(57)【要約】【課題】  ビークルダイナミクス制御システムと後車軸操舵システムとの安定化のための介入を協調させる、限界的走行状況における車両の安定化装置および方法を提供する。【解決手段】  限界走行状況における車両（１０）の安定化装置は、ビークルダイナミクスコントローラ（２９）を含む制御装置（２）、操作要素（１８、１９）、および走行状態量を測定するためのセンサ装置（１１）を備えたビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）と、制御装置（１）および操作要素（２０）を備えた後車軸操舵システム（ＲＷＳ）とを含む。ビークルダイナミクス制御機能は、その制御のアルゴリズムが、コントローラ出力量（ΔＭｚ）からビークルダイナミクス制御システムの操作要素のための操作要求（ＰＲａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔ）の他に、後車軸操舵システムの操作要素のための操作要求（ΔＬｗＨＡ）も生成する分配ユニット（６）を含めば、一つの制御装置に統合できる。【選択図】  図１
2006036203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が実装されている制御装置（２）と、少なくとも一つの操作要素（１８、１９）と、様々な走行状態量を測定するためのセンサ装置（１１）とをビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）、並びに
制御装置（１）と操作要素（２０）とを備えた後車軸操舵システム（ＲＷＳ）、
を含む、限界走行状況における車両（１０）の安定化装置において、
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、コントローラ出力量（ΔＭｚ）から、ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の操作要素（１８、１９）のための操作量（ＰＲａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔ）だけでなく、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御要素（２０）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）をも生成する、分配ユニット（６）を含むこと、
を特徴とする限界走行状況における車両の安定化装置。
【請求項２】
状態コントローラ（５）のコントローラ出力量（ΔＭｚ）が、ヨーモーメントまたはそれに比例する量であることを特徴とする請求項１に記載の安定化装置。
【請求項３】
ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の制御装置（２）と後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御装置（１）とがバス（Ｃ−ＣＡＮ）に接続されており、該バスを通して操舵角度情報（Ｌｗ＿Ｄｒ、ΔＬｗＨＡ、ＬｗＨＡ）が伝達され、その際ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の制御装置（２）が更に第二のバス（ＰＴ−ＣＡＮ）に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の安定化装置。
【請求項４】
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、それぞれ出力量（ΔＭＺＧｉ、ΔＭＺａｌ）を生成するヨーレートコントローラ（３０）およびスリップ角コントローラ（３１）を含み、それ等の出力量から、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の操作要素（２０）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）が導き出され、その際、ヨーレートコントローラ（３０）の制御特性が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するスリップ角コントローラ（３１）の割合に応じて調節され、且つ、スリップ角コントローラ（３１）の制御特性が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）の割合に応じて調節されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項５】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御偏差（ｅｖＧｉ）が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するスリップ角コントローラ（３１）の割合（ΔＭＺａｌ）に応じて調節され、且つ、スリップ角コントローラ（３１）の制御偏差（ｅＢｅｔａ）が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）の割合（ΔＭＺＧｉ）に応じて調節されることを特徴とする請求項４に記載の安定化装置。
【請求項６】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御開始閾値が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するスリップ角コントローラ（３１）の割合（ΔＭＺａｌ）に応じて調節され、且つ、スリップ角コントローラ（３１）の制御偏差が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）の割合（ΔＭＺＧｉ）に応じて調節されることを特徴とする請求項４に記載の安定化装置。
【請求項７】
後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）またはスリップ角コントローラ（３１）の割合に応じた、ヨーレートコントローラ（３０）の制御偏差（ｅｖＧｉ０）の修正のためのユニット（２６ａ）と、スリップ角コントローラ（３１）の制御偏差（ｅＢｅｔａ０）の修正のためのユニット（２６ｂ）とが備えられていることを特徴とする請求項５または６に記載の安定化装置。
【請求項８】
修正ユニット（２６ａ、２６ｂ）が、その時々の制御偏差（ｅｖＧｉ、ｅＢｅｔａ）が予め定められた値、特にゼロに設定されるデッドゾーン（ＴｏＺｏ）を確定することを特徴とする請求項７に記載の安定化装置。
【請求項９】
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、ヨーレートコントローラ（３０）とスリップ角コントローラ（３１）とを含んでおり、さらにスリップ角（ａｌＨＡ）に応じて、ヨーレートコントローラ（３０）を起動させまたは作動停止させる解除信号（ＣＲＳ）を生成するユニット（３５）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項１０】
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、予め定められた路面状態（μ）の下で最大のグリップを持つスリップ角（ａｌＨＡｍａｘ）を確定する装置（３３）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項１１】
コントローラ出力量（ΔＭｚ）を、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための付加的な操舵角度（ΔＬｗＨＡ）へ換算するためのユニット（３６〜４２）を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項１２】
付加的な操舵角度（ΔＬｗＨＡ）が、走行路面の摩擦係数（μ）に応じてスケーリング処理されることを特徴とする請求項１１に記載の安定化装置。
【請求項１３】
付加的な操舵角度（ΔＬｗＨＡ）を、予め定められた値、特にゼロに設定するデッドゾーン（ＴｏＺｏ）を確定するユニット（４０）を備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の安定化装置。
【請求項１４】
ヨーレートコントローラ（３０）が、ＰＩＤコントローラ（４３〜４５）として実現されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項１５】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御特性が、路面の摩擦係数（μ）に応じて調整されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の安定化装置。
【請求項１６】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御偏差（ｅｖＧｉ）が、路面の摩擦係数（μ）に応じて変化されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の安定化装置。
【請求項１７】
制御装置（２）、操作要素（１８、１９）、およびセンサ装置（１１）を備えたビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）と共に、独自の制御装置（１）および操作要素（２０）を備えた追加の後車軸操舵システム（ＲＷＳ）を含み、その際、ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、ヨーレート制御とフロート角度制御とを行い、且つコントローラ出力量（ΔＭｚ）を生成する、限界走行状況における車両（１０）の安定化方法において、
コントローラ出力量（ΔＭｚ）から、ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の制御要素（１８、１９）のための制御量（ΔＰＲａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔ）だけでなく、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御要素（２０）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）も導き出されること、
を特徴とする限界走行状況における車両の安定化方法。
【請求項１８】
ビークルダイナミクスコントローラ（２９）が、ヨーレートコントローラ（３０）とスリップ角コントローラ（３１）とを含み、これ等のコントローラが、それぞれ操作量（ΔＭＺｇｉ、ΔＭＺａｌ）を生成し、これ等の操作量から後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の操作要素（２０）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）が導き出され、その際、ヨーレートコントローラ（３０）の制御特性が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するスリップ角コントローラ（３１）の割合に応じて調節され、且つ、スリップ角コントローラ（３１）の制御特性が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）の割合に応じて調節されることを特徴とする請求項１７に記載の安定化方法。
【請求項１９】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御偏差（ｅｖＧｉ）が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するスリップ角コントローラ（３１）の割合に応じて調節され、且つ、スリップ角コントローラ（３１）の制御偏差（ｅＢｅｔａ）が、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）のための操作量（ΔＬｗＨＡ）に対するヨーレートコントローラ（３０）の割合に応じて調節されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の安定化方法。
【請求項２０】
ヨーレートコントローラ（３０）を予め定められているスリップ角（ａｌＨＡｍａｘ）に応じて起動しまたは作動停止させる解除信号（ＣＲＳ）が、ユニット（３５）を用いて生成されることを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかに記載の安定化方法。
【請求項２１】
ヨーレートコントローラ（３０）の制御特性が、評価された摩擦係数（μ）に応じて変化されることを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の安定化方法。
【請求項２２】
制御偏差（ｅｖＧｉ）が、摩擦係数（μ）に応じて縮少されることを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれかに記載の安定化方法。
【請求項２３】
ヨーレートコントローラ（３０）の積分成分（４４）の操作量（ΔＭｚＩ）およびＤ成分（４５）の操作量（ΔＭｚＤ）の少なくともいずれかが、評価された摩擦係数（μ）の関数であることを特徴とする請求項１７ないし２２のいずれかに記載の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビークルダイナミクス制御システム、特に限界的走行状況における車両の安定化装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＥＳＰ（elektronisches Stabilitatsprogramm：電子的スタビリティープログラム）の様な、ビークルダイナミクス制御システムは、限界的走行状況、例えばカーブ走行の際のオーバーステアリングの下で、自動車の操縦性（コントローラビリティー）を改善し、また車両を安定化するために用いられる。既知のビークルダイナミクス制御システムには、フロート角制御および／またはヨー速度制御の実行のための制御アルゴリズムが格納されている制御装置、並びに車両の実際の走行状態に関する測定値を送り出す一連のセンサ類が含まれている。ドライバーによる操作条件、特にステアリングホイール位置、アクセルペダル位置、およびブレーキ操作から様々な基準値が計算される。車両の実際の挙動が基準挙動から過度にずれている場合には、ビークルダイナミクス制御が走行運転に介入し、車両のヨー運動に対抗して働く補正ヨーモーメントを生成する。このために、ビークルダイナミクス制御システムは、通常車両のブレーキおよび／またはエンジン制御装置を操作要素として用いる。
【０００３】
最近の車両には、同じく車両の安定化の目的のために、走行運転中に介入することのできるアクティブ後車軸操舵システムもますます採用されるようになって来ている。この種のシステムには通常、独自の制御装置、および後車輪の舵角度を調節することのできる操舵コントローラが含まれている。後車軸操舵システムの制御アルゴリズムは通常、例えば基準ヨーレートまたは基準フロート角等のような、走行状態値に関する様々な基準値をも求め、基準値と実際値との比較によって得られる制御偏差から、必要な安定化のための介入値（いわゆる、付加的な操舵角度）を計算する。計算された舵角度の変化値は、操舵コントローラによって変換され、車両の走行挙動に影響を与える。
【０００４】
ビークルダイナミクス制御システムＥＳＰもアクティブ後車軸操舵システム（ＲＷＳ）も共に安定化のための介入を行うので、このことは、両方のシステムが互いに相手の機能を妨害し、最悪の場合には、かえって走行安全性を損なうという事態を引き起こすことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ビークルダイナミクス制御システムと後車軸操舵システムとの安定化のための介入を協調させるということを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、限界走行状況における車両の安定化装置は、
ビークルダイナミクスコントローラが実装されている制御装置と、少なくとも一つの操作要素と、様々な走行状態量を測定するためのセンサ装置とをビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）、並びに
制御装置と操作要素とを備えた後車軸操舵システム（ＲＷＳ）、
を含み、
ビークルダイナミクスコントローラが、コントローラ出力量から、ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の操作要素のための操作量だけでなく、後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御要素のための操作量をも生成する、分配ユニット（６）を含む。
【０００７】
また、本発明によれば、限界走行状況における車両の安定化方法は、
制御装置、操作要素、およびセンサ装置を備えたビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）と共に、独自の制御装置および操作要素を備えた追加の後車軸操舵システム（ＲＷＳ）を含み、その際、ビークルダイナミクスコントローラが、ヨーレート制御とフロート角制御とを行い、且つコントローラ出力量を生成し、
コントローラ出力量から、ビークルダイナミクス制御システム（ＥＳＰ）の制御要素のための制御量だけでなく、後車軸操舵システムの制御要素のための操作量も導き出される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの重要な側面は、ブレーキシステムおよびエンジン制御装置に対してだけではなく、後車軸操舵システムの操舵コントローラに対しても作用可能な拡張されたビークルダイナミクス制御システム（ＶＤＭ）を作り、またこのシステムＶＤＭが唯一つの制御アルゴリズムだけを備えており、該アルゴリズムが一つの制御装置出力量（例えば、ヨーモーメント）を生成し、該出力量からビークルダイナミクス制御システムの制御要素（即ち、ブレーキシステムまたはエンジン制御装置）のための制御要求も後車軸操舵システムの操舵コントローラのための制御要求も形成される、ということにある。このような中央集中制御は、極めて簡単に実現可能であり、また極めて確実で又信頼もできる。
【０００９】
本発明に対応する制御アルゴリズムは、例えばビークルダイナミクス制御システムの制御装置に実装しておくことができる。従来のビークルダイナミクス制御のアルゴリズム（ＥＳＰ）をわずかに補完し適応させるだけで、この目的のために使用することができる。後車軸操舵システムの制御装置では、むしろ何らの独自のビークルダイナミクス制御も行われない方が好ましい。
【００１０】
拡張されたビークルダイナミクスコントローラ（ＶＤＭ）には、好ましくは、制御装置出力量からブレーキシステムまたはエンジン制御装置のための制御要求だけでなく、後車軸操舵システムの操舵コントローラのための制御要求をも生成する、分配ユニットが含まれている。
【００１１】
拡張されたビークルダイナミクスコントローラ（ＶＤＭ）の制御装置と後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御装置は、好ましくは、一つの共通のデータバス（例えば、いわゆるシャーシＣＡＮ）に接続されており、該データバスを通して様々な操舵角度情報が伝達される。更に、ＶＤＭ制御装置はもう一つのバス（例えば、いわゆるＰＴ−ＣＡＮ）に接続されており、該バスを通して特に、ＶＤＭセンサ装置の様々なセンサ情報が伝達される。操舵角度情報とそのほかのセンサ情報との分離伝達によって、データ伝送速度が高められ且つシステム安全性も改善される。
【００１２】
先に記載されたような拡張されたビークルダイナミクスコントローラ（ＶＤＭ）では、以下に詳しく説明される、幾つかの制御技術上の特徴が生まれる。
１．ヨーレートコントローラおよびフロート角コントローラの制御特性の適合
既知のビークルダイナミクスコントローラには通常、ヨーレートコントローラとフロート角（スリップ角）コントローラとが含まれており、これ等のコントローラはそれぞれの対応する制御偏差に応じて制御装置出力量を生成し、該出力量からブレーキシステム（油圧装置：Hydroaggregat）および／またはエンジン制御装置（モトロニック：Motronic）のための操作量が計算される。本発明に基づく拡張されたビークルダイナミクスコントローラ（ＶＤＭ）はまた、制御偏差に応じて後車軸操舵システムのための操作量をも計算する。これによって、ヨーレート制御およびフロート角制御に関して、次の様な問題が生じる。
【００１３】
基本的に、後車軸操舵に対するヨーレートコントローラの制御介入は、同時に車両のフロート角に対しても影響を与える。ブレーキに対する介入の場合とは反対に、後車軸操舵に対する介入は、ヨーレートが縮少する際にフロート角の増大をもたらす。これに対して、後車軸操舵に対するフロート角コントローラの制御介入は、フロート角が縮少する際にヨーレートの増大をもたらす。それ故、これ等の二つのコントローラの介入は全く反対方向に働く。
【００１４】
どちらの場合にも、一方のコントローラの動作ポイントは他方のコントローラの制御介入に応じて移動する。それによって、二つのコントローラは互いに反対方向に共振し合い、車両の安定性を損なわせることがある。そこで、好ましくは、ヨーレートコントローラの制御特性を後車軸操舵システムのための操作量に対するスリップ角コントローラの割合に応じて適応させ、またスリップ角コントローラの制御特性を後車軸操舵システムのための操作量に対するヨーレートコントローラの割合に応じて適応させるということが提案される。この目的のためには、例えばコントローラの感度をしかるべく変化させることができる。
【００１５】
コントローラ感度に影響を与えるためには、コントローラの制御開始閾値を適応させたりまたは制御偏差自体を修正させたりすることができる。即ち、例えばヨーレートコントローラの制御偏差を後車軸操舵システムのための操作量に対するフロート角コントローラの割合に応じて調節し、またフロート角コントローラの制御偏差を後車軸操舵システムのための操作量に対するヨーレートコントローラの割合に応じて調節することができる。
【００１６】
制御偏差の適応のために、好ましくは、コントローラの制御偏差からそれぞれ修正された制御偏差を生成し、次いでヨーレート制御またはフロート角制御のための基礎を形成する修正ユニットが備えられている。この修正ユニットは、好ましくは、デッドゾーン、即ち制御偏差がゼロに設定される領域と、元の制御偏差から予め定められている値を差し引かれた領域とを確定する。これによって、コントローラの動作ポイントの移動がそれぞれもう一つのコントローラの制御介入に基づいて補整される。
２．タイヤスリップ角に応じたヨーレートコントローラの領域別起動／作動停止
後車軸の車輪のスリップ角が大きい場合には、後車軸操舵角度を変えても車両の走行挙動に対して非常に弱い影響しか与えることができないかまたはそもそも全く影響を与えることさえできないことがある。何故なら、スリップ角が大きい場合にはタイヤ横力は僅かしか変化しないからである。スリップ角が大きい領域では（例えば、３゜から５゜までの間）、特に摩擦係数が小さい時（例えば、雪）には、ハンドルを更に大きく切っても全く操舵作用が発揮されないことがある。それでも車両を安定化させるためには、それ故スリップ角が大きい領域（この領域は路面状態によって異なることがある）では、ビークルダイナミクスコントローラをブレーキシステム／エンジン制御装置を介して、スリップ角が小さい領域内におけるよりも、走行運転中により強く介入させることが提案される。
【００１７】
そこで、本発明の一つの好ましい実施例によれば、ヨーレートコントローラまたはフロート角コントローラを、予め定められたスリップ角の領域内（特に、スリップ角が大きい時）では起動させ、別の領域内（特に、スリップ角が小さい時）では作動停止させるかまたはその作用を少なくとも低下させるということが提案されている。本発明によれば、特に、後車軸操舵に対する安定化のための介入を遮断することは提案されていない。何故なら、この介入を遮断すると車両の操舵挙動が変化してしまうと考えられるからである。そうなると、車両の挙動はドライバーにとって最早制御不能となるかまたは少なくともドライバーに非常に忙しい思いをさせることになるであろう。従って、後車軸操舵に対する安定化のための介入は、スリップ角が大きい領域内では遮断されないことが望ましい。
【００１８】
ブレーキ介入の開始／停止の目的のためには、例えば、ブレーキシステムに対する安定化のための介入を許可しまたは阻止する解除信号（ＣＳＲ）を発生させることができる。この解除信号は、好ましくは、一定の路面摩擦係数の下で最大グリップを持つスリップ角の関数とする。（路面摩擦係数は通常、制御アルゴリズムによって見積もられる）。様々な摩擦係数の下での最大グリップを持つスリップ角は、好ましくは、特性曲線を用いて数学的近似計算で求められる。
３．制御装置出力量からの付加的な操舵角度の計算
拡張されたビークルダイナミクスコントローラ（ＶＤＭ）には、好ましくは、計算ユニットが含まれており、該ユニットを用いて、重心モーメントの成分から、後車軸操舵装置によって実行されるべき、対応する操作量（付加的な操舵角度）が計算される。この操作量が如何なる場合にも、高過ぎるかまたは誤った値を取ることによって走行の安全性を脅かすことが無い、ということを保証するために、次の諸処理ステップの一つまたは幾つかが実行されることがある。
【００１９】
モーメントから付加的な操舵角度への換算によって得られる付加的な操舵角度の生の値が、好ましくは、評価摩擦係数に応じてスケーリングされ且つ制限される。このために、好ましくは、デッドゾーン、即ち小さな舵角変更のための付加的な操舵角度をゼロに設定し、その他の領域の付加的な操舵角度を予め定められた値だけ小さくする、ということが提案されている。
【００２０】
デッドゾーンの大きさもまた、好ましくは、（評価された）路面摩擦係数の関数とする。
上述の諸措置によって、特にビークルダイナミクス制御の堅牢性と車両の操舵性を改善することができる。
４．ヨーレートコントローラの特殊な構成
拡張されたビークルダイナミクス制御システム（ＶＤＭシステム）は、好ましくは、ＰＩＤコントローラとして実現されている。これによって、従来のＰコントローラと比べて安定化特性を顕著に改善することができる。
【００２１】
しかしながら、ヨーレートコントローラのＩ成分およびＤ成分の制御特性は、必然的に、Ｉ成分が制御の後できるだけ迅速に再びゼロに戻されなければならず、またＤ成分は比較的雑音に敏感であるという問題も抱えている。ＰＩＤコントローラのＩ成分およびＤ成分による安定化のための強過ぎる介入を防止するために、ＩコントローラおよびＤコントローラの影響は、好ましくは、摩擦係数に応じて縮少される。これによって、特に摩擦係数の小さい路面の場合に、極端に強い制御介入を回避することができる。
【００２２】
更に、好ましくは、安定化制御の開始時に、ＩコントローラおよびＤコントローラの比較的大きな操作量を許可し、且つＩコントローラおよびＤコントローラの成分を最初の操舵介入の後に摩擦係数に応じて縮少する装置が備えられている。このことは、特に、コントローラによって比較的評価し難い摩擦係数の下での定常直線走行の際に、安定化制御の開始時には、先ずＩ成分およびＤ成分の比較的大きなコントローラ増幅が許可され、該コントローラ増幅が安定化制御の間に摩擦係数に応じてより低いコントローラ増幅へ収束して行く、という大きな利点を持っている。
【００２３】
従って、本発明の一つの好ましい実施例によれば、ＰＩＤコントローラの制御特性が摩擦係数に依存するように作られている。コントローラ増幅の他に、別のコントローラパラメータも摩擦係数に依存するようにすることができよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１には、ブレーキシステムとエンジン制御装置（ブロック８ｂにまとめられている）と共に、安定化の目的のためにアクティブ後車軸操舵システム（ＲＷＳ）８ａの操舵操作装置をも制御することのできる、拡張されたビークルダイナミクス制御システムＶＤＭのコントローラの構成が示されている。このＶＤＭシステムは、ブロック３〜６によって略示されている、制御アルゴリズムを含んでいる。参照記号３は、いわゆる“観察ユニット”を、参照記号４は、基準ヨーレートを求める基準値計算ユニットを、参照記号５は、状態コントローラを示しており、該状態コントローラのコントローラ出力量ΔＭｚは、ヨーモーメントかまたはそれに比例している量である。
【００２５】
制御アルゴリズムは更に、コントローラ出力量ΔＭＺを個々のサブシステム８ａ（後車軸操舵システム）および８ｂ（油圧装置およびモトロニック）のための成分ΔＬｗＨＡ、ＰＲａｄＳｏｌｌへ変換する分配ユニット６を含んでおり、ここで、ΔＬｗＨＡは、後車軸操舵装置のための付加的な操舵角度（舵角変化量の形態）、またＰＲａｄＳｏｌｌは油圧システム１５、１８のためのブレーキ圧である。
【００２６】
個々の操作要求ΔＬｗＨＡ、ＰＲａｄＳｏｌｌは、インタフェース７ａ、７ｂを介して後車軸操舵システム８ａの制御装置１およびアクティブブレーキシステム８ｂの電子装置１５（図２）へ伝達される。それに応じて、装置１、１５が操作要素１８、２０（図２）を制御し、その際、参照記号１８は車輪ブレーキを示し、参照記号２０は操舵操作装置を示している。車両１０の変更された、新しい実際の状態は、センサ装置１１を用いて測定され、制御アルゴリズム３〜６に送られる。
【００２７】
図２は、図１の拡張されたビークルダイナミクス制御システムＶＤＭの詳細図を示している。この全体システムには制御対象系としての車両１０、制御介入量の確定のためのセンサ装置１１、走行挙動に影響を与えるための操作要素１８〜２０、並びに、上位に置かれたビークルダイナミクスコントローラ５（状態コントローラ）と下位に置かれたブレーキおよびトラクションコントローラ１３とを含む、階層的に構造化されたコントローラ２９（構成要素３〜６、９、１３を有する）が含まれている。コントローラ機能は、ビークルダイナミクス制御システムＶＤＭの制御装置２に実装されている。
【００２８】
そのようなビークルダイナミクスコントローラの構成および機能は、従来技術（例えば、ボッシュ社、自動車技術ハンドブック（Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch）、第２３版）から十分に知られているので、以下の説明では重要な機能および特に既知のコントローラとの相違点についてのみ触れることにする。制御された状態量（ヨー速度、フロート角）の実際値は、いわゆる“観察ユニット”３で求められる。状態量の基準値は、基準値計算のためのユニット４で計算される。
【００２９】
上位に置かれた状態コントローラ５は、既知の手法で、ヨー速度制御／フロート角制御を実施し、ヨーモーメントまたはそれに比例する量という形でコントローラ出力量ΔＭＺを生成する。コントローラ出力量ΔＭＺの一部は、基準スリップλＳｏに換算され、下位に置かれているブレーキおよびトラクションコントローラ１３へ送られる。個々の車輪について計算された基準スリップλＳｏは、ブレーキシステム１５、１８およびエンジン制御装置１６、１９のための対応する操作量ＰＲａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔに換算され、個々の車輪で必要なブレーキ力または駆動力を調整する。
【００３０】
分配ユニット６は更に、後車軸操舵装置１７、２０によって実現されるべき重心モーメントΔＭＺＸを生成する。この重心モーメントΔＭＺＸは、その後計算ユニット１４によって付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡに換算される。付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡは、最後に操舵操作装置２０で実施される後車軸舵角に加算される。
【００３１】
状態コントローラ５のコントローラ出力量ΔＭｚから計算された個々の操作成分ＰＲａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔ、ΔＭＺＸの重み付けは、個々のサブシステム８ａ、８ｂの介入がどれだけ強く望まれているかに応じて、基本的に任意に選ぶことができる。しかしながら、その配分は、好ましくは、摩擦係数に応じてまたは後車輪のスリップ角に応じて行われる。
【００３２】
図３は、ビークルダイナミクス制御システムＶＤＭの制御装置２と後車軸操舵システムＲＷＳの制御装置１との間の信号の流れを示している。基準ヨーモーメントの計算のために、ビークルダイナミクスコントローラ２９はドライバーによって望まれる後車軸舵角Ｌｗ＿ｄｒを必要とするが、該後車軸舵角は操舵関数２７によって生成される。その上ビークルダイナミクスコントローラ２９は、後車軸スリップ角を計算するために、更に実際の後車軸舵角ＬｗＨＡを必要とする。実際の後車軸舵角ＬｗＨＡは通常、測定される。
【００３３】
ビークルダイナミクスコントローラ２９の安全ソフトウェアと、ビークルダイナミクスコントローラ２９を起動したりまたは作動停止させたりすることのできる解除ソフトウェアのためには、場合によってはその他の信号（図示されていない）、例えば“運転状態”信号または“状態”信号、も制御装置１と制御装置２との間を伝送されることがある。
【００３４】
ＲＷＳの制御装置１は、調節されたハンドル角度ＬｗＳと車輪速度ＶＲａｄとに応じてドライバーによって望まれた後車軸舵角Ｌｗ＿ｄｒを計算する制御関数２７を含んでいる。車両１０が安定な状態にある間は、この舵角Ｌｗ＿ｄｒは、後車軸の上の舵角コントローラ２８によって調節される。これに対して、車両１０が不安定な状態にあると、ビークルダイナミクスコントローラ２９が舵角変化量という形で付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡを生成し、該付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡがＲＷＳの制御装置１に伝えられ、そこでドライバーによって希望された後車軸舵角Ｌｗ＿ｄｒと結合される。こうして生成された後車軸舵角から舵角コントローラ２８のための新しい基準値ＬｗＳｏが形成される。
【００３５】
前記の舵角情報Ｌｗ＿ｄｒ、ＬｗＨＡ、ΔＬｗＨＡはデータバスを通じて伝送されるが、該データバスはＣ（シャーシ）−ＣＡＮとも呼ばれる。更に、ＶＤＭの制御装置２は第二のデータバスＰＴ−ＣＡＮにも接続されており、該バスを通して、とりわけＥＳＰのセンサ装置１１の様々なセンサ信号が読み込まれる。二つの制御装置１、２の間の別々のバス接続は、とりわけ迅速且つ確実な伝送を可能にする。
【００３６】
図４は、ビークルダイナミクスコントローラ２９の詳細図を示している。ビークルダイナミクスコントローラ２９は、ヨーレートコントローラ３０とフロート角（スリップ角）コントローラ３１とを含んでいる。フロート角コントローラ３１は技術的理由から、後車軸の車輪のスリップ角αを制限するコントローラとして作られている。後車軸でのスリップ角の制限はビークルダイナミクス的に見れば車両のフロート角βの制御または車両の横方向速度の制御と同じ効果を持っているので、ここでは“フロート角コントローラ”という名前が用いられている。
【００３７】
二つのコントローラ３０および３１はそれぞれ関連の制御偏差ｅｖＧｉ（ヨー速度）とｅＢｅｔａ（スリップ角）とを受け取り、それぞれ対応する重心モーメントΔＭｚＧｉまたはΔＭｚａｌとを生成する。ブロック３２でこれ等のコントローラ出力量ΔＭｚＧｉおよびΔＭｚａｌが処理され、そこから重心モーメントΔＭｚが生成されるが、該モーメントは通常、基準ヨーモーメントΔＭＧｉＳｏとなる。
【００３８】
分配ユニット６は、最後に重心モーメントΔＭＺを個々のサブシステム、即ちブレーキシステムおよびエンジン制御装置（ブロック８ｂにまとめられている）と後車軸操舵システム８ａとの間で配分し、その際、操作要求は重心モーメントΔＭｚ１と基準スリップλＳｏという形で送り出される。操作要求量ΔＭｚ１、λＳｏの、対応する操作量ΔＬｗＨＡ、ＰＰａｄＳｏｌｌ、ＭＳｏＭｏｔへの換算は、その後ブロック１３および１４で行われる。
【００３９】
上で説明された様な、拡張されたビークルダイナミクス制御（ＶＤＭ）の場合には幾つかの制御技術的特異性が生じるが、それ等について以下に詳しく説明する。
１．ヨーレートコントローラおよびフロート角コントローラの制御特性の適合
基本的に後車軸操舵装置に対するヨーレートコントローラ３０の操作介入は、同時に又車両１０のフロート角またはスリップ角αに対しても影響を与える。ブレーキ介入の場合とは反対に、後車軸操舵装置に対する介入は、ヨーレートｖＧｉの縮少に伴ってフロート角βまたはスリップ角αの増加をもたらす。これに対して、後車軸操舵装置に対するフロート角コントローラ３１の制御介入は、フロート角の縮少に伴ってヨーレートｖＧｉの増加をもたらす。それ故、二つのコントローラ３０、３１の介入は完全に反対方向に働く。このことは次の例によってより明確となる。
【００４０】
車両１０のヨーレートｖＧｉが高過ぎる場合には、ヨーレートｖＧｉを引下げるために、後車輪が前車輪と同じ方向に操舵される。しかしながら、これによってフロート角と後車軸の上のスリップ角αが増加される。即ち、フロート角コントローラ３１の上で動作ポイントのずれが生じる。更にこのことは、フロート角コントローラ３１が走行運転中に介入し、スリップ角αを引下げるために後車軸の車輪を反対方向に操舵させることがある。かくしてコントローラ３０、３１が互いに反対方向に共振して走行安全性を脅かすことがある。
【００４１】
二つのコントローラ３０、３１を協調させるために、ヨーレートコントローラ３０の制御特性を後車軸操舵装置のための操作要求ΔＬｗＨＡに対するスリップ角（フロート角）コントローラ３１の割合に応じて調節し、またスリップ角（フロート角）コントローラ３１の制御特性を後車軸操舵装置のための操作要求ΔＬｗＨＡに対するヨーレートコントローラ３０の割合に応じて調節することが提案されている。これ等の二つのコントローラ３０、３１を協調させるための手法が図５および図６に示されている。
【００４２】
図５および図６は、ヨーレートコントローラ３０またはフロート角コントローラ３１の制御偏差ｅｖＧｉまたはｅＢｅｔａをそれぞれ相手のコントローラ３１または３０の制御介入の大きさに応じて修正する方法を示している。それによってコントローラ３０、３１の感度に影響が与えられる。（コントローラ感度はまた、代わりの手法として、制御開始域値の変更によって動作ポイント移動に適応させることもできる。）
図５は、ヨーレートコントローラ３０またはスリップ角コントローラ３１の動作ポイントのずれを修正するために使用される、いわゆるデッドゾーンＴｏＺｏｖＧｉまたはＴｏＺｏＢｅｔａの計算を示している。修正関数自体は図６に示されている。
【００４３】
制御偏差ｅｖＧｉまたはｅＢｅｔａの修正のためには二つの修正ユニット２６ａまたは２６ｂが備えられており、これ等のユニットは、実際の制御偏差ｅｖＧｉ０、ｅＢｅｔａ０からそれぞれ修正された制御偏差ｅｖＧｉ、ｅＢｅｔａを生成し、次いでこれ等の制御偏差は、コントローラ３０、３１へ送られる。修正ユニット２６ａ、２６ｂは、デッドゾーンＴｏＺｏ、即ち制御偏差ｅｖＧｉ、ｅＢｅｔａがゼロにセットされる制御偏差の領域と、実際の制御偏差が予め定められた値だけ差し引かれた領域とを確定する。実際の制御偏差ｅｖＧｉ０またはｅＢｅｔａ０が、境界が値＋／−ＴｏＺｏｖＧｉまたは＋／−ＴｏＺｏＢｅｔａによって定められているデッドゾーン内にある時には、コントローラ３０、３１へ送られた、修正された制御偏差ｅｖＧｉまたはｅＢｅｔａはゼロにセットされる。デッドゾーンの外側では実際の制御偏差ｅｖＧｉ０またはｅＢｅｔａ０は、値ＴｏＺｏｖＧｉまたはＴｏＺｏＢｅｔａだけ縮少される。これによって、ヨーレートコントローラ３０とフロート角コントローラ３１の動作ポイントのずれは補整される。
【００４４】
デッドゾーンＴｏＺｏｖＧｉまたはＴｏＺｏＢｅｔａの計算が図５に略示されている。この計算にはブロック２１が含まれており、該ブロックで付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡに対する二つのコントローラ３０、３１の割合ΔＬｗＨＡＢｅｔａ、ΔＬｗＨＡｖＧｉが計算される。その際、全付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡに対するフロート角コントローラ３１の割合はΔＬｗＨＡＢｅｔａとし、また全付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡに対するヨーレートコントローラ３０の割合はΔＬｗＨＡｖＧｉとする。
【００４５】
ブロック２２および２３では、ヨーレートの変化ΔｖＧｉとフロート角またはスリップ角の変化ΔａｌＨＡが計算される。その際、フロート角コントローラ３１の介入に基づくヨーレート偏差ΔｖＧｉは、次の式で得られる。
【００４６】
【数１】
2006036203.tif 000003
【００４７】
また、ヨーレートコントローラ３０の介入に基づくスリップ角偏差ΔａｌＨＡは、次の式で得られる。
【００４８】
【数２】
2006036203.tif 000004
【００４９】
ここで、Ｌｗは前輪舵角であり、ＬｗＨＡは後車軸舵角であり、ｖＧｉＳｏはフロート角度コントローラ３１の介入無しのヨーレートとする。
【００５０】
アクティブ後車軸操舵装置のアクチュエータ２０は通常非常に素早く働くが、それでも動作ポイント偏差は直ちには調整されない。アクチュエータ装置と車両全体の慣性を、適切にチューニングされた低域フィルタ装置２４、２５によってシミュレートすることができる。そこで動作ポイント偏差ΔｖＧｉおよびΔａｌＨＡは、それぞれ低域フィルタ２５ａ、２５ｂへ送られ、それ等のフィルタの出力端には先に述べられたデッドゾーンのための値ＴｏＺｏｖＧｉおよびＴｏＺｏＢｅｔａが出力される。フィルタ時定数τは、ここではユニット２４ａおよび２４ｂを用いて動作ポイント偏差ΔｖＧｉ、ΔａｌＨＡの変化に応じて可変的に調整される。その際特に、増加する信号と縮少する信号ΔｖＧｉおよびΔａｌＨＡに対しては、異なる時定数τが選択される。
【００５１】
式（１）および（２）から得られる動作ポイント偏差は、例えば、対応する基準値に直接加算されることができる。しかしながら、好ましくは、それぞれ動作ポイント偏差ΔｖＧｉおよびΔａｌＨＡの値が求められ、それ等の偏差からデッドゾーンＴｏＺｏｖＧｉまたはＴｏＺｏＢｅｔａが形成される。その際、次の式が成り立つ。
【００５２】
【数３】
2006036203.tif 000005
および
【００５３】
【数４】
2006036203.tif 000006
【００５４】
ここで、ｖＧｉＳｏは基準ヨーレートであり、Ｌｗは前車軸舵角であり、ＬｗＨＡは後車軸舵角である。
【００５５】
式（１）〜（４）は、既知のリニアーな単一軌道モデルから導き出される。このモデルによれば、基準ヨーレートｖＧｉＳｏについては、次の式が成り立つ。
【００５６】
【数５】
2006036203.tif 000007
【００５７】
ここで、ｖは車両速度であり、ｌはホイールベースであり、ｖｃｈは特性速度である。
【００５８】
微分によって、式（５）から次の式が得られる。
【００５９】
【数６】
2006036203.tif 000008
【００６０】
ここで、ΔｖＧｉはヨーレートの変化であり、ΔＬｗＨＡは後車軸舵角の変化とする。
【００６１】
式（５）と（６）を変形して等式化することによって、後車軸での舵角変化に応じたヨーレートの変化ΔｖＧｉＳｏの変化が、次の式で得られる。
【００６２】
【数７】
2006036203.tif 000009
【００６３】
リニアーな単一軌道モデルの式からはまた、後車軸でのスリップ角に関する情報も得られ、その際次の式が成り立つ。
【００６４】
【数８】
2006036203.tif 000010
【００６５】
ここで、Ｂｅｔａは車両重心のフロート角であり、ｖＧｉＩｓｔは測定されたヨーレートであり、ｌＨＡは重心から後車軸までの距離である。
【００６６】
微分の後で、後車軸の上での舵角変化ΔＬｗＨＡに基づくスリップ角またはフロート角変化ΔａｌＨＡについて、次の式が得られる。
【００６７】
【数９】
2006036203.tif 000011
【００６８】
２．タイヤのスリップ角に応じたヨーレートコントローラの領域別起動／作動停止
図７ないし図９は、ブレーキ油圧装置１５、１８の制御介入を許可しまたは阻止するために用いることのできる解除信号ＣＲＳの生成を示している。この解除信号ＣＲＳは、スリップ角ａｌＨＡの大きな領域では、安定化のための制御介入がアクティブ後車軸操舵装置を用いて許可され、またエンジン制御装置１６、１９あるいはブレーキ装置１５、１８を用いて許可されるように、生成される。これに対して、スリップ角ａｌＨＡの小さい領域では、ブレーキシステム１５、１８および／またはエンジン制御装置１６、１９による安定化のための制御介入が阻止され、後車軸操舵システム１７、２０だけが車両安定化のために用いられる。代わりの手法として、この領域ではＥＳＰによる安定化のための介入も又大きく縮少させることができるであろう。
【００６９】
図７ａは、様々な路面に対するタイヤの、タイヤの縦方向のタイヤ特性（μ／スリップ特性曲線）を示している。参照記号６１は乾燥した路面の場合の摩擦係数の変化を示し、参照記号６２は濡れた路面の場合の摩擦係数の変化を示し、参照記号６３は雪の場合の摩擦係数の変化を示し、参照記号６４は氷の場合の摩擦係数の変化を示している。
【００７０】
図７ｂは、様々な路面に対するタイヤの横方向のタイヤ特性（μ／スリップ角特性曲線）を示している。参照記号６５は乾燥した路面、６６は雪、６７は氷の場合を示している。
【００７１】
特性曲線６５〜６７は、原点から最大摩擦係数に到達するまで常にプラスの勾配で変化し、その後はほとんど水平またはマイナスの勾配で変化している。その際、タイヤが横方向に最大のグリップを持つスリップ角αはａｌＨＡｍａｘと呼ばれる。
【００７２】
後車軸操舵装置を用いた安定化のための制御からいえば、この様な特性曲線の変化は、スリップ角が小さい時（α＜ａｌＨＡｍａｘ）には、横力を有意に変化させることができるが、スリップ角が大きい時（α＞ａｌＨＡｍａｘ）には、舵角変化ΔＬｗＨＡではタイヤ横力の変化はほとんど達成されないかまたは全く達成されないということを意味している。何故なら、後者の領域では特性曲線６５〜６７の勾配がほとんどゼロだからである。従って、スリップ角の大きな領域では、ブレーキシステム１５、１８またはエンジン制御装置１６、１９に対するＥＳＰによる安定化のための介入がより強く許されることが必要である。その際、後車軸操舵装置１７、２０に対する操舵介入ははっきりと阻止されるわけではない。何故なら、アクティブ後車軸操舵の中止は車両の走行挙動を変化させ、ドライバーを苛立たせる恐れがあるからである。
【００７３】
解除信号ＣＲＳを計算する個々のステップが図８および図９に示されている。図８は、様々な路面の摩擦係数μの下で最大のグリップを持つスリップ角ａｌＨＡｍａｘの動きを近似的に表した特性曲線６８を示している。
【００７４】
図９は、解除信号ＣＲＳの生成のための実際の関数を示している。その際、ブロック３３では、図８の特性曲線に基づいて定められた摩擦係数μの下で最大のグリップを持つスリップ角ａｌＨＡｍａｘ（αｍａｘ）が求められる。摩擦係数μは通常、車両の縦方向と横方向の重心加速度から求められるビークルダイナミクスコントローラの評価値である。
【００７５】
動作準備完了状態にあり、その状態信号Ｓｔａｔが結節点３４で考慮される後車軸操舵装置の場合、関数ブロック３５では簡単な閾値比較によって解除信号ＣＲＳが生成される。実際のスリップ角αが閾値ａｌＨＡｍａｘよりも大きい限り信号ＣＲＳは“真”にセットされ、これによってＥＳＰ介入が許可される。そうでない場合には、信号ＣＲＳは“偽”にセットされ、これによってＥＳＰ介入は阻止される。信号ＣＲＳはブールの信号である。
３．制御装置出力量からの付加的な操舵角度の計算
図１０は、状態コントローラ５のコントローラ出力量ΔＭｚからの付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡの計算を示している。図示されているアルゴリズムは、制御技術的に見てとりわけ堅牢である。更に、ドライバーによって妥当（プロージブル）であると理解されている、後車軸操舵システムのための制御開始信号ΔＬｗＨＡが生成される。
【００７６】
このアルゴリズムには、低域フィルタ３６が含まれているが、該フィルタは、ここではＰｔ１フィルタとして作られており、フィルタリングされたモーメント信号ΔＭＺＦを生成する。重心モーメント変化ΔＭｚの低域フィルタリングは、一定のフィルタ時定数を用いて示されているが、該時定数はオプションとして摩擦係数に応じて変化させることもできる。信号ΔＭＺＦは、関数３７を用いて舵角変化ΔＬｗＨＡのための生の値ΔＬｗＨＡ０に換算される。次いで、付加的な操舵角度の生の値ΔＬｗＨＡ０は、関数３８を用いて摩擦係数に応じてスケーリング処理され、その際、結節点４２で基本的に摩擦係数μが比較的大きい時に比較的小さな値ΔＬｗＨＡＳｃが生成される。関数３８のスケーリングは特に、顧客および車両に応じたチューニングを可能にする。
【００７７】
スケーリング処理された付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡＳｃは最後に、再び付加的な操舵角度ΔＬｗＨＡがゼロにセットされるデッドゾーンＴｏＺｏを確定する関数４０を用いて更に縮少される。デッドゾーンＴｏＺｏの大きさは摩擦係数に依存しており、その際その大きさは摩擦係数が大きい時には基本的に摩擦係数が小さい時よりも大きくなる。デッドゾーンＴｏＺｏの大きさと摩擦係数μとの間の関数関係は関数３９によって定められている。デッドゾーンＴｏＺｏは、特に信号雑音やパラメータ変動に対する制御の堅牢性をもたらす。
４．ヨーレートコントローラの特殊な構成
図１１から図１４までは、ヨーレートコントローラ３０がＰＩＤコントローラとして作られている、ビークルダイナミクスコントローラ２９の一つの実施態様を示している。これによって安定化のクオリティーが簡単なＰコントローラに比べて改善される。
【００７８】
図１１は、状態コントローラ５の概略構成を示しており、ここでは、ヨーレートコントローラ３０はＰ成分４３、Ｉ成分４４、およびＤ成分４５を備えている。コントローラ成分４３〜４５は、実際のヨーレートｄΨ／ｄｔ−Ｉｓｔと基準ヨーレートｄΨ／ｄｔ−Ｓｏｌｌとの間の制御偏差ｅｖＧｉからそれぞれ重心モーメントの形をした独自の出力量ΔＭＺＰ、ΔＭＺＩ、ΔＭＺＤを生成する。
【００７９】
フロート角コントローラ３１は、Ｐコントローラ４７として作られ、実際のスリップ角αＨＡ−Ｉｓｔと基準スリップ角αＨＡ−Ｓｏｌｌとの間の制御偏差ｅＢｅｔａからモーメント変化量ΔＭｚＢｅｔａを生成する。コントローラ３０および３１のコントローラ成分はブロック４６で処理され、その結果として重心モーメントΔＭＺが形成される。次いで、このモーメントΔＭＺは再び個々のサブシステムへ分配される。
【００８０】
図１２は、ヨーレートコントローラ３０の一つの可能な実施態様を示しており、このコントローラの場合には、制御偏差ｅｖＧｉおよびｅＢｅｔａに、先ず純粋に比例的なコントローラ成分４３、４７の増幅係数ＰｖＧｉ５５またはＰＢｅｔａ４８が掛け合わされる（結節点５０、５３）。次いで、増幅された制御偏差には、Ｉコントローラ４４およびＤコントローラ４５のコントローラ成分のために、縮少係数ＲｅｄＢｅｔａ４９またはＲｅｄｖＧｉ５６が掛け合わされる。係数ＰＢｅｔａ、ＰｖＧｉを掛け合わせ且つその後で縮少係数４９、５６を用いて縮少する代わりに、唯一つの増幅係数を用いて乗算を行うこともできる。しかしながら、ここに示されている実現方法は、ＰＩＤコントローラ３０の標準設計と縮少係数４９および５６に基づく、特定用途向けに適応された縮少を可能にする。
【００８１】
Ｐ成分ΔＭＺＰ、ΔＭＺＢｅｔａ、Ｄ成分ΔＭＺＤ、およびＩ成分ΔＭＺＩは、結節点５７で加算される。同様に、例えば走行状況に応じた成分ΔＭＺＰ、ΔＭＺＤ、およびΔＭＺＩの結合または走行状況に応じた増幅係数４８、４９、５５、５６の計算を考えることもできる。その場合には、上述の量を、例えば摩擦係数、車両速度、またはその他の状態値に応じて結合することができるであろう。
【００８２】
結節点５７での加算は、生の値ΔＭＺ０を生成し、この値は、結節点５８で車両速度ｖＦｚに応じて制限される。それによって、特に車両速度が低い時には、操作量ΔＭｚを縮少し、それによってより少ない操作介入を行うということを実現することができる。これに対応する縮少関数がブロック５２に示されている。その結果として得られる信号は、安全上の理由から更に制限関数５９を用いて制限される。それによって、許されない程大きな操作要求は阻止するということを保証することができる。この制御全体は、結節点６０で更に信号Ｆを用いて作動停止または解除することができる。操作量ΔＭｚは最後に、ビークルダイナミクスコントローラ２９の内部でのその他の計算過程で利用されるが、その際には、既に説明されたように、操作量ΔＬｗＨＡ、ＰＲａｄＳｏｌｌ、およびＭＳｏＭｏｔが様々なサブシステムのために導き出される。
【００８３】
図１３および図１４はコントローラ出力量ΔＭＺのＩ成分ΔＭＺＩおよびＤ成分ΔＭＺＤの生成を示している。その際、Ｉ成分ΔＭＺＩおよびＤ成分ΔＭＺＤは特に摩擦係数に依存している。Ｉコントローラ４４の時定数ＴＨＰもまた摩擦係数μの関数である。
【００８４】
図１３の左上方にアルゴリズム（ＲＩＣ）７０が示されているが、該アルゴリズムは解除信号Ｆ、横方向加速度ａｙから、パラメータＰａｙＩを考慮しつつ、解除信号ＲＩＣを発生させる。解除信号ＲＩＣは、Ｉコントローラ４４のコントローラ成分ΔＭＺＩとＤコントローラ４５のコントローラ成分ΔＭＺＤがそもそも発生されたか否かということを確定する。次いで、この信号ＲＩＣはアルゴリズム７１およびアルゴリズム７４へ送られる。
【００８５】
アルゴリズム７１は、制御偏差ｅｖＧｉの縮少のために用いられ、例えばデッドゾーンＴｏＺｏを含む関数を含むことができる。デッドゾーンの大きさは、ここでもパラメータＰＴｏＺｏ７５によって定められる。その結果として得られる制御偏差ｅｖＧｉの値は、次いで結節点７６で縮少係数ＲｅｄＩＤと結合され、信号ｅｖＧｉ′が生成される。信号ＲＩＣはまた、アルゴリズム７１のデッドゾーンＴｏＺｏ大きさに対しても影響を与える。更に、このデッドゾーンＴｏＺｏの大きさは、走行状態またはその他の影響量に応じて確定することもできる。
【００８６】
信号ｅｖＧｉ′からは続いて、フィルタ（ＫＩ／ｓ）７７およびフィルタ（ＴＤＳ）７９を用いて、望ましくない信号構成成分が除去される。その結果として得られる信号は、その後、関数７８および８０によって最大値までに制限される。この制限もまた、安全技術上の観点から行われる。
【００８７】
Ｉコントローラ４４およびDコントローラ４５の本来のコントローラ機能は、ブロック８１および８２に示されている。Ｄ制御アルゴリズムは、ここでは二次の低域フィルタとして実現されている。コントローラパラメータ固有周波数ω０および減衰率ｄは、ブロック８３および８４から送られて来る。
【００８８】
Ｉコントローラ８１は、ここでは一次の高域フィルタとして実現されている。時定数ＴＨＰは可変でありブロック７４で、これもまた摩擦係数に依存している信号ｅｖＧｉ′に応じて、定められる。時定数ＴＨＰは、基本的に次の様にして求められる。信号ｅｖＧｉ′から絶対値形成ブロック（ａｂｓ）７３および微分（ｓ）７２によって、高域フィルタ時定数ＴＨＰの選択のための基本信号が生成される。選択アルゴリズムは、ブロック７４として示されている。該ブロックの中では先ず、ＲＩＣ信号の状態がアクティブであるか否かがチェックされる。チェックの答えが“否（Ｎ）”である場合には、高域フィルタ８１の時定数ＴＨＰとして高い値ＴＨＰ２が選ばれる。解除信号ＲＩＣが低いかまたはアクティブでない（Ｙ）場合には、信号ｅｖＧｉ′がプラスの勾配を持っているかマイナスの勾配を持っているかがチェックされる。プラスの勾配である（Ｙ）場合には、時定数ＴＨＰのために非常に小さい値ＴＨＰ０が、又マイナスの勾配である（Ｎ）場合には、時定数ＴＨＰのためにより大きい値ＴＨＰ１が選ばれるが、その際、ＴＨＰ２＞ＴＨＰ１＞ＴＨＰ０とする。
【００８９】
ＩコントローラおよびＤコントローラの手前のフィルタ機能７７、７９は、例えば一定のパラメータを持つことができる。代わりの手法として、一つまたは幾つかのフィルタパラメータを走行状況、特に車両速度ｖＦｚ、横方向加速度ａｙ、またはその他の走行状態値に応じて調節することも可能である。その結果として得られた信号成分ΔＭＺＩおよびΔＭＺＤは、次いでその後の処理を受けるためにビークルダイナミクスコントローラ２９へ送られる。
【００９０】
図１４は、制御偏差ｅｖＧｉと掛け合わされる、縮少係数ＲｅｄＩＤの確定方法を示している。縮少係数ＲｅｄＩＤの目的は、特に、高過ぎるコントローラ積分成分ΔＭＺＩを防止することである。縮少係数ＲｅｄＩＤの計算のためのアルゴリズムは、基本的に二つの分枝を持っている。上側の分枝には、縮少係数ＲｅｄＩＤ１を評価摩擦係数μに応じて計算するのに用いられる関数を含む、ブロック８７が含まれている。摩擦係数μは、ビークルダイナミクスコントローラ２９によって、例えば車両１０の横方向加速度および縦方向加速度から見積もることができる。
【００９１】
摩擦係数は車両加速度から求められるので、その信号値は、定常直線走行の場合には、ほゞゼロとなる。摩擦係数μは、強い縦方向加速度または横方向加速度の時に初めて１に近い実際値を取る。この様な特性は、適切なコントローラ増幅の確定のためにはむしろ不都合となる。
【００９２】
第二の分枝には、リニアーな単一軌道モデルに基づいて基準ヨーレートｖＧｉＳｏを計算するのに用いられる関数８５が含まれている。単一軌道モデルの中には車両速度ｖＦｚおよび前車軸操舵角度ｌｗが入力量として送り込まれる。基準ヨーレートの信号は、その後ブロック８６で摩擦係数に応じて複合フィルタアルゴリズムを通じて制限され、出力信号ＬｉｍｖＧｉが生成される。フィルタアルゴリズム８６の入力信号および出力信号は、ブロック８９で、ゼロ分割と数値領域オーバーとを防止する、拡張された商形成の処理を受ける。摩擦係数の大きな路面での走行の場合には、ブロック８９からの商は１に近い値となる。ブロック９０では、この値が調整可能な手法で重み付けされ、縮少係数ＲｅｄＩＤ２が生み出される。最後にブロック（Ｍａｘ）８８で二つの縮少係数ＲｅｄＩＤ１およびＲｅｄＩＤ２から最大値が選び出され、値ＲｅｄＩＤとして出力される。
【００９３】
この方法は、特に定常直線走行からの安定化制御の開始時に、値ＲｅｄＩＤが低過ぎる値にならず、安定化制御の過程で正確な摩擦係数に応じて収束して行くという、利点を持っている。その際、増幅率の縮少の幅は、制御アルゴリズムの適用の間に調節可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】アクティブ後車軸操舵システムＲＷＳを備えた、拡張されたビークルダイナミクス制御システムＶＤＭの略ブロック図である。
【図２】拡張されたビークルダイナミクスコントローラの様々なコントローラ構成要素の詳細図である。
【図３】拡張されたビークルダイナミクス制御システムＶＤＭの制御装置と後車軸操舵システムＲＷＳの制御装置との間の信号の流れを示す。
【図４】ビークルダイナミクスコントローラのヨーレートコントローラとフロート角コントローラを示す。
【図５】ヨーレート制御およびフロート角制御のためのデッドゾーンの計算のためのブロック図である。
【図６】デッドゾーンに応じた制御偏差の修正を示す。
【図７ａ】様々な走行路面のためのタイヤの縦方向および横方向のタイヤのタイヤ特性を示す。
【図７ｂ】様々な走行路面のためのタイヤの縦方向および横方向のタイヤのタイヤ特性を示す。
【図８】様々な路面摩擦係数のための最大グリップの際のスリップ角の特性マップを示す。
【図９】ブレーキ介入のための解除信号の生成を示す。
【図１０】後車軸操舵のための付加的な操舵角度の計算を示す。
【図１１】ビークルダイナミクスコントローラの概略構成を示す。
【図１２】図１１のビークルダイナミクスコントローラの詳細図である。
【図１３】ヨーレートコントローラのＩコントローラおよびＤコントローラの構成を示す。
【図１４】摩擦係数に応じたヨーレートコントローラのＩ成分およびＤ成分の増幅のための縮少率の計算を示す。
【符号の説明】
【００９５】
１…後車軸操舵システム（ＲＷＳ）の制御装置、
２…電子的スタビリティープログラム（ＥＳＰ）の制御装置、
３…観察ユニット
４…基準値計算ユニット
５…状態コントローラ
６…分配ユニット
７…インタフェース
８…ＲＷＳアルゴリズム
９…基準スリップの計算ユニット
１０…車両
１１…センサ装置
１３…ブレーキコントローラおよびトラクションコントローラ
１４…付加的な操舵角度の計算ユニット
１５…ブレーキシステムの電子装置
１６…エンジン制御装置（Motronic）
１７…ＲＷＳ電子装置
１８…ホイールブレーキ
１９…エンジン制御の操作要素
２０…操舵操作装置
２１…舵角成分の確定
２２…ヨーレートのための動作ポイント移動の計算
２３…スリップ角のための動作ポイント移動の計算
２４…フィルタ時定数の確定
２５…低域フィルタ
２６ａ…ヨーレートの制御偏差の修正
２６ｂ…フロート角度の制御偏差の修正
２７…後車軸操舵関数
２８…後車軸舵角コントローラ
２９…ビークルダイナミクスコントローラ
３０…ヨーレートコントローラ
３１…フロート角（スリップ角）コントローラ
３２…コントローラ成分の協調
３３…最大グリップを持つスリップ角の確定
３４…乗算結節点
３５…解除信号（ＣＲＳ）の発生
３６…Ｐｔ１フィルタ
３７…付加的な操舵角度のための換算関数
３８…スケーリング関数
３９…デッドゾーンのための特性曲線
４０…制限関数
４１…乗算結節点
４２…乗算結節点
４３…Ｐコントローラ
４４…Ｉコントローラ
４５…Ｄコントローラ
４６…コントローラ成分の協調
４７…Ｐコントローラ
４８…フロート角コントローラの増幅率
４９…フロート角コントローラの減衰率
５０…乗算結節点
５１…乗算結節点
５２…走行速度に応じた制限
５３…乗算結節点
５４…乗算結節点
５５…Ｐコントローラ４３の増幅率
５６…Ｐコントローラの減衰率
５７…加算結節点
５８…乗算結節点
５９…制限関数
６０…乗算結節点
６１〜６４…縦方向のタイヤ特性
６５〜６７…横方向のタイヤ特性
６８…最大グリップを持つスリップ角の変化
６９…パラメータ
７０…解除信号ＲＩＣの生成
７１…制限関数
７２…微分
７３…絶対値形成
７４…時定数ＴＨＰの選択のためのアルゴリズム
７５…デッドゾーン
７６…乗算結節点
７７…積分器
７８…Ｉ成分の制限
７９…フィルタ
８０…Ｄ成分の制限
８１…Ｉコントローラ機能
８２…Ｄコントローラ機能
８３…固有周波数
８４…減衰
８５…リニアーな単一軌道モデル
８６…フィルタ
８７…縮少率の確定
８８…最大値の選択
８９…商の形成
９０…縮少率ＲｅｄＩＤ２の確定
ａｙ…横方向加速度
ｅｖＧｉ…ヨー速度の制御偏差
ＲｅｄＩＤ…縮少率
ｅｖＧｉ′…ヨー速度の制御偏差の信号値
ΔＭＺＩ…Ｉ成分
ΔＭＺＤ…Ｄ成分
ΔＭＺＰ…Ｐ成分
ΔＭＺ…コントローラ出力量
ＲｅｄＩＤ１…縮少率
ＲｅｄＩＤ２…縮少率
μ…摩擦係数
Ｌｗ…前車軸操舵角度、
ｅＢｅｔａ…フロート角度の制御偏差
ＣＲＳ…解除信号
Ｆ…解除信号
ＴｏＺｏ…デッドゾーン
ΔＬｗＨＡ…付加的な操舵角度
ΔＬｗＨＡ０…付加的な操舵角度の生の値
ΔＬｗＨＡｓｃ…スケーリング処理された付加的な操舵角度
ａｌＨＡ…フロート角コントローラの動作ポイント
ａｌＨＡｍａｘ…フロート角コントローラの動作ポイントの最大値
Ｐ…パラメータ
Ｓｔａｔ…状態信号
ＴｏＺｏＧｉ…ヨーレートコントローラのデッドゾーン
ＴｏＺｏＢｅｔａ…フロート角コントローラのデッドゾーン
ΔｖＧｉ…ヨーレートコントローラの動作ポイント偏差
ΔａｌＨＡ…フロート角コントローラの動作ポイント偏差
τ…時定数
ｅｖＧｉ０…制御偏差の生の値
ｅＢｅｔａ０…制御センサの生の値
ＰＲａｄＳｏｌｌ…操作量
ＭＳｏＭｏｔ…操作量
Ｌｗ＿ｄｒ…望まれた後車軸舵角
ＬｗＨＡ…測定された後車軸舵角
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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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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