JP4190620B2 - 自動車における駆動滑り制御方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車における駆動滑り制御方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ドイツ特許公開第4344634号から、自動車および自動車の駆動ユニットの運転変数に基づいて、安定な走行特性のために最大に伝達可能な駆動ユニットの駆動トルクを示す必要トルクが常に求められる、機関調節装置を備えた駆動滑り制御装置が既知である。不安定状態が発生したとき、すなわち少なくとも1つの駆動車輪において許容できない滑りが発生したとき、駆動ユニットの駆動トルクは計算された必要トルクに低減される。既知の駆動滑り制御装置においては、補助変数として、未知の変数がいわゆる補償質量に変換され、補償質量は外乱トルクが発生したときに増大または減少される。坂道、積載重量またはトレーラ重量のほかに、カーブ走行中に発生する抵抗力もまた既知の駆動滑り制御装置において完全に考慮されていない外乱変数である。したがって、このカーブ走行中に発生する抵抗力は補償質量の一部でもある。補償質量は、上昇速度が制限されかつPT1フィルタでフィルタリングされるので、動的状態においては発生する外乱トルクに対する近似値にすぎない。静的状態は完全に測定されるが、動的状態においては部分的に測定されるにすぎない。したがって、カーブ走行中に計算される必要トルクはカーブ抵抗力を考慮した評価値にすぎない。さらに、確実性の理由から補償質量信号は時間でフィルタリングされるので、カーブ走行においては必要トルクの適合は時間的に遅れて行われるにすぎない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
自動車におけるカーブ走行中の駆動滑り制御を改善することが本発明の課題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
自動車における駆動滑り制御方法において、少なくとも1つの駆動車輪において滑り回転傾向が発生したとき、駆動ユニットの回転トルクが低減され、このとき最大伝達可能トルク(MAR)が車両および車両の駆動ユニットの運転変数を考慮して計算され、この場合、駆動滑り制御が使用されているときに、トルク(MA)が最大伝達可能トルク(MAR)に低減される。
【0005】
最大伝達可能トルク(MAR)はカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数の関数である。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は、機関調節装置を備えた駆動滑り制御装置をブロック回路図として示し、このブロック回路図は実質的に冒頭記載の従来技術から既知の駆動滑り制御装置に対応している。符号1および2により駆動車輪の車輪速度センサが示され、符号3および4により非駆動車輪の車輪速度センサが示されている。符号5は評価回路を示し、好ましい実施態様においては電子式制御ユニットのマイクロコンピュータを示し、評価回路5は、車輪速度センサ1ないし4の信号V1ないしV4を用いて、片方または両方の車輪が許容できない車輪滑りを発生しているか否かを判定する。これは、従来技術から既知のように、駆動車輪の車輪速度を非駆動車輪の車輪速度から形成された基準速度と比較することにより行われる。このように形成された車輪の車輪滑りが所定のしきい値を超えた場合、許容できない車輪滑り、したがって車両の不安定状態が検出される。この場合、評価回路5は設定要素6を操作し、設定要素6は更に内燃機関の絞り弁7を制御する。絞り弁を調節するほかに、またはその代替態様として、他の実施態様においては、点火角の調節および/または内燃機関への燃料供給量の調節が行われている。電気駆動装置においては、同様に設定要素6により電動機の駆動出力が調節される。
【0007】
必要トルクMAR(最大伝達可能トルク、低減トルク)の決定方法を評価回路5の一部として詳細に説明する。
【0008】
図1に示す方法は、実質的に従来技術から既知の方法に対応する。車両のカーブ走行および駆動滑り制御を改善するために、またカーブ走行において不安定状態が発生した場合に駆動トルクを最大伝達可能トルクに低減するために、カーブ走行において発生する抵抗トルクに対する尺度が求められるように設計されている。この場合、最大伝達可能トルクを決定するときに、車両の横方向加速度を考慮することが適切であることがわかった。最大伝達可能駆動トルクは、車両の横方向加速度の関数として決定される。従来技術から既知の駆動滑り制御装置に適合させるとき、このためにカーブ抵抗トルクMWKが計算される。
【0009】
この場合、カーブ抵抗力および横滑り角に対する既知の関係から出発して、駆動滑り制御のために十分な精度でカーブ抵抗トルクを計算する、カーブ抵抗トルクに対する近似式が展開されている。
【0010】
カーブ抵抗力は次式から求められる。
【0011】
【数1】
ここで、
Frk カーブ抵抗力
Mfz 車両質量
V 車両速度
R カーブ半径
lH 後車軸と車両重心との間の距離
l 軸間距離
lV 前車軸と車両重心との間の距離
αv 前車軸における横滑り角
αh 後車軸における横滑り角
横滑り角は次式により計算される。
【0012】
【数2】
ここで、
cV 前車軸の横滑り剛性
cH 後車軸の横滑り剛性
式を簡単にするために、車両重心が車両の中心に存在すると仮定する。これにより、カーブ抵抗に対する式は次のように簡単になる。
【0013】
【数3】
cV=cH=cH、V;αV=αh=α;lH=lV=1/2と置き換え可能であるからである。
【0014】
したがって、次式が得られる。
【0015】
【数4】
上記の使用例においてほとんどの場合にみられる約20°以下の角度においては、sin表現は弧度(ラジアン)で表わした角度に対応するので、カーブ抵抗に対する式は次のようにさらに簡単になる。
【0016】
【数5】
次にこの式から、車輪半径を考慮して、次の関係に基づいてカーブ抵抗トルクMWKが計算される。
【0017】
【数6】
ここでRdynは車輪半径である。
【0018】
従って、カーブ抵抗トルクは、横方向加速度に基づいて、場合により所定の定数に基づいて計算される。カーブ抵抗トルクMWKは最大伝達可能駆動トルクMARの決定に使用されるので、車両の不安定状態が発生したときに設定される機関トルクは車両の横方向加速度の関数である。
【0019】
最大伝達可能駆動トルクを決定するために、計算されたカーブ抵抗トルクを既知の駆動滑り制御装置に算入する方法を、図1に示す従来技術から既知のブロック回路図により説明する。
【0020】
既知の従来技術に記載されているように、駆動トルクMAは、絞り弁位置aまたは空気質量流量信号HFM、機関回転速度Nmotおよび出力回転速度nAに基づき、ならびに駆動列の総括変速比igesおよび効率ηを考慮して、計算される(8a、8b、8c、9、10、11、12参照)。このために必要な、絞り弁位置a、機関回転速度Nmot、出力回転速度nAのような運転変数は、駆動滑り制御装置(=評価回路5)から対応する測定信号を読み込むことにより測定される。好ましい実施態様においては、これらの変数は、他の制御ユニットから、たとえば機関制御ユニットおよび/または変速機制御ユニットから、通信系統を介して供給され、他の有利な実施態様においては、これらの制御ユニットは駆動滑り制御装置に対しあらかじめ機関トルク、変速比igesおよび効率ηを提供し、とくに有利な実施態様においてはあらかじめ駆動トルクMAを提供する。
【0021】
駆動トルクMAは、特性曲線群から機関回転速度および絞り弁位置(または空気質量流量)の関数として決定された機関トルクMmot、変速機の総括変速比iges、および効率ηから計算される。効率ηは総括変速比igesの関数である(1回転に係合する歯数が多ければ多いほど効率は低下する)。さらに、他の変数として、自動変速機においてはコンバータ変速比μが使用され、コンバータ変速比μは入力回転速度および出力回転速度から決定することができる。
【0022】
【数7】
さらに、評価回路5は、供給される車輪回転速度、とくに非駆動車輪の車輪回転速度に基づき、車両速度Vおよび車両加速度Afzを計算する。除算/減算ブロック13に、駆動トルクMAに対する値のほかに、車両加速度Afzと、ブロック18からの計算値K1*V2と、車輪半径Rdyn、変速比igesおよび駆動車輪の平均加速度DVMANに基づいて決定された加速度抵抗トルクMWBR(ブロック14)と、所定の定数K2およびK3と、が供給される。さらに、除算/減算ブロック13にカーブ抵抗トルクMWKを示す信号が伝送される。この信号MWKは、ブロック24において、車両質量Mfz、前車軸および後車軸の横滑り剛性Cv/H、車輪半径Rdyn、ならびに測定装置23により決定された横方向加速度Ayに基づいて上記の数式により計算される。
【0023】
好ましい実施態様においては、横方向加速度Ayは、ヨー速度、かじ取角および/または車輪回転速度のような他の運転変数に基づいて(たとえば非駆動車輪の速度差から)計算され、したがって一般的に最大伝達可能駆動トルクは、カーブ走行における車両の旋回特性を示す変数の関数である。他の実施態様においては、横方向加速度は適切な測定装置により測定される。
【0024】
減算および除算ブロック13は、供給された変数から、従来技術から既知の数式に基づいて補償質量MERSを計算する。この場合、カーブ抵抗トルクMWKは、数式の分子における減算により考慮される。
【0025】
【数8】
従来技術において既知のように、補償質量MERSは次に、ブロック16において定数K2と乗算され、またはブロック17において定数K3、車両加速度Afzならびに係数Fと乗算され、両方の乗算値が加算段19に供給される。加算段19にはさらに計算値K1*V2ならびにカーブ抵抗トルクMWKを示す値が供給される。供給された値はブロック19において加算されて最大伝達可能駆動トルクMARが計算される。
【0026】
【数9】
不安定状態の場合、すなわち少なくとも1つの駆動車輪が許容できない滑りを有するとき、最大伝達可能駆動トルクMARは、(ブロック22において)駆動列の変速比igesおよび効率ηを考慮して、機関トルクMmotとして評価回路5に伝送され、また機関トルクを調節するための設定要素6に伝送される。
【0027】
直線走行においては、計算されたカーブ抵抗トルクは作用しない。このとき、最大伝達可能駆動トルクMARは既知のように決定される。カーブ走行においては、カーブ抵抗トルクは、横方向加速度の関数として計算され、かつ最大伝達可能トルクの計算のときに考慮される。この最大伝達可能トルク、したがって最終的に不安定状態において調節される機関トルクは横方向加速度の関数であり、この場合、横方向加速度の増大と共に最大伝達可能トルクも同様に増加する。
【0028】
上記の処理方法は、自動車のための制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムとして実行されることが好ましい。このようなプログラムが図2の流れ図の例で示されている。このプログラムは自動車の運転中常に所定の時点において実行される。
【0029】
最初のステップ100において、運転変数として、車輪速度Vi、変速比iges、伝動効率η、横方向加速度Ay、および機関トルクMmot(または駆動トルクMA)が読み込まれる。それに続くステップ102において、車両速度V、車両加速度Afz、個々の駆動車輪の滑りλi、ならびに駆動車輪の平均加速度DVMANが、対応する車輪速度Viに基づいて決定される。さらに、ステップ100において他のユニットからこれらの変数が供給されない場合に対して、駆動トルクMAが、機関トルクMmot、変速比iges、および、場合により効率ηに基づいて決定される。それに続くステップ104において、既知の数式により、加速度抵抗トルクMWBR、カーブ抵抗トルクMWK、空気抵抗トルクK1*V2が計算される。それに続くステップ106において、所定の数式により補償質量MERSが決定され、ステップ108において、計算された値から最大伝達可能駆動トルクMARが上記の数式により計算される。それに続く問い合わせステップ110において、車輪速度Viに基づき、不安定状態が存在するか否か、すなわち少なくとも1つの駆動車輪が許容できない滑りを有しているか否かが検査される。これが否定の場合、プログラム部分は終了されかつ所定の時点に反復され、一方、不安定状態が存在する場合、最大伝達可能駆動トルクMARから駆動列における変速比(iges、η)を考慮して計算された機関トルクMmot(より正確には、機関低減トルクMmotr)が出力される。ステップ112の後、プログラムは、同様に終了されかつ次の時点に実行される。
【0030】
図3は、ある実施態様において計算されたカーブ抵抗トルクの値MWKの経過が横方向加速度Ayに対して目盛られた線図を示す。この場合、横方向加速度は0ないし10m/sec2の値を有している。車両質量として2000kgが仮定されたとき、横滑り剛性として50000N/ラジアンが求められる。これは通常の車輪半径において、0ないし1200Nmの抵抗トルク値を与える。横方向加速度の増加と共にカーブ抵抗トルクMKWは上昇し、したがってそれに応じて、不安定状態の場合における最大伝達可能駆動トルクMARないし機関トルクMmotは、横方向加速度の増加と共に上昇する。したがって、駆動滑り制御装置は、機関調節に関して、カーブ走行においては車両の安定限界に近い点で作動する。
【0031】
【発明の効果】
本発明により、自動車のカーブ走行中の必要トルクの決定精度が改善された駆動滑り制御装置が示されている。これにより、必要トルクがより正確に計算されかつ必要トルクを安定限界状態により近づけることができる。したがって、駆動滑り制御がカーブ走行において著しく改善される。
【0032】
必要トルクのカーブ走行への適合がきわめて迅速に行われるので、カーブ走行に入った直後に既にカーブ走行に対する正確な必要トルクが存在する。したがって、不安定状態が発生したとき、カーブに入ったときに既に、駆動ユニットの駆動トルクを、安定限界を形成するトルクにきわめて正確に調節することができる。
【0033】
駆動滑り制御装置を種々の車両タイプに適合(適用)するときに他の利点がみられる。これは、カーブ抵抗トルクを考慮することにより、ハイμ(高摩擦係数)カーブにおけるカーブ走行に対する制御装置の適用が駆動滑り制御装置の通常の適用から切り離されるという理由からである。さらに、ハイμ(高摩擦係数)カーブへの正確な適用において、駆動滑り制御装置はローμ(低摩擦係数)カーブにおいても十分な特性を確実に示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カーブ走行における改善手段を示した駆動滑り制御装置のブロック回路図である。
【図2】制御装置の好ましい実施態様をマイクロコンピュータのプログラムとして示した流れ図である。
【図3】カーブ抵抗トルクと車両横方向加速度との間の関数関係の一例を示す線図である。
【符号の説明】
1、2 駆動車輪の車輪速度センサ
3、4 非駆動車輪の車輪速度センサ
5 評価回路(評価ユニット)
6 設定要素
7 絞り弁
8a 機関回転速度センサ
8b 絞り弁位置センサ
8c 機関トルク計算ブロック
9 出力回転速度センサ
10 総括変速比形成ブロック
11、12、16、17、22 乗算ブロック
13 補償質量計算ブロック(除算/減算ブロック)
14 加速度抵抗トルク計算ブロック
15、21 ライン
18 K1*V2形成ブロック
19 加算段(最大伝達可能駆動トルク形成ブロック)
20 ゲートブロック
23 測定装置(横方向加速度)
24 カーブ抵抗トルク計算ブロック
Afz 車両加速度
Ay 横方向加速度
cH 後車軸の横滑り剛性
cV 前車軸の横滑り剛性
CH/V 前車軸/後車軸の横滑り剛性
DVMAN 平均加速度
F 係数
Frk カーブ抵抗力
HFM 空気質量流量信号
a 絞り弁位置
iges 変速比
Inst 不安定状態信号
K1、K2、K3 定数
l 軸距
lH 後車軸と車両重心との間の距離
lV 前車軸と車両重心との間の距離
MA 駆動トルク
MAR 最大伝達可能駆動トルク(必要トルク)
MERS 補償質量
Mfz 車両質量
Nmot 機関回転速度
Mmot 機関トルク
Mmotr 機関低減トルク
MWBR 加速度抵抗トルク
MWK カーブ抵抗トルク
nA 出力回転速度
R カーブ半径
Rdyn 車輪半径
V 車両速度
V1、V2、V3、V4、Vi 車輪速度センサ信号
αh 後車軸における横滑り角
αv 前車軸における横滑り角
η 伝動効率
λi 駆動車輪の滑り
μ コンバータ変速比
Claims (7)
- 少なくとも1つの駆動車輪において滑り回転傾向が発生したとき、駆動ユニットの回転トルクが低減され、
このとき最大伝達可能トルク(MAR)が車両および車両の駆動ユニットの運転変数を考慮して計算され、
この場合、駆動滑り制御が使用されているときに、トルク(MA)が最大伝達可能トルク(MAR)に低減される、自動車における駆動滑り制御方法において、
最大伝達可能トルク(MAR)がカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数の関数であり、
前記のカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数が、車両の横方向加速度(Ay)である、
ことを特徴とする自動車における駆動滑り制御方法。 - 前記のカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数から、カーブ抵抗トルク(MWK)が決定され、最大伝達可能トルク(MAR)を形成するときにカーブ抵抗トルク(MWK)が考慮されることを特徴とする請求項1の方法。
- 最大伝達可能トルク(MAR)が、空気抵抗トルク、転がり抵抗トルク(MWR)、加速度抵抗トルク(MWB)、およびカーブ抵抗トルク(MWK)から求められ、
転がり抵抗および加速度抵抗トルク内に含まれる車両質量が、外乱変数の前記最大伝達可能トルクへの影響を含む補償質量(MERS)により置き換えられることを特徴とする請求項1または2の方法。 - 前記補償質量を決定するときに、前記カーブ抵抗トルクが考慮されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの方法。
- 最大伝達可能トルク(MAR)が、前記横方向加速度の増加と共に上昇することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの方法。
- 不安定状態の場合、すなわち少なくとも1つの駆動車輪が許容できない滑りを有するとき、駆動列内の変速比を考慮して、最大伝達可能トルク(MAR)が機関トルク(Mmot)に変換され、
当該機関トルク(Mmot)は、機関トルク(Mmot)を調節するための設定要素(6)に伝送される、
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの方法。 - 滑り回転傾向が発生したときに前記機関トルクが低減し、
自動車および自動車の駆動ユニットの運転変数を考慮して駆動のための最大伝達可能トルク(MAR)を求め、
不安定状態が発生したときに前記駆動ユニットの駆動トルク(MA、Mmot)を前記最大伝達可能トルクに低減する評価ユニット(5)を備えた、自動車における駆動滑り制御装置において、
前記評価ユニットが、前記最大伝達可能トルクをカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数の関数として決定する手段を含み、
前記のカーブ走行における車両の旋回特性を示す変数が、車両の横方向加速度(Ay)である、
ことを特徴とする自動車における駆動滑り制御装置。
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