに（ヒステリシスは好ましくは１〜２ｍ／ｓ2）、基準モデルの制御が停止される。他の実施の形態では、検出のために条件ａ），ｂ）が放棄される。
【００３２】
ＥＳＰコントロールが作用している場合、ＥＳＰ基準モデルの制御は、コントロールの終了時にのみ停止される。
１．２．２ＥＳＰ基準モデルの計算の制御
基準モデルの横方向加速状態は次式の関係によって決定される。
【００３３】
【数６】
【００３４】
・・・（１）
ここで
【００３５】
【数７】
【００３６】
は車両のヨーレイト、
【００３７】
【数８】
【００３８】
は車両の横滑り角速度、
ｖは車速、
αqは車両横方向加速度である。
【００３９】
基準モデルが制限されている場合、基準車両の状態は、好ましくは４〜６ｍ／ｓ2の横方向加速度限界値を上回らないという二次的な条件下で（値はＥＳＰコントロールアルゴリズムの入口閾値および出口閾値と一緒に考慮しなればなない）計算される。
【００４０】
この二次的な条件の好ましい実現方法が図２に示してある。この場合、ＥＳＰアルゴリズムによって計算された、道路の現在と初期の摩擦係数μが上限値に制限される。それによって実現可能な横方向力のレベル、ひいては横方向加速度れべるαqを次式
αq,grenz＝μｇ ・・・・（２）
（横方向における車両の力はつり合っている）に従って計算で制限することができる。ここで、ｇは重力加速度を意味する（9.81ｍ／ｓ2）。
【００４１】
図２は、内部摩擦係数を更新するためのフローチャートの抜粋である。
【００４２】
現在の摩擦係数は、ＥＳＰコントローラがコントロールに入るときにのみ決定される。ＥＳＰコントローラがコントロールに入るために、ロールオーバーに関連する走行状況が検出されているときに（１．２．１で述べた条件ａ）〜ｄ）の少なくとも１つが満たされる）、制限された内部摩擦係数が設定される。コントロール入口で差し当たりまだ推定された摩擦係数が存在しないので、コントロールの開始時に、制限された初期摩擦係数μ＝０．４〜０．７がセットされる。ＥＳＰコントロールが瞬時の走行状況に応答すると、車両は少なくともロールオーバーの危険のある走行状況の限界範囲に近づいていると仮定される。それによって、車両の現在の測定値を考慮することによって、瞬時の道路摩擦係数が推定される。摩擦係数は先ず最初は、目標ヨーレイトを物理的に重要な値に制限するための後続の更新相に関連して、コントロールに入るときに行われる。その際、元の設定摩擦係数μ＝０．４〜０．７から出発して、コントロールに入る際に、最大摩擦係数
【００４３】
【数９】
【００４４】
が決定される。この最大摩擦係数はその後、付加的なヨートルクＭGの計算の基礎となる。
【００４５】
そのために先ず最初に、内部摩擦係数
【００４６】
【数１０】
【００４７】
が測定された横方向加速度ａquerと、縦方向加速度ａlongの計算値とから計算される。この内部摩擦係数は、タイヤの路面保持力が完全に利用されると仮定すると、瞬時の摩擦係数に一致する。しかし、コントロールに入るときにタイヤの最大路面保持力がまだ達成されていないので、表、特性曲線または一定の係数によって、高い摩擦係数
【００４８】
【数１１】
【００４９】
が内部摩擦係数
【００５０】
【数１２】
【００５１】
に割り当てられる。そして、この摩擦係数はコントロールに送られる。従って、次の計算ステップで、道路摩擦係数に適合した目標ヨーレイトで計算し、コントロールを改善することができる。内部摩擦係数は次式
【００５２】
【数１３】
【００５３】
・・・（３）
に従って決定され、ここでαquerは横方向加速度、αlongは縦方向加速度である。
【００５４】
ＥＳＰコントロールが車両に作用している間にも、推定された摩擦係数を更新しなければならない。というのは、コントロール中摩擦係数変化が生じるからである。
【００５５】
内部摩擦係数
【００５６】
【数１４】
【００５７】
の更新（アップデート）のための判断基準は図２に示してある。フィールド７７では、式（３）によって決定された内部摩擦係数
【００５８】
【数１５】
【００５９】
の更新がスタートする。菱形ブロック８２においてロールオーバーが差し迫っている前述のような状況が認識されると、ステップ８３において、
【００６０】
【数１６】
【００６１】
＝０．４〜０．７であるときに、内部摩擦係数が制限される。ロールオーバーが差し迫っている状況が存在すると、内部摩擦係数は制限されないで計算される。
【００６２】
ロールオーバーが差し迫っている走行状況が検出されたときに制限された摩擦係数から出発して、ステップ７８では、その前に求められた推定摩擦係数
【００６３】
【数１７】
【００６４】
または
【００６５】
【数１８】
【００６６】
並びに操舵角（δ）の時間による微分が求められる。
【００６７】
菱形ブロック７９において、車両が停止してもいないし直線走行もしていない、すなわち、状況＜６＞〜＜９＞（６＝後退走行、７＝一定カーブ走行、８＝加速カーブ走行、９＝減速カーブ走行）の１つが存在すること検出されると、ステップ７８の結果がステップ８０で評価される。摩擦係数の低下がステアリング操作に起因しないときにのみ、摩擦係数決定が行われる。車両が前方または後方に直線走行しているときあるいは車両停止状態にあるとき、あるいは推定摩擦係数
【００６８】
【数１９】
【００６９】
の低下がステアリング操作に起因するときには、摩擦係数更新は行われない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ＥＳＰコントロールシステム、油圧式ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えた車両が概略的に示してある。
【図２】内部摩擦係数を更新するためのフローチャートの抜粋である。
【０００１】
本発明は、実質的に設定された操舵角（δ）と走行速度（ｖ）とからなる入力値が、走行特性によって決定された車両モデルに基づいて、ヨー角速度の目標値
【０００２】
【数１】
に換算され、この目標値がヨー角速度の測定された実際値
【０００４】
【数２】
と比較され、この比較結果に応じてＥＳＰコントローラ内で付加的なヨートルク（ＭG）が計算され、このヨートルクがＥＳＰ介入を決める働きをし、このＥＳＰ介入が車両の車輪ブレーキに加えられる圧力値を介して追加ヨートルクを発生し、この追加ヨートルクが測定されたヨー角速度
【０００６】
【数３】
を計算されたヨー角速度
【０００８】
【数４】
に近づけ、モデルに基づく摩擦係数が決定され、この摩擦係数の出力信号（μ）が車両モデルに供給され、それによってヨー角速度
【００１０】
【数５】
の目標値を計算するときに考慮される、車両走行安定性（車両ドライビングダイナミクス）コントロールを修正するための方法に関する。本発明は更に、縦軸線回りの車両のロールオーバーを防止する方法とＥＳＰコントロールに関する。
【背景技術】
【００１２】
車速が要求に適合していないときに、所定の走行状態では車両が不安定になり得る。車両不安定性を自動的になくすために、いろいろな走行安定性コントロールシステムが知られている。
【００１３】
基本的には５つの原理がある。この原理は、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。その際、５つの原理は、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。
【００１４】
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。
【００１５】
車両は更に、運転者の要求に依存して駆動トルクをパワートレーンを経て少なくとも１個の車輪に加える熱力学的または電気的な駆動装置を備えている。
【００１６】
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。更に、駆動装置によって発生した現在の駆動トルクと、運転者が要求するトルクが決定される。その際、このトルクは、例えばエンジン特性マップから導き出された間接的に決定される値である。
【００１７】
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。ブレーキスリップコントロールとトラクションスリップコントロールと電子式ブレーキ力配分にとっては、道路上でのタイヤの縦方向スリップが最も重要であるが、ＥＳＰコントロール（ＥＳＰ）では、例えばヨー速度や横滑り角速度のような他の値が考慮される。
【００１８】
トレッドに対する重心の高さが或る危険な値を上回るすべての車両（代表的にはＳＵＶ、オフロード車両等）は、危険な横方向加速度を上回ると、不安定なロール状態、すなわちいわゆるロールオーバーに陥る。この限界値は、準定常的カーブ走行時にも運転中状況に適していない走行方法に到達し得る範囲内で、例えば最大積載荷重に関して車両重量を増大させることによって、およびその結果車両重心を上昇させることによって下がり得る。状況に適していない走行方法とは、所定のカーブ半径に必要な操舵角のために大きすぎる横方向加速度を生じる速度で、運転者がカーブ形状についていけないことを意味する。勿論、実際にはあまり起こらないが、運転者がカーブ形状についていけないのではなく、操舵角を自由に設定し、この設定によってその現在の速度について許容されない横方向加速度範囲に入ることがある（例えば駐車上での切り返し中の操舵車輪のゆっくりした内側回転）。カーブ半径が一定の場合の上昇する速度は同様に、危険なロールオーバー状況を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の根底をなす課題は、ロールオーバーの危険のある状況を回避するための方法とコントロールを提供することである。この場合、運転者によって設定された理想的なコースを充分に維持すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題は本発明に従い、摩擦係数が、少なくとも１つの限界横方向加速度またはそれから導き出された値を示す値に依存して、許容される最大摩擦係数（μmax）の下方の値に制限されることによって解決される。
【００２１】
これによって、ロールオーバーの危険を回避するための適切な横方向加速度制限が可能になる。
【００２２】
本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
【００２３】
本発明の対象は更に、ＥＳＰ判断基準では車両走行状態がまだ安定しているときに、走行特性を決定する基準モデル、特に線形のシングルトラックモデルの入力値の制限に応じて、特に請求項１〜６のいずれか一つに従って、コントロールを開始するように、ＥＳＰコントロールを修正することである。入力値として好ましくは、摩擦係数および／または横方向加速度および／または操舵角速度が制限される。
【００２４】
カーブ走行時（準定常的な円走行）、危険な値を上回る横方向加速度が検出されると（これは操舵角とヨーレイトによって妥当化される）、このＥＳＰコントロールの特殊コントロールモードが開始される。この特殊コントロールモードでは、ＥＳＰコントロールが車両の走行状態を次のような時点で制御する。すなわち、ＥＳＰ判断基準に従って安定した走行状態が存在する時点で制御する。特殊制御モードでは、選定された車両基準モデルに従って、目標ヨーレイトが設定される。しかし、この車両基準モデルは入力値、特に横方向加速度、摩擦係数および／または操舵角速度の限界値に応じて、安定した走行状態のときに既にコントロールを開始するように離調される。その際、車両基準モデルは中立またはアンダーステアリングになるように設計可能である。入力値は車両基準モデルで修正された目標ヨーレイトの値を低減する。このようにして低減された目標ヨーレイトは測定された実際のヨーレイトと比較される。この場合、比較結果に応じて、ＥＳＰコントロールにおいて付加的なヨートルクが計算される。目標ヨーレイトは入力値を制限することによって、ＥＳＰオーバーステアリング介入による車両のアンダーステアリング走行状態の方への強制された制御を発生する。ＥＳＰオーバーステアリング介入の際、少なくともカーブ外側の前輪ブレーキにブレーキ圧力が加えられる。他の実施形では、例えば速度に依存するオフセット値が目標ヨーレイトに加えられる。ヨーレイトオフセットの変化は更に、大きな横方向加速度の場合に大きく採寸できるように、横方向加速度に依存して形成可能である。これによって、車両のアンダーステアリング傾向が強められる。
【００２５】
ＥＳＰ制御アルゴリズムが変化しないでそのままであると有利である。ロールオーバーの危険のある状況で開始されるオーバーステアリング介入は、車両をアンダーステアリング走行状態にする。更に、高い横方向加速度の範囲における手段によって、アンダーステアリング介入が行われない。このアンダーステアリング介入は車両を再び中立範囲にもたらす。なぜなら、このアンダーステアリング介入がロールオーバーの危険を高めるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
１．発明の説明
図１には、ＥＳＰコントロールシステム、油圧式ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えた車両が示してある。ブレーキ装置は勿論、電気油圧式または電気機械式ブレーキとして形成可能である。４個の車輪は１５，１６，２０，２１によって示してある。各々の車輪１５，１６，２０，２１には車輪センサ２２〜２５が１個ずつ設けられている。信号は電子制御ユニット２８に供給される。この電子制御ユニットは設定された判断基準に基づいて車輪速度から車速ＶRefを算出する。更に、ヨーレイトセンサ２６、横方向加速度センサ２７および操舵角センサ２９が電子制御ユニット２８に接続されている。各々の車輪は更に、個別制御可能な車輪ブレーキ３０〜３３を備えている。このブレーキは液圧で運転され、液圧管路３４〜３７を経て圧液を受ける。ブレーキ圧力は弁ブロック３８によって調節される。この場合、弁ブロックは、電子制御ユニット２８内で発生する電気信号によって運転者に依存しないで制御される。運転者は、ブレーキペダルによって操作されるマスターシリンダを介して液圧管路にブレーキ圧力を加えることができる。マスターシリンダまたは液圧管路には圧力センサＰが設けられている。この圧力センサによって運転者ブレーキング要求を検出することができる。電子制御ユニットはインターフェース（ＣＡＮ）を経てエンジン制御装置に接続されている。
【００２７】
ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えたＥＳＰコンロールシステムは、構成要素として
・４個の車輪速度センサ、
・圧力センサ（Ｐ）、
・横方向加速度センサ（ＬＡ）、
・ヨーレイトセンサ（ＹＲ）、
・操舵角センサ（ＳＷＡ）、
・個別制御可能な車輪ブレーキ、
・液圧ユニット（ＨＣＵ）および
・電子制御ユニット（ＥＣＵ）
を含んでいる。このＥＳＰコンロールシステムによって、付加的なセンサを用いずに、危険な走行状態の予想と、特にその回避を実現することができる。
１．１解決される課題
ロールオーバーを防止するための提案した方法の標的は準静的コーナーリング操作である。すなわち、車両の状態（操舵角設定、速度、ヨーレイトおよび横方向加速度）が“ゆっくり”変化し、それによってロールオーバーの傾向が比較的に“ゆっくり”増大する。その結果、すべての油圧手段は比較的に小さな時間的勾配で作動する。
【００２８】
ゆっくり増大するロールオーバーの傾向を弱めるためまたは阻止するためには、上記の説明に続いて、車速を低下させ、および／または車速のそれ以上の上昇を適時に防止しなればならない。更に、車両のヨー運動（ヨーレイト）は傾向から見て縮小すべきであるかまたは更なる増大を阻止すべきである。従って、傾向から見て方法の油圧的な作動によって、横方向加速度の小さなアンダーステアリングの車両状態が生じる。状況を運転者にフィードバックして運転者に速度を低下させるために、横方向加速度を低減するようにヨーダイナミクスに積極的に影響を与える以外に、運転者によるそれ以上の操舵角増大を防止することが重要な設計規準である。これはアンダーステアリング走行状態を発生することによって同じように達成される。
【００２９】
提案した方法は実質的にＥＳＰの制御アルゴリズムを使用し、上記の要求に応じるために適した、ロールオーバーに関連する準静的な状況で、この制御アルゴリズムを修正する。この場合、高い横方向加速度レベルで準静的な車両状態が検出された場合には、車両のヨー状態、ひいては基準モデル（横方向加速度のための線形シングルトラックモデル）の横方向加速度がその目標値を求める範囲内で所定の値に制限される。この制限によって、車両の目標ヨー状態が或る値に制限されるので、相応して高い実際の車両のヨーレイトの場合、オーバーステアリング状況が認識される。この状況はＥＳＰ介入ロジックのように、カーブ外側の前輪の圧力上昇に追従する。それに対して、この状況での実際の車両状態はまだ中立であるかまたは既にアンダーステアリングである。それによって、もしかして修正されていないＥＳＰ目標値計算の範囲内で既に開始されたアンダーステアリング介入は、傾向から見て防止される。これは重要である。というの、アンダーステアリング介入（カーブ内側の後輪の圧力上昇）がコースホールディングに有効である（ヨーレイトが高められる）がしかし、ロールオーバーの傾向を強めるからである。
【００３０】
ロールオーバーに関連する状況でのＥＳＰオーバーステアリング介入の上記の圧力上昇によって、ロールオーバーを防止する方法のために要求される判断基準が満たされる。すなわち、アンダーステアリングで、操舵を妨げ、そして制動するつまり速度低下する車両状態が生じる。ここで、加えられるヨートルクが、ブレーキングによって引き起こされる車両の内側への旋回傾向を生じないように作用する。更に、上昇した圧力が、運転者による状況の悪化（操舵角の増大または車速の更なる上昇ひいては車両のヨーレイトの増大並びに制限された目標ヨーレイトに対する差）を弱める。同様に、運転者の操舵戻しまたはブレーキングが介入を終了する。
１．２解決要素
最も重要な解決要素はロールオーバーに関連する準静的状況の検出と、修正されたＥＳＰコントロールの維持方法と、ＥＳＰ基準モデルの横方向加速度制限である。
１．２．１ロールオーバーに関連するカーブ状況の検出と修正ＥＳＰコントロールの維持
ＥＳＰ基準モデルの制御は、
ａ）車両ヨー加速度が限界値（好ましくは２０〜３０°／ｓ2）よりも小さいとき、
ｂ）操舵角速度が限界値（好ましくは１００〜２００°／ｓ）よりも小さいとき、
ｃ）車両横方向加速度が限界値（好ましくは７〜８ｍ／ｓ2）を超えるとき、
ｄ）ＥＳＰコントロールが行われないとき
に開始される。
【００３１】
ＥＳＰコントロールが作用していないとき、条件ａ）またはｂ）を守れないかあるいは条件ｃ）における横方向加速度を所定の値だけ下回るときに（ヒステリシスは好ましくは１〜２ｍ／ｓ2）、基準モデルの制御が停止される。他の実施の形態では、検出のために条件ａ），ｂ）が放棄される。
【００３２】
ＥＳＰコントロールが作用している場合、ＥＳＰ基準モデルの制御は、コントロールの終了時にのみ停止される。
１．２．２ＥＳＰ基準モデルの計算の制御
基準モデルの横方向加速状態は次式の関係によって決定される。
【００３３】
【数６】
・・・（１）
ここで
【００３５】
【数７】
は車両のヨーレイト、
【００３７】
【数８】
は車両の横滑り角速度、
ｖは車速、
αqは車両横方向加速度である。
【００３９】
基準モデルが制限されている場合、基準車両の状態は、好ましくは４〜６ｍ／ｓ2の横方向加速度限界値を上回らないという二次的な条件下で（値はＥＳＰコントロールアルゴリズムの入口閾値および出口閾値と一緒に考慮しなればなない）計算される。
【００４０】
この二次的な条件の好ましい実現方法が図２に示してある。この場合、ＥＳＰアルゴリズムによって計算された、道路の現在と初期の摩擦係数μが上限値に制限される。それによって実現可能な横方向力のレベル、ひいては横方向加速度れべるαqを次式
αq,grenz＝μｇ ・・・・（２）
（横方向における車両の力はつり合っている）に従って計算で制限することができる。ここで、ｇは重力加速度を意味する（9.81ｍ／ｓ2）。
【００４１】
図２は、内部摩擦係数を更新するためのフローチャートの抜粋である。
【００４２】
現在の摩擦係数は、ＥＳＰコントローラがコントロールに入るときにのみ決定される。ＥＳＰコントローラがコントロールに入るために、ロールオーバーに関連する走行状況が検出されているときに（１．２．１で述べた条件ａ）〜ｄ）の少なくとも１つが満たされる）、制限された内部摩擦係数が設定される。コントロール入口で差し当たりまだ推定された摩擦係数が存在しないので、コントロールの開始時に、制限された初期摩擦係数μ＝０．４〜０．７がセットされる。ＥＳＰコントロールが瞬時の走行状況に応答すると、車両は少なくともロールオーバーの危険のある走行状況の限界範囲に近づいていると仮定される。それによって、車両の現在の測定値を考慮することによって、瞬時の道路摩擦係数が推定される。摩擦係数は先ず最初は、目標ヨーレイトを物理的に重要な値に制限するための後続の更新相に関連して、コントロールに入るときに行われる。その際、元の設定摩擦係数μ＝０．４〜０．７から出発して、コントロールに入る際に、最大摩擦係数
【００４３】
【数９】
が決定される。この最大摩擦係数はその後、付加的なヨートルクＭGの計算の基礎となる。
【００４５】
そのために先ず最初に、内部摩擦係数
【００４６】
【数１０】
が測定された横方向加速度ａquerと、縦方向加速度ａlongの計算値とから計算される。この内部摩擦係数は、タイヤの路面保持力が完全に利用されると仮定すると、瞬時の摩擦係数に一致する。しかし、コントロールに入るときにタイヤの最大路面保持力がまだ達成されていないので、表、特性曲線または一定の係数によって、高い摩擦係数
【００４８】
【数１１】
が内部摩擦係数
【００５０】
【数１２】
に割り当てられる。そして、この摩擦係数はコントロールに送られる。従って、次の計算ステップで、道路摩擦係数に適合した目標ヨーレイトで計算し、コントロールを改善することができる。内部摩擦係数は次式
【００５２】
【数１３】
・・・（３）
に従って決定され、ここでαquerは横方向加速度、αlongは縦方向加速度である。
【００５４】
ＥＳＰコントロールが車両に作用している間にも、推定された摩擦係数を更新しなければならない。というのは、コントロール中摩擦係数変化が生じるからである。
【００５５】
内部摩擦係数
【００５６】
【数１４】
の更新（アップデート）のための判断基準は図２に示してある。フィールド７７では、式（３）によって決定された内部摩擦係数
【００５８】
【数１５】
の更新がスタートする。菱形ブロック８２においてロールオーバーが差し迫っている前述のような状況が認識されると、ステップ８３において、
【００６０】
【数１６】
＝０．４〜０．７であるときに、内部摩擦係数が制限される。ロールオーバーが差し迫っている状況が存在すると、内部摩擦係数は制限されないで計算される。
【００６２】
ロールオーバーが差し迫っている走行状況が検出されたときに制限された摩擦係数から出発して、ステップ７８では、その前に求められた推定摩擦係数
【００６３】
【数１７】
または
【００６５】
【数１８】
並びに操舵角（δ）の時間による微分が求められる。
【００６７】
菱形ブロック７９において、車両が停止してもいないし直線走行もしていない、すなわち、状況＜６＞〜＜９＞（６＝後退走行、７＝一定カーブ走行、８＝加速カーブ走行、９＝減速カーブ走行）の１つが存在すること検出されると、ステップ７８の結果がステップ８０で評価される。摩擦係数の低下がステアリング操作に起因しないときにのみ、摩擦係数決定が行われる。車両が前方または後方に直線走行しているときあるいは車両停止状態にあるとき、あるいは推定摩擦係数
【００６８】
【数１９】
の低下がステアリング操作に起因するときには、摩擦係数更新は行われない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ＥＳＰコントロールシステム、油圧式ブレーキ装置、センサ装置および通信手段を備えた車両が概略的に示してある。
【図２】内部摩擦係数を更新するためのフローチャートの抜粋である。
Claims (11)
- 実質的に設定された操舵角（δ）と走行速度（ｖ）とからなる入力値が、走行特性によって決定された車両モデルに基づいて、ヨー角速度の目標値
摩擦係数が、少なくとも１つの限界横方向加速度またはそれから導き出された値を示す値に依存して、許容される最大摩擦係数（μmax）の下方の値に制限されることを特徴とする方法。 - 摩擦係数が０．４〜０．７の値、特に０．４〜０．６の値に制限されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
- 次の条件、
車両ヨー加速度が限界値、好ましくは２０〜３０°／ｓ2よりも小さい、
操舵角速度が限界値、好ましくは１００〜２００°／ｓ）よりも小さい、
車両横方向加速度が限界値、好ましくは７〜８ｍ／ｓ2を超える、
ＥＳＰコントロールが行われない
の少なくとも１つが満たされるときに、摩擦係数が制限されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。 - ＥＳＰ介入がＥＳＰオーバーステアリング介入として行われることを特徴とする、請求項１〜３の少なくとも一つに記載の方法。
- ＥＳＰオーバーステアリング介入が中立走行状態またはアンダーステアリング走行状態のときに行われることを特徴とする、請求項４記載の方法。
- 請求項１〜５のいずれか一つに記載の特徴を有することを特徴とする、縦軸線回りの車両のロールオーバーを防止するための方法。
- ＥＳＰ判断基準では車両走行状態がまだ安定しているときに、走行特性を決定する基準モデル、特に線形のシングルトラックモデルの入力値の制限に応じて、特に請求項１〜６のいずれか一つに従って、コントロールを開始することを特徴とするＥＳＰコントロール。
- 入力値が摩擦係数および／または横方向加速度および／または操舵角速度であることを特徴とする、請求項７記載の方法。
- 請求項７または８記載のＥＳＰコントロールを行うことを特徴とする、縦軸線回りの車両のロールオーバーを防止するための装置。
- ＥＳＰ判断基準で車両走行状態がまだ安定しているときに、走行特性を決定する基準モデル、特に線形のシングルトラックモデルの入力値の制限に応じて、特に請求項１〜６のいずれか一つに従って、ＥＳＰコントロールがコントロールを開始することを特徴とする、縦軸線回りの車両のロールオーバーを防止するための方法。
- 制限された入力値として摩擦係数および／または横方向加速度および／または操舵角速度が、基準モデルに供給されることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
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