JP4942296B2 - 車両の安定性を高める方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１と請求項１６の前提部分に記載した、車両の安定性を高めるための装置とＡＢＳコントロール方法に関する。

本発明は、異なる摩擦係数を有する不均一な道路でのブレーキング時に車両を安定させ、制動距離を短縮する方法に関する。

不均一な道路（すなわち、車両の左側と右側で異なる摩擦係数を有する道路）でのブレーキングの際、異なる摩擦係数に基づいて（右側−左側に）非対称の制動力が生じる。この非対称の制動力から、車両上下軸線回りのヨーイングモーメントが生じる。このヨーイングモーメントは、大きな摩擦係数を有する道路側の方に車両をヨーイング運動させる。図１には、このような不均一な道路上の車両１０が示してある。

電子ブレーキシステムＡＢＳを備えていない車両はこのような走行状況において不安定である。というのは、車輪のロック時に、タイヤのコーナーリングフォースが失われるからである。非対称のブレーキ力によって生じたヨーイングモーメントは、大きな摩擦係数側の方へ、車両上下軸線回りに車両を急速に回転運動させる（横滑り）。

電子ブレーキシステムを有する車両の場合、この重大な状況でのブレーキング時に、横滑りが防止される。というのは、車輪のロックを回避することにより、車輪のコーナーリングフォースが維持されるからである。しかしそれによって、非対称の制動力によって生じる、車両上下軸線回りのヨーイングモーメントは補償されず、運転者がカウンタステアによってこれを補償しなければならない。このような重大な走行状況（ヨーイングモーメントの急激な発生）で運転者への過大要求をしないようにするために、ＡＢＳコントロール戦略はこのような走行状況で、図２ａ，２ｂに詳細に示すように適合させられる。その際、前輪の制動開始中、大きな摩擦係数の側の車輪と小さな摩擦係数の側の車輪の間の前車軸の剪断圧力（圧力差）がゆっくりと上昇するように、圧力上昇が制御される。これにり、車両上下軸線回りのヨーイングモーメントはゆっくりと増大し、カウンタステアのための充分な時間を運転者に供する（前車軸のヨーイングモーメント制限）。同時に、後車軸は、両車輪のうち小さな摩擦係数の側の車輪のブレーキ圧力だけが許容されるように（セレクトロー）、制動を弱められる。それによって、後車軸に充分にコーナーリングフォースポテンシャルが供され、車両は運転者の操舵介入（カウンタステア）によって容易に安定させることが可能である。この両ＡＢＳ手段、すなわち前車軸のヨーイングモーメント制限と後車軸のセレクトローによって（その原理的な圧力変化は図２ａまたは２ｂに示してある）、非常に大きなブレーキ出力が失われる。なぜなら、大きな摩擦係数の側の摩擦係数ポテンシャルが理想的に利用されないからである。これによって制動距離が長くなる。しかし、この制動距離はＡＢＳを備えていない不安定な車両と比べると、それでもまだ有利であると見なされる。

制動距離を延長するこのヨーイングモーメント上昇遅延は、運転者に依存しない自動的な操舵介入によって補償することにり除去または低減することできる。そのために、特許文献１により、μスプリット走行状況でＡＢＳコントロールの際に発生するヨーイングモーメントの少なくとも一部を補償することが知られている。この補償は、別個に制御されるブレーキ圧力の差に依存する補償操舵角を調節するかまたは運転者によって設定された操舵角に重ね合わせることによって行われる。自動的な補償操舵角（自動的なカウンタステア）は不均一な道路でのブレーキング時の車両の制御を改善する。そのためには、アクティブ式の操舵システムが必要である。すなわち、運転者の設定に依存しないで付加的な操舵角を車輪に積極的に発生させることができる操舵システムが必要である。これは例えばオーバーライド操舵またはステア・バイ・ワイヤ・操舵システムによって可能である。
独国特許出願公開第４０３８０７９号明細書

本発明の根底をなす課題は、不均一な道路でのブレーキングの際の車両の制御を改善し、快適にする、方法とコントロール方法を提供することである。

この課題は本発明に従い、操舵介入の際、補償操舵角の第二の外乱補償部分が考慮され、この外乱補償部分が車両の進路推移から決定されることによって解決される。

この外乱補償部分は車両のヨーイング状態に基づいており、少なくとも２つの外乱補償部分を含む補償操舵角要求の一部である。

その際、センサによって検出され、ドライビングダイナミクスコントロールのモデルで論理結合および分析された測定データを介して、目標ヨーイング信号を実際ヨーイング信号と比較することにより、アクティブ式操舵システム（例えばオーバーライド操舵システムまたはステア・バイ・ワイヤ・操舵システム）のための第２の外乱補償操舵角部分が発生させられる。この測定データには自動車のデータを含めることができる。アクティブ式操舵システムのアクチュエータは補償操舵角要求に応じて調節され、それによって運転者によって設定された操舵角に重畳される。このようなアクティブ式操舵システムは前車軸と後車軸の両方でまたは車両のすべての車輪で使用可能である。

方法において、制動された車輪の制動力の差を考慮して補償操舵角要求Δδの第１の外乱補償部分を決定し、車両の（走行状態）進路推移から第２の外乱補償部分を決定し、そして外乱補償部分に依存して操舵角を変更すると有利である。その際、第１と第２の外乱補償部分は好ましくは加算器で加算され、運転者によって設定された操舵角を操舵補正するための調整または制御に供される。

第２の補償部分を正確に決定するために、第２の補償部分が、基準車両モデル回路を有する装置内で決定され、この基準車両モデル回路に、進路推移を決定するために必要である、車速、操舵角、場合によっては摩擦係数のような入力値が入力され、基準車両モデル回路の中にある、車両の特性を模倣する車両モデルに基づいて、基準車両モデル回路が制御量のための目標値を決定し、この目標値が比較器においてこの制御量のための測定値と比較され、走行状態コントローラにおいて操舵角の第２の補償部分Δδ_Rが比較値（制御量）から計算される。その際、ヨーイング角速度および／または横方向加速度および／または横滑り角度が、制御量のための目標値として決定されると有利である。

決定された全体補償操舵角は車両の三次元運動（車両状態）を考慮する。この場合、第１の補償部分Δδ_Zが異なる制動力に基づいて求められた外乱ヨーイングモーメントＭ_Zを考慮して決定され、第２の補償部分Δδ_Rが車両ヨーイング状態を考慮して決定されるように、補償部分が２つの量から決定される。

第１の補償部分が制御部分として設けられ、第２の補償部分が調整部分として設けられるように、操舵角補正方法が構成されていると有利である。

その際、外乱ヨーイングモーメントＭ_Zは、操舵される車輪の車輪かじ取り角度、ブレーキ圧力および車輪の回転状態を論理結合することによって決定される。制御されるブレーキ圧力から、制動力が次の関係

に従って決定され、ここで、

であると有利である。外乱ヨーイングモーメントがブレーキ圧力に依存して次の関係

に従って決定され、ここで、

である。

操舵角補正方法のダイナミクスを改善するために、フィードバックされた個々の制御量の補償増幅Ｋ_FFW，Ｋ_FBが車両の走行状態と周囲条件に依存して適合させられる。

操舵角要求Δδの制御部分Δδ_Zの決定は、決定された作用する外乱ヨーイングモーメントに基づく関係

に従って決定される。この場合、補償増幅係数

は前車軸の平均ブレーキ圧力と、車両基準速度の形をした車輪の回転状態を介して決定される車速とを介して適応される。この平均ブレーキ圧力は供される平均摩擦係数ポテンシャルである（両前輪がＡＢＳコントロール中であり、従ってその都度供される摩擦係数を完全に利用しているとき、大きな摩擦係数の側と小さな摩擦係数の側の平均摩擦係数ポテンシャルは前車軸の平均ブレーキ圧力に一致している）。

他の有利な実施形では、操舵角要求Δδの第２の補償部分Δδ_Rがヨーレイト偏差

に基づくＰ−部分Δδ_R,Pと、ヨーイング加速度偏差

に基づくＤ−部分Δδ_R,Dとから決定される。その際、Ｐ−部分が次の関係

に従って決定される。制御量であるヨーレイト偏差

のフィードバックのための増幅係数Ｋ_FB,P(v)が車速に依存して生じる。この車速は車両基準速度の形をした車輪の回転状態を介して決定される。

Ｄ−部分が次の関係

に従って決定されると有利である。この場合、制御量であるヨーイング加速度偏差

のフィードバックのための増幅係数Ｋ_FB,D(v)が車速ｖに依存して生じる。

車両の走行安定性を高めるための方法は、少なくとも１つのＡＢＳ機能を有する。それにより、走行状態から生じる不安定性が車両の制御または調整可能な操舵システムに介入することによって少なくとも部分的に補償されるように、ＡＢＳコントロール方法を請求項１〜１５のいずれか一つに従って有利に改良することができる。このＡＢＳコントロール方法の場合、個々の車輪の異なるブレーキ圧力またはブレーキ力を有する制動過程によって生じる走行状態が決定された制動力の差から求められる。その際、ＡＢＳコントロール機能がＥＳＰコントロールの一部であると有利である。

左右で異なる摩擦係数（μスプリット）を有する走行状況が認識されたときに、操舵の補正が許容される。少なくとも次の条件
・直線走行が確認された際、
ａ）制動灯スイッチ信号が存在する、
ｂ）制動灯スイッチセンサが正常である、
ｃ）運転者によるブレーキングがＴＨＺ圧力によって検知され、および
ｄ）前進走行が検知される
の条件が満たされ、
ｅ）同様に次の条件
e1) 所定の時間、一方の前輪がＡＢＳコンロール状態にあり、他方の前輪がＡＢＳコン ロール状態にない、
e2) 両前輪がＡＢＳサイクル内にあり、前車軸の圧力差が限界値よりも大きい、
e3) 所定の時間、両前輪がＡＢＳコンロール状態にあり、少なくとも一方の前輪が所定 の最小ＡＢＳロック圧力を有し、このロック圧力が限界値よりも大きい値だけ、他方の車輪のロック圧力を上回っている
の１つが満たされるとき、
・カーブ走行が確認された際、次の他の条件
ａ）制動灯スイッチ信号が存在する、
ｂ）制動灯スイッチセンサが正常である、
ｃ）運転者によるブレーキングがＴＨＺ圧力によって検知され、および
ｄ）前進走行が検知される
の条件が満たされ、
ｅ）同様に次の条件
e1) カーブ外側の前輪が時間的にカーブ内側の前輪よりも前にＡＢＳコンロール状態にある、
e2) 所定の時間、両前輪がＡＢＳコントロール状態にあり、少なくとも一方の前輪が所定 の最小ＡＢＳロック圧力を有し、カーブ内側の車輪のロック圧力が所定の限界値よりも 大きな値だけ、カーブ外側の車輪のロック圧力を上回っている
の１つが満たされるとき、
異なるブレーキ圧力または制動力によって生じる、車両運動と運転者の操舵要求との偏差を有する走行状態または進路推移が確認され、操舵介入が許容される。

操舵角補正方法を停止して操舵介入を終了するために、次の要求
ａ）前輪がＡＢＳコントロールされていない、
ｂ）制動灯スイッチ信号が存在しない、
ｃ）制動灯スイッチセンサが故障している、
ｄ）運転者によるブレーキングが確認されていない（ＴＨＺ圧力が存在しない）
の少なくとも１つを満たさなければならない。

好ましくは、ＡＢＳコントロール方法によって、μスプリット走行状況でのＡＢＳブレーキ圧力コントロールを変更することができる。そこで、本発明は少なくとも一方の車軸の単一車輪コントロールを行うＡＢＳブレーキ圧力コントロール方法に関する。この場合、車両両側の異なる摩擦係数に基づいて、ＡＢＳコントロールの際に発生する車両運動と運転者の操舵要求の間の偏差は、補償操舵角を決定し、好ましくは請求項１〜２０のいずれか一つに記載の方法を用いてこの補償操舵角を車両操舵角に重ね合わせることにより、少なくとも部分的に補償される。ＡＢＳブレーキ圧力コントロール方法は、
高い摩擦係数の車輪の大きな圧力上昇勾配を許容し、
次式

に従う後車軸の圧力差を許容することを特徴とする。

ＡＢＳコントロール機能をすべての状況で維持し、それによって高いブレーキ圧力によるブレーキング状況において車両が操舵できるようにするために、制御可能または調整可能な操舵システムの故障時に、従来のＡＢＳコントロール戦略に戻される。

装置は少なくとも１つのＡＢＳ機能、好ましくはＥＳＰ機能とＡＢＳ機能を有するドライビングダイナミクスコントローラを備えている。このドライビングダイナミクスコントローラは、操舵補正するためのコントローラおよび／または制御装置に接続されている。この場合、装置は、運転者によって設定された操舵角を決定するための第１の決定ユニットと、制動力に基づいて外乱補償操舵角を決定するための第２の決定ユニットと、車両ヨーイング状態に基づいて外乱補償操舵角を決定するための第３の決定ユニットと、第１と第２の外乱補償操舵角を補償操舵角要求に結び付けるための論理演算装置
を有するように形成されている。

方法と装置によって次の効果が達成される。
・ 制御システムの自動的なカウンタステアによって運転者が負荷解除されるので、運転 者は補正を行う必要がない。
・ 外乱補償と重畳された走行状態コントロールに分割することにより、外乱発生後直ち に外乱フィードフォワードによって外乱に応答可能であり、車両が不安定にならないと きに初めて応答しないという重要な利点がある。重畳された走行状態コントロールによ って、車両の全体の挙動が開演され、これによって、純粋な制御（外乱補償）によって 補償できない外乱を除去することができる。
・ 制御システムによって、運転者と比較して非常に速く状況を検知し、非常に速くカウ ンタステアすることにより、個々の車輪の摩擦係数ポテンシャルを電子ブレーキシステ ムＡＢＳによってはるかに良好に利用することができる。そのために、ＡＢＳ戦略は不 均一な道路に次のように適合される。すなわち、前車軸において大きな摩擦係数側の車 輪に、きわめて急速な圧力上昇が許容され、後車軸において圧力差が車輪かじ取り角度 、走行速度および走行状態量（例えばヨーレイトまたは横方向加速度）に依存して許容 される（緩和されたセレクトロー）ように適合される。特に大きな摩擦係数側の摩擦係 ポテンシャルを良好に利用することにより、制動距離が大幅に短縮される。
・ アクティブ式操舵システムおよび適合されたＡＢＳ制御戦略と組み合わせて制御シス テムを使用することにより、不均一な摩擦係数でのブレーキングの際に生じる矛盾、す なわち面倒なカウンタステアと制動距離延長を同時に充分に解決することができる。運 転者にとっては、安全性の範囲の効果（制動距離短縮と車両安定性）と快適性の範囲の 効果（運転者にとってカウンタステア作業が非常に低減された）が生じる。

本発明の実施の形態が図に示してある。次に、この実施の形態を詳しく説明する。

自動のカウンタステアのために必要なかじ取り角の決定は計算ユニット３０（図３）によって行われる。この計算ユニットはかじ取り角を２つの部分（外乱フィードフォワードと重ね合わされた走行状態コントロール）から構成する。

第１の部分は、制動中非対称の制動力によって生じる外乱ヨーイングモーメント

の外乱フィードフォワードまたは外乱補償によって生じる。この外乱ヨーイングモーメントは図４に概略的に示した決定ユニット４０において、個々の車輪のブレーキ圧力情報から後述の式１，２に従ってほぼ先ず最初に推定される。そのために、決定ユニットには入力変数として、車輪ブレーキ圧力ｐ_iと車輪回転速度ω_iとフィードバックされるかじ取り角δ_WHLが供給される。車輪ブレーキ圧力を決定するために、個々の車輪のブレーキ圧力をモデルに基づいて推定また観察するかまたは個々の車輪のブレーキ圧力を圧力センサによって測定する電子ブレーキシステムあるいはこれらの値に基づいて作動するブレーキ・バイ・ワイヤ・システム（ＥＨＢ／ＥＭＢ）が必要である。外乱ヨーイングモーメントの決定は式２に従って車輪の制動力

に基づいている。制動力は、式１に記載されているように、実質的にブレーキ圧力情報から計算してもよいし、制動力を直接測定するシステム（例えばサイドウォールねじれセンサ、ホイールハブ等）を使用してもよい。推定された外乱ヨーイングモーメントから、車両状態変数（例えば車速、大きな摩擦係数の側と小さな摩擦係数の側のブレーキ圧力差、平均のブレーキ圧力レベル等）に依存して、外乱ヨーイングモーメントを補償するために必要なかじ取り角δ_zを適応的に計算される（図４）。外乱補償は横方向ダイナミクス的な観点から純粋な制御として作用する。これにより、外乱ヨーイングモーメントはすべてのケースで理想的に補償されるとは限らない。というのは、検出されない他の外乱や誤差が重畳されるからである。その際、誤差は例えばブレーキディスク摩擦係数の変化によって発生する。

従って、外乱補償には図３に示すように走行状態コントロール５０が重畳される。図５に示した、後で詳しく説明するこの走行状態コントロールは、ヨーレイトのような走行状態変数と、任意の車両の横方向加速度または横滑り角度に依存して、付加的なかじ取り角δ_Rを決定する。装置５０すなわちコントローラは適応作動する。つまり、フィードバックされた個々の走行状態のコントローラ増幅が例えば車速ｖに依存して適合される。

この両操舵角調整要求（外乱補償と重ね合わせられた走行状態コントロール）は好ましくは加算器３１で加算され、アクティブ式操舵システムによってかじ取り角δ_WHLの形に調節される。その際、安定化のために必要な取り角δ_WHLの決定と、必要な取り角の調節は、状況を確認し、カウンタステアによってこの状況に反応することができる平均的な運転者よりもはるかに速く行われる。コントロールシステムとアクティブ式操舵システムのこの速い応答により、個々の車輪（特に大きな摩擦係数の側の車輪）において摩擦係数ポテンシャルを良好に利用できるように、電子式ブレーキシステムＡＢＳを適合させることができる。そのために、ＡＢＳのコントロール戦略は不均一な摩擦係数に変更される。

前車軸のヨーイングモーメント制限が非常に緩和されるので、前車軸において、大きな摩擦係数側の車輪と小さな摩擦係数側の車輪の間に大きな圧力差が生じる（大きな摩擦係数側の車輪の大きな圧力上昇勾配）。圧力差の発生とほぼ同時に、車両上下軸線回りのヨーイングモーメントが生じる。式１，２（図面の簡単な説明の頁とその前の頁）あるいはタイヤ圧力を直接測定するシステムによるブレーキ圧力情報からの外乱ヨーイングモーメントの推定に基づいて、運転者が車両のヨーイング挙動の状況を認識する前に、コントロールシステムによって直ちにカウンタステアされる。良好な制動能力を達成するための第２の手段として、後車軸でも圧力差が許容されるようにセレクトローが変更される。この圧力差はいつでも許容されるのではなく、操舵角、車速および走行状態変数に依存して制限される（式３、図６）。かじ取り角が小さな摩擦係数の側を示し、車両が小さな摩擦係数の側に回転すると、後車軸の圧力差が許容される。それによって、大きな摩擦係数の側に大きな制動力が生じ、外乱ヨーイングモーメントが増大し、この車輪で同時にサイドフォースポテンシャルが低下する。大きなヨーイングモーメントによって、小さな摩擦係数の側の方への回転が停止し、車両は大きな摩擦係数の側の方へ回転し始める。大きな摩擦係数の側の方への回転によって同時に、後車軸の許容圧力差、ひいては大きな摩擦係数の側の制動力が再び小さくなる。これにより、大きな摩擦係数の側における後車輪のサイドフォースポテンシャルが再び大きくなる。これによっておよびアクティブ式操舵システムと協働するコントロールシステムの重畳された操舵介入によって、車両が安定させられる。しかしそれにもかかわらず、運転者はその操舵設定に応じて大きな摩擦係数の側または小さな摩擦係数の側の方に走行可能である。大きな摩擦係数の側の後車輪においてサイドフォースポテンシャルが過剰に失われないようにするために、セレクトローのドライビングダイナミクス的なずれによって許容される後車軸の圧力差が最大圧力差に制限される。高速の場合または横方向加速度上昇の場合、後車軸の許容されるこの最大圧力差は、零まで（セレクトローに対応する）低下させることが可能である。

こＡＢＳコントロール戦略におけるこの変更（前車軸におけるヨーイングモーメント制限時の大きな圧力上昇勾配と、車両状態に応じてずれる後車軸のセレクトロー）により、供される摩擦係数ポテンシャルの利用が非常に改善される。これによって、制動距離が大幅に短縮される。

アクティブ式操舵システムの故障の場合、慣用のＡＢＳコントロール戦略がも用いられる（ヨーイングモーメント制限とセレクトロー）。

操舵角−補正システムは次のように作動する。

補償−操舵角補正のための方法は検知されたμスプリット状況に依存して開始される。μスプリット走行状況の検知は有利な実施の形態では次のセンサ信号に基づいて行われる。

・制動灯スイッチ信号（ＢＬＳ）
・タンデムマスターシリンダ（ＴＨＺ）の圧力センサ信号
・車輪ブレーキ回路の圧力センサ信号
・車輪回転速度センサ
・ヨーレイトセンサ
・横方向加速度センサ
・内部ＥＳＰ状態（ＥＳＰ介入に関するＥＳＰ信号）。

ヨーレイトと横方向加速度によって、直線走行とカーブ走行（右カーブまたは左カーブ）が区別される。その際、補償−操舵角補正を開始するために、直線走行またはカーブ走行に依存して、次の信号が存在しなければならない。

直線走行の際、走行状況μスプリットは次のように検知される。

制動灯スイッチ（ＢＬＳ）信号が存在し、ＢＬＳセンサが正常であり、運転者による ブレーキングがＴＨＺ圧力によって検知され、前進走行が検知され、少なくとも１個の 前輪がＡＢＳコントロールされているかあるいは最初の時間に依存する限界値を上回っ た後でＡＢＳコントロールされ、他方の前輪がＡＢＳコントロールされていないかまた は両前輪が第１のＡＢＳサイクルにあり、前車軸の圧力差が圧力に依存する第１の限界 値よりも大きいかまたは時間に依存する第２の限界値を上回った後で両前輪がＡＢＳコ ントロールされ、少なくとも１個の前輪が圧力に依存する第２の限界値よりも限界値の 大きなＡＢＳロック圧力を有し、前輪のＡＢＳロック圧力が他方の前輪のロック圧力の 少なくともｘ倍である。

直線走行の際の既に検知された走行状況μスプリットは次のようにリセットされる。

前輪がＡＢＳコントロールされていないかまたはＢＬＳ信号が存在していないかまたはＢＬＳセンサが故障しているかまたは運転者によるブレーキングが検知されない、
あるいはＢＬＳ信号が存在し、ＢＬＳセンサが正常であり、運転者によるブレーキングが検知され、時間に依存する限界値を上回った後で、両前輪のＡＢＳロック圧力が圧力に依存する限界値よりも小さいかまたは一方の前輪のＡＢＳロック圧力がもはや他方の前輪のロック圧力の少なくともｘ倍ではない。

カーブ走行時に走行状況μスプリットは次のように検知される。

ＢＬＳ信号が存在し、ＢＬＳセンサが正常であり、運転者によるブレーキングがＴＨ Ｚ圧力によって検知され、前進走行が検知され、少なくとも１個の前輪がＡＢＳコント ロールされ、そして
カーブ外側の前輪がカーブ内側の前輪よりも時間的に前にＡＢＳコントロールされる かあるいは
設定された時間よりも長い時間の間、両前輪がＡＢＳコントロールされ、少なくとも 一方の前輪が限界圧力よりも大きなＡＢＳロック圧力を有し、カーブ内側の前輪のＡＢ Ｓロック圧力がカーブ外側の前輪のロック圧力の少なくともｘ倍である。

カーブ走行の際の既に検知された走行状況μスプリットは次のようにリセットされる。

前輪がＡＢＳコントロールされていないかまたはＢＬＳ信号が存在していないかまた はＢＬＳセンサが故障しているかまたは運転者によるブレーキングが検知されない、
あるいはＢＬＳ信号が存在し、ＢＬＳセンサが正常であり、運転者によるブレーキン グが検知され、設定された時間よりも長い時間の間、両前輪のＡＢＳロック圧力が限界 圧力よりも小さいかまたはカーブ内側の前輪のＡＢＳロック圧力がもはやカーブ外側の 前輪のロック圧力の少なくともｘ倍ではない。

補償−操舵要求
補償−操舵要求を開始するためには先ず最初に、走行状況μスプリットを検知しなければならない。そして前述のように、補償−操舵要求を開始しなければならない。操舵角要求Δδは２つの部分に基づいている。第１の部分Δδ_Zは作用する外乱ヨーイングモーメントを補償する外乱補償によって決定される（制御部分）。この制御部分には、車両のヨーイング挙動に基づく調整部分Δδ_Rが重ね合わされる。次に説明する両部分（制御部分と調整部分）は加算され、全体の操舵要求Δδ
Δδ＝Δδ_Z＋Δδ_R
を生じる。

操舵要求は次のセンサ信号に基づいている。

・各車輪ブレーキ回路の圧力センサ信号
・ヨーレイト信号
・目標角度信号“運転者操舵角要求”
・車輪の合成操舵角信号
・車輪回転速度センサ信号
・横方向加速度信号
・ＢＬＳ信号
・ＴＨＺの圧力センサ信号
・ＥＳＰ状態（ＥＳＰ介入）
・ＥＳＰ状態（シングルトラックモデル−リセット）。

制御部分（外乱補償）
操舵要求の制御部分は外乱補償に一致している。その際、外乱として作用する、非対称の制動力によって生ずる外乱ヨーイングモーメントはＭ_Zは、補償増幅

を介してのフィードバックによって充分に補償される。その際、推定された外乱ヨーイングモーメントは、制御部分の追加操舵角要求Δδ_Zのための直接的な入力変数である（ＦＦＤ＝フィードフォワードコントロール）。次式

が当てはまる。

外乱ヨーイングモーメントは、運動学的な剛体関係によって、個々の車輪の制動力と前輪のかじ取り角から推定される。個々の車輪の静的な制動力は個々の車輪のＡＢＳロック圧力と車輪ブレーキの寸法によって決定される。動的な制動力を計算するために更に車輪加速度を考慮しなければならない。ＡＢＳロック圧力の決定については後で説明する。

補償増幅係数

は前車軸の平均ブレーキ圧力を介して適応させられる。両前輪がＡＢＳコントロールされているときには、前車軸の平均ブレーキ圧力は供される全体の（車両の左側と右側で平均を求めた）摩擦係数ポテンシャルに一致している。この摩擦係数ポテンシャルは更に、積極的な操舵によって調節される補償操舵角に影響を与える。

追加操舵角要求Δδ_Zは車速が遅い場合（２０〜２ｋｍ／ｈ）、Δδ_Z＝０まで線形に行われる。
制御部分の要約：
外乱補償に基づく操舵部分は実質的に、前輪のかじ取り角とＡＢＳロック圧力に依存する。このＡＢＳロック圧力は後述するように、実質的に圧力センサ信号とＡＢＳ位相情報（車輪回転速度センサ信号によって決定される）に基づいている。

調整部分
車両のヨーイング状態に基づく操舵要求の調整部分Δδ_Rは、Ｐ−部分Δδ_R,P（調整量 ヨーレイト偏差）と、Ｄ−部分Δδ_R,D（調整量 ヨー加速度偏差）とからなっている。次に説明するＰ−部分とＤ−部分は次のように加算されて全体の調整部分Δδ_Rになる。

Δδ_R＝Δδ_R,P＋δ_R,D

Ｐ−部分（ヨーレイト偏差）
Ｐ−部分のための制御量はヨーレイト偏差

である。Ｐ−部分から生ずる操舵要求部分について、次の調整法則が当てはまる。

ヨーレイト偏差

は車両の測定されたヨーレイト

と、運転者方向要求（可変のステアリングレシオを含めた運転者操舵角）によって決定された車両の基準ヨーレイト

（シングルトラックモデル）との差として定義され、従って

が生ずる。

車両の実際のヨーレイト

はヨーレイトセンサによって直接測定される。ヨーレイトセンサは横方向加速度センサと共にセンサクラスタ内にある。このセンサクラスタ内でヨーレイトと横方向加速度の両方が冗長的なセンサ要素によって測定される。

車両の基準ヨーレイト

は車両のシングルトラックモデルにって決定される。シングルトラックモデルのための最も重要な入力量は運転者方向要求（可変のステアリングレシオ部分を含む運転者操舵角）と車速である。道路の現在の摩擦係数は測定された横方向加速度によって決定され、それから生ずる摩擦係数ポテンシャルはシングルトラックモデルにおいて基準ヨーレイトを計算する際に考慮される。

ヨーレイト偏差

のコントローラフィードバックのための増幅係数K_FB,P(v)は、現在の車速ｖによって適応される。車速が車両の走行状態に大きな影響を与えるので、これはコントローラ増幅において、従ってコントローラを介して閉鎖された車両の制御回路において考慮される。

Ｄ−部分（ヨーイング加速度偏差）
Ｄ−部分のための制御量はヨーイング加速度偏差

である。Ｄ−部分から生ずる操舵要求部分のために、次の制御法則が当てはまる。

ヨーイング加速度偏差

はヨーレイト偏差

の微分によって求められる。

従って、ヨーイング加速度偏差はヨーレイト偏差、すなわち車両の実際ヨーレイト

および車両の基準ヨーレイト

と同じ信号源に基づいている。この実際ヨーレイトと基準ヨーレイト自体は運転者方向要求（可変のステアリングレシオ部分を含む運転者操舵角）と車速に直接依存している。（測定された横方向加速度による道路の現在の摩擦係数の考慮）。

ヨーイング加速度偏差

のコントローラフィードバックのための増幅係数K_FB,P(v)は、現在の車速ｖによって適応される。車速が車両の走行状態に大きな影響を与えるので、これはコントローラ増幅において、従ってコントローラを介して閉鎖された車両の制御回路において考慮される。

調整部分の要約
調整部分Δδ_Rは実質的にヨーレイトセンサの信号

と、可変のステアリングレシオを含む運転者要求操舵角δ_DRVの信号と、車速ｖの信号に基づいている。 この車速自体は車輪回転速度センサの信号に基づいている。

ＡＢＢロック圧力の計算
車輪がロックする傾向があるときの車輪のブレーキ圧力が、ＡＢＢロック圧力と呼ばれる。ＡＢＢブレーキングの間摩擦係数がほぼ均一であると、車輪のブレーキ圧力は常にＡＢＢロック圧力を中心として振れる。ＡＢＢロック圧力の決定は各々の車輪について個別的に次のように行われる。

車輪が最初のＡＢＳ調整サイクル中ではなく、車輪が不安定でロックする傾向がある（ＡＢＳ−位相２）ことがＡＢＳによって検知されるとき、および車輪が調整ループにおいてその前に位相２または位相４内になかったとき、現在の車輪圧力の少なくとも８５％、好ましくは９５％が車輪のＡＢＳロック圧力としてそのまま固定される。車輪がＡＢＳコントロールにも第１のＡＢＳ調整サイクルにもないと、ＡＢＳロック圧力の代わりに、車輪圧力が使用される。車輪がＡＢＳコントロール状態にあり、位相２ではないと、最後のＡＢＳロック圧力と車輪圧力の９５％からなる最大値が使用される。というのは、圧力上昇相の際、車輪圧力が最後のＡＢＳロック圧力よりも高くなるからである。車輪が９０〜１１０ｍｓの時間よりも長く不安定であると（位相２）、ＡＢＳロック圧力ではなく、車輪圧力が使用される。なぜなら、車輪圧力が持続的な圧力低下相によってＡＢＳロック圧力から大きすぎるほど離れているからである。車輪圧力が最後のＡＢＳロック圧力の５０％よりも低いかまたは車輪のブレーキスリップが５０％よりも大きいと、車輪圧力も用いられる（大きな摩擦係数から小さな摩擦係数への摩擦係数の移行の検出）。

車輪のＥＳＰ介入が生ずると、ＡＢＳロック圧力は一緒に変化しないで、一定に保たれる。

運転者がもはや制動しないと、ＡＢＳロック圧力は零にリセットされる。
要約
ロック圧力の決定は実質的に圧力センサ信号に基づいており、必要なＡＢＳ位相情報は実質的に車輪回転速度センサに基づいている。
ＡＢＳ位相情報とＡＢＳ制御サイクル
ＡＢＳ位相 車輪の状態 ＡＢＳ操作
位相０ ＡＢＳコントロールなし 脈動しない圧力上昇
位相０から１ ＡＢＳコントロールなし 脈動する圧力上昇
弱い車輪ダイナミクス
位相２ 車輪不安定、車輪の強いスリップ 圧力低下
位相４ 車輪不安定、 圧力保持、
車輪がスリップから脱する 脈動する圧力上昇
位相３ 車輪安定、車輪のスリップ小 脈動する圧力上昇
位相３から１ 弱い車輪ダイナミクス 圧力保持
位相０から５ 車輪過剰回転 脈動しない圧力上昇
位相３から５ 車輪過剰回転 脈動しない圧力上昇

式：
１．ブレーキ圧力からの制動力の推定
駆動トルクを無視し、接地荷重が接地個所に作用すると仮定したときの車輪の釣り合い方程式

ここでブレーキトルク

であり、これにより、ブレーキ圧力と車輪加速度から周方向力

を推定するために、

が生じる。

精度要求が厳しくない場合、動的な部分

は無視可能であり、制動力に関して常に次の関係

が生ずる。
２．制動力からの外乱ヨーイングモーメントの推定
車輪かじ取り角δで前輪操舵され、図８の車両形状寸法を有する車両について、次の外乱ヨーイングモーメントが生じる。

３．セレクトロー
ドライビングダイナミクス状態に依存して、後車軸で圧力差が許容される。後車軸の許容圧力差について次の関係が当てはまる。

ミュースプリット道路における、車両の非対称の制動力とそれから生ずる外乱ヨーイングモーメントを概略的に示す図である。 技術水準による積極的なヨーイングモーメント制限の際の前車軸の圧力変化を示す図である。 技術水準による積極的なセレクトローの際の後車軸の圧力変化を示す図である。 外乱補償し、重畳式に走行状態をコントロールする制御システムを図示するブロック線図である。 外乱ヨーイングモーメントを推定する外乱補償を図示するブロック線図である。 重畳式走行状態コントロールを図示するブロック線図である。 車両のドライビングダイナミクス状態からの後車軸の圧力差の決定を示すブロック線図である。 本発明に従う適合ヨーイングモーメント制限による前車軸の圧力変化を示す図である。 本発明によるセレクトローの変更に基づく後車軸の圧力変化を示す図である。 車両の形状寸法を示す図である。 ＡＢＳ制御サイクルを示す図である。

Claims (19)

1. 自動のカウンタステアのために必要なかじ取り角δ_ＷＨＬが算出される調整可能および／または制御可能な操舵システムのための補償操舵角が、操舵介入によって車両の走行安定性が高められるよう車両状態に関する入力値に基づいて決定される、制動走行時に車両の走行安定性を高めるための方法であって、補償操舵角が第一および第二の外乱補償部分よりなり、制動された車輪の制動力の差を取り込み補償操舵角Δδの第一の外乱補償部分を決定する方法において、
   操舵介入の際、補償操舵角の、第二の外乱補償部分が考慮され、
   車両のヨーイング状態から第二の外乱補償部分を算出し、そして第一および第二の外乱補償部分によって操舵角を変更すること、
   第二の外乱補償部分が、基準車両モデル回路を有する装置内で決定され、この基準車両モデル回路に、車速、操舵角、および／または摩擦係数が、ヨーイング状態を決定するために必要である入力値として入力され、基準車両モデル回路の中にある、車両の特性をシミュレートする車両モデルに基づいて、基準車両モデル回路がヨーレイトの目標値を決定し、この目標値が比較器においてこのヨーレイトの測定値と比較され、走行状態コントローラにおいて操舵角の第二の外乱補償部分Δδ_Ｒがこの比較値から計算されること、
   ヨーイング角速度および／または横方向加速度および／または横滑り角度が、ヨーレイトの目標値として決定されること、
   を特徴とする方法。
2. 第一の外乱補償部分Δδ_Ｚが異なる制動力に基づいて求められた外乱ヨーイングモーメントＭ_Ｚを取り込み決定され、第二の外乱補償部分Δδ_Ｒが車両ヨーイング状態を取り込み決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 第一の外乱補償部分が制御部分として設けられ、第二の外乱補償部分が調整部分として設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 外乱ヨーイングモーメントＭ_Ｚが、操舵される車輪の車輪かじ取り角度、ブレーキ圧力および車輪の回転状態を論理演算することによって決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 制動力が次の関係
   

   

   に従ってブレーキ圧力から決定され、ここで、
   

   

   であることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 外乱ヨーイングモーメントが次の関係
   

   

   に従ってブレーキ圧力から決定され、ここで、
   

   

   であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 補償操舵角Δδの第二の外乱補償部分Δδ_Ｒがヨーレイト偏差
   

   

   に基づくＰ−部分Δδ_Ｒ，Ｐと、ヨーイング加速度偏差
   

   

   に基づくＤ−部分Δδ_Ｒ，Ｄとから決定され、前記ヨーレイト偏差は、車両の測定されたヨーレイトと、運転者方向要求によって決定された車両の基準ヨーレイトとの差として定義されること、および前記ヨーイング加速度偏差は、ヨーレイト偏差の微分によって求められることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. Ｐ−部分Δδ_Ｒ，Ｐが次の関係
   

   

   に従って決定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. ヨーレイト偏差
   

   

   のフィードバックのための増幅係数Ｋ_{ＦＢ，Ｐ（ｖ）}が車速に依存して生じることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. Ｄ−部分Δδ_Ｒ，Ｄが次の関係
    

    

    に従って決定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
11. ヨーイング加速度偏差
    

    

    のフィードバックのための増幅係数Ｋ_{ＦＢ，Ｄ（ｖ）}が車速ｖに依存して生じることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 異なるブレーキ圧力または制動力を有する制動過程によって個々の車輪で生じ、かつ平均の制動力差によって決定されるヨーイング状態が、制御可能または調整可能な車両の操舵システムに介入することによって、少なくとも部分的に補償される、ＡＢＳコントロール方法において、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法を有することを特徴とするＡＢＳコントロール方法。
13. 直線走行またはカーブ走行が確認されたときに少なくとも次の条件
    ａ）制動灯スイッチ信号がオン状態である、
    ｂ）制動灯スイッチセンサが正常である、
    ｃ）運転者によるブレーキングがタンデムマスターシリンダ圧力によって検知される、
    ｄ）前進走行が検知される
    が満たされるときに、異なるブレーキ圧力または制動力によって生じるヨーイング状態を有する走行状態が決定され、操舵介入が許容されることを特徴とする、請求項１２記載のＡＢＳコントロール方法。
14. 直線走行が確認されたときに、次の他の条件
    ｅ１）所定の時間、一方の前輪がＡＢＳコンロール状態にあり、他方の前輪がＡＢＳコンロール状態にない、
    ｅ２）両前輪がＡＢＳサイクル内にあり、前車軸の圧力差が限界値よりも大きい、
    ｅ３）所定の時間、両前輪がＡＢＳコンロール状態にあり、少なくとも一方の前輪が所定の最小ＡＢＳロック圧力を有し、このロック圧力が限界値よりも大きい値だけ、他方の車輪のロック圧力を上回っている
    の少なくとも１つが満たされることを特徴とする、請求項１２または１３記載のＡＢＳコントロール方法。
15. カーブ走行が確認されたときに、次の他の条件
    ｅ１）カーブ外側の前輪が時間的にカーブ内側の前輪よりも前にＡＢＳコンロール状態にある、
    ｅ２）所定の時間、両前輪がＡＢＳコントロール状態にあり、少なくとも一方の前輪が所定の最小ＡＢＳロック圧力を有し、カーブ内側の車輪のロック圧力が所定の限界値よりも 大きな値だけ、カーブ外側の車輪のロック圧力を上回っている
    の少なくとも１つが満たされることを特徴とする、請求項１２または１３記載のＡＢＳコントロール方法。
16. 操舵介入を終了するために、次の条件
    ａ）前輪がＡＢＳコントロールされていない、
    ｂ）制動灯スイッチ信号がオフ状態である、
    ｃ）制動灯スイッチセンサが故障している、
    ｄ）運転者によるブレーキングが確認されていない（タンデムマスターシリンダ圧力が存在しない）
    の少なくとも１つが満たさなければならないことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一つに記載のＡＢＳコントロール方法。
17. 補償操舵角が決定され、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法を用いてこの補償操舵角が車両操舵角に重ね合わされることにより、車両の両側が異なる摩擦係数であることに基づいて、ＡＢＳコントロールの際に生じるヨーイング状態が少なくとも部分的に補償される、少なくとも１本の車軸の単一車輪をコントロールするＡＢＳブレーキ圧力コントロール方法において、
    高い摩擦係数の車輪の大きな圧力上昇勾配を許容し、
    次式
    

    

    に従う後車軸の圧力差を許容することを特徴とするＡＢＳブレーキ圧力コントロール方法。
18. 制御可能または調整可能な操舵システムの故障時に、ＡＢＳのほかに単にヨーイングモーメント制限とセレクトローを備える従来のＡＢＳコントロール戦略に戻されることを特徴とする、請求項１７記載のＡＢＳブレーキ圧力コントロール方法。
19. 操舵補正するためのコントローラおよび／または制御装置に接続されている少なくとも１個のＥＳＰおよびＡＢＳ機能を有する、ドライビングダイナミクスコントローラにおいて、
    運転者によって入力された操舵角を算出するための第一の決定ユニットと、
    制動力に基づいて第一の外乱補償操舵角を決定するための第二の決定ユニットと、
    ヨーイング状態に基づいて第二の外乱補償操舵角を決定するための第３の決定ユニットと、
    これら第一および第二の外乱補償操舵角と補償操舵角を論理演算するための論理演算装置
    を有すること、その際、第一の外乱補償操舵角は、外乱として作用する、非対称の制動力によって生ずる外乱ヨーイングモーメントを補償し、外乱ヨーイングモーメントは、運動学的な剛体関係によって、個々の車輪の制動力から推定されること、を特徴とするドライビングダイナミクスコントローラ。

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