JP6058398B2 - 車両の経路追跡システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車車両の経路追跡の分野に関し、とりわけ車両がアンダステアする時に経路を維持及び修正するシステム及び方法に関する。

本発明は、自動車車両が方向転換中であり、かつ利用者の側から駆動トルクの要求がある時に、自動車車両の経路追跡に応用される。

方向転換の際に、前車軸に対するトルクの要求があれば、前輪駆動車両は、アンダステアする、すなわちその回転半径が、ルートによって画定されるカーブよりも大きい傾向がある。車両が前進する場合に、車両がオーバステアする傾向がある。

車両の偏揺れ速度、横方向加速、ドリフトのような幾つかの物理量を観察して、自動車車両の経路を制御することが知られている。これらの物理量は、ジャイロスコープ及び／又は加速度センサによって測定される。測定値は、運転者の意思を表す車両モデルと比較される。比較に応じて、システムは、この偏差を減少させるために設定点を決定する。設定点は、各車輪に取り付けられる独立した電動機、操縦される差動装置又はブレーキのような１つ以上の車輪に対する抗力の変動を発生させ得る要素に対して適用される。

そのため、特許文献１は、自動車車両を安定させる方法を記載している。この方法は、アンダステアのインジケータを計算するステップを含み、計算は、設定偏揺れと、車両の測定された偏揺れとの比に基づく。設定偏揺れは、車両のジオメトリ、回転角、及び車両の速度に応じて決まる。

特許文献２は、自動車車両の経路の逸脱を減少させる方法を記載する。この方法は、舵取り角センサ、横加速度を測定する加速度計、各車輪の速度センサ、及び偏揺れ角を評価することを可能にする適切な回転センサからのデータ収集による誤差を評価するステップを含む。この文献において、この方法が、計算の点で非常に面倒なこと、及び強力な計算機か、このタスクのみに充てられる計算機を備えることが妥当であると記載されている。

提示した文献の短所は、経路の逸脱を判断するために必要な時間、及び調整の困難さである。なぜならば調整は、所与の瞬間での車両に固有のパラメータ（空気タイヤ、積荷、重心の位置）によって決まるからである。これらの短所は、経路の逸脱を非常に激しく減少させるシステムを作用させることを強いる、誤差範囲をもたらす。これらの文献を読むと明らかになる短所は、主にモデルの管理による面倒な計算、及び専用の計算機のメモリ管理である。

仏国特許出願公開第２８９３２９４号明細書 仏国特許出願公開第２８４５６５６号明細書

以上のことに鑑みて、本発明の目的は、加速下の経路の逸脱を迅速に検出し、それによって、運転者をできるだけ混乱させないために、逸脱を迅速に修正できることである。

もう１つの目的は、運転者の意思に正確に従って設定点を適用できることである。

これらの目的を達成するために、前車軸及び後車軸の各車輪に瞬間速度センサを含む自動車車両の経路追跡システムが提案される。このシステムは、同じ車軸の車輪間の速度偏差を計算する手段と、各車軸の速度偏差間の差を計算する手段と、この差を記憶された閾値と比較する手段とを含む。

このことにより、車両の経路の逸脱を迅速に検出することが可能である。

好適には、閾値は、車両の経路の逸脱を効果的に判断するための車両速度及びステアリングホイール角度のマッピングのために決定できる。

変形形態によれば、システムは、後車軸の車輪の速度偏差に応じて、又は車両のステアリングホイール角度の測定信号に応じて車両の経路を判断する手段を含むことができる。

特定の実施形態において、このシステムは、車両のステアリングホイール角度を測定する手段と、駆動トルクを測定する手段と、速度修正設定値を決定する手段と、速度修正設定値を適用する手段と含むことができ、前記手段は、車両のステアリングホイール角度及びトルクの測定値がある値を超える時に、速度修正設定値を適用することが可能である。このことは、経路及び運転者が望む出力に速度修正設定値を適応させる利点を示す。

このシステムは、経路内側の前輪に対して速度修正設定値を適用できる速度修正設定値を適用する手段を含むことができる。

もう１つの形態によれば、
− 各前車軸及び後車軸の車輪の速度偏差を計算するステップと、
− 各前車軸及び後車軸間の速度偏差の差を計算するステップと、
− 速度偏差の差を記憶された閾値と比較するステップとを含む車両の経路追跡方法も提案される。

一実施形態において、この方法は、車両のステアリングホイール角度及び駆動トルクの測定結果に応じて適用すべき設定値を決定するステップを含むことができる。

変形形態において、この方法は、後車軸の車輪の速度偏差に応じて、又は車両のステアリングホイール角度の信号に応じて車両の経路を判断するステップを含むことができる。

一変形形態によれば、方法は、経路内側の前輪に対して修正設定値を適用するステップを含むことができる。

本発明の他の特徴及び利点は、以下に続く詳細な説明、非限定的な例を読めば明らかとなるであろう。理解のために以下の図面を参照されたい。

本発明による車両の概略図である。 左カーブにおいてアンダステアする車両の概略図である。 左カーブにおいて経路の逸脱を検出及び修正する方法の主たるステップの概略図である。 経路追跡システムの概略図である。 左カーブにおいて車両の経路の逸脱を修正する際の経路追跡システムの概略図である。

図１を参照すると、エンジン（図示せず）によって駆動される自動車車両１は、４つの車輪２〜５（左側前輪２、右側前輪３、左側後輪４、及び右側後輪５）を含む。各車輪２〜５は、車輪２〜５の速度ω_ａｖｇ、ω_ａｖｄ、ω_ａｒｇ及びω_ａｒｄを測定することを可能にする、瞬間速度センサ６〜９をそれぞれ備える。

制動装置１０は、左側フロントブレーキキャリパ１１及び右側フロントブレーキキャリパ１２において異なる制動圧力を発生させることが可能であり、この制動装置１０は、例えばＥＳＣ（電子安定制御）アクチュエータ型の装置であっても良い。その上、ＥＳＣ装置は、車輪に瞬間速度センサを含むという利点を有する。

車両１は、前輪２及び３を方向付けることを可能にする方向制御装置に作用するステアリングホイール１３を含む。ステアリングホイール１３は、ステアリングホイール１３の角度ａを測定することを可能にするステアリングホイール１３の角度センサ１４を備える。

車両１は、駆動トルクＭを測定することを可能にする駆動トルクセンサ１５と、車両１の速度ｖを測定する車両１の速度センサ１６も含む。

車両１は、様々な装置を検査及び制御することを可能にする計算機１７を備える。計算機１７は、例えば速度センサ６〜９、駆動トルクセンサ１５、及びステアリングホイール１３の角度センサ１４に由来する情報を接続によって受けることができる。計算機１７は、制動装置１０を制御することもできる。計算機１７は、その上車両１の経路を制御する方法を実施することを可能にする。

図３に示すように、方法は、ω_ａｖｇ、ω_ａｖｄ、ω_ａｒｇ及びω_ａｒｄと指標付けされた速度センサ６〜９からの信号を取得するステップ１００を含む。方法は、前車軸の車輪の速度偏差Ａａｖ及び後車軸の車輪の速度偏差Ａａｒを計算するステップ１０１も含む。換言すると、ステップ１０１は、次式（１）及び（２）に従って速度偏差を計算することを可能にする。
Ａａｖ＝（ω_ａｖｄ−ω_ａｖｇ） （１）
Ａａｒ＝（ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ） （２）

次にステップ１０２は、次式（３）：
（ω_ａｖｄ−ω_ａｖｇ）−（ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ） （３）
に従って前車軸の車輪の速度偏差Ａａｖと、後車軸の車輪の速度偏差Ａａｒとの差を計算することを可能にする。

次のステップ１０３は、ステップ１０２の計算結果と記憶された閾値εとを比較することを可能にする。閾値εは、示された例において、車両１のステアリングホイール１３の角度ａ及び車両１の速度ｖ（図中の点線）のマッピングのために決定できる。

車両１の経路を診断するステップ１０４は、ステップ１０３の結果を考慮する。（ω_ａｖｄ−ω_ａｖｇ）−（ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ）＜εの場合に、方法は、経路の逸脱を検出せず、比較器の出力として値０を送信し、それにより、方法はステップ１００から反復される。反対の場合、すなわち図２に示すように経路の逸脱δに相当する、（ω_ａｖｄ−ω_ａｖｇ）−（ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ）＞εの場合に、方法は、経路の逸脱を検出し、比較器の出力として値１を送信し、それにより、ステップ１１０に方法が進む。

ステップ１１０は、前輪２又は３のいずれが経路内側の前輪であるかを、車両の経路修正のために、内側の前輪に関連するブレーキキャリパを制御する目的で決定することを可能にする。内側前輪２又は３は、車両１のカーブに対して経路内側の前輪であり、換言すると、内側前輪は、カーブにおいて最短距離を走行する前輪である。内側前輪２又は３は、後車軸の車輪の速度偏差Ａａｒの代数値によって決定される。変形形態によれば、内側前輪２又は３は、ステアリングホイール１３の角度ａの値によって決定できる。

図２に例示した例において、内側前輪は、図１に例示された左側前輪２であり、本明細書において以下で、図２に表した事例を検討する。

ステップ１１１は、車両１の経路の逸脱を減少させるために内側前輪の設定速度Ω_ａｖｇを計算することを可能にする。修正は、前車軸の車輪の速度差Ａａｖ及び後車軸の車輪の速度差Ａａｒが同じになるようにすることを目的とする。この等しいことを前提にして、設定速度を内側前輪２又は３について割り出すことができる。図２に示した事例において、内側前輪２の速度は、式（４）によって得られる。
Ａａｖ＝Ａａｒ、式（１）及び（２）参照。
ω_ａｖｄ−Ω_ａｖｇ＝ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ
ｆ_ａｖｇ＝ω_ａｖｄ−（ω_ａｒｄ−ω_ａｒｇ） （４）

ステップ１１２は、設定速度Ω_ａｖｇを、内側前輪の瞬間速度ω_ａｖｇと比較することを可能にする。比較手段は、図２に示した実施形態でのように、設定速度Ω_ａｖｇと、車輪の瞬間速度ω_ａｖｇとの間の差であっても良いが、これらの速度の比であっても良いであろう。

示した実施形態において、方法は、左側前輪の速度ω_ａｖｇが設定速度Ω_ａｖｇに到達するために、適用せねばならない速度修正設定値Ｔ _ｃ を計算するステップ１１３を含む。与えるべき速度修正設定値Ｔ _ｃ は、例えば比例積分計算によって計算できる。

ステップ１１４は、次式（５）：
Ｆ_ｃ＝ｆ（Ｔ_ｃ） （５）
に従って、速度修正設定値Ｔ_ｃに応じて左側前輪２のブレーキキャリパに対して制動装置１０によって適用される設定値Ｆ_ｃの値を計算することを可能にする。

ステップ１１５は、ステアリングホイール１３の角度ａ及び駆動トルクＭのような幾つかの値に応じた設定値の条件付き適用を可能にする。

ステップ１１６は、左側前輪２のブレーキキャリパのためにステップ１１４で計算した設定値Ｆ_ｃの値に関して制動装置１０を制御することを可能にする。

図２に示した例によれば、左側前輪にブレーキがかけられ、それにより、アンダステアを妨げるように車輪速度が減少する。

右カーブにおいて経路の逸脱を有する場合に、内側前輪は、右側前輪３であろう。図３に示す方法には、変更がないが、ステップ１１１の式（４）は、文字が異なることに注意すべきである。右側前輪３の設定速度は、式（６）によって得られる。
Ω_ａｖｄ＝Ｗ_ａｖｇ＋（Ｗ_ａｒｄ−ω_ａｒｇ） （６）

設定値は、前輪の速度を操縦することを可能にするシステムによって適用される。これらのシステムは、制御式差動装置、ブレーキ及び独立エンジンである（ただしすべてを網羅するのではない）。設定値は、ブレーキの作用によって、又は独立エンジン及び制御式差動装置の場合にこの車輪に対して伝達されるトルクを減少させて、内側前輪の速度を結局低下させることになる。

図４に示すように、システムの計算機は、速度センサ６及び７によって送信される信号から前車軸の車輪の速度偏差Ａａｖを計算する第１手段２００を含む。速度センサ８及び９によって送信される信号から後車軸の車輪の速度偏差Ａａｒを計算する第２手段２０１を含む。

式（１）及び（２）によって与えられる各車軸の速度偏差（Ａａｖ及びＡａｒ）間の差を計算する第３手段２０２があり、この第３計算手段２０２の後には、この差を記憶された閾値εと比較する手段２０３が続く。閾値εは、示した実施形態によれば、舵取り角センサ１４によって送信されるステアリングホイールの角度ａ及び速度センサ１６によって送信される速度ｖに応じて決定される。

第４計算手段２０４は、第３比較手段２０３の結果により、経路の逸脱があるか否かを判断することを可能にする。第４手段２０４は、経路の逸脱の場合に、いずれの前輪が車両１によって画定されるカーブ内側の前輪であるか判断することを可能にする。第４手段２０４は、舵取り角ａから、又は図中点線で示された後車軸の車輪の速度差Ａａｒから内側前輪を判断する。第４手段２０４が、車両１の経路の逸脱ありと判断すると、第４手段２０４は、図５に示す内側前輪の設定速度を計算する第５手段２０５を始動させる。

図２に示す例において、内側前輪は、左側前輪である。設定速度を計算する第５手段２０５は、左側前輪の設定速度Ω_ａｖｇを計算するために、後輪の速度差Ａａｒを考慮に入れ、かつ右側前輪の速度ω_ａｖｄを考慮に入れる。式（６）を参照されたい。

第６手段２０６が、左側前輪の設定速度Ω_ａｖｇを、左側前輪の瞬間速度ω_ａｖｇと比較する。この比較は、示した例によれば、これら２つの速度間の差であり得る。

次に第７手段２０７は、到達すべき設定速度Ω_ａｖｇと、この同じ車輪の瞬間速度ω_ａｖｇとの間の差から、例えば比例積分計算によって、適用すべき内側前輪の速度修正設定値Ｔ _ｃ を計算することを可能にする。この速度修正設定値Ｔ _ｃ は、示した実施形態によれば、左側前輪のブレーキキャリパによって適用される圧力を介して、設定速度Ω_ａｖｇと瞬間速度ω_ａｖｇとの間の偏差を低下させることを目的とする。示した例によれば、第７手段２０７は、修正設定値Ｔ _ｃ から、左側前輪のブレーキキャリパに対して制動装置１０によって適用する圧力の設定値Ｆ _ｃ を計算することを可能にする。

示した実施形態によれば、経路追跡システムは、幾つかのパラメータが、ある値を超す場合に圧力設定値を適用する第８手段２０８を含む。示した例において、これらのパラメータは、角度センサ１４に由来する舵取り角ａ、トルクセンサ１５に由来する駆動トルクＭ、及び手段２０４に由来する車両の経路の逸脱であっても良い。特にパラメータとして経路の逸脱の値を取ることは、システムの不適切な修正を減少させることを可能にする。

示した実施形態において、設定速度は、内側前輪に対してブレーキキャリパを作動させる従来の制動装置により達成される。

もう１つの実施形態によれば、車輪の速度は、従来の制動装置でなく、例えば駆動トルクを駆動輪に対して配分する制御式差動装置、各駆動輪に必要な機械エネルギーを供給する個別のエンジン、又は車輪の速度を制御することを可能にする他のあらゆる手段によって制御され得る。

システムによっては、本発明により提案される解決策と同じ性能を確保するようである。このようなシステムとして、機械的差動装置、ブレーキによる機械的差動装置の模倣、経路制御（ＥＳＣ）のアンダステアの制御を挙げることができる。本発明の解決策は、ＥＳＣのアンダステアを制御するこれらのシステムと、本発明の方法が予防的に作用することにおいて異なる。記載された本発明は、このアンダステア段階に到達する前に介在し、従って経路検査システムＥＳＣの介在を抑えることになる。本発明は、経路の逸脱の迅速な検出を可能にすることを主要な利点とする。

記載された本発明のもう１つの利点は、経路制御が、アンダステアを遅くし、かつ低下させるように、エンジンを切り、かつ車両を強く制動する一方で、作用が漸進的で運転者に混乱を与えないことである。この利点は、後輪の速度に従って、内側前輪に対して速度設定値を適用することから生じる。

Claims (6)

1. 前車軸及び後車軸の各車輪（２〜５）の速度を測定する瞬間速度センサ（６〜９）を含む自動車車両（１）の経路追跡システムであって、
   前記瞬間速度センサ（６〜９）の測定に基づいて、前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）を計算する手段（２００、２０１）と、
   前記前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）の間の差を計算する手段（２０２）と、
   この差を記憶された閾値（ε）と比較する手段（２０３）と、
   前記比較する手段（２０３）による比較に基づいて、前記差が閾値（ε）より大きい場合に、前記車両の経路が逸脱していると判断し、前記差が閾値（ε）より小さい場合に、前記車両の経路が逸脱していないと判断する、車両経路判断手段（２０４）と、
   前記車両の経路が逸脱していると前記車両経路判断手段（２０４）が判断した場合に、前記前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）を均衡させる手段（２０５〜２０７）とを含み、
   前記車両経路判断手段（２０４）は、前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）、または車両のステアリングホイール（１３）の角度（ａ）に基づいて、いずれの前輪が内側前輪であるかを判断し、
   前記車両の経路が逸脱していると前記車両経路判断手段（２０４）が判断した場合に、前記均衡させる手段が、前記内側前輪を制動することを特徴とするシステム。
2. 閾値の記憶されたマッピングを含み、前記比較する手段（２０３）は、車両の速度（ｖ）及び車両のステアリングホイール（１３）の角度（ａ）に基づいて前記閾値（ε）を決定する請求項１に記載のシステム。
3. 前記車両のステアリングホイール（１３）の角度（ａ）を測定する手段（１４）と、
   駆動トルク（Ｍ）を測定する手段（１５）と、
   前記前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）の間の差が前記閾値（ε）より大きい場合に、前記内側前輪の速度を減少させるための速度修正設定値（Ｔ_ｃ）を決定する手段（２０７）と、
   前記速度修正設定値（Ｔ_ｃ）を適用する手段（２０８）とをさらに含み、
   前記手段（２０８）は、前記車両の前記ステアリングホイール（１３）の角度（ａ）及び前記トルク（Ｍ）の測定値がある値を超える時に、前記速度修正設定値（Ｔ_ｃ）を適用する請求項１または２に記載のシステム。
4. 自動車車両の経路追跡方法であって、
   瞬間速度センサおよび計算機によって、前車軸及び後車軸の各車輪（２〜５）の速度を測定するステップと、
   前記測定するステップで測定された速度に基づいて、前記計算機によって、前車軸の左右の車輪の速度偏差（Ａａｖ）及び後車軸の左右の車輪の速度偏差（Ａａｒ）を計算するステップと、
   前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）の差を前記計算機によって計算するステップと、
   前記計算機によって、前記速度偏差の差を記憶された閾値（ε）と比較するステップと、
   前記比較するステップでの比較に基づいて、前記計算機によって、前記差が閾値（ε）より大きい場合に、前記車両の経路が逸脱していると判断し、前記差が閾値（ε）より小さい場合に、前記車両の経路が逸脱していないと判断する、車両経路判断ステップと、
   前記車両の経路が逸脱していると前記車両経路判断ステップで判断された場合に、前記前車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｖ）及び前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）を均衡させるステップとを含み、
   前記車両経路判断ステップは、前記後車軸の左右の車輪間の速度偏差（Ａａｒ）、または車両のステアリングホイール（１３）の角度（ａ）に基づいて、いずれの前輪が内側前輪であるかを判断し、
   前記車両の経路が逸脱していると前記車両経路判断ステップで判断された場合に、前記均衡させるステップでは、前記計算機が制動装置に前記内側前輪への制動をかけさせる
   ことを特徴とする方法。
5. 車両の速度（ｖ）及び前記車両のステアリングホイール（１３）の角度（ａ）に基づいて、前記計算機によって、前記閾値（ε）を決定するステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 前記前車軸の左右の車輪の速度偏差（Ａａｖ）及び前記後車軸の左右の車輪の速度偏差（Ａａｒ）間の差が前記閾値（ε）より大きい場合に、前記計算機によって、前記内側前輪の速度を調整するために適用すべき速度修正設定値（Ｔ_ｃ）を決定するステップと、
   前記車両の前記ステアリングホイール（１３）の角度（ａ）及び前記トルク（Ｍ）の測定値がある値を超える時に、前記制動装置によって、前記内側前輪へ前記速度修正設定値（Ｔ_ｃ）を適用するステップと
   をさらに含む請求項４又は５に記載の方法。

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