JP2004521023A - 車両性能モニタ装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乗り心地がよく且つ速度損失が最小となる走行安定性を確保する、車両性能をモニタリングする装置および方法を提供する。
【解決手段】車両性能を調節する複数の個別装置（１２、１４、１６）を備えた車両性能モニタ装置および方法において、個別装置（１２、１４、１６）による性能の調節を管理する管理装置（１０）が設けられる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、車両性能を調節する複数の個別装置を備えた車両の性能をモニタリングする装置に関するものである。本発明は、さらに、車両性能が複数の個別装置により調節される車両の性能をモニタリングする方法に関するものである。
【０００２】
〔従来の技術〕
このタイプの装置およびこのタイプの方法は、特に自動車性能の安定化に使用される。種々の測定変数に基づき且つ車両性能に作用する種々のパラメータの調節により作動する複数の種々の装置が既に存在する。走行動特性制御とも呼ばれるこのような装置に対する例は、電子式安定性プログラム（ＥＳＰ）、「アクティブ・ボディー・コントロール」（ＡＢＣ）、重畳安定化動作を有するシャシ制御（ＥＡＲ）、重畳安定化動作を有する前車軸ステアリング（ＥＡＳ）または同様に後車軸ステアリングである。
【０００３】
複数のこれらの個別装置は同じ車両内に組込み可能であるので、個別装置の安定化の動作はその作用において重ね合わされることが可能である。したがって、典型的な問題として多変数制御が発生する。種々の個別装置の動作はプラスに重ね合わされ、このようにしてきわめて強い総合動作を形成することができ、言い換えると、複数の冗長な動作が存在している。同様に、マイナスの重ね合わせを行うことも可能であるので、このときにはその作用がきわめて弱い走行安定性への動作が存在する。まず第１に、動作のプラスの重ね合わせにより乗り心地に不利な影響が与えられる。動作のマイナスの重ね合わせにおいては、走行動特性制御の作用が時により現われないことがあり、これは特に走行安全性に関して問題となる。
【０００４】
制御動作における個別装置間の妨害を抑制するために、個別装置間で信号が適切に交換されること、ないしは個別装置内の危険な機能範囲は除外されることが既に提案されている。このようにして装置が共存可能となり、この場合に、装置の作用はマイナスの方向には調節されない。したがって、部分装置の個別の利用を合計するような全体結合システムの総合利用が同様に十分可能となる。
【０００５】
〔発明の利点〕
本発明は、個別装置による性能の調節を管理する管理装置が設けられていることにより、この種の装置を構成している。個別機能の安定化機能を適切に管理することにより、総合利用は個別利用の合計より大きくなることが可能となる。これは、管理装置が状況の関数として個別装置の作用を調節するように行うことができる。したがって、乗り心地ができるだけよく且つ速度損失が最小となる走行安定性が確保される。このようにして、個別装置は原理的に完全に相互に独立に作用可能であり、即ち、管理装置による調整がないときは、個別装置はその作用において相互に独立である。個別装置の好ましくない調節が行われたときにはじめて、管理装置は調節動作することができる。これに関して、特に、管理装置が故障したときに、個別装置が継続してその走行安定化作用を実行することを保証可能であり、これは特に走行安全性に関して有効であることが利点とみなされる。同様に、部分装置は別々に作動且つ利用可能である。
【０００６】
特に有利な装置においては、個別装置として、ＥＳＰ、ＥＡＳ、ＥＡＲおよび／またはＡＢＣが設けられていてもよい。この場合、これらは、本発明の一般性を制限することのない、例として挙げた個別装置であり、これは任意の個別装置を含むことができる。
【０００７】
特に好ましい実施態様においては、装置は、管理装置が、インタフェースを介して個別装置の制御装置と通信する制御装置内に形成されているように拡張されている。このようなインタフェースは、例えばＣＡＮ系統の範囲内に形成されていてもよい。管理装置は、ＣＡＮまたは他のインタフェースを介して、個別装置の作動に関する情報を得ることができる。これらの情報は、直接、車両重心の垂直軸周りの有効モーメントとして、ないしは車両重心に作用する力として表わされていてもよい。同様に、管理装置内でモーメント・ベースに換算される平均値として示されてもよい。インタフェースを介して、即ち例えばＣＡＮを介して、個別装置の制御装置は、管理装置から情報を受け取り、または逆に管理装置に情報を引き渡し、これにより個別装置の作用が調節される。
【０００８】
好ましい実施態様においては、管理装置が別の制御装置内に形成されている。即ち、管理装置はハードウェアに関して個別装置の制御装置から独立している。したがって、装置は相互に独立に作動且つ利用可能である。
【０００９】
しかしながら、管理装置が個別装置の１つまたは複数の制御装置内に形成されていることが有利なこともある。個別装置の制御装置はそのまま利用可能なハードウェア構成要素である。したがって、個別装置のこれらの制御装置内に管理装置を形成することにより、ハードウェア費用を低減させることができる。
【００１０】
本発明の特に有利な実施態様においては、これは、管理装置に、実際値と、個別装置により決定された目標値とが入力されること、入力された値から、個別装置の可能作用が決定されること、および管理装置により、個別装置の作用を調節する値を出力可能であること、により拡張される。したがって、管理装置は、場合により行われる好ましくない動作を予防する。個別装置により決定された目標値は、管理装置により受け取られ、且つ対応の変数に関連の実際値を考慮して相互に調整される。したがって、管理装置により値を出力可能なので、個別装置の作用は有効に適合される。これに関して、管理装置により、個別装置の動作を抑制可能であることが特に有利とみなされる。この変更態様においては、管理装置によりいかなる動作も行われないときには、個別装置は相互に完全に独立に作動する。このことは、例えば管理装置が故障したときに有利である。このとき、個別装置は常に継続して完全に機能可能である。個別装置の動作が抑制されるべきときにはじめて、管理装置により動作が行われる。この場合、例えば確認信号の伝送だけで十分である。確認信号は、個別装置により提供された安定化動作が抑制されるべきであるかどうかを与える。例えば、抑制に対して記号数字１が使用され、ないし安定化動作の完全な実行のために記号数字０が使用されるかまたは信号が伝送されなくてもよい。
【００１１】
本発明は、個別装置による性能の調節を管理する管理装置が設けられていることにより、この種の方法を構成している。このようにして、本発明による装置の利点が方法においても適用される。以下に記載の方法の実施態様においても、同様に、対応する装置態様の利点および特色が認められる。
【００１２】
特に好ましい方法においては、個別装置として、ＥＳＰ、ＥＡＳ、ＥＡＲおよび／またはＡＢＣが設けられていてもよい。
特に有利な実施態様においては、方法は、管理装置が、インタフェースを介して個別装置の制御装置と通信する制御装置内に形成されているように拡張されている。
【００１３】
好ましい実施態様においては、管理装置が別の制御装置内に形成されている。
しかしながら、管理装置が個別装置の１つまたは複数の制御装置内に形成されていることもまた有利であろう。
【００１４】
本発明による方法の特に好ましい実施態様においては、管理装置に、実際値と、個別装置により決定された目標値とが入力されること、入力された値から、個別装置の可能作用が決定されること、および管理装置により個別装置の作用を調節する値を出力可能であることにより、この方法が拡張されている。
【００１５】
これに関して、管理装置により、個別装置の動作を抑制可能であることが特に有利であるとみなされる。
本発明は、個別装置の安定化機能の適切な管理により、装置の総合有利性が個別装置の有利性の合計より大きくなり得るという知見に基づいている。これは、例えば、状況の関数としての妨害動作が排除され、一方で有効な動作が適切に且つ同時に開始されることにより行うことができる。部分装置は相互に独立に作動且つ使用可能であり、この場合、情報交換の可能性のみは保証されなければならない。同様に、車両の内部に任意の分割段が形成されてもよい。関与するすべての制御装置内でインタフェースが正確に取り扱われていることに注意すべきである。このように、車両内のすべての個別装置を共同して作動させるために、管理装置の開発および適用が重要となる。
【００１６】
ここで、本発明を添付図面により好ましい実施態様の例で説明する。
〔実施態様の説明〕
図１は本発明による装置を表わすブロック線図を示す。ブロック線図内に、機能ユニットおよび個々の機能ユニット間の信号を表わす矢印が示されている。個別信号は単一ラインの矢印により表わされている。信号ベクトルは複数ラインの矢印により表わされている。例として、３つの個別装置１２、１４、１６が与えられている。ＥＳＰ制御装置１２、ＥＡＳ制御装置１４、およびＥＡＲ制御装置１６は、それぞれＣＡＮ１８を介して適用プロトコル規則に従って走行安定性管理制御装置１０と通信する。走行安定性管理制御装置１０は、ここでは別の制御装置として示されている。同様に、存在する制御装置１２、１４、１６に、走行安定性管理制御装置１０の役割を付加させることもまた可能である。個別装置の制御装置１２、１４、１６は、走行安定性管理制御装置１０に、情報即ち特に走行動特性への目的とする動作に影響を有する値を与える。一方で、走行安定性管理制御装置１０は、個別装置の制御装置１２、１４、１６に、例えば、個別装置の制御装置１２、１４、１６の作用を開始させるために０を、およびそれぞれの作用を遮断させるために１を伝送する。例えば、ブレーキ装置２０、かじ取り装置２２、シャシ２４の調節においては、これらの作用は対応のアクチュエータ装置２６を介して行われる。
【００１７】
図２は走行安定性管理を表わすブロック線図を示す。ブロック線図内に、機能ユニットおよび個々の機能ユニット間の信号を表わす矢印が示されている。個別信号は単一ラインの矢印により表わされている。信号ベクトルは複数ラインの矢印により表わされている。ＣＡＮインタフェース入口２８を介して種々の値が走行安定性管理に伝送される。この値は、例えば、ＥＳＰによる安定化車輪目標滑り４０、およびＥＡＳにより安定化させるための前車軸における重畳かじ取り角４２である。さらに、部分装置からの情報４４が伝送される。この場合、これは、特に次の変数、即ち車輪ごとの滑り、車両速度、横方向加速度、ドライバのかじ取り角、車輪におけるかじ取り角、加速ペダル位置、ドライバのブレーキ圧力、前車軸ないし後車軸の横滑り角、車輪接触力および摩擦係数である。
【００１８】
その他の変数として、ＣＡＮインタフェース入口２８を介して、ＥＡＲの安定化シャシ動作による車両重心の垂直軸周りの差モーメント４６が伝送される。
タイヤ特性の物理モデルから車両タイヤにおける縦方向力およびサイドフォース、並びにそれらの変化を計算するために、計算ユニット３２に情報４０、４２、４４が伝送される。計算ユニット３２内の計算から、タイヤ縦方向力および縦方向力動作によるその変化に関する情報４８、およびタイヤ・サイドフォースおよびサイドフォース動作によるその変化に関する情報５０が続く。情報４８は、ＥＳＰ動作に基づいて車両重心の垂直軸周りのモーメントおよびその変化を計算するために計算ユニット３４に伝送される。情報５０は、ＥＡＳ動作に基づいて車両重心の垂直軸周りのモーメントおよびその変化を計算するために計算ユニット３６に伝送される。計算ユニット３４の出力変数は、安定化ブレーキ動作による車両重心垂直軸周りの差モーメント５２である。計算ユニット３６の出力情報は安定化前車軸かじ取り動作による車両重心の垂直軸周りの差モーメント５４である。最後に挙げた情報５２、５４は、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択ユニット３８に伝送される。選択ユニット３８の出力変数は、縦方向力動作の抑制命令５６、サイドフォース動作の抑制命令５８ないし法線力動作の抑制命令６０であり、これらの命令は、選択ユニット３８の結果の関数としてＣＡＮインタフェース出口３０を介して出力される。
【００１９】
ＥＡＲの安定化シャシ動作による重心の垂直軸周りの差モーメント４６は、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択ユニット３８に直接入力され且つこれにより考慮される。
【００２０】
したがって、要約すると、図２に示すユニットにおいて、到着信号は、可能な場合には車両重心の車両垂直軸に関する回転モーメントに換算されて走行安定性動作として解釈され、合計され、重みづけされ、且つ比較される。さらに、抑制されるべき１つまたは複数の動作が選択され且つフィードバックされる。例として、図２において、ＥＳＰは各車輪に対する重畳目標滑りを走行安定性動作に対する特性変数として伝送すると仮定する。その他の変数も考えられ且つ可能である。ＥＡＳにおいては、安定化のために車両に作用すべき重畳かじ取り角が伝送変数として使用されると仮定する。その他の変数も考えられ且つ可能である。ＥＡＲにおいては、ＥＡＲ制御装置において、車両重心の垂直軸に関する安定化モーメントが、そこで希望ないし計画されたＥＡＲアクチュエータ装置の確認に基づいて決定され且つ伝送され、したがって走行管理制御装置内で直接利用可能であると仮定する。この場合もまたその他の変数が考えられ且つ可能である。
【００２１】
図３は、タイヤ縦方向におけるタイヤ・モデルに対するμ−滑り曲線を示す。これは縦方向における概略タイヤ特性曲線であり、且つタイヤ縦滑りおよび走行路面摩擦係数の関数として、考えられる近似が与えられ、この場合、設定パラメータおよびこれらの特性曲線は、例として、タイヤ縦方向力、タイヤ縦滑りおよび走行路面摩擦係数の間の関係の多くの可能な態様を代表している。縦軸に車輪縦方向力μが目盛られ、μは次式で定義される。
【００２２】
【数１】

即ち、車輪縦方向力Ｆ_ＬＲａｄと車輪法線力Ｆ_ＮＲａｄとの商として定義されている。横軸に滑りＳｌが目盛られている。縦方向力を近似するために、次式が使用される。
【００２３】
【数２】

ここで、ｇ＝９．８１ｍ／ｓ^２であり、ａ_ｘ、ａ_ｙは、縦方向加速度ないし横方向加速度である。
【００２４】
縦方向および横方向に加速度のない走行においては、利用される摩擦係数の上記の計算をするための信号が存在しないので、この場合には摩擦係数μ＝０．０が出力されるであろう。このような０の値を有する問題を除外するために、摩擦係数の値の範囲は、μ_Ｍｉｎ＝０．１ に制限される。上限値として、例えば、μ_Ｍａｘ＝１．０ が使用される。同様に、より高い値に制限することが考えられよう。
【００２５】
縦方向力の近似に対する特性値は次のように計算され、ここで、Ｋｌ′は力勾配を表わし、与えられた数値は設定可能であることが好ましい。
【００２６】
【数３】

入力情報としてＳｌを使用した縦方向力の本来の近似は、このとき、Ｓｌ＜Ｓｌ′（μ） 対して、次式により行われる。
【００２７】
【数４】

他方で、縦方向力Ｆ_Ｌは次式により決定される。
【００２８】
【数５】

Ｆ_Ｌの第２の計算方法により、高い滑りＳｌにおける特性曲線の低下が考慮される。
【００２９】
上記の計算に関して、摩擦係数が車両重心に関するものであることに注意すべきである。これにより、車両の右側ないし左側で異なる摩擦係数が平均値形成により考慮される。
【００３０】
図４は、タイヤ横方向におけるタイヤ・モデルに対するμ−滑り曲線を示す。線図の縦軸に車輪サイドフォースが目盛られ、これは、次式により車輪サイドフォースと車輪法線方向力との商として定義される。
【００３１】
【数６】

線図の横軸に横滑りパラメータαが目盛られている。
【００３２】
摩擦係数情報を決定するために、図３の態様が参照される。
設定パラメータは、次式に基づいて決定される。
【００３３】
【数７】

この場合もまた、数値は設定可能であることが好ましい。
【００３４】
このとき、本来の近似は下記の式により行われ、この場合、一方で２つのケースが区別される。第１のケースにおいては、α＜α′（μ）が適用される。このときサイドフォースは、次式により計算される。
【００３５】
【数８】

他方のケースにおいては、サイドフォースは、次式により計算される。
【００３６】
【数９】

第２のケースにおいては、αの高い値におけるサイドフォースの低下が考慮される。
【００３７】
αの値が小さい場合、さらに次の近似を行うことができる。
【００３８】
【数１０】

一方で、車両の右側と左側との間で摩擦係数が異なることに関しては、図３の態様が参照される。
【００３９】
図５はタイヤ力の角度関係の説明図を示す。摩擦係数μと、摩擦係数μを利用する縦滑りＳｌとにより、ないし摩擦係数μとタイヤ横滑りαとにより決定されるタイヤ７０のタイヤ縦方向力Ｆ_Ｌ（Ｓｌ、μ、Ｆ_Ｎ）およびＦ_Ｓ（α、μ、Ｆ_Ｎ）は二乗して加算されてタイヤ合力としてＦ_Ｒが計算される。
【００４０】
【数１１】

縦方向および横方向において特性曲線が線形範囲内に存在すると仮定した場合、即ち小さい滑りおよび小さい横滑りが存在すると仮定した場合、滑りおよび横滑りは図５のように表わすことができる。このようにして、滑りＳｌおよび横滑りα_Ｓｌから、力の作用角δは、次式で定義される。
【００４１】
【数１２】

滑りおよび横滑りの大きい値に対しては、非線形性が発生するためにこの関係は正確には当てはまらないが、ここで必要とされる評価に対しては、多くの利用においてその精度は十分である。
【００４２】
このように、設定された車輪力Ｆ_Ｒから、車輪縦方向力Ｆ_Ｌが次式で評価される。
【００４３】
【数１３】

また、タイヤ・サイドフォースＦ_Ｓが次式で評価される。
【００４４】
【数１４】

これらの式は、図５に示されている縦滑り等値λを用いて比較的簡単に表わされ、ここで０による除算は別個に取り扱われなければならない。
【００４５】
図４および図５により説明されたタイヤ力モデルから出発して、タイヤの縦方向力荷重およびサイドフォース荷重の決定は原理的に可能である。しかしながら、上記のモデルは一方向の力作用から出発している。双方向の力作用における重ね合わせは別個に取り扱われなければならない。縦方向力およびサイドフォースを別々に決定し且つ後で重ね合わせることがなされた場合、中間の値でカーブが最大値となることによってタイヤ力を横滑りないし滑りに一義的に割り当てることができないので、力の評価において問題となる影響が発生することがある。
【００４６】
これは、縦方向および横方向においてタイヤ特性が対称であるという十分に当てはまる仮定のもとで、次の方法、即ち
伝達可能な最大タイヤ力は、μ＊Ｆ_Ｎ と仮定されること、
横滑りおよび縦滑りは二乗して加算されて縦滑り等値λが形成されること、
この合成タイヤ力の形成が、図３および図４に関して説明されたような類似の特性曲線モデルから行われること、および
角度関係に基づいてタイヤ力の縦方向力成分およびサイドフォース成分への分解が行われ、この場合、この分解は滑りおよび横滑りに基づいていること、
により回避することができる。
【００４７】
タイヤ力の近似は、下記の式に基づいて行われる。一方で、摩擦係数情報は、図３により説明されたように形成される。
この場合、以下の特性値を用いて作業が行われ、この場合、数値は同様に設定可能である。
【００４８】
【数１５】

近似は、次式により２つのケースに分けて行われる。
【００４９】
【数１６】

第１のケース、λ＜λ′（μ） においては、サイドフォースは、次式により計算される。
【００５０】
【数１７】

第２のケース、λ≧λ′（μ） においては、計算は次式により行われる。
【００５１】
【数１８】

第２のケースは、縦滑り等値λの値が高い場合にサイドフォースの低下を形成する。
【００５２】
このとき、縦方向力への換算は、次式により行われる。
【００５３】
【数１９】

サイドフォースへの換算は、次式により行われる。
【００５４】
【数２０】

車両の右側と左側との間で摩擦係数が異なる態様に関しては、図３の態様が参照される。
【００５５】
図６は双方向の荷重に対するタイヤ力計算を説明する流れ図を示す。最初に、個々の方法ステップの意味を挙げておく。
【００５６】
【数２１】

ステップ３２０１においてスタートした後に、ステップ３２０２において、タイヤ力を決定するパラメータがセットされる。ステップ３２０３において、ステップ３２０２からのパラメータを使用して、ステップ３２０４−３２１０内で使用可能なその他の変数が計算される。ステップ３２０４において、最初に、縦滑り等値が最大車輪力における値より小さいかどうかが特定される。これが肯定の場合、ステップ３２０６において、そこで与えられた関係に基づいてタイヤ合力が計算される。これが否定の場合、ステップ３２０５において、そこに与えられた他の関係がタイヤ合力の計算に利用される。次に、ステップ３２０７において、縦滑り等値が０に等しいかどうかが検査される。これが肯定の場合、０による除算を回避するために、タイヤ・サイドフォースＦ_Ｓおよびタイヤ縦方向力Ｆ_Ｌが０にセットされる。これが否定の場合、即ち縦滑り等値が０に等しくない場合、タイヤ・サイドフォースおよびタイヤ縦方向力がそこに与えられた関係に基づいて計算される。ステップ３２１０において、図６に示す方法が終了する。
【００５７】
図７は、ＥＳＰ縦方向力動作におけるタイヤ力およびタイヤ力変化の計算を説明する流れ図を示す。ＥＳＰ動作に関しては、前車軸および後車軸における横滑り角が既知の設定変数として与えられ、この場合、縦方向力を変化させるために車輪滑りが操作されてもよい。図７の流れ図は、ＥＳＰ動作による実際の車輪力および車輪力変化の計算を示す。このアルゴリズムは各車輪に対して実行されなければならない。最初に、個々のステップの意味を挙げておく。
【００５８】
【数２２】

ステップ３２１１において計算をスタートさせた後に、ステップ３２１２において、注目車輪の縦滑りが決定される。それに続いてステップ３２１３において、車輪の横滑り角が決定される。ステップ３２１４において、決定されたパラメータＳｌおよびαの関数として、タイヤ力モデルが呼び出される。ステップ３２１５において、決定されたサイドフォースおよび決定された縦方向力がパラメータＦ_ＳＲａｄないしＦ_ＬＲａｄとして記憶される。ステップ３２１６において、車輪に対する縦滑り動作が考慮される。ステップ３２１７において、新たなパラメータＳｌおよびαの関数として再びタイヤ力モデルが呼び出される。次にステップ３２１８において、差の形成によりサイドフォース変化および縦方向力変化が決定且つ記憶される。ステップ３２１９において、注目車輪に対するタイヤ力の計算が終了する。
【００５９】
図８は、ＥＡＳサイドフォース動作におけるタイヤ力およびタイヤ力変化の計算を説明する流れ図を示す。ＥＡＳ動作に関しては既知の設定変数として前車軸および後車軸における車輪滑りが適用され、この場合、サイドフォースを変化させるために少なくとも前車軸における横滑り角に操作が行われてもよい。図８の流れ図は、ＥＡＳ動作に基づく実際の車輪力および車輪力変化の計算を示す。ＥＡＳによる横滑り角動作は車輪ごとに記憶され且つ後車輪に対しては値０が記憶される。これにより、図８により説明されるアルゴリズムはすべての車輪に対して同様に実行可能であり、したがって、対応の信号記憶を有する能動後車軸ステアリングを備えた車両に対しても実行可能である。以下に説明されるアルゴリズムは各車輪に対して実行されなければならない。最初に、図８に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
【００６０】
【数２３】

ステップ３２２０において、ＥＡＳ縦方向力動作に対するタイヤ力およびタイヤ力変化の計算がスタートする。ステップ３２２１において、注目車輪の縦滑りが変数Ｓｌとして記憶される。ステップ３２２２において車輪の横滑り角が変数αとして記憶される。ステップ３２２３において、記憶されているパラメータＳｌおよびαを使用してタイヤ力モデルが呼び出される。ステップ３２２４において、車輪のサイドフォースおよび縦方向力が記憶される。それに続いてステップ３２２５において、車輪の縦滑り動作が考慮され且つ新たな変数αが記憶される。ステップ３２２６において、このとき存在するパラメータＳｌおよびαの関数として再びタイヤ力モデルが呼び出される。それに続いてステップ３２２７において、差の形成によりサイドフォース変化が計算され且つ記憶される。同様に、差の形成により縦方向力変化が計算され且つ記憶される。ステップ３２２８において、図８に示されている方法が終了する。
【００６１】
図９は、車両重心垂直軸周りの回転モーメントを計算するための車両モデルの説明図を示す。図９に示されている記号は次の意味を有している。
δ：ＥＡＳにおける前車軸のみのかじ取り角
α_Ｈ：後車軸のタイヤ横滑り角
α_Ｖ：前車軸のタイヤ横滑り角
ω：車両ヨー速度
β：車両姿勢角
ｖＦｚ：直進車両速度
Ｆ_Ｌｘｙ：軸ｘ（前車軸ｖ／後車軸ｈ）および側ｙ（右側ｒ／左側ｌ）におけるタイヤ縦方向力
Ｆ_Ｓｘｙ：軸ｘ（前車軸ｖ／後車軸ｈ）および側ｙ（右側ｒ／左側ｌ）におけるタイヤ・サイドフォース
簡単にするために、車両姿勢角およびタイヤ横滑り角が小さく、したがって力のｓｉｎ（正弦）成分およびｃｏｓ（余弦）成分への分解が行われなくても大きな精度損失がないと仮定される。縦方向力（指数Ｌ）およびサイドフォース（指数Ｓ）から、モーメントが、次式より得られる。
【００６２】
【数２４】

図１０は、車両重心垂直軸周りのモーメントの計算を説明する流れ図を示す。決定されたタイヤのサイドフォース荷重および縦方向力荷重に基づいて、有効てこアームを用いてそれぞれの車輪による車両重心モーメントを決定することができ、並びにＥＳＰ動作およびＥＡＳ動作による力の変化から、このモーメントの変化を決定することができる。決定されたこれらの値はすべての車輪に対して合計されるが、これを図１０により説明する。最初に、図１０に示されているステップの意味を挙げておく。
【００６３】
【数２５】

プログラム・フローがステップ３５０１においてスタートした後に、ステップ３５０２において、車輪が前車軸に存在するかどうかが決定される。これが肯定の場合、ステップ３５０４において、前車軸のサイドフォースによる車両重心モーメントが計算される。これが否定の場合、ステップ３５０３において、後車軸のサイドフォースによる車両重心モーメントが計算される。
【００６４】
それに続いてステップ３５０５において、車輪が車両の左側に存在するかどうかが決定される。これが肯定の場合、ステップ３５０７において、左側縦方向力による車両重心モーメントが決定される。これが否定の場合、ステップ３５０６において、右側縦方向力による車両重心モーメントが決定される。
【００６５】
それに続いてステップ３５０８において、ステップ３５０３ないし３５０４、および３５０６ないし３５０７において決定されたモーメントの加算により、注目車輪による車両重心モーメント成分が決定される。ステップ３５０９において、プログラム・フローは終了する。
【００６６】
図１１は、合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。最初に、図１１に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
【００６７】
【数２６】

ステップ３５１０において、すべての車輪の重心モーメントの合計がスタートする。それに続いてステップ３５１１において、重心モーメントに対するデフォルト値が設定される。ステップ３５１２において、左前車輪の縦方向力およびサイドフォースが、以後処理される変数に記憶される。
【００６８】
ステップ３５１３において、車両重心垂直軸周りのモーメントの決定においてこれらが使用される。ステップ３５１４において、重心モーメントの合計からヨー・モーメントが計算される。
【００６９】
ステップ３５１５−３５１７において、ステップ３５１２−３５１４により左前側に対して説明された方法が反復される。その後に、この方法がステップ３５１８−３５２０において左後車輪に対して反復される。左後車輪に対する計算に続いて、この方法が同様に、ステップ３５２１−３５２３において右後車輪に対して実行される。ステップ３５２４においてフローが終了する。
【００７０】
図１２は、ＥＳＰ縦方向力動作における合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。同様に、最初に、図１２に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
【００７１】
【数２７】

ステップ３４０１において方法のフローが開始する。ステップ３４０２において、最初に重心モーメントに対するデフォルト値が値０に設定される。それに続いてステップ３４０３において、左前車輪における車輪縦方向力と、およびこの車輪に対して決定された縦方向力変化とから、縦方向力に対する変数に記憶される値が計算される。さらに、対応の変数から、変数Ｆ_Ｓに対する値が決定される。ステップ３４０４において、ステップ３４０３において決定された変数を使用して、車両重心垂直軸周りのモーメントが決定される。ステップ３４０５において、重心モーメントの合計によりヨー・モーメントが計算される。
【００７２】
ステップ３４０６−３４０８において、左前車輪に対して実行されたステップ３４０３−３４０５が右前車輪に対して実行される。その後にステップ３４０９−３４１１において、左後車輪に対してこの方法が実行される。最後にステップ３４１２−３４１４において、右後車輪に対してこの方法が実行される。ステップ３４１３において、このプログラム・フローの経過が終了する。
【００７３】
図１３は、ＥＡＳサイドフォース動作における合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。
最初に、図１３に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
【００７４】
【数２８】

ステップ３６０１においてルーチンがスタートした後に、ステップ３６０２において、重心モーメントに対するデフォルト値が０に設定される。その後に、縦方向力および決定された縦方向力変化から、車両重心の垂直軸周りのモーメントの決定に使用される縦方向力が決定される。同様に、対応の値からサイドフォースが決定される。ステップ３６０４において、ステップ３６０３において決定された変数を使用する、車両重心の垂直軸周りのモーメントの決定の呼出しが行われる。ステップ３６０５において、重心モーメントの合計によりヨー・モーメントが決定される。
【００７５】
ステップ３６０６−３６０８において、左前車輪に対してステップ３６０３−３６０５により説明されたものと同じ方法が右前車輪に対して実行される。次に、ステップ３６０９−３６１１において、左後車輪に対してこの方法が実行される。ステップ３６１２−３６１４において、右後車輪に対してこの方法が実行される。ステップ３６１５においてプログラム・フローは終了する。
【００７６】
ここで上記の個々の車輪の処理順序は変更されてもよいことを付記しておく。 図１４は、ＥＳＰおよびＥＡＳにおける動作評価のための動作モーメントの形成を説明する流れ図を示す。ＥＳＰおよびＥＡＳの動作によるモーメント変化は、縦方向力変化ないしサイドフォース変化による安定化モーメントと理解される。ここで、同じ作用を有するが他のインタフェースを有する他のシステムが結合されてもよい。このようなインタフェース形成はシステム技術的にきわめて有効なことがあるので、このステップを別に記載する。
【００７７】
法線力方向における動作モーメントを形成するために、図１４により説明され且つ図１０ないし図１３により実行された計算ステップを、この方法に対する例として使用することができ、これにより、車両全体の安定性に関して、縦方向力およびサイドフォースを調節するシステムに比較して、法線力分配への動作の効果を十分に評価することができる。インタフェース信号として、サイドフォース動作に対するＭ_Ｓ、および縦方向力動作に対するＭ_Ｌに類似して信号Ｍ_Ｎが予想され、信号Ｍ_Ｎは、車両重心の車両垂直軸周りに作用するヨー・モーメントの変化を表わす。
【００７８】
最初に、図１４に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
【００７９】
【数２９】

ステップ３５２５においてルーチンがスタートした後に、ステップ３５２６において、サイドフォース動作に対するインタフェース信号が、サイドフォースに関して、ＥＡＳ動作からのヨー・モーメントと作動点ヨー・モーメントとの差として計算される。同様に、ステップ３５２７において、差の形成により縦方向力動作に対するインタフェース信号が計算される。ステップ３５２８において、このプログラム部分が終了する。
【００８０】
図１５は、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択を説明する流れ図を示す。最初に、最大モーメントＭ_ＳＰＭａｘの選択を説明する。法線力動作、サイドフォース動作および縦方向力動作による重心モーメント作用への可能な動作が次のように検査される。
ａ）法線力分配によるモーメント
ｂ）サイドフォース動作によるモーメント
ｃ）ａ）＋ｂ）
ｄ）ｇ）＋ａ）
ｅ）ｇ）＋ｂ）
ｆ）ａ）＋ｂ）＋ｇ）
ｇ）縦方向力動作によるモーメント
この場合、多数の可能性 ２^ｎ−１ があり、ここでは、動作可能性の数は、ｎ＝３ である。これらの可能性は、上記の順序で絶対値比較により実行され、且つ絶対値比較によって予め決定された必要重心モーメントＭ_ＳＰＭａｘと比較される。Ｍ_ＳＰＭａｘに到達した場合、この順序内の第１の動作が選択され且つ開始される。したがって、上記リストの順序内で動作の優先順位づけが行われる。
【００８１】
車両安定化が要求され且つ本来それが実行可能である場合、いずれの場合もこの簡単な問い合わせにより車両安定化が達成される。この場合、例えば、ＥＳＰが、例えばＡＢＳ弁の故障により作動可能ではないが、必要安定化モーメント（目標滑り）がＥＳＰにより出力されることが考えられる。このとき、この作用は、例えばＥＡＲから法線力動作により、およびＥＡＳからサイドフォース動作により形成される。
【００８２】
同様に、例えば、ＥＳＰからのモーメント要求がＥＡＲおよびＥＡＳからのモーメント要求より大きいことが考えられる。したがって、最初のモーメント要求がＭ_ＳＰＭａｘとして選択されるが、このモーメントを示すために法線力変化およびサイドフォース変化によるモーメントの合計が十分であるので、これは実行されない。
【００８３】
同様に、合計動作の作用が弱く、したがっておそらく例えば特性曲線の低下領域内のタイヤ力の導入により、個別動作よりも快適であることが考えられる。この理由から、主として複合動作を検査するために、不快と検出された縦方向力動作はブレーキ装置を介して最後に評価される。
【００８４】
計算ステップのこのフローにおいて、縦方向力動作は、最も低い快適性および最も大きい速度損失を意味すること、および法線力分配を変化させるシャシ動作は最も大きな快適性を提供することが前提とされる。同様に、サイドフォースを形成させるかじ取り装置内に対する動作はドライバに対して最も低い快適性損失を示すことが想定される。
【００８５】
ここで、符号を除いて動作を比較するために絶対値の問い合わせが行われる。正しい動作を開始させるためには問い合わせで十分である。しかしながら、部分装置の動作は同じ目的を追究することが前提であり、そうでない場合には、全体効果は明らかに不均一になるであろう。例えば、ある時点に、例えば姿勢角の評価アルゴリズムに基づいて、車両の安定性を改善させる部分装置が車両姿勢角を低減させることが考えられる。これに対して、他の部分装置は、ほぼ同時にアンダステアリング傾向を防止するヨー速度制御を実行する。これは、車両調節の符号をきわめて急速に交換させる動作を導くことになる。したがって、このような結合システムの形成においては、このような動作が現われおよび／または妨害しているかどうかに関しては別に考慮されなければならない。
【００８６】
このアルゴリズムに対する代替態様として、すべての動作をその効果において重みづけすること、およびすべての動作を検査したのちに、必要なＭ_ＳＰＭａｘを形成するが、これとのできるだけ小さい間隔を保持する動作を選択することが考えられよう。したがって、ここで見たような優先順位の設定は不必要となるであろう。その代わりに、各サイクルにおいて、優先順位が計算されるであろう。しかしながら、この利点はさらに計算費用をかけてはじめて得られるであろう。
【００８７】
図１５に示されている方法を詳細に説明する前に、図１５に示されている方法ステップの意味を挙げておく。
図１５ａにおいて：
【００８８】
【数３０】

図１５ｂにおいて：
【００８９】
【数３１】

図１５ｃにおいて：
【００９０】
【数３２】

プログラム・フローはステップ３８０１において開始する。それに続いてステップ３８０２において、動作の優先順位の関数として、以後の処理のためのモーメントが計算される。ステップ３８０３において、動作が行われてよいかどうかを決定する出力値が設定される。この場合、最初に、法線力動作、サイドフォース動作のみならず縦方向力動作もまた行われてもよいことが設定される。
【００９１】
ステップ３８０４において、縦方向力動作からの安定化モーメントが必要安定化モーメントより大きいかどうかが決定される。これが肯定の場合、ステップ３８０５において、縦方向力動作からのモーメントが必要安定化モーメントとして記憶される。その後にステップ３８０６に移行される。ステップ３８０４における問い合わせが否定の場合、直ちにステップ３８０６に移行される。
【００９２】
ステップ３８０６において、法線力動作からの安定化モーメントが必要安定化モーメントより大きいかどうかが決定される。これが肯定の場合、ステップ３８０７において、法線力動作からのモーメントが必要安定化モーメントとして記憶される。その後にステップ３０８０に移行される。ステップ３８０６における問い合わせが否定の場合、直ちにステップ３８０８に移行される。
【００９３】
ステップ３８０８において、サイドフォース動作からの安定化モーメントが必要安定化モーメントより大きいかどうかが検査される。これが肯定の場合、サイドフォース動作からのモーメントが必要安定化モーメントとして記憶される。その後にステップ３８１０に移行される。ステップ３８０８における問い合わせが否定の場合、直ちにステップ３８１０に移行される。
【００９４】
ステップ３８１０において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ａ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが検査される。これが否定の場合、ステップ３８１１において、縦方向力動作のみならずサイドフォース動作もまた遮断される。
【００９５】
ステップ３８１０における問い合わせが肯定の場合、ステップ３８１２において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ｂ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが決定される。これが否定の場合、縦方向力動作および法線力動作が遮断される。
【００９６】
ステップ３８１２における問い合わせが肯定の場合、ステップ３８１４において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ｃ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが決定される。これが否定の場合、縦方向力動作が遮断される。
【００９７】
ステップ３８１４における問い合わせが肯定の場合、ステップ３８１６において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ｄ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが検査される。これが否定の場合、法線力動作およびサイドフォース動作が遮断される。
【００９８】
しかしながら、ステップ３８１６における問い合わせが肯定の場合、ステップ３８１８において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ｅ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが決定される。これが否定の場合、サイドフォース動作が遮断される。
【００９９】
しかしながら、ステップ３８１８からの問い合わせが肯定の場合、ステップ３８２０において、絶対値として、安定化モーメントＭ_ｆ）が必要安定化モーメントより小さいかどうかが決定される。これが否定の場合、法線力動作が遮断される。
【０１００】
ステップ３８２０からの問い合わせが肯定の場合、ステップ３８２２においてこの方法は終了する。同様にステップ３８１１、３８１３、３８１５、３８１７、３８１９および３８２１における動作変数のそれぞれの遮断過程後に、同様にこの方法は終了する。
【０１０１】
本発明による実施態様の上記の記載は説明のためにのみ使用されたもので、本発明を制限するためのものではない。本発明の範囲内で、本発明の範囲並びにその同等性を失うことなく、種々の変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明による装置を表わすブロック線図を示す。
【図２】
図２は、走行安定性管理を表わすブロック線図を示す。
【図３】
図３は、タイヤ縦方向におけるタイヤ・モデルに対するμ−滑り曲線を示す。
【図４】
図４は、タイヤ横方向におけるタイヤ・モデルに対するμ−滑り曲線を示す。
【図５】
図５は、タイヤ力の角度関係の説明図を示す。
【図６】
図６は、双方向の荷重に対するタイヤ力計算を説明する流れ図を示す。
【図７】
図７は、ＥＳＰ縦方向力動作におけるタイヤ力およびタイヤ力変化の計算を説明する流れ図を示す。
【図８】
図８は、ＥＡＳサイドフォース動作におけるタイヤ力およびタイヤ力変化の計算を説明する流れ図を示す。
【図９】
図９は、車両重心の垂直軸周りの回転モーメントを計算するための車両モデルの説明図を示す。
【図１０】
図１０は、車両重心の垂直軸周りのモーメントの計算を説明する流れ図を示す。
【図１１】
図１１は、合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。
【図１２】
図１２は、ＥＳＰ縦方向力動作における合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。
【図１３】
図１３は、ＥＡＳ縦方向力動作における合計による重心モーメントの計算を説明する流れ図を示す。
【図１４】
図１４は、ＥＳＰおよびＥＡＳにおける動作評価のための動作モーメントの形成を説明する流れ図を示す。
【図１５】
図１５ａは、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択を説明する流れ図を示す。
図１５ｂは、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択を説明する流れ図を示す。
図１５ｃは、安定化動作の優先順位づけ、評価および選択を説明する流れ図を示す。

Claims (14)

1. 車両性能を調節する複数の個別装置（１２、１４、１６）を備えた車両性能モニタ装置において、
   個別装置（１２、１４、１６）による性能の調節を管理する管理装置（１０）が設けられていること、
   を特徴とする車両性能モニタ装置。
2. 個別装置として、ＥＳＰ（１２）、ＥＡＳ（１４）、ＥＡＲ（１６）および／またはＡＢＣが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 管理装置（１０）が、インタフェース（１８、２８、３０）を介して個別装置の制御装置と通信する制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 管理装置（１０）が、別の制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
5. 管理装置（１０）が、個別装置の１つまたは複数の制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
6. 管理装置（１０）に、実際値と、個別装置（１２、１４、１６）により決定された目標値とが入力されること、
   入力された値から、個別装置（１２、１４、１６）の可能な作用が決定されること、および
   管理装置（１０）により、個別装置（１２、１４、１６）の作用を調節する値を出力可能であること、
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
7. 管理装置（１０）により、個別装置（１２、１４、１６）の動作を抑制可能であ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装置。
8. 車両性能が複数の個別装置（１２、１４、１６）により調節される車両性能モニタ方法において、
   個別装置（１２、１４、１６）による性能の調節を管理する管理装置（１０）が設けられていること、
   を特徴とする車両性能モニタ方法。
9. 個別装置として、ＥＳＰ（１２）、ＥＡＳ（１４）、ＥＡＲ（１６）および／またはＡＢＣが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 管理装置（１０）が、インタフェース（１８、２８、３０）を介して個別装置の制御装置と通信する制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
11. 管理装置（１０）が、別の制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 管理装置（１０）が、個別装置の１つまたは複数の制御装置内に形成されていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の方法。
13. 管理装置（１０）に、実際値と、個別装置（１２、１４、１６）により決定された目標値とが入力されること、
    入力された値から、個別装置（１２、１４、１６）の可能な作用が決定されること、および
    管理装置（１０）により、個別装置（１２、１４、１６）の作用を調節する値を出力可能であること、
    を特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の方法。
14. 管理装置（１０）により、個別装置（１２、１４、１６）の動作を抑制可能であることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載の方法。