JP2007509799A - 車両用の制御システム - Google Patents

Abstract

本発明は、電子制御可能な駆動伝達系と、システム制御装置（６）に関連付けられる調整レベル（４）と、前記調整レベルにおいて車両の状態変数（ＺＧ）から及び運転者の操作（ＦＷ）から生成される所望の値（ＳＷ）とを含む制御システム（１）に関する。アクチュエータ（Ａ）を制御するために使用される作動信号（ＡＳ）は、前記所望の値から生成される。前記制御システムは、調整レベル（Ｋ）の下方に配置される実行レベル（ＡＥ）も備え、前記実行レベルは、作動信号（ＡＳ）を行うために使用されるアクチュエータ（Ａ）を備える。本発明によれば、車軸（３）に関連付けられた少なくとも１つのブレーキアクチュエータ（ＡＡ１）を作動させるために使用される車軸電子モジュール（２）が設けられ、車軸（３）の領域に配置される。車軸電子モジュール（２）は、所望の値（ＳＷ）を送信するために、また所望の値（ＳＷ）から、それぞれの軸アクチュエータ（ＡＡ）を制御する作動信号（ＡＳ）を決定するために、調整レベル（Ｋ）に接続される。車軸電子モジュール（２）は、作動信号（ＡＳ）を送信するために使用される制御可能なデフロック（ＤＳ）に接続される。

Description

本発明は、請求項１の前段の特徴を有する車両用の制御システムに関する。

特許文献１は、車両のステアリングシステムとブレーキシステムと駆動アセンブリとを少なくとも備える電子制御可能な駆動伝達系と協働する制御システムを開示している。制御システムは、運転者の予め規定された連続値を入力するための装置の入力レベルを有し、予め規定された値を設定値信号に変換する。制御システムは、設定値信号を、駆動伝達系のアクチュエータによって実行される作動信号に変換するための調整レベルも備える。言い換えれば、制御システムは、出力端において、入力端移動ベクトルから、駆動伝達系を駆動するための制御信号を生成する制御装置を有し、前記制御装置は、制御信号を送信するために駆動伝達系に結合され、次に、前記駆動伝達系は、運転者の要求を実行するために制御信号を処理する。これは、ドライブバイワイヤシステム又はＸバイワイヤシステムと呼ばれるものである。

特許文献２は、電子制御可能な駆動伝達系が装備される車両を制御するために適切な別の制御システムを開示している。車両運動力学に関する車両データ、時間データ、位置データ、運転者側の作動信号、及び制御装置によって生成される駆動伝達系用の作動信号がメモリ装置に記憶される。このような制御システムにより、事故分析の改善が可能になる。

独国特許出願公開第１００ ３２ １７９ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１００ ４６ ８３２ Ａ１号明細書

本発明は、より短い制御時間が特に達成される冒頭に述べたタイプの制御システム用の改良された実施形態を提供する課題に取り組む。

この課題は、本発明によれば、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

本発明は、電子制御可能な駆動伝達系と、調整レベルと、調整レベルの下位にある実行レベルとを有する車両用の制御システムに、車軸に割り当てられた少なくとも１つのブレーキアクチュエータを作動させるように設計され車軸の領域に配置される車軸電子モジュールを設けるという考えに基づく。本明細書において、車軸電子モジュールは、調整レベル、及び車軸に割り当てられる軸アクチュエータの両方に接続され、また運転者の操作から生成され、それぞれの軸アクチュエータを作動させるための作動信号を決定するために使用される設定値を調整レベルから受信する。

本発明による制御システムは、少なくとも２つの制御レベル、具体的には、システム制御装置に割り当てられる調整レベルであって、この調整レベルにおいて、設定値が車両の状態変数から及び運転者の操作から生成され、また作動信号又は作動アクチュエータが、前記状態変数及び前記運転者の操作から生成される調整レベルと、調整レベルの下位にあり、車軸電子モジュールに割り当てられまた作動信号を実行するためのアクチュエータを有する実行レベルとを有する。ここで、本発明にとって重要なことは、車軸電子モジュールが、車軸に割り当てられた少なくとも１つのブレーキアクチュエータを作動させるために設けられ、また車軸の領域に配置されることと、車軸電子モジュールが、設定値を送信するために調整レベルに接続され、またそれぞれの軸アクチュエータを制御するために、設定値から作動信号を決定するように設計され、車軸電子モジュールが、作動信号を送信するために、制御可能なデフロックに接続されることである。

このことは、従来の制御システムとは対照的に、上述の車軸固有の要素又はシステムが、今や、車軸電子モジュールによって制御され、これに対して、別のアクチュエータが、調整レベルで生成される制御信号によって従来の方法で制御されることを意味する。センサ、アクチュエータ、及び車軸にあるか又は車軸の近傍にある車軸電子モジュールを制御することによって、車軸を機能検査できる。

本発明による解決方法は、車軸固有のアクチュエータのためのすべての制御プロセスを車軸電子モジュールに統合するか又はまとめる大きな利点を提供し、結果として、本発明は、従来の制御システムとは一線を画す。車軸の領域に配置される車軸電子モジュールは、軸アクチュエータのすぐ近傍に配置されるので、軸アクチュエータと車軸電子モジュールとの間のライン経路は、従来の実施例に比べて著しく短くなり、結果として、必要な制御時間も短くすることができる。このようにして、車軸電子モジュールへの軸アクチュエータの簡単な相互接続が達成され、特に、ケーブルの分野において、したがって製造の分野において利点が提供され、同時に、例えば差動歯車の制動及び／又はロックのような車軸固有の機能を制御するための調整ソフトウェアの少なくともあるものを、車軸電子モジュールに、したがって実行レベルに組み込む方法が可能になる。

このようにして、センサ、アクチュエータ及び車軸電子モジュールをローカル的に配置することにより、ラインの間における分散がなくなり、この結果、ラインの長さ及び異形が低減される。さらに、最初から問題となっていた設置も回避される。

車軸電子モジュールは、以下の機能、すなわち、制動、差動歯車のロック、ピッチング及び／又はローリング、乗り心地の調整の内の少なくとも１つのための電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路を適切に備えることができる。この結果、車軸固有又は車台固有の多数の電子装置及び／又はソフトウェアコンポーネント及び／又は制御回路が、車軸電子モジュールに組み込まれ、このようにして、例えば運転者の操作及び／又は車両の状態変数のようなデータの変更に対する迅速な反応が可能になる。さらに、燃費及び運転快適性について最適な調節を可能にする予測アルゴリズムを調整ソフトウェアにプログラムすることができる。

本発明による解決方法の有利な一発展形態によれば、制動機能のための電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路は、以下のリスト、すなわち、ブレーキ圧、ローカルＡＢＳ、ＡＢＳ信号の検出及び処理、車両ブレーキのアクティブな摩耗調節、ブレーキライニングの摩耗検知の内の少なくとも１つの要素を調整する。ここに挙げたことは、制動機能を調整する電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路が、複数のサブ機能を有することを示すものと意図され、これらのサブ機能のいくつかについては上述してきた。このようにして、車軸電子モジュールは、車軸固有の多数の特性値を検知及び制御できる。

車軸電子モジュールによって制御できる別の要素は、例えば、道路とタイヤとの間の摩擦係数を計算するタイヤ管理システム、差動歯車装置用の潤滑油管理システム、及び車軸に関連付けられた別のアクチュエータである。

本発明の重要なさらなる特徴及び利点は、従属請求項から、図面から、また図面に関連する説明から明らかになる。

本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ指定された組み合わせにのみならず、他の組み合わせにおいても又は単独で、上述の特徴及び以下に説明する特徴を用いることができる。

本発明の好ましい典型的な実施形態について、図面に示し、また以下の記載において、より詳細に説明する。

図１によれば、車両用の本発明による制御システム１は、複数の信号処理レベルを有する。実施例では、合計で４つのレベル、具体的には、入力レベルＥ、中間レベルＺ、調整レベルＫ、及び調整レベルＫの下位にある実行レベルＡＥが本図に示されている。運転者は、例えばアクセルペダル、ブレーキペダル又はステアリングホイールのような操作者制御要素を例えば作動させるかあるいはこれらを特定位置に保持することによって、運転者の操作ＦＷの形態の予め規定された値を入力レベルＥに入力する。この場合、入力値は連続値又は離散値であり得る。

図１に示されている中間レベルＺは、実施形態に応じて、単一の中間レベルＺ、又は複数のレベル、例えば予測レベル及び／又は補正レベルを含むことができる。調整レベルＫが、入力レベルＥの直後に配置され、また運転者の操作ＦＷが、入力レベルＥから調整レベルＫに直接送信されることも考えられる。

システム制御装置６に割り当てられる調整レベルＫでは、設定値ＳＷは、車両の状態変数ＺＧから及び運転者の操作ＦＷから生成され、またアクチュエータＡを作動させるための作動信号ＡＳは、前記車両の状態変数及び前記運転者の操作から生成される。状態変数ＺＧは、車両のセンサＳから、それに対応する接続を介して送信され、また運転状況に関する実際の状態を反映する。図１によれば、調整レベルＫによって生成される作動信号ＡＳは、実行レベルＡＥ内に配置されるアクチュエータＡを制御し、このアクチュエータは、例えば、車両エンジン（図示せず）用のアクチュエータＡ_１及び／又は変速機（同様に図示せず）用のアクチュエータＡ_２として具体化される。実行レベルＡＥは、この場合、制御技術の観点から調整レベルＫの下流に配置される。

次に、本発明は、例えばブレーキアクチュエータＡＡ_１又は乗り心地調整アクチュエータＡＡ_２のような軸アクチュエータＡＡが、車軸電子モジュール２によって作動及び／又は制御されることを意図する。車軸電子モジュール２は車軸制御装置５の一部分である。この場合、軸アクチュエータＡＡは少なくとも１つの車軸３に割り当てられる。車軸電子モジュール２は、設定値ＳＷを送信するために調整レベルＫに接続され、またそれぞれの軸アクチュエータＡＡを制御するために、設定値ＳＷから作動信号ＡＳを決定するように設計される。一方、作動信号ＡＳを生成するために、車軸電子モジュール２は、調整レベルＫから、予め規定された設定値ＳＷを受信し、また車両運動力学データを検知するように設計される１つ以上のセンサＳ_Ａから、実際の変数ＩＧを受信する。車軸電子モジュール２の入力側に入力される設定値ＳＷは、調整レベルＫにおいて、運転者の操作ＦＷからまた状態変数ＺＧから生成される。

車軸電子モジュール２で生成される作動信号ＡＳは、割り当てられた軸アクチュエータＡＡを制御する。さらに、車軸電子モジュール２用の実際の変数ＩＧを生成する典型的なセンサＳ_Ａを、調整レベルＫへの入力側の接続ラインを介して他方のセンサＳに接続でき、結果として、運転状態に関する実際の変数ＩＧを車軸電子モジュール２及び調整レベルＫの両方に送信する。

車軸電子モジュール２はＣＡＮバス４を介して調整レベルＫに接続でき、この場合、例えば、軸アクチュエータＡＡと車軸電子モジュール２との間の及び／又はセンサＳと調整レベルＫの入力側との間の別の接続が、ＣＡＮバスラインとして具体化されることも考えられる。

図１によれば、車軸電子モジュール２は車軸の近傍に配置されるので、車軸電子モジュール２と、軸アクチュエータＡＡと、関連付けられたセンサＳ_Ａとの間の制御回路を、従来の制御システムに比べて著しく短くすることができる。本発明による解決方法により、ケーブルの費用を相当低減でき、また個々の軸アクチュエータＡＡと制御システム１との間の相互接続を著しく簡単にすることができる。車軸電子モジュール２は、調整レベルＫ内に当初位置していたが車軸電子モジュール２を移動させることによって調整レベルＫから実行レベルＡＥに現在エクスポートされている機能を行う。

車軸電子モジュール２は、この過程において、例えば、制動、デフロックＤＳ、ピッチング及び／又はローリング、及び／或いは乗り心地の調整のための電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路を備えることができる。上述の機能のための電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路は、その場で、電子車軸電子モジュール２内に直接実装できる。調整レベルＫ内の及び／又は車軸電子モジュール２内の予測アルゴリズムを用いて、燃費及び運転快適性について最適な結果を得ることができる。

車軸電子モジュール２の制動機能のための電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路は、この場合、例えば、ブレーキ圧、ローカルＡＢＳ、車両ブレーキのアクティブな摩耗設定、又はブレーキライニングの摩耗検知のような種々の要素を制御するように設計される。ここに挙げたものは、決して、すべてを網羅しているわけではなく、選択が可能な要素を表しているに過ぎない。

ＣＡＮバス４を介して同時に相互接続することにより、例えば、ブレーキとデフロックＤＳとの簡単な相互接続が可能になり、このようにして、横方向デフロックの高速切換が可能になる。ロックがスイッチオンされまた回転速度差が検出されると、ロックを直ちに係合させることができる。走行安定性を維持しつつ、エンジン介入及び／又はブレーキ介入による負荷によって、ロックをスイッチオフすることもできる。さらに、デフロックＤＳは、ＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ:電子式姿勢制御装置）に適合するデフロックとして設計できる。

その上、車軸電子モジュール２は、例えば、タイヤ管理システム、差動歯車装置のための潤滑油管理システム、タイヤ圧センサ、又は車軸に関連付けられた他のアクチュエータ用の電子装置及び／又はソフトウェア及び／又はローカル制御回路を備えることができる。

要約すると、本発明による解決方法の本質的な特徴を以下のように特徴付けることができる。

本発明は、電子制御可能な駆動伝達系と、調整レベルＫと、調整レベルＫの下位にある実行レベルとを有する車両用の制御システム１に、車軸３に割り当てられる少なくとも１つの軸アクチュエータＡＡを作動させるための車軸電子モジュール２を設けることを意図し、車軸電子モジュール２は、設定値ＳＷを送信するために調整レベルＫに接続され、またそれぞれの軸アクチュエータＡＡを制御するために、設定値ＳＷから作動信号ＡＳを決定するように設計される。車軸電子モジュール２は、この場合、作動信号ＡＳを送信するために軸アクチュエータＡＡに接続される。

従来の制御システムとは対照的に、本発明による制御システム１では、ソフトウェア又は電子装置の少なくともあるものは、車軸電子モジュール２内に配置され、このようにして、調整レベルＫから実行レベルＡＥにエクスポートされる。

車軸電子モジュール２を車軸の近傍に配置した結果として、可能なケーブルに関する構造の利点及び切換時間の短縮が制御回路で達成され、このようにして、制御システム１の反応能力の向上がもたらされる。

センサ、アクチュエータ、及び車軸電子モジュール２を車軸に又は車軸の近傍に配置することによって、車軸を機能検査できる。電子配線、空気圧ライン、センサシステム、アクチュエータシステム、電子システム、ハードウェア及びソフトウェアの検査が可能である。このことは、ブレーキ、デフロックＤＳ及び他のすべての機能に関連する。センサの特性曲線は学習することができ、したがって、初期値及び最終値をもはや手動で設定する必要がない。このようにして、車軸を完全に検査して、予め取付けられかつ予め検査されたユニットとしてパラメータ化された形状で車両組立ラインに供給できる。

センサＳ、アクチュエータＡ及び車軸電子モジュール２をローカル的に配置することにより、異なる高さの車両フレームに車軸を接続することによって生じる電気ライン及び空気圧ラインの両方の間における分散がなくなる。このことにより、ラインの長さ及び異形が低減される。さらに、最初から既に問題となっていた設置が回避される。別の利点はプラグイン接続を減らせることである。

カーブの外側にある一方の側の車輪を制動することにより、車軸は、実質的にトルクがない（差動トルクがない）状態になる。この状態において、次に、デフロックＤＳを作動させることができる。車軸のトルクがない状態は、ＡＢＳセンサシステムによって、例えば、車軸の弾性を考慮しつつ、左右の側の車輪における推進回転速度領域を評価することによって間接的に決定できるか、あるいはトルクセンサシステム又は別の（光学的）方法によって直接決定できる。トルクがない状態の演算決定により、車軸に対する負荷を軽減する要件を目的とするブレーキ介入による調整も可能になる。運転快適性を向上させるために、車輪を制動することにより推進力にほとんど利用されないトルクは、目的とするエンジン介入によって蓄積させることができる。

本発明による制御システムの実施形態の概略図である。

Claims (8)

1. −電子制御可能な駆動伝達系と、
   −システム制御装置（６）に割り当てられ、車両の状態変数（ＺＧ）から及び運転者の操作（ＦＷ）から設定値（ＳＷ）を生成し、アクチュエータ（Ａ）を作動させるための作動信号（ＡＳ）を生成する調整レベル（４）と、
   −前記調整レベル（Ｋ）の下位にあり、前記作動信号（ＡＳ）を実行するための前記アクチュエータ（Ａ）を有する実行レベル（ＡＥ）を有する車両用の制御システム（１）において、
   −車軸（３）に割り当てられた少なくとも１つのブレーキアクチュエータ（ＡＡ_１）を作動させるための車軸電子モジュール（２）を前記車軸（３）の領域に配置し、
   −前記車軸電子モジュール（２）が、前記設定値（ＳＷ）を送信するために前記調整レベル（Ｋ）に接続され、それぞれの軸アクチュエータ（ＡＡ）を制御するために、前記設定値（ＳＷ）から前記作動信号（ＡＳ）を決定するように設計され、
   −前記車軸電子モジュール（２）が、前記作動信号（ＡＳ）を送信するために、制御可能なデフロック（ＤＳ）に接続されることを特徴とする車両用の制御システム。
2. 前記制御システム（１）が、車軸制御装置（５）を有し、該車軸制御装置が前記実行レベル（ＡＥ）に割り当てられ、前記車軸（３）の領域に配置され、前記車軸電子モジュール（２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 軸トルクを検知するためのセンサと、差動歯車をロックするためのアクチュエータを設け、前記軸トルクが所定値に達したときに前記車軸電子モジュール（２）が、前記アクチュエータを駆動させて前記デフロック（ＤＳ）を作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記車軸電子モジュール（２）が、
   −制動、
   −差動歯車のロック、
   −ピッチング及び／又はローリング、
   −乗り心地の調整
   の内の少なくとも１つのための電子装置、ソフトウェア、及び／又は、ローカル制御回路を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御システム。
5. 前記制動機能のための前記電子装置、前記ソフトウェア、及び／又は、前記ローカル制御回路が、
   −ブレーキ圧、
   −ローカルＡＢＳ、
   −ＡＢＳ信号の検出及び処理、
   −車両ブレーキのアクティブな摩耗調節、
   −ブレーキライニングの摩耗検知
   の内の少なくとも１つの要素を調整することを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
6. 前記デフロック（ＤＳ）が、ＥＳＰに適合するデフロックとして設計されることを特徴とする請求項４又は５に記載の制御システム。
7. 前記電子装置、前記ソフトウェア、及び／又は、前記ローカル制御回路が、前記ピッチング機能及び／又は前記ローリング機能のための専用アルゴリズムを有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の制御システム。
8. 前記車軸電子モジュール（２）が、
   −タイヤ管理システム（摩擦係数の計算）、
   −差動歯車装置用の潤滑油管理システム、
   −タイヤ圧センサ、
   −車軸に関連付けられたアクチュエータ
   の内の少なくとも１つの要素のための電子装置、ソフトウェア、及び／又は、ローカル制御回路を備えることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の制御システム。

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