JP2012529397A - 車両の車両車輪に作用する差トルクの発生方法 - Google Patents

Abstract

車両内における差トルクの発生方法において、車両が負荷切換状態にあり、同時に、車両車輪に異なる高さの車輪トルクが作用する走行動特性限界状況にある場合に対して、車両車輪間のトルク分配が変化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の車両の車両車輪に作用する差トルクの発生方法に関するものである。

独国特許公開公報第１０２００６０３１５１１号明細書に、車両制御器が少なくとも１つの車輪ブレーキの自動操作により走行運転に係合する、走行動特性限界状況特に車両の過制御または不足制御における車両の安定化方法が記載されている。車両ブレーキの操作は車両制御装置特にＥＳＰ装置（電子式安定性プログラム）により行われる。

車両車輪における合成トルクへの自動係合は、車両の動特性を改善する目的で実行されてもよい。即ち、例えば、いわゆるトルク・ベクトル化操作器を介して左側および右側車両車輪に駆動トルクの能動的分配を実行することが既知である。しかしながら、この場合、走行動特性限界状況においてこのような係合をすることにより車両の不安定化が発生されないように注意すべきである。

独国特許公開公報第１０２００６０３１５１１号明細書

本発明の課題は、車両の車両車輪に差トルクが作用している場合に、車両の不安定化を回避することである。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴により解決される。従属請求項は目的に適った変更態様を与える。

本発明による方法においては、特定の走行状況において、少なくとも２つの車両車輪、特に左側および右側車両車輪に異なる高さの車輪トルクが作用している。作用している車輪トルクとは、ブレーキ・トルクおよび／または駆動トルクから構成可能な合成トルクであり、この場合、本発明の範囲内においては、基本的に、１つの車両車輪にブレーキ・トルクのみまたは駆動トルクのみを作用させることで十分である。さらに、両方の車両車輪に車輪トルクの高さが異なる車輪トルクが作用しているのみならず、１つの車両車輪にのみ合成車輪トルクが作用し且つ反対側の車両車輪はいかなるブレーキ・トルクまたは駆動トルクも受けない状況もまた可能である。

車両が負荷切換により走行状態の変化を受ける走行動特性限界状況において車両の好ましくない特性を回避するために、このような状況を検出したのちにおいては車両車輪間のトルク分配が変化される。このようにして、車両の走行動特性状態に係合が行われるので、例えば過制御または不足制御が防止可能であるか、またはこのような走行特性が少なくとも低下可能である。

車輪トルク分配への係合は負荷切換の存在の関数である。負荷切換においては、短時間内に牽引状態から惰行状態に、またはその逆に切り換えられ、しかも、加速ペダルの急激な解放または急激な操作により、場合によりドライバ支援装置のブレーキ係合と組み合わされて切り換えられるか、またはドライバにより切り換えられる。車両が、負荷切換の間に、車両はその目標コース上を確かに安定して運動するが、僅かな変化において特に速度上昇において不安定となる走行動特性限界範囲内にある場合、既に車輪トルク差が存在する場合において本発明による機能を有していないとき、負荷切換は、車両を過制御に導くか、場合により車両を不足制御に導くことがある。これに対して、車両車輪間好ましくは駆動車両車輪間のトルク分配への係合を介して、走行特性が安定化可能であるので、急激に発生した負荷切換であっても車両特性に対してマイナスに作用することはない。

目的に適った一変更態様により、車両車輪間のトルク分配は、はじめにより低い合成車輪トルク、場合により０に等しい合成車輪トルクをもつ車両車輪に、ここで他方の車両車輪に作用する車輪トルクを上回る車輪トルク値が与えられるように変化される設計がなされている。この場合、一方の車両車輪における車輪トルクが一定に保持され且つ他方の車両車輪における車輪トルクがトルク比を逆転するように上昇ないしは低下されるという状況が考慮されるのみならず、希望された新しいトルク比が設定されるまで両方の車両車輪における合成車輪トルクが変化される状況もまた考慮される。合成車輪トルクの調節は、ブレーキ係合を介して行われることが好ましい。しかしながら、基本的に、ブレーキ係合と駆動トルクおよび／または牽引トルクの分配との組み合わせ、または駆動トルクおよび／または牽引トルクを介してのみの調節もまた可能である。

各車両車輪における合成車輪トルクの絶対値は、トルク分配の新しい設定後において、車両の種々の状態変数の関数であり、および特に、車両がその上を運動する目標コースが保持可能なように決定される。新しく設定されたトルク分配は、トルクの高さに関して、はじめのトルク分配に対して鏡像対称にトルク分配を逆転することが基本的に可能であっても、特に必ずしもこのようにする必要はない。

トルク分配は、共通車軸の左側および右側の車輪において行われることが目的に適っている。しかしながら、異なる車軸の異なる側または同じ側の車輪へのトルク分配並びに３つまたは４つの車両車輪へのトルク分配もまた可能である。

車両が走行動特性限界状況にあるかどうかを決定するために、種々の基準が検査可能である。有利な一実施形態により、走行動特性限界状況の存在に対して、当該合成車輪トルクの差から形成された差トルクが限界値を超えているかどうかが検査されるように設計されている。セルフ・ステアリング特性および／またはトラクションに関して車両の走行特性を変化させるために差トルクが利用され、且つ差トルクは当該車軸における力容量の利用のための尺度である。

差トルクはＥＳＰ装置（電子式安定性プログラム）の追加機能として発生されてもよく、差トルクを用いて、走行動的車両特性を調節するために種々の車両車輪に異なる高さの車輪ブレーキ・トルクが発生される。この場合、特にカーブ内側後車輪において、場合によりカーブ外側前車輪においてもまたブレーキ係合が導かれ、このことは、最大カーブ速度が高められるというプラスの効果を有している。他の目的に適った実施態様により、差トルクは、測定により決定された車両の実際ヨー・トルク、および特に実際の車両速度が使用されて計算された目標ヨー・トルクから決定される。差トルクはＥＳＰ装置に対する制御器追加機能として予め走行動特性限界状況に適合されているので、差トルクの値、即ち車輪トルク間の差は、走行動特性限界状況の検出のために使用可能である。差トルクが付属された限界値を上回っている場合、走行動特性限界状況が推測可能である。差トルクは、限界範囲内に存在する車両に対して、タイヤと車道との間の摩擦結合ポテンシャルの利用のための指標を示す。

差トルクはフィルタリングされてもよい。フィルタリングに基づき、走行動特性に対してほとんど意味のない短いピーク値は無視される。大きな差トルクが継続しているときにおいてのみ限界状況が推測される。差トルクの値がより長い期間にわたり大きいが、負荷切換の時点において既に再び低下した場合においても、通常は安定化が実行されるべきであろう。フィルタリングにより過ぎ去った期間からの差トルクが共に考慮された場合、フィルタリングされた差トルクは位相遅れを有して低下し、この位相遅れは情報として利用される。

差トルクに付属された限界値は固定値として設定され、固定値は、車両タイプの設定のみの関数であって実際の状態変数の関数ではない。しかしながら、基本的に、車両内の差トルクに対する限界値を実際状態変数の関数として決定することもまた可能である。

負荷切換の状態は、駆動トルクまたはこれと相関を有する変数の経過の調査を介して検出可能である。負荷切換においてのみ車輪トルクの分配が変化されるべきであるので、車両内の実際の負荷切換の確実な検出はきわめて重要である。これは、駆動トルクまたはこれと関連する変数の評価により、例えば車両のカルダン軸内において作用しているカルダン・トルクの評価により行われる。駆動トルクとして、駆動機関の後方に配置された変速機に作用して、出力側に存在するトルクが考慮される。負荷切換を調査するために、場合により、変速機内の変速比が考慮されて、機関トルクが使用されてもよい。

高い確実性をもって負荷切換を検出可能にするために、駆動トルクないしはこれと関連するトルクがフィルタリングされ、例えば低域フィルタリングされ、それに続いて、フィルタリングされていないトルクとフィルタリングされたトルクとの差が形成される。このトルク差内にドライバによる急激な加速ペダル変化が現われた場合、これから負荷切換が推測可能である。フィルタリングされたトルクとフィルタリングされていないトルクとの差が付属された限界値を超えているとき、負荷切換が存在する。

全ての条件が存在する限り、即ち走行動特性限界状況のみならず負荷切換もまた存在ないしは作用している限り、上記のように、車両を安定に保持するためにトルク分配が変化される。

本発明による方法は、制御／操作装置内において実行され、制御／操作装置は、ドライバ支援装置の一部であっても、またはこのようなドライバ支援装置例えば電子式安定性プログラムＥＳＰに付属されていてもよい。

その他の利点および目的に適った実施形態が、その他の請求項、図面の説明および図面から得られる。

図１は、本方法を実行するための方法ステップを有する流れ図を示す。

本方法を実行するために、ハードウェア側として操作装置が前提とされ、操作装置を用いて、少なくとも２つの車両車輪における車輪トルクが調節可能である。この操作装置は、例えば、種々の車両車輪に異なる高さの自動車輪ブレーキ・トルクを発生することを可能にする車輪ブレーキ装置である。さらに、種々の駆動車輪間に駆動トルクを分配するための能動的継手要素（トルク・ベクトル化ディファレンシャル）が考慮されてもよい。

図面に示された方法流れ図は、操作装置を介して、予め２つの異なる車両車輪特に共通車軸の車輪に差トルクＭ_ｄｉｆｆが作用していることを前提とする。限界安定走行状況における負荷切換の場合に対して付属の車輪トルクＭ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２をもつ差トルクＭ_ｄｉｆｆの変化を実行するために、はじめに、これら２つの前提条件即ち限界安定走行状況および負荷切換が存在するかどうかが問い合わされる。

第１の方法ステップ１内において、はじめに、車両固有のセンサ装置を用いて種々の状態変数が測定されるか、ないしは測定変数から決定される。これらのセンサ装置は例えばＥＳＰセンサ装置である。特に、車両速度ｖ並びに実際ヨーレートΨ′が測定される。車両速度ｖ並びに場合により他の状態変数、特に車両横方向加速度のような横方向動特性変数から、目標ヨーレートΨ′_ｄが決定され、この場合、実際ヨーレートΨ′および目標ヨーレートΨ′_ｄからトルク差Ｍ_ｄｉｆｆに対する値が決定可能である。このトルク差は、車両の走行動特性に目的とする影響を与えるために、特にＥＳＰ装置の制御器内に出力変数として現われ、且つ好ましくは限界動特性走行状況内において決定され、および車両の操作装置を介して好ましくは車輪ブレーキ・トルクの分配を介して設定される。スポーツ的走行特性を発生するためには、トルク差Ｍ_ｄｉｆｆを介して例えば不足制御傾向を回避可能である。

決定されたトルク差Ｍ_ｄｉｆｆは同時に車輪と車道との間の摩擦係数に対する指標を表わすので、トルク差の評価を介して走行動特性限界状態が特定可能である。このために、方法ステップ２内において、トルク差Ｍ_ｄｉｆｆが付属された限界値Ｍ_{ｄｉｆｆ、ｌｉｍ}を超えているかどうかが検査される。これが否定の場合、実際トルク分配の変化を必要とする走行動特性限界状況はまだ存在していない。この場合、フローは、否定分岐（“ｎ”）に従って再び第１の方法ステップの開始に戻される。

他の場合、トルク分配の変化に対する第１の条件が満たされているので、フローは、肯定分岐（“ｙ”）に従って次の方法ステップ３に移行される。方法ステップ３および４内において、実際に車両内において負荷切換が行われたかどうかの第２の条件の検査が行われる。このために、はじめに、方法ステップ３内において、実際駆動トルクＭ_ｄｒが決定され、実際駆動トルクＭ_ｄｒからカルダン軸内において作用するカルダン・トルクＭ_ｋａｒが計算され、カルダン・トルクＭ_ｋａｒは駆動トルクＭ_ｄｒの関数として表わすことが可能である。カルダン・トルクＭ_ｋａｒはフィルタリングされ、この場合、フィルタリングされたカルダン・トルクＭ_{ｋａｒ、Ｆ}がフィルタリングされていないカルダン・トルクＭ_ｋａｒの関数として表わすことが可能である。それに続いて、フィルタリングされていないカルダン・トルクＭ_ｋａｒとフィルタリングされたカルダン・トルクＭ_{ｋａｒ、Ｆ}との間の差Ｍ_{ｋａｒ、ｄｉｆｆ}が計算される。

次の方法ステップ４内において、トルク差Ｍ_{ｋａｒ、ｄｉｆｆ}が付属された限界値を超えているかどうかの問い合わせが行われる。これが肯定の場合、車両内における負荷切換が推測可能であり、それに続いて、肯定分岐に従って、フローは次の方法ステップ５に移行される。他の場合、否定分岐に従って、フローは再び第１の方法ステップに戻され且つ本方法全体の新たなフローが行われる。

方法ステップ５内において、車輪トルクＭ_ｗｈ１およびＭ_ｗｈ２が新たに計算され且つ付属された操作装置特に車輪ブレーキ装置を介して発生される。このようにして、車輪間の差トルクＭ_ｄｉｆｆが新たに設定される。この設定は、特に、限界安定走行状況内において行われた負荷切換にもかかわらず車両が安定のままであるように行われる。この場合、存在するトルク比が種々の理由から逆転されること、即ち、はじめにより大きい一方の車両車輪の車輪トルクが、反対側の車両車輪における車輪トルクよりも小さいトルクに変化されることが好ましい。車輪トルクの絶対高さが新たに決定される。

差トルクＭ_ｄｉｆｆに対する限界値Ｍ_{ｄｉｆｆ、ｌｉｍ}およびフィルタリングされたカルダン・トルクとフィルタリングされていないカルダン・トルクとの間のトルク差に対する限界値Ｍ_{ｋａｒ、ｌｉｍ}は固定値として設定されてもよい。しかしながら、実際の状態変数の関数としての決定もまた考慮される。

Ｍ_ｄｉｆｆ 差トルク（トルク差）
Ｍ_{ｄｉｆｆ、ｌｉｍ} 差トルクに対する限界値
Ｍ_ｄｒ 実際駆動トルク
Ｍ_ｋａｒ フィルタリングされていないカルダン・トルク
Ｍ_{ｋａｒ、ｄｉｆｆ} カルダン・トルク差
Ｍ_{ｋａｒ、Ｆ} フィルタリングされたカルダン・トルク
Ｍ_{ｋａｒ、ｌｉｍ} カルダン・トルク差に対する限界値
Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２ 車輪トルク
ｖ 車両速度
Ψ′ 実際ヨーレート

Claims (12)

1. 特定の走行状況において、２つの車両車輪に異なる高さの車輪トルク（Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２）が作用している、車両の車両車輪に作用する差トルク（Ｍ_ｄｉｆｆ）の発生方法において、
   車両が負荷切換にあり、同時に、車両車輪に異なる高さの車輪トルク（Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２）が作用する走行動特性限界状況にある場合に対して、車両車輪間のトルク分配が変化されることを特徴とする車両の車両車輪に作用する差トルクの発生方法。
2. 車両車輪間のトルク分配は、はじめにより低い車輪トルク（Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２）をもつ車両車輪に、他方の車両車輪を上回る車輪トルク（Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２）が与えられるように変化されることを特徴とする請求項１に記載の発生方法。
3. 走行動特性限界状況の存在に対して、車輪トルク（Ｍ_ｗｈ１、Ｍ_ｗｈ２）の差から形成された差トルク（Ｍ_ｄｉｆｆ）が限界値（Ｍ_{ｄｉｆｆ、ｌｉｍ}）を超えているかどうかが検査されることを特徴とする請求項１または２に記載の発生方法。
4. 前記差トルク（Ｍ_ｄｉｆｆ）が、実際ヨーレートおよび目標ヨーレートおよびその他の車両状態変数の少なくともいずれかから決定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発生方法。
5. 負荷切換が、駆動トルクまたはこれと相関を有する変数の経過内の変化により検出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発生方法。
6. 負荷切換が、車両内のカルダン軸内において作用しているカルダン・トルクの経過内の変化により検出されることを特徴とする請求項５に記載の発生方法。
7. 前記負荷切換を検出するために、当該トルクがフィルタリングされ、およびフィルタリングされていないトルクとフィルタリングされたトルクとの差が形成され、この場合、前記差がしきい値を超えている場合、負荷切換が存在することを特徴とする請求項５または６に記載の発生方法。
8. 前記差トルクがブレーキ係合により発生されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の発生方法。
9. 前記差トルクが駆動トルクの分配により発生されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の発生方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の発生方法を実行するための制御／操作装置。
11. 請求項１０に記載の制御／操作装置を備えた、車両内の装置、特に電子式安定性プログラム（ＥＳＰ）。
12. ２つの車両車輪間に差トルクを発生するための操作装置が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。

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