JP2008542104A - 走行状態に適合された、操舵介入に基づく駆動力の制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、走行状態を表す少なくとも１つの走行状態値を検出するための手段と、追加の操舵角を算出するための駆動力コントローラであって、車両運転者によって指示された操舵運動に加えて、前記追加の操舵角に応じた操舵運動を行うことができる駆動力コントローラとを有する、車両の駆動力を制御するための装置に関する。
この装置は、駆動力コントローラ（１００、１１０）が、それぞれ１つの走行状態の領域が割り当てられている少なくとも２つの制御ユニット（３４０、３５０）を含むこと、前記駆動力コントローラが、存在する走行状態を走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）に基づいて算出できる、存在する走行状態を決定するための決定手段を有すること、及び前記駆動力コントローラが、決定手段に接続された作動手段（３６０）を有し、この作動手段により、算出された走行状態の領域が割り当てられている制御ユニット（３４０、３５０）を自由に切り換えることができることによって特徴付けられている。

Description

本発明は、走行状態を表す少なくとも１つの走行状態値を検出するための手段と、追加の操舵角を算出するための駆動力コントローラであって、車両運転者によって指示された操舵運動に加えて、前記追加の操舵角に応じた操舵運動を行うことができる駆動力コントローラとを有する、車両の駆動力を制御するための装置に関する。さらに、本発明は、装置に適切な、駆動力を制御するための方法に関する。

車両の水平動力を変化させるために、今日、通常ヨーレート制御に基づいて車両のブレーキシステム及びエンジン制御への介入を行う制御システムが使用される。しかし、この介入は、車両運転者が明らかに感じる車両の減速又は縦方向力の変化を生じさせるので、快適性を考慮すると、走行力学的に危険な状態でのみ使用したほうがよい。

しかし、原則として、車両の運転性を向上させるためにまた機動性を向上させるために、安全な走行状態の領域における駆動力の制御が行われることも考慮される。これに関連して、いわゆるアクティブ操舵によって、車両運転者が快適性を損なったと感じない運転者に依存する操舵運動が行われる操舵介入が適切であることが実証されている。

この場合、操舵介入に基づいて駆動力を制御することにより、危険な走行状態の領域における車両の不安定性を制御することもでき、以下に運転領域として示す安全な走行状態の領域の車両の走行特性を向上させることもできる。しかし、制御システムの要求は、種々の走行状態の領域で明確に区別される。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19515059号明細書

したがって、本発明の課題は、操舵介入を、存在する走行状態の領域にできるだけ最適に適合させることができる請求項１の上位概念に記載の車両の駆動力を制御するための装置及び請求項１５の上位概念に記載の方法を提供することである。

本発明によれば、この課題は、車両の駆動力を制御するための装置が、それぞれ１つの走行状態の領域が割り当てられている少なくとも２つの制御ユニットを含むこと、前記装置が、存在する走行状態を走行状態値に基づいて算出できる、存在する走行状態を決定するための決定手段を有すること、及び前記装置が、決定手段に接続された作動手段を有し、この作動手段により、算出された走行状態の領域が割り当てられている制御ユニットを自由に切り換えることができることによって解決される。

さらに、この課題は、上記方法において、追加の操舵角が少なくとも２つの制御ユニットで決定されること、走行状態値に基づいて走行状態の領域が算出されること、及び算出された走行状態の領域が割り当てられている制御ユニットのそれぞれが自由に切り換えられることによって解決される。自由に切り換えられた後に、対応する制御ユニットによって決定された調整値をアクチュエータシステムに伝送できる。

本発明により、決定された走行状態の領域にそれぞれ適合されている、追加の操舵角を算出するための種々の制御ユニットを予め設けることが可能になる。種々の制御ユニットに割り当てられた走行状態の領域における種々の制御ユニットの自由な切り換えは、作動手段によって行われ、このために、この作動手段は走行状態の領域の算出の結果に依存する。

したがって、種々の走行状態の領域で行われる異なる要求に最適に適合させることができる制御システム及び制御方法が有利に提供される。さらに、制御システムは特に簡単な構造を有する。したがって、製造することと、具体的な使用分野に、特に、使用すべき具体的な車両の種類に適合させることが特に簡単になる。

本発明の範囲において、走行状態の領域は、特に、走行状態の予め設定可能な量を意味する。走行状態の領域は、例えば１つ又は複数の走行状態値の所定の閾値によって特徴付けられる。

それぞれ異なる制御目標が予め設定される走行状態の領域として、少なくとも１つの運転領域と少なくとも１つの危険な走行状態の領域とが区別されることが特に有利であることが実証されている。したがって、本発明の好ましい実施形態では、駆動力コントローラの第１の制御ユニットには運転領域が割り当てられており、また第２の制御ユニットには、危険な走行状態の領域が割り当てられている。

運転領域には、シャシ要素の弾性、及び車両運転者によって設定された操舵基準値と車両の反応との車両の慣性によって生じる位相遅れを最小限にする制御目標がある。

この目的を達成するために、第１の制御ユニットが、第１の車両モデルで算出された基準ヨーレート値に基づいて追加の操舵角の調整部を決定できるパイロット制御構成要素を含むことが特に有利であることが実証されている。

ここで、第１の車両モデルが、車両の慣性が考慮されない車両モデルをこの場合意味する静的車両モデルであることが有利であることが実証されている。

このようなモデルでは、運転者によって設定された操舵基準値と基準ヨーレート信号との間には位相遅れが存在せず、この結果、前記モデルは、上記の制御目標に関連して運転領域で特に適切に用いることができる。

さらに、運転領域における制御介入時に車両の反応も考慮できるようにするために、第１の制御ユニットが、実際のヨーレート値と、第１の車両モデルで算出された基準ヨーレート値との差に基づいて追加の操舵角の制御部を決定できる制御構成要素を含むことがさらに特に有効である。

この場合、第１の制御ユニットで決定可能な追加の操舵角が調整部と制御部との合計であり、ここで、調整部が合計のより大きな部分を制御部として有することが好ましい。

したがって、追加の操舵角は、本質的に調整部によって有利に決定される。

本発明の好ましい形態では、第２の制御ユニットは、実際のヨーレート値と基準ヨーレート値との差に基づいて追加の操舵角の制御部を決定できる制御構成要素を含み、この場合、基準ヨーレート値は第１の車両モデルで又は第２の車両モデルで算出される。

さらに、実際のヨーレート値と、第２の車両モデルで算出された基準ヨーレート値との差に基づいて、車両の少なくとも１つの車輪ブレーキのブレーキ力及び／又は車両の駆動エンジンのエンジントルクを決定する第３の制御ユニットが有利に含まれている。

この第３の制御ユニットは、本質的に、危険な走行状態の領域における走行安定性をさらに向上させるために本発明に組み込むことができる従来の標準ＥＳＰシステムに対応する。

第２の車両モデルは、この場合、特に、車両の慣性を考慮するモデルを意味する動的車両モデルであることが好ましい。静的車両モデルに対して、動的車両モデルは、実際の車両特性を正確に算出することを可能にし、したがって、危険な走行状態の領域で用いるのに特によく適している。

本発明の好ましい実施形態では、決定手段が、走行状態値の基準値からの走行状態値の少なくとも１つの実際値と少なくとも１つの所定の第１の閾値との差の比較に基づいて、及び／又は走行状態値の少なくとも１つの実際値と少なくとも１つの所定の第２の閾値との比較に基づいて、存在する走行状態を決定することが意図されている。

この場合、走行状態値の実際値と基準値との差の値が所定の第１の閾値よりも小さかった場合に、及び／又は走行状態値の値が所定の第２の閾値よりも小さかった場合に、決定手段が運転領域の走行状態を算出することが特に有効である。

さらに、走行状態値の実際値と基準値との差の値が所定の第１の閾値よりも大きかった場合に、及び／又は走行状態値の値が所定の第２の閾値よりも大きかった場合に、決定手段が、危険な走行状態の領域の走行状態を算出することが特に有効である。

その上、走行状態を算出する際に用いられる走行状態値の基準値が第２の車両モデルで算出されることが有利であることが実証されている。したがって、存在する走行状態の検出、又は走行状態の領域に対する存在する走行状態の割り当てに基づく基準モデルが対象となる。

しかし、特に、走行状態を算出する際に基礎となる、走行状態値の基準値を算出するための第２の車両モデルを用いる場合に、運転領域の制御介入によって、危険な走行状態の領域で作動される制御の意図しない制御介入が生じることがある。

したがって、本発明の有利な実施形態では、運転領域の走行状態が存在する場合に、存在する走行状態を決定する際に用いられる走行状態値の基準値が、車両運転者によって設定された操舵角基準値と追加の操舵角との合計に基づいて算出されることが意図されている。

これにより、走行状態を分析する際に制御介入が考慮され、また運転領域の意図しない安定した制御介入が防止される。

本発明のさらなる利点、特徴及び有効な発展形態が、従属請求項と、図面に基づく好ましい実施形態の以下の説明とから明らかになる。

図１には、特に、標準ＥＳＰシステム１００の他に、追加の操舵角Δδ_Ｚｕｓを算出するための制御システム１１０（図の破線で囲まれている）を含む駆動力コントローラのブロック図が示されている。さらに、この駆動力コントローラの入力値が、車両運転者（図１にブロック「ＤＲＶ」で示されている）によって予め設定されること、及び前記入力値が、車両のセンサ（図１にブロック「ＶＥＨ」で示されている）によって検出されることが示されている。

この場合、駆動力コントローラは、車両の制御ユニットに記憶されまたそこで実行されるハードウェアとして又はソフトウェアプログラムとして実現することができる。

原則として、標準ＥＳＰシステム１００は当業者に知られている。特に、標準ＥＳＰシステム１００は、基準ヨーレートΨ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}が算出されるブロック１２０を含む。算出方法は、例えば（特許文献１）に記載されているような動的車両モデルに基づいており、この場合、さらに以下において、このモデルのために入力パラメータが用いられることになる。

基準ヨーレートΨ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}と、例えばヨーレートセンサによって測定された車両の実際のヨーレートψ・との制御偏差Δψ・_ｄｙｎから、ブロック１３０内のヨーレートコントローラが、安定したブレーキ介入及び／又はエンジン介入に関する１組の車輪個々のブレーキ圧Ｐ_{Ｗｈｌｒｅｆ}及び１組のエンジンパラメータｕ _Ｍｏｔを決定し、これらのブレーキ圧及びエンジンパラメータが、ブロック１３５内において、対応する位置要求に変換される。

さらに、調整値を決定する場合に、車両に作用する横加速度ａ_ｙ、及び車速ｖを算出する１組の車輪回転数ω _Ｗｈｌ等の別の走行状態値と、車両運転者によって設定されたブレーキ圧Ｐ_Ｄｒｖ等の車両の運転パラメータとが考慮されることが好ましい。このことは、例えば制御パラメータを適合させることによって行うことができる。

その上、標準ＥＳＰシステムは、図１に図示されていない作動ロジックを含み、この作動ロジックは、標準ＥＳＰシステム１００の上記入力値の評価に基づいて、システムによる制御を必要とする危険な走行状態にあるかどうかをチェックする。この場合、作動ロジックは、算出された位置要求を、制御係合を行うために予め設けられた車両のアクチュエータシステムに伝送する。さもなければ、伝送は遮断されている。

例えば、ヨーレート偏差Δψ・_ｄｙｎの値、及び／又は車両のフロート角速度β・の値、及び／又は横加速度ａ_ｙの値が、それぞれ１つの所定の閾値を超えた場合に、危険な走行状態が検出される。したがって、この場合、（特許文献１）に記載されているように、入力値から、フロート角速度β・を算出又は評価できる。

標準ＥＳＰシステムは、追加の操舵角Δδ_Ｚｕｓを決定するための制御システム１１０によって補完される。このシステムは、ブロック内で基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}が算出される固有の車両モデルを介して利用される。この車両モデルは、より詳細には以下の特に静的車両モデルを指している。

ヨーレートコントローラ１５０は、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}から、また基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}と車両の実際のヨーレートψ・との制御偏差Δψ・_ｓｔａｔから、図１で値ｕ_δ＝（ｕ_ＨＹＣ、ｕ_{ＥＳＰＩＩ}）に統合されている調整値ｕ _ＨＹＣとｕ_{ＥＳＰＩＩ}を直接決定する。この場合、車両運転者によって指示された操舵角に加えて、車両の操舵可能な車輪で設定される操舵角位置要求が対象となる。以下により詳細に説明するように、ヨーレートコントローラ１５０は、この場合、調整値ｕ_ＨＹＣと他の調整値ｕ_{ＥＳＰＩＩ}とを算出する２つの別個のコントローラを含む。

ブロック１６０内の作動ロジックは、一方のコントローラ又は他方のコントローラを自由に切り換え、この場合、自由に切り換えられたコントローラによって決定された調整値は操舵アクチュエータ１７０又はその制御ユニットに伝送されるが、他のコントローラで決定された調整値は遮断される。この場合、両方の調整値ｕ_ＨＹＣとｕ_{ＥＳＰＩＩ}のいずれが転送されるかが、標準ＥＳＰシステム１００によっていわゆるフラッグＳの形態で供給される標準ＥＳＰシステム１００の走行状態検出の結果から、作動ロジックによって決定される。

標準ＥＳＰシステム１００の作動ロジックが、標準ＥＳＰシステムの介入を必要とする危険な走行状態にあることを算出した場合、フラッグＳは値１をとる。さもなければ、フラッグは値０を有する。

操舵アクチュエータ１７０は、例えば、ギヤが車両の操舵棒に係合し、かつ運転者によって指示された操舵角と追加の操舵角とのオーバーライド、又は追加の操舵角に従った追加の操舵運動の実施を可能にするオーバーライド操舵システムを指している。

本発明の他の実施形態では、操舵アクチュエータは、車両運転者によって設定された操舵基準値が電子信号として調整装置に伝送され、次に、この調整装置が、車両の操舵可能な車輪で所望の操舵角を設定するステアバイワイヤ操舵システムであることもできる。この場合、制御システム１１０によって決定された調整値を表す電子信号と、車両運転者によって設定された操舵基準値とを簡単に組み合わせることができる。

追加の操舵角Δδ_Ｚｕｓの設定の他に、操舵アクチュエータによって、変速速度に応じた操舵伝達比の関数も実現でき、前記操舵アクチュエータにおいて、例えば、車両運転者による運転を容易にするために、低い速度領域では、非常に直接的な操舵伝達比が設定され、また車両のスムーズな直進走行を保証するために、高い速度領域では、非常に直接的な操舵伝達比が選択される。

このために、ブロック１８０内において、車速ｖと、車両運転者によって設定された操舵角基準値δ_Ｄｒｖとから、操舵角δ_ＶＡＲＩ＝ｕ：_ＶＡＲＩ（ｖ）δ_Ｄｒｖ又は追加の操舵角Δδ_ＶＡＲＩ＝（１−ｕ：_ＶＡＲＩ（ｖ））δ_Ｄｒｖが算出される。次に、車両運転者によって指示された操舵角δ_Ｄｒｖに加えて、追加の操舵角が車両の操舵可能な車輪で設定される。このことは、図１の概略図に詳細に示されておらず、この場合、要するに、操舵アクチュエータが操舵角δ_ＶＡＲＩを設定し、これにより、追加の操舵角Δδ_Ｚｕｓが追加の位置１９０に重畳され、この結果、車両の操舵可能な車輪で操舵角δ_Ｗｈｌ＝δ_ＶＡＲＩ＋Δδ_Ｚｕｓが生じることを前提とする。

さらに、操舵角δ_ＶＡＲＩは、標準ＥＳＰシステム１００の及び制御システム１１０の入力値としても用いられる。この場合、特に、この操舵角に基づいて、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}とψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}の算出が行われる。

本発明は、勿論、可変の操舵伝達比の関数なしに行うこともできる。この場合、ブロック１８０が省略され、また車両運転者によって設定された操舵角基準値が、追加の位置１９０にまた標準ＥＳＰシステム１００と制御システム１１０とに直接供給される。

さらに、後車軸操舵を伴う車両でも前輪操舵を伴う車両でも、本発明を用いることができる。後車軸操舵と前車軸操舵との組み合わせも本発明の用途に含まれる。

運転領域において、車両の追従特性を向上させるために、これによって車両の機動性を向上させるために、制御システム１１０の操舵介入が用いられる。この場合、追加の操舵角を用いて、車両の慣性と種々のシャシ要素の弾性とによって生じる車両運転者の操舵運動と車両の反応との間の位相遅れを補償するか又は最小限にする必要がある。車両運転者は、このことを直接的な走行特性として認識し、この走行特性によって、運転をさらに楽しいものと感じる。

この位相遅れは、例えば、図２ａに示されているヨーレートの経過で見ることができる。この場合、車両の測定された実際のヨーレートψ・は、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}と共に時間線図にプロットされている。基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}は、静的車両モデルにおける車両運転者によって設定された操舵角基準値から算出され、したがって、車両の慣性もシャシ要素の弾性も考慮しないので、前記基準ヨーレートは、理想的に、すなわち遅れなく反応する車両の場合のヨーレートの経過を表す。この場合、実際のヨーレートψ・との比較によって、実際の車両特性と理想的な特性との差を反映する位相遅れΔｔが生じる。

さらに、運転領域の操舵介入は走行安全性も向上させる。車両運転者が、例えば、障害物を迅速に回避する必要がある場合、車両の反応が遅れることによって運転者は通常「オーバーステア」になる傾向があり、すなわち、運転者は、車両を不安定にしてしまうように操舵角を大きく設定する。

このことは図２ｂに示されている。図２ｂは、回避状態で生じる実際のヨーレートψ・の及び基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}の時間経過を示している。時点ｔ_０に対してヨーレートψ・_０を形成するために、車両運転者が対策を十分に迅速に開始しなかった場合、車両の反応が遅れるので、時点ｔ_０＋Δｔに対してヨーレートψ・_０＋Δψ・が生じる操舵角を設定しなければならない。しかし、車両運転者はヨーレートの過剰な増加Δψ・をしばしば予期できないので、車両を介した制御の損失が差し迫る。

運転領域の操舵介入で機動性を向上させることによって、回避操作時に車両をより簡単に制御可能であり、特に、説明されているオーバーステアが防止される。

さらに、運転領域の操舵介入に基づいて、例えば、車両の変化した荷重状態と、使用されたタイヤの種類と、シャシ要素の摩耗状態とを考慮でき、またそれらの、走行特性に対する影響も補償できる。さらに、操舵介入によって、車両には、例えば車両製造業者により予め設定される所定の特性を付与できる。このことは、制御システム１１０の制御パラメータが所望の特性に適合されることによって簡単に実現できる。

危険な走行状態の領域において、車両を安定させるために操舵介入が用いられる。この場合、操舵介入と標準ＥＳＰシステム１００の介入とを組み合わせることができる。この操舵介入により、この場合、車両運転者が明らかに気付くようなＥＳＰ介入を不要にするか又は少なくともより後に初めて必要とすることができる。

操舵介入を行うために使用される駆動力コントローラの好ましい実施形態について以下に詳細に説明する。

図３には、標準ＥＳＰシステム１００と共に、制御システム１１０がブロック図に再び示されている。

しかし、この場合、それ自体公知の標準ＥＳＰシステム１００の完全な図示がさらに省略されている。当業者に公知の方法で形成されておりかつ標準ＥＳＰシステム１００の出力値を算出する詳述されていないコントローラ３１０のみが示されている。さらに、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}を算出するためのブロック３２０が示されている。

制御システム１１０は、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}を算出するためのブロック３３０を含む。この基準ヨーレートは、ブロック３４０と３５０内のコントローラに関する指示値を示しており、この指示値から、ブロック３４０内のコントローラが調整値ｕ_ＨＹＣを決定し、この調整値が、運転領域において、追加の操舵角要求Δδ_Ｚｕｓとして操舵アクチュエータに伝送される。ブロック３５０内では、調整値ｕ_{ＥＳＰＩＩ}が算出され、この調整値が、危険な走行状態の領域において、追加の操舵角要求Δδ_Ｚｕｓとして操舵アクチュエータに伝送される。

ブロック３６０は、存在する走行状態に応じてブロック３４０内のコントローラ又はブロック３５０内のコントローラを自由に切り換える作動ロジックを含む。

好ましくは、標準ＥＳＰシステム１１０の内部において、存在する走行状態の検出、又は走行状態の領域に対する存在する走行状態の割り当てが行われ、前記標準ＥＳＰシステムは、存在する走行状態が運転領域にあるか又は危険な走行状態の領域にあるかどうかを通知するフラッグＳを作動ロジックに供給する。

上記のように、ヨーレート偏差Δψ・_ｄｙｎの値と所定の閾値とを比較することによって、フラッグＳが決定されることが好ましい。さらに、フロート角速度β・の値及び／又は横加速度ａ_ｙの値とそれぞれ１つの所定の閾値との比較を行うこともできる。

ヨーレート偏差Δψ・_ｄｙｎは、ブロック３２０内の動的車両モデルで算出される車両の実際のヨーレートψ・と基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}との差を指している。

この場合、以下の公知のシステム方程式を有する線形のシングルトラックモデルが対象であることが好ましい。

ここで、ψ：はヨー加速度である。この場合、フロート角β及びヨーレートψ・はシステムの状態変数を示している。入力値は操舵角であり、この場合、この操舵角は、一般にδと呼ばれる。この操舵角については以下により詳細に説明する。入力値が変化することにより、ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}が、出力値として、すなわち方程式１の解決方法として得られる。

方程式１の係数は、次式によって算出されている。

ここで、ｃ_ｈとｃ_ｖは、タイヤ、車輪懸架装置及び操舵装置の弾性から得られた後車軸及び前車軸の剛性であり、ｌ_ｈとｌ_ｖは後車軸及び前車軸と車両の重心との間隔であり、ｍは車両質量であり、またΘは、車両の垂直軸に対する車両の慣性モーメントである。

ヨーレート偏差ΔΨ・_ｄｙｎの値が所定の閾値よりも大きかった場合、フラッグＳのために、Ｓ＝１の値が算出される。さらに、Ｓ＝１の値が算出されることに関する別の条件として、フロート角速度β・の値及び／又は横加速度ａ_ｙの値のそれぞれが、所定の閾値よりも大きくなる要求を意図することができる。この場合、上記条件は、必ずしも累積的に満たされる必要がなく、ＯＲ演算によって結合することもできる。意図された条件が満たされていなかった場合、フラッグは値Ｓ＝０をとる。

値がＳ＝０であった場合、運転領域の走行状態にあり、またブロック３６０内の作動ロジックはブロック３４０内のコントローラを自由に切り換える。この場合、このコントローラによって算出された調整値ｕ_ＨＹＣが追加の操舵角要求Δδ_Ｚｕｓとして操舵アクチュエータに伝送される。

値がＳ＝１であった場合、危険な走行状態の領域の走行状態にあり、また標準ＥＳＰシステム１１０が作動されている。この場合、ブロック３５０内のコントローラは、作動ロジックによって自由に切り換えられるので、このコントローラで算出された調整値ｕ_{ＥＳＰＩＩ}は追加の操舵角要求Δδ_Ｚｕｓとして操舵アクチュエータに転送される。

作動された標準ＥＳＰシステム１１０の望ましくないブレーキ介入及びエンジン介入による運転領域における機動性の獲得で危険にさらされないようにするために、さらに、操舵角δ_ＶＡＲＩと追加の操舵角Δδ_Ｚｕｓとの合計から、運転領域の基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}が算出されることが意図されている。したがって、この基準ヨーレートを算出するためのブロック３２０の入力値は、運転領域において、操舵角δ＝δ_ＶＡＲＩ＋Δδ_Ｚｕｓとなる。しかし、危険な走行状態の領域では、特に、車両の安定性を損なうことがある制御回路の振動を回避するために、操舵角δ_ＶＡＲＩのみが上記ブロックの入力値δとして用いられる。

したがって、図３に示されているように、値がＳ＝１であった場合、追加の操舵角信号Δδ_Ｚｕｓがブロック３６０内の作動ロジックを介して標準ＥＳＰシステム１１０に戻される。値がＳ＝０であった場合、すなわち危険な走行状態の領域では、フィードバックが遮断される。

次に、ブロック３５０と３６０内で追加の操舵角を算出するためのコントローラの指示値として用いられる基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}の決定について、ブロック３３０の好ましい実施形態を示している図４を参照して説明する。

算出は、静的車両モデル、好ましくは、停止時の線形のシングルトラックモデルに基づいて行われ、さらに、基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}の制限は、タイヤと路面との間の評価された摩擦係数μに基づいて行われる。

それに応じて、ブロック３３０は、ヨーレートψ・_Ｌｉｎを算出するための線形ブロック４１０と、ヨーレートψ・_Ｌｉｎを制限するための非線形ブロック４２０とを有し、この場合、制限されたヨーレートψ・_Ｌｉｎは基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}に一致する。

この場合、線形ブロック４１０内におけるヨーレートψ・_Ｌｉｎの算出は、操舵角δ_ＶＡＲＩと車速ｖとからなる停止時の線形のシングルトラックモデルからの、ブロック４１０の入力値を示している以下の公知の関係式に基づいて行われる。

車両のホイールベースｌ及び固有の速度ｖ_ｃｈは、ブロック４１０内の値が記憶されている車両の固定パラメータである。この場合、固有の速度ｖ_ｃｈは次式から得られる。

方程式ｌに基づく動的車両モデルとは対照的に、静的車両モデルにおいては、特に慣性モーメントΘ及び側面剛性ｃ_ｈとｃ_ｖによって決定される直進走行からカーブ走行への過渡特性が考慮されない。したがって、この静的車両モデルは、遅れなく操舵運動に反応する理想的な車両を表す。

ブロック４２０内では、ヨーレートψ・_Ｌｉｎは、物理的に有効である、すなわち、存在する地面で実際に実現できる値に制限される。この場合、地面は、例えば、これに関連して参照される（特許文献１）に記載されているように算出又は評価できる摩擦係数μに基づいて特徴付けられる。

この場合、ヨーレートψ・_Ｌｉｎの最大値は、次式の値によって算出されていることが好ましい。

ここで、ｇは重力加速度である。したがって、ヨーレート信号ψ・_Ｌｉｎの値が上記式の値よりも小さかった場合、信号はブロック４２０内で変更されない。しかし、ヨーレート信号ψ・_Ｌｉｎの値が、上記式の値よりも大きかった場合、ヨーレート信号ψ・_Ｌｉｎの値の制限が行われ、この場合、ヨーレートψ・_Ｌｉｎの符号は保持される。

駆動力の制御時に指示値として用いられる基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}が、ブロック４２０の又はブロック３３０の出力信号として得られる。この場合、本発明によれば、調整値ｕ_ＨＹＣとｕ_{ＥＳＰＩＩ}を決定するブロック３４０と３５０内の２つのコントローラが使用される。

図５には、調整値ｕ_ＨＹＣを算出するブロック３４０内のコントローラの好ましい実施形態が示されている。この実施形態では、コントローラは、調整部材５１０と制御部材５２０とを含む。

この場合、調整部材５１０では、調整値ｕ_ＨＹＣの調整部ｕ_ＦＦは指示値ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}から直接導出される。ここで、このパイロット制御によって、車両の追従特性を効果的に向上させるように、運転領域で要求された高い動力を実現できる。

好ましくは、調整部材５１０は、遅れ特性を有する特殊な部材（Ｄ−Ｔ_ｎ−部材）として製造されている。特に、予備部材（Ｄ−Ｔ_１−部材）が対象であることができ、この予備部材には、次式のような制御法則が適用される。

ここで、Ｋ_ＦＦとＴ_ＦＦは制御パラメータである。

ブロック５２０内では、調整値ｕ_ＨＹＣの制御部ｕ_ＦＢは、制御偏差Δψ・_ｓｔａｔ＝ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}−ψ・、すなわち、停止時の基準ヨーレートψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}と、車両の測定された実際のヨーレートψ・との差から算出される。この場合、好ましくは、制御部材５２０は、特殊な部分を有する比例コントローラ（Ｐ−Ｄ−コントローラ又はＰ−Ｄ−Ｔ_ｎ−コントローラ）として製造されており、この比例コントローラには、次式の制御法則が適用される。

ここで、制御パラメータＫとＴ_ｄは、好ましくは、予め固定して設定されておらず、ブロック５３０内の適合機構によって、現在の走行状態と、決定された車両の運転パラメータとに適合させることができる。例えば、車速ｖ、及び／又は車両運転者によって設定されたブレーキ圧Ｐ_Ｄｒｖに基づいて、制御パラメータを様々に算出できる。この場合、既述したように、車両の荷重状態への及び／又はシャシ要素の摩耗度への適合を行うこともできる。

調整値ｕ_ＨＹＣは、調整部ｕ_ＦＦと制御部ｕ_ＦＢとの合計として得られ、この場合、調整部ｕ_ＦＦが、合計のより大きな部分を制御部ｕ_ＦＢとして有し、また調整値ｕ_ＨＹＣの値を標準的に決定するように、コントローラが設計されている。

図６には、危険な走行状態で追加の操舵角要求Δδ_Ｚｕｓとして操舵アクチュエータに伝送される調整値ｕ_{ＥＳＰＩＩ}を決定するためのブロック３５０の好ましい形態のブロック図が示されている。この実施形態では、ブロック３６０は、好ましくはＰ−Ｄ−コントローラとして又はＰ−Ｄ−Ｔ_ｎ−コントローラとして製造されているコントローラ６１０を含み、このコントローラには、上記方程式６と同様の形態の制御法則が適用される。

この場合も、既述したように、ブロック６２０内の適合機構によって、制御パラメータＫ’及びＴ’_ｄを走行状態にまた車両の種々の運転パラメータに適合させることができる。

標準ＥＳＰシステムで駆動力を制御するための制御システム、及び追加の操舵角を決定及び設定するための制御システムのブロック図である。 実際のヨーレートの及び基準ヨーレートの時間変化の線図である。 実際のヨーレートの及び基準ヨーレートの時間変化の別の線図である。 標準ＥＳＰシステムで駆動力を制御するための制御システム、及び追加の操舵角を決定及び設定するための制御システムの別のブロック図である。 追加の操舵角を決定するための制御システム内の静的車両モデルにおける基準ヨーレートの算出方法を示したブロック図である。 運転領域で追加の操舵角要求に対応する調整値を決定するためのコントローラのブロック図である。 危険な走行状態の領域で追加の操舵角要求に対応する調整値を決定するためのコントローラのブロック図である。

Claims (28)

1. 走行状態を表す少なくとも１つの走行状態値を検出するための手段と、追加の操舵角を算出するための駆動力コントローラであって、車両運転者によって指示された操舵運動に加えて、前記追加の操舵角に応じた操舵運動を行うことができる駆動力コントローラとを有する、車両の駆動力を制御するための装置において、
   前記駆動力コントローラ（１００、１１０）が、それぞれ１つの走行状態の領域が割り当てられている少なくとも２つの制御ユニット（３４０、３５０）を含むこと、前記駆動力コントローラが、存在する走行状態を決定するための決定手段を有し、該決定手段において、前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）に基づき、前記存在する走行状態を算出できること、及び前記駆動力コントローラが、前記決定手段に接続された作動手段（３６０）を有し、該作動手段によって、前記算出された走行状態の領域が割り当てられている制御ユニット（３４０、３５０）を自由に切り換えることができることを特徴とする装置。
2. 前記駆動力コントローラ（１００、１１０）の第１の制御ユニット（３４０）には運転領域が割り当てられていること、及び前記駆動力コントローラ（１００、１１０）の第２の制御ユニット（３５０）には、危険な走行状態の領域が割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の制御ユニット（３４０）がパイロット制御構成要素（５１０）を含み、該パイロット制御構成要素において、第１の車両モデルで算出された基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}）に基づき、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の調整部（ｕ_ＦＦ）を決定できることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１の車両モデルが静的車両モデルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記第１の制御ユニット（３４０）が制御構成要素（５２０）を含み、該制御構成要素において、実際のヨーレート値（ψ・）と、前記第１の車両モデルで算出された前記基準ヨーレート値（ψ・_Ｓｔａｔ）との差に基づき、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の制御部（ｕ_ＦＢ）を決定できることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記第１の制御ユニット（３４０）によって決定可能な前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）が前記調整部（ｕ_ＦＦ）と前記制御部（ｕ_ＦＢ）との合計であり、前記調整部（ｕ_ＦＦ）が前記合計のより大きな部分を前記制御部（ｕ_ＦＢ）として有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記第２の制御ユニット（３５０）が制御構成要素（６１０）を含み、該制御構成要素において、前記実際のヨーレート値（ψ・）と基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差に基づき、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の制御部（ｕ_{ＥＳＰＩＩ}）を決定でき、前記第１の車両モデルで又は第２の車両モデルで、前記基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）を算出できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記装置が第３の制御ユニット（３１０）を含み、該第３の制御ユニットが、前記実際のヨーレート値（ψ・）と、前記第２の車両モデルで算出された前記基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪ブレーキのブレーキ力及び／又は前記車両の駆動エンジンのエンジントルクを決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記第２の車両モデルが動的基準モデルであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記決定手段が、前記走行状態値の基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}）からの前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の少なくとも１つの実際値（ψ・、β・、ａ_ｙ）と少なくとも１つの所定の第１の閾値と差の比較に基づいて、及び／又は前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の少なくとも１つの実際値と少なくとも１つの所定の第２の閾値との比較に基づいて、前記存在する走行状態を決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記走行状態値（ψ、β・、ａ_ｙ）の前記実際値と前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差の値が前記所定の第１の閾値よりも小さかった場合に、及び／又は前記走行状態値（ψ、β・、ａ_ｙ）の値が前記所定の第２の閾値よりも小さかった場合に、前記決定手段が前記運転領域の走行状態を算出することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の前記実際値と前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差の値が前記所定の第１の閾値よりも大きかった場合に、及び／又は前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の値が前記所定の第２の閾値よりも大きかった場合に、前記決定手段が前記危険な走行状態の領域の走行状態を算出することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記存在する走行状態を算出する際に用いられる前記走行状態値（ψ・）の前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）が前記第２の車両モデルで算出されることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記運転領域の走行状態が存在する場合に、前記存在する走行状態を決定する際に用いられる前記走行状態値（ψ・）の前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）が、前記車両運転者によって設定された操舵角基準値（δ_Ｄｒｖ、δ_ＶＡＲＩ）と前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）との合計に基づいて算出されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 車両の駆動力を制御するための方法であって、走行状態を表す少なくとも１つの走行状態値が検出され、駆動力コントローラによって追加の操舵角が算出され、車両運転者によって指示された操舵運動に加えて、前記追加の操舵角に応じた操舵運動が行われる方法において、それぞれ１つの走行状態の領域が割り当てられている少なくとも２つの制御ユニット（３４０、３５０）で、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）が決定されること、前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）に基づいて、走行状態の領域が算出されること、及び前記算出された走行状態の領域が割り当てられている前記制御ユニット（３４０、３５０）のそれぞれが自由に切り換えられることを特徴とする方法。
16. 前記駆動力コントローラ（１００、１１０）の第１の制御ユニット（３４０）には運転領域が割り当てられること、及び前記駆動力コントローラ（１００、１１０）の第２の制御ユニット（３５０）には、危険な走行状態の領域が割り当てられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記運転領域において、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の調整部（ｕ_ＦＦ）が、第１の車両モデルで算出された基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}）に直接基づいて決定されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記第１の車両モデルが静的車両モデルであることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記運転領域において、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の制御部（ｕ_ＦＢ）が、実際のヨーレート値（ψ・）と、前記第１の車両モデルで算出された前記基準ヨーレート値（ψ・_Ｓｔａｔ）との差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記運転領域で決定された前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）が前記調整部（ｕ_ＦＦ）と前記制御部（ｕ_ＦＢ）との合計であり、前記調整部（ｕ_ＦＦ）が前記合計のより大きな部分を前記制御部（ｕ_ＦＢ）として有することを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記危険な走行状態の領域において、前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）の制御部（ｕ_{ＥＳＰＩＩ}）が、前記実際のヨーレート値（ψ・）と、基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差に基づいて決定され、前記基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）が前記第１の車両モデルで又は第２の車両モデルで算出されることを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 第３の制御ユニット（３１０）によって、前記車両の少なくとも１つの車輪ブレーキのブレーキ力及び／又は前記車両の駆動エンジンのエンジントルクが、前記実際のヨーレート値（ψ・）と、前記第２の車両モデルで算出された前記基準ヨーレート値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記第２の車両モデルが動的基準モデルであることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記存在する走行状態が、前記走行状態値の基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}、ψ・_{ｒｅｆ，ｓｔａｔ}）からの前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の少なくとも１つの実際値（ψ・、β・、ａ_ｙ）と少なくとも１つの所定の第１の閾値との差の比較に基づいて、及び／又は前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の少なくとも１つの実際値と少なくとも１つの所定の第２の閾値との比較に基づいて決定されることを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の前記実際値と前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差の値が前記所定の第１の閾値よりも小さかった場合に、及び／又は前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の値が所定の第２の閾値よりも小さかった場合に、前記運転領域の走行状態が算出されることを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の前記実際値と前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）との差の値が前記所定の第１の閾値よりも大きかった場合に、及び／又は前記走行状態値（ψ・、β・、ａ_ｙ）の値が前記所定の第２の閾値よりも大きかった場合に、前記危険な走行状態の領域の走行状態が算出されることを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記存在する走行状態を算出する際に用いられる前記走行状態値（ψ・）の前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）が前記第２の車両モデルで算出されることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記運転領域の走行状態が存在する場合に、前記存在する走行状態を決定する際に用いられる前記走行状態値（ψ・）の前記基準値（ψ・_{ｒｅｆ，ｄｙｎ}）が、前記車両運転者によって設定された操舵角基準値（δ_Ｄｒｖ、δ_ＶＡＲＩ）と前記追加の操舵角（Δδ_Ｚｕｓ）との合計に基づいて算出されることを特徴とする請求項１５〜２７のいずれか１項に記載の方法。

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