(57)【要約】  一定時間にわたって車両運動因子を測定することによって車両の予測横荷重伝達比を決定し、この予測横荷重伝達比に基づいて車両の運転を制御するステップを含む車両の安定性制御方法。【選択図】図１
2009535264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定時間にわたる車両運動因子を測定することによって車両の予測横荷重伝達比を決定するステップと、予測横荷重伝達比に基づいて車両の運転を制御するステップとを含むことを特徴とする車両の安定性制御方法。
【請求項２】
前記車両は、一対の車輪間又は一対の車軸間でトルクの配分を制御するためのトルクバイアス装置を含み、前記車両の運転を制御するステップは、前記トルクバイアス装置を結合して前記一対の車輪間又は前記一対の車軸間のトルク配分を制御することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記車両は、横転警告装置を含み、前記車両の運転を制御するステップは、前記横転警告装置を作動させて車両運転者に車両の横転の切迫を警告することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記予測横荷重伝達比を決定するステップは、線形モデル：
【数１】
2009535264.tif 000016
ここで、ＴＦＭｏｄｅｌ（ｓ）は、操舵角の線形伝達関数及び線形モデルに基づく横加速度であり、また、δｗは、実際の平均操舵車輪角度である、
を使用して車両操舵角との関係から車両横加速度を予測することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記予測横荷重伝達比を決定するステップは、次式：
【数２】
2009535264.tif 000017
ここで、Δｔは未来の対象時間、
δｗ／δｄ＝（１／ＳＲ）・１／（τｓｗｓ＋１）
、δｄは運転者の操舵角度、τｓｗは操舵１次時定数、ＳＲは操舵比である、
から予測横荷重伝達比を決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、測定された横加速度についてフィルタｓ／（τｓ＋１）を使用し、また、運転者の操舵角度についてフィルタτｓ２／（τｓ＋１）（τｓｗｓ＋１）・ＴＦｍｏｄｅｌ（ｓ）を使用するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記車両は、制御システムを含み、前記予測横荷重伝達比を決定するステップは、少なくとも車両横転防止システムの応答時間と同等の長さとした未来の対象時間Δｔを選択することを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の横転防止及び警告システムのための予測横荷重伝達比の特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の横転は、非衝突車両事故の中で最も高い死亡率を有している。車両の横転を防止するため、車両の横転の傾向を検出するために横荷重伝達比（ＬＴＲ）と呼ばれる横転指数が用いられてきた。一般的に、ＬＴＲは、時間的に固定された点で測定された車両情報から予測される。これは、動的システムのスナップ−ショットを撮るようなものであり、また、その（固定された時間の）情報を使用して車両の横転の虞を判断するようなものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＬＴＲの閾値が過度に低く設定されると、通常の運転中に警告を発し、又は、車両横転防止システムが早過ぎる作動を行なうことになる。この閾値が過度に高く設定されると、遅すぎて車両の横転を防止できないかもしれない。ＬＴＲ閾値の決定は、車両運転における動的変化、すなわち、予測不能な外乱によって困難であり、これらは、静的なＬＴＲのみを使用しても捕捉することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一定時間にわたる車両運動因子を測定することにより車両の予測横荷重伝達比を決定するステップと、この予測横荷重伝達比に基づいて車両の作動を制御するステップとを含む車両の安定性制御方法が提供される。本発明の一実施形態においては、予測横荷重伝達比は、車両の横転を誘発する状態で車両が運転される前に、車両の横転の傾向を検出するために使用することができる。その予測の可能性によって、車両横転警告システムの作動を改善して、車両運転者に高度な横転切迫の警告することができる。更に、電子式リミテッドスリップディファレンシャル等のトルクバイアス装置を含む横転防止システムは、車両の横転を防止するために作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の限定を意図しない図面を参照して、図１は、横置きされたエンジン２２を含む例示的な全輪駆動車両２０を概略的に示している。エンジン２２は、一対の前輪２４ａ、２４ｂに前車軸２６すなわちトランスアクスル２６を介して連結され、また、一対の後輪２８ａ、２８ｂに後車軸３０を介して連結されている。前車軸２６は、エンジン２２によって第一次的に、かつ、直接的に駆動される。後車軸３０は、パワートランスファユニット（図示せず）及びセンタカップリング装置すなわちカプラ３２を介して間接的に駆動される。後車軸３０は、１又はそれ以上の駆動軸すなわち推進軸を介してトランスアクスル２６に機械的にリンク結合されている。付加的な電気的に制御されるリミテッドスリップディファレンシャル（ＥＬＳＤ）３４を使用してリヤ推進軸トルクを後輪２８ａ、２８ｂにバイアストルクとして作用させる。カプラ３２及びＥＬＳＤ３４は、従来技術において公知のものとすることができ、車両電子制御ユニット（ＥＣＵ）その他のコントローラ等の車両制御システム５８（図２に示される）によって制御することができる。車両２０は、図示の構造に限定されず、他の構造を含み、２輪駆動構造も限定されることなく含むことが分かる。
【０００６】
図２に示されるように、制御システム５８は、例えば車両運転パラメータ情報を内容と
する１又はそれ以上のマップが格納されたメモリデバイスを含むマイクロプロセッサベースのＥＣＵ等の制御ユニット６０と、これらに限定されないがヨーレートセンサ、車輪速度センサ、横加速度センサ及び／又は操舵角センサ等の車両運動因子を測定するための少なくとも１つの車両センサ６２とを含むことができる。制御ユニット６０は、入力信号をセンタカプラ３２及び／又はＥＬＳＤ３４に供給して、これらの装置の結合及び離脱を制御して、車輪間又は車軸間でトルクを分配する。また、制御ユニット６０は、例えば可聴警告装置又は車両ダッシュボードの可視表示器等の横転警告装置６４の作動を制御して、車両の横転の切迫を車両運転者に警告することができる。
【０００７】
図３及び図４を参照して、車両ＬＴＲは、車両非線形モデル
【数１】
2009535264.tif 000003
から決定することができる。
【０００８】
車両の横方向の力学を考慮すると、
【数２】
2009535264.tif 000004
ここで、ｍは車両重量、ｖ´は車両横方向速度、ｒは車両ヨーレート、ｕは車両縦方向速度、ｇは重力加速度、Ａｙは車両横加速度、ｈは図４に示されるようにロールセンタ（ｖｅｈｃｌｅ  ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｐｏｉｎｔ）に対する重心の高さである。
【０００９】
車両のロールの力学を考慮すると、
【数３】
2009535264.tif 000005
【００１０】
車両の垂直方向の力学を考慮すると、
【数４】
2009535264.tif 000006
ここで、ｚ´´は車両の垂直加速度である。
【００１１】
したがって、数式（１）−（４）を考慮すると、ＬＴＲは、次のように表すことができる。
【数５】
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ここで、Ｉｘｘ、Ｉｙｙ及びＩｚｚは、それぞれｘ、ｙ及びｚ軸回りの慣性モーメントであり、また、
Ａｙ＝ｖ´＋ｒｕ−ｇｓｉｎφｒ＋ｈsinφｖｒ２＋ｈφ´ｖ２sinφｖ−ｈｃｏｓφｖφ´´
また、
Ａｙ２＝ｖ´＋ｒｕ
である
【００１２】
φｖ、φ´ｖ、φ´´ｖ、φ´ｒ、φ´´ｒは充分小さい値なので、ＬＴＲは、次のように表すことができる。
【数６】
2009535264.tif 000008
すなわち、
【数７】
2009535264.tif 000009
【００１３】
φｒは、充分小さいので、ＬＴＲは、更につぎのように概算することができる。
【数８】
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ここで、Ａｙ_ｍｅａｓは、横加速度であり、加速度計を用いて得ることができ、また、ｈＣＧは、車両重心（ＣＧ）全高である。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、固定された時点ではなく、ある時間にわたって車両運動因子を測定する予測ＬＴＲ（ＰＬＴＲ）を含む車両のＬＴＲの決定方法が提供される。この方法は、広範囲の車両運転状態の下で、横転に向けて正確に「カウントダウン」し、すなわち、横転前の車両の動作を測定するように設計されている。ＰＬＴＲの微分は次のように示される。
【数９】
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【数１０】
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ここで、Ａｙ_ｍｅａｓは、測定された車両横加速度である。
【００１５】
等式（１０）は、未来の対象時間（ａ  ｆｔｕｒｅ  ｔｉｍｅ  ｈｏｒｉｚｏｎ）Δｔに対して予測された時間ｔ０でのＰＬＴＲを表す。検証の目的のためのこの微分においては、測定された横加速度の符号の影響は、無視することができる。等式（１０）における測定された横加速度Ａｙ_ｍｅａｓは、一般的にノイズを含み、そのため、微分した後、平滑な値を得ることは困難である。次のフィルター処理技術を使用してノイズを減少させる。
【数１１】
2009535264.tif 000013
ここで、τは時定数である。
【００１６】
測定された横加速度は、更に、次の線形モデルを使用して操舵角との関係から予測することができる。
【数１２】
2009535264.tif 000014
ここで、ＴＦＭｏｄｅｌ（ｓ）は、操舵角の線形伝達関数及び線形モデルに基づく横加速度であり、また、δｗは、実際の平均操舵車輪角度である。このモデルベースのフィルタを使用することにより、横加速度の微分のノイズは、ローパスフィルタを使用して除去することができる。更に、運転者の操舵入力情報は、操舵システムの遅れによる横転の指標を予測するのに重要な役割を果たす。
【００１７】
したがって、ＰＬＴＲは、次のように与えられる。
【数１３】
2009535264.tif 000015
ここで、
δｗ／δｄ＝（１／ＳＲ）・１／（τｓｗｓ＋１）
、δｄは運転者の操舵角度、τｓｗは操舵１次時定数、ＳＲは操舵比である。
【００１８】
フィルタ、ｓ／（τｓ＋１）を測定された横加速度に使用し、また、フィルタ、τｓ２
／（τｓ＋１）（τｓｗｓ＋１）・ＴＦｍｏｄｅｌ（ｓ）を運転者の操舵角度に使用することができる。選択されたΔｔは、横転防止システム応答時間をカバーするのに充分長くする必要がある。
【００１９】
さらに、従来のＬＴＲを決定する方法とは異なり、このＰＬＴＲを決定する新しい方法は、制御システム５８に使用し、車両トルクバイアス装置（例えば、センタカップリング３２及びＥＬＳＤ３４）を制御して、車両の安定性を改善して車両の横転を防止することができる。例えば図１及び図２に示される実施形態では、コントローラ６０によってＰＬＴＲを使用して、いつ、どの程度にトルクバイアス装置を結合させて車両のヨーダンピングを増大させるかを決定して、車両の横転を防止することができる。例えば、限定ではないが、制御ユニット６０は、一旦、ＰＬＴＲが所定の閾値を超えたとき、又は、ＰＬＴＲの変化率が所定の閾値を超えたとき、センタカプラ３２及び／又はＥＬＳＤ３４を作動させるように構成することができる。また、ＰＬＴＲは、横転警告装置６４の作動を制御して、車両運転者に車両の横転が切迫していることを警告するのに使用することができる。また、ＰＬＴＲの使用は、車両トルクバイアス装置又は横転警告装置の作動の制御に限定されず、ＰＬＴＲは、車両ブレーキシステム又はパワーステアリングシステム等の他の車両システムの制御に使用して、車両の横転を防止することができることが分かるであろう。
【００２０】
以上の明細書に本発明を詳細に説明してきたが、この明細書を読んで理解することにより、当業者には、本発明の様々な変更及び修正が明らかになるはずである。そのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲の範囲内に帰する限り、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による車両安定性制御システムを用いた例示的な全輪駆動車両を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による車両安定性制御システムを概略的に示す図である。
【図３】横方向運動中の車両力学モデルを示す図である。
【図４】車両ロール中の車両力学モデルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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