JP6312662B2 - 自動車の軌跡を監視するためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の軌跡を監視する分野に関し、より具体的には、自動車がアンダーステアする際の軌跡を維持および補正するためのシステムおよび方法に関する。
本発明は、自動車がカーブにあり、ユーザによるエンジントルクの要求がある場合に、自動車の軌跡監視に適用される。
前車軸上のトルク要求を伴うカーブの間、前輪駆動車は、アンダーステアする傾向にあり、即ち、その回転半径は、道路により画定されるカーブよりも大きい。後輪駆動車の場合、自動車は、オーバーステアする傾向にある。
この分野において、出願人は、出願FR2955943で、前後車軸の車輪各々に瞬時速度センサーを含む自動車の軌跡を監視するためのシステムを既に開示している。このシステムは同一車軸の車輪間の速度変化を計算するための手段、車軸各々の速度変化の差を計算するための手段、およびこの差を記憶された閾値と比較するための手段を含む。
このような解決策によって、加速下の軌跡の変化を迅速に検出することができ、その結果、できる限り運転手の邪魔をしないように変化を補正することができる。
本発明は、出願FR2955943に記載された解決策を改良したものである。
本発明の目的は、出願FR2955943と比較すると、まず表面グリップの状態を考慮し、次に運転手に具体的に自動車の安定限界を示すことである。
本発明は、
前後車軸の車輪各々の瞬時速度センサー、
同一車軸の車輪間の速度変化を計算するための手段、
前記車軸各々の速度変化の差を計算するための手段、
この差を記憶された閾値と比較するための手段、
前記後車軸の前記車輪の速度変化の関数として、または自動車のハンドルの角度測定の符号の関数として、前記自動車の軌跡を決定するための手段、
速度補正設定値を決定するための手段、ならびに前記速度補正設定値を前記軌跡の内側前輪に適用するための手段
を含む、自動車の軌跡を監視するためのシステムであって、
前記システムは、前記自動車によって生成されるグリップを測定または計算するための手段を含むことを特徴とし、ならびに前記速度補正設定値は、前記自動車によって生成される前記グリップの情報により調整されることを特徴とするシステムを使用して、実現される。
したがって、本発明は、まず、軌跡監視システムが、必要な場合に、速度補正設定値を調整するために、このインジケーター(indicator)を組み込み、次に、運転手に、自動車の安定状態に関する警告を行うように、自動車の状況におけるグリップに基づく自動車の安定性に対するインジケーターを決定することを提案する。
本発明によれば、前記システムは、前記設定値の値と前記生成されるグリップとの割合を計算するための手段を含み、前記速度補正設定値の前記調整は、前記割合が閾値Sよりも大きいときに有効である。
有利には、前記速度補正設定値は、カーブ内側車輪(bend inner wheel)のブレーキキャリパーへの圧力であり、上回ると前記調整が有効である前記割合の前記閾値Sは、30バールに等しい。
したがって、本発明は、好ましくは、このように算出される割合の視覚表示、ならびに/もしくは音声表示および/または触覚表示を含む。
本発明の単純化された実施形態によれば、前記システムは、以下の式を使用して、前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_generated)を決定するために、自動車の縦加速度(γl)および横加速度(γt)を測定するための手段を含む。
Figure 0006312662
ここで、γt_maxは、自動車によって許容される最大横加速度とする。
前記システムは、有利には、自動車速度および前記自動車の前記ハンドルの前記角度の関数として、閾値の記憶されたマッピングを備える。
本発明はまた、以下のステップ、
前後車軸各々の車輪の速度変化を計算するステップ、
前記前後車軸各々の車輪の速度変化の差を計算するステップ、
前記速度変化の前記差を、前記自動車の前記速度および前記自動車の前記ハンドルの角度に依存する記憶された閾値と比較するステップ、
前記自動車の前記ハンドルの前記角度およびエンジントルクの測定の関数として、内側車輪に適用される速度補正設定値を決定するステップ、
前記自動車によって生成されるグリップを計算または測定するステップ、ならびに
前記自動車によって生成されるグリップの情報を使用して、前記速度補正設定値を調整するステップ
を含むこと特徴とする、自動車の軌跡を監視する方法に関する。
他の特性によれば、方法は、
前記後車軸の前記車輪の速度変化の関数として、または自動車のハンドルの角度測定の符号の関数として、前記自動車の軌跡を決定するためのステップ、および
前記補正設定値を前記軌跡の内側前輪に適用するためのステップ
を含む。
本発明の他の特性および利点は、添付図面を参照しながら以下の説明を読めば、より明らかになるだろう。
本発明による自動車の概略図である。 左カーブでアンダーステアする自動車の概略図である。 出願FR2955943に記載されるように、左カーブの軌跡の変化を検出及び補正するための方法の主要なステップの概略図のリマインダーである。 本発明による運転手警告マッピングである。 運転手用の調節システムの可能な図を示す。 本発明を組み込む軌跡監視装置のための制御ユニットの代表的な例である。
本発明の一般的な特性について、特許出願FR2955943を参照する。しかし、リマインダーとして、及び本明細書の一貫性のために、本発明を使用するための例として挙げられる自動車は、前輪駆動であり、エンジン(図示せず)によって駆動され、4つの車輪2−5(左前輪2、右前輪3、左後輪4および右後輪5)を含む、自動車1である。各車輪2−5には、それぞれ、車輪2−5の速度ωfrl、ωfrr、ωrelおよびωrerを測定するための瞬時速度センサー6−9が設けられている。
さらに、自動車は、左前ブレーキキャリパー11および右前ブレーキキャリパー12で異なるブレーキ圧を生じさせることができるブレーキ装置10を有し、このブレーキ装置10は、例えば、ESC(電子安定制御)アクチュエータ装置とすることができる。このような装置の使用はまた、車輪瞬時速度センサーを備えるという利点を有する。
自動車は、前輪2および3を方向付けるためのハンドル13を備え、ハンドル13には、ハンドル13の角度αに対してセンサー14が提供される。
自動車1はまた、エンジントルクMを測定するためのエンジントルク用のセンサー15、および自動車1の速度vを測定する自動車1用の速度センサー16を含む。
自動車1には、様々な装置を監視および制御するためのコンピュータ17が提供される。コンピュータ17は、接続を介して、例えば、速度センサー6−9からの情報、エンジントルクセンサー15からの情報、およびハンドル13の角度のセンサー14からの情報を受信することができる。コンピュータ17はまた、ブレーキ装置10を制御することができる。コンピュータ17によって、さらに、自動車1の軌跡を制御するための方法を実行することができる。
本発明によれば、自動車にはまた、自動車の縦加速度および横加速度を測定または評価するための手段が提供される。
図3に示されるように、方法は、ωfrl,ωfrr,ωrelおよびωrerのインデックス付きの速度センサー6−9からの信号取得のためのステップ100を含む。方法はまた、前車軸Δfrおよび後車軸Δreの車輪の速度変化を計算するためのステップ101を含む。要するに、ステップ101により、速度変化は、以下の式(1)および(2)に従い、計算することができる。
前車軸 Δfr=(ωfrr−ωfrl) (1)
および 後車軸 Δre=(ωrer−ωrel) (2)
次に、ステップ102によって、以下の式(3)に従い、前車軸Δfrの車輪の速度変化と後車軸Δreの車輪の速度変化との差の計算が可能になる。
(ωfrr−ωfrl)−(ωrer−ωrel) (3)
次に続くステップ103によって、ステップ102の計算結果を、記憶された閾値εと比較することができる。自動車1のハンドル13の角度αおよび自動車の速度Vのマッピングに対して、図示された例に従い、閾値εを決定することができる。単一の閾値は、各ペア(a、V)に対応する。第3の変数、即ち、例えば、アクセルペダル(図の中の点線による)によって、運転手が必要とするエンジントルク15は、調節を始動させるための閾値を特定するために、この段階で既に組み込むことができる。
自動車1の軌跡を分析するためのステップ104は、ステップ103の結果を考慮する。(ωfrr−ωfrl)−(ωrer−ωrel)<εの場合に、方法は、いかなる軌跡の変化も検出せず、方法をステップ100から再開させる値0を比較器から出力する。反対の場合、即ち、図2で示されるように、軌跡δの変化に対応する
(ωfrr−ωfrl)−(ωrer−ωrel)>ε
である場合、方法は軌跡の変化を検出し、ステップ110を介して方法の継続につながる値1を比較器から出力する。
ステップ110によって、自動車の軌跡を補正するためにリンクされるブレーキキャリパーを制御する目的で、前輪2または3のどちらが軌跡の内側前輪であるかを決定することができる。内側前輪2または3は、自動車1のカーブに関する軌跡の内側前輪であり、要するに、内側前輪は、カーブで最小距離をカバーする前輪である。内側前輪2または3は、後軸Δreの車輪の速度変化の代数値によって決定される。別の方法によれば、内側前輪2または3は、ハンドル13の角度αの値によって決定することができる。
図2に示される例において、内側前輪は、図1に示される左前輪2であり、残りを説明するために、図2に示される事例が検討される。
ステップ111により、自動車1の軌跡の変化を減らすために、内側前輪に対して設定値速度Ωfrlを計算することができる。補正の目的は、前車軸Δfrの車輪の速度と後車軸Δreの車輪の速度との差を均一にすることである。この均一性から開始して、内側前輪2に対する設定値速度を推定することができ、それは以下の式(4)によって得られる。
Δfr=Δre、
ここで、式(1)および(2)を考慮すると、以下が与えられる。
ωfrr−Ωfrl=ωrer−ωrel
Ωfrl=ωfrr−(ωrer−ωrel) (4)
ステップ112によって、設定値速度Ωfrlを内側前輪ωfrlの瞬時速度と比較することができる。図2に示される実施形態におけるように、比較手段は、設定値速度Ωfrlと車輪の瞬時速度ωfrlとの差とすることができるが、これは、これらの速度の割合とすることもできただろう。
示される実施形態によれば、方法は、左前輪の速度ωfrlが設定値速度Ωfrlに達するように適用されなければならない速度補正値Tを計算するためのステップ113を含む。提供されなければならい速度補正Tは、例えば、比例積分計算を使用して、計算することができる。
ステップ114によって、設定値Fの値の計算は、速度補正Tの関数として、以下の式(5)に従って、システム10により左前輪2のブレーキキャリパーに適用することができる。
=f(T) (5)
ステップ115は、ハンドル13の角度αおよびエンジントルクMなどのある値の関数として、設定値の条件適用を可能にする。
ステップ116によって、ブレーキシステム10を、左前輪2のブレーキキャリパーについてのステップ114で計算される設定値Fの値に対して制御することができる。
図2で示される例によれば、左前輪は、ブレーキを適用し、アンダーステアリングに対抗するために車輪を減速する。
右カーブに軌跡変化がある場合、内側前輪は、右前輪3であったろう。図3に示される方法は変わらないが、ステップ111の式(4)は別の方法で記述されることに留意すべきである。右前輪3に対する設定値速度は、式(6)によって得られる。
Ωfrr=ωfrl+(ωrer−ωrel) (6)
設定値は、前輪の速度を制御することができるシステムによって適用される。この設定値は、ブレーキの動作(図2の動作Ab)、または独立したエンジンおよび制御される差動装置の事例におけるこの車輪に伝達されるトルクを低減することのどちらかによって、内側前輪を減速することになり、これは右車輪へのエンジン動作(図2の動作Ae)にも達する。
これらのステップを実行するためのコンピュータとリンクされた手段の説明が、出願FR2955943に詳しく記載されている。
本発明によれば、縦加速度γlおよび横加速度γtの測定及び評価は、自動車により生成されるグリップμ_generatedの計算を通して考慮され、以下の式により与えられる。
Figure 0006312662
ここで、γt_maxは、自動車により許容される最大横加速度であり、製造業者データである。より正確であるがより長い計算時間を必要とする計算を使用して生成されるグリップを決定することが想定できよう。例えば、地面−タイヤの接点および滑動で生じる力、地面−タイヤの接点で生じるモーメント(セルフアライメントモーメント)の分析、ならびに特にパワーステアリング(電動式または油圧式)のアシストトルクの間の相関関係の確認を挙げることができる。
縦加速度および横加速度の測定は、特定のセンサーにより実行することができる。しかしながら、自動車にESC装置が設けられている場合、縦加速度および横加速度の測定が、ESC装置を通してすでに利用できる。
この計算は、アンダーステアリング状況が検出され、軌跡監視が必要な場合にだけ、始動する。
自動車の応力レベルの評価を与える、生成されたグリップのレベル次第で、軌跡を修正するための関連装置の動作は、この生成されたグリップを考慮しつつ、運転手に自動車の応力レベルを警告するだろう。
それゆえに、アンダーステアリング状況が検出されると、特許出願FR2955943に記載される軌跡監視システムによって、軌跡を監視するために必要である設定値を計算することができる。したがって、この設定値は、調節中に計算された、生成されたグリップのレベルにより重みを加えることができ、さらには、応力のレベルの関数、または予防措置として運転手に知らせる目的で認識されるリスクの関数として解釈することができる。
生じる設定値は、補正がブレーキを内側車輪(提案された例では左車輪)に適用することにより構成される場合に、ブレーキキャリパーに適用される圧力によって表される、軌跡を修正するために適用されるトルクを表す。
したがって、生成されるグリップμ_generated上の軌跡監視システムにより計算される圧力Prの割合に等しいリスク基準が画定される。
アンダーステアリングの検出中に調節のために使用される範囲の関数として、リスク基準は、別のパラメータ、例えば、速度変化または適用されるトルクの単独の基準に基づくとすることができる。
調節圧力の関数としてのこの基準の表示が、図4に与えられており、生成されるグリップの様々なレベルも示されている。
このリスク基準により、様々な領域のリスクを画定することができ、そのレベルは、シミュレーションまたは試験により得ることができる。これらのレベルは、自動車および求められる警告効果に応じて加減することができる。領域A1が危険のない状況に対応するのに対し、領域A4は危機的な状況に対応し、グリップの限界において、その状況は、リスク基準が高いのでいっそう危機的である。
したがって、リスク基準が高い場合、即ち、領域A4の閾値、即ち、30バールを超える場合、たとえ自動車がなおもアンダーステアすることを意味しようとも、自動車の安定性を確実にするように、より少ない圧力を適用するために、計算された圧力を減らすことが想定され、その場合、リスク基準の開発によって、結果的に圧力増加が可能になる。
適用される圧力を調整するためのこの閾値は、自動車に実装されることを目的としたスポーティな外形に応じて、より高い値に合わせることができる。
この圧力低下は、自動車の調節中に較正され、様々な原理を関連付けることができる(一定の低減値、計算される値のパーセンテージ、実際に適用される上限値、など)。
さらに、その結果、運転手が運転スタイルに関する自動車のグリップ制限について警告されるように、計算されるグリップによって重みを加えることができるシステムの動作について運転手に知らせることが重要であろう。
したがって、これら4つのリスクレベルは、自動車を駆動させ、駆動の動的段階で調節が行われる際に、運転手に見えるように、ダッシュボードでまたはダッシュボード付近で利用できるインジケーターによって表示することができる。
図5は、先ほど画定された様々な領域A1−A4を表すダイオードを含むディスプレイ20を介する調節システムの状態の図である。提案された例によると、ディスプレイは、参照番号21−29の、様々な色の9つのダイオードを有する。中央のダイオード25は、システムが領域A1にあり、したがって、運転手が辛うじて気付くであろうアンダーステアリングにリンクされた小さな調節に対応することを示す。ゆえに、運転手に過度に警告するのではなく、補正システムが低い補正レベルで有効であることを示すように決定されている。この状態を表すダイオードは、自動車の安定性に関して差し迫った危険がないので、緑色である。
機能の表示は、カーブの方向に応じて、右前輪または左前輪における調節を図示するために選択されている。よって、ダイオード25の右に位置するダイオード、即ち、ダイオード26−29が、右カーブに対する調節Rrsであるのに対して、ダイオード21−24は、左カーブに対する調節Rlsに対応する。
機能の表示は、したがって、対称であり、ダイオード24および26は、リスク基準の領域A2に対応し、ダイオード23および27は、リスク基準の領域A3に対応し、ダイオード21、22、28および29は、リスク基準の領域A4に対応する。
自動車が安定性の危機的段階に近づいている、または危機的段階にあることを運転手に段階的に警告するために、領域A2に対応するダイオードは黄色、領域A3のダイオードはオレンジ色、そして領域A4のダイオードは赤色である。領域A4は安定限界に対応しており、自動車が安全性に関して危険な状況にあるので、その駆動を修正するように運転手により明確に示すために、カーブの方向ごとに2つのダイオードを有することが決められている。この警告はまた、可聴式警告で複製することができる。
2つの赤色ダイオードは、同時に点灯させることができ、または各ダイオードが、領域A4のリスク基準の異なるレベルに対応することもできる。
より有力な視覚効果を提供するために、より大きなダイオードを想定することもできる。
装置が調節の状況にないときには、ダイオードは点灯されない。
軌跡監視装置の機能状況の他の表示、具体的には、TFTまたはLEDスクリーンによる表示を想定することができ、そのような種類のスクリーンは、自動車の機能していることまたは不具合を示すために、現在、多くの自動車に設けられている。完全に可聴式であるまたは完全に触覚式(有効なベルトバックル、振動座席または振動ハンドル)である表示もまた、本発明の範囲内で想定することができ、もしくはそのような表示の組み合わせを想定することもできる。
図6は、ボタン32の回転に応じていくつかのインジケーターI1−I4の前に置くことができる選択インジケーター34が設けられる回転ボタン32を含む制御ユニット30を介する、軌跡監視装置に対するセレクター制御の可能な設置を示す。
この制御および様々な可能な状態が、対応する装置およびシステムの有効化/無効化のためにコンピュータ17に接続される。
したがって、モードIは、軌跡監視装置の無効化に対応し、この場合、すべてのダイオードは、点灯されないままである。
モードIは、本発明に記載されたモードに対応する。かなりスポーティな駆動とリンクするので、このモードは、スポーツモードまたはダイナミックモードと呼ばれる。結果的に、制御の先頭部分に置かれるディスプレイ20ならびに車輪2および3の記号化が有効とされ、これにより、運転手は、調節装置が機能していることを容易に確認することができる。
モードIは、より緩やかな調節によって機能する装置に対応し、この場合、検出閾値は、モードIに対して画定されたものとは異なる。これらの閾値は、ほとんど調節を行わない、またはより緩やかな調節を行うように、とりわけ高くなっている。
最後に、モードIは、雨、泥、雪のように困難な面の検出に主に焦点を当てた様々な機能を組み合わせであり、この場合、閾値は、扱うのがより難しいこれらの地面の種類の調節に適している。軌跡監視および調節装置は、有効であるが、特に検出閾値に関して、これらの地面の種類に適したマッピングに基づいている。

Claims (8)

  1. 前後車軸の車輪(6、9)各々の瞬時速度センサー
    同一車軸(ΔfrおよびΔre)の車輪間の速度変化を計算するための手段
    前記車軸各々の前記速度変化の差を計算するための手段
    この差を記憶された閾値(ε)と比較するための手段
    前記後車軸(Δre)の前記車輪の前記速度変化の関数として、または自動車のハンドル(13)の角度測定の符号の関数として、前記自動車の軌跡を決定するための手段
    速度補正設定値(T)を決定するための手段、前記速度補正設定値(T)を前記軌跡の内側前輪に適用するための手段
    を含む、自動車(1)の軌跡を監視するためのシステムであって、
    前記システムは、
    前記自動車によって生成されるグリップ(μ_generated)を測定または計算するための手段であって、前記速度補正設定値(T、前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_generated)の情報により調整される、手段と、
    前記速度補正設定値(T )と前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_ generated )との割合を計算するための手段であって、前記速度補正設定値(T )の前記調整が、前記割合が閾値Sよりも大きいときに有効である、手段と
    を含む、システム。
  2. 前記速度補正設定値(T は、カーブ内側車輪のブレーキキャリパーへの圧力であることを特徴とし、および上回ると前記調整が有効である前記割合の前記閾値Sは、30バールに等しいことを特徴とする、請求項に記載のシステム。
  3. 前記システムは、このように計算される前記割合の視覚表示(20)、ならびに/もしくは音声表示および/または触覚表示を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のシステム。
  4. 前記システムは、式:
    Figure 0006312662

    ここで、γt_maxは、前記自動車(1)によって許容される最大横加速度とする、
    を使用して、前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_generated)を決定するために、前記自動車(1)の縦加速度(γl)および横加速度(γt)を測定するための手段を含むことを特徴とする、請求項1からのいずれか一項に記載のシステム。
  5. 前記システムは、自動車速度(16)および前記自動車の前記ハンドル(13)の前記角度の関数として、閾値の記憶されたマッピングを備える、請求項1に記載のシステム。
  6. 自動車の軌跡を監視する方法であって、
    以下のステップ:
    前後車軸(ΔfrおよびΔre)各々の車輪の速度変化を計算するステップ、
    前記前後車軸(ΔfrおよびΔre)各々の前記速度変化の差を計算するステップ、
    前記速度変化の前記差を、前記自動車の速度(v)および前記自動車のハンドルの角度(α)に依存する記憶された閾値(ε)と比較するステップ、
    前記自動車の前記ハンドルの前記角度(α)およびエンジントルク(M)の測定の関数として、内側車輪に適用される速度補正設定値(T)を決定するステップ、
    前記自動車によって生成されるグリップ(μ_generated)を計算または測定するステップ、
    前記速度補正設定値(T )と前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_ generated )との割合を計算するステップ、ならびに
    前記割合が閾値Sよりも大きいときに、前記自動車によって生成される前記グリップ(μ_generated)の情報を使用して、前記速度補正設定値(T)を調整するステップ
    を含むこと特徴とする、自動車の軌跡を監視する方法。
  7. 前記後車軸(Δre)の前記車輪の前記速度変化の関数として、または前記自動車の前記ハンドルの前記角度(α)測定の符号の関数として、前記自動車の前記軌跡を決定するためのステップを含む、請求項に記載の方法。
  8. 前記速度補正設定値(T を前記軌跡の内側前輪に適用するためのステップを含む、請求項またはに記載の方法。
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