JP2005067597A - ビークルダイナミクス制御システム及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セルフステアリング特性の変化にも正常な機能が保証される、ディファレンシャルシステムを備えたビークルダイナミクス制御システム、及びその調整方法を提供する。
【解決手段】 ビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）と共に、ディファレンシャルカップリング（５、９）を有するディファレンシャルシステム（２、５）を備えており、それによって車両のエンジンによって生成された駆動トルクが複数の車輪（６ａ、６ｂ）に可変的に配分可能な、車両のためのビークルダイナミクス制御システムにおいて、ディファレンシャルシステムが、ディファレンシャルカップリング（５）のカップリング度（Ｋ）に関する情報を準備し、該情報がビークルダイナミクス制御システムに送り込まれて、ビークルダイナミクス制御の際に考慮される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディファレンシャルシステムを備えた車両のためのビークルダイナミクス制御システム、並びにその調整方法に関する。

ビークルダイナミクス制御システム（この用語、以下の記載の中で、例えばＡＢＳ（アンチロックシステム）、ＡＳＲ（トラクション制御）、ＥＳＰ（電子式スタビリティープログラム）、或いはＭＳＲ（エンジンドラッグトルク制御）の様な、ブレーキ或いは駆動装置の操作によって走行運転に介入する全ての装置を意味しているものとする）は、特に限界状況の下で自動車の操縦性の改善のために役立つ。その際、車両の走行挙動を、走行条件（道路の状態、タイヤ、等）を考慮しながら、可能な限り正確にドライバーの意図に適合させることがビークルダイナミクス制御の目標となる。

最近の車両は、ビークルダイナミクス制御システムの他に、しばしば車両のエンジンから送られる駆動トルクを可変的に複数の車輪に対して配分可能な、制御されたディファレンシャルシステムも含んでいる。駆動トルクは、それによって、例えば被駆動車軸の左右の車輪の間で或いは前車軸と後車軸との間で、任意に分割することができる。

或る種の車両、特にスポーツ車や全輪駆動車は、左右の駆動輪の間の最大差速度が最大値に制限されているディファレンシャルシステムを含んでいる。この様にすることによって、例えば車両のオーバーステアの走行挙動を最大値に制限することができる。

ディファレンシャルシステムは通常、例えば、ディファレンシャルギヤ或いはカップリング係数を変化させることの可能な電子的に制御されたディファレンシャルカップリングの形態をした、ディファレンシャルカップリングを含んでいる。後者によれば、カップリング係数を、対応する電子的制御によって、リアルタイムで、０%（駆動力は一方向にだけ伝達される）から１００%（駆動力は均等に分割される）の間で変えることが可能である。

しかしながら、車両の通常の走行運転の間にカップリング係数が変えられると、車両のセルフステアリング特性も変化される。従って、車両は、カップリング係数の調節に応じて、パッシブ状態に対してよりオーバーステア或いはよりアンダーステアの走行挙動を示す。このことは、ビークルダイナミクス制御システムに対して顕著な影響を与える。

ビークルダイナミクス制御システム或いはそのアルゴリズムは通常、それぞれの車両のタイプの定められたセルフステアリング特性に合わせて調整されており、また前もって定められたパラメータを基礎として車両の目標特性、例えば目標ヨー速度を計算している。かくして、ディファレンシャルによって引き起こされた車両のセルフステアリング特性の変化は、車両の実特性が、計算された目標特性から過度に大きくずれていると、ビークルダイナミクス制御システムの誤ったブレーキ介入をもたらすことがある。

本発明の課題は、ディファレンシャルシステムを備えたビークルダイナミクス制御システムを調整する方法、並びに、セルフステアリング特性の変化の際にもビークルダイナミクス制御システムの正常な機能が保証される、上記の方法に対応した装置を提供することである。

本発明によれば、ビークルダイナミクス制御システムと共に、ディファレンシャルカップリングを有するディファレンシャルシステムを備えており、該ディファレンシャルシステムによって車両のエンジンによって生成された駆動トルクが複数の車輪に可変的に配分可能な、車両のためのビークルダイナミクス制御システムにおいて、ディファレンシャルシステムが、ディファレンシャルカップリングのカップリング度に関する情報を準備し、該情報がビークルダイナミクス制御システムに送り込まれ、この情報をビークルダイナミクス制御の際に考慮する。
また、本発明によれば、ディファレンシャルカップリングを有するビークルダイナミクス制御システム備えており、該カップリングによって車両のエンジンから送られてきた駆動トルクが、複数の車輪に可変的に配分可能である、ビークルダイナミクス制御システムの調整方法は、ディファレンシャルカップリングのカップリング度に関する情報の準備ステップ、ビークルダイナミクス制御システムへのカップリング度に関する情報の伝達ステップ、及び伝達された前記情報に依存したビークルダイナミクス制御の実行ステップを含む。

本発明の一つの重要な側面は、ビークルダイナミクス制御システムがビークルダイナミクス制御（ＥＳＰ、ＡＢＳ、ＴＣＳ、…）の実行の際に考慮することのできる、ディファレンシャルカップリングのカップリング度に関する情報をビークルダイナミクス制御システムに送り込むことが可能であるということにある。この様にすることによって、ビークルダイナミクス制御システムは、より良くディファレンシャルシステムに適応され、それによってビークルダイナミクス制御システム側における誤ったブレーキ介入を防止することができる。

ディファレンシャルカップリングのカップリング度に関する情報としては、例えば、絶対的なカップリング度又はディファレンシャルのロック度、噛合い経路の変化値、或いはその他の任意の情報のような、カップリングの伝達の状態を引き出すことのできるあらゆる任意の情報を考えることができる。

本発明の第一の実施例によれば、カップリング度に関する情報は、例えば目標ヨー速度又は目標フロート角度のような一つ或いは幾つかの目標値の計算のためのアルゴリズムを、車両の変化されたセルフステアリング特性に適合させるために用いられる。

ヨー速度制御を備えたビークルダイナミクス制御システムでは通常、特性速度ｖ_ｃｈに依存している目標ヨー速度が計算されるが、その際上記の特性速度は、更に車両のセルフステアリングに依存している。目標ヨー速度の計算は通常、いわゆるアッカーマン方程式を用いて行われるが、該方程式は又“単一軌道モデル（Ｅｉｎｓｐｕｒｍｏｄｅｌｌ）”と言う名前でも知られている。ディファレンシャルシステムから送り込まれたカップリング度に関する情報を用いて、特性速度ｖ_ｃｈがしかるべく適合され、またそれによって実際のセルフステアリング特性に適応した目標ヨー速度を求めることができる。

フロート角度制御を備えたビークルダイナミクス制御システムの場合には、フロート角度に関する目標値も求められる。目標フロート角度はまた、単一軌道モデルを用いて計算することもできる。ディファレンシャルシステムから送られて来たカップリング度に関する情報を用いて、目標フロート角度の計算のためのパラメータがしかるべく適合される。

本発明の別の実施例によれば、好ましくはビークルダイナミクス制御の介入閾値がカップリング度に関する情報に依存して変化され、特に引き上げられる。この最後のケースでは、ビークルダイナミクス制御の制御介入は、制御値（例えば、ヨー速度）に大きな制御差があるときに行われ、それによってとりわけ、望ましくないブレーキ介入を避けることができる。

ディファレンシャルシステムから送られて来たカップリング度に関する情報は、妥当性（尤度）に関して監視される。これによってビークルダイナミクス制御システムの誤った適合を防止することができる。

図１は、コンポーネント１、３、４を備えたビークルダイナミクス制御システムと、コンポーネント２、５、６ａ、６ｂを備えたディファレンシャルシステムとを含む複雑な制御システムの略図を示している。

ビークルダイナミクス制御システム１、３、４は、制御アルゴリズム（以下ＥＳＰ：電子式スタビリティープログラムの場合とする）がソフトウェアとして格納されている制御装置１、制御入力値（実特性）の確定のためのセンサ装置３、車両の走行特性に影響を与えることのできる、例えばエンジン制御装置、ホイールブレーキ等の複数の制御要素４を含んでいる。その際、全てのアクチュエータ類はブロック４の中にまとめられている。

予め与えられている介入閾値、即ち予め与えられている制御差を超えると、車両のヨー挙動を目標値に適合させ、またそれによって車両を安定させるために、例えばブレーキが作動される。

ディファレンシャルシステム２、５、６ａ、６ｂは、電気的に操作可能なディファレンシャルカップリング５と接続されている第二の制御装置（Ｄｉｆｆ）２を含んでいる。（代わりの手法方として、ビークルダイナミクス制御のアルゴリズムとディファレンシャルシステムのアルゴリズムはまた、単一の制御装置の中に実装されることもできる。その場合には、インタフェースは制御装置の内部に置かれることになる。）ディファレンシャルカップリング５のカップリング度は、駆動力を望ましい手法で車輪６ａ、６ｂに配分するために、制御装置２によって任意に調節することができる。その際には、差速度制御も実施することができる。

カップリング度が変わると車両のセルフステアリング特性も変化することがあり、車両はその調整に応じてよりオーバーステアの或いはよりアンダーステアの走行挙動を示す。ビークルダイナミクス制御システム１、３、４の機能を損なうことが無いように、該システムはしかるべく適合されなければならない。

そのために、ＥＳＰ制御装置１にカップリング度Ｋに関する情報が送り込まれ、該情報はビークルダイナミクス制御システム１、３、４によって、次の様に異なる手法で利用される。

情報Ｋは、第一に、例えば目標ヨー速度等の目標値の計算を修正するために利用される。目標ヨー速度ｄΨ／ｄｔは、以下のように、通常いわゆるアッカーマン方程式（“単一軌道モデル”とも呼ばれる）に基づいて計算される。

ここで、ｖは車両速度、δ_ｖは操舵角度、Ｌはホイールベース、ｖ_ｃｈはセルフステアリングパラメータ（特性速度）を示している。その際、特性速度ｖ_ｃｈは次の式で表される様に、車両のセルフステアリング特性、従ってカップリング度Ｋに依存している可変値である。

目標ヨー速度の計算は、かくしてカップリング度に関する情報を用いてその時々の車両のセルフステアリング特性に適合させることができる。

目標値計算の際のこの適合と並んで、また選択的に或いは追加としてヨー速度コントローラの介入閾値を拡大することもでき、その場合に、制御は制御偏差がより大きくなってから初めて実行される。

ヨー速度コントローラの介入閾値Ｓは、その際好ましくは次のようにカップリング度Ｋの関数となる。

ディファレンシャルシステム２、５は更に、カップリング度を望みの手法で調節するために、更にビークルダイナミクス制御システム１、３、４からも制御することができる。そのために、ＥＰＳ制御装置１は、例えば、ディファレンシャルシステム２、５を作動させたり或いは作動停止させたりするために、オン／オフ信号を、或いは希望するカップリング度に調節するために“Ｄｅｆ（ディファレンシャル）”信号を、伝達する。

図２は、ディファレンシャルシステム２、５に対するビークルダイナミクス制御システムの適合の際の重要なプロセスステップを含む流れ図を示している。
最初のプロセスステップ１０では、先ずカップリング度Ｋに関する情報がＥＳＰ制御装置１によって読み込まれる。ステップ１１では、読み込まれた値が妥当である（肯定：Ｙ）か否（否定：Ｎ）かがチェックされる。肯定（Ｙ）の場合には、例えば特性速度ｖ_ｃｈがカップリング度Ｋに適合される。否定（Ｎ）の場合には、ＥＳＰ制御装置１によって、作動停止要求が制御装置２に対して発せられ（ステップ１２）、ディファレンシャルシステム２、５がノーマル状態へ移行する。

カップリング係数（カップリング度）に関する値Ｋが妥当である場合には更に、ステップ１４で制御開始閾値が実際のカップリング係数Ｋに適合される。
次いで、ステップ１５でヨー速度コントローラ（ＥＳＰの機能の一つ）が作動され、その後にステップ１６でブレーキスリップコントローラや、ビークルダイナミクス制御のその他のコントローラが、それぞれの対応する実際の目標値を受け取る。

ディファレンシャルシステムを備えたビークルダイナミクス制御システムの略図である。 ディファレンシャルシステムに対するビークルダイナミクス制御システムの適合の際の重要なプロセスステップを示すための流れ図である。

符号の説明

１…制御装置（ＥＳＰ：電子式スタビリティープログラム）
２…制御装置（Ｄｉｆｆ．：ディファレンシャル）
３…センサ装置
４…制御要素（Ａｋｔ：アクチュエータ）
５…ディファレンシャルカップリング
６ａ、６ｂ…車輪
Ｋ…カップリング度（カップリング係数）
ｏｎ／ｏｆｆ…オン／オフ信号
Ｄｅｆ…カップリング度調節信号
１０…カップリング度Ｋの読み込み（Ｋ）
１１…Ｋ値の妥当性チェック
１２…制御装置に対するディファレンシャル作動停止要求（Ｄｅｆ）
１３…特性速度ｖ_ｃｈをＫ値に適合（ｖ_ｃｈ）
１４…制御開始閾値を実際のＫ値に適合（ＲＳ↑）
１５…ヨー速度コントローラの作動（ｄΨ／ｄｔ）
１６…ブレーキスリップコントローラやその他のコントローラが実際の目標値を受け取る（λ_ｓｏｌｌ）

Claims (8)

1. ビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）と共に、ディファレンシャルカップリング（５、９）を有するディファレンシャルシステム（２、５）を備えており、該ディファレンシャルシステムによって車両のエンジンによって生成された駆動トルクが複数の車輪（６ａ、６ｂ）に可変的に配分可能な、車両のためのビークルダイナミクス制御システムにおいて、
   ディファレンシャルシステム（２、５）が、ディファレンシャルカップリング（５）のカップリング度（Ｋ）に関する情報を準備し、該情報がビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）に送り込まれ、この情報をビークルダイナミクス制御の際に考慮すること、
   を特徴とする、ビークルダイナミクス制御システム。
2. カップリング度（Ｋ）に関する情報が、ビークルダイナミクス制御の目標値（ｄΨ_ｓｏｌｌ／ｄｔ）の計算の際に考慮されることを特徴とする請求項１に記載のビークルダイナミクス制御システム。
3. 特性速度ｖ_ｃｈが、カップリング度（Ｋ）に関する情報に依存して求められることを特徴とする請求項１又は２に記載のビークルダイナミクス制御システム。
4. ビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）の介入閾値が、カップリング度（Ｋ）に関する情報に依存して変化されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のビークルダイナミクス制御システム。
5. カップリング度（Ｋ）に関する情報が、妥当性について監視されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のビークルダイナミクス制御システム。
6. ディファレンシャルカップリング（５）を有するビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）備えており、該カップリングによって車両のエンジンから送られてきた駆動トルクが、複数の車輪（６ａ、６ｂ）に可変的に配分可能である、ビークルダイナミクス制御システムの調整方法において、
   ディファレンシャルカップリング（５）のカップリング度（Ｋ）に関する情報の準備ステップ、
   ビークルダイナミクス制御システム（１、３、４）へのカップリング度（Ｋ）に関する情報の伝達ステップ、及び
   伝達された前記情報に依存したビークルダイナミクス制御の実行ステップ、
   を含むことを特徴とするビークルダイナミクス制御システムの調整方法。
7. ビークルダイナミクス制御の制御閾値が、伝達された前記情報に依存して調節されることを特徴とする請求項６に記載の調整方法。
8. ビークルダイナミクス制御のアルゴリズムのパラメータ、特に特性速度（ｖ_ｃｈ）が、伝達された前記情報に依存して計算されることを特徴とする請求項６又は７に記載の調整方法。

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