JP4781360B2 - 車輪の個々のブレーキング制御装置の支援による、４輪操舵装置を有する自動車の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、４輪操舵装置を有する自動車の制御方法に関する。

自動車の機能を改良し、その結果、自動車の搭乗者の安全性と運転の快適性を改善するための、４輪操舵装置が装備された自動車が知られている。このような自動車の幾つかには、さらに、４つの車輪の各々に個別にブレーキをかけることを可能にする、制御可能なブレーキング制御装置が設けられている。この場合、これらの自動車は、少なくとも後輪の操舵制御装置と、自動車の縦方向の速度を推定することを可能にする１または複数のセンサと、１または複数に電子計算手段と、制御可能なブレーキング制御装置とを有する。

特に、ＥＳＰ装置と名付けられた制御可能なブレーキング制御装置は、自動車の実際の軌跡が、ステアリングホイールの操舵角度と自動車の速度に基づくモデルを使用して、車載計算機によって計算された参照軌跡に対して、過大な逸脱を示すときに起動される緊急装置である。この装置は、自動車が、モデルによって推定された軌跡に近い軌跡に戻されるまで、すなわち、非作動化閾値に到達するまで、作動する。オーバーステアの場合（すなわち、軌跡が、所望の曲率半径よりも小さい曲率半径を有するとき）には、ＥＳＰ装置は、外側の前輪にブレーキをかけるように努める。反対に、アンダーステアの場合（すなわち、軌跡が、期待される軌跡の外側へはみ出すとき）には、ＥＳＰ装置は、内側の車輪により大きい力を加えながら４車輪にブレーキをかけ、またエンジンのトルクにも作用を及ぼす。このような状態においては、ＥＳＰ装置は、所望の軌跡に到達することを可能にする、ヨーイングモーメントと減速をもたらす。

しかしながら、車輪の操向装置が、例えば装置が利用可能な動力のカット、またはコンピュータの故障に関連して、突然不良な作動をするという可能性を排除することはできない。もしこのような操向装置の作動不良の結果、後輪の望ましくない操舵がもたらされると、自動車は運転者によって制御不能になる。

ＥＳＰ装置と４車輪の操向装置を、正常な作動モードにおいてリンクすることが知られている。しかしながら、操向装置が故障したときに、正常な作動モードにおけるＥＳＰ装置は、後輪の望ましくない操舵による深刻な状態を明確に制限することを可能にしない。このように、車輪の操向装置が正常な作動状態にあるときに、車輪の操向装置をモニターする様々な方法が知られているが、車輪の操向装置の低下モードに適用可能な方法は知られていない。
ＵＳ ２００３／０６０９５９ Ａ１ ＥＰ ０ ９９９ １１７ Ａ ＤＥ １０２ ３６ ３３１ Ａ ＵＳ ２００２／１８９８８９ Ａ１ ＵＳ ５ ８１６ ６６９ Ａ

本発明の目的は、車輪の操向装置の故障状態の影響を明確に制限することを可能にすることにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、自動車の制御方法において：
− 軌跡が所定の閾値を越えて逸脱したことが検出されたときには、前輪に対する第１のブレーキングトルクの発生が指令され；
− 上記軌跡が所定の上記閾値を越えて逸脱したことと、後輪の操向装置が故障していることとが検出されたときには、前輪に対する、上記第１のブレーキングトルクと異なる、第２のブレーキングトルクの発生が指令される；
ことを特徴とする、自動車の制御方法が提供される。

後に示すように、この方法は、４車輪の操向装置が故障したときの自動車の安定性を改善することを可能にする。この方法は、後輪の望ましくない操舵が生じたときに特に有用である。

望ましい１実施の形態においては、この方法は、車輪の操向装置における故障状態が検出されたときに次のように実行される。最初に、後輪の望ましくない操舵に起因する軌跡の逸脱を小さくするためのブレーキングトルクが発生される。次いで、２段階のブレーキングが実行される。すなわち；
ａ．第１段階においては、故障に引き続く最初の数秒間における運転者の修正操作をできるだけ制限するように、過渡的なブレーキングトルクが加えられる。
ｂ．故障が発生した後の数秒間に引き続いて、ブレーキングトルクは漸進的に減少される。車輪の個々のブレーキング制御装置のパラメータは、新しい状況を考慮に入れるようにさらに修正される。

特に、このように実行される方法は、以下のように分解することができる。すなわち：
− ブレーキング制御装置に対して、車輪の操向装置の故障状態を伝達し；
− 車輪の操向装置の故障に起因する、軌跡における逸脱の最適な減少を可能にする、過渡的なブレーキングトルクを計算し；
− 車輪の操向装置の故障状態を考慮に入れるように、軌跡修正装置（ＥＳＰ装置）に修正を適用する。

本発明による自動車の制御方法は、さらに以下の特徴の少なくとも１つを呈することができる。すなわち：
− 上記操向装置の故障状態は：
− 低下モードにおける作動；及び
− 故障；
を含む群の部分をなす；
− 上記第２のブレーキングトルクは、測定された後輪操舵角度と設定後輪操舵角度との差の関数である；
− 上記第２のブレーキングトルクは、少なくとも以下のデータ：
− 自動車のホイールベース；
− 前部のドリフト剛性；
− 後部のドリフト剛性；
− 車輪の１つの半径；
− 自動車の前部トレッド；
の１つの関数である；
− 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）は、数式：
Ｃ_ｅｓｐ＝Ｃ_ｆｆ＋Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}
ここに、Ｃ_ｆｆは、測定された後輪操舵角度（α_２）と設定後輪操舵角度（α_{２ｃｏｎｓ}）との間の差の関数、
によって与えられる；
− 上記Ｃ_ｆｆは、数式：
Ｃ_ｆｆ＝Ｋ_ｆｆ・ｄ
ここに：ｄは、上記測定された後輪操舵角度（α_２）と上記設定後輪操舵角度（α_{２ｃｏｎｓ}）との間の上記差；
及び、
Ｋ_ｆｆ＝［Ｌ・Ｄ１・Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２）］×２Ｒ／ｅ
ここに：
− Ｌは、自動車のホイールベース；
− Ｄ１、Ｄ２は、前部及び後部のドリフト剛性；
− Ｒは、車輪の１つの半径；
− ｅは、自動車の前部トレッド；
によって与えられる；
− 上記第２のブレーキングトルクの発生は：
− 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）が所定の持続時間中は所定の値を有し；次いで、
− 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）は上記所定の値から上記第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）まで減少する；
ように指令される；
− さらに、上記第２のブレーキングトルクの発生後に、各車輪の個々のブレーキング制御装置の少なくとも１つのパラメータを修正することからなるステップを含む；
− 上記ブレーキング制御装置は、所定の値が少なくとも１つの所定の閾値を超えたときに起動されるように構成され、少なくとも１つの上記パラメータを修正することからなる上記ステップは、上記閾値または上記閾値の少なくとも１つを低下させることを含む。

また、本発明によれば、軌跡が所定の閾値を越えて逸脱したことを検出し、上記逸脱が検出されたときには、前輪に対する第１のブレーキングトルクの発生を指令するように構成され、さらに、後輪の操向装置が故障していることを検出し、上記故障が検出されたときには、前輪に対する、上記第１のブレーキングトルクと異なる、第２のブレーキングトルクの発生を指令するように構成された、自動車の制御装置が提供される。

本発明のその他の特徴及び利点は、非限定的な例として示され、添付図面を参照する、好ましい実施の形態の以下の説明において、より明らかとなるであろう。これらの図面において：
図１は、本発明の自動車の制御方法の好ましい実施の形態における過程を示すフローチャートであり；
図２は、図１において生じる追加ブレーキングトルクの時間的変化を示すグラフであり；
図３は、幾つかの操舵角度の時間的変化を示すグラフである。

さて、本発明の自動車の制御方法の好ましい実施の形態を説明する。この制御方法は、自動車の４つの車輪、すなわち２つの前輪と２つの後輪の操向装置と、４つの車輪の各車輪の個々のブレーキング制御装置（ＥＳＰ型の）とが装備された、自動車の車上で実行される。

従来から行われているように、ＥＳＰ装置によって実行される方法は、通常のモードにおいては、自動車の実際の軌跡が、コンピュータによって計算された参照軌跡から大きく逸脱したときには、この逸脱を減少させるために、ＥＳＰシステムがブレーキングトルクＣ_{ｍｏｄｅｌ}を発生する。ここでは、このブレーキングトルクを第１のブレーキングトルクと呼ぶ。第１のブレーキングトルクは、前輪の１つに作用させられる。第１のブレーキングトルクは、「モデル化部のための後輪操舵角度設定値」と呼ばれる量に基づいて計算される。

車輪の操向装置は、周知の仕方で制御される。操向装置が通常のモードにある、すなわち正常に機能しているときには、本発明による装置のコンピュータへ伝達される変数の値は１に等しい。このコンピュータは、この場合ＥＳＰ装置のコンピュータである。

この例においては、車輪の操向装置には、その良好な機能をモニターするための手段が設けられている。この手段は、故障のような欠陥状態を検出することを可能にする。この故障のために、機能低下モードにおいても装置の機能の続行が不能になったときには、装置に供給される動力は０にされる。

従って、装置に使用されるアクチュエータに応じて、２つの状態が生じえる。すなわち：
− 使用されるアクチュエータが非可逆型なら、後輪の向きは、その位置で不動化され；
− 使用されるアクチュエータが可逆型で、０位置へ戻す装置が設けられているなら、後輪の向きは、漸進的に中央位置へ戻り、その位置で不動化される。

しかしながら、欠陥状態が検出されたときには、ブレーキング制御装置のコンピュータへ伝達される変数「状態４ＲＤ」は、０にされる。

車輪の操向装置からＥＳＰブレーキング制御装置へ情報として伝達される様々な操舵角度、すなわち：
− モデル化部のための後輪操舵角度（α_{２ モデル化}）
− 擾乱排除部のための後輪操舵角度（α_{２ ＲＰ}）
− 測定された後輪操舵角度（α_２）
の性質について説明する。

車輪の操向装置は故障しても、後輪操舵角度（α_２）の測定値には欠陥が生じなかったら、この値はブレーキング制御装置のコンピュータへ伝達される。

一方、α_２の値が車輪の操向装置によって検知できないときには、値ＦＦが、ブレーキング制御装置のコンピュータへ伝達される。

さらに、操舵設定値の合計値（α_{２ｃｏｎｓ}）は、α_{２ ＲＰ}とα_{２ モデル化}との和としてブレーキング制御装置のコンピュータに通知されている。さらに、「状態４ＲＤ」が０であるなら、操舵設定値の角度の値は、故障前の最新の値に固定される。

ブレーキング制御装置のコンピュータへ伝達される「状態４ＲＤ」が０であるときには、ブレーキング制御装置のコンピュータは、車輪の操向装置の故障に起因する軌跡の逸脱をできるだけ減少させるように、「第２のブレーキングトルク」と呼ばれるブレーキングトルクＣ_ｅｓｐを直ちに発生する。「第２のブレーキングトルク」という用語は、「第１のブレーキングトルク」と区別することのみのためのものであり、２つのブレーキングトルクの間には、時間や順序は介在しない。第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐは、次式によって与えられるように２つの部分に分解できる。すなわち：
Ｃ_ｅｓｐ＝Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}＋Ｃ_ｆｆ
すなわち、後輪の望ましくない操舵によって生じる軌跡の逸脱をできるだけ速やかに減少させるために、以下のように、追加ブレーキングトルク（Ｃ_ｆｆ）を自動車の前輪の１つに加える。

後輪操舵角度α_２の値が値ＦＦと等しいなら、Ｃ_ｆｆは０に等しい。

一方、後輪操舵角度α_２の値が値ＦＦと異なるなら、次の３つの場合が生じる。すなわち：
α_２―α_{２ｃｏｎｓ}＞０なら、ブレーキングトルク
− Ｃ_ｆｆ＝Ｋ_ｆｆ・（α_２―α_{２ｃｏｎｓ}）
が、左前輪へ加えられ、
− α_２―α_{２ｃｏｎｓ}＜０なら、ブレーキングトルク
Ｃ_ｆｆ＝Ｋ_ｆｆ・（α_２―α_{２ｃｏｎｓ}）
が、右前輪へ加えられ、
最後に、
− α_２―α_{２ｃｏｎｓ}＝０なら、Ｃ_ｆｆ＝０である。

これらの数式において、係数Ｋ_ｆｆは、次式によって与えられる。

Ｋ_ｆｆ＝［Ｌ・Ｄ１・Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２）］×２Ｒ／ｅ
ここに、
− Ｌは、メータで表わした自動車のホイールベースであり、
− Ｄ１、Ｄ２は、ニュートン／ラジアンで表わした、全部及び後部のドリフト剛性をそれぞれ示し、
− Ｒは、車輪の半径を示し、
− ｅは、メータで表わした、自動車の前部トレッド、すなわち左前輪と右前輪との間の距離である。

従って、装置が車輪の操向装置の故障状態と、軌跡における所定の閾値を越える逸脱を検出したときには、装置は前輪の１つに第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐを指令することが分かる。この第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐは、第１のブレーキングトルクＣ_{ｍｏｄｅｌ}とは異なる。第１のブレーキングトルクＣ_{ｍｏｄｅｌ}の発生は、軌跡における過大な逸脱が検出されるけれども、車輪の操向装置は正常に機能するときに車輪の１つへ指令される。

第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐは、数秒間、例えば３秒間持続する、所定の時間間隔Ｔ１の間発生される。図１のフローチャートにおいて、時期Ｔ０は、変数「状態４ＲＤ」が０にセットされた瞬間を示す。従って、第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐは、時間間隔Ｔ１の全時間中発生される。

この時間間隔が終わると、コンピュータは、追加ブレーキングトルクＣ_ｆｆが漸進的に消滅するように、ブレーキング制御装置を制御する。従って、第２のブレーキングトルクＣ_ｅｓｐの値は、第１のブレーキングトルクＣ_{ｍｏｄｅｌ}の値に達するまで減少する。図２に示された、追加ブレーキングトルクＣ_ｆｆが時間の関数として変化する曲線は、瞬間Ｔ１におけるブレーキングトルクの値から始まり、ゼロの値で終わる、直線部分をたどる。

さらに、ＥＳＰのコンピュータがその参照モデルとして供給する後輪の操舵角度は、α_{２ モデル化}の値から：
α_２がＦＦと異なるならα_２の値；
α_２＝ＦＦで、アクチュエータが非可逆型なら、α_２の既知の最後の値；または、
α_２＝ＦＦで、アクチュエータが可逆型なら、装置を０の値へ戻す、０の値；
へ漸進的に移行する。

最後に、コンピュータは、後に発生する可能性がある、アンダーステアまたはオーバーステアとなる軌跡の逸脱が生じた場合に、装置がより迅速に反応するように、車輪の個々のブレーキング制御装置を起動させる閾値を減少させるように指令する。

図３は、３つの量、すなわち、α_{２ ｍｏｄｅｌ ＥＳＰ}、α_{２ モデル化}、α_２の、時間に伴う変化を示す。

本発明に、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更を加えることができることは勿論である。

本発明の自動車の制御方法の好ましい実施の形態における過程を示すフローチャートである。 図１において生じる追加ブレーキングトルクの時間的変化を示すグラフである。 幾つかの操舵角度の時間的変化を示すグラフである。

Claims (9)

1. 自動車の制御方法において：
   − 軌跡が所定の閾値を越えて逸脱したことが検出されたときには、前輪に対する第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）の発生が指令され；
   − 上記軌跡が所定の上記閾値を越えて逸脱したことと、後輪の操向装置が故障していることとが検出されたときには、前輪に対する、上記第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）と異なる、第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）の発生が指令され、
   上記第２のブレーキングトルク（Ｃ _ｅｓｐ ）は、数式：
   Ｃ _ｅｓｐ ＝Ｃ _ｆｆ ＋Ｃ _{ｍｏｄｅｌ}
   ここに、Ｃ _ｆｆ は、測定された後輪操舵角度（α _２ ）と設定後輪操舵角度（α _{２ｃｏｎｓ} ）との間の差の関数、によって与えられることを特徴とする、自動車の制御方法。
2. 上記操向装置の故障状態は：
   − 低下モードにおける作動；及び
   − 故障；
   を含む群の部分をなすことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の制御方法。
3. 上記第２のブレーキングトルクは、測定された後輪操舵角度（α_２）と設定後輪操舵角度（α_{２ｃｏｎｓ}）との差の関数であることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車の制御方法。
4. 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）は、少なくとも以下のデータ：
   − 自動車のホイールベース；
   − 前部のドリフト剛性；
   − 後部のドリフト剛性；
   − 車輪の１つの半径；
   − 自動車の前部トレッド；
   の１つの関数であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車の制御方法。
5. 上記Ｃ_ｆｆは、数式：
   Ｃ_ｆｆ＝Ｋ_ｆｆ・ｄ
   ここに：ｄは、上記測定された後輪操舵角度（α_２）と上記設定後輪操舵角度（α_{２ｃｏｎｓ}）との間の上記差；
   及び、
   Ｋ_ｆｆ＝［Ｌ・Ｄ１・Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２）］×２Ｒ／ｅ
   ここに：
   − Ｌは、自動車のホイールベース；
   − Ｄ１、Ｄ２は、前部及び後部のドリフト剛性；
   − Ｒは、車輪の１つの半径；
   − ｅは、自動車の前部トレッド；
   によって与えられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動車の制御方法。
6. 上記第２のブレーキングトルクの発生は：
   − 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）が所定の持続時間中は所定の値を有し；次いで、
   − 上記第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）は上記所定の値から上記第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）まで減少する；
   ように指令されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車の制御方法。
7. さらに、上記第２のブレーキングトルクの発生後に、各車輪の個々のブレーキング制御装置の少なくとも１つのパラメータを修正することからなるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車の制御方法。
8. 上記ブレーキング制御装置は、所定の値が少なくとも１つの所定の閾値を超えたときに起動されるように構成され、少なくとも１つの上記パラメータを修正することからなる上記ステップは、上記閾値または上記閾値の少なくとも１つを低下させることを含むことを特徴とする、請求項７に記載の自動車の制御方法。
9. 軌跡が所定の閾値を越えて逸脱したことを検出し、上記逸脱が検出されたときには、前輪に対する第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）の発生を指令するように構成された自動車の制御装置において、さらに、後輪の操向装置が故障していることを検出し、上記故障が検出されたときには、前輪に対する、上記第１のブレーキングトルク（Ｃ_{ｍｏｄｅｌ}）と異なる、第２のブレーキングトルク（Ｃ_ｅｓｐ）の発生を指令するように構成され、
   上記第２のブレーキングトルク（Ｃ _ｅｓｐ ）は、数式：
   Ｃ _ｅｓｐ ＝Ｃ _ｆｆ ＋Ｃ _{ｍｏｄｅｌ}
   ここに、Ｃ _ｆｆ は、測定された後輪操舵角度（α _２ ）と設定後輪操舵角度（α _{２ｃｏｎｓ} ）との間の差の関数、によって与えられることを特徴とする、自動車の制御装置。

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