JPH05503055A - 自動車の複合制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の複合制御システム 本発明は、自動車構成部品の状態、速度及び（又は）加速度を検出し、電気信号 を発生するセンサ、及びそのセンサ信号を評価し、アンチロック制御及び（又は ）サスペンション制御、更に他の制御回路に対して制御信号を発生ず電子回路か ら主に構成される。

アンチロック制御システム及び（又は）トラクション制御システム、サスペンシ ョン制御システム、又はパワーステアリング機構のような自動車に使用する数多 くの異なる制御システムが、既に一般に知られている。実際、この様なシステム の動作は、かなり信頼性があるが、数学的にすべてを説明できないような非常に 複雑な動作のシーケンスを車が経験するときは、理想的なものではない。従って 、あらゆるシステムは妥協を含んでいる。

更に、運転動作に数学的モデルを使用し、これらモデルを制御システムに含ませ ることは一般に知られている。そのようなモデルをアクティブサスペンション又 はトラッキングに使用することは、第７回Ｉｆｆ会議ｍ１ｔｈ　Ｉｆｆ−Ｃｏｇ ｒｅｓｓ　）にウォラントワイツ（Ｈ，Ｗａｌｌｅｎｔｏｖｉｔｚ）が彼の報告 書で提案している。彼はそこで、”オブザーバ（ｏｂｓｅｒｖｅｒ）’を”制御 ユニットに運動パラメータが与えられる”（１ｎ：Ｖｏｒｔｒａｇｓａｕｓｄｒ ｕｅｋｅ　ｄｅｒ　Ｖｌｌ、　Ｉｆｆ−Ｔａｇｕｎｇ［ＶＩＩｔｈ　Ｉｆｆ−Ｃ ｏｎｇｒｅｓｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｉｎｔｏｕｔｓ］、Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉ ｇ［Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ。

Ｇｅｒｍａｎｙ］、　Ｍａｙ　１９８９）システムとして説明している。

ヨーロッパ特許出願　Ｎｏ、０　２７５　６６４において、観察制御装置がサス ペンションシステムについて開示された。

このシステムでは、ダンパーの硬軟調節の影響が常に計算され、支配的状況に関 して更に望ましい条件を与えるために調節が行われた。

更に、電子的データ処理に基づくトラクション滑り制御及び他の機能を含むアン チロック制御ブレーキシステムを、複合制御システムに統合することが提案され た（ＤＥ−Ｚ［ＱｕｏｔａｔｉｏｎコニＫＩｅｉｎ、Ｈａｎｓ−Ｃｈｒｌｓｔｏ ｆ：　Ｐｋｗ−ＡＢＶ−Ｂｒｅａ＋ｓｓｙｓｔｔｅｍｅ　ｌｌ１ｔ　ｗｅｉｔｅ ｒｅｎ　ｉｎｔｅｇｒｉｅｒｔｅｎ　Ｆｕｎｋｔｌｏｎｅｎ［Ａｎｔｉ−Ｌｏｃ ｋ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｒａｋｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｏｆ　Ａｕｔｏ＊ｏ ｔｉｖｅＶｅｈｉｃｌｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｆｕｒｔｈｅｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ 　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓコ；　１ｎ；Ａｕｔｏａ＋ｏｂｉ　Ｉ−］　ｎｄｕｓｔｒ ｉｅ、　５／８９　、　ｐ、　６５９−８７３）。

従って、この発明の目的は、従来システムの欠点を克服し、簡単な構造ではある が、非常に効果的な自動車の複合制御システムを提供することである。このよう なシステムは、利用できる全てのデータの高速な収拾と処理、及び支配的状況に 常に適合できることを示す。

この目的は、最初に述べたタイプの複合制御システムにより解決できる。このシ ステムの特徴は、複合制御システムに相互作用的な状態オブザーバ−（ｓｔａｔ ｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｒ）が設けられることである。このオブザーバ−は、電子回 路からの信号を受信し、その信号を評価し、電子回路に信号を送信する。それに より、単一の又は複数の部分制御回路が、短時間の間、定義された状態を採用す る。更に、この状態の間のセンサ信号及びその信号変化から決定される車定数又 は車データは、現実化データとして制御部で評価され、格納され、統合される。

本発明の特徴は、最初に状態オブザーバ−には、基本データ、つまり車の構造部 品から生じる車定数及び車データが供給される。やがて、状態オブザーバ−内の シミュレーション計算の結果と車の反動の比較観察により、従来と比べて、現状 に対する更に改良された制御の適合が可能となる。

運転及び交通のに応じて、例えば複合制御システムは、前輪ブレーキ又は後輪ブ レーキの動作に独立して影響する信号を発生できる。このようにして、軸のブレ ーキ定数を決定できる。こうして得られたデータは、制御信号を発生するために 、電子データに統合される。

他の例は、前輪軸又は後輪軸の特性周波数の判断である。

この目的のために、状態オブザーバ−は、振動ダンパーを、短時間の間、非常に 柔らかい設定にしなければならない。測定された値は格納され、次の計算の基本 を形成する。

この発明の一実施例によれば、現実化された車のデータは、電子回路によって、 メモリ手段にファイルされ、制御信号の発生に使用される。

更にこの発明の一実施例によれば、状態オブザーバ−は、実現化された車の定数 及び車データに依存して、部分制御システムを適当に調整する。ここで、車定数 及び車データには、ダンパー硬度、車の制動中の各ダンパーのつり合い及びピッ チ補償、コーナリング中のロール補償などが含まれる。例えば制動中に、振動ダ ンパーは、ブレーキへのフィードバックをできるかぎり防ぐために調節される。

その他の場合、ダンパー調節は、ステアリングホイールが切られたとき、つまり コーナリング中に、ロール補償に影響する。

拡張された本発明の複合制御システムにおいて、各々少なくとも一つのセンサに より、振動ダンパーの加速度が所定の位置で検出できる場合、垂直のホイール加 速度がゼロに等しい各時刻の時間間隔に、道路の起伏周波数が検出される。そし て、それに対応するダンパーの最適調整が、起伏周波数に関係なく可能である。

更に、車が地面の穴に遭遇したとき、又はこぶを通過するとき、特定の信号を送 信することが可能である。

僅か１ビツトでよいこの信号は、他の情報、即ち通常ルーチンのインタラブジョ ン（ｉｎｔｅｒｒｒｕｐｔｉｏｎ）の形式の情報との間で送受信できる。これに より、非常に高速の応答、即ち振動ダンパー硬度の短時間の調整が可能となる。

この発明を発展させることによる他の利点は、複合制御システムが、単一の前記 時間間隔で、振動ダンパー位置の周波数分布から、車の地面からの平均高さく１ ｅｖｅｌ）を判断することである。この測定によって、レベル制御システムと調 整可能振動ダンパーを容易に総合できる。

ダンパーシリンダーに関係するダンパーピストンの加速度が特定位置で検知され る場合に、少なくとも１つの振動ダンパーによって、及び２つ測定値の加速度の 差を時間の関数として総合する２つの電子回路によって、本発明の制御システム の他のタイプによれば、統合定数は、最低限の条件から決定され、それにより、 ダンパー調整が時間の関数として計算される。このようにするとき、電子回路が 振動ダンパーの時間的関数を統合し、複雑な振動ダンパーの動作の定常値を決定 するために、その時間平均を形成するのが望ましい。振動ダンパーの平均滑りを 計算するために、振動ダンパーの最大位置が電子回路によって示され評価される 。

統合定数を決定するときに利用できる最低限の条件は、各振動ダンパーの位置で あり、その加速度が測定される。更に、加速度関数の値は、速度関数が零通過（ ｚｅｒｏ　ｔｒａｎｓｉｔ）であれば、極値になるという原則が適用される。

この発明では、複合制御システムの各構成要素が、周辺部品との構成、つまり、 各要素に関係するセンサと直接に接続され、それらが互いに接続され、そして、 データラインを介して中央ユニットと結合された場合に、更に発明の利点が生じ る。従って例えば、部分的関数を、信号情報源のセンサにより直接検知すること ができ、それらから計算される制御信号を、対応するバルブに即座に供給できる 。このことは、不必要に長いデータ経路を排除し、処理時間を短縮する効果があ る。

簡単な例として、全ての要素間にリングバス（ｒｉｎｇ　ｂｕｓ）を使用するの が効果的である。このようなリングバスは他の配線を省略する一方、全ての構成 要素が複合動作において互いに直接通信できることが保証される。

最後にこの発明によれば、次に示す要素を有する状態オブザーバ−が提供される 。即ち、 −中央内部制御バスニ ー　内部及び外部動作コントローラ； −現在の車定数をファイルし、データバッファとして機能する少なくとも　一つ のＲＡＭ。

−基本的な車のデータ、簡単なプログラム、と同時に専門情報を格納する　少な くとも一つのＲＯＭ、及び−簡単な四輪車のシミュレーション・モデルにより、 定数計算を可能とす　るユニット； この発明の他の特徴、利点及び応用は、添付図面を参照して説明される実施例に より明確となる。

図１はこの発明による複合制御システムの異なる要素間の接続、及び基本的構造 を示す図； 図２は図１の制御システムの状態オブザーバ−の内部構造を示し； 図３はリングバスと、特に周辺データ処理を実施する一例；図４ａは振動ダンパ ーを有する車輪、及びデータフロー；図４ｂは単一の周辺データ処理ユニット。

図１は、複合制御システムの構成要素、及びそれらの接続を示す。相互動作の状 態オブザーバ−は、部分システムから信号を受信する。この部分システムは車の 横方向、長手方向、及び垂直方向の運動を制御し、それらに信号を送出する。例 えば横方向運動は、パワーステアリング機構又はタイヤ圧モ二夕によって、制御 あるいは影響される。サーボブレーキ、ブレーキ圧分配システム、及びアンチロ ック及び（又は）トラクション滑り制御システムは、長手方向の動作を制御ある いはその動作に影響する。垂直運動の制御及び影響は、減衰力（ｄａｍｐｉｎｇ 　ｆｏｒｃｅ）制御又はレベル制御により影響される。

前述の３種類の運動を制御するシステムの間で、及び維持サービスや追加動作の モニタを具備する他のユニットとの間でデータ交換が行われる。

図２は、状態オブザーバ−の基本的構成要素を示す。他の部分システムの電子回 路との通信は、５ＴＯＢＳ　２として示される外部動作コントローラにより制御 される。

５ＴＯＢＳ　２は中央内部制御バスにより、他の部分に接続される。このバスは それらの部分の間も接続している。最初にデータは、データバッファＲＡＭ　１ にファイルされている。更に専門情報ＲＯＭ　１、と同時に基本釣車のデータを 有するデータバンク及び簡単なプログラムのライブラリーのＲＯＭ　２が示され ている。内部動作制御５ＴＯＢＳ　１は、内部の動作を制御するときに機能する 。簡単な四輪車のシミュレーションモデルを格納している一つのユニットは、現 在の各車定数を、ＲＡＭ　１とＲＯＭＩ及び２にファイルされている情報から決 定する。

現在の車定数は、ブレーキ及びステアリングシステムに対して、及びサスペンシ ョンに対して、アクティブパラメータの改良としてＲＡＭ　２にファイルされ、 そして制御信号を決定するときに、これらのシステムに使用される。

図３に示すこの発明の一実施例において、データ処理の一部は周辺部で行われる 。リングバスＶＤＢには４つのローカルコントローラＬＣ１〜４と、同時に点線 で示される中央ユニットが接続されている。各接続は、多重送受信器ユニットＭ ＵＸ　Ｔ＆Ｒを介して行われる。ローカルコントローラＬＣ１〜４の一つを示す 図４ｂはこの接続を示している。

図３の点線枠でその要素が示される中央ユニットは、アンチロック及びトラクシ ョン制御ユニットＡＢＳ＆ＴＣと、ブレーキ力分配ユニットＢＦＤと、ペダル力 ＦＰが与えられるブレーキ作動ユニットＳＢＡと、更に減衰力制御ユニットＳＤ Ｃ，及び車のローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）及びバウンシング（ｂｏｕｎｃｉｎ ｇ）を制御し、車のレベル（ｌｅｖｅｌ）制御に使用されるユニットＳＬＣなど に関する状態オブザーバ−とを具備する。

車の基本的データ及び４つのホイールの回転速度ＶＲＩからＶＨ２の他に、状態 オブザーバ−は、多重送受信ユニットＭＵＸ　Ｔ＆Ｈに入力されるデータ、及び ブレーキ作動ユニッ）ＳＢＡの状態に関する情報も受信する。これは状態オブザ ーバ−を指す矢印により示される。その他のデータの流れも矢印で示されている 。ブレーキ作動ＳＢＡの状態もブレーキ力分配ユニットＢＦＤに通信され、ユニ ットＢＦＤは同時に状態オブザーバ−により作動される。

ブレーキ力分配ユニットＢＦＤの次に、情報は引き続きアンチロック及びトラク ション滑り制御ユニットＡＢＳ＆ＴＣに転送される。後者は又、状態オブザーバ −から追加情報を受信する。アンチロック及びトラクション滑り制御ユニットＡ ＢＳ＆ＴＣは、図示されないホイールブレーキ内のブレーキ圧ｐ　からｐ４を制 御するために、制御信号を送出する。

更に状態オブザーバ−は、多重送受信ユニットＭＵＸ　Ｔ＆Ｒ及び減衰力制御ユ ニットＳＤＣと、同時に車のレベル制御ユニットＳＬＣに対して、信号を直接送 出する。最後に述べた２つのユニットは更に、多重送受信器ユニットＭＵＸＴ＆ Ｒから直接データを受信し、そしてデータを直接前記ユニットＭＵＸ　Ｔ＆Ｈに 転送する。

図４ａは、軸２に設けられた振動ダンパー３を有する車輪１を示す。ダンパー３ の他端は、図示されない車体に取り付けられる。センサは車輪１及び（又は）振 動ダンパー３のパラメータを検出する。センサ信号は、信号の流れに対応して、 ホイールから導かれる矢印によって示される。これらの信号は、車体の垂直加速 度Ｓ　ショックアブソーバ（ｓｈｏｃｋｚ２ゝ ａｂｓｏｒｂｅｒ）の位置の特定スレショルド（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）値ＳＴＰ 。

ホイールの垂直加速度Ｓ　及び振動ダンパー３の振動周波ｚ１ゝ 数Ｓ　の信号である。図４ａに示されるユニットには、ブレω 一キ圧ｐＢＡ’車の高さを調節するためのショックアブソーバ内部の圧力ｐＬ＾ の信号、及びショックアブソーバの硬度ｐｓｖの信号が供給される。図４ａのユ ニットから導かれ及びそのユニットへ向かう信号の全ては、図４ｂのローカルコ ントローラによって制御される。

前述したように、ローカルコントローラはリングバスＶＤＢへの接続（ＭＵＸ　 Ｔ＆Ｒ）を有する。ローカルコントローラは信号入力部を介して情報を受信する 一方、多重送受信器ＭＵＸ　Ｔ＆Ｒを介して情報を受信する。矢印に従って、こ の情報は、機能ブロックＳＰＩからＳＦ３、ローカル減衰力制御ユニットＬＤＣ １及びレベル制御ユニットＬＬＣに供給され、それらにより処理される。以下に 、ブロック及びユニットの役割及び動作モデルを簡単に説明する。

ブロックＳＰＩは、ホイールスピードとベロシティ（ｖｅｌｏｃｔｙ）速度を検 出し、その相関関係により、ホイール負荷変動を排除する。ブロックＳＰ２にお いて、有効値の情報により、加速度信号が容易に送信できるように量子化される 。

更に、へこみが検出されたとき、１ビット信号が送出される。

部分ＳＰ３で、ホイールの地面からの瞬間圧力が判断され１、ブロックＳＰ４は 運動ホイール直径、と同時にホイールの地面からの圧力の動的変化を計算する。

ユニットＬＤＣ及びＬＬＣは調節信号を、ローカル減衰力調整及びレベル制御の ために発生する。

参照番号のリスト ＲＡＭ　１　データバッファ ＲＡＭ　２　動的パラメータ改変 ＲＯＭ　１　専門知識のデータバンク ＲＯＭ　２　基本釣車データと簡単なプログラムのデータバンク ５ＴＯＢＳＩ　内部動作コントローラ ５ＴＯＢＳ２　外部動作コントローラ ＶＤＢ　リングバス ＬＣ１〜４　ローカルコントローラ ＭＵＸ　Ｔ＆Ｒ多重送受信ユニット ＡＢＳ＆ＴＣアンチロック及びトラクション滑り制御ユニット ＢＦＤ　制動力分配ユニット ＳＢＡ　ブレーキ作動ユニット Ｆｐ　ペダル力 ＳＤＣ減衰力制御ユニット ＳＬＣ車のローリング及びバウンシングを制御し、更に車のレベル制御を行うユ ニ ット ■Ｒ１〜ＶＲ４ホイールの回転速度 １　車輪 ２軸 ３　ショックアブソーバ ｚ１　ホイールの垂直加速度 ２２　車体の垂直加速度 ＴＰ　スレショルド値 振動周波数 ＰＢＡ　ブレーキ圧 ＰＬＡ　ショックアブソーバ内部の圧力Ｐｓｖ　ショックアブソーバ硬度 ＳＰＩ〜ＳＰ４　機能ブロック ＬＤＣローカル減衰力制御ユニット ＬＬＣローカルレベル制御ユニット 図１ 図２ 図３ 図４ｂ 要約書 この発明は自動車の複合制御システムに関し、センサ及びそのセンサ信号を評価 し、アンチロック制御及び（又は）トラクション滑り制御、レベル制御及び（又 は）サスペンション制御に用いられる部分的制御システムなどに対する制御信号 を発生する回路により主に構成される。本複合制御システムには、前記回路から 信号を受信し、その信号を評価する相互作用状態オブザーバ−が設けられ、この オブザーバ−は前記回路に信号を放出し、１つ又は複数の部分制御システムが、 定義された状態に短時間の間適合するための信号を所定時間に発生する。この状 態の間、車の定数又は車のデータは、センサ信号及びそれらの変化から決定され 、それら情報は実現化されたデータとして制御に統合される。

（図３） 国際調査報告 １ｍｅｎ＋ａｌｌｏ１１．自ＡｐｐｋａｌｌｅｎＮ。ＰＣＴ／ＥＰ９１１００８ ３７１ｍ１１１ａ″′ｌ　Ａｌｌｌ１’ｋｍｌａＭ　Ｎ＊ＰｃＴ、Ｅｐ９．　、 ｏｏ８１゜国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．車構成部品の状態、速度及び（又は）加速度を検知して電気信号を送出する センサと、前記センサ信号を評価して、部分制御システムとアンチロック制御部 及び（又は）トラクション滑り制御部と更に他の制御部に制御信号を発生する電 子回路とを主に含む、自動車用複合制御システムであって、前記複合制御システ ムは前記電子回路から信号を受信して、その信号を評価し、前記電子回路に信号 を送出し、所定時間の間に信号を発生する相互作用状態オブザーバーを有し、そ れにより１つ又は複数の前記部分制御システムは短時間の間、定義された状態を 採用することになり、及び前記複合制御システムは、前記センサ信号とその状態 での前記センサ信号の変化から判断される車定数又は車データが、実現化された データとして制御部でファイルされ、統合され、 を特徴とする自動車用複合制御システム。
2. ２．パワーステアリング機構、ホイールの傾いた走行角度を制御するユニット、 及び（又は）タイヤ圧モニタが、前記複合制御システムに含まれることを特徴と する請求項１記載の複合制御システム。
3. ３．前記実現化された車データは、制御信号の発生に使用するために前記電子回 路により、メモリ手段（ＲＡＭ２）にファイルされることを特徴とする請求項１ 又は２記載のシステム。
4. ４．前記車データの実現化は、前記電子回路の各動作サイクルの間にある時間間 隔を越える時間間隔に行われることを特徴とする請求項１乃至３の１つ又は幾つ かに記載のシステム。
5. ５．前記状態オブザーバーは、ダンパー硬度、各ダンパーのつり合い、及び制動 中のピッチ補償又はコーナリング中のロール補償のような実現化された車データ に依存して前記部分制御システムを調節することを特徴とする請求項１乃至４の １つ又は幾つかに記載のシステム。
6. ６．道路の起伏周波数が、振動ダンパーにより検知され、ここで前記加速度は１ つの又は複数の前記センサにより所定位置で検知され、前記起伏周波数は、ホイ ールの垂直加速度が零に等しい各時間の間にある時間間隔に判断されることを特 徴とする請求項１乃至５の１つ又は幾つかに記載のシステム。
7. ７．ショックアブソーバの極限位置が、前記判断された起伏周波数の周期の半分 の時間より長い時間の間に検知されている場合に、１ビット信号が前記状態オブ ザーバーに送出されることを特徴とする請求項６記載のシステム。
8. ８．異なるダンパー位置がデジタルで検知できる１つ又は複数の振動ダンパーに よって、車体の地面からの平均高さは、１つの前記時間間隔内に、前記振動ダン パーの周波数分布により判断されることを特徴とする請求項１乃至７の一つ又は 幾つかに記載のシステム。
9. ９．１つ又は複数の前記振動ダンパーにより、ここでダンパーピストンの加速度 はそのピストンが属するシリンダーに対して特定位置で検知され、及び前記ダン パーに関係する電子回路により、ここで前記電子回路は時間の関数として、２つ の測定値の加速度の差を２回統合し、各統合定数は最低条件から判断され、それ により、ダンパー位置は時間の関数として計算されることを特徴とする請求項１ 乃至８の一つ又は幾つかに記載のシステム。
10. １０．前記電子回路は、前記振動ダンパーの圧縮動作の定常値を判断するために 、前記振動ダンパーの位置の時間的関数を統合し、その時間的平均値を形成する ことを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. １１．前記振動ダンパーの最大位置は、滑り平均を計算するために、前記電子回 路によって判断され評価されることを特徴とする請求項９又は１０記載のシステ ム。
12. １２．前記制御システムの各構成要素（ＬＣ１〜ＬＣ４）は、周辺との構成を特 徴とし、即ちそれに関係するセンサとの直接的構成を特徴とし、前記センサは互 いにリンクされ、同時に中央ユニットとデータラインを介して前記構成要素が接 続されることを特徴とする請求項１乃至１１の１つ又は幾つかに記載のシステム 。
13. １３．各構成要素（ＬＣ１〜ＬＣ４）はリングバスを介して、多重送信を用いて 互いに通信し、及び前記状態オブザーバーと通信することを特徴とする請求項１ ２記載のシステム。
14. １４．前記状態オブザーバーは、 −中央内部制御バスと； −内部及び外部動作動作コントローラと；−データバッファとして使用され、及 び現在の車定数をファイルする少なくとも１つのＲＡＭと；−基本的車データと 、簡単なプログラム、と同時に専門情報を有するデータバンクに使用する少なく と１つのＲＯＭと；及び −四輪車の簡単なシミュレーションモデルを使用して各定数を計算するユニット ； を具備することを特徴とする請求項１乃至１４（翻訳者の注：この”１４”は” １３”にすべきであろう）の１つ又は幾つかに記載のシステム。