JP2006525176A - 車両の走行力を調整する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車両の運転手の安全で確実な支援をパワートレインにおける作用に基づいて保証し、特に物理的限界を考慮すること。
【解決手段】
この発明は、車両の少なくとも一つの車輪が車輪にトルクを伝達するクラッチの制御に基づいて及び／又は車輪と別の車輪に分配する少なくとも差動部のトルクの制御に基づいてトルクを作用される、車両の走行力を調整する方法に関する。この方法は、トルクの一方の値がヨーモーメントの第一と第二の値に依存して決定され、この場合にヨーモーメントの第一値がヨーモーメントのヨーレートの目標値を発生する値の形態で車両基準モデルに基づいて算出され、ヨーモーメントの第二値がヨーレートの目標値とヨーレートの検出された実効値との間の調整偏差に依存して並びに目標値とヨーレートと異なった別の走行状態値の実効値との間の調整偏差に依存して決定されることを特徴する。さらに、この発明は、この方法を実施するのに適した装置に関する。

Description

この発明は、車両の少なくとも一つの車輪が車輪にトルクを伝達するクラッチの制御に基づいて及び／又は車輪と別の車輪に分配する少なくとも差動部のトルクの制御に基づいてトルクを作用される、車両の走行力を調整する方法に関する。

この発明は、車両の車輪にトルクを伝達するクラッチを制御する少なくとも一つのアクチュエータ及び／又は車両の車輪にトルクを分配する差動部を制御する少なくとも一つのアクチュエータを包含する、車両の走行力を調整する装置に関する。

先行技術から、駆動力を適切に個々の車輪に分配するために、電子的に制御可能な要素を車両のパワートレインに取り付けることは公知である。車輪に伝達するトルクを制御する公知の可能性は、車両の駆動される軸における遮断可能な差動部の制御から全輪駆動車両における車輪個別のトルク分配にまで及ぶ。

この種の方法とこの種の装置とは例えばドイツ特許出願公開第１９８００３２７号明細書（特許文献１）から明らかになる。これは、四輪駆動車両における駆動力制御システムに関し、左右クラッチによって左右車輪に伝達する最大トルクが車両速度の増大でより僅かなに調整される。そのために、後部差動部は、車両の操縦特性を制御し、特に車両のオーバーステアリング或いはアンダステアリングの傾向を除去するために、左右クラッチの作用力間の差を発生する状態にある。これは、算出された関連ヨーレートと車両の検出されたヨーレートとの比較に基づいて認識される。

国際特許出願公開第０２／０９９６５号明細書（特許文献２）はこの種の別の方法とこの種の別の装置とを開示し、個々の車輪の回転速度が運転手によって導入された走行操縦に適合され、その走行操縦は走行状態値からセンサーによって検出された値に基づいて認識される。回転速度を制御するために、差動部が使用される。

例えば公知の方法と装置において行われるようなパワートレインにおける作用によって、走行追従挙動は多くの走行状況において著しく改良される。特に、個々の車輪へのトルクの適切な分配によって達成されるアンダステアリングの傾向の減少は、直接的走行反応とそれに伴う増加した安全性、特に回避操縦にて、並びに運転手が感じた走行楽しさの増加を引き起こす。

けれども、公知の方法は安定な走行行動の物理的限界が考慮されておらず、或いは不十分にしか考慮されておらず、調整作用が運転手に走行力学的限界領域において支持されておらず、或いは不十分にしか支持されていない。電子的安定プログラム（ＥＳＰ）を実施する走行力調整に作用するＥＳＰシステムにおける安全基準走行状態は運転手にとってしばしば予期しえずに且つ不快適に作動し得る。
ドイツ特許出願公開第１９８００３２７号明細書 国際特許出願公開第０２／０９９６５号明細書 国際特許出願公開第０１／０８１１３９号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２０８８１５号明細書

この発明の課題は、車両の運転手の安全で確実な支援をパワートレインにおける作用に基づいて保証し、特に物理的限界を考慮することである。

課題を解決するための解決手段

この発明によると、この課題は、特許請求項１による方法によって解決される。
さらに、この発明によると、この課題は、特許請求項８による装置によって解決される。
この方法の好ましい実施態様は従属請求項２乃至７の対象である。

この場合に、この発明は、特に、車両の少なくとも一つの車輪が車輪にトルクを伝達するクラッチの制御に基づいて及び／又は車輪と別の車輪に分配する少なくとも差動部トルクの制御に基づいてトルクを作用される車両の走行力を調整する方法が実施され、トルクの値はヨーモーメントの第一と第二の値に依存して決定され、この場合にヨーモーメントの第一値がヨーモーメントのヨーレートの目標値を発生する値の形態で車両基準モデルに基づいて算出され、ヨーモーメントの第二値はヨーレートの目標値とヨーレートの検出された実効値との間の調整偏差に依存して並びに目標値とヨーレートと異なった別の走行状態値の実効値との間の調整偏差に依存して決定されることを企図する。

この発明は、少なくとも一つのクラッチ及び／又は差動部の制御の形態で行われるパワートレインに於ける作用によって車両に目標ヨーレートを発生させるヨーモーメントを作用させることにより、好ましい方法を提供する。

この場合に、この方法は、調整作用が予備制御とフィードバックの組合せとして行われるので、非常に速く許容し得る安全な調整が実施されることを特徴としている。

それ故に、この発明による方法は、特に走行限界範囲の臨界的走行状況における車両の走行安定性をかなりの程度に増加させる。それ故に、敏捷さの増加に貢献するけれども、運転手に臨界的走行状況において不十分に支援することは、公知の方法からきわだって見える。

この発明による作用はＥＳＰシステムのブレーキ作用とエンジン作用を補充するか、又は代用するので、これがこの発明による作用なしの場合であるときにＥＳＰ調整作用がかなりまれに行われるちがいない。それ故に、安全性と走行快適性は物理的限界範囲において明確に改良される。

予備制御を基礎としている車両基準モデルによって、車両の所望行動は特に良好に考慮される。フィードバックは、特に好ましくは、複数の走行状態値の組合せた調整を行うことを許容する。

予備制御のために、好ましくは走行基準モデルの目標ヨーレートを発生するヨーモーメントが算出され、目的に適って逆車両モデルが重要である。

この場合には、目標ヨーレートは、例えば運転手により車両の少なくとも一つの操縦可能な車輪にて調整された操縦角度と運転手により調整された車両速度のような運転手により調整された値に依存して決定されるので、目標ヨーレートは運転手により望まれたヨーレートと一致する。

特に、走行基準モデルの内部で路面（Untergrund) の摩擦係数が考慮される。これは、特に走行力限界範囲で非常に確実に許容し得る走行力調整を実施することを許容する。

それ故に、この方法の好ましい実施例では、摩擦係数の識別が実施される。

フィードバックの際にこの方法の好ましい実施形態において車両のヨーレートの調整偏差の外に傾斜角度の調整偏差及び／又は車両の少なくとも一つの車輪の長手方向スリップが考慮されている。

これによって異なる重要な走行状態値の調整が与えられるので、車両の走行安定性は特に臨界的走行状況においてさらに改良される。

この方法の別の好ましい実施態様では、安定性臨界走行状況が認識されるときに、調整の開始が行われる。

この場合には、少なくとも一つの走行状態値の値が所定の第一閾値を上回るときに、臨界走行状況が特に認識される。

臨界走行状況が克服されるときに、調整作用が終了されるからである。この場合には、目的に適って第二閾値の下回りに基づいて少なくとも一つの走行状態値の値によって、臨界走行状況がもはや存在しないことが認識される。

好ましくは、安定性臨界走行状況は、特に一時的走行状況から出発してなお車輪の発生可能な横案内力に関する情報が含有される操縦電圧の値に基づいて認識される。

車両の車輪における横案内力は車輪の傾斜走行角度に従って発生される。この場合には、横案内力はまず最初に増大する傾斜走行角度により最大値まで上昇し、更なる拡大する傾斜走行角度により再び容易に降下する。

それ故に、横案内力の最大値に付属された傾斜走行角度より小さい車輪の傾斜走行角度に対して、傾斜走行角度の現在値と横案内力の最大値に付属する値の間の関係を定義させ、横案内力の最大値に付属された傾斜走行角度より大きい傾斜走行角度に対して、値を一に低減させるような傾斜走行角度−利用度が決定されることができる。

操縦電圧は傾斜走行角度−利用度から推論される。

前記方法の外に、この発明は同様に、この方法を実施するのに適している好ましい装置を創作する。

車両の車輪にトルクを伝達するクラッチを制御する少なくとも一つのアクチュエータ及び／又は車両の車輪にトルクを分配する差動部を制御する少なくとも一つのアクチュエータを備える車両の走行力を調整する装置は、特に、装置が目標ヨーレートを形成する第一ヨーモーメントを算出する予備制御ユニットと、目標ヨーレートと検出された実効ヨーレートとの間の調整偏差に依存して並びに目標値とヨーレートと相違する他の走行状態値の実効値との間の調整偏差に依存して第二ヨーレートを算出する調整ユニットと、第一と第二ヨーモーメントに基づいて算出されたトルクに依存してアクチュエータを制御する制御ユニット並びに少なくとも一つの走行状態値の調整偏差と所定閾値の間の比較に依存して制御ユニットを作動する作動論理とを有することを特徴としている。

この発明の他の利点と目的に適った実施態様は、従属請求項と好ましい実施例の次の詳細な説明から図に基づいて明らかになる。

例えばそれぞれ二つの車輪をもつ二本の軸を有することは、一つのエンジンにより駆動される車両に由来している。適した駆動軸とその結合部を介して、車輪が一方の軸で、或いは両方の軸でエンジンと連結されて駆動できる。この場合に、二輪駆動車両では、車輪が後軸でも、前軸でも駆動されることができる。

この発明の方法を実施するために、制御可能な要素が車両のパワートレインに取り付けられ、特に電子式に制御される。これら要素では、例えば電気液圧式或いは電磁式クラッチ或いは電気的制動可能差動部が重要である。けれども、これは典型的には同様にクラッチによって制御されるので、次にパワートレインに係合するすべての要素がクラッチと呼ばれることができる。

クラッチはスリップにて運転され得るべきであり、それによりクラッチによって伝達するトルクが分配できる。適したクラッチは例えばハルデックス(Haldex)ークラッチ或いは単一乾式クラッチである。

この発明によると、クラッチによって伝達するトルクの制御によってヨーモーメント Ｔ^- _Req,Kupplung が発生され、そのヨーモーメントは所定目標ヨーレートの車両のヨーレートΨ’に適応させる。この場合に特にパワートレインの車両に存在する構成を考慮すべきである。

二軸、四輪車両用の駆動ストランドの種々の実施態様は図１ａ、１ｂ、１ｃにおいて図示されている。

特に図１ａはエンジン１００によって駆動される後軸を備えるパワートレインを示す。この場合に、後軸の左右部分は差動部１０５によって互いに連結されており、その作動部はクラッチ１１０によって制動されることができる。

図１ｂに図示された実施態様の場合には、車両の両軸はエンジン１００によって駆動され、前輪の回転数差は制御できない差動部１１５によって補償される。車両の後軸に於ける左右後輪と連結された出力軸は右クラッチ１５０と左クラッチ１６０によってエンジンの駆動力を伝動するカルダン軸と連結されている。

図１ｃに図示された別の構成には、パワートレインは、クラッチ１３０によって制動できる差動部１３５を備える駆動される前軸と、クラッチ１５５によって制動できる差動部１５０を備える駆動される後軸並びに前軸と後軸における駆動モーメント間の補償を引き起こし且つクラッチ１６０によって駆動される別の差動部１４０を有する。

次の表は、車両に一定ヨーモーメントを作用するために、パワートレインの図に示された実施態様において左曲線を通る車両の走行中にクラッチを制御することを示す。制御の際に、車両が走行ペダルへの運転手の圧力によって加速される（走行ペダル＞＞０）或いは車両の速度が一定である（走行ペダル＝０）。表には、調整すべきヨーモーメントＴ^- _Req,Kupplungのｚ−成分の徴候が与えられ、この場合にｚ−方向によって車両の高さ方向が示される。次に、この場合に、一般に単に車両のヨーモーメントのｚ−成分が零から移動されるから、”ヨーモーメント”と”ヨーモーメントのｚ−成分”の概念が同じに使用される。

制御可能性は、クラッチによって伝動するトルク（ｘ）の分配された基準値、即ち、閉鎖されたクラッチ（０）の開放を包含する。括弧された”ｘ”は、制動作用が確保されるまで、非常に長く、調整されたトルク基準値が生じて、そのときにクラッチが開放されることを示す。

┌────────────┬───┬───────┬───────────┐
│図におけるパワートレイン│１ａ │ １ｂ │ １ｃ │
├────────────┼───┼───┬───┼───┬───┬───┤
│クラッチ │１１０│１２０│１２５│１３０│１４５│１５５│
├─────┬──────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│運転手− │Ｔ_Req,Kupplu│ │ │ │ │ │ │
│ペダル＝０│_ng＞０ │ − │ − │ − │ − │ − │ − │
│ ├──────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│ │Ｔ_Req,Kupplu│ │ │ │ │ │ │
│ │_ng≦０ │ ｘ │ ０ │ ｘ │（ｘ）│ ０ │ ｘ │
├─────┼──────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│運転手− │Ｔ_Req,Kupplu│ │ │ │ │ │ │
│ペダル＞＞│_ng＞０ │ ０ │ ０ │ ｘ │ ０ │ ｘ │ ０ │
│０ ├──────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│ │Ｔ_Req,Kupplu│ │ │ │ │ │ │
│ │_ng≦０ │ ｘ │ ｘ │ ０ │（ｘ）│ ０ │ ｘ │
└─────┴──────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
表における記号”−”は、要求されたヨーモーメントが一つ或いは複数のクラッチの制御によって発生されないことを示す。

走行力調整に関して、この場合に車両は、下回り制御或いは上回り制御を克服するために、左曲線を通る走行中に正或いは負のヨーモーメントＴ_Req,Kupplungを作用される必要がある。

車両のパワートレインへの作用によってヨーモーメントを発生する可能性の外に、公知のように、ヨーモーメントを発生するためにブレーキ作用とエンジン制御への作用を利用する可能性もある。

この可能性に、車両に使用された公知で今日の典型的なＥＳＰシステムによる制御は基づいている。

ここでは、観察された車両がＥＳＰ調整器を有することが仮定される。調整システムのブロック線図は図２において図示される。

この場合に、ＥＳＰ調整器においてヨーレートΨ’の検出された実効値と所定目標値Ψ’_ref の間の偏差に依存してヨーレートΨ’を訂正するヨーモーメントを算出する車両調整器２０５が重要であることが推論され、ヨーモーメントはブレーキ作用によって調整する成分Ｔ_Req,Bremse，エンジン作用によって調整する成分Ｔ_Req,Motor ，パワートレインへの作用によって調整する成分Ｔ_Req,Kupplungから構成される。

これら成分はブレーキ調整器２１０、エンジン調整器２１５とパワートレイン調整器２３０に伝達される。

ブレーキ調整器２１０はブレーキ調整器に伝達されたヨーモーメントＴ_Req,Bremseに基づいて左前輪における車輪ブレーキ２３５、右前輪における車輪ブレーキ２４０、左後輪における車輪ブレーキ２４５と右後輪における車輪ブレーキ２５０用のブレーキ圧を算出して、適したアクチュエータによるこれらブレーキ圧を調整する。

エンジン調整器２１５はエンジン調整器に伝達されたヨーモーメントＴ_Req,Motor に基づいてエンジン制御ユニット２２５に移動される車両のエンジン２５５用の目標トルクＭ_Mot,Sollを算出し、そのエンジン制御ユニットは適したアクチュエータによって適切な作用をエンジン２５５に作用し、このためにこの作用を監視する。この場合に、エンジンの状態は、Ｍ_Mot,Sollの算出にて考慮されるために、エンジン調整器２１５に戻って来ている。

パワートレイン調整器２２０は、パワートレイン調整器に伝達されたヨーモーメントＴ_Req,Kupplungに基づいてクラッチ２６０₁ ー２６０_N によって伝達されるトルクＭ_Kup,1,SollからＭ_Kup,N,Sollまでを算出する。このトルクはパワートレイン制御ユニット２３０に与えられ、その制御ユニットはクラッチを適したアクチュエータによって所定モーメントＭ_Kup,1,SollからＭ_Kup,N,Sollに一致して制御する。この場合に、トルクＭ_Kup,1,SollからＭ_Kup,N,Sollまでに基づいてクラッチ或いは差動部の目標制動度或いは目標剛性は算出される。無論、これはパワートレイン調整器２２０或いは車両調整器２０５によって算出される。けれども、ここで、ユニット２０５と２２０の間のインタフェース並びにユニット２２０と２３０の間のインタフェースは、それらでトルクの交換が基礎となるように形成されることに由来される。

ユニット２０５、２２０と２３０の間のインタフェースを介して同様に制御ユニットと、特にクラッチとクラッチを制御するアクチュエータとの状態に関する状態情報が伝達される。

図によって、車両調整器２０５の入力値は、車両長手方向速度ｖ，車両の操縦可能な車輪における操縦角度δ，ヨーレートΨ’，車両の長手方向加速度ａ_x ，車両の横方向加速度ａ_y ，車両の個別車輪の車輪速度ｖ_Rad ，車両の個別車輪ブレーキ２３５，２４０，２４５と２５０におけるブレーキ圧ｐ_B ，走行ペダル状態或いは運転手により持たされたペダル力Ｆ_pe,d，車両のエンジン２５５のトルクＭ_Mot ，エンジン２５５の回転数ｎ_Mot,並びにクラッチ２６０₁ ー２６０_N によって伝達されるトルクＭ_Kup,1,SollからＭ_Kup,N,Sollまでである。

これらの値の一時的実効値は、適したセンサー２００₁ から２００_M までによって検出される。

この発明のパワートレイン調整とその調整のために使用されたユニットは次に詳細に記載される。これは、例えば図１ｂに図示されたパワートレインに基づく調整を生じる。

この発明の方法を実施するために、車両調整器２０５は異なる検出された値或いは検出された値から決定された値を使用する。これは車両の浮動角度β、一時的に存在する路面の摩擦係数μ、後輪の傾斜走行角度α、カーブ内部前輪の長手方向スリップλ、基準傾斜走行角度α_ref 、基準長手方向スリップλ_ref 、基準ヨーレートΨ’_ref 、傾斜走行角度αの調整偏差Δα、長手方向スリップλの調整偏差Δλ、ヨーレートの調整偏差ΔΨ’、操縦電圧Ｐ_y 、ヨーモーメントＴ_Req,Kupplungの予備制御成分Ｔ_Vorsteuer 、ヨーモーメントＴ_Req,Kupplungの逆連結成分Ｔ_Regler、信号Ｔ_{Vorsteuer,an/aus}、信号Ｔ_{Regler,an/aus} と状態信号Ｔ_Statusを包含する。

浮動角度βと摩擦係数μを決定する車両調整器２０５の成分のブロック線図は図３に図示されている。

これは、車両に作用する長手方向力Ｆ_x ，車両長手方向速度ｖ，操縦角度δ，ヨーレートΨ’，長手方向加速度ａ_x と横方向加速度ａ_y に依存して浮動角度βと摩擦係数μを算出するユニット３１０を含有する。この場合に、車両に作用する長手方向力Ｆ_x は、ユニット３０５によって個々の車輪速度ｖ_Rad ，エンジントルクＭ_Mot ，エンジン回転数ｎ_Mot ，クラッチモーメントＭ_Kup,1 からＭ_Kup,N までとブレーキモーメントＭ_B に依存して決定され、そのブレーキモーメントはユニット３００によって車輪ブレーキにおけるブレーキ圧Ｐ_B から算出される。

この場合に、浮動角度βは特に評価方法によって決定され、それは”自動車用の走行力の大きさをオンライン検出する方法”の名称により出願人の国際特許出願公開第０１／０８１１３９号明細書（特許文献３）に記載され、この方法の関係を示唆されている。

摩擦係数μは特に評価方法によって決定され、それは”最高摩擦係数を検出する方法”の名称によりドイツ特許出願公開第１０２０８８１５号明細書（特許文献４）に記載され、この摩擦係数検出の関係を示唆されている。

カーブ内部前輪の長手方向スリップは特にカーブ内部前輪の車輪速度ｖ_Rad,K と車両の長手方向速度ｖの間の差として算出される：
λ＝ｖ_Rad −ｖ

この場合に、操縦角度δ，ヨーレートΨ’或いは傾斜走行角度αに基づいて、前輪のどちらがカーブ内部にあるかが決定される。

その代わりに、同様に、長手方向スリップを車輪速度ｖ_Rad,に関連した差速度として λ＝（ｖ_Rad −ｖ）／ｖ_Rad
この式により決定することが可能である。

けれども、次には、最初に挙げられた定義から推論される。

パワートレインを調整する車両調整器２０５のヨーモーメントＴ_Req,Kupplungを算出する成分は図４におけるブロック線図として図示されている。その成分は、特にヨーレートΨ’，長手方向スリップλと傾斜走行角度αの目標値Ψ’_ref ，λ_ref とα_ref を算出するユニット４００、車両の操縦電圧Ｐ_y を算出するユニット４０５、ヨーモーメント調整器４１０、制御機能を作動する論理ユニット４１５と制御ユニットを予備制御するユニット４２０を含有する。

目標値を算出するために、ユニット４００は車両基準モデルを使用する。これは”仮想車両”を意味し、車両の所望関係が記載されることができる。特に、車両基準モデルは、運転手による所定操縦角度δと車両の運転手による所定長手方向速度ｖに依存して目標ヨーレートΨ’_ref の算出を可能とする。

ユニット４００の実施態様では、Ψ’_ref の算出において車両の公知の静止制動モデルが基礎にされている。このとき、次の式を適用し、
Ψ’＝ｖ／（１＋ＥＧ_4WD ・ｖ² ）・δ
ここで１は車両の車輪状態を示す。

値ＥＧ_4WD は車両の所望の固有操縦勾配であり、その勾配はこの発明の方法によってパワートレインへの作用に基づいて調整されることができる。この固有操縦勾配は車両の構造的条件付き固有操縦勾配ＥＧと相違し、その値は車両パラメータから変更なしに明らかになる。

車両基準モデルによって車両の所望の関係が記載されるべきであるから、モデルにおいて所望の固有操縦勾配Ｇ_4WD を使用すべきである。この発明の好ましい実施態様では、Ｇ_4WD は値零と推定されるので、車両の中立走行挙動が達成される。

一般には、固有操縦勾配Ｇ_4WD は一定パラメータとして或いは特性曲線として与えられることができる。この場合に、適した特性曲線の基準値によって、例えば好ましくは静止ヨー補強は次の式で （Ψ’／δ）_stat ＝ const.
調整される。

無論、車両の所望挙動は同様に非静止制動モデルによって模写されて動力学的に適合されることができ、それは同様に先行技術によるＥＳＰシステムにて処理され、ここでも良しとして選択される。

長手方向スリップλと傾斜走行角度αの目標値λ_ref とα_ref は、例えば一定閾値λ_Thr とα_Thr の形態で与えられることができる：
λ_ref ＝λ_Thr
α_ref ＝α_Thr
この閾値λ_Thr は５ｋｍ／ｈと３０ｋｍ／ｈの間の値、特に１５ｋｍ／ｈの値を採用する。閾値α_Thr は０°と１０°の間の値を採用する。

ユニット４０５によって車両操縦電圧Ｐ_y が算出される。これは、実質的に、横案内力がその最高値Ｆ_y,max を達成するまで、横案内力Ｆ_y が車両の一時的走行状態においてどんな値に上昇されることができるかで、与えられる。

この場合に、作用が車両の後軸に措置されるここで観察されたパワートレイン調整では、特に後軸における操縦電圧Ｐ_y が利点である。

横案内力−傾斜走行角度−特性曲線の典型的経過は、図５における横案内力−傾斜走行角度−グラフに図示されている。このグラフには、横案内力Ｆ_y がまず最初に増大する傾斜走行角度αにより摩擦係数依存型の最高値Ｆ_y,max にまで増加することが推定される。この場合に、最高値Ｆ_y,max に付属された傾斜走行角度はα_Fy,maxとして示される。傾斜走行角度α＞α_Fy,maxに関して、横案内力は再び容易に下降する。

車両の後輪の傾斜走行角度αはユニット４０５によって次の式によって α＝−β＋１_H ／ｖ・Ψ’
算定され、ここで、１_H は車両旋回点と、車両長手方向軸と後軸の間の交差点との間の間隔である。

操縦或いは横案内力電圧Ｐ_y を算定するために、傾斜走行角度α_Fy,maxが決定される。そのために、横案内力−傾斜走行角度−特性曲線は次の形式でパラメータ化される：
Ｆ_y ＝Ｃ_au・Ｆ_z ・α−（Ｃ² _au・Ｆ² _z ）／（４・μ・Ｆ_x ）・α² （１）

この式では、傾斜走行角度に関してα≦α_Fy,maxで有効である近似値が重要である。 この場合に、Ｃ_auにより所謂開始上昇パラメータが示され、Ｆ_x は特に車両の動揺運動において変更する起力或いは標準力を示す。

式（１）によるＦ_y の式に基づいて、次の式を生じる：
α_Fy,max＝２・μ／Ｃ_au
それ故、この値α_Fy,maxは、ここで決定される必要がない起力Ｆ_x と無関係である。

横案内力電圧Ｐ_y は、この発明の方法の好ましい実施態様において一時的傾斜走行角度利用度α_utilの一補集合として決定される：
Ｐ_y ＝１−α_util

傾斜走行角度利用度α_utilは次の形式で定義されて算出される：
┌─
α_util＝│Ｃ_au／（２・μ）・│α│ ，│α│＜α_Fy,max
│
│ １ ，│α│≧α_Fy,max
└
ユニット４２０によってヨーモーメントＴ_Vorsteuer は決定され、作用によってパワートレインに発生するヨーモーメントと一致する。

これは車両モデルに基づいて決定され、このモデルでは所謂逆モデルが重要であり、このモデルでは目標ヨーレートΨ’_ref を発生させるヨーモーメントが出力値として目標ヨーレートΨ’_ref に依存して検出される。それで、ユニット４２０の伝達行動は予備制御なしに走行力を調整する調整区間の逆伝達挙動と一致する。

逆車両モデルの決定の出発点は直線的制動モデルである。静止制動モデルにおける力とモーメントの清算では次のようになる：
ｍ・ａ_y ＝ Ｆ_yV＋Ｆ_yH
Θ・ｄ² Ψ／ｄｔ² ＝ ０ ＝Ｆ_yV・ｌ_V ＋Ｆ_yH・ｌ_H ＋Ｍ_4WD （２）
この場合に、ｍは車両の質量を示し、ｌ_V は車両旋回点と、車両長手方法軸と前軸の間の交差点との間の間隔を示し、Ｆ_yVは前輪の横案内力を示し、Ｆ_yHは後輪の横案内力を示し、Θは高軸に関する車両の慣性モーメントを示し、ｄ² Ψ／ｄｔ² は車両のヨー加速度を示す。値Ｍ_4WD は調整作用によって発生するヨーモーメントである。

図６では、種々のこれらの値が制動モデルのスケッチに記入されている。
式（２）における方程式の変形と直線的近似値の指定 Ｆ_yV＝Ｃ_V ・（δ−β−ｌ_V ／ｖ・Ψ’） と
Ｆ_yH＝Ｃ_H ・（−β−ｌ_H ／ｖ・Ψ’） （３）

車両パラメータＣ_V とＣ_H を備える横力Ｆ_yVとＦ_yHに関して−所謂傾斜走行剛性−関係ｌ＝ｌ_V ＋ｌ_H の利用の下で方程式を導く、
Ｃ_V ・（δ−β−ｌ_V ／ｖ・Ψ’）・ｌ＝ｍ・ａ_y ・ｌ_H −Ｍ_4WD
Ｃ_H ・（−β−ｌ_H ／ｖ・Ψ’）・ｌ＝ｍ・ａ_y ・ｌ_V ＋Ｍ_4WD （４）

βの消去の後に且つａ_y ＝ｖ・Ψ’の関係の考慮の下でそれからヨーレートΨ’の次の式が得られる：
Ψ’＝ｖ／（ｌ＋ＥＧ・ｖ² ）・［δ＋（Ｃ_V ＋Ｃ_H ）／（Ｃ_V ・Ｃ_H ・ｌ）・Ｍ_4WD ］
ＥＧ：＝ｍ／ｌ（ｌ_H ／Ｃ_V −ｌ_V ／Ｃ_H ）を備えて、 （５）
ＥＧは車両の構造条件付き固有操縦勾配である。

式（２）における最終式によりヨーレートΨ’に関する式が決定されて、このヨーレートは運転手により調整された操縦角度δ、運転手により調整された長手方向速度ｖとパワートレインへの作用により発生されたヨーモーメントＭ_4WD によって明らかになる。

調整作用によってヨーモーメントＭ_4WD は調整されるべきである。それで、Ｍ_4WD を算出するために、ヨーレートΨ’の最終式と目標ヨーレートΨ’_ref の上記式は同一視されるべきであるから、それは次のようになる：
Ｍ_4WD ＝（ｌ＋ＥＧ・ｖ² ）・Ｃ_V ・Ｃ_H ・ｌ／（Ｃ_V ＋Ｃ_H ）・
［ｌ／（ｌ＋ＥＧ_4WD ・ｖ² ）−ｌ／（ｌ＋ＥＧ・ｖ² ）］・δ （６）
この式は逆車両モデルを表現する。けれども、この式は、横案内力Ｆ_yVとＦ_yHの使用された近似値に基づいて有効であり、傾斜走行角度αが後輪に存在する場合には、横案内力は傾斜走行角度αとほぼ比例して上昇する。

後輪における横案内力Ｆ_yHが飽和を始めるときに、モデルを使用するために、上記次の近似値を
Ｆ_yH＝Ｃ_H ・α_H α_H ：＝−β＋ｌ_H ／ｖ・Ψ’を備えて、
式（３）において次の近似値によって Ｆ_yH＝Ｃ_H ・Ｐ_y ・α
代用することは目的に適っている。ヨーモーメントＭ_4WD の最終式内部では、一方から他方の近似値への移行は代用Ｃ_H ⇒Ｃ_H ・Ｐ_y に一致する。

車両の所望走行挙動として好ましくは中立走行挙動がこの発明の方法に基づいて調整されることができる。式（６）におけるＭ_4WD を算出する式において、そのためにＭ_4WD ＝０が代用される必要がある。

それ故、中立行動車両用の逆車両モデルのための式（６）における式から得られる：
Ｍ_4WD ＝Ｃ_V ・Ｃ_H ・Ｐ_y ／（Ｃ_V ＋Ｃ_H ・Ｐ_y ）・ＥＧ・ｖ² ・δ （７）
ヨーモーメントＴ_Vorsteuer をこの種の逆車両モデルの基礎として算出する予備制御部４２０は、図７においてブロック線図で詳細に図示されている：

入力値ｖ，δとＰ_y に依存して、ユニット７００はヨーレートΨ’_ref を達成する、或いは中立走行行動を達成するように発生するヨーモーメントＭ_4WD を算出する。次に、信号Ｍ_4WD はブロック７０５と７１０によって加工されて、その出力信号が予備制御で調整するヨーモーメントＴ_Vorsteuer である。

この場合に、ブロックは特性曲線に基づいてヨーモーメント条件を濾過し、この条件は閾値Ｔ_{Vorsteuer,Thr-in}によって与えられた零点の周りのバンドに位置する。この場合に、この閾値Ｔ_{Vorsteuer,Thr-in}は特に０Ｎｍと２００Ｎｍの間にある。

この場合に、特にヒステリシス曲線が基礎となっているので、零と異なる信号Ｔ_Vorsteuer,が得られ、その後に信号Ｍ_4WD が第一閾値、例えばＴ_{Vorsteuer,Thr-in}を上回り、そして信号Ｍ_4WD が再び不必要とされて、その後に信号が第二閾値、例えばＴ_{Vorsteuer,Thr-in}の百分率による或る割合を下回る。

これは、僅かな目標条件に基づいて神経質な走行行動が調整されることを阻止する。

予備制御ユニット４２０の外に、この発明のパワートレイン調整器は、パワートレイン調整器の連結逆成分を実現するヨーモーメント調整器４１０を含有する。

ヨーモーメント調整器４１０の入力値はヨーレートΨ’の調整偏差ΔΨ’、長手方向スリップλの調整偏差Δλと傾斜走行角度αの調整偏差Δαであり、その偏差ΔΨ’はヨーレートの検出された実効値Ψ’と算出された目標値Ψ’_ref との間の差として決定され、調整偏差Δλは算出された一時的に存在する長手方向スリップλと目標値λ_ref との間の差として決定され、調整偏差Δαは算出された一時的に存在する傾斜走行角度αと目標値α_ref との間の差として決定される。

それ故、ヨーモーメント調整器４１０による調整は、三つの個別の枝から成り、それによって重要な走行状態値の組合せた調整が行われる。調整器４１０の可能な実施態様は図８においてブロック線図で具体的に説明される。

ブロック８００、８１０と８２０によって入力値ΔΨ’、ΔλとΔαはまず最初に閾値と比較され、この際にブロックが特に死地域部材として実現されている。それで、次の比例部材８０５、８１５と８２５は、調整偏差ΔΨ’、ΔλとΔαがそれぞれ或る閾値を下回るときに制御値Ｔ_Reglerにおける零と異なる持ち分値を算出する。それ故に、死地域要素は再び制御値Ｔ_Reglerの「安定」に用いられる。

この際に、閾値ΔΨ’_Thr-inは０と１０°／ｓの間、特に３°／ｓの値によって与えられる。

閾値Δλ_Thr-inは５ｋｍ／ｈと３０ｋｍ／ｈとの間、特に１５ｋｍ／ｈにある。

閾値Δα_Thr-inは０と１０°の間、特に５°にある。

比例部材８０５、８１５と８２５によって入力値のそれぞれからヨーモーメントが算出される：比例部材８０５はヨーモーメントＴψ’＝Ｋψ’・ΔΨ’を算出し、比例部材８１５はヨーモーメントＴλ＝Ｋλ・Δλを算出し、比例部材８２５はヨーモーメントＴα＝Ｋα・Δαを算出する。

調整偏差ΔΨ’を補償するヨーモーメントＴ_Reglerは、次の式
Ｔ_Regler＝Ｔψ’−Ｔλ−Ｔα
における引き算項目にて決定される。

調整補強値Ｋψ’、ＫλとＫαは適して与えられる。特に補強値の選択によって安定な調整挙動が発生された。

調整器４１０の他の可能な実施態様では、比例部材は動力学的調整部材によって代用されるか、或いは補充される。この実施態様では、調整安定性が再び上昇されている。

クラッチモーメントＭ_{Kup,1 Soll}からＭ_Kup,N,Sollまでを算出するユニット２２０に伝達された制御値Ｔ_req,Kupplungは、予備制御ユニット４２０によって算出されたヨーモーメントＴ_Vorsteuer,とヨーレート調整器４１０によって算出されたヨーモーメントＴ_Reglerとの加算によって加算項目４２５にて得られる。

けれども、この際に、この発明によると、追加的作動論理４１５は設けられる。これは制御信号Ｔ_Regler,an 或いはＴ_Regler,aus並びにＴ_Vorsteuer,an或いはＴ_{Vorsteuer,aus} を伝えて、それによって信号Ｔ_ReglerとＴ_Vorsteuer,が切り換えられるか、或いは抑圧される。

それで、論理４１５が出力信号Ｔ_Regler,an を決定するときに、信号Ｔ_Reglerが加算項目４２５にて伝達される。出力信号Ｔ_Regler,ausでは、信号Ｔ_Reglerは加算項目４２５に移行されない。類似して信号Ｔ_Vorsteuer,が切り換えられるか、或いは抑圧される。

作動論理４１５用の入力値は調整偏差ΔΨ’、ΔλとΔα、走行ペダルのペダル状態Ｆ_ped 並びに傾斜走行角度−利用度α_utilである。

論理ユニット４１５の機能は図９において状態移行グラフに基づいて具体的に説明される。この際に、第一状態Ｚ１と第二状態Ｚ２が推定されることができることから由来される。

第一状態Ｚ１において出力値は値Ｔ_Regler,ausとＴ_{Vorsteuer,aus} を推定する。第二状態Ｚ２において出力値は値Ｔ_Regler,ausとＴ_{Vorsteuer,aus} を推定する。

そのために、論理ユニット４１５は、第一状態Ｚ１において値０にされるコンピュータを所持する。

状態Ｚ１から状態Ｚ２への移行は一つの調整器Ｒ１に基づいて行われる。これは次の形式で偽コードとして形式化されることができる：
（ │ΔΨ’│＞ΔΨ’_Thr-in
或いは│Δλ│＞Δλ_Thr-in
或いは │Δα│＞Δα_Thr-in
或いは α_util＞Δα_util,Thr-in ）とＦ_ped ＞Ｆ_{ped ,Thr-in} の場合には、
そのときに状態Ｚ２へ移行する。

状態Ｚ２から状態Ｚ１への移行は一つの調整器Ｒ２に基づいて行われ、それは次のように与えられる：
α_util＜α_util,Thr-in の場合には、
カウンター＝カウンター_Thr の場合には、
そのときに状態Ｚ１へ移行する。
そのほかにＦ_ped ＞Ｆ_{ped ,Thr-out}とΔΨ’＞０の場合には、
そのときに状態Ｚ１へ移行する。

この場合に、閾値α_util,Thr-in は０．３と１の間に、特に０．７である。

閾値α_util,Thr-outは０．１と０．５の間に、特に０．３である。

閾値Ｆ_{ped ,Thr-in} は０と２０％の間に、特に４％である。

閾値Ｆ_{ped ,Thr-out}は０と１０％の間に、特に０％である。

調整器Ｒ１に基づいて安全臨界走行状況の入力が認識され、調整器Ｒ２に基づいて安全臨界走行状況が監視されるか否かが検出される。さらに、走行ペダル状態に基づいてこの発明による調整作用が処理されることができるか否かが検査される。

調整器Ｒ１とＲ２の包含は各走査周期で一回で検査される。この場合に、閾値カウンタ_Thr は走査周期の期間に依存して選択されるので、持続的増分における条件カウンタ＝カウンタ_Thr は０と３００ｍｓの時間間隔、特に２００ｍｓによる各走査周期に満たされる。

それ故に、ヨーレートΨ’の調整偏差ΔΨ’、長手方向スリップλの調整偏差Δλと傾斜走行角度αの調整偏差Δα或いは傾斜走行角度−利用度α_utilが所定閾値を上回るときに、調整器Ｒ１によりこの発明による調整機能が作動され、車両が十分に加速されるときに、それは運転手ペダルの状態Ｆ_ped 基づいて認識される。

傾斜走行角度−利用度α_utilが閾値α_util,Thr-outを下回り且つカウンタが閾値カウンタ_Thr に達成されるときに或いは運転手ペダル状態が閾値Ｆ_{ped ,Thr-out}の下に落下され且つ調整偏差ΔΨが零より小さい値を採るときに、調整作用が調整器Ｒ２により終了される。最終場合には、状況は上に挙げられた表において「走行ペダル＝０」と「Ｔ_Vorsteuer ＞０」による状況に類似して存在し、その状況ではヨーレート調整がパワートレインへの作用に基づいて処理されることができない。

図９における参照符号Ｚ１は一工程を示し、それによると、点火の新開始後に状態Ｚ１が作用される。

図１０には、パワートレイン調整器２３０のブロック線図が図示されている。調整器の入力値は要件されたヨーモーメントＴ_Req,Kupplungと信号Ｔ_Status並びに別の状態信号「状態」であり、その状態信号はパワートレインー制御機能の状態に関連する。

信号Ｔ_Statusは値「オン（ａｎ）」と「オフ（ａｕｓ）」を採用し、ブロック４３０に信号Ｔ_{Regler,an/aus} とＴ_{Vorsteuer,an/aus}の論理連結によって得られる。この場合に、この信号の値Ｔ_Regler,ausとＴ_{Vorsteuer,aus} が存在するときに、信号は値を採用する。

パワートレイン調整２２０の欠陥認識が欠陥を検出されなかったときに、別の状態信号が値１を採用する。欠陥の存在には、状態信号が値０を採用する。

状態信号は駆動調整器内部でまず最初にブロック１０００によって処理される。ブロック１０００の出力信号は、状態信号が０．５を越える値を採用する場合には、値１を採用し、そうでなければ、値零を採用する。

ブロック１０００によって処理される状態信号と信号Ｔ_Req,Kupplungの乗算的連結は好ましい「フェイル・セーフ・機能」を実現するので、知られた欠陥の存在における調整作用が制御ユニット或いはクラッチを制御するアクチュエータ或いはクラッチ自体の内部に抑圧される。

乗算された信号Ｔ_Req,Kupplung及び信号_Statusはユニット１００５に引き渡され、そのユニットは個々のクラッチによって伝達するトルクを算出する。その場合には、清算が行われるので、ヨーモーメントＴ_Req,Kupplungはクラッチの制御によって算出されたトルクに一致して発生される。

クラッチの制御はユニット２３０によって行われる。

総括的に、この発明は、車両のパワートレインへの作用を基礎にして走行力調整を実施することを可能とする好ましい方法と好ましい装置を自由にすることを保証される。この場合に、この発明は特に、車両の走行挙動が走行力限界範囲において安定化されて、それによりより安全に形成されることを特徴としている。

それ故に、この発明の調整作用は従来のブレーキ作用とエンジン作用に基づいているＥＳＰシステムによる調整作用の作用効果の著しく意義のある補充である。この場合に、この調整作用は走行力調整の確実性や実効性を強めるばかりでなく、限界範囲における走行安楽性にも貢献する、というのは、従来のＥＳＰシステムの作用とは違って、車両の不快なブレーキ作用と接続されていないからである。

閾値を上回る際にこの発明による調整の開始が行われ、この閾値はＥＳＰ調整の閾値より小さくなっている。

それにもかかわらず、この発明による調整作用はＥＳＰ調整作用を極端な臨界的走行状況において代用できない。極端に多くの状況では、調整作用がこの臨界的走行状況になるけれども、不必要である、というのは、極端な臨界的走行状態が生じる前に、調整作用が安定化するからである。

公知のこの種の方法と装置に比べるパワートレイン調整の効果のこの発明による改良は、図１１ｂと１１ｃに示されているグラフの比較で示す。

このグラフは図１１ａにおいて具体的に説明された走行操縦中に種々の値の経過を再現し、その際にまず最初に左カーブ、次に右カーブはおよそ９１．５ｋｍ／ｈの入力速度により通過される。カーブ走行中には車両が加速された。

この場合に、図１１ｂにおけるグラフは、この発明の特徴を有しないパワートレイン調整が実施される車両に関して記録している。

図１１ｃにおけるグラフは、この発明のパワートレイン調整が実施される構造の同じ車両に関して記録していた。

このグラフは、特にヨーレートΨ’と浮動角度βの経過を示す。

この経過に基づくと、図１１ｂでは、極端に高いヨーレートΨ’を備える車両の臨界的不安定性や右カーブの通過中の浮動角度の臨界的突出しを認識すべきである。グラフに示された矢印はこの突出した値を示す。この箇所における値の経過は車両の浮動と加速を具体的に説明する。

図１１ａにおけるグラフでは、臨界的走行状態が生じているカーブの箇所が具体的に説明するために丸く記録されている。

それと反対に、図１１ｃにおけるグラフを推定すべきヨーレートΨ’と浮動角度βの経過は、右カーブの同じ箇所において単に車両の制御された超過制御を具体的に説明する。この車両は加速しなく、安全臨界浮動を観察することがない。

これは、予備制御が摩擦係数に依存して確認された走行基準モデルや重要な走行状態値の組合せ調整に基づいて処理されることを、この発明の特徴に起因させる。

この発明の作用が車両を極めて迅速に安定化して、車両の制動作用が実施されないから、出発速度はこの発明の特徴を備える支援なしの通過におけるより実質的に速い１０７．０ｋｍ／ｈをもつこの発明の方法による支援を備える通過におけるカーブから成る。この場合には、出発速度は単に９１ｋｍ／ｈである。

四輪車両のパワートレインの実施態様を示す。 四輪車両のパワートレインの別の実施態様を示す。 四輪車両のパワートレインの更に別の実施態様を示す。 車両制御器と別の構成を備えるブロック線図に基づいて走行力調整の具体的説明を示す。 浮動角度と摩擦係数を算出する車両調整部のブロック線図を示す。 パワートレインを調整する車両調整部のブロック線図を示す。 横案内力ー傾斜走行角度ー特性曲線を備えるグラフを示す。 異なる入力値をもつ単線モデルのスケッチを示す。 ヨーモーメントを予備制御するユニットのブロック線図を示す。 ヨーモーメント調整器のブロック線図を示す。 作動論理のブロックダイヤグラムを示す。 パワートレイン調整器のブロックダイヤグラムを示す。 走行操縦の具体的説明を示す。 この発明の調整作用なしに実施された走行操縦の利用を備えるグラフを示す。 この発明の調整作用により実施された走行操縦の利用を備えるグラフを示す。

符号の説明

１００．．．．．エンジン
１０５．．．．．差動部
１１０．．．．．クラッチ
１１５．．．．．差動部
１３０．．．．．クラッチ
１４０．．．．．差動部
１４５．．．．．クラッチ
１５０．．．．．クラッチ
１６０．．．．．クラッチ
２０５．．．．．ユニット
２１０．．．．．ブレーキ調整器
２１５．．．．．エンジン調整器
２２０．．．．．パワートレイン調整器
２３０．．．．．駆動調整器
２３５．．．．．車輪ブレーキ
２４０．．．．．車輪ブレーキ
２４５．．．．．車輪ブレーキ
２５０．．．．．車輪ブレーキ
２６０．．．．．クラッチ

Claims (8)

1. 車両の少なくとも一つの車輪が車輪にトルクを伝達するクラッチの制御に基づいて及び／又は車輪と別の車輪に分配する少なくとも差動部のトルクの制御に基づいてトルクを作用される、車両の走行力を調整する方法において、トルクの値はヨーモーメントの第一と第二の値に依存して決定され、この場合にヨーモーメントの第一値がヨーモーメントのヨーレートの目標値を発生する値の形態で車両基準モデルに基づいて算出され、ヨーモーメントの第二値はヨーレートの目標値とヨーレートの検出された実効値との間の調整偏差に依存して並びに目標値とヨーレートと異なった別の走行状態値の実効値との間の調整偏差に依存して決定されることを特徴する方法。
2. 目標ヨーレートは運転手によって調整された値に依存して決定されることを特徴する請求項１に記載の方法。
3. 一時的な路面の摩擦係数は車両基準モデルに入れられることを特徴する請求項１或いは２に記載の方法。
4. 摩擦係数の算定が実施されることを特徴する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 別の走行状態値では、車両の少なくとも一つ車輪の傾斜走行角度が重要であることを特徴する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のの方法。
6. 別の走行状態値では、車両の少なくとも一つ車輪の長手方向スリップが重要であることを特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のの方法。
7. 少なくとも一つ走行状態値の値が所定の第一閾値を上回るか、或いは第二閾値を下回らないときに、車輪がトルクを作用されることを特徴する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のの方法。
8. 車両の車輪にトルクを伝達するクラッチを制御する少なくとも一つのアクチュエータ及び／又は車両の車輪にトルクを分配する差動部を制御する少なくとも一つのアクチュエータを包含する、車両の走行力を調整する装置において、
   ａ．ヨーレートを発生する第一目標ヨーモーメントを算出する予備制御ユニットと、
   ｂ．目標ヨーレートと検出された実効ヨー比の間の調整偏差に依存して並びに目標値とヨーレートと異なる別の走行状態値の実効値との間の調整偏差に依存して第二ヨーレートを算出する調整ユニットと、
   ｃ．第一と第二ヨーモーメントに基づいて算出されたトルクに依存してアクチュエータを制御する制御ユニットと、
   ｄ．少なくとも一つの走行状態値の調整偏差と所定閾値の間の比較に依存して制御ユニットを作動する作動論理と、
   を備えることを特徴する装置。

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