JP2005529788A - 自動車の走行挙動に影響を与える、少なくとも二つのシステムを協調して制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の走行安定性、従ってドライバーのための走行快適性を改善する、車両の走行挙動に影響を与えるための介入の方法及び装置を提供する。
【解決手段】 自動車の走行挙動に影響を与える、少なくとも二つのシステムを協調して制御する方法及び装置は、それらシステムの制御に関して、シャーシシステム（１２０）、及び／又は操舵システム（１３０）、及び／又はブレーキシステム（１４０）、という順序を有している。前記システムの少なくとも一部の制御の際に、前記順序で後続のシステムの制御が、前記順序で先行のシステムの制御（１７５、１８５、１９５）に依存して、及び／又はそれ等の制御によって達成された、走行挙動に対する効果（４４０、５４０、６４０）、に依存して行われる。

Description

本発明は、ビークルダイナミクス複合システムの複数の部分システムを協調させるための方法及び装置に関する。

走行挙動或いは走行安定性に対して積極的に影響を与える、車両内の電子システムの複雑さが高まり且つその数も多くなって来たことによって、電子的個別システムの最適な相互作用を達成するためにコントローラの連携が必要となっている。

ＥＰ ０ ５０７ ０７２ Ｂ１ から、全体システムの階層的構造の中でドライバーの要求を実施するための命令を上から下へ伝達する、その様な一つの複合システムが知られている。そのシステムでは互いに独立した諸要素を持つ、分かりやすい明快な構造が生まれている。

更に、ＤＥ ４４ ３９ ０６０ Ａ１ から一つの複雑なビークルダイナミクス制御システムが知られているが、該システムは、例えば、アンチロックシステム(ＡＢＳ)を、トラクション制御（AntiSchlupfRegelung＝ＡＳＲ）及びヨーモーメント制御（GierMomentenRegelung＝ＧＭＲ）と共に一つのビークルスタビリティー制御（FahrStabilitatsRegelung＝ＦＳＲ）の中で組み合わせている。この制御システムにいて、エラーが発生すると、可能な限り該当コンポーネントだけがカットオフされる。

ＤＥ ４１ ４０ ２７０ Ａ１ には、制動操作及び／又は加速操作の間に、懸架システムが、各々のホイールユニットの上でタイヤと路面との間の瞬間的法線力、或いは車輪荷重、がそれ等の可能最大値の方向に影響されるように操作される方法が記載されている。

ＤＥ ３９ ３９ ２９２ Ａ１ からは、アクティブダンパー制御とアンチロックシステム（ＡＢＳ）及び／又はトラクション制御（ＡＳＲ）とから成り、ＡＢＳ制御段階或いはＡＳＲ制御段階の間に、減衰力調節装置が常に、車輪荷重の変動が最小となるように操作される複合制御システムが知られている。
〔発明の利点〕
本発明は、車両の走行挙動に影響を与えるための方法又は装置に関している。走行挙動に対して与えられる影響は、車両のドライバーのために走行の快適さを保持しながら、当該車両の走行安定性を高めることを目標としている。この目標は、車両の中の、走行挙動、従って走行安定性を改善する少なくとも二つのシステムの制御によって達成される。本発明の特徴は、システムの制御が、上記の諸システムの制御に依存して及び／又は該制御によって達成される走行挙動に対する効果に依存して、予め定められた順序で行われるという点にある。その際、先ず第一に走行挙動の安定化が重要視されている。前記の順序は走行挙動に対するシステムの介入の効果に基づいて決定される。制御されるシステムの順序の選択に当たってのもう一つの重要な観点は、ドライバーの感知可能な走行快適性である。従って車両のドライバーが、走行挙動に対する介入の効果、即ち安定化効果を最も少なく感知するシステムの介入が優先される。例えば、制御された操舵システムによって生成され、ドライバーの操舵介入に重ね合わされる、車両安定化のための追加の操舵介入は、シャーシの介入（例えば、スプリング硬さ又はダンパー硬さの調節）よりもはっきりと感知される。更に、ドライバーは、制動過程を、従って車両の長軸方向に発生する運動の変化を、追加の操舵介入過程の場合よりも強く感知する。かくして、操舵システム、続いてブレーキシステムによって追従されたダンパーの制御によって、ドライバーにとって最小の速度損失或いはより最適な減速出力の下で、大きな走行快適性を持つ高い走行安定性を可能にする、制御の優先順位決定が可能になる。協調的な共存のための既知の手法に対する優位点は、自立的な部分システムという基本思想を放棄すること無しに、全体的な効用を高めている点にある。

本発明の一つの有利な拡張例では、システムの制御の際に、非制御側のシステムの作動状態及び／又は走行挙動に対して達成可能な効果が考慮される。このことは、システムの個々の制御要素の状況に応じた制御を可能にする。

本発明の一つの特別な拡張例では、予め定められている目標走行挙動と瞬間的な実際走行挙動との間の偏差が求められる。次いで、この求められた偏差に応じてシステムの制御を行うことによって、走行挙動に対する介入が行われる。

もう一つの拡張例では、予め定められている目標走行挙動（ここで、目標走行挙動という用語は、特にドライバーの要求に基づく走行挙動を意味している）と瞬間実際走行挙動との間の偏差が、その偏差を表す安定化パラメータによって求められる。更にこの安定化パラメータには、安定化パラメータに依存している目標ヨーモーメントを割り当てることが提案されている。その後、このシステムの制御は、求められた目標ヨーモーメントに応じて行うことができる。

本発明の利点は、システムの制御が、目標＝走行挙動と実＝走行挙動との間で求められた偏差の最小化をもたらすということにある。これによって走行安定性の向上を達成することができる。前もって定められた順序によるシステムの依存的制御によって、上述のシステムの制御による上記の偏差の可能最大限の最小化を達成することが提案されている。先行するシステムの中で達成された偏差の最小化が、次いで後続のシステムの制御の際に考慮される。

先行のシステムの制御が行われた後に行われる、後続のシステムの制御の必要性のチェックも有効に働く。そこで、例えば先行するシステムによる目標走行挙動と実際走行挙動との間の偏差の最小化が十分であれば、順序の中で後続のシステムの制御を行わないようにすることができる。

走行挙動、特に走行安定性に対する介入のために、本発明の一つの拡張例では、シャーシシステムの制御によって、ボディーと少なくとも一つのホイールユニットとの間の力に影響を与えることが提案されている。それによって、例えば、シャーシのスプリング特性及び／又は減衰特性の有利な調節を行うことができる。走行挙動に対するもう一つの介入は、操舵システムの少なくとも一つの操縦可能な車輪の位置を制御することによって達成することができる。シャーシシステムの場合も操舵システムの場合も、ブレーキシステムの制御を介して、走行挙動に対して有利に影響を与えることができる。例えば、自動車の少なくとも一つの車輪の制動力の制御が走行挙動に対して有利に働き、限界的な走行状況がドライバーの状況とは無関係に検知され、又緩和されることができる。

その他の有利な拡張例は従属請求項から知られる。

図1は、自動車の走行挙動に影響を与えるための一つの実施例を示しており、ここではとりわけ走行安定性の向上が重視されている。制御ブロック１００の中にはヨー速度センサ１１０からの実際ヨー速度Ψist（１６０）の他に、装備されているシステム、シャーシシステム１２０、操舵システム１３０、及びビークルダイナミクス制御システム（ブレーキシステム）１４０、の作動パラメータ１７０、１８０、１９０が読み込まれる。求められた作動パラメータ（１７０、１８０、１９０）から、目標ヨー速度Ψsoll（２１０）が計算され、実際ヨー速度Ψist（１６０）と比較される。ヨー速度Ψの実際値１６０と目標値２１０との間に偏差がある場合には、ビークルスタビリティーマネージメントの枠組みの中で求められた制御ブロック１００内の介入値１７５、１８５、１９５が、予め定められた優先順位に従って制御システム１２０、１３０、１４０に対して送り出される。これ等の介入値によって、シャーシシステム１２０（例えば、電子式アクティブロールスタビライザー（Electronic Active Rollstabilizer＝ＥＡＲ）或いはアクティブボディー制御（Active Body Control＝ＡＢＣ）によって実現可能）を用いて、ローリングの傾向を安定化介入１７５によって抑制することができる。更に、その様なシャーシコンポーネントによってロールモーメントの配分（例えば、オーバーステアリングとアンダーステアリングの挙動）に影響を与えることができる。電子式アクティブステアリング（Electronic Active Steering＝ＥＡＳ）或いはステア・バイ・ワイヤー（Steer bye Wire＝ＳｂＷ）に備えられているような操舵システム１３０によって、ステアリングにはドライバーの操舵操作に加えて更に、走行安定性の向上をもたらす操舵介入１８５を重ね合わせることができる。それに加えて、電子式スタビリティープログラム（Elektronisches Stabilitats-Programm＝ＥＳＰ）によって実現されるようなビークルダイナミクス制御システム１４０の制御を用いて、走行を安定させるブレーキ介入１９５を行うこともできる。

図２には、走行安定性を高めるために必要な制御介入を求める際の機能様態がブロック図を用いて示されている。適当な実際値２００を目標値２１０と比較することによって、ブロック２２０内で制御偏差２３０が求められる。その際、制御偏差２３０は、例えば実際ヨー速度Ψist（１６０）と求められた目標ヨー速度Ψsoll（２１０）との差によって形成することができる。しかしながら、更に実際フロート角度と目標フロート角度との比較による制御偏差の形成も考えることができる。その様にして得られた制御偏差２３０に基づいて、ブロック２４０で、走行挙動の必要な安定化のための、車両の重心に関する目標ヨーモーメントＭz（２５０）が計算される。その様にして制御偏差２３０から求められた目標ヨーモーメントＭz（２５０）が、制御命令として複合ビークルコントローラ２６０に対して送り出される。この複合ビークルコントローラによって、シャーシシステム１２０、操舵システム１３０、及びブレーキシステム１４０が、予め定められた順序で且つ走行挙動に対するそれ等の可能な影響に依存して、制御される。

図３の流れ図は、予め定められた順序による、且つ目標ヨーモーメントＭz（２５０）に依存した、制御システムの制御の実施を示している。最初に求められた目標ヨーモーメントＭz（２５０）をベースとして、ブロック３００で、先行制御介入の残留モーメント３６０に基づいて必要となる、目標ヨーモーメント２５０の修正が行われる。ブロック３１０では、その様にして求められた実際の目標ヨーモーメント３０２が車両の実際の作動パラメータ１７０に依存して、車両重心のモーメント変化に対するシャーシシステム１２０介入の決定のために用いられる。その際に、計算されたシャーシに対する介入がシャーシのための制御命令１７５に変換される。シャーシシステム１２０に対する介入によって生成された、車両の重心に関するモーメント変化は、次いでブロック３１５で確定され、ブロック３２０で、目標ヨーモーメント３０２の修正のために利用される。このようにして生成された残留ヨーモーメント３２２は、次いでブロック３３０で、シャーシシステムの制御の際の手法に応じて、実際の操舵システムの作動パラメータ１８０に依存して、車両重心のモーメント変化に対する操舵システム１３０の介入の決定のために利用される。その際、計算された操舵介入は、操舵システム１３０のために制御命令１８５に変換される。介入によって生成された、車両の重心に関するモーメント変化は、次いでブロック３３５で決定され、且つブロック３４０で、残留ヨーモーメント３２２の修正のために用いられる。そのようにして生成された残留ヨーモーメント３４２は、次いでブロック３５０で、先行するビークル制御システムの制御の際の手法に応じて、ブレーキシステムの実際の作動パラメータ１９０に依存して、車両重心のモーメント変化に対するブレーキシステムの介入の決定のために用いられる。計算されたブレーキ介入は、その際ブレーキシステムのための制御命令１８５に変換される。介入によって生成された、車両の重心に関するモーメント変化は、次いでブロック３５５で決定され、ブロック３６０で、残留ヨーモーメント３４２の修正のために利用される。その際に、ブレーキ介入の後で尚残っている残留モーメント３６２が現れているということが確認された場合には、この残留モーメントは、ブロック３００で、モーメント収支の加算的修正を行うために、モデル修正３６５を介して利用することができる。それによって、更新された目標ヨーモーメント３０２を用いて制御システムの制御を改めて実施することができる。

図４の流れ図には、シャーシに対する介入の計算と制御が示されている。この介入によって、車輪から垂直に路面に対して作用する法線力の変化を生成することができる。ここで説明される実施例では、車両の車輪に対する法線力の変化は、重心に関する目標ヨーモーメントＭz（３０２）の変化を生じさせるために利用される。必要な法線力に対する介入の計算のために、ブロック４００で、コントローラアルゴリズムが用いられる。その際、シャーシシステム１２０の個々の制御要素の制御のために、制御要素に対する法線力の制御残留量４３０並びにシャーシの制御要素の瞬間的作動状態が考慮される。これによって、例えば、全く接地性を持っておらず、従って何らの法線力の変化も起こすことのできない制御要素が制御されることを防止することができる。更に、制御の際に、制御要素の故障を考慮することができる。ブロック４００の逆車両モデルを介して、行われた介入の選択から必要な目標制御値４０５が求められ、シャーシシステム１２０の制御要素に引渡される。シャーシシステムの確認として、ブロック４２０で、制御要素の実際制御値が照会される。この実際制御値４１５は、諸コンポーネントやシャーシモデルの一般的な作動状態のパラメータと共に法線力配分に換算される。その際、この配分は、法線力４３０の制御残留量を決定するために利用される。次いでブロック４４０で、車両の寸法形状によって、シャーシに対する介入による車両の重心に関するモーメント変化が見積もられる。これによって求められたヨーモーメントの減少量が目標ヨーモーメント３０２から差し引かれて、残留ヨーモーメント３２２が生成される。

図４における目標ヨーモーメントの修正のためのシャーシ制御に対する介入を求める際の手法に倣って、図５の流れ図は、操舵システム１３０に対する操舵介入の計算と制御を示している。その際、ここで説明される実施例では重心に関する残留ヨーモーメント３２２の変化が、舵取り可能な車輪に対するサイドフォースの変化によって引き起こされる。必要なサイドフォースに対する介入の計算のために、ブロック５００では、コントローラアルゴリズムが用いられる。その際、操舵システム１３０の制御のために車輪上でのサイドフォースの制御残留量５３０並びに車輪の瞬間的作動状態が考慮される。これによって、例えば、全く接地性を持っておらず、従って何らのサイドフォースの変化も起こすことのできない車輪が制御されることを防止することができる。逆車両モデルを通して、車輪の必要な目標操舵角度５０５が計算され、操舵システム１３０に対して引渡される。操舵システムの確認として、ブロック５２０で、車輪の実際操舵角度５１５が照会される。この実際操舵角度５１５からは、タイヤモデルと共にサイドフォースの変化のための制御残留量５３０が求められる。次いでブロック５４０で、車両の寸法形状によって、操舵に対する介入による車両の重心に関するモーメント変化が見積もられる。これによって求められたヨーモーメントの減少量が残留ヨーモーメント３２２から差し引かれ、これによって新しい、更新された残留ヨーモーメント３４２が生成される。

既に、図４に示されているシャーシに対する介入と図５に示されている操舵に対する介入の場合に示されたように、図６には、ブレーキ介入の計算、制御、及び調節を説明する流れ図が示されている。その際、ここで説明される実施例では、車両に対する前後方向の力の変化によって、重心に関する残留ヨーモーメント３４２の変化が引き起こされる。必要な前後方向の力に対する介入の計算のために、ブロック６００でコントローラアルゴリズムが用いられる。その際、ブレーキシステム１４０の個々の制御要素の制御のために、車両のホイールブレーキに対する前後方向の力の制御残留量６３０並びにブレーキシステムの瞬間的作動状態が考慮される。これによって、例えば、複合ビークルコントローラによるブレーキ制御が別のブレーキ制御に対して対抗的に働いてしまうことを防止することができる。求められたブレーキ介入は、ブレーキシステム１４０の制御要素に逆車両モデルを介して必要な目標スリップ値６０５として、車輪に対して伝達される。ブレーキシステム１４０の確認として、ブロック６２０で、実際スリップ値６１５が照会される。この実際スリップ値６１５は、ブレーキシステムの一般的な作動状態値やシャーシモデルと共に前後方向の配分に換算される。この配分によって、前後方向の力の制御残留値６３０を決定することができる。最後のブロック６４０で、車両の寸法形状によってブレーキ介入による車両の重心に関するモーメント変化が見積もられる。これによって求められたヨーモーメントの減少量が残留ヨーモーメント３４２から差し引かれ、もし残っていれば、残留ヨーモーメント３６２が生成される。

複合ビークルコントローラの中のシステムの作動パラメータの受入れ並びにビークルダイナミクスシステムの制御の概略ブロック図である。 ビークルダイナミクスシステムによる目標走行挙動と実際走行挙動との間の偏差の処理と走行挙動に対する介入を示している流れ図である。 車両複合システムにおける制御の流れを示す。 車両複合システムの中におけるシャーシシステムの法線力介入の計算のためのアルゴリズムを示す。 操舵システムのサイドフォース介入の決定を示す。 ブレーキシステムの、前後方向の力に対する介入の決定を示す。

Claims (10)

1. 自動車の走行挙動に影響を与える、少なくとも二つのシステムを協調して制御する方法であって、
   それらシステムの制御に関して、
   シャーシシステム（１２０）、及び／又は
   操舵システム（１３０）、及び／又は
   ブレーキシステム（１４０）、
   という順序を有しており、
   前記システムの少なくとも一部の制御の際に、前記順序で後続のシステムの制御が、前記順序で先行のシステムの
   制御（１７５、１８５、１９５）、及び／又は
   それ等の制御によって達成された、走行挙動に対する効果（４４０、５４０、６４０）、
   に依存して行われる、
   少なくとも二つのシステムを協調して制御する方法。
2. 前記システムの制御の際に、
   作動状態、及び／又は
   前記制御によって達成可能な、走行挙動に対する前記システムの効果、
   が考慮されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 予め設定可能な目標走行挙動（２１０）と瞬間的に存在している実際走行挙動（２００）との間の偏差が求められ、求められた偏差（２３０）に依存して制御が行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 予め設定可能な目標走行挙動（２１０）、特にドライバーの要求に基いて想定される目標走行挙動と、
   瞬間的に存在している実際走行挙動（２００）と、
   の間の偏差（２３０）を表している安定化値が求められ（２４０）、目標ヨーモーメント（２５０）が前記安定化値に依存して求められる（２４０）ことが想定され、前記システムの制御が目標ヨーモーメント（２５０）に依存して行われることが想定されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記制御が、求められた偏差（２３０）の最小化という意図で行われ、前記制御（１７５、１８５、１９５）が、前記順序での先行のシステムの制御によって、可能最大限の最小化が達成されるように行われることが想定されており、且つ、システムの制御の際に、先行のシステムの制御から、達成された偏差の最小化が考慮されることが想定されていること、
   を特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
6. 後続のシステムの制御の際に、システムの制御が行われた後で、後続のシステムの更なる制御の必要性がチェックされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 車両のボディーと少なくとも一つの車輪ユニットとの間のシャーシシステム（１２０）の制御によって、特にスプリング特性及び／又はダンピング特性の調節によって、力が影響されること、及び／又は
   操舵システム（１３０）の制御によって、自動車の少なくとも一つの操舵可能な車輪の位置影響されること、及び／又は
   ブレーキシステム（１４０）の制御によって、自動車の少なくとも一つの車輪の制動力が影響されること、
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 自動車の走行挙動に影響を与える、少なくとも二つのシステムを協調して制御する装置であって、
   それらシステムの制御に関して、
   シャーシシステム（１２０）、及び／又は
   操舵システム（１３０）、及び／又は
   ブレーキシステム（１４０）、
   という順序を有しており、
   前記システムの少なくとも一部の制御の際に、前記順序で後続のシステムの制御が、前記順序で先行のシステムの
   制御、及び／又は
   それ等の制御によって達成された、走行挙動に対する効果、
   に依存して行われる、
   少なくとも二つのシステムを協調して制御する装置。
9. 前記システムの制御の際に、
   作動状態、及び／又は
   前記制御によって達成可能な、走行挙動に対する前記システムの効果、
   が考慮されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 予め設定可能な目標走行挙動（２１０）と瞬間的に存在している実際走行挙動（２００）との間の偏差が求める第一の手段と、
    求められた偏差（２３０）に依存して制御を実行する第二の手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項８に記載の装置。

Images