JP2005517572A - ドライビングスタビリティを制御する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、走行状態が安定している場合または不安定な場合に、強く内側に操舵することにより、その後不安定な走行状態になる傾向があるかどうかが決定される、車両のドライビングダイナミクスを制御するための方法に関する。重大な走行状況を弱めるかまたは回避する介入によって、予測された不安定な走行状況に対する応答を可能にする、ドライビングダイナミクスを制御するための方法を提供するために、ステアリングハンドルの操作時に運転者がアンダーステアリングの車両コースの方へ補助されるように、ステアリングハンドルの操舵力および／または操舵角が補正される。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載した、車両のドライビングスタビリティを制御するための方法に関する。

例えば障害物回避操作、レーンチェンジ等における急なステアリング操作およびカウンターステアリング操作は、摩擦係数が大きい場合、車両を不安定にする。その際、重心の高い車両の場合、横転の危険が高くなる。

この車両不安定性を自動的に抑制するめに、多くのドライビングスタビリティコントロールが知られている。用語“ドライビングスタビリティコントロール”では、個々の車輪ブレーキの設定可能な圧力または制動力によって、および駆動エンジンのエンジンコントロールへの介入によって、車両の走行状態に影響を与えるための５つの原理が結合されている。このシステムは、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で制動力の比を調節する電子制動力配分（ＥＢＶ）と、縦軸線回りの車両のロールを防止するアンチロールオーバーブレーキング（ＡＲＢ）と、垂直軸線回りに車両がヨーイングを生じるときに安定したドライビング状態を提供するヨートルクコントロール（ＥＳＰ）である。

これに関連して、車両は、液圧式、電気液圧式または電気機械式ブレーキ装置を備えた４個の車輪を有する自動車を意味する。液圧ブレーキ装置では、ペダル操作されるマスターシリンダを介して運転者によってブレーキ圧力が発生させられる。一方、電気液圧式および電気機械式ブレーキ装置は、感知された運転者ブレーキング要求に依存する制動力を発生する。以下において、液圧ブレーキ装置を参照する。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排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、排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、車輪ブレーキに圧力を加えることができる。流入弁と排出弁は車輪ブレーキ内の圧力調整のために電磁操作可能である。

ドライビングダイナミクス状態を検出するために、車輪あたり１個設けられた全部で４個の回転速度センサと、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する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、運転者によって加えられるブレーキ圧力が補助圧力源によって加えられるブレーキ圧力と区別できないように、補助圧力源が配置されている場合には、圧力センサはペダルストロークセンサまたはペダル力センサによって置き換えることができる。

ドライビングスタビリティコントロールの場合、運転者が重大な状況を一層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、重大な状況は不安定な走行状態であり、この不安定な走行状態では極端な場合、車両が運転者の指示に追従しない。ドライビングスタビリティコントロールの機能は、このような状況で、運転者によって要求される車両状態を、物理的な限界内で、車両に付与することである。

ブレーキングスリップコントロール、トラクションスリップコントロールおよび電子制動力配分のためには先ず最初に、道路上でのタイヤの縦方向スリップが重要であるが、ヨートルクコントロール（ＹＴＣ）には、他の量、例えばヨーイング角速度や横すべり角速度が含められ、アンチロールオーバーブレーキングでは一般的に、横方向加速度またはロールの大きさが評価される（特許文献１）。

運転者がしばしば支配できない不安定な走行状況を最初から回避し、重大な走行状況が発生しないようにすることが望まれる。

特許文献２により、自動車の挙動を予測するための方法が知られている。この方法は安定した走行状態においてステアリング角速度の時間的な変化に依存して、不安定な走行状態が次に起こる傾向があるかどうかを決定する。この場合、ブレーキング予備介入が安定した走行状態で行われる。更に、カーブ走行中極端なカウンターステアリングの場合に大きな横方向加速度で生じ、ステアリング角速度の時間的な変化のほかに、横方向加速度を考慮する方法が記載されている。大きな横方向加速度でカーブ走行しているときの極端なカウンターステアリングの場合、車体の大きな横方向動特性によって、ロール運動（ばねの伸張と圧縮）が発生する。車両は不安定になり、縦軸線回りにロールオーバーする危険を生じる。

例えばレーンチェンジのような、動特性が変化する走行操作は、走行動特性的な特別な挑戦である。というのは、一方では、いろいろな力（惰行する車両の慣性力、円軌道上にある車両の遠心力）を受け止めるべきであり、他方では車輪条件（タイヤと道路の摩擦的な結合、ブレーキング過程および運転者の応答時間、この車輪条件下で走行操作を生じる）が時間的に変化するからである。動特性が変化する走行操作の場合の車両の不安定な走行状態は、急な操舵運動によって開始または促進される。運転者は予想される不安定な走行状態または実際の不安定な走行状態に反応して、急な操舵運動を行う。従って、重大な走行状況に関して運転者を補助する考えられるすべの補助手段を運転者に供することが望まれる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３２９４３号公報 ＷＯ０２／３６４０１

本発明の根底をなす課題は、重大な走行状況を弱めるかまたは回避する介入によって、予測される不安定な走行状況に対する応答を可能にする、ドライビングスタビリティをコントロールする方法を提供することである。

この課題は本発明に従い、ステアリングハンドルの操作時に運転者がアンダーステアリングの車両コースの方へ補助されるように、ステアリングハンドルの操舵力および／または操舵角が補正されることによって解決される。

不安定な走行状況の予測は、安定した走行状況または不安定な走行状況から行うことができる。方法は、ステアリングホイールのようなステアリングハンドルを備えた車両の操舵力および／または操舵角の補正を利用する。車両運転者によって生じるステアリングハンドルの回転運動は、操舵機構によって、車両の操舵可能な車輪の揺動運動に変換される。その際、制御が発生する。この制御では、ステアリングハンドルの操舵運動によって不安定な走行状態が発生するかどうかが、運転者によって発生した操舵角によって監視される。不安定な走行状態が操舵運動によって発生するかまたは発生し得る場合には、操舵力の変更によって、運転者に正しく操舵するように促す。その際、車両がパワーステアリング装置を備えている場合には、運転者が不安定な走行状況につながる操舵運動または不安定な走行状況を強める操舵運動を行うときには、パワー補助作用を低下させることができる。車両が補助力ステアリング装置または外部力ステアリング装置、例えば電気操作可能なステアリングシステムを備えている場合、操舵力は電気制御信号によって、補助力の大きさを例えば上昇または低下するように変更可能である。不安定な走行状況を防止するために、操舵角を付加的に変更することができる。

操舵開始時または内側操舵時に、振幅と周波数と場合によっては実質的に低下しない操舵角速度を有する操舵角のゼロ交差に基づいて、パターンが決定され、このパターンによって不安定な走行状態が予測されると有利である。

予想される不安定な走行状態または予想される状態が現在の走行状態から予測されると、前向きの制御によって、ステアリングハンドルの操舵力および／または操舵角が変更、例えば上昇または低下あるいは増大または縮小される。

操舵力および／または操舵角が、車両の速度を考慮した操舵力補助（ステリングレシオ）の特性に依存して変更されると有利である。

その際、特性が車両の実際の速度よりも高い速度の方に調節されると有利である。

更に、操舵力および／または操舵角の変更が、不安定な走行状態開始までの時間に依存して調節されると合目的である。

更に、操舵力および／または操舵角の変更が特性曲線に依存して調節されると合目的である。

走行状況を決定するために、操舵力および／または操舵角の大きさが走行レーンモデルに依存して調節されると有利である。運転者によって所望される走行レーンからの最大レーン偏差が走行レーンモデルに設定され、所望な走行レーンが最大レーン偏差と比較され、最大レーン偏差を下回るときに、操舵力および／または操舵角の補正が小さくなるように、操舵力および／または操舵角の大きさが低減されると有利である。

動特性が変化する場合、車両はその縦軸線回りに迅速にロールする。動特性が変化する走行操作の場合のこの転覆の危険のある状況は、急な操舵運動によって発生し得る。この操舵運動は一般的に、車両の走行状態に迅速に応答する必要がある走行状況において、運転者によって行われる。その際発生し、転覆につながるる車両のロールの励起作用または励起周波数を低減するために、転覆につながる操舵角信号または操舵角速度信号のパターン検出が行われる。

レーンチャンジの際最初に内側に操舵するときに、重要なパターンの周波数と振幅が検出され、更に場合によっては操舵角速度が低下ない操舵角のゼロ交差が決定され、このパターンが操作の続行を推測すると、操舵の特性（操舵力および／または操舵角）が変更される。この変更は好ましくは操舵しにくくなる方向に行われる。なぜなら、この状況で、（操舵しやすさおよび大きな操舵補助作用による）操舵角の増大が、走行状況に大きな影響を与えないからである。というのは、車両が既にドライビングダイナミクス限界にあるからである。

動作特性に対する影響は、速度特性を切り換える（車両が実際に走行するように、高い速度にする）ことによって行うことができる。この切換えは重大な状況の近さに依存してセットすることができるかあるいは特性曲線に従って開始することができる。変更の程度は走行レーンモデルに従って、運転者が選択したレーンからの最大レーン偏差によって設定することができる。このレーン偏差の場合、影響作用は場合によっては再び低減される。この影響作用はパワーステアリング（パラメータステアリング）の場合にもステア−バイ−ワイヤ−システムの場合にも使用可能である。

Claims (11)

1. 走行状態が安定している場合または不安定な場合に、強く内側に操舵することにより、その後不安定な走行状態になる傾向があるかどうかが決定される、車両のドライビングダイナミクスを制御するための方法において、ステアリングハンドルの操作時に運転者がアンダーステアリングの車両コースの方へ補助されるように、ステアリングハンドルの操舵力および／または操舵角が補正されることを特徴とする方法。
2. 操舵開始時または内側操舵時に、振幅と周波数と場合によっては実質的に低下しない操舵角速度を有する操舵角のゼロ交差に基づいて、パターンが決定され、このパターンによって不安定な走行状態が予測されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. ステアリングハンドルの操舵力および／または操舵角が変更、例えば上昇または低下あるいは増大または縮小されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 操舵力および／または操舵角が、車両の速度を考慮した操舵力補助（ステリングレシオ）の特性に依存して変更されることを特徴とする、請求項１または３記載の方法。
5. 特性が車両の実際の速度よりも高い速度の方に調節されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 操舵力および／または操舵角の変更が、不安定な走行状態開始までの時間に依存して調節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。
7. 操舵力および／または操舵角の変更が特性曲線に依存して調節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。
8. 操舵力および／または操舵角の大きさが走行レーンモデルに依存して調節さ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. 運転者によって所望される走行レーンからの最大レーン偏差が走行レーンモデルに設定されていることと、所望な走行レーンが最大レーン偏差と比較されることと、最大レーン偏差を下回るときに、操舵力および／または操舵角の補正が小さくなるように、操舵力および／または操舵角の大きさが低減されることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法を特徴とする電気的に操作可能な操舵システム。
11. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法を特徴とするパワーステアリングシステム。