JP4532053B2 - 車両の走行挙動に対する介入の調整方法及び装置 - Google Patents

車両の走行挙動に対する介入の調整方法及び装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前車軸の斜め走行角度を確定し、前車軸に対する摩擦値を確定し、斜め走行角度閾値を確定するステップを含む、車両の走行挙動に対する介入の調整方法に関する。本発明は更に、前車軸の斜め走行角度の確定のための手段、前車軸に対する摩擦値の確定のための手段、及び斜め走行角度閾値の確定のための手段を備えた、車両の走行挙動に対する介入の調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動的な経路を通して車両の走行挙動に対して介入するための幾つかのシステムが知られている。既知のシステムには、例えば、制動及び加速の際に車両の長手方向のビークルダイナミクスに関して危険な状況にあるドライバーを支援するアンチブロックシステム（ＡＢＳ）及びアンチスリップコントロール（ＡＳＲ）がある。また、横方向のビークルダイナミクスに関して危険な状況の際に助けとなるシステムも知られている。例えば、ビークルダイナミクスコントロール（ＦＤＲ）及び電子的走行安定プログラム（ＥＳＰ）は、長手方向のビークルダイナミクスに関して危険な状況の場合にも、横方向のビークルダイナミクスに関して危険な状況の場合にも、ドライバーを支援する。
【０００３】
更に、車両の走行挙動に対して、操舵システムに対する介入を通して影響を与えるシステム（“ビークルダイナミクスに係わる操舵システム（ＦＤＬ）”）が知られている。この様なビークルダイナミクスに係わる操舵システムは、快適性とハンドリング上の利点の他に、車両挙動の安定化をもたらし、その際安定化のための介入は、例えばＥＳＰ等の他のシステムによる車両に対する介入に加えて行われる。その際、前車輪に対する追加の操舵角度の重ね合わせは、測定されたヨーレートと計算されたヨーレート基準値とから対応するコントロールアルゴリズムを用いてＥＳＰブレーキ介入によるよりも、より快適な安定化を達成するために利用される。ビークルダイナミクスに係わる操舵システムを介したその様な追加の安定化は、特に、高い摩擦値の場合に特別な利点を持っている。
【０００４】
しかしながら、様々な介入の調整の際に問題となるのは、どの時点におけるどの介入が車両の走行挙動に対して最も有利な作用を与えることの出来る介入であるかということを決定するための基礎とすることの出来る、適切なパラメータを求めることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両の走行挙動に対する様々な介入の調整の際に、最も有利な作用を与えることの出来る介入であるかということを決定するための適切なパラメータを求めることが出来る調整方法及び装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前車軸の斜め走行角度を確定するステップと、前記前車軸に対する摩擦値を確定するステップと、斜め走行角度閾値を確定するステップと、を含む、車両の走行挙動に対する介入の調整方法において、斜め走行角度が、斜め走行角度閾値と比較され、そして、斜め走行角度の絶対値が、斜め走行角度閾値の絶対値よりも大きい場合には、車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じて介入が行われる。
【０００７】
また、本発明によれば、前車軸の斜め走行角度の確定のための手段と、前車軸に対する摩擦値の確定のための手段と、斜め走行角度閾値の確定のための手段とを備えた、車両の走行挙動に対する介入の調整装置において、斜め走行角度が斜め走行角度閾値と比較され、そして、斜め走行角度の絶対値が、斜め走行角度閾値の絶対値よりも大きい場合には、車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じて介入が行われる。
【０００８】
一定の斜め走行角度を越えると、斜め走行角度を更に増大させても摩擦ロックの増加はますます小さくなるから、ビークルダイナミクスに係わる操舵システムを介した斜め走行角度閾値を越える斜め走行角度のコントロールは、最早意味が無くなってしまう。むしろ、例えばＥＳＰの枠組みの中で、ブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じて介入する方が有効である。
【０００９】
好ましくは、斜め走行角度の絶対値が斜め走行角度閾値の絶対値よりも小さい場合には、車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じた介入は行われず、車両のビークルダイナミクスに係わる操舵システムを通じた介入が行われる。それ故、例えばＥＳＰを通じた介入とビークルダイナミクスに係わる操舵システムを通じた介入との分離が生まれ、その際、特に、コントロールをビークルダイナミクスに係わる操舵システムだけに基づいて行うことが出来る場合には、ＥＳＰ介入は行われない。
【００１０】
前車軸の斜め走行角度が、次の方程式
【００１１】
【数４】
Figure 0004532053
但し、
αv：斜め走行角度
β：フロート角度
ｖGi ：車両の回転速度
ｖFzref：車両速度
δ：前車軸の操舵角
とする、
に基づいて見積もられると有利である。
【００１２】
その際、フロート角度と車両速度が見積もられている間に、好ましくは車両の回転速度が測定される。これによって斜め走行角度αvが利用出来るが、この斜め走行角度はいずれにせよ従来技術のシステムの枠組みの中で利用出来るパラメータから確定される。
【００１３】
これに関連して、フロート角度が、次の式の積分
【００１４】
【数５】
Figure 0004532053
但し、
β：フロート角度
ａy：車両の横方向加速度
ｖFzref：車両速度
ｖGi：車両の回転速度
とする、
によって見積もられると、とりわけ有利である。
【００１５】
再び車両の回転速度が一つの測定パラメータとなり、その際車両速度が見積もられる。車両の横方向加速度も又一つの測定パラメータとなる。上記の式の積分は、最終的に車両フロート角度信号β（ｔ）が得られる様に、簡単化するための仮定の下に、特別なアルゴリズムを用いて行われる。
【００１６】
前車軸の上の摩擦値が、次の式
【００１７】
【数６】
Figure 0004532053
但し、
μ：摩擦値
ａx：車両の長手方向加速度
ａy：車両の横方向加速度
ｇ：重力加速度
とする、に基づいて見積もられると、とりわけ有利である。
【００１８】
重力加速度は、周知の様に、９．８１ｍ／ｓ2 に定められる。車両の横方向加速度が測定され最後に長手方向加速度が見積もられ、その際には次の式
【００１９】
【数７】
Figure 0004532053
が用いられる。これによってタイヤの挙動に関する予測が求められるので、最終的に斜め走行角度閾値を見積もることが出来る。この閾値は、ビークルダイナミクスへの様々な介入の使用のための基準として使用される。
【００２０】
斜め走行角度閾値は、二本の直線の交点として求められることがとりわけ有利であり、その際、二本の直線は、“斜め走行角度に対する摩擦ロック”関数に対する接線であり、第一の直線が原点における接線、又第二の直線が大きな斜め走行角度の時の飽和曲線に対する接線とする。“斜め走行角度に対する摩擦ロック”関数の代表的な変化は、斜め走行角度が小さい時には摩擦ロックの変化の勾配が先ず一定である様に見えるが、この関数は斜め走行角度が大きくなると平らになって飽和に達する。斜め走行角度が更に大きくなると摩擦ロックの低下が予想される。そこで、原点におけるこの関数に対する接線を一方の直線とし又飽和領域に対する接線をもう一方の直線とすると、これ等の二本の線の交点によって摩擦値に依存する斜め走行角度が得られる。斜め走行角度が、この様にして求められた斜め走行角度閾値よりも大きい場合には、斜め走行角度の増大はますます小さい摩擦ロック増加をもたらす。
【００２１】
ビークルダイナミクスに係わる操舵システムが働いていない場合には、斜め走行角度閾値を０に設定すると、特に有利である。それ故、この場合には実際の摩擦値とは係わり無く、いつでも車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムに対する介入の実行が可能となる。
【００２２】
また、本発明によれば、前車軸の斜め走行角度の確定のための手段と、前車軸に対する摩擦値の確定のための手段と、斜め走行角度閾値の確定のための手段とを備えた、車両の走行挙動に対する介入の調整装置において、斜め走行角度が斜め走行角度閾値と比較され、そして、斜め走行角度の絶対値が、斜め走行角度閾値の絶対値よりも大きい場合には、車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じて介入が行われる。
【００２３】
一定の斜め走行角度を越えると、斜め走行角度を更に増大させても摩擦ロックの増加はますます小さくなるから、ビークルダイナミクスに係わる操舵システムを介した斜め走行角度閾値を越える斜め走行角度のコントロールは、最早意味が無くなってしまう。むしろ、例えばＥＳＰの枠組みの中で、車両のブレーキシステム及び／又は駆動システムを通じて介入する方が有効である。
【００２４】
本発明は、例えばＥＳＰに基づく車両のブレーキシステム或いは駆動システムに対する介入とビークルダイナミクスに係わる操舵システムに対する介入との分離によって、大きな快適性という利点が得られるという、驚くべき知見に基づいている。斜め走行角度閾値の下側ではコントロール時にＥＳＰが介入しないのに対して、斜め走行角度が斜め走行角度閾値よりも大きい場合には、操舵角度の影響は走行挙動に対して最早何らの効果的な影響も持たないであろうから、ＥＳＰの起動が行われる。
【００２５】
【実施例】
図１には、本発明の説明のためのグラフが示されている。このグラフには、斜め走行角度αvに対する摩擦ロックＦが描かれている。三つの異なる動きが記入されており、その際、曲線ａは乾燥した路面の上での挙動、曲線ｂは雪の上での挙動、又曲線ｃは氷の上での挙動を示している。斜め走行角度が低い場合には、先ず摩擦ロック特性のコンスタントな上昇が見られるということが知られている。斜め走行角度が増大して行くと曲線は平らになり、最後には飽和に到達する。斜め走行角度を更に引き上げると摩擦ロックの低下が予想される。これ等の曲線から、それぞれ一つの斜め走行角度閾値αv´が求められる。このために曲線の原点の上に接線を引く。もう一つの接線は曲線の飽和領域の上に引かれる。これ等の二本の曲線の交点が斜め走行角度閾値αv´に対応し、この閾値については、斜め走行角度を更に増大して行くと摩擦ロックの増加はますます小さくなるという結果をもたらす。乾燥した路面の場合には、例えば、３．５°の斜め走行角度閾値が得られる。雪の場合には、斜め走行角度閾値は、２．５°、又氷の上では、斜め走行角度閾値は、１．３°となる。
【００２６】
図２には、本発明を説明するための流れ図が示されている。この図において、各ステップの記号はそれぞれ次のことを意味している。
Ｓ０１：スタート
Ｓ０２：ビークルダイナミクスコントロールの信号、例えば、フィルタ処理された操舵角度；見積もられた車両フロート角度；見積もられた車両速度；測定されたヨーレート；見積もられた摩擦値；変数“車両操舵システムコントロールの起動”；の送り込み
Ｓ０３：前車軸斜め走行角度の見積もり
Ｓ０４：摩擦係数のための斜め走行角度閾値を０に設定
Ｓ０５：摩擦係数のための斜め走行角度閾値を１に設定
Ｓ０６：摩擦係数のための斜め走行角度閾値を求める
Ｓ０７：ビークルダイナミクスシステムコントロールの起動＝偽（ＦＡＬＳＥ）？
Ｓ０８：変数“車両操舵システム調節リザーブ”を真（ＴＲＵＥ）に設定
Ｓ０９：αv´を０に設定；変数“車両操舵システム調節リザーブ”を偽（ＦＡＬＳＥ）に設定
Ｓ１０： αv＜０
Ｓ１１： αv＞−αv´
Ｓ１２： αv＞αv´
Ｓ１３：電子的な安定化プログラムをスタートさせない：変数“安定化プログラムスタート”を偽に設定；変数“車両操舵システム調節リザーブ”を真に設定Ｓ１４：ビークルダイナミクスコントロールの信号：変数“車両操舵システム調節リザーブ”；変数“安定化プログラムスタート”のフィードバック
Ｓ１５：終了
この流れ図は、例えば介入の調整ＥＳＰ−ＦＬＳ、即ち電子的な安定化プログラムとビークルダイナミクスに係わる操舵システムとの枠組みの中における運転のための介入の調整用プログラムの流れを示している。
【００２７】
プログラムの流れは、ステップＳ０１でスタートする。
ステップＳ０２では、ルーチンがビークルダイナミクスコントロールの信号を送り込む。この信号には例えば、フィルタ処理された操舵角度、見積もられた車両フロート角度、見積もられた車両速度、測定されたヨーレート、及び見積もられた摩擦値がある。更に、変数“車両操舵システムコントロールの起動”が送り込まれるが、この変数は、ＴＲＵＥ（真）又はＦＡＬＳＥ（偽）の値を取ることが出来る。車両フロート角度βの見積もりは、例えば、次の式の積分
【００２８】
【数８】
Figure 0004532053
但し、ａyは、測定された車両の横方向加速度、ｖFzrefは、見積もられた車両速度、又ｖGiは、測定された車両の回転速度とする、
によって行われる。
【００２９】
摩擦値μは、次の式
【００３０】
【数９】
Figure 0004532053
但し、ａxは、車両の長手方向加速度（ａx＝∂ｖFzref／∂ｔ）、ａyは、測定された横方向加速度、ｇは、重力加速度 ９．８１ｍ／ｓ2 とする、
に基づいて見積もられる。
【００３１】
ステップＳ０３では、前車軸の斜め走行角度αvが定められるが、その際には好ましくは、次の方程式
【００３２】
【数１０】
Figure 0004532053
但し、δは、前車輪の上の操舵角、βは、見積もられたフロート角度、及びｌvは、前車軸の車両重心に対する幾何学的間隔とする、
が用いられる。
【００３３】
ステップＳ０４とＳ０５では、存在している或いは存在していない調節リザーブを制限するためのパラメータが定められる。ステップＳ０４では、例えば最低摩擦値が、斜め走行角度１°に定められる。ステップＳ０５では、例えば最大摩擦値が、斜め走行角度５°に定められる。これ等の値の決定は最適化することが可能である。
【００３４】
ステップＳ０６では、斜め走行角度閾値αv´が求められるが、その際には“斜め走行角度に対する摩擦ロック”曲線の上の原点における接線と、“斜め走行角度に対する摩擦ロック”曲線の飽和領域の上での接線との交点が定められる（図１参照）。
【００３５】
ステップＳ０７では、車両操舵システムコントロールが起動しているか否かが問い合わせられ、その際に、変数“車両操舵システムコントロールの起動”が値偽（ＦＡＬＳＥ）を取っているか否かが問い合わせられる。変数“車両操舵システムコントロールの起動”が値偽（ＦＡＬＳＥ）を取っていない場合には、ステップＳ０８で、変数“車両操舵システム調節リザーブ”が値真（ＴＲＵＥ）に設定される。ステップＳ０７で、変数“車両操舵システムコントロールの起動”が値偽（ＦＡＬＳＥ）を取っているということが確認されると、ステップＳ０９で、斜め走行角度閾値αv´が０に設定される。更に、変数“車両操舵システム調節リザーブ”が偽（ＦＡＬＳＥ）に設定される。ステップＳ１０では、斜め走行角度閾値 αv´＜０ であるか否かがチェックされる。斜め走行角度閾値 αv´＜０ である場合には、ステップＳ１１で、αv＞−αv´ であるか否かがチェックされる。ステップＳ１０で、αvが０よりも小さくないということが確かめられると、ステップＳ１２で、αvがαv´よりも小さいか否かが問い合わせられる。ステップＳ１１又はＳ１２での問い合わせに対して、それぞれ肯定（ｙｅｓ）と答えられた場合には、ステップＳ１３で、ＥＳＰがスタートしない様に指示される。スタート変数が偽（ＦＡＬＳＥ）に設定されると、変数“車両操舵システム調節リザーブ”は真（ＴＲＵＥ）に設定される。続いて、プログラムの流れはステップＳ１４へ移り、ここでビークルダイナミクスコントロール信号、即ち安定化プログラムスタート変数と変数“車両操舵システム調節リザーブ”とがフィードバックされる。ステップＳ１１又はＳ１２での問い合わせに対して、否定（ｎｏ）と答えられた場合には、プログラムの流れは直ちにステップＳ１４へ移行する。従って、ＥＳＰのスタートは行われない。
【００３６】
ステップＳ１５で、介入の調整ＥＳＰ−ＦＬＳは終了する。
本発明に基づく実施例についての以上の説明は単に説明の目的のために用いられるものであって、本発明の制限を目的とするものではない。本発明の枠組みの中で、本発明並びにその均等物の範囲を越えること無しに、様々な変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明のための、摩擦ロックと斜め走行角度との関係を示したグラフである。
【図２】本発明の説明のための流れ図を示している。

Claims (6)

  1. 前車軸の斜め走行角度αvを確定するステップ（Ｓ０３）と、
    前記前車軸に対する摩擦値μを確定するステップと、
    前記摩擦値μに基づいて“斜め走行角度αvに対する摩擦ロックＦ”関数を確定するステップと、
    斜め走行角度閾値αv´を確定するステップ（Ｓ０６）であって、斜め走行角度閾値αv´が、二つの直線の交点として確定され、前記二つの直線が、前記“斜め走行角度αvに対する摩擦ロックＦ”関数に対する接線であり、第一の直線が原点における接線、又第二の直線が大きな斜め走行角度αvの時の飽和曲線に対する接線であるステップと、
    を含む、車両の走行挙動に対する介入の調整方法において、
    斜め走行角度αvが、斜め走行角度閾値αv´と比較され、
    斜め走行角度の絶対値｜αv｜が、斜め走行角度閾値の絶対値｜αv´｜よりも大きい場合には、車両のブレーキシステム又は駆動システムを通じて介入が行われ、
    斜め走行角度の絶対値｜αv｜が、斜め走行角度閾値の絶対値｜αv´｜よりも小さい場合には、車両のブレーキシステム又は駆動システムを通じた介入は行われず、
    代わりに、車両のビークルダイナミクスに係わる操舵システムを通じて介入が行われる、ことを特徴とする車両の走行挙動に対する介入の調整方法。
  2. 前車軸の斜め走行角度が、次の方程式
    Figure 0004532053
    但し、αｖ：斜め走行角度β：フロート角度ｖGi ：車両の回転速度ｖFzref：車両速度δ：前車軸の操舵角とする、に基づいて見積もられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. フロート角度が、次の式の積分
    Figure 0004532053
    但し、β：フロート角度ａy：車両の横方向加速度ｖFzref：車両速度ｖGi：車両の回転速度とする、によって見積もられることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前車軸の上の摩擦値が、次の式
    Figure 0004532053
    但し、μ：摩擦値ａx：車両の長手方向加速度ａy：車両の横方向加速度ｇ：重力加速度とする、に基づいて見積もら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方法。
  5. ビークルダイナミクスに係わる操舵システムが働いていない場合には、斜め走行角度閾値αv´が０に設定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方法。
  6. 前車軸の斜め走行角度αvの確定のための手段と、
    前車軸に対する摩擦値μの確定のための手段と、
    前記摩擦値μに基づいて“斜め走行角度αvに対する摩擦ロックＦ”関数を確定する手段と、
    斜め走行角度閾値αv´を確定する手段であって、斜め走行角度閾値αv´が、二つの直線の交点として確定され、前記二つの直線が、前記“斜め走行角度αvに対する摩擦ロックＦ”関数に対する接線であり、第一の直線が原点における接線、又第二の直線が大きな斜め走行角度αvの時の飽和曲線に対する接線である手段と、
    を備えた、車両の走行挙動に対する介入の調整装置において、
    斜め走行角度αvが、斜め走行角度閾値αv´と比較され、
    斜め走行角度の絶対値｜αv｜が、斜め走行角度閾値の絶対値｜αv´｜よりも大きい場合には、車両のブレーキシステム又は駆動システムを通じて介入が行われ、
    斜め走行角度の絶対値｜αv｜が、斜め走行角度閾値の絶対値｜αv´｜よりも小さい場合には、車両のブレーキシステム又は駆動システムを通じた介入は行われず、
    代わりに、車両のビークルダイナミクスに係わる操舵システムを通じて介入が行われる、
    ことを特徴とする車両の走行挙動に対する介入の調整装置。
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