JP4679779B2 - 速度変数の決定方法および装置 - Google Patents

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Description

【0001】
[従来の技術]
本発明は、車両速度を表わす速度変数の決定方法および装置に関するものである。対応する方法および装置が、従来技術から種々の修正形態において既知である。
【0002】
ドイツ特許公開第19713251号から、車両速度を表わす変数の決定方法が既知である。この方法においては、少なくとも2つの車輪に対して速度が決定される。ただ1つの選択された車輪の速度の関数として、車両速度を表わす変数が決定される。車両速度を表わす変数を決定するために必要な車輪の選択は、少なくとも車両の運転状態の関数として行われ、この車両の運転状態は、少なくとも2つの車輪の速度により、且つ少なくともこれらの速度の関数として決定される、車両加速度を表わす変数を示す変数とにより表わされる。この方法は、基準速度をサポートするために車両のただ1つの車輪のみが使用されるという欠点を有している。これにより、選択車輪の交換において、実際に存在する車両速度を有していない基準速度に移行することがある。
【0003】
ドイツ特許第4428347号から自動車速度決定回路装置が既知である。回路装置はファジィ・システムを有し、ファジィ・システムに入力変数として、車輪速度の、先行走査時点に決定された速度に対する相対的な差の値が入力される。ファジィ・システムにより、個々の車輪速度に対する重みづけ係数が計算される。車両速度は4つの車輪速度の重みづけ平均値として計算される。即ち、車両速度は重みづけ平均値に直接対応し、車両速度のサポートは行われない。
【0004】
既知の従来技術から出発して、この速度変数の正確な決定を可能にする、車両速度を表わす速度変数の決定方法および装置を提供することが本発明の課題である。
【0005】
この課題は独立請求項の特徴により解決される。
[発明の利点]
本発明による方法は、車両速度を表わす速度変数の決定方法に関するものである。このためにそれぞれ車輪速度を表わす車輪速度変数が決定される。さらに、個々の車輪速度変数に対する重みづけ変数が決定される。重みづけ変数で重みづけされた車輪速度変数の関数として、平均値形成によりサポート変数が決定される。速度変数はサポート変数の関数として決定される。
【0006】
サポート変数を決定する平均値形成により、およびサポート変数の関数として速度変数を決定することにより、速度変数の決定の改善が達成される。平均値形成に基づいて、1つの車輪の速度が関係するのみならず、複数の車輪の速度もまた関係し、この場合、速度変数を決定するための車輪の適性に応じてそれぞれ、車輪速度が重みづけされる。速度変数がサポート変数の関数として決定されることにより、この方法は、速度変数をサポートするものとみなされ、さらに評価が行われてもよい。
【0007】
本発明の方法ないし本発明の装置により、次のその他の有利な改善、即ち
− 例えば自動車技術誌(ATZ)96、1994年11月号、674−689頁に記載の文献「FDR−Boschの走行動特性制御」のようなFDR装置における車両基準速度形成(基準形成)の改善、
− 50%/50%までの駆動分配および差動歯車装置における制限トルク結合を有する極端な総輪駆動車両のあらゆる走行状況において完全な機能性に基づく基準形成の改善、
− 例えば公差を有する脈動車輪において回転速度センサに発生するようなエラーを有する入力信号に対する基準形成アルゴリズムの不変性の改善、
− 基準形成の適用性の改善、
が達成される。本発明による方法は、任意の駆動設計(後輪駆動、前輪駆動、中間差動歯車装置を有する総輪駆動、トルセン式差動歯車装置を有する総輪駆動、ビスカス・カップリング式作動制限装置を有する総輪駆動等)にそれぞれの変更なしに適用可能である。車輪が駆動されているか又はいないかの情報は必要とされない。この装置は、路上外走行車両においてもまた、地上においてABSおよびASR機能を確保するためにも適している。
【0008】
さらに、他の利点は、かじ取り角信号、横方向加速度信号、ヨー速度信号および機関トルク信号がない場合においてもまた基準形成を使用可能であり、したがってFDRシステムからのリセット・レベルにおいて使用可能であるということにある。入力変数として、車輪速度およびドライバにより設定された供給圧力が存在するだけで十分である。欠けている入力変数はモデル形成により車輪速度から決定することができる。この利点は、基準形成のためのアルゴリズムが、主として車輪速度ないし車輪速度の微分および少なくとも信号FbijおよびMMotの関数であることから与えられる。したがって、車輪速度およびブレーキ状況における車輪ブレーキ力並びに例えばFDRシステムからのリセット・レベルの場合のようにヨー速度の概略評価のみが存在するシステムにおいて使用することもまた可能である。
【0009】
例えばドイツ特許公開第19713251号に記載のような鮮明な論理の代わりに、ファジィ論理に基づく車輪安定性の考察が使用される。さらに、評価された走行速度の、サポートする車輪速度による補正が、補正の強さの連続的な調節により拡大される。
【0010】
ファジィ評価により、サポートする車輪速度が4つのすべての車輪速度から形成される。さらに、サポートする車輪速度の適性に対する確率が決定され、この確率により次に例えばカルマン・ブシー・フィルタに対する係数が計算される。
【0011】
確率の尺度を用いてファジィ化の半分のみを考察すること(補集合は考察しない)は、計算を本質的に簡単にし且つ非ファジィ化およびファジィ集合のベクトルの形の結合を不必要とする。これにより計算容量および記憶容量を節約することができる。
【0012】
その他の利点並びに有利な実施形態は、従属請求項の任意の組み合わせも考えられる前記従属請求項、図面並びに実施形態の説明から明らかである。従属請求項の本文は本明細書の一部である。
【0013】
図面は図1ないし図6から構成されている。
[発明の実施形態]
図1に一般的な形で制御装置107が示されている。この制御装置は、例えば走行動特性制御の範囲内で使用される制御装置である。ここで、さらに詳細に関しては、上記の文献「FDR−Boschの走行動特性制御」が参照される。制御装置に種々の入力変数が供給される。即ち、横方向加速度センサ101により決定される横方向加速度aq、ヨー・レート・センサ102により決定される車両のヨー・レートomega、車輪回転速度センサ103ijにより決定される車輪速度vij、かじ取り角センサ104により決定されるかじ取り角delta、並びにドライバにより設定され且つ圧力センサ105により決定される供給圧力Pvorが供給される。さらに、制御装置に、機関制御ユニット106から提供される機関のクラッチ・トルクMMotが供給される。これらの入力変数から、制御装置は、制御装置内に記憶されている制御概念に従って、制御装置に付属のアクチュエータ108に対する操作信号S1を発生する。アクチュエータは、例えば機関から出力されるトルクの調節手段であり、および/または車両車輪に付属のブレーキであり、この場合、ブレーキは、油圧式、電気油圧式、空圧式、電気空圧式または電気機械式ブレーキ装置であってもよい。アクチュエータ108から制御装置に、アクチュエータの作動状態に関する情報を与える信号S2が供給される。
【0014】
上では、車輪回転速度センサに対して略記符号103ijが使用された。ここで、指数iは、前車輪(v)であるかまたは後車輪(h)であるかを示す。指数jは、右側(r)車両車輪であるかまたは左側(l)車両車輪であるかを示す。この表記方法は、それが使用されるすべての変数ないしブロックに対して共通である。
【0015】
以下に図2を説明する。図2において、一方で、制御コア208、並びに本発明の本質を形成する構成要素201、202、203、204、205、206、207、209並びに210が示されている。
【0016】
制御コア208に、車輪速度変数vij、かじ取り角delta、車両のヨー・レートomega、横方向加速度aq、ドライバにより設定された供給圧力Pvor、機関のクラッチ・トルクMMot、決定された速度変数vRef並びに信号S2が供給される。前記のように、制御装置107は車両の動特性を制御するための制御装置であり、この制御装置により車両のヨー・レートが制御される。このために、制御コア208に供給されたヨー・レートomegaが付属の目標値と比較される。この目標値は、適切な車両モデルにより速度変数vRefおよびかじ取り角deltaの関数として決定される。測定されたヨー・レートomegaと付属の目標値とから与えられた制御偏差から、制御偏差を低減するために車両に与えられる目標ヨー・モーメントが決定される。この目標ヨー・モーメントは個々の車輪に対する目標滑り変化に変換される。この目標滑り変化から個々の車輪に対する目標滑り値が決定され、目標滑り値は下位のブレーキ滑り制御装置により調節される。このために、それぞれの目標滑り値が、存在するそれぞれの滑り値と比較され、これから得られた偏差の関数として車輪のそれぞれのブレーキが操作される。この実施形態からわかるように、速度変数vRefに大きな意味が与えられている。一方で、速度変数vRefはヨー・レートに対する目標値の決定に使用される。他方で、速度変数vRefは滑り値の決定のために必要である。この理由から、実際に存在する車両速度ができるだけ正確に表わされるように、速度変数vRefの確実な決定が必要である。下位のブレーキ滑り制御装置のほかに、制御コア208は下位の駆動滑り制御装置をも有している。必要なかぎり、駆動滑り制御装置により制御係合もまた実行される。上記の操作は信号S1により行われる。
【0017】
制御コア208は種々の変数ないし信号を決定し、これらの変数ないし信号は他のブロックにおいて使用される。一方で、それぞれの車輪ないしタイヤにおいて発生する車輪力ないしタイヤ力がある。制御コア208において、ドライバにより設定された供給圧力Pvor、クラッチ・トルクMMot、並びにそれぞれの車輪速度変数vijの関数として、転がり方向におけるタイヤと走行路面との間のブレーキ力Fbijが決定される。このために、それぞれの車輪に対して角運動量保存則が適用される。ブレーキ力Fbijは制御コア208からブロック201、204、206並びに207に供給される。それぞれの車輪の自立力ないし法線力Fnijが、制御コア208において、ドライバにより設定された供給圧力Pvor、クラッチ・トルクMMot、横方向加速度aq並びにヨー・レートomegaの関数として決定される。自立力Fnijはブロック201に供給される。それぞれのタイヤと走行路面との間の、転がり方向に対して横方向のブレーキ力Fsijは、制御コア208において、横方向加速度aq、ヨー・レートomega並びにかじ取り角deltaの関数として決定される。ブレーキ力Fsijはブロック204に供給される。他方で、制御コア208の内部で発生される信号ないし変数が存在し、これらの信号ないし変数はS3にまとめられ且つブロック206に供給される。詳細には、これらは、次の信号ないし変数、即ち機関トルク情報の欠如を示す変数、即ち変数MMotが利用できないことを示す変数FMotr、少なくとも1つの駆動車輪において駆動滑りがそれにより制御される制御係合が存在することを示す変数ASR、機関のクラッチ・トルクMMotと変速機および差動歯車装置から得られた総括変速比ueGe(変数ueGeは例えば機関回転速度およびカルダン回転速度の関数として評価される)との積に対応する変数MMot*ueGe、ブレーキ滑りを制御するためにどの車輪において制御係合が実行されるかを示す変数ABSij、ドライバが乗客室内に設けられたキーを操作することにより制御システムを受動に切り換えたことがそれにより示される信号FDRaus、非常運転ABS(非常運転ABSが存在する場合、例えばファジィ集合の屈曲点が修正される)が作動されていることがそれにより示される信号EnN1ABSである。
【0018】
ブロック201において、それぞれの車輪に対して、ブレーキ力Fbij、自立力Fnijおよび車輪速度変数vijの関数として線形滑り補正が行われる。ブロック201に供給された車輪速度変数vijから、滑り補正された車輪速度変数vij`(k−1)が決定される。このために、個々の車輪に対して、最初にそれぞれ存在する摩擦係数がそれぞれのブレーキ力Fbijおよびそれぞれの自立力Fnijの関数として決定される。それぞれの車輪がμ−滑り曲線の線形部分内に存在するものと仮定して、車輪に存在する滑りを、直線式により、決定された摩擦係数および既知のタイヤ剛性から決定することができる。滑り補正車輪速度変数vij`(k−1)は式
【0019】
【数7】
Figure 0004679779
により与えられ、ここでlambdaijは決定された滑りである。滑り補正車輪速度変数vij`(k−1)はブロック202に供給される。
【0020】
ここで、それぞれの変数に添えられている括弧はそれぞれの時間ステップを示すことを付記しておく。したがって、vij`(k−1)は時点(k−1)における滑り補正車輪速度変数を示す。
【0021】
ブロック202において、ブロック202に供給されたヨー・レートomega並びにブロック202に供給されたかじ取り角deltaの関数として、滑り補正車輪速度変数vij`(k−1)に対して車両後車軸の中点への等比変換が行われる。等比変換により、車輪速度変数内に含まれている、車両運動特に車両垂直軸の周りの車両の旋回運動に基づく速度部分が除去される。この除去は、実際に存在する車両速度を最もよく表わす確実な速度変数を決定可能にするための基本である。前車輪に対して、式
【0022】
【数8】
Figure 0004679779
により変換が行われ、そして後車輪に対して、式
【0023】
【数9】
Figure 0004679779
により変換が行われる。
【0024】
変数l1は後車軸と車両重心との間の間隔を示し、変数l2は前車軸と車両重心との間の間隔を示す。変数Spurwは車両の輪距に対応する。カーブ内側の車輪に対して+の符号が使用され、カーブ外側の車輪に対しては−の符号が使用される。変換車輪速度変数vij``(k−1)はブロック202からブロック203に供給される。
【0025】
ブロック204において、ブロック204に供給されたブレーキ力FbijおよびFsij、速度変数vRef(k−1)並びにかじ取り角deltaの関数として、車両加速度を表わす変数axModell(k)が決定される。この変数は、車両に作用する縦方向力を考慮して車両縦方向における運動量保存則により決定されるモデル加速度である。縦方向力として、ブレーキ力FbijおよびFsijのほかに風抵抗力もまた考慮される。変数axModell(k)は式
【0026】
【数10】
Figure 0004679779
により決定される。車両質量mfに対して評価値が使用される。中括弧内の最後の項は走行中の車両に対する風力の影響を表わす。変数axModell(k)はブロック204からブロック203および206に供給される。
【0027】
ブロック203において、一方で変換車輪速度変数vij``(k−1)から補外された車輪速度変数vij```(k)が、および他方で速度変数vRef`(k−1)から補外された速度変数vRef`(k)が決定される。両方の場合において、この補外は評価された車両加速度の関数として行われる。評価された車両加速度は、モデルによりサポートされた車両加速度axModell(k)と、モデルによりサポートされた車両加速度のエラー・オフセットを表わす変数axOff(k−1)とから構成されている。補外速度変数vRef`(k)の決定は式
【0028】
【数11】
vRef`(k)=vRef(k−1)+T0・axOff(k−1)
+T0・axModell(k)
により行われる。補外車輪加速度変数vij```(k)の決定は同様に行われる。上記の式において、変数T0は走査時間を示す。変数vRef`(k)はブロック206および209に供給され、変数vij```(k)はブロック206に供給される。
【0029】
信号処理を示すブロック205において、車輪速度変数vijから、一方で車輪速度変数vijの一次微分d(vij)/dt即ち車輪加速度を表わす第1の変数vijpが決定される。他方で車輪速度変数vijの二次微分d2(vij)/dt2即ちそれぞれの車輪加速度vijpの勾配を表わす第2の変数vijppが決定される。第1の変数の決定のみならず第2の変数の決定もまた、一般に式
【0030】
【数12】
Figure 0004679779
により表わされているFIRフィルタにより行われる。係数akは決定すべき変数vijpないしvijppに対応して適切に選択される。4次のFIRフィルタが使用されることが好ましく、この場合、他の次数のFIRフィルタないし他の形に形成された同様に適切なフィルタ手段が使用されてもよい。変数vijpのみならずvijppもまたブロック205からブロック206に供給される。
【0031】
ブロック207において、ブレーキ滑り制御装置が作動しているときに場合により実行される、個々の車輪が適切にアンダ・ブレーキ作動される適合過程が評価される。これは、適切にアンダ・ブレーキ作動された車輪は車輪速度変数の決定のためにきわめて適切であるという背景から行われる。これに関しては、ブロック207において、ブロック207に供給された車輪速度変数vijおよびブレーキ力Fbijの関数として、この車輪がアンダ・ブレーキ作動されるかぎりそれぞれの車輪の適合過程の所要時間を表わす時間変数tAnpassungijが決定される。時間変数tAnpassungijの決定はブレーキ力Fbijの関数としてスタートされる。アンダ・ブレーキ作動の場合、ブレーキ圧力したがって対応車輪のブレーキ力Fbijもまた低下される。したがって、ブレーキ力Fbijの低下は時間変数の決定のためのスタート時点を示す。時間変数の決定は、車輪速度の関数として対応車輪が安定な状態であることが特定されたときに終了される。このために、例えば車輪速度変数vijの時間特性が評価される。時間変数tAnpassungijはその値が上限により制限される。時間変数はブロック206に供給される。
【0032】
ブロック206において、ファジィ論理に基づく車輪安定性考察が行われる。具体的な方法に関しては、図3および図4により詳細に説明する。車輪安定性考察に対する入力変数として、変数vij```(k)、vRef`(k)、axModell(k)、axOff(k−1)、Fbij、vijp、vijpp、tAnpassungij並びにS3にまとめられている種々の変数ないし信号が使用される。ブロック206において実行されるファジィ論理により、サポート変数vStuetz(k)(なお、「ue」はドイツ語のuウムラウトを表す。)および評価変数Fstuetz(k)(なお、「ue」はドイツ語のuウムラウトを表す。)が決定され、これらの変数は両方ともブロック209に供給される。ブロック209において、ブロック209に供給された変数vStuetz(k)およびFstuetz(k)の関数として、次式
【0033】
【数13】
vRef(k)=vRef`(k)
+kovx・(vStuetz(k)−vRef(k−1))
により速度変数vRef(k)の補正が行われる。変数kovxは、評価変数Fstuetz(k)から適切に決定される。式の中に示されている方法は、速度変数vRefのサポートとしてサポート変数vStuetzにより表わされる。ブロック209において決定された速度変数vRef(k)はブロック208および210に供給される。
【0034】
同様に、ブロック209において、式
【0035】
【数14】
axOff(k)・T0=T0・axOff(k−1)
+koaxOff・(vStuetz(k)−vRef(k−1))により変数axOff(k)が決定される。この方法もまたサポートを示す。係数koaxOffは同様に適切に評価変数Fstuetzから決定される。変数axOff(k)はブロック210に供給される。
【0036】
ブロック210はそれ自身既知のメモリ手段を示し、このメモリ手段により先行時間ステップの変数axOffおよびvRefが提供される。即ち、ブロック209において時間ステップkに対する速度変数vRefが決定された場合、ブロック210は先行時間ステップk−1の速度変数vRefおよび変数axOffを使用可能にさせる。ブロック210から使用可能にされた変数axOff(k−1)はブロック203、206および209に供給され、ブロック210から使用可能にされた変数vRef(k−1)はブロック203、204並びに209に供給される。
【0037】
ブロック203(補外)および209(補正ないしサポート)において行われる速度変数vRefの決定、およびブロック209において行われる変数axOff(補正ないしサポート)の決定に対して、定常的な時間離散的カルマン・ブシー・フィルタが基礎になっている。このようなフィルタは一般に式
【0038】
【数15】
Figure 0004679779
により表わされる。この式において、x^(k)は時点kにおいて求められた状態を示し、Ffはシステムの動特性マトリックスを示し、y^(k)は入力変数を示し、Kは評価マトリックスを示し、z(k)はそれによりサポートされる変数を示し、Hは出力マトリックスを示す。
【0039】
速度変数の決定に対しては二次のシステムが基礎となっている。このシステムは、速度変数vRefに対するモデルと、加速度変数axModell内の未知の誤差並びにモデルの式内の未知の誤差がそれにより補償される誤差項T0*axOffに対するモデルとから構成されている。この式により、求められる状態がx=[vRef,axOff・T0]として、および入力変数がy=[axModell・T0,0]として示される。ここで、速度変数vRefは後車軸の中点における車両縦方向速度を示すことを付記しておく。モデルの式において、速度変数vRefは車両加速度の積分として選択される。このは式は次式
【0040】
【数16】
vRef(k)=vRef(k−1)+T0・axOff(k−1)
+T0・axModell(k)
により表わされる。誤差項T0*axOffに対するモデルの式として、次式
【0041】
【数17】
axOff(k)・T0=axOff(k−1)・T0
によりゼロ動特性が選択される。上記の式ないし定義から、速度変数vRefおよび誤差項T0*axOffに対して次の評価式
【0042】
【数18】
vRef(k)=vRef(k−1)+T0・axOff(k−1)
+T0・axModell(k)
+kovx・(vStuetz(k)+vRef(k−1))
【0043】
【数19】
axOff(k)・T0=T0・axOff(k−1)
+koaxOff・(vStuetz(k)−vRef(k−1))
が与えられる。これらの評価式は、ブロック203および209に関して説明された式から導くことができる。
【0044】
評価式内に含まれている2つの変数kovxないしkoaxOffは、それ自身既知のように、カルマン・ブシー・フィルタに対する計算方法に対応して評価変数Fstuetzから決定される。これらの両方の評価式から明らかなように、それぞれの補正ないしサポートは係数kovxないし係数koaxOffにより調節される。要約すると、評価変数Fstuetzにより補正ないしサポートの強さが調節されるということができる。
【0045】
変数Fstuetzにより、実行すべき速度変数vRefの補正ないしサポートの強さが決定される。Fstuetzから、機能的関数関係により、システム・ノイズおよび測定ノイズに対する尺度が決定される。次にこれから、定常フィルタを「測定変数」vStuetzの不確実性に適応するように適合させる時間変化マトリックスKが与えられる。ノイズ変数とFstuetzとの機能的関数関係、およびこれからカルマンの式を介して求められる、vRefおよびaxOffを観測するためのカルマン・マトリックスの係数kovRefおよびkoaxOffは、それぞれ1つの定常カルマン・フィルタに対して任意の多数の点を用いて2つの特性曲線により形成することができる。
【0046】
以下に図3を説明するが、図3はブロック206において実行される、ファジィ論理に基づく車輪安定性考察を流れ図により示している。車輪安定性考察はステップ301から開始され、ステップ301にステップ302が続く。ステップ302において、少なくとも縦方向車両運動を表わす車両運動変数BEWが提供される。車両運動変数BEWの提供は図4により詳細に説明する。ここで、車両運動変数は、少なくとも車輪速度変数vijおよび/または車輪速度変数の時間微分vijpの関数として、および/または車両の縦方向加速度を表わす変数axModellおよび/または実行される駆動滑り制御を示す変数ASRの関数として決定される。ステップ302に続いてステップ303が実行される。
【0047】
既に説明したように、車輪安定性考察はファジィ論理により実行される。ファジィ論理は一般に次のように構成されている。即ち、言語的変数例えば車輪速度または車輪加速度に対して、メンバーシップ関数いわゆるファジィ集合が定義ないし設定される。メンバーシップ関数により、ファジィ論理に供給される鮮明な数を示す入力値のファジィ化が行われる。即ち、入力値は言語的値目盛で表わされる。ファジィ化に通常「近似推測」(ファジィ理由づけ)が続き、即ち言語的変数により、システム特性を表わすために一連の表現が使用され、これらの表現は、特定の入力値組み合わせに対して、これに付属の出力値組み合わせを、IF−THEN制御の形で規定している。それに続いて通常非ファジィ化が行われ、即ち不鮮明な出力量から個々の操作量により鮮明な設定値が発生される。このために通常メンバーシップ関数の曲線過程のもとで平面が使用される。
【0048】
本発明の方法で使用される方法は、ファジィ論理において通常使用される方法と次のように異なっている。即ち、それぞれの車輪に対して探し求められる出力変数、即ち車輪安定性考察により決定されることになる出力変数は確率であり(重みづけ変数FRadij)、例えば制御装置がそれにより操作され且つその値が所定の応答に対応しなければならない操作信号ではないので、関係するファジィ集合の半分のみを考察ないし計算すれば十分である。ファジィ集合の補集合は考慮する必要はない。この方法は次の大きな利点を有している。即ち、得られた言語的変数は既に対応する目盛を有する確率であるので、ほとんど大部分の労力を示すそれに続く非ファジィ化は必要ではない。したがって、目盛信号のみが相互に結合される。言語的変数の結合のために、例えばファジィ論理において既知の次の演算が使用される。即ち、
【0049】
【数20】
Figure 0004679779
ここで、変数x1ないしx2は入力変数を示し、変数yは出力変数を示す。個々の結合に対して、変数Gammaに固定設定値が割り当てられる。
【0050】
言語的変数の計算のために次のファジィ集合、即ち、「小さい」(図5a)、「最も小さい」(図5f)、「大きい」(図5b)、「最も大きい」(図5g)、「より小さい」(図5c)、「より大きい」(図5d)、「に近い」(図5e)および「に最も近い」(図5h)が使用される。個々のファジィ集合に関しては、図5の説明においてさらに詳細に説明する。
【0051】
ステップ303において制御集合の選択が車両運動変数BEWの関数として行われる。したがって、車両運動変数BEWにより表わされる決定された走行状況を考慮して、速度変数vRefを補正ないしサポートするためのそれぞれの車輪速度変数vijの適性を示す重みづけ変数FRadijが形成される。
【0052】
加速走行状況が存在することを車両運動変数BEWが示した場合、次の制御集合が選択される。
【0053】
【数21】
Figure 0004679779
減速走行状況が存在することを車両運動変数BEWが示した場合、次の制御集合が選択される。
【0054】
【数22】
Figure 0004679779
【0055】
【数23】
Figure 0004679779
その他の走行状況が存在することを車両運動変数BEWが示した場合、次の制御集合が選択される。
【0056】
【数24】
Figure 0004679779
ステップ303に続いてステップ304が実行され、ステップ304において、個々の車輪に対して、選択された制御集合により重みづけ変数FRadijが決定される。
【0057】
重みづけ変数FRadijの決定における方法を、例として加速走行状況に対して使用される制御集合により説明する。この集合により決定される変数FRadijは、複数の個別重みづけ変数ないし個別確率から構成され、即ち、重みづけ変数FRadijは複数の個別重みづけ変数の論理結合として与えられる。考察される場合において、重みづけ変数FRadijは次の個別変数、即ち、それぞれの車輪の安定性に対する尺度を示し且つそれぞれの車輪の純安定性を表わす安定性変数FRStij(変数FRStijはまず最初に車輪変数vijppの関数として決定される。)、その時点の車輪状況を表わす状況変数FRSij(この状況変数には、少なくともそれぞれの車輪速度変数vijの速度変数vRefに関する位置および/または車両車輪のいくつが所定の条件を満たしているかが関係する。この場合、その車輪速度変数vijが速度変数vRefより小さい車輪の数が関係する。)、先行時間ステップにおいて決定された重みづけ変数FRadijの精度に対する尺度を示す精度変数FRZij(精度変数FRZijは速度変数vRefの予想される誤差の総括不確実性項を示す。)から構成されている。変数FRZijの意味は次のように表わすことができる。即ち、評価変数Fstuetzが長時間小さい場合、速度変数vRefはまず最初に補外により決定される。サポートにより速度変数vRefに取り入れられた個々の車輪の情報はきわめて小さい尺度においてのみ考慮されるので、速度変数vRefの決定において誤差が入ることがある。この不完全さを認識可能にし且つそれを排除可能にするために、変数FRZijが決定される。安定性変数は重みづけ変数の重要な部分を形成している。安定性変数に対してまず最初に制御(絶対値vijppが小さい)が評価される。vijppが小さければ小さいほど、この制御に対して与えられる値はそれだけ大きくなり、この車輪は速度変数をサポートするためにそれだけより大きな割合で使用されることになる。しかしながら、制御係合に基づいてもまたこのような動作をする車輪が発生することがある。これらの車輪は定常とはみなされず、したがって速度変数vRefをサポートするためにはほとんど適していないので、このような車輪がそれにより検出可能なその他の2つの個別重みづけ変数が使用される。
【0058】
さらに、減速走行状況に関して、それぞれの車輪に対して存在する適合過程ないしアンダ・ブレーキ作動を表わす個別重みづけ変数FRUbFijが決定ないし選択される。
【0059】
種々の制御が中括弧内に囲まれた表現を有し、これらの表現の一部は拒否され且つ一部は拒否されない。拒否された表現を有する制御に対する例として、[vijpがaxModell+axOffに近い{FMotrにおいてではない}]を説明する。中括弧内に囲まれている変数FMotrは、機関情報が欠けているかどうかを示す。制御(vijpがaxModell+axOffに近い)は、機関トルク情報が欠けていないときにのみ評価される。他の否定表現においては、それに対応して設計が行われる。否定されていない場合に対する例として[vij```がvRef`より小さい{vij```>2*vijMin}]を説明する。制御(vij```がvRef`より小さい)は、条件{vij```>2*vijMin}が満たされているときにのみ評価される。
【0060】
重みづけ変数FRadijの値の決定は次のように行われる。最初に安定性変数FRStijに対して、状況変数FRSiijに対して、および精度変数FRZijに対してそれぞれの値が決定される。この場合に使用される方法を、精度変数FRZijにより示す。精度変数FRZijは、制御
【0061】
【数25】
(UnsicherheitsTermが大きい) (E1)
(vij```がvRef`より小さい) (E2)
(Fbijが小さい) (E3)
(vij```がvRef`に近い) (E4)および
(絶対値vijpが小さい) (E5)
から構成されている。
【0062】
最初に制御(E1)ないし(E5)が評価される。これは図5に示すメンバーシップ関数により行われる。この場合、制御したがって個別重みづけ変数ないし重みづけ変数もまた0と1との間の任意の値をとる。
【0063】
ここで、例として図5aに示したメンバーシップ関数がそれに対して考察される制御(E3)の評価を説明する。ブレーキ力Fbijは入力変数を示す。制御の結果を決定するために、ブレーキ力Fbijの値が横座標に目盛られている。制御の結果は、横座標点を通過する垂線とメンバーシップ関数との交点として与えられる。同様に、残りの制御の結果が決定される。個々の結果は、同様に上記のファジィ演算を使用して精度変数FRZijに結合される。同様に、安定性変数FRStijおよび状況変数FRSiijが決定される。3つの変数FRStij、FRSiijおよびFRZijは、それぞれファジィ演算子″OR″により、重みづけ変数FRadijに結合される。
【0064】
要約すると、以下のようにいえる。即ち、最初に制御のためにメンバーシップ関数により結果が決定される。これらの結果からファジィ演算子を使用して個別重みづけ変数が決定され、これらの個別重みづけ変数から再び同様にファジィ演算子を使用して重みづけ変数が決定される。
【0065】
上記の実施形態は、同様に減速走行状況および「その他の走行状況」に対して使用される制御集合に対しても適用される。
ここで、いくつかの制御を選んで説明する。
【0066】
− 制御[vijppminからvijppmaxまでの間隔が小さい]を評価する前に、最初に変数vijppminおよびvijppmaxが決定され且つこれらの値から次に差が決定される。
【0067】
− 制御[[vij```がvRef`より小さい]車輪の数が大きい]の評価は次のように行われる。即ち、全車輪に対して、最初に制御[vij```がvRef`より小さい]の結果が決定される。この結果が合計される。この和が図5bに示したメンバーシップ関数により評価される。
【0068】
− 制御[ABS制御されている車輪の数が小さい]の評価のために、最初にS3内に含まれている信号および変数ABSijにより、車輪のいくつがABS制御内に存在するかを決定する。このときに与えられた値は、図5aに示したメンバーシップ関数により評価される。
【0069】
制御において使用される最小値ないし最大値、例えばvijppminおよびvijppmaxは、適切且つ従来技術から既知のメモリ手段および比較手段により決定される。要約すると、ここで、車輪安定性考察に対して評価される入力変数として、axOff、vij```、vijp、vijpp、FbijおよびtAnpassungijが挙げられる。種々の制御集合を示すときに、図を見やすくするために個々の変数においてそれぞれの時間ステップのデータが省略されている。
【0070】
ステップ304に続いてステップ305が実行され、ステップ305において変数f(FRadij)が決定される。この決定は図6に示した関数により行われ、ここで、変数xは、関数f(x)の経過により評価される。関数f(x)の経過は区間ごとに定義される。即ち、横座標値0とKx1との間においては関数f(x)は値0をとり、横座標値Kx1とKx2との間においては関数f(x)は勾配Kx2/(Kx2−Kx1)を有し、および横座標Kx2と1との間においては関数f(x)は最初の角度の半分の勾配を有している。この経過は、入力変数の小さい値が消去され(0とKx1との間の値)ないし減衰される(Kx1とKx2との間の値)ように作用する。
【0071】
ステップ305にステップ306が続き、ステップ306において、一方でサポート変数vStuetzが、および他方で評価変数Fstuetzが決定される。サポート変数は変数f(FRadij)の関数として、即ち関数f(x)により評価された重みづけ変数FRadijおよび滑り補正され且つ変換された車輪速度変数vij```から決定される。これは例えば関数、即ち、
【0072】
【数26】
Figure 0004679779
により行われ、ここですべての車輪に関して和の形成が行われる。
【0073】
評価変数Fstuetzは、f(FRadij)の関数として、例えば式
【0074】
【数27】
Fstuetz=a*MAX(f(FRadij))
+(1−a)*MIN(Σ(f(FRadij)),1)
ここで、a∈[0、1]
により決定される。評価変数Fstuetzは速度変数vRefをサポートするための変数vStuetzの適性の確率を表わす。まず最初に、変数FstuetzはFRadijの最大値の関数であり、即ち変数vStuetzの決定のために最も適している車輪の重みづけ変数の関数であり、したがって変数vStuetzのための最大絶対値をとる。和の形成および最大値形成はすべての車輪に関して行われる。
【0075】
ステップ306に続いてステップ307が実行され、ステップ307において変数UnsicherheitsTermが決定される。変数UnsicherheitsTermは評価変数の関数として、例えば式
【0076】
【数28】
Figure 0004679779
により決定される。
【0077】
変数UnsicherheitsTermは、速度変数vRefの予想される誤差の評価に使用される。変数UnsicherheitsTermは、既に長時間にわたりFstuetzの小さい値が速度変数を十分な補正まで導かなかったことに対する総括尺度である。上記の式において、KAnおよびKAbは適応すべき増幅係数であり、ここでKAn≪KAbとなるように選択される。
【0078】
ステップ307に続くステップ308において、速度変数vRefがサポート変数vStuetzおよび評価変数Fstuetzの関数として決定される。この決定は前記の式を使用して行われる。両方の変数vStuetzおよびFstuetzのほかに、速度変数vRefの決定にさらに変数axModellおよびaxOffが使用される。
【0079】
ステップ308に続いて改めてステップ302が実行され、即ちその時点の時間ステップから後続時間ステップに対する速度変数vRefが決定される。
以下に図4を説明する。この図においては、ステップ302において行われた車両運動変数BEWの提供が示されている。車両運動変数BEWの提供ないし決定はステップ401から開始され、ステップ401にステップ402が続き、ステップ402において変数BEWが初期化され、即ち変数BEWに値0が割り当てられる。ステップ402にステップ403が続き、ステップ403において問い合わせ
【0080】
【数29】
Figure 0004679779
により、車両に対して減速走行状況が存在するかどうかが決定される。ステップ403において、減速走行状況が存在することが特定された場合、ステップ403に続いてステップ404が実行される。このステップにおいて、変数BEWに値Vが割り当てられる。ステップ404にステップ408が続き、ステップ408により変数BEWの提供が終了される。これに対して、ステップ403において、減速走行状況が存在しないことが特定された場合、ステップ403に続いてステップ405が実行され、ステップ405において、問い合わせ
【0081】
【数30】
Figure 0004679779
の評価により、車両に対して加速走行状況が存在するかどうかが決定される。ステップ405において、加速走行状況が存在することが特定された場合、ステップ405に続いてステップ406が実行される。このステップにおいて、変数BEWに値Bが割り当てられる。ステップ406に続いてステップ408が実行される。これに対して、ステップ405において、加速走行状況が存在しないことが特定された場合、これは減速走行状況または加速走行状況のいずれも存在せず、「その他の走行状況」が存在することと同じ意味であるので、ステップ405に続いてステップ407が実行され、ステップ407において変数BEWに値Sが割り当てられる。ステップ407の後にステップ408が実行される。
【0082】
ステップ403および405において行われる走行状況の決定は離散型論理により行われる。このときに使用される変数P_aRadmVerz、P_axVerz、P_aRadmBeschl、P_MKaHalbBeschl、P_axBeschl、P_MKaHalbBeschlFdrAusは適用されるパラメータである。本質的に、ステップ403および405において、車輪速度、車輪速度の時間微分、縦方向加速度変数、および駆動滑り制御により係合が行われているかどうかを示す変数ASRが評価される。ファジィ法による車両状況の決定もまた考えられよう。
【0083】
以下に部分図5aないし図5hからなる図5を説明する。これらの部分図においては、車輪安定性考察のときに使用される種々のメンバーシップ関数(ファジィ集合)が示されている。本質的に、メンバーシップ関数の3つの異なるカテゴリーが使用される。固定パラメータ化された2つのファジィ集合「小さい」および「大きい」はファジィ集合の第1のカテゴリーを示す。これらの両方のファジィ集合においては、値Kx1およびKx2したがって縦座標値0と1との間の移行もまた固定設定されている。ファジィ集合の第2のカテゴリーに、ファジィ集合「より小さい」、「より大きい」および「に近い」をまとめることができる。ファジィ集合は、時間的に可変の状態変数により調節されたパラメータ化ファジィ集合である。この事情をファジィ集合「より小さい」に対して説明する。例えば、「車輪速度変数vijが速度変数vRefより小さい」かどうかが検査されるとき、この場合に速度変数vRefがファジィ集合に対する基準を示し、即ち速度変数vRefの値が横座標上に基準値を確定する。このとき、両方の屈曲点の位置が固定された所定の間隔値Kx1およびKx2により与えられる。その他の両方のファジィ集合に対しては、同様な方法が使用される。ファジィ集合の第3のカテゴリーは、ファジィ集合「最も小さい」、「最も大きい」および「に最も近い」を示す。これらのファジィ集合は適応ファジィ集合であり、これらのファジィ集合は個々の車輪ごとの状態変数の相対位置のみによりパラメータ化され、したがって動特性を有している。これらの3つの場合において、言語的値に基づいて、メンバーシップ関数の決定のために車両のすべての車輪がそれぞれ考慮される。ファジィ集合「最も小さい」の例として、ファジィ集合の発生を説明する。例えば、車輪速度変数vijが最も小さいかどうかが検査される場合、最初に両方の変数MAX(x)およびMIN(x)が決定される。MAX(x)はすべての車輪速度変数の最大値を示し、MIN(x)は最小値を示す。これらの両方の値から、重みづけされた差Kx1*(MAX(x)−MIN(x))が形成される。この方法は正規化を示し、このときファジィ集合は、評価すべき入力変数により設定される横座標範囲のみを有している。このとき、このファジィ集合に対する入力変数として相対入力変数が使用される。
【0084】
本明細書内に記載の式ないし関係に対して、次の合意が適用される。即ち、式ないし関係は確かに、1つの変数を種々の入力変数から決定するそれぞれの具体的計算手順を示している。しかしながら、本出願においては、式ないし関係の各々に対して共通の関数関係、即ち具体的な計算手順から解放された、決定すべき変数の入力変数との関数関係が含まれているものである。
【0085】
最後に、説明の中で選択された実施例の形態並びに図の中で選択された表示は、本発明の本質的な考え方に制限的作用を有するものではないことを付記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1に本発明による装置がブロック回路図の形で示されている。
【図2】 図2に本発明による装置がブロック回路図の形で示されている。
【図3】 図3に本発明の装置内で実行される本発明の方法が流れ図で示されている。
【図4】 図4に本発明の装置内で実行される本発明の方法が流れ図で示されている。
【図5】 部分図5aないし図5hからなる図5に、本発明の方法の基礎となるファジィ制御の種々のメンバーシップ関数が示されている。
【図6】 図6にファジィ制御の範囲内で変数をフィルタリングするために使用される関数が示されている。

Claims (16)

  1. それぞれ車輪速度を表わす車輪速度変数(vij)が決定され、
    個々の車輪速度変数に対する重みづけ変数(FRadij)が決定され、
    重みづけ変数で重みづけされた車輪速度変数の関数として平均値形成によりサポート変数(vStuetz)が決定され、
    速度変数がサポート変数の関数として決定される、
    車両速度を表わす速度変数(vRef)の決定方法であって、
    速度変数が、車両加速度を表わす変数の関数として決定される第1の部分と、サポート変数の関数として形成される第2の部分とから構成され、
    車両加速度を表わす変数が、モデルにより決定された縦方向加速度と、サポート変数の関数として決定された誤差部分とから構成されている、
    ことを特徴とする、車両速度を表わす速度変数(vRef)の決定方法。
  2. 重みづけ変数が所定の制御集合の関数として決定され、この場合、所定の制御集合が、少なくとも縦方向の車両運動を表わす車両運動変数(BEW)の関数として複数の所定の制御集合から選択され、
    特に、車両運動変数が、少なくとも車輪速度変数および/または車輪速度変数の時間微分(vijp)の関数として、および/または車両縦方向加速度を表わす変数(axModell)および/または駆動滑り制御の範囲内で行われた制御係合を示す変数(ASR)の関数として決定される
    ことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 車両運動変数により、次の車両運動タイプ、即ちそれに対して第1の制御集合が選択される減速車両運動タイプ、および/またはそれに対して第2の制御集合が選択される加速車両運動タイプ、および/またはそれに対して第3の制御集合が選択される減速車両運動または加速車両運動のいずれでもない車両運動タイプが区別されることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 重みづけ変数があいまい論理、特にファジィ論理により決定され、この場合、重みづけ変数が、速度変数の決定のためにそれぞれの車輪がどの程度適しているかを与える確率を表わすことを特徴とする請求項1の方法。
  5. 複数のメンバーシップ関数により種々の入力変数を評価するための制御が形成される前記複数のメンバーシップ関数があいまい論理の基礎となり、この場合、これらのメンバーシップ関数の一部が固定の所定経過を有し、およびメンバーシップ関数の一部が可変の経過を有し、
    特に、カテゴリー「小さい」および/またはカテゴリー「大きい」および/またはカテゴリー「より小さい」および/またはカテゴリー「より大きい」および/またはカテゴリー「に近い」および/またはカテゴリー「最も小さい」および/またはカテゴリー「最も大きい」および/またはカテゴリー「に最も近い」に対するメンバーシップ関数が使用される
    ことを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 可変の経過を有するメンバーシップ関数が、それぞれの入力変数に適応され、および/またはそれぞれの入力変数を評価するための比較値として制御の基礎となるそれぞれの基準変数に適応されることを特徴とする請求項5記載の方法。
  7. 重みづけ変数が、少なくとも、車輪速度変数および/またはそれぞれの車輪速度変数の一次時間微分を表わす第1の車輪変数(vijp)、および/またはそれぞれの車輪速度変数の二次時間微分を表わす第2の車輪変数(vijpp)、および/またはタイヤと走行路面との間で作用しているそれぞれのブレーキ力を表わす車輪力変数(Fbij)の関数として決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  8. 重みづけ変数を決定する前に、車輪速度変数から、それぞれの車輪に存在する滑り(lambdaij)が考慮された滑り補正車輪速度変数(vij`)が決定され、および/または車両運動、特にヨー・レート(omega)および/またはかじ取り角(delta)により表わされる車両運動が考慮された変換車輪速度変数(vij``)が決定され、および/または車両加速度が考慮された補外車輪速度変数(vij```)が決定され、特に最初に滑り補正車輪速度変数が決定され、これから次に変換車輪速度変数が決定され、およびこれから次に補外車輪速度変数が決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 個々の車輪に対する速度変数を決定するとき、存在する適合過程が考慮され、特に適合過程の継続時間を表わし且つ重みづけ変数の決定のために評価される時間変数(tAnpassungij)が決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  10. 個々の車輪に対してそれぞれ、付属車輪速度の二次時間微分を表わす車輪変数(vijpp)が決定されることと、
    重みづけ変数が、少なくとも3つの個別重みづけ変数、即ち、少なくとも車輪変数の関数として決定され且つそれぞれの車輪の安定性に対する尺度を表わす安定性変数(FRStij)、および/または少なくともそれぞれの車輪速度変数の速度変数に対する位置がそれに入り込み、および/または車両車輪の幾つが所定の条件を満たしているかの表現がそれに入り込んでいる状況変数(FRSiij)、および/または先行時間ステップにおいて決定された重みづけ変数の精度に対する尺度を表わす精度変数(FRZij)から構成されていることと、
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  11. 重みづけ変数が、それをさらに処理する前に、重みづけ変数の小さい値が消去されまたは減衰されるように評価されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  12. 重みづけ変数の関数として、サポート変数が速度変数の決定のためにいかによく適しているかに対する尺度である評価変数(Fstuetz)が決定されることと、
    評価変数の関数として、実行すべきサポートの強さが決定され、特に、評価変数の関数として、速度変数の、サポート変数に基づく部分がそれにより評価される係数が決定されることと、
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  13. 評価変数の関数として、速度変数の精度を表わし且つ速度変数の決定のために評価される変数(UnsicherheitsTerm)が決定されることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 第1の制御集合として、
    Figure 0004679779
    が使用されること、および/または 第2の制御集合として、
    Figure 0004679779
    Figure 0004679779
    が使用されること、および/または 第3の制御集合として、
    Figure 0004679779
    が使用されることと、を特徴とする請求項3記載の方法。
  15. 減速走行状況が存在するかどうかを決定するために、次の問い合わせ
    Figure 0004679779
    が評価されること、および/または 加速走行状況が存在するかどうかを決定するために、次の問い合わせ
    Figure 0004679779
    が評価されることと、を特徴とする請求項記載2の方法。
  16. それぞれ車輪速度を表わす車輪速度変数(vij)を決定する手段(103ij)と、
    個々の車輪速度変数に対する重みづけ変数(FRadij)を決定し、且つ重みづけられた車輪速度変数の関数として平均値形成によりサポート変数(vStuetz)を決定する手段(206)と、
    速度変数をサポート変数の関数として決定する手段(209)と
    を備える車両速度を表わす速度変数(vRef)の決定装置であって、
    速度変数が、車両加速度を表わす変数の関数として決定される第1の部分と、サポート変数の関数として形成される第2の部分とから構成され、
    車両加速度を表わす変数が、モデルにより決定された縦方向加速度と、サポート変数の関数として決定された誤差部分とから構成されている、
    ことを特徴とする、車両速度を表わす速度変数(vRef)の決定装置。
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