(57)【要約】第１および第２ホイール（２８，３０）を有する車両用コントロールシステム（５０）は、第１および第２ホイール（２８，３０）間にトルクを分配するように構成されるディファレンシャル装置（２２）と、車両発進から予め決定された車両速度までディファレンシャル装置（２２）の作動を制御するトラクションコントローラ（５２）と、を含んで提供される。トラクションコントローラ（５２）は、低トラクションの作動状態を示す少なくとも１つの車両運転パラメータによって第１作動状態のディファレンシャル装置（２２）を作動させるように構成され、さらに、低トラクション運転状態の間、実際の車両ヨーレイトと予め決定された目標の車両ヨーレイトとの差分によって第２車両運転状態のディファレンシャル装置（２２）の作動を制御する。また、コントロールシステム（５０）は、予め設定された車両速度を超えてのディファレンシャル装置の作動を制御するスタビリティコントローラ（５４）を含む。
2009525440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２ホイール（２８，３０）を有する車両用コントロールシステム（５０）であって、
前記第１および第２ホイール（２８，３０）間にトルクを分配するように構成されるディファレンシャル装置（２２）と、
第１車両運転状態において低トラクション運転状態を示す少なくとも１つの車両運転パラメータによって前記ディファレンシャル装置（２２）を作動させるように構成され、さらに、低トラクション運転状態の間、実際の車両ヨーレイトと予め決定された目標の車両ヨーレイトとの差分によって第２車両運転状態にある前記ディファレンシャル装置（２２）の作動を制御し、車両発進から予め決定された車両速度まで前記ディファレンシャル装置（２２）の作動を制御するスタビリティ向上トラクションコントローラ（５２）と、
予め設定された車両速度を超えての前記ディファレンシャル装置（２２）の作動を制御するスタビリティコントローラ（５４）と、
を含むことを特徴とする車両用コントロールシステム（５０）。
【請求項２】
前記トラクションコントローラ（５２）は、低トラクション運転状態の間、実際の車両ヨーレイトと予め決定された目標の車両ヨーレイトとの差分によって前記ディファレンシャル装置（２２）の作動を調節するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のコントロールシステム。
【請求項３】
前記トラクションコントローラ（５２）は、修正された最初のディファレンシャル適用トルク信号に基づく要求されるディファレンシャル適用トルク信号によって前記ディファレンシャル装置（２２）を作動させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のコントロールシステム。
【請求項４】
前記要求されるディファレンシャル適用トルク信号は変更子を乗じた前記最初のディファレンシャル適用トルク信号に等しく、前記変更子は、前記エラー領域値と飽和関数の乗算値との間の差分、デッドバンドおよび前記実際の車両ヨーレイトと前記予め決定された目標の車両ヨーレイトとの差分を分子に算入し、エラー領域値を分母に算入することを特徴とする請求項３に記載のコントロールシステム。
【請求項５】
前記第１車両運転状態において、前記実際の車両ヨーレイトは、前記予め決定された目標の車両ヨーレイト以下あるいは実質的に等しく、前記第２車両運転状態において、前記実際の車両ヨーレイトは、前記予め決定された目標の車両ヨーレイトよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のコントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ダムロングリットピヤボンカルン、ジェイヤングリュウ、ジョンアレングロッグおよびロバートジョセフキールの名において２００６年２月３日に出願された米国仮出願第６０／７６５，０４６号（発明の名称：「電子リミテッドスリップディファレンシャルを使用するスタビリティ向上トラクションおよびヨーコントロール」）の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、車両が前後方向の運動を維持している間の車両の横方向の挙動を安定させるための電子制御リミテッドスリップディファレンシャルに使用される車両用アクティブスタビリティコントロールシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）は、最近の乗用車にとって不可欠な部分であり、車両のトラクションおよびスタビリティを向上させることができる。ブレーキ介入に基づく典型的なトラクションコントロールシステムは、高摩擦ホイールへ偏向して費やされるのに略等しい多くのエネルギーを放散する不利益がある。例えば、車両があるスプリット摩擦（スプリットμ）低・高摩擦面で加速あるいは登坂を試みる場合、ブレーキングシステムは、しばしば、高摩擦ホイールへ偏向するのと同等の多くのエネルギーを放散することでそのエネルギーを失う。よって、ブレーキングトルクは、高摩擦ホイールの駆動トルクを制限し、また、例えば登坂する状況等の場合、しばしば車両を走行させるのに不十分となる。
【０００４】
この制限を克服するため、電子制御リミテッドスリップディファレンシャル（ＥＬＳＤｓ）に使用されるトラクションコントロールは、高摩擦ホイールへより多くのトラクショントルクを送ることにより車両が長期的な走行を持続できるように、ドリブンホイールに適用することができる。完全にロックしたディファレンシャルは、最大の前後方向トラクションを発生するが、滑り易いあるいはスプリットμ路面では、車両の横方向への力が低下すると共に運転者が意図する方向から車両がずれることがある。実際に、偏向トラクショントルクは、望んでいないヨーモーションを妨げ、結果的に車両の横方向の力を低下させるように正確に制御する必要がある。
【０００５】
ヨースタビリティコントロールシステムは、比較的高い速度で車両がコントロールを失うのを回避するために使用される。市場における大多数の車両用スタビリティコントロールシステムはブレーキに設置される。ブレーキに設けられるスタビリティコントロールシステムは、車両のヨー力を補正するために、個々のホイールのブレーキ力を駆動するＡＢＳハードウェアを使用する。しかしながら、ブレーキ設置型システムは、車両の速度性能の悪化および運転者の操作性との対立という制限の欠点を有する。アクティブトルク分配スタビリティコントロールの使用は、ブレーキ設置型スタビリティコントロールの制限を克服するため、車両のスタビリティ限界に近い加速の下でより有益であるだろう。
【０００６】
過去２０年間は、乗用車向けの４輪駆動（４ＷＤ）システムの適用に大きな伸びが注目されている。リミテッドスリップディファレンシャル（ＬＳＤ）テクノロジーは、すでに多くの量産モデルが実用化されている。ＥＬＳＤｓは、自動車市場において広く使用されると共に利用可能であり、さらに、それらの優れたトラクション性能に加え、車両のためのヨー減衰付加性能を有することが知られている。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００７】
第１および第２ホイールを有する車両用のコントロールシステムは、前記第１および第２ホイールと前記ディファレンシャル装置の作動を制御するためのトラクションコントローラとの間の、車両の発進から予め設定された車両速度までのトルク分配をするのに適合するディファレンシャル装置を含む。前記トラクションコントローラは、低トラクション運転状態を示す少なくとも一つの車両運転パラメータによって第１車両運転状態におけるディファレンシャル装置を作動させるように構成され、さらに、実際の車両のヨーレイトと予め設定された車両の目標ヨーレイトとの間の差分によって低トラクション運転状態である間、第２車両運転状態における前記ディファレンシャル装置の作動を制御する。また、前記コントロールシステムは、予め設定された車両速度に到達するかそれ以上になることで前記ディファレンシャル装置の作動を制御するスタビリティコントローラを含む。
【０００８】
本発明の一実施形態は、前後方向の運動を維持している間の車両の横方向の力を増大するためのＥＬＳＤｓを使用するアクティブスタビリティコントロールの方法を含む。本発明の他の実施形態は、トラクションコントロールのスタビリティを向上させたコントロールシステムを含む。前記スタビリティ向上コントロールは、スプリットμの氷面／アスファルト面上での直進、フルスロットル発進という状況下で評価を行った。その試験データは、トラクションコントロール作動モードにおける著しいスタビリティ向上を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を以下のように説明する。第１に、電子制御リミテッドスリップディファレンシャルを使用する典型的な車両の動力伝達系の態様を説明する。第２に、リミテッドスリップディファレンシャルのモデリングを解析する。第３に、トラクションコントロールとヨーコントロールとの双方についてスタビリティコントロールシステムを説明する。最後に、発進時および比較的高速時における車両のスタビリティを制御するためのコントロールシステムの有効性をシミュレーションおよび実験結果に基づき図を利用して説明する。
【００１０】
図１を参照すると、提案された動力伝達系２０の態様が示されるが、これは限定を意図するものではない。動力伝達系２０は、前駆動軸２４および後駆動軸２６に少なくとも１つ取付けられた電子制御リミテッドスリップディファレンシャル（ＥＬＳＤ）２２ａ，２２ｂを含む。ＥＬＳＤ２２は、左右のホイール２８，３０間のトルクを偏向させるために利用してもよい。一実施形態では、ＥＬＳＤ２２によって左右のホイール２８，３０間に分配される総トルクは、例えば、油圧あるいは電磁システムのいずれかにより実行される従来技術のクラッチ（図示省略）の連結により決定される。典型的な動力伝達系２０用のＥＬＳＤｓは、本発明の譲受人へ譲渡されると共にそれら全体を参照して本発明に組み入れられる米国特許出願１１／１６７，４７４および米国特許７，０５１，８５７号において説明されている。
【００１１】
図２に示すように、前述した参照を参照すると、前後駆動軸２４，２６に使用されるＥＬＳＤは、第１ベベル式サイドギア３２とディファレンシャルハウジング３４との間に配置されてアクティブ制御される湿式多板摩擦クラッチ３０を配置したことにより、スリップ制限機能を達成することができる。クラッチ３０の連結は、ホイール２８，３０を相互に接続させる一対の出力側駆動軸（図示省略）間のスリップを制限するときに、サイドギア３２とディファレンシャルハウジング３４との間のスリップを制限する。このスリップ制限機能は、出力側駆動軸間にクラッチトルクよりも小さいあるいは等しい大きさのトルク偏向を生む能力をもたらす。このクラッチデザインは、比較的高いトルクレベル、熱容量、耐久性、およびノイズフリー操作の典型である。ディファレンシャルハウジング３４とセカンダリハウジング３８との間の回転動作は、オイルをアクスルサンプから、クラッチ駆動ピストン４２とソレノイド駆動の圧力レギュレータバルブ４４との双方を直接接続する排出路へ排出するジェロータポンプ４０を駆動する。バルブ４４が非作動の場合、オイルはバルブ４４を通って自由に流れ、クラッチ駆動ピストン４２に対抗する微量の油圧をもたらす。バルブ４４が作動した場合、オイル流れは、その油圧に比例するレベルによってクラッチ３０を連結させる駆動ピストン４２に対抗して油圧を発生させるバルブ４４により制限される。
【００１２】
油圧システムの最適化は、ＥＬＳＤの最も重要なデザインコンポーネントであり、この最適化の核となるのは、厳密なポンプデザインおよびポーティングコントロールである。図２に示される典型的なＥＬＳＤデザインのジェロータポンプ４０は、必ずしもより高い車両速度（例えば、113kphよりも高い速度）で機械効率が過度に不利であるとは限らないが、極低速（例えば、32kphよりも低い速度）でのトラクションコントロールに必要な高い油圧効率で作動する。上述したＥＬＳＤデザインが組み込まれたテスト車両から得られた高速燃料節約測定値は、燃料節約の点で大きな低下がないことが示される。同様に、図２に示される典型的なディファレンシャルの実験室でのベンチテストは、ポンプ４０のメカニカカルロスにより約113kphでおよそ0.11kWのパワーロスがあることを示す。
【００１３】
どちらのＥＬＳＤ２２の機械的構造に関らず、クラッチレスポンスタイムは、スタビリティコントロールシステムの有用性を保証するのに十分であることを必要とする。図２に示されるＥＬＳＤデザインは、特に、アクチュエータを基礎とした電磁石あるいは電気モータを使用する他のシステムと比較した場合、例えば、2.67Amps（32W）の電流を使用して2000Nmのトルクを引き出すように、迅速なピークトルクの立ち上がりを引き出す最小電流を必要とする。適用と移動とが偏向する比較的迅速なディファレンシャルトルクは、車両力学的作用（この中で説明されるような）に基づくトルクコントロール双方の動力伝達系を必要とし、さらに、車両力学介入システムに基づく多量のブレーキ電流との互換性をも必要とする。図３は、この中で説明される典型的なＥＬＳＤを使用して行われる適用と移動とが偏向するステップトルクを示したものを図解する。図解されるように、約64kphで車両を移動させる場合、クラッチの連結および断絶の双方の時間は50msよりも短い時間である。
【００１４】
図４および図５を参照して、車両コントロールシステムの評価のためのＥＬＳＤの力学モデルを説明する。該モデルは、クラッチの力学特性に基づき、さらに、ロックおよびアンロック（あるいはスリップ）のクラッチ状態に焦点を置くものであり、アンロック状態／スリッピング状態とロック状態との間のクラッチ連結の推移の状態を含む。
【００１５】
概して、ＥＬＳＤは、トルク伝達のための付加的な通路が設けられることを除き、オープンディファレンシャルと同一の部品を有する。図４を参照すると、Tinは後プロップシャフトへ伝達されるトルクであり、Tdiffはディファレンシャルギアを介して伝達されるトルクであり、また、TCTはクラッチを介して伝達されるトルクである。TCTは、車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）あるいは他のコントローラにより制御されるクラッチトルクレベルと同一である必要はなく、ロック、アンロックあるいはスリップ状態であることにより決まる。トランスミッションのトルク効率が１００パーセントであると仮定すると、プロップシャフトからディファレンシャルへのディファレンシャルギアレシオは、１であり、ディファレンシャルはほとんどイナーシャを持たず、その場合は、式（１）で表すことができる。
【数１】
2009525440.tif 000003
ディファレンシャルギアTdiffを介して伝達されたトルクが左右の駆動軸に均等に分配されてからの、後−左イナーシャおよび後−右イナーシャへのネットトルクは、式（２），（３）のように表すことができる。
【数２】
2009525440.tif 000004
【数３】
2009525440.tif 000005
【００１６】
図５を参照すると、クラッチは、以下の式（４）によりスプリングダンパー捩り部品としてモデル化することができる。
【数４】
2009525440.tif 000006
ここで、cはクラッチ減衰係数であり、kはクラッチスプリング係数であり、また、Δω＝ωdiff−ωLはディファレンシャルと左駆動軸との間の速度差分を表す。
【００１７】
さらに、クラッチは、ロック状態においてモデル化することができる。TCT_maxは、クラッチプレートに作用されると共に車両コントローラにより制御されるクラッチトルクを表す。しかしながら、ロック状態によっては、実際に伝達されるクラッチトルクは、クラッチトルクに作用されるのと同じレベルのトルクを必要としない。つまり、伝達されるクラッチトルクは以下の式（５）ようなTCT_maxによって制限される。
【数５】
2009525440.tif 000007
【００１８】
リミテッドスリップディファレンシャルのロック状態は以下のようにモデル化される。ロック状態からアンロック／スリップ状態への移行は以下の場合に起こる。
【数６】
2009525440.tif 000008
この状態のモデリングは、式（２）および（３）から次式（６）および（７）のように導出することができる。
【数７】
2009525440.tif 000009
【数８】
2009525440.tif 000010
【００１９】
アンロック／スリップ状態からロック状態への移行は以下の場合に起こる。
【数９】
2009525440.tif 000011
【００２０】
このモデルは、使用されるクラッチトルクがクラッチプレート間のトルク差分よりも大きい状態を示し、結果的に、クラッチのロック力を説明する。
【００２１】
式（１）および（４）から、Tdiffは式（８）のように算出され、
【数１０】
2009525440.tif 000012
それから、次式（９）および（１０）が導出される。
【数１１】
2009525440.tif 000013
【数１２】
2009525440.tif 000014
上述した式の導関数から式（１１），（１２）が得られる。
【数１３】
2009525440.tif 000015
【数１４】
2009525440.tif 000016
ここで、Δω´＝ω´diff−ω´L
【００２２】
後左および後右シャフトの力学式は以下の式（１３）および（１４）のように導出される。
【数１５】
2009525440.tif 000017
【数１６】
2009525440.tif 000018
【００２３】
さらに、ディファレンシャルの物理理論によれば、ディファレンシャル速度は以下の式（１５）のように決定される。
【数１７】
2009525440.tif 000019
式（１３）および（１４）を式（１５）へ代入することで、式（１６）が導出される。
【数１８】
2009525440.tif 000020
ただし、2Δω´＝2(ω´diff−ω´L)＝ω´L−ω´R
【００２４】
上述した状態移行を使用して、トルク偏向装置の力は、例えば、Matlab/Simulinkのようなシミュレーションソフトウェアで実行することができる。両装置の離散時間モデリングは後述する。
ロック状態からアンロック／スリップ状態へ変化する場合、次式（１７）および（１８）のように表される。
【数１９】
2009525440.tif 000021
【数２０】
2009525440.tif 000022
アンロック／スリップ状態からロック状態へ変化する場合、次式（１９）および（２０）のように表される。
【数２１】
2009525440.tif 000023
【数２２】
2009525440.tif 000024
【００２５】
トルク分配の間、ＥＬＳＤはホイールで車両牽引力に変化させるのに使用されるが、その結果、車両の動的ヨーレスポンスは変化する。クラッチ３０の適用あるいは連結は、特定の運転状況において要求される車両ヨー動的挙動に適合するように調整される。
【００２６】
図６を参照して、本発明の一実施形態に係るトルク偏向を使用する車両のスタビリティを向上させる方法を含む車両制御システムを説明する。本実施形態では、コントロールシステム５０は、スタビリティ向上トラクションコントローラ５２ならびにヨー減衰コントローラ５４という２つのプライマリコントローラを含む。監視コントローラ５６は、１つ以上の車両センサ５８から受信した車両センサ情報により決定される、例えば、車両速度等の１つ以上の車両運転パラメータによって制御動作を選択するのに使用される。比較的低い車両速度では、トラクションコントロールがアクティブである間、車両スタビリティを向上させるためのスタビリティ向上トラクションコントロールアルゴリズムが適用される。比較的高い車両速度では、スタビリティ向上トラクションコントロールはスイッチオフであり、ヨー減衰コントローラ５４だけがアクティブになる。トラクションコントローラ５２およびヨー減衰コントローラ５４は、例えば、車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）等の別のコントロールユニットと通信するかあるいはその中に含むことができ、該コントロールユニットは、車両ＥＣＵの中に一体で設けられるかあるいはその他と一体で設けられ、または、車両ＥＣＵあるいは他の車両コントローラのハードウェアを持たない構成要素（例えば、ソフトウェア）を構成する。
【００２７】
アクティブ制御を使用するトラクションコントロールシステムにおいて、完全にロック可能なディファレンシャルは、概して最良の前後方向車両加速度をもたらすが、スプリットμの状況下で横方向の力が減少する。より詳しくは、通常時のディファレンシャル制御トラクションコントロールシステムは、ホイールスリップ情報のフィードバックに基づいたリアルタイムでのディファレンシャルクラッチ制御が可能であり、そのシステムは、クラッチの限度を越えた使用によりヨーの不安定を引き起こすことがある。
【００２８】
本発明の態様による車両スタビリティコントロールシステムは、通常のアクティブトラクションコントローラに加えてスタビリティ向上トラクションコントロールコントローラを提供することによりこの制限を克服することができる。スタビリティ向上トラクションコントローラ５２において、実際の車両ヨーレイトが予め決定された要求されるヨーレイトを超えるか否かに関らず以下の式（２１）ように決定される。
【数２３】
2009525440.tif 000025
ここで、rは実際のヨーレイト、またrdesは要求されるヨーレイトで、式（２２）で表される。
【数２４】
2009525440.tif 000026
ここで、Vxは車両前後方向速度、δは操舵角度、Lは車両ホイールベース、またKusはアンダーステア傾度である。
【００２９】
実際のヨーレイトが予め決められた要求されるヨーレイトを超えると、ディファレンシャルクラッチは、実際のヨーレイトと要求されるヨーレイトとの差分に比例して断絶され、運転者が車両を軌道に戻すことを許容する。スタビリティ向上トラクションコントロールは、以下の式（２３）に従って、最初のあるいは規定のディファレンシャル適用トルクが修正されることにより行われる。
【数２５】
2009525440.tif 000027
ここで、uはディファレンシャル適用トルク、utractionは最初のトラクションコントロール信号、deadband（デッドバンド）は運転者車両制御技能に基づき調整可能なヨーレイト差分の閾値関数、satは[-a,+a]に設定される飽和関数、またaは設計パラメータであるエラー領域値である。
【００３０】
車両スタビリティコントロールシステムは、トラクションが低い直線での車両の挙動におけるスタビリティを向上させるのに加え、コーナリング中の車両のスタビリティを向上させるのに貢献することもできる。スタビリティ向上トラクションコントロール機能が完全である場合、ＥＬＳＤは、さらに、左右の車両ホイール間の偏向プロップシャフトトルクを利用することができる。仮に、車両がターンしている間、ディファレンシャルクラッチトルクが適用される場合、装置は外側のホイールから内側のホイールへ駆動トルクを伝達するのみであり、したがって、ターンの反対方向にヨーモーメントが発生すると共に車両のアンダーステア傾向が増加する。この現象は、式（１９）および（２０）を斟酌することにより説明することができる。ターン中、外側のホイールの速度は、概して内側のホイールよりも大きい。ディファレンシャルクラッチの適用は、外側のホイールと内側のホイールの双方の速度を同じ数値にしようとする。駆動トルクの変化に伴い外側のホイールの速度および加速度が減少し、その逆に、内側のホイールでの駆動トルクが増加する。したがって、制御戦略は、ロックしているＥＬＳＤはよりアンダーステアの挙動を誘発するという原理に基づく。
【００３１】
ヨー減衰コントローラ５４は、実際のヨーレイトが予め決定されたヨーレイトよりも大きい場合、ヨー減衰を増加させるためにディファレンシャルをロックする。上述したように、要求されるヨーレイトは、車両速度およびステアリングホイール操舵角に基づき決定することができる。そして、実際のヨーレイトは、リアルタイムで要求されるヨーレイトと比較される。実際のヨーレイトが要求されるヨーレイトよりも小さい場合、前後ディファレンシャルにおけるロックトルクがヨー減衰を増加させることから、ディファレンシャルはいっそう連結されることがなく、その結果、ヨーレイトが減少する。横方向加速度が0.03Gよりも小さく、且つ実際のヨーレイトと要求されるヨーレイトとの間のヨーレイトの変化が３％よりも小さい場合、ヨーレイト比較はアクティブにならない。ヨー減衰コントローラ５４により適用されるディファレンシャル適用トルクは、以下の式（２４）により決定することができる。
【数２６】
2009525440.tif 000028
ここで、uはディファレンシャル適用トルク、デッドバンド（deadband）はコントロールシステムの感度に基づき調整可能なヨーレイト差分の閾値関数、KpおよびKiはそれぞれ比例ゲインおよび積分ゲイン、または正の価値関数である。一定μの状態下でヨーレイトが過剰である時には必ず、ヨー減衰コントローラ５４はＥＬＳＤを作動させる。ヨー減衰コントローラ５４の作用は、そのままこの中で参照文献として引用されることにより組み込まれる、タイトルが「電子式リミテッドスリップディファレンシャルを伴い転覆傾向力を最小限にすること」である米国特許出願においてより詳細が説明されている。
【００３２】
コントロールシステム５０の力学モデルは、Matiab/Simulink環境により発生した。CarSimにより開発された完全な車両モデルは、共同シミュレーションが実行できるように、上述した典型的なＥＬＳＤを含んで使用されると共に変更された。図７は、開発されたモデルの検証である。回転運動により高クラッチトルクが求められる場合、左側ホイールと右側ホイールとの速度は、連結時間の範囲内で実質的に同一になる。
【００３３】
ヨー減衰コントローラ５４の制御下での運転における提案されたコントロールシステム５０の動作を検証するため、車両動力学上の典型的なヨー制御の効果を検証するための標準化された車線変更操作のシミュレーションが行われた。この運動は、後ホイール駆動モードにおけるヨー減衰性能を検証するために実行された。あらゆる状況で、比較的滑り易い路面（μ=0.6）において100km/hの同一速度が設定された。
【００３４】
図８は、ヨー減衰制御を使用および不使用の車両の比較を図解する。ヨー減衰制御使用の車両は、ヨー減衰制御不使用の結果的に不安定であった車両と比較して優れた性能およびスタビリティを持つ。図９は、トルク偏向装置の制御に使用された関係のクラッチトルクレベルを示す。車両がオーバーステアであった場合、ＥＬＳＤクラッチのみが作動する。最後に、図１０は、CarSimにおける走行動画の写真を示す。
【００３５】
試験車両は、前駆動軸と後駆動軸の両方にイートン社製EGerodisc（登録商標）ディファレンシャルを装備した改造されたフォードＦ−１５０、ならびに、後駆動軸にイートン社製EGerodisc ll（登録商標）ディファレンシャルを装備した改造されたシボレーシルヴェラドである。目標の試験結果を得るために、関連する操作パラメータを記録するための機器を車両に装備した。dSPACEが提供するMicroAutoBoxは、Matlab/Simulinkにおける環境の試作モデルを迅速に作成する車両用リアルタイムコントローラを開発するために使用された。そのコントローラは、車両ＥＣＵと同様に車載ユニットとして設計され、サンプリングタイムは10msに設定された。dSPACEが提供する試験ソフトウェアのControlDeskは、グラフィックユーザインターフェースモード（GUI）を介してモニタおよび試験データの記録の管理に使用された。
【００３６】
オックスフォードテクニカルソリューションズが提供するリアルタイム車両ナビゲーションシステムRT3000も試験用に使用された。RT3000は、GPSと組み合わされた６軸慣性航行システムを装備する。GPS出力は、車両のCAN通信を経由して0.5Mbits/secの通信速度でMicroAutoBoxへ伝達された。スタビリティ試験では、ホイール速度センサ、操舵角センサおよびRT3000信号（例えば、車両速度、グローバルX、グローバルY、横方向加速度、前後方向加速度、ボディスリップ角およびヨーレイト等）のセンサ情報が使用される。
【００３７】
スタビリティ向上トラクションコントロール試験は、スプリットμでドライの滑り易い路面上で直線を使用してフルスロットルで車両を発進させて実施された。ステアリングホイール角は、目的の検証のための試験（例えば、オープンループ）の継続時間の間中ずっと０に設定された。式（２３）におけるデッドバンド関数のヨーエラーは、±0.5 deg/secに設定された。そのエラー範囲値は、この試験のために0.5 deg/secに設定された。図１１−１３に示されるように、試験データは、スタビリティ向上トラクションコントロールモードで車両を発進させる間、車両スタビリティが著しく向上することを説明する。ノーマルトラクションコントロールモードを使用した単独運転の場合、車両は、路面の滑り易い部分の方へ急激にスピンアウトした。スタビリティ向上トラクションコントロールを使用した場合、車両ヨー動力学は安定し、車両は実質的に前部を真直ぐに向けた状態を維持する。最小限の好ましくないヨーは低いデッドバンド閾値により得られたが、車両をよりゆっくりと発進させた。しかしながら、デッドバンドは運転者の技量に基づき調節することができる。
【００３８】
例えば、ホイール速度センサのような車両センサにより決定された車両速度が、予め決定された車両速度を超えると、ヨー減衰コントローラはアクティブになる。とりわけ、スラローム操作は車両が不安定な状態を作り出す。オーバーステア挙動は、低μの表面でのスラローム運転の下で継続することができ、よって、スラローム運転は、アクティブヨーコントロールを評価する上で選択される。試験コースには固まった雪の表面を使用し、７つのコーンを約１００フィート間隔で直線に配置した。そこで、運転者は、車両の速度を約50km/hまで上げてスラロームコースに進入した。
【００３９】
図１４−図２４を参照すると、車両ディファレンシャルのアクティブコントロールは、スラローム走行中の車両動力学を向上させることを示す。しかしながら、もし、車両が操縦限界を超えていない場合、ヨーコントロールシステムが作動しているか否かの違いを識別するのは困難である。車両が操縦限界で運転されていない場合、その性能が、運転者の技量が重大な影響を及ぼすことは注目する点である。
【００４０】
図１４−図２２は、ヨー減衰コントローラ５４を使用する操縦限界が定速コントロールに達した場合と達していない場合との双方のスラローム操作の試験結果を図解する。ヨー減衰コントローラ５４を使用する車両は、要求されるヨーレイトが発生する方向性を持続するのに対し、ヨー減衰コントローラ５４を使用しない車両は、スタビリティを失い軌道を逸した。車両前後方向速度の比較は図１６および図２０にも示される。ヨー減衰コントローラ５４を使用しない車両は、車両疾走によって反対方向の速度性能を示す。ヨー減衰コントローラ５４を使用することで、オーバーステア挙動がヨー減衰が加わることを検出した場合にディファレンシャルが作動し、運転者が望ましい車両軌道を持続することを容易にする。
【００４１】
図２３および図２４を参照すると、固まった雪の路面におけるオープンループ正弦波操舵走行は、ヨー減衰コントローラ５４を使用するハンドリング特性を評価するために行われた。運転者は、定速制御を使用して約0.5Hzの操舵周波数で正弦波入力操舵角で車両を運転した。試験結果は、ヨー減衰コントローラ５４がオーバーステア挙動を修正するコーナー中間後期からコーナー出口までを除いて車両はほとんどの期間アンダーステアだったことを示す図２３および図２４に図解される。
【００４２】
本発明を、前述の明細書に詳細に説明したが、本発明の様々な変更および修正は本明細書を読み理解することにより当業者に明らかとなると考えられる。そのような変更および修正は、添付の請求の範囲内において、本発明に含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】典型的な車両の電子制御リミテッドスリップディファレンシャルを含む駆動力伝達系を示す図である。
【図２】典型的な電子制御リミテッドスリップディファレンシャルの断面図である。
【図３】図２に示される典型的な電子制御リミテッドスリップディファレンシャルのクラッチレスポンスタイムを表示する図である。
【図４】電子制御リミテッドスリップディファレンシャルを含む車両駆動軸の動力学モデルを示す図である。
【図５】電子制御リミテッドスリップディファレンシャルクラッチの動力学モデルを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の制御システムの概略図である。
【図７】車両駆動軸の後ホイールにおける電子制御リミテッドスリップディファレンシャルをロックすることによる影響を表示する図である。
【図８】本発明の一実施形態の制御システムを含む車両における車線変更時の車両ヨーレイトを表示する図である。
【図９】図８の表示に対応する電子制御リミテッドスリップディファレンシャルにおけるクラッチトルクを表示する図である。
【図１０】図８の表示に対応する車両動画の合成写真を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用しての発進中の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１２】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用しての発進中の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１３】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して発進した時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１４】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１５】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１６】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１７】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１８】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１９】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図２０】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図２１】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図２２】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して比較的高い速度でスラローム走行をした時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図２３】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して固まった雪の路面上で正弦操舵操作したオープンループ時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図２４】本発明の一実施形態のコントロールシステムを使用して固まった雪の路面上で正弦操舵操作したオープンループ時の車両性能の試験結果をグラフ形態で説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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