JP4828698B2 - 車両の走行安定性を制御する制御回路 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばステアリングホイール角度(δ)のようなトラックのコースを決定する入力量が、車両モデル回路に入力され、この車両モデル回路が車両の特性を再現する車両基準モデルに基づいて、制御量の少なくとも1つの目標値を、車両基準モデルに記憶されたパラメータに依存して決定する、車両の走行安定性を制御するための制御回路に関する。
【0002】
このような制御回路は、車両の個々のブレーキに対する適切な介入によって付加的なトルクを生じ、実際に測定された車両のヨーレイトを、運転者によって入力されたヨーレイトに近づけるために役立つ。
【0003】
車両が運転者の要求する車道コースと一致しない車道コース上にあるときに、制御回路は車両の操舵状態に介入する。
【0004】
特に外部からの影響の場合、例えば湿った車道部分、凍った車道部分または乾燥した車道部分に対する異なる付着、横風および負荷変化に対する反応によって、車両が実際に進む車道コースを運転者の要求する車道コースと一致させるためには、付加的なトルクが必要である。
【0005】
トルクを制御するために、特に運転者が要求する車道コースから生じる入力量、例えばステアリングホイール角または速度が、車両モデル回路に供給される。この車両モデル回路はこの入力量と、車両の走行状態を示すパラメータから、しかも周囲の特性によって設定された量(車道の摩擦係数等)によって、目標ヨーレイトを決定する。この目標ヨーレイトは測定された実際のヨーレイトと比較される。ヨーレイトの差はいわゆるヨートルクコントローラによってヨートルクに換算される。このヨートルクは制御回路の入力量を形成する。
【0006】
制御回路は更に、場合によっては車輪ブレーキの所定のブレーキ圧力を要求する運転者のブレーキ要求に依存して、個々のブレーキに加えられるブレーキ圧力を決定する。このブレーキ圧力は、場合によって所望されるブレーキ作用に加えて、付加的なトルクを車両に発生する。このトルクは車両の走行状態を運転者の操舵要求の方向に補助する。その際、車両のヨーレイトの制御の品質が主として、車両モデル回路の品質によって決定されることが判った。この車両モデル回路は運転者の入力値に基づいて所望なヨーレイトを設定する。
【0007】
制御回路ではいろいろな車両モデルが使用可能である。この車両モデルは車両の走行状態を演算によってシミュレーションする。この場合勿論、いろいろな車両モデルが車両の走行状態に関する簡単化された仮定に基づいている。
【0008】
公知の車両モデルはいわゆる線形のダイナミック単一トラックモデルである。車両の走行特性は演算によって車両モデルに減少される。この車両モデルの場合、前輪と後輪がそれぞれ対をなして、車両縦軸線上にある1つの車輪にまとめられる。
【0009】
単一トラックであるので、状態を示すためには次の系の方程式が有効である。
【0010】
【式9】
【0011】
【式10】
【0012】
ここで、βは横滑り角度、
【0013】
【外2】
【0014】
はヨー角速度、δは操舵角である。
【0015】
系の方程式には、モデル係数ciiが含まれる。このモデル係数は次式
【0016】
【式11】
【0017】
【式12】
【0018】
によって求められる。その際、cv とch は、合成された剛性を示す。この剛性は、後車軸または前車軸の車輪懸架装置弾性とステアリング装置弾性を考慮して、車両の走行安定性を制御するための制御回路によって決定される。量lv とlh は車両重心からの後車軸と前車軸の距離を示す。Θは車両のヨー慣性モーメント、すなわち垂直軸線回りの車両の慣性モーメントである。
【0019】
モデル係数ciiを基礎とする、記憶された単一トラックモデルのための標準パラメータは、オフラインパラメータ同定に基づく、車両外側での測定によって得られる。その際、同定のために、走行安定性コントロールの測定されたコントローラ量とセンサ量が使用される。走行ダイナミック状態を検出するために、車輪当たり1個の合計4個の回転速度センサ、ヨー速度計、横方向加速度計およびブレーキペダルによって発生するブレーキ圧力のための少なくとも1個の圧力センサが設けられている。パラメータは1個または複数のモデル車両によって決定され、“標準パラメータのセット”は車両モデル回路に記憶される。
【0020】
走行運転中、車両モデルに記憶された標準パラメータのセットを有する車両の場合、オフラインパラメータ同定の場合にモデル係数を基礎とする状態量が、車両の個々の構造または装備によって決まる実際の状態量と異なっているときに、走行安定性コントロールによって誤制御動作が生じる。状態量の偏差は、純粋な快適性の問題から車両の走行状態障害まで生じる。走行安定性コントロールによる誤制御動作は、車両の個々の構造がダイナミック単一トラックモデルに記憶された標準パラメータの偏差を生じるときあるいは車両の個々の構造によって個々の車両に基づくパラメータが、標準パラメータに基づく制御閾値の外にあるときに発生する。
【0021】
この問題の公知の解決策は、車両安定性の重要な範囲内で制御閾値を評価することである。これは、単一トラックモデルに記憶された標準パラメータによって検出される個々の構造または装備を備えた車両において、不要な閾値の評価によって機能性と性能の低下を生じ、個々の車両の構造または装備に大きな偏差がある場合、誤制御動作を確実に防ぐことができない。
【0022】
本発明の根底をなす課題は、誤制御動作を防止する、冒頭に述べた制御回路を提供することである。この課題は本発明に従い、少なくとも1つのパラメータが別個に決定された少なくとも1つの測定量に依存して変更されることによって解決される。
【0023】
すなわち、本発明では、運転中、車両センサによって得られる入力量を用いて、個々の車両の車両特有の標準パラメータの同定による車両モデルの適合が行われるように、冒頭に述べた制御回路が形成される。その際、本発明は、例えばタイヤの種類(冬用タイヤ、夏用タイヤ、オールシーズンタイヤ)、タイヤの大きさ(15インチ/16インチ/17インチ)、状態、特にタイヤの横方向剛性、走行装置変更、製作誤差または負荷のような車両の異なる構造または装備によって、個々の車両がモデル車両または単一トラックモデルに記憶された標準パラメータのセットを決定するために使用されるモデル車両と大きく異なるという認識に基づいている。
【0024】
制御回路の有利な実施形は、車両同定装置(22)が設けられ、この車両同定装置の出力信号が車両基準モデル(23)に供給され、車両(11)の少なくとも1つの個々の状態量を考慮して、出力信号が車両基準モデル(23)内に記憶された1つまたは複数の標準パラメータに適合させられるかまたは新たに求められた少なくとも1つまたは複数の標準パラメータによって置き換えられることを特徴とする。
【0025】
車両同定装置(22)が同定妥当化手段(26)を備え、この同定妥当化手段が入力された個々の入力量に依存して同定モジュール(24)をアクティブモードまたはパッシブモードに切り換えることにより、制御回路の一層の改良が達成される。
【0026】
更に、入力量がヨー速度およびまたは操舵角およびまたは操舵角速度およびまたは横方向加速度およびまたは縦方向加速度およびまたは横滑り角速度およびまたは車輪速度であるように、制御回路を形成すると合目的である。
【0027】
制御回路の有利な実施形は、個々の入力量からの偏差が決定され、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータが同定アルゴリズムによって発生させられることを特徴とする。
【0028】
演算ユニットにおいて、個々の入力量の偏差が標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータに変換されることにより、制御回路の一層の改良が達成される。
【0029】
更に、個々の入力量が許容誤差帯域内にあるかどうかについての情報を、同定妥当化手段が同定モジュールに与えるように制御回路を形成すると合目的である。
【0030】
制御回路の有利な実施形は、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータが予め設定された限界値帯域内で決定されることを特徴とする。
【0031】
標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータがパラメータ同定のためにアルゴリズムによって学習されることにより、制御回路の一層の改良が達成される。
【0032】
更に、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータが最小二乗法(LS)およびまたは一般最小二乗法(GLS)およびまたは機器可変法(IV)およびまたは最大尤度法(ML)およびまたは出力エラー法に従って学習されるように、制御回路を形成すると合目的である。
【0033】
制御回路の有利な実施形は、車両基準モデルがダイナミックな単一トラックモデルであることを特徴とする。
【0034】
パラメータの少なくとも1つが1個または複数のタイヤの横方向タイヤ剛性に一致しているかまたは1個または複数のタイヤの横方向タイヤ剛性に依存することにより、制御回路の一層の改良が達成される。
【0035】
これにより、あらゆる走行状況で、個々に適合されたパラメータによって、車両を制御するためにできるだけ大きな基準量が得られる。
【0036】
実験的な考察により、複数の車両状態を同定する際に、標準パラメータの次の変動が生じた。
自己操舵勾配EG: 3.23e-3 〜4.34e-3 s2 ×rad/m
シータΘ: 1903〜2309 kg/m2
タイヤ剛性cv : 72084 〜91113 N/rad
タイヤ剛性ch : 135299〜156308 N/rad
車両同定装置が設けられ、この車両同定装置の出力信号が車両基準モデルに供給され、車両の個々の状態量を考慮して、出力信号が車両基準モデル内に記憶された標準パラメータに適合させられるかまたは新たに求められた標準パラメータによって置き換えられることにより、各々の車両がその構造または装備に相応して車両モデルにオンラインで示される。それによって、誤制御動作が確実に回避される。なぜなら、極端なタイヤの場合でも、対応するモデル係数ciiが適応されるからである。設定された走行状態の間の車両特有の標準パラメータの学習と、時間に依存するかあるいは車両の走行状態または走行状況に依存する標準パラメータの実現が、車両に割り当てられた一定の構造変形およびまたは装備変形、特にトルクを考慮するだけでなく、車両の運動によって生じる変化に基づいて、例えばタイヤ温度によって検出および考慮される。車両パラメータは走行中、車両センサによって測定された入力量によって、実際の個々の走行状態に適合される。
【0037】
車両同定装置が同定妥当化手段を備え、この同定妥当化手段が入力された個々の入力量に依存して同定モジュールをアクティブモードまたはパッシブモードに切り換えると有利である。同定妥当化手段を設けることにより、パラメータ同定が専ら安定した走行中にのみ行われる。というのは、この走行状況でのみ、同定モジュールがアクティブモードに切換えられ、それによって標準パラメータを学習することができるからである。不安定な走行中の同定モジュールの作用開始が確実に防止される。
【0038】
実施形によれば、安定した走行は測定された入力量によって認識される。この入力量は状態量に依存して各々の車両に個別的に決定される。入力量は、ヨー速度およびまたは操舵角およびまたは横方向加速度およびまたは縦方向加速度およびまたは横滑り角速度およびまたは車輪速度である。更に、アンチロックコントロールシステム(ABS)、トラクションスリップコントロールシステム(ASR)のような他の制御回路または制御システムの状態量が入力量として同定妥当化手段に供給される。この制御回路または制御システムの実際の状態を示す入力量は同様に、安定した走行を認識するために役立つ。この走行は、他の制御回路が作用していないときに、同定妥当化手段において前述の入力量の考慮下で安定している。安定した走行は例えば、個々の車両の入力量が次の条件
横方向加速度(aQuer)<0.3g、
縦方向加速度(aLong)<0.1g、
ヨー速度(Ψ)<10°/s2 、
操舵速度(δ)<90°/秒よりも小さい
を満足するときに生じ、他の制御回路が作用していない。前述の条件の下で、同定モジュールはアクティブモードに切換えられる。
【0039】
本発明の有利な実施形では、同定モジュールまたは比較器、同定モジュールの一部または分配ロジック内で、個々の入力量の偏差が決定され、同定アルゴリズムによって標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータが発生させられる。そのために、同定モジュールが演算ユニットを備え、演算ユニットが個々の入力量およびまたはその偏差を標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータに変換すると有利である。その際、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータは最小二乗法(LS)およびまたは一般最小二乗法(GLS)およびまたは機器可変法(IV)およびまたは最大尤度法(ML)およびまたは出力エラー法(OE)に従って学習される。最小二乗法は、車両基準モデルと車両の間の誤差を最小化することによって、個々の入力量の偏差から標準パラメータを決定する。その際、モデル誤差の二乗の合計の最小が品質判断基準として使用される。直接的な解は第1の部分的な微分の零設定によって得られる。
【0040】
その際、同定妥当化手段は同定モデルに特性値を供する。この特性値によって、個々の入力量または測定された実際入力量とコントローラで演算された目標入力量との間の偏差が設定された誤差帯域内にあるかどうかを決定することができる。設定された誤差帯域内にある個々の入力量の微分から、個々の量によって補正可能なパラメータが設定された限界値帯域内で決定される。
【0041】
本発明の他の効果、特徴および合目的な発形態は、従属請求項と、図に基づく有利な実施の形態の次の説明から明らかになる。
【0042】
図1は、車両の走行安定性(スタビリティ)を制御するための制御回路(10)の基本的な構造を示している。運転者によって与えられるパラメータである運転者ブレーキ圧力PFahrerと操舵角度δが車両に作用する。これらから生じるパラメータであるエンジン実際トルク12と、横方向加速度aQuer13と、ヨー角速度
【0043】
【外3】
【0044】
14と、車輪回転速度15と、車輪ブレーキ圧力のような液圧信号16が、車両11で測定される。これらのデータの評価のために、走行安定性制御回路4は電子コントローラ17,18,19,20を備えている。この場合好ましくは、各々の電子コントローラ17,18,19,20がそれぞれ1つのコントロールシステムに付設されている。コントローラ17はアンチロックコントロールシステムABSに所属し、コントローラ18はトラクションスリップコントロールシステムASR(=TCS)に所属し、コントローラ19は電子式ブレーキ力分配システムEBV(=BRD)に所属し、コントローラ20はヨートルクコントロールシステムGMR(=YTC)に所属する。電子コントローラABS17,ASR18およびEBV19はそのままで技術水準に一致するものであり、従って詳しく説明しない。
【0045】
ヨートルクコントロールGMRのためのコントローラ20は更に、そのときのエンジントルク、すなわち実際エンジントルクに関するデータを受け取る。このコントローラは更に、車両11の横方向加速度aQuerとヨー角速度
【0046】
【外4】
【0047】
に関するデータをセンサから受け取る。ABSのコントローラ17が個々の車輪の車輪速度から車両基準速度VREFを決定するので(この車輪速度と車両基準速度に基づいて車輪の過大のブレーキスリップが決定可能である)、このような車両基準速度はGMRコントローラ20で計算する必要がなく、ABSコントローラ17から入力量として受け取る。ヨートルクコントロールのために用いられる、例えば縦方向加速度aLongと路面摩擦係数μの決定のような他の入力量の作成は、その他の入力量と同様に詳しく説明しない。
【0048】
4個のすべての電子コントローラはその固有のコントロール方策に基づいて個々の車輪のためのブレーキ圧力設定値を生じる。
【0049】
個々の車輪ブレーキ圧力のためのGMRコントローラ20の圧力設定値は次のようにして決定される。
【0050】
GMRコントローラ20は先ず最初に、カーブ走行中の走行状態を安定させることにつながる付加的なヨートルクMG を計算する。この計算は付加的なヨートルクがブレーキ操作によって発生するときに行われる。付加的なヨートルクMG は分配ロジック21に供給される。この分配ロジックはGMRコントローラ20の一部として図示してもよい。この分配ロジック21には更に、車両減速のための運転者の要求が供給される。運転者の要求は運転者ブレーキ圧力PFahrerに基づいて認識される。分配ロジック21は設定されたヨートルクMG と要求される運転者ブレーキ圧力とから、車輪ブレーキのためのヨートルクコントロール圧力PGMR を計算する。このヨートルクコントロール圧力は個々の車輪について互いに大きく異なることがあり得る。ヨートルクコントロール圧力PGMR は機能最適化のために残りのコントローラ17,18,19によって計算された圧力設定値と同様に、詳しく示していない車輪ブレーキ圧力のための回路に供給される。この回路は運転者の要求を考慮して、最適な走行安定性のための目標車輪圧力を決定する。
【0051】
図1は車両基準モデルを記憶したGMRコントローラ20を示している。この車両基準モデルは操舵角度δ、(ABSコントローラ17からの)車両基準速度および測定されたヨー角速度
【0052】
【外5】
【0053】
に基づいて、ヨー角速度の変化
【0054】
【外6】
【0055】
のための設定値を計算する。更に、摩擦係数、状況に依存する影響量および他の影響量がGMRコントローラ20に供給される。
【0056】
図1では、ヨー角速度Ψの変化設定値Δが判断基準として、車両同定装置22に入力量として供給される。この車両同定装置は車両基準モデル23に記憶された標準パラメータを、変化した標準パラメータまたは新しい標準パラメータPによって置き換えるかあるいは車両の個々の状態量を考慮して記憶された標準パラメータを適合させる。
【0057】
図2は、標準パラメータまたは実際の標準パラメータのパラメータ偏差を車両同定装置22内で発生するブロック図である。そのために、ヨー速度
【0058】
【外7】
【0059】
およびまたは操舵角δおよびまたは操舵角速度δおよびまたは横方向加速度aQuerおよびまたは縦方向加速度aLongおよびまたは横滑り角速度
【0060】
【外8】
【0061】
およびまたは車輪速度のような個々の入力量の偏差Δが、同定モジュール24の同定アルゴリズムに供給される。個々の入力量の偏差は、同定モジュール24の演算ユニットで標準パラメータまたは実際の標準パラメータの偏差に変換される。自己操舵勾配EG、ヨー慣性Θおよびまたは横方向タイヤ剛性(スリップ剛性)cv ,ch のような 標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータは、パラメータ同定のためのアルゴリズムによって、LS法およびまたはGLS法およびまたはIV法およびまたはML法およびまたは出力エラー法に従って学習される。
【0062】
LS法の場合には、車両基準モデルと車両の間の誤差の最小化によって、個々の入力量の偏差に基づいて標準パラメータが決定される。その際、品質判断基準として、モデル誤差の2乗の合計の最小が使用される。第1次の部分的な微分を零にセットすることによって、直接的な解を求めることができる。
【0063】
このようにして発生した、標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータ(タイヤの種類、タイヤの大きさ、シャシの変更、製造のばらつき、負荷等のような車両11の個々の状態量に依存する)は、車両基準モデルに供給される。この車両基準モデルはそこに記憶された標準パラメータのセットを個々の車両11に適合させるかまたは置き換える。
【0064】
同定モジュールには同定妥当化手段25が付設されている。この同定妥当化手段は、ヨー速度
【0065】
【外9】
【0066】
およびまたは操舵角δおよびまたは操舵角速度δおよびまたは横方向加速度aQuerおよびまたは縦方向加速度aLongおよびまたは横滑り角速度βおよびまたは車輪速度vR のような入力された個々の測定入力量に依存して、同定モジュール24をアクティブモードまたはパッシブモードに切り換える。同定妥当化手段25は更に、少なくともABSコントローラ17またはASRコントローラ18から、これらのコントローラ17または18の状態量を受け取る。すなわち、コントロールモードでABSコントローラ17またはASRコントローラ18がアクティブであるかまたはパッシブであるかについての情報を受け取る。この個々の入力量に基づいて、安定した車両11が検出され、同定モジュール24がアクティブモードに切換えられる。実施の形態では、ABSコントローラ17とASRコントローラ18がアクティブモードではなく、横方向加速度が0.3gよりも小さく、縦方向加速度が0.1gよりも小さく、ヨー速度が10°/s2 よりも小さく、そして操舵速度が90°/秒よりも小さいときに、同定モジュール24はアクティブモードに切換えられる。限界値によって定められた車両の安定した走行の場合にのみ、同定モジュール24において、パラメータ同定のためのアルゴリズムによって、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータを生じ、標準パラメータの偏差を車両基準モデル23にフィードバックすることによってオンラインで補正することができる。同定妥当化手段25は、標準パラメータの発生したパラメータ偏差または発生した実際の標準パラメータが予め定め限界値帯域内にあるかどうかについての情報を同定モジュール24に出力することにより、標準パラメータのパラメータ偏差または実際の標準パラメータを極端な値または妥当でない値に学習しないようにする。発生したパラメータ偏差または発生した実際の標準パラメータを、個々の入力量について導き出される予め定めた許容誤差範囲内に制限することにより、車両基準モデル23に記憶され、個々の車両11に適合した標準パラメータが妥当な値範囲内にあることが保証される。安定した車両状態でのモデル偏差を最小にすることにより、単一トラックモデルのためのパラメータが個々の車両に依存して記憶される。そして、このパラメータは車両の不安定な走行状態または移行範囲では理想的には実際の車両状態に当てはまらない。
【0067】
測定されたヨーレイトと演算されたヨーレイトとの比較に基づくヨートルクコントローラの制御状態は、同じ車両が異なるタイヤを備えていることよって非常に異なることが判った。これは一方では、前車軸と後車軸の大きく異なるタイヤ摩耗によってあるいは極端なゴム混合物を有するタイヤ、例えばオールシーズンタイヤによって生じる。この両者の場合、車両についてパラメータ同定によって検出され単一トラックモデルパラメータがもはや適切ではなく、安定した操舵の際にモデルヨーレイトと実際ヨーレイトの間の大きな偏差を生じるように、走行状態が大きく変化する。これにより、平らでない路面に対する感度が非常に増大し、不所望な制御介入を生じることになる。
【0068】
この問題を解決するための一つの方法は、オンラインパラメータ推定のための公知の方法を使用することである。しかし、今日使用される制御機器でのこのような方法の実施は、容量や実行時間の理由から不可能である。
【0069】
従って、目標ヨーレイトを最適化するための簡単方法がないかどうかの研究が行われた。その際、単一トラックモデルの経過のための重要なパラメータが後車軸の横方向タイヤ剛性であることが判った。このパラメータのための適応方法を開発するために先ず最初に、供される信号から横方向タイヤ剛性を適応させることができる判断基準が発見された。更に、走行試験の結果、安定した走行状況、すなわち駆動トルク、制動トルクおよび引きずりトルクにおける単一トラックモデルの状態が、測定されたヨーレイトともはや一致しないことが判った。その結果、後車軸の横方向タイヤ剛性を3つの状況で別々に学習し、走行状況に応じて単一トラックモデルに補正するように作用させるという他の要求が生じた。従って、走行状況を区別し、適応インターバルを制限することができる学習条件を決定することが必要であった。
【0070】
車両運動を説明するための簡単な微分方程式は一般的に、線形および定常的な状態に基づいている。この方程式の妥当性を保証するために、学習条件によって上記の状態を守ることができるときにのみ、適応を行うことが可能である。
【0071】
定常的な走行状態を決定するために、好ましくは次の条件を満足すべきである。
【0072】
1.5(m/s2 )<横方向加速度<6.5(m/s2 )、
ヨー加速度の絶対値<25(度/s2 ) および
操舵角速度の絶対値<150(度/s)。
【0073】
これらの条件を満足するときに、学習アルゴリズムがスタートする。この場合、ブレーキ圧力、エンジントルク、摩擦トルクおよび運転者トルク要求の評価により、上記の3つの走行状態が区別される。
【0074】
横方向タイヤ剛性を適応させるために好ましくは、次の方法が用いられる。
【0075】
ヨー速度
【0076】
【式13】
【0077】
のための定常的なアプローチと、自己操舵勾配のための方程式
【0078】
【式14】
【0079】
に基づいて、測定されたヨーレイトについて次の関係が生じる:
【0080】
【式15】
【0081】
後車軸の横方向タイヤ剛性に関する式(3)の解答によって、次の関係が生じる:
【0082】
【式16】
【0083】
すなわち、
【0084】
【外10】
【0085】
は、予め定められた車速と予め定められた操舵角の場合に、残りの単一トラックモデルパラメータが一定であると見なされるときに、車両が測定されたヨーレイトに達するために必要である、後車軸の横方向タイヤ剛性の値に一致する。
【0086】
元の横方向タイヤ剛性に対する百分率的な変化が重要であるので、
【0087】
【外11】
【0088】
は
【0089】
【外12】
【0090】
によって割られる。
【0091】
更に、計算を簡単化するために、式(4)の項は
【0092】
【外13】
【0093】
によって割られる。それによって、100/1024(パーセント/LSB)の位取りによって、
【0094】
【式17】
【0095】
が生じる。後で数値を入力するときに、整数の範囲を上回らないようにするために、右側の項では、分子と分母が2で割られる。
【0096】
学習条件を満足し、
【0097】
【外14】
【0098】
が20%よりも小さな偏差を示す場合には、
【0099】
【外15】
【0100】
は積分され、積分時間が計算される。20%よりも大きな偏差を意味する値は、積分中考慮されない。
【0101】
学習状況(駆動トルク状況、ブレーキトルク状況および引きずりトルク状況)が変化するかまたは次の条件
ヨートルクコントローラが作動していない、
後退走行でない、
MSRが作動していない、
TCSが作動していない、
推定された横方向傾斜角度の絶対値<5°
をもはや満足しておらず、少なくとも225ループが積分される場合、平均値を求めるために、補正値積分は積分時間によって割られる。この平均値は、それまでその都度の走行状況について学習した横方向タイヤ剛性の適応のために使用される。この場合、
【0102】
【式18】
【0103】
が当てはまる。
【0104】
3つの異なる走行状況のための横方向タイヤ剛性は、添字
【0105】
【外16】
【0106】
によって区別される。
【0107】
走行状況を認識するための判断基準は同様に、単一トラックモデルの演算時に、後車軸の元々識別された横方向タイヤ剛性が、どの
【0108】
【外17】
【0109】
によって補正されるかを決定するために使用される。それによって、できるだけ良好な基準値を示すために、単一トラックモデルをあらゆる走行状況で個別的に適合したパラメータによって演算することが保証される。
【0110】
方法を次のように実施すると、特に合目的である。
【0111】
中間の横方向加速度範囲において、オーバーステアリングの場合、ESPヨーレイトコントローラの誤制御開始が観察される。この誤制御開始は温度の上昇または軟らかいタイヤ混合物に基づいて剛性が低下したタイヤによって生じる。この剛性低下がコントローラの目標値発生部、いわゆる単一トラックモデルで予測されないので、車両が不安定であっても、制御差が発生する。
【0112】
そのために、次のように処理される変動のない伝達関数から出発すると特に合目的である。
【0113】
変動のない伝達関数から、自己操舵勾配の補正のための条件付き方程式が導き出される。この条件付き方程式は変動のない車両状態で評価され、この評価によって生じる自己操舵勾配から、横方向タイヤ剛性を変更するための仮説によって、横方向タイヤ剛性の実際の値が決定される。これにより、車両の変更された自己操舵状態が単一トラックモデルによって表される。
【0114】
線形の単一トラックモデルの定常的な伝達関数は
【0115】
【式19】
【0116】
である。ここで、
【0117】
【外18】
【0118】
は車両のヨーレイト、
δは車輪の操舵角、
lは車軸の間隔(ホイールベース)、
vは車速、
EGは車両の自己操舵勾配である。
【0119】
自己操舵勾配が係数fだけ変化したと仮定すると、元の自己操舵勾配EGa によって、
EG=f・EGa (12)
が生じ、この仮定と式(1)から、係数fのための条件付き方程式
【0120】
【式20】
【0121】
が生じる。
【0122】
式(3)の妥当性範囲に基づいて、係数fの決定は車両の定常的な状態でのみ行うことができる。すなわち、操舵輪角速度とヨー加速度は所定の最大限界値を超えてはいけない。更に、係数を一義的に決定できるようにするために、および大きな摩擦係数の状態を検出するために、横方向加速度は限界値(約3m/s2 )よりも大きくすべきである。しかしながら、式(1)の線形の妥当性範囲内にとどまるようにするために、横方向加速度は限界値(約5m/s2 )よりも小さくすべきである。式(1)が厳密には自由転がりのためにのみ有効であるので、4個すべての車輪のスリップ(ブレーキスリップとトラクションスリップ)を最大値よりも小さくすべきである。従って、発生した横方向力はまだ大幅に低下していない。
【0123】
4個すべての車輪のスリップが最大値よりも小さい場合には、式(13)で決定された補正係数が加算され、それから平均値が求められる。条件に再び違反すると、この値と実際の補正係数から、新たな補正値を示す平均値が求められる。
【0124】
自己操舵勾配と横方向タイヤ剛性の間の関係は
【0125】
【式21】
【0126】
によって表される。ここで、
mは車両質量、
cv ′は前車軸の全体の横方向剛性、
ch は後車軸の横方向タイヤ剛性、
lv は前車軸と重心の間隔、
lh は後車軸と重心の間隔、
lはホイールベースである。
【0127】
前車軸の全体の横方向剛性は、横方向タイヤ剛性とステアリング剛性とからなっている。
【0128】
【式22】
【0129】
ここで、
cL ′は(全体のトレールに対する)ステアリング剛性、
cv は前車軸の横方向タイヤ剛性である。
【0130】
それによって、自己操舵勾配が知られている場合両剛性を決定するために、、1つの方程式だけが供される。代表として4つのモデルを示す。
1)両剛性は同じ係数dによって変化する。
【0131】
【式23】
【0132】
2)後車軸ch,a のタイヤの横方向タイヤ剛性は係数dによって変化し、前車軸の横方向剛性は一定のままである。
【0133】
【式24】
【0134】
3)前車軸の横方向剛性cv ′は係数dだけ変化し、後車軸のタイヤの横方向タイヤ剛性は一定のままである。
【0135】
【式25】
【0136】
4)は後車軸と前車軸(ch,a ,cv,a )のタイヤの横方向タイヤ剛性は係数dによって変化する。
【0137】
【式26】
【0138】
これらのモデルが式(14)に挿入され、式(2)が考慮されると、係数dは直接演算可能である。その結果は、
モデル1:
d=l/f (20)
モデル2:
【0139】
【式27】
【0140】
モデル3:
【0141】
【式28】
【0142】
モデル4:
【0143】
【式29】
である。
【0144】
これらの関数は次のパラメータについて図1に例示的に示してある(車両:SLK,MB R 170)。
m = 1453kg、
cv ′= 80384N/rad、
ch = 131565N/rad、
lv = 1.128m、
lh = 1.264m、
l = 2.392m、
EG = 0.00434s2 rad/m
である。
【0145】
図3から判るように、dの低下によって示されるそれぞれの剛性の低下の際、車両はモデル2の場合にのみ自己操舵勾配の低下、ひいてはアンダーステアリング傾向の低下を示す。他の両モデルについては、車両は係数dの低下と共に強いアンダーステアリング傾向を示す。本測定の場合、軟らかいタイヤゴム混合物を使用すると、モデル2に一致する状態が観察された。
【0146】
上記の判断は図4〜7によっても裏付けられる。この図は、上記のモデルについて速度にわたって式(11)を示す。従って、後車軸のタイヤの横方向タイヤ剛性によって単一トラックモデルの自己操舵状態を適合させることが有効である。
【0147】
本発明の最良の実施の形態は、車両の実際の自己操舵勾配を識別し、横方向タイヤ剛性によって単一トラックモデルの自己操舵状態を適合させるために、固定された伝達関数から自己操舵勾配のための条件付き方程式を導き出すことを含んでいる。
【0148】
しかし、本発明は他のトラックモデルに同様に適用可能である。自己操舵勾配の図示した変更は他のトラックモデルで同様に行われる。
【0149】
本発明は、タイヤ剛性に依存して変化させることに決して制限されるものではなく、車両の特別なパラメータおよびまたはこの車両が属する車両シリーズの標準ペラメータによって自己操舵勾配に影響を与えることを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 車両同定装置の一般的な構造を示す図である。
【図2】 識別妥当化手段と識別モジュールを備えた図1の車両同定装置を示す図である。
【図3】 タイヤ剛性のための変化係数dに依存して、元の自己操舵勾配EGa のための増倍係数fを示す図である。
【図4】 速度に依存して第1の伝達関数l/sを示す図である。
【図5】 速度に依存して他の伝達関数l/sを示す図である。
【図6】 速度に依存して他の伝達関数l/sを示す図である。
【図7】 速度に依存して他の伝達関数l/sを示す図である。
Claims (25)
- 車両が進むべき軌道を指定する入力量が車両モデル回路に入力され、この車両モデル回路が車両の特性を再現する車両基準モデルに基づいて、制御量の少なくとも1つの目標値を、車両基準モデルに記憶された標準パラメータに依存して決定する、車両モデル回路を備えた車両の走行安定性を制御するための制御回路において、
車両同定装置(22)が設けられ、車両同定装置(22)は同定妥当化手段(26)と同定モジュール(24)を備え、この同定妥当化手段(26)は、そこに入力された個々の入力量が予め定めた許容誤差範囲内に有るか否かを決定して、その決定に依存して同定モジュール(24)をアクティブモードまたはパッシブモードに切り換えることと、
同定モジュール(24)の出力信号が、車両基準モデル(23)に供給されて、車両基準モデル(23)内に記憶された1つまたは複数の標準パラメータが、車両(11)の少なくともABSコントローラ(17)またはASRコントローラ(18)がアクティブである場合、或いは1.5(m/s2)<横方向加速度<6.5(m/s2)、ヨー加速度の絶対値<25(度/s2)、操舵角速度の絶対値<150(度/s)という条件の中の少なくとも一つが満たされた場合に、同定モジュール(24)の出力信号に適合または置換されることと、
を特徴とする制御回路。 - 当該の同定妥当化手段(26)への入力量がヨー速度、操舵角、操舵角速度、横方向加速度、縦方向加速度、横滑り角速度、1個または複数の車輪の速度の中の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 同定妥当化手段(26)は、そこに入力された個々の入力量が許容誤差帯域内にあるか否かについての情報を同定モジュールに与えることを特徴とする請求項1または2に記載の制御回路。
- 標準パラメータがブレーキ圧力に依存して変更されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の制御回路。
- 標準パラメータがエンジントルクに依存して変更されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の制御回路。
- 標準パラメータが摩擦トルクに依存して変更されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の制御回路。
- 個々の実際の入力量と目標入力量の偏差が決定され、車両基準モデル(23)に記憶された標準パラメータと実際の標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータが同定アルゴリズムによって発生されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の制御回路。
- 演算ユニットにおいて、個々の実際の入力量と目標入力量の偏差が車両基準モデル(23)に記憶された標準パラメータと実際の標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータに変換されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の制御回路。
- 車両基準モデル(23)に記憶された標準パラメータと実際の標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータが予め設定された限界値帯域内で決定されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の制御回路。
- 定常的な車両運動の際に、車両基準モデル(23)に記憶された標準パラメータと実際の標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータが車両基準モデルの定常的な方程式によって演算されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の制御回路。
- 車両基準モデルがダイナミックな単一トラックモデルであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の制御回路。
- 標準パラメータの少なくとも1つが1個または複数のタイヤの横方向タイヤ剛性に一致しているかまたは1個または複数のタイヤの横方向タイヤ剛性に依存することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の制御回路。
- 係数dがほぼ次式
d=1/f
に一致し、ここで、
fは、自己操舵勾配EGが変更前の自己操舵勾配EGaに対してどのように変化しているかを示す係数であることを特徴とする請求項15に記載の制御回路。 - 制御回路において、変更前の後車軸の横方向タイヤ剛性ch,aが次式
ch=ch,a・d
の通り係数dによって変更され、前車軸の全体の横方向剛性が次式
cv’=一定
の通りほぼ一定のままであることを特徴とする請求項12〜14のいずれか一つに記載の制御回路。 - 制御回路において、変更前の後車軸の横方向タイヤ剛性ch,aと変更前の前車軸の横方向タイヤ剛性c v,a が次式
cv=cv,a・dおよびch=ch,a・d
の通り係数dによって変更され、ここで、
c v は前車軸の横方向タイヤ剛性、
c h は後車軸の横方向タイヤ剛性、
であることを特徴とする請求項12〜14のいずれか一つに記載の制御回路。 - 車両基準モデル(23)に記憶された標準パラメータと実際の標準パラメータの偏差または実際の標準パラメータがパラメータ同定のためにアルゴリズムによって学習されることを特徴とする請求項1〜23のいずれか一つに記載の制御回路。
- 最小二乗法(LS)、一般最小二乗法(GLS)、機器可変法(IV)、最大尤度法(ML)、出力エラー法の中の少なくとも一つに従って学習されることを特徴とする請求項1〜24のいずれか一つに記載の制御回路。
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