JP2007513002A - 危険な走行状況内にある車両の安定化方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 危険な走行状況において、車両がより急速に安定化され且つその横転が阻止可能なように、走行動特性制御を改善する。
【解決手段】 危険な走行状況において、選択された車輪（７、８）における自動ブレーキ係合により走行運転に係合する走行動特性制御（１−５）の機能性を改善するために、本来のブレーキ係合に先だって、予め、間近に迫っている危険な走行状態が検出され、且つ間近の制御係合が予想される少なくとも１つの車輪において低い予備ブレーキ圧力（２２）が形成されたとき、ブレーキ装置（３）の応答速度が本質的に上昇可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、危険な走行状況における車両の安定化方法およびその対応の装置に関する。

走行動特性制御は、危険な走行状況においてドライバを支援し、車両を自動的に再び安定化させるために使用される。この場合、例えばＥＳＰ（電子式安定性プログラム）またはＲＯＭ（横転緩和）のような既知の走行動特性制御装置は、走行運転に係合するために、操作要素として一般に車両ブレーキまたはエンジン制御を使用する。他の装置は、例えば能動的ばね／ダンパ系（法線力分配系）または能動的ステアリングもまた利用する。

例えば、ＥＳＰのような走行動特性制御は、たいていの場合、車両のヨー速度、即ち垂直軸周りの車両の回転を制御する。車両の行過ぎ制御または横滑りの場合、ヨー速度は、ドライバの設定（ハンドル角、加速ペダル位置、ブレーキ操作）に基づいて、存在すべきヨー速度よりも高くなる。車両を安定化させるために、制御アルゴリズムは、選択された車輪ブレーキの操作により変換される補償ヨー・モーメントを計算する。この場合、制御アルゴリズムは、一般に、ブレーキ・トルクを個々の車輪に対する目標滑りの形態で設定し、この目標滑りは、ブレーキ滑り制御装置により設定される。

行過ぎ制御において適切な補償ヨー・モーメントを設定するために、特にカーブ外側車輪が適している。この車輪は車両重心に対して有利なレバー・アームを有し、典型的なシャシ設計に基づいて高い力を与えることも可能である。

例えば、ＲＯＭのような横転安定化機能を有する走行動特性制御装置は、ブレーキ係合により、同様に典型的にはカーブ外側前車輪に作用する。この車輪は、たいていの場合高い荷重を受け、これにより、高く且つ場合により危険な横方向加速度の形成に著しく関与することがある。

例えば、車線変更操縦または釣り針状操縦のような高動特性操縦においては、車両は典型的には第１のハンドル操作において危険な走行状態に陥る。ここで、一方で、高い横方向加速度が発生することがあり、この横方向加速度において、特に重心の高い車両は横転危険範囲内に入ることがある。他方で、この時点に、強い行過ぎ制御となることもある。したがって、高動特性操縦においては、カーブ外側前車輪におけるブレーキ・トルク係合は、横転に対してのみならず行過ぎ制御に対してもまた支援する。

既知の走行動特性制御は、一般に、ヨー速度の制御偏差が所定の制御しきい値を超えたとき、走行運転に係合する。制御しきい値を超えたとき、油圧ブレーキ装置ないしブレーキ装置の油圧ポンプに操作要求が出力され、且つ油圧装置の種々の弁が制御装置により操作される。

しかしながら、例えば油圧ポンプの目標回転速度への起動またはブレーキのブレーキ液充填等のような種々の遅れ原因に基づいて、ブレーキ圧力は有限の勾配でのみ上昇可能であるので、希望目標ブレーキ・トルクは、ブレーキ装置の関数である所定の時間後にはじめて作用することになる。この遅れ時間は、特に高動特性操縦において、車両が横滑りに陥り且つ十分急速に安定化できない結果を導くことがある。まさに、運搬トラックまたはＳＵＶ（スポーツ・ユーティリティ車）のような重心の高い車両において、ブレーキ装置の遅れ応答特性が、車両を横転させるきわめて高い横方向加速度が発生する結果を導くことがある。

したがって、危険な走行状況において、車両がより急速に安定化され且つその横転が阻止可能なように、走行動特性制御装置を改善することが本発明の課題である。

この課題は、本発明により、主請求項に記載の特徴により解決される。本発明の他の形態が従属請求項から明らかである。

本発明の本質的な特徴は、１つの車輪において自動ブレーキ係合が間近に迫っていることを、本来の制御係合の開始前に予め検出し、この車輪において低い予備ブレーキ圧力を形成することにある。本来の制御係合の前に、間近に迫っている危険な走行状態が予め検出され、間近の制御係合が予想される少なくとも１つの車輪において低い予備ブレーキ圧力が形成されることにより、当該ブレーキの応答速度が本質的に上昇可能である。したがって、この手段は、ブレーキ装置に予め「予圧が与えられる」ように作用し、操作要求に対するブレーキ装置の応答時間が本質的により短くなり、したがって、車両がより良好に安定化可能であるという利点を有している。

（制御係合が行われる）危険な走行状況が間近に迫っていることが、基本的に、全ての状態変数から導かれてもよく、これらの状態変数から、単独でまたは組み合わせにおいて、間近に迫っている制御係合に関する指示が得られる。きわめて間近に迫っている危険な走行状況は、例えば、ヨー速度が著しく増加したこと、即ちヨー速度の勾配が所定のしきい値を超えているか、および／またはヨー速度の制御偏差が所定のしきい値を超えていること（いずれか低いほうが本来の安定化係合に対する制御しきい値として使用される）により検出されてもよい。きわめて間近に迫っている制御係合は、例えば横方向加速度ないしその変化、かじ取り速度等のような他の特性的走行状態変数の評価およびモニタリングにより検出されてもよい。

本発明による予備ブレーキ圧力の供給は、例えば、いわゆる釣り針状操縦、ＲＥＲ（ロード・エッジ・リカバリー）操縦またはいわゆるＶＤＡテスト（Ｅｌｃｈｔｅｓｔ）のような高動特性車線変更操縦において使用されることが好ましい。これらの操縦は、短い時間内に、それにより車両が車線から外れる第１のかじ取り操作と、およびそれにより車両が反対方向かじ取りによって再び最初の走行方向に（ただし横方向にオフセットされて）向けられる第２のかじ取り操作とが行われることを特徴とする。この場合、第２のかじ取り操作後に、しばしば車両の横滑りが発生することがある。したがって、特に第１のかじ取り操作の間に、カーブ内側にある前車輪に、特にかじ取りが出発位置（即ち、第１のかじ取り操作が開始される前のハンドル位置）を超える前に、予備ブレーキ圧力を供給することが提案される。第２のかじ取り操作の間においては、このとき、最初のカーブ内側前車輪がカーブ外側前車輪を形成し、このカーブ外側前車輪において、このとき本来の滑り制御が行われる。

カーブ内側前車輪のブレーキに予圧を与えることは、第１のかじ取り操作の間に、車両に行過ぎ制御の追加ヨー・モーメントが作用するという欠点を有している。したがって、予備ブレーキ圧力は、車両がそれほど強く影響されない程度にのみ設定することが有効である。しかしながら、この予備手段の本質的な利点は、前車輪ブレーキに予め予圧が与えられているので、第２のかじ取り操作後に、車両が本質的により急速に再び安定化可能であることにある。

高動特性車線変更操縦において、車両横方向加速度の絶対値が大きく、かじ取り速度が０より小さく（即ち、かじ取り運動がニュートラル位置の方向に行われる）、且つ所定のしきい値を下回っているという条件下において、予備ブレーキ圧力が形成されることが好ましい。ここで、かじ取り速度はかじ取り角の時間変化として定義され、この場合、かじ取り角の絶対値が低下するときにはかじ取り速度は負であり、かじ取り角の絶対値が増加する場合には正である。

動的車線変更操縦は、特に、短時間に連続するきわめて急速なかじ取り操作を特徴とし、したがって、動的車線変更操縦は、所定の時間内に、車両の横方向動特性に関して第１の条件を満たす第１のかじ取り操作が行われ、且つ第２の条件を満たす第２のかじ取り操作が反対方向に行われることにより検出可能である。この場合、例えば、横方向加速度、横方向加速度変化またはかじ取り速度に対する付属のしきい値は、追越し操縦の範囲内の車線変更と、危険な走行状況に基づく車線変更との間で、区別可能なように設定されていることが好ましい。

予備ブレーキ圧力の供給機能は、所定の条件が満たされているとき、例えば走行動特性制御がブレーキ係合を要求し且つ選択された車輪におけるブレーキ圧力を上昇させるときに、非作動とされることが好ましい。この機能は、例えば、所定の時間にわたり緩慢なかじ取り運動のみが行われているとき、即ち、所定の時間の間かじ取り運動の絶対値が所定のしきい値より小さいとき、非作動とされてもよい。

予備ブレーキ圧力に対する他の形態は、例えば、走行動特性制御の制御係合が行われることなく、予備ブレーキ圧力が所定の時間より長く保持されることであってもよい。
以下に本発明を添付図面の例により詳細に説明する。

図１は走行動特性制御装置１−５の略図を示す。走行動特性制御装置１−５は、種々の走行状態変数を測定するためのセンサ装置を含み、センサ装置から車両の実際特性が決定される。この場合、装置の全てのセンサがブロック２内にまとめられている。ブロック２は、例えば、横方向加速度センサ、走行速度を決定するための車輪回転速度センサ、ハンドル・センサ、ブレーキ圧力センサ等を含む。走行動特性制御装置は、さらに、制御装置１を含み、制御装置１に種々の制御アルゴリズムが記憶されていてもよい。この例においては、制御装置は、ヨー速度制御用アルゴリズムＥＳＰ４と、車両の横転を阻止するために、車両の最大横方向加速度がそれにより制限されるアルゴリズムＲＯＰ（横転防止）５とを含む。

車両が行過ぎ制御されるかまたは縦軸周りに横転しそうになる危険な走行状況においては、制御アルゴリズム４ないし５は、車両を安定化させるために補償ヨー・モーメントを計算する。必要な補償ヨー・モーメントは選択された車輪における車輪ブレーキ３により与えられ、この場合、滑り制御が実行される。

所定の目標ブレーキ圧力ないし目標ブレーキ・トルクを設定するために、制御装置１は、ブレーキ装置３の油圧ポンプおよび種々の弁（図示されていない）を操作する。油圧ポンプの起動およびブレーキのブレーキ液充填による遅れを回避するために、本来の制御係合に先だって、間近のブレーキ係合が予想される車輪において予め予備ブレーキ圧力２２（図４参照）が与えられる。この予備制御手段により、ブレーキ装置に予め「予圧が与えられ」、ブレーキ装置は、制御時に本質的により急速に応答し且つ希望の目標ブレーキ・トルクを設定可能である。

予備ブレーキ圧力は、車両が予備ブレーキ圧力によりその走行特性において著しく影響されないような大きさであることが好ましい。予備ブレーキ圧力は、車両タイプに応じて、例えば２０−５０バールの値をとることができる。

予備ブレーキ圧力は、例えば、車両が行過ぎ制御されるカーブ走行において、または例えば釣り針状操縦、ＶＤＡテスト（Ｅｌｃｈｔｅｓｔ）またはＲＥＲ操縦のような車線変更操縦において予め形成されてもよい。

車線変更操縦における予備ブレーキ圧力の作動化および非作動化を、以下に例として図２により詳細に説明する。
図２は、車線変更操縦において、少なくとも１つの選択された車輪における先行の圧力上昇を用いた走行動特性制御の本質的な方法ステップを示す。動的車線変更操縦は、短時間に連続する２つのかじ取り運動を特徴とし、このかじ取り運動により、車両は第１のかじ取り操作においてはじめに車線から外され、次に第２のかじ取り操作により最初の走行方向に戻される。この場合、特に第２のかじ取り操作後に、車両の行過ぎ制御および横滑りが発生することがある。

このような走行状況を検出するために、はじめにステップ１０において、かじ取り速度ｄδ／ｄｔが０より大きく且つ所定のしきい値ＳＷ１を超えているかどうかが検査される。これが肯定（Ｙ）の場合、これは、通常の追越し操縦とは異なるきわめて急速且つ激しいかじ取り運動を示している。

次にステップ１１において、所定の時間Ｔ内に反対方向に他のかじ取り運動が実行されたかどうかが検査される（問い合わせｔ＜Ｔ）。さらに、第２のかじ取り操作が車両横方向動特性に関する所定の条件を満たしているかどうかが検査される。この条件は、横方向加速度ａｙが所定のしきい値ＳＷ３を超えていることである。他の条件は、かじ取り速度ｄδ／ｄｔが０より小さく（即ち、かじ取り運動がニュートラル位置の方向に実行される）且つしきい値ＳＷ２を下回っていることにある。

第２のかじ取り操作が所定の時間Ｔ内において行われている場合（ケースＹ）、ステップ１２において、走行動特性制御の制御係合が予想される車輪において予備ブレーキ圧力（Ｐ_ＶＬ）が形成される。この車輪は、図３における左前車輪７である。ブロック１１の作動化条件が満たされていない場合（Ｎ）、プロセスは終了する。

予備ブレーキ圧力の形成後、ブロック１３において種々の非作動化条件が検査される。非作動化条件の１つが満たされている場合、機能は再び非作動化される。１つの可能な非作動化条件は、ＥＳＰが制御係合を要求し且つ例えば、それに対応して油圧ポンプを操作することにある。所定の時間Ｔ１内に制御係合が行われなかった場合、予備ブレーキ圧力は再び除去される。

ブロック１３の遮断条件の１つが満たされている場合、ブロック１４において、予備ブレーキ機能はリセット（Ｒｅｓ）される。これによりプロセスは終了する。
図３は、車線変更操縦の間における車両の種々の過程を示す。過程Ａにおいて、車両６は速度ｖで右側車線上を直進走行している。この走行状況から出発して、ドライバは急に左側の他の車線に向かってかじ取りしたとする。この場合、ＲＯＰまたはＥＳＰアルゴリズムの制御しきい値を超えるので、制御装置１は右前車輪８の車輪ブレーキに対して操作信号２０（図４参照）を出力する。ブレーキ装置に慣性があるために、実際ブレーキ圧力Ｐ（信号２１；図４）は、装置に固有の遅れ時間後にはじめて上昇する。

図示の走行状態Ｂに到達する前に、ドライバはさらに反対方向かじ取りを開始し、この場合、ブロック１２内に記載の横方向加速度ａｙおよびかじ取り速度ｄδ／ｄｔに関する開始条件が満たされる。したがって、時点ｔ１に（図４）、左前車輪７において低いレベルを有する予備ブレーキ圧力２２が形成される。

走行状態Ｂを通過したのちに、車両６は右カーブに入り、右カーブにおいて、時点ｔ２で走行動特性制御（ＲＯＰまたはＥＳＰ）の制御しきい値を超え、車両６を安定化させるために、制御装置は左前車輪７の車輪ブレーキに対して圧力上昇要求２３を出力する。ブレーキ装置３に予め予圧が与えられているので、この要求はきわめて短い時間内に変換される（圧力線図２４を参照）。左前車輪７において先行の圧力上昇がない場合、要求された目標ブレーキ圧力は、時間Δｔだけ遅れてはじめて、左前車輪ブレーキ７に与えられるであろう（圧力線図２５を参照）。したがって、走行動特性制御装置の応答時間は時間Δｔだけ改善されたことになる。これにより、車両は本質的により早く元に戻され且つ安定化可能であり、このことは、特に高動特性操縦において走行安全性を本質的に向上させる。

図１は、既知の走行動特性制御装置の略ブロック図を示す。 図２は、予備ブレーキ圧力を形成するための本質的な方法ステップを説明するための流れ図を示す。 図３は、車線変更操縦の間の種々の過程を表わした略図を示す。 図４は、車線変更操縦の間の種々の車両車輪におけるブレーキ圧力の時間線図を示す。

符号の説明

１ 制御装置
２ センサ
３ ブレーキ装置
４ ＥＳＰアルゴリズム
５ ＲＯＰアルゴリズム
６ 車両
７ 左前車輪
８ 右前車輪
１０−１４ 方法ステップ
２０ ＲＯＰないしＥＳＰ圧力設定（右前車輪）
２１ 実際圧力線図（右前車輪）
２２ 予備ブレーキ圧力（左前車輪）
２３ ＲＯＰないしＥＳＰ圧力設定（左前車輪）
２４ 実際圧力線図（予備ブレーキ圧力を有する左前車輪）
２５ 実際圧力線図（予備ブレーキ圧力のない左前車輪）
ｔ０−ｔ３ 時点
Ａ、Ｂ、Ｃ 走行状態
ｖ 車両速度
ａｙ 横方向加速度
ｄδ／ｄｔ かじ取り速度
Ｓ 制御信号

Claims (8)

1. 危険な走行状況がセンサ装置（２）により検出され、且つ所定の条件下において制御アルゴリズム（４、５）がブレーキ装置（３）を介して車両（６）の走行運転に係合する、危険な走行状況内にある車両（６）の安定化方法において、
   間近に安定化係合（２３）が予想される車輪（７）の車輪ブレーキにおいて、安定化係合（２３）に先だって、予め、低いレベルを有する予備ブレーキ圧力（２２）が形成されること、
   を特徴とする危険な走行状況内にある車両の安定化方法。
2. 車両横方向加速度（ａｙ）およびかじ取り速度（ｄδ／ｄｔ）が決定され、且つしきい値でモニタリングされ、車両横方向加速度（ａｙ）が所定のしきい値（ＳＷ３）を超え且つかじ取り速度（ｄδ／ｄｔ）が所定のしきい値（ＳＷ２）を下回っているとき、予備ブレーキ圧力（２２）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両の安定化方法。
3. 所定の時間（Ｔ）内に第１のかじ取り操作と反対方向の第２のかじ取り操作とが行われる車線変更操縦の間に、第２のかじ取り操作において横方向加速度（ａｙ）が所定のしきい値（ＳＷ３）より大きく且つかじ取り速度がしきい値（ＳＷ２）を下回っているとき、予備ブレーキ圧力（２２）が形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両の安定化方法。
4. 第１のかじ取り操作が、それぞれ所定のしきい値（ＳＷ３、ＳＷ１）を超える横方向加速度（ａｙ）およびかじ取り速度（ｄδ／ｄｔ）を有することを特徴とする請求項３に記載の車両の安定化方法。
5. 予備ブレーキ圧力（２２）を形成する機能は、所定の非作動化条件（１３）が満たされているときに非作動化され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車両の安定化方法。
6. 前記非作動化条件は、ブレーキ係合を要求する、制御アルゴリズム（４、５）の信号（Ｓ）であることを特徴とする請求項５に記載の車両の安定化方法。
7. 前記非作動化条件は、かじ取り角変化（ｄδ／ｄｔ）が所定の時間（Ｔ１）にわたり所定のしきい値より小さいことにあることを特徴とする請求項６に記載の車両の安定化方法。
8. 走行動特性制御アルゴリズム（４、５）を記憶した制御装置（１）と、走行状態を表わす種々の変数（ａｙ、ｄδ／ｄｔ、ｖ）を測定するためのセンサ装置（２）と、安定化係合を実行するためのブレーキ装置（３）とを有する、危険な走行状況内にある車両（６）の安定化走行動特性制御装置において、
   制御装置（１）が、間近に安定化係合（２３）が予想される車輪（７）の車輪ブレーキを安定化係合（２３）の先だって予め操作し、且つ低いレベルを有する予備ブレーキ圧力（２２）を形成すること、
   を特徴とする危険な走行状況内にある車両の安定化走行動特性制御装置。

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