JP4521743B2

JP4521743B2 - 車両を駆動又は制動する外的な値、特にモーメントを算出する方法及び装置

Info

Publication number: JP4521743B2
Application number: JP2000517209A
Authority: JP
Inventors: エッカート・アルフレート; ディーボルト・ユルゲン
Original assignee: コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2003508723A; WO1999020922A1; US6386019B1; EP1023547B1; EP1023547A1; DE59806887D1; DE19802216A1

Description

【０００１】
本発明は、車両を駆動又は制動する外的な値（外部から発生した値）、特にこのようなモーメントを算出する方法及び装置に関する。車両の縦方向動特性、すなわち速度と加速度は、内部と外部のいろいろな値、特にモーメントによって影響を受ける。本明細書における内的な値又はモーメントは、例えばエンジントルク、ブレーキトルク又は走行抵抗である（これらは経験値をベースとするテーブルに基づいて又は定数によって又は車両の特性又はパラメータと関連して車両運動状態を考慮する式によって内部で表すことができる）。これらの値は、いろいろな手段で比較的に正確に算出可能であるので、縦方向動特性に対するその影響を考慮することができる。しかしそのほかに、上記の（内部で表すことができる）走行抵抗に加えて、特に変化する外的な値がある。この外的な値には、例えば車両が傾斜した道路を走行するときの下り勾配力がある。この下り勾配力は、車両の縦方向動特性に影響を与えるモーメントを生じる。同じことが、例えば風力、異常なころがり抵抗等に当てはまる。この外的な値は、全く検出不可能であるか又は従来のセンサでは検出が困難である。通常は付加的なセンサ装置を必要とする。このセンサ装置は省略すべきである。
【０００２】
しかし、いろいろな用途のため、車両を駆動又は制動する外的な値を知ることが望まれる。この用途の一例は、坂道でのスタート補助装置（ヒルホルダ）である。このスタート補助装置は、ブレーキ、パーキングブレーキ、クラッチ及びエンジンの複雑な操作を簡単化する。しかし同時に、例えば坂の下側にある車両との衝突を避けるため、どんなことがあっても、車両が後方に転がらないようにしなればならない。車両が坂道を登るときには、図４に概略的に示した法則が、第１近似において当てはまる。車両の重力Ｆ_Ｇは、単一車輪モデルのタイヤの垂直成分Ｆ_Ｎと接線方向成分Ｆ_Ｔに分解される。Ｆ_Ｔは、タイヤ半径ｒ_Ｒと共に、次式に従って下り勾配モーメントＭ_Ｈを生じる。
【０００３】
Ｍ_Ｈ＝Ｆ_Ｇ・ｓｉｎα・ｒ_Ｒ
この場合、αは傾斜角度である。下り勾配モーメントＭ_Ｈは、他の介入がないと、車両を下り坂で転がすことになる。それと反対に、ブレーキトルクＭ_Ｂとスタート時に付加的に加えられるエンジントルクＭ_Ｍが作用する。坂道でのスタート補助装置は、例えばブレーキトルクＭ_Ｂに影響を与えることができる。しかしこの影響は、あらゆる時点で次の不等式
Ｍ_Ｈ＜Ｍ_Ｂ＋Ｍ_Ｍ
を満たすようにしなければならない。
【０００４】
このときだけ、車両の後ずさりが確実に防止される。上記に式を満たすことができるようにするためには、下り勾配モーメントを知る必要がある。
【０００５】
上記と類似の考察は、ダイナミック状況（車両速度が零でない）ときに当てはまる。都市交通で坂道をゆっくり登るときに、上記の考察は一層重要になる。このような場合にも、車両に適切に影響を与えるため、車両を駆動又は制動する外的な値、特にこのようなモーメントを知ることが望まれる。
【０００６】
本発明の課題は、車両を駆動又は制動する外的な値、特にこのようなモーメントを算出する方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
この課題は、独立請求項記載の特徴によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施形である。
【０００８】
外的な値（外部から発生させられた値）、特にモーメントは、オブザーバによって算出される。このオブザーバは、車両と駆動又は制動する内的な値、特にモーメントを受取り、この値から、車両の縦方向動特性がどのように生じているかを算出し、この結果を実際に測定した縦方向動特性の値と比較し、その偏差から、車両を駆動又は制動する外的な値、特にモーメントを推測する。
【０００９】
添付の図を参照して本発明を一層正確に説明する。
【００１０】
図１は、本発明による第１の実施の形態を概略的に示す。装置１０〜１２は、内的なモーメントすなわち内部から発生させられたモーメントを算出するための装置である。特に、エンジントルクＭＭｏｔＡｃｈｓｅを算出するための装置１２と、ブレーキトルクＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅを算出するための装置１１を設けることができる。そのほかに、走行抵抗ＭＦａｈｒＷｉｄを算出するための装置１０を設けることができる。装置１０〜１２自体は、所定の入力値に応じて作動する。特に装置１１，１２は、ブレーキ及び／又はエンジン又は伝動装置（ギヤ）の挙動をモデル化又は記載し、希望する出力値を供給するモデル及び又はテーブルである。
【００１１】
オブザーバ１３は、モデルに基づいて及び上記の入力値を参照して、車両の「理論的な」走行状態又は「理論的な」縦方向動特性（縦方向ダイナミックス）、特に速度を算出する。このため、特性値を参照する。この特性値は、例えばタイヤ半径又は車両質量である。さらにオブザーバ１３は、理論的な値に対応する測定値を適当な装置１４から受け取る。縦方向動特性のモデル化が充分に正確である場合には、理論的な値と測定値との偏差は、外部から発生させられたモデル化されていない値、特にモーメントに起因すると考えることができるので、この偏差からこの外的な値を推測することができる。
【００１２】
図２は、図１のオブザーバ１３を一層正確に示している。オブザーバ１３は、番号３１〜３６で示すように、車両の走行状態又は縦方向動特性のモデルを備えている。さらにオブザーバは、外的な値を算出するための装置２１，２２，２５を備えている。図２に基づいてオブザーバ１３の機能を一層正確に説明する前に、図３を参照して車両の走行状態又は縦方向動特性のモデルについて説明する。図３には、図２の構成要素３１〜３６が明らかにするために再び示してある。
【００１３】
車両の走行状態又は車両の縦方向動特性のためのモデルは、本発明に適するようにするため、次の少なくとも２つの条件を満足しなければならない。
−適切な入力値と出力値を有すること、及び
−静的及び動的作用を充分に正確に考慮しなければならないこと。
【００１４】
図３のモデルは、こられの要求を満足する。モデルは、入力値として車両に作用する全モーメントを受け取る。全モーメントＭＧｅｓが零であるときには、車両は、一定の速度で走行する。零よりも大きいと、車両は加速され、負であると、車両は減速される。補正器３１において、全モーメントが、車輪半径と車両質量に応じて補正される。この場合、「補正」とは、例えば換算、標準化又は値の適合のために役立つ比例換算であると理解される。これによって、加速度に対応する値が得られる。この値は、積分器３２において積分される。これによって、速度に対応する値が生じる。さらに、動特性（ダイナミックス）を模倣（シミュレーション）する構造グループ３３〜３６が設けられている。図示した実施の形態では、これは、入力の変化を徐々に出力に伝えるＰＴ_１要素である。このＰＴ_１要素は減算器３３、補正器３４、積分器３５及び減算器３３にフィードバックさせる負フィードバック部３６から構成される。補正器３４の値によって、ＰＴ_１要素の時定数が算出される。ＰＴ_１要素は、実システムがその入力値の変化に対して常に遅れて応答するという事実を考慮する。これによって、車両動特性の改善されたシミュレーションが可能である。入力された全モーメントＭＧｅｓに基づいて車両の「理論的な」速度として図３のモデルに算出された速度ＶＭｏｄが、出力として生じる。
【００１５】
個々の構成要素の順序は、図３に示した順序と異なっていてもよい。しかし、図２の負帰還２３，２４は、積分器３２の後に帰還させるべきである。実際の車両速度を算出するための装置１４は、適当な信号を出力するセンサであってもよい。できるだけ妨害されない信号を得るため、適当な判断及び濾波を行う複雑な装置を設けてもよい。
【００１６】
図３を参照して説明した車両モデルは、例示的なものであると理解すべきである。上述の要求を満たすその他のモデルを用いることができる。
【００１７】
再び図２を参照し、オブザーバ１３における、図３のモデルの使用について説明する。モデルに基づいて算出された「理論的な」車両速度ＶＭｏｄは、実際の車両速度と比較される。特に、減算器２２において、モデル速度（推定の車両速度とも呼ばれる）と実際の速度（実際の車両速度とも呼ばれる）との差が求められる。推定の車両速度と実際の車両速度の間の差は、外部から発生させられたモデル化していない値、特にモーメントに負フィードバックされ、これによってこの外的な値、特にモーメントを逆推測することができる。車両が、例えば上り坂を走行しているときは、外的なモーメントは減速作用をする。この外的なモーメントを考慮しないと、推定速度は高くなりすぎ、特に実際の車両速度よりも高くなる。車両が下り坂を走行しているときには、下り勾配モーメントが加速作用する。この下り勾配モーメントを考慮しないと、推定の車両速度は、実際の車両速度ＶＲｅｆＦｉｌｔより小さくなる。従って、差、特に推定の車両速度と実際の車両速度との差から、外的な値、特に外的なモーメントを算出することができる。この場合、オブザーバ１３が、全体として安定して作動するようにするため、算出された外的なモーメントが、既に算出されたその他のモーメント（装置１０〜１２からのモーメント）に正しい正負符号で加算される。このため、加算点２１で加算される。装置２５は、速度差をモーメント誤差に特に比例換算する補正器である。これによって、装置２５の出力、すなわち信号ＭＫｏｒｒｅｋｔｕｒＢｅｏは、出力信号として使用可能である、既に述べたようにオブザーバ内で加算点２１に帰還させることができる外的なモーメントである。
【００１８】
さらに制御技術の観点から、負フィードバック部２３，２４を設けることができる。当該負フィードバックは、推定の車両速度と実際の車両速度との差に比例する信号を積分器の後で車両モデルに帰還される。これによって、モデルの安定性及び動的特性が改善される。当該負フィードバックは、例えば加算点３３で実施できる。
【００１９】
本発明の装置は、離散型構成要素によって実施可能である。しかも、適切にプログラミングされたコンピュータによって構成可能である。このコンピュータは、適当な入力値を受け取り、希望する出力値を出力し、必要なデータにアクセスする。当該方法は、好ましくは連続して実施されるか又は周期的に開始される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図である。
【図２】図１のオブザーバを示す図である。
【図３】車両ダイナミックスのためのモデルを例示的に示す図である。
【図４】一般的な物理的関係の例示的な用途を概略的に示す図である。

Claims

車両を駆動又は制動する外部から発生した値を算出する方法において、
車両を加速させる内部のエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）を算出し、
車両を減速させるエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）及びブレーキトルク（ＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅ）を算出し、
推定の車両速度（ＶＭｏｄ）を少なくとも前記のエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）及びブレーキトルク（ＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅ）から算定した全モーメント（ＭＧｅｓ）から算出し、
実際の車両速度（ＶＲｅｆＦｉｌｔ）を測定値に基づいて算出し、
外部から発生した値（ＭＫｏｒｒｅｋｔｕｒＭＢｅｏ）を実際の車両速度及び推定の車両速度に応じて算出し、当該外部から発生した値（ＭＫｏｒｒｅｋｔｕｒＭＢｅｏ）をフィードバックさせて、前記全モーメント（ＭＧｅｓ）を算定又は補正するステップを特徴とする方法。
前記推定の車両速度は、走行抵抗（ＭＦａｈｒＷｉｄ）に応じても算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記推定の車両速度を算出するステップは、車両を駆動及び制動するトルクを同じ符号で加算し、当該総和を車両の質量及び車輪の半径に応じて補正し、当該補正値を積分するステップを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記外部から発生した値は、実際の車両速度と推定の車両速度との差に応じて算出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
当該積分値は、１次の遅延素子を通過することを特徴とする請求項３に記載の方法。
実際の車両速度と推定の車両速度との当該補正した差が、当該積分値に負フィードバックされることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記推定の車両速度は、前記エンジントルク、前記ブレーキトルク及び走行抵抗に応じて算出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
車両を駆動又は制動する外部から発生した値を算出する装置において、
全モーメント（ＭＧｅｓ）を算定又は補正するため、車両を加速させる内部のエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）、車両を減速させるエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）及びブレーキトルク（ＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅ）を算出する第１算出装置（１０〜１２）と、
推定の車両速度（ＶＭｏｄ）を少なくとも前記のエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）及びブレーキトルク（ＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅ）から算定した前記全モーメント（ＭＧｅｓ）から算出する第２算出装置（３１〜３６）と、
実際の車両速度（ＶＲｅｆＦｉｌｔ）を測定値に基づいて算出する第３算出装置（１４）と、
外部から発生した値（ＭＫｏｒｒｅｋｔｕｒＭＢｅｏ）を実際の車両速度及び推定の車両速度に応じて算出する第４算出装置（２２，２５）と、
全モーメント（ＭＧｅｓ）を算定又は補正するために当該外部から発生した値（ＭＫｏｒｒｅｋｔｕｒＭＢｅｏ）をフィードバックさせる装置（２５）とを備えることを特徴とする装置。
前記第２算出装置は：
車両を駆動及び制動するトルクを同じ符号で加算する加算器（２１）、
当該車両の質量及び車輪の半径に応じて前記加算器の出力を補正する補正器（３１）及び、
前記補正器の結果を積分する積分器（３２）を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
前記第４算出装置は、実際の車両速度と推定の車両速度との差を作る減算器（２２）を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
前記第３算出装置は、前記積分器に後続接続された１次の遅延素子（３４〜３６）を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。
負フィードバック部（２３）が、実際の車両速度と推定の車両速度との補正した差を前記積分器に対して出力することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
前記第１算出装置は、走行抵抗（ＭＦａｈｒＷｉｄ）を算出する装置（１０）、ブレーキトルク（ＭＢｒｅｍｓＡｃｈｓｅ）を算出する装置（１１）及びエンジントルク（ＭＭｏｔＡｃｈｓｅ）を算出する装置（１０）を有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の装置。