(57)【要約】【課題】  車両の積載状態、転覆傾向を評価し、転覆安定化アルゴリズムの枠組みで考慮できる、車両の転覆安定化のための方法およびビークルダイナミクス制御システムを提供する。【解決手段】  車両を安定化させるために、転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が限界的状況でアクチュエータ（３、９、１０）を用いて走行運転中に介入する、限界的走行状況の下での車両の転覆安定化のための方法において、車両重量（ｍ）並びに特性速度（ｖｃｈ）とタイヤ接地荷重の比（ＦＮｌ／ＦＮｒ）が求められ、且つ転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が車両重量（ｍ）或いは推定された車両重心（ｈｓｐ）に依存して実行されることによって、車両の様々な積載状態が考慮される。【選択図】  図３
2007523780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を安定化させるために、転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が限界的状況の下でアクチュエータ（３、９、１０）を用いて走行運転中に介入する、限界的走行状況の下での車両の転覆安定化のための方法において、
車両重量（ｍ）が求められ、且つ転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が車両重量（ｍ）に依存して実行されること、
を特徴とする車両の転覆安定化のための方法。
【請求項２】
車両重量（ｍ）が、アルゴリズム（8）を用いて推定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
車両重心（ｈｓｐ）に関する情報が推定され、且つ転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が、車両重量（ｍ）と車両重心（ｈｓｐ）に関する情報とに依存して実行されることを特徴とする請求項1または２に記載の方法。
【請求項４】
車両重心（ｈｓｐ）に関する情報が、推定された特性速度（ｖｃｈ）から導き出されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
車両重心（ｈｓｐ）に関する情報が、カーブ走行の際に向かい合った車輪のタイヤの接地荷重の比（ＦＮｌ／ＦＮｒ）から求められることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
車両重心（ｈｓｐ）に関する情報が、推定された特性速度（ｖｃｈ）から、且つカーブ走行の際に向かい合った車輪のタイヤの接地荷重の比（ＦＮｌ／ＦＮｒ）から、求められることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項７】
安定化のための介入を可能にしまたは停止する指示パラメータ（Ｓ）、或いは転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）の特性が、車両重量（ｍ）に依存して、或いは車両重量（ｍ）と車両重心（ｈｓｐ）に関する情報とに依存して、決定されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
制御開始閾値、制御偏差、或いは転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）の操作パラメータが、車両重量（ｍ）に依存して、或いは車両重量（ｍ）と車両重心（ｈｓｐ）に関する情報とに依存して、決定されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
転覆安定化アルゴリズム（４、５、８）が納められている制御装置（1）と、走行状態パラメータ（ａｙ、ｄａｙ／ｄｔ、Ｐ、ｎ）の実際値を測定するためのセンサ装置（２）と、転覆限界状況を検知したときに、安定化のための介入を実行するためのアクチュエータ（3）と、を含んでいる、限界的走行状況の下で車両の転覆安定化のためのビークルダイナミクス制御システムにおいて、
センサ装置（2）によって車両重量（ｍ）に関する情報が求められ、且つ転覆安定化アルゴリズム（４、５）は、制御特性が車両重量（ｍ）の関数となるように作られていること、
を特徴とするビークルダイナミクス制御システム。
【請求項１０】
制御装置（1）が、車両重量（ｍ）を推定するためのアルゴリズム（8）を含んでいることを特徴とする請求項９に記載のビークルダイナミクス制御システム。
【請求項１１】
制御装置（1）が、車両重量（ｍ）に関する情報を推定するためのアルゴリズム（8）を含んでおり、その情報が、車両重量（ｍ）と共に転覆安定化の際に考慮されることを特徴とする請求項９に記載のビークルダイナミクス制御システム。
【請求項１２】
車両重心（ｈｓｐ）に関する情報が、推定された特性速度（ｖｃｈ）から導き出されることを特徴とする請求項１１に記載のビークルダイナミクス制御システム。
【請求項１３】
上記のセンサ装置（２、６）を備えており、それ等の装置を用いて、向かい合った車輪のタイヤの接地荷重の比（ＦＮｌ／ＦＮｒ）を求めることができることを特徴とする請求項９に記載のビークルダイナミクス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の上位概念に基づく転覆限界状態にある車両の安定化のための方法、並びに特許請求項９の上位概念に基づく車両の転覆安定化のためのビークルダイナミクス制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
重心の高い車両、例えばミニバン、ＳＵＶ（スポーツユーティリティービークル）、或いはトランスポーターは、特に、高い横方向加速度を伴うカーブ走行の際に車両の前後軸周りに転覆する傾向がある。従って、例えばＲＯＭ（Roll-Over-Mitigation：ロールオーバー緩和）等の様な、転覆限界状況を早期に感知して安定化の措置をスタートさせることのできる転覆安定化システムがしばしば用いられる。ＥＳＰ等の様な、転覆安定化の機能（ＲＯＭ）を備えた、既知のビークルダイナミクス制御システムは、一般にブレーキシステム、エンジンマネージメント、或いはアクティブステアリングを用いて、車両を安定化するために介入する。従来技術から知られている、ＲＯＭ機能付きのビークルダイナミクス制御システムが、例として図１に示されている。
【０００３】
図１は、既知のＲＯＭシステムの非常に簡単なブロック図を示しており、該システムは本質的に、ＲＯＭ制御アルゴリズム４、５を含む制御装置１と、転覆限界的走行状態の感知のためのセンサ装置２と、安定化の介入を実行するためのアクチュエータ３とを備えている。
【０００４】
制御装置１がＥＳＰセンサ装置２のセンサ信号に基づいて転覆限界的状況を感知すると、ビークルダイナミクス制御が、例えばカーブの外側の前輪のホイールブレーキの操作によって走行運転に介入する。これによって、車両の横方向加速度とヨー速度が引下げられて、車両が安定化される。別のシステムは、例えばアクティブサスペンションシステム(法線力配分システム)、エンジンマネージメント、或いはアクティブステアリングシステムを、車両を安定化させるために利用する。
【０００５】
一般に、前後軸周りの車両の転覆の重要な原因の一つに、大き過ぎる横方向加速度がある。従って、最近のビークルダイナミクス制御システムは、転覆限界的走行状況を感知するために、通常、車両の横方向力学を記述するパラメータ（以下、指示パラメータＳと呼ばれる）を利用している。この指示パラメータが特性閾値と比較され、閾値を超えた場合に、安定化の介入がスタートされる。上記の指示パラメータは、通常、安定化の介入の強さも決定する。
【０００６】
図２は、指示パラメータＳの計算に取入れられる様々な入力値を示している。その際の重要な要素は、車両の横方向加速度ａｙである。横方向加速度ａｙは、ステアリング設定値（ハンドル位置）に位相遅れで追従するから、横方向加速度ａｙの測定値は、通常ホイール実舵角度の変化、及び場合によってはその他の影響値Ｐ、例えば横方向加速度の時間的変化ｄａｙ／ｄｔ、に応じて高められる。結果として得られるいわゆる有効横方向加速度（これは同時に指示パラメータＳを形成する）は、かくして車両の横方向加速度ａｙ、横方向加速度の時間的変化ｄａｙ／ｄｔ、及び場合によってはその他の影響値Ｐ、の関数Ｆとなる。
【０００７】
図２から理解される通り、入力値ａｙ、ｄａｙ／ｄｔ、Ｐは関数（Ｆ）４に従って結び合わされ、そこから指示パラメータＳが計算される。その様にして得られた指示パラメータＳは最後に制御アルゴリズム５へ送られ、制御介入の時間的長さと強さとが決定される。
【０００８】
車両の転覆挙動は、車両の構造的特性の他に本質的に積載状態に依存している。積載量が増えると共に一般に車両の転覆傾向が強まり、積載量が減れば転覆傾向も弱まる。更に、例えばサスペンション等の構造的特徴も、車両に応じて変化し、それによって車両の転覆傾向に影響を与えることがあり得る。積載状態と機械的状態は、転覆安定化の機能ＲＯＭを備えた既知のビークルダイナミクス制御システムでは一般に明確に考慮されてはいない。
【０００９】
従って、既知の転覆安定化の機能ＲＯＭは非常に敏感である。即ち、特に、例えばＳＵＶや小型のトランスポーター（トラック）等の様な、積載量の変動の大きな車両の場合に、より確実な走行挙動を保証するために、高積載状態と軟らかいサスペンションに合わせて調整されている。この結果、通常の積載状態のときに、安定化の介入が、横方向加速度値が未だ非常に低いうちにスタートされることになる。即ち、通常の或いは少ない積載状態のときに、転覆安定化の介入が過度に早く且つ激しく行われることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の課題は、車両の積載状態を又それと共に車両の転覆傾向を簡単なやり方で評価し且つ転覆安定化アルゴリズムの枠組みの中で考慮することのできる、車両の転覆安定化のための方法、並びにこの方法に対応するビークルダイナミクス制御システムを提供することである。
【００１１】
上記の課題は本発明によれば請求項１並びに請求項９に示されているメルクマールによって解決される。本発明のその他の拡張例は諸従属請求項の対象となっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一つの重要な側面は、車両の実際の転覆傾向が確定されるということ、即ち、少なくとも車両（或いは追加の積荷）の重量が求められ、転覆安定化アルゴリズムの制御特性がこの実際の車両重量に合わせて調整されるということにある。これによって転覆安定化アルゴリズムを車両のその時々の積載状態或いはその時々の転覆傾向に適応させることができる。
【００１３】
車両重量は、例えば、例えば法線力（タイヤの接地荷重）の確定のためのタイヤ力センサ装置或いはスプリングの圧縮移動量の測定のためのセンサ装置によって確定することができる。別の手法として、車両重量はまた、パワー或いはトルク収支表を作成し、走行特性、例えば車両の加速特性或いは制動特性を評価することによって、推定することができる。車両重量を推定する手法は、いずれにせよ存在しているＥＳＰセンサ装置の他に、何らの別のセンサ装置も用意する必要が無いという利点を持っている。車両重量を推定するためには、例えば車輪回転数センサとエンジントルク信号が評価され、オプションとして横方向加速度センサ、ヨーレートセンサ、ホイール実舵角度センサ、および／または前後方向加速度センサが評価される。
【００１４】
車両重量に関して得られた情報（測定された或いは推定された情報）は、最後にビークルダイナミクス制御の中で考慮される。
車両の転覆は、積荷の量（重量）だけでなく、特に積荷の位置、或いは積荷の分布によっても影響される。従って、好ましくは、積荷の位置、特に（車両の或いは積荷の）重心の高さに関する情報も調べて、転覆安定化の際に考慮することが望ましい。
【００１５】
本発明の第一の実施例によれば、車両の重心（この中には、車両の重心を導き出すための、元になる情報も含まれる）が追加として、車両の特性速度ｖｃｈの評価によって推定される。特性速度というのは、既知の“アッカーマン方程式”の中のパラメータであり、車両のセルフステアリング特性を表している。通常のシャーシ設計の場合、重心が上方へ移動すると、車両はより強いアンダーステアの走行挙動を示し、またこれによってより小さな特性速度を持ち、重心が下方へ移動するとその反対となる。それに対して、重心が（重量と重心の高さは変わらずに）後方へ移動すると、アンダーステアの走行挙動が弱まり、またそれによってより高い特性速度ｖｃｈを示し、重心が前方へ移動するとその反対となる。既知のビークルダイナミクスコントローラの場合、特性速度ｖｃｈ自体、通常再度推定される。かくして、推定された特性速度ｖｃｈＥｓｔと基準特性速度ｖｃｈＮｏｍとの偏差から、少なくとも定性的に積荷の位置（重心の高さおよび／または車両の前後方向の位置）に関する情報が得られる。
【００１６】
本発明の第二の実施例によれば、車両重心の位置、また特に重心の高さは、カーブ走行の際のカーブの内側とカーブの外側の車輪の接地荷重の観察から推定することができる。横方向加速度が等しい場合、カーブの外側の車輪の接地荷重は、重心が高い時の方が、重心が低い時（積荷の重量は同じとする）よりも比較的高い。重心が高い場合、車両の転覆傾向が高くなることによって、カーブの内側の車輪はより強く荷重を軽減される。かくして、カーブの内側の車輪とカーブの外側の車輪の接地荷重の比ＦＮｌ／ＦＮｒから、車両の重心の高さが定性的に推定される。
【００１７】
接地荷重ＦＮ自体は、適当なセンサ装置を用いて測定するか或いは個々の車輪の車輪スリップ比から推定することができる。車輪スリップはまた、いずれにせよ存在しているＥＳＰセンサ装置、特に車輪回転数センサを用いて計算することができる。
【００１８】
本発明の第三の実施例によれば、第一と第二の実施例で説明された推定方法を、推定された重心高さの定性的改良とより高い利用可能性を達成するために、組み合わせることができる。
【００１９】
本発明に基づいて車両の転覆傾向に関して求められた情報（即ち、車両重量と、場合によっては追加として重心の推定位置）は、第一の実施例によれば、指示パラメータＳの計算に取入れられ、またそれによって制御のスタートポイント或いは介入停止ポイントに影響を与えることができる。
【００２０】
代わりの手法として、上記の転覆傾向に関する情報はまた、転覆安定化のアルゴリズム自身の中へ取入れられ、このアルゴリズムの特性、例えば制御介入閾値（ａｙ，ｋｒｉｔ）、制御偏差、例えば車輪スリップのための制御偏差、或いは操作値、例えばブレーキトルク或いはエンジントルクに影響を与えることができる。かくしてアルゴリズムの特性値は、車両の転覆傾向、即ち車両重量の関数、また場合によっては追加として車両重心位置の関数となる。かくして転覆傾向が高い場合、即ち車両重量が大きいか或いは重心が高い場合には、転覆傾向が低い場合よりも、安定化の介入がより早く導入されるか或いはより大きな規模で実行されることができる。
【００２１】
本発明に基づく転覆安定機能を持つビークルダイナミクス制御システムは、好ましくは、車両重量および／または車両重心の位置の計算或いは推定に用いることのできる装置（センサ装置或いは推定アルゴリズム）、転覆安定化アルゴリズムの納められている制御装置を含んでおり、その場合、転覆安定化アルゴリズムは、アルゴリズムの制御特性が車両重量および／または車両重心の位置に応じて変化されるように実行される。
【００２２】
本発明が以下に、添付の図面に基づいて例示として詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１及び図２の説明については明細書の導入部分を参照されたい。
図３は転覆安定化システムの略ブロック図を示している。このシステムは本質的に、転覆安定化アルゴリズムＲＯＭ（Roll-Over-Mitigation：ロールオーバー緩和）を備えた制御装置１と、走行状態パラメータの測定のためのセンサ装置２と、必要な安定化の介入を実行する様々なアクチュエータ９、１０とを含んでいる。ブロック４、７、８はソフトウェアの形で実現され、センサ信号の処理（ブロック７）、（車両重量及び重心位置の推定による）車両の転覆傾向の推定（ブロック８）、及び指示パラメータＳの生成（ブロック４）のために用いられる。
【００２４】
転覆安定化システムは、本例では専ら、転覆限界的な走行状況の感知のためにも車両重量ｍや重心の高さｈｓｐの推定のためにも、既に存在しているＥＳＰセンサ装置２を利用している。（代わりの手法として、求められているパラメータ（ｍ、ｈｓｐ）を測定するために、追加のセンサ装置が備えられることもある。）
ＥＳＰセンサ装置２は、特に車輪回転数センサ、ホイール実舵角度センサ、横方向加速度センサ、ヨーレートセンサ等を含んでいる。これ等のセンサの信号はブロック７の中で処理され、その際に特に雑音を除去され又フィルタに掛けられる。好ましくはセンサ信号の尤度（Plausibility：妥当性）監視も行われる。
【００２５】
選ばれた信号、即ち横方向加速度ａｙ、勾配ｄａｙ／ｄｔ、及び場合によってはその他のパラメータＰが、ブロック４へ取り込まれる。ブロック４で、既に図２に関連して説明されたように、安定化の介入のスタート或いは介入停止を制御する指示パラメータＳが計算される。その際、指示パラメータＳは安定化の介入の強さも決定する。
【００２６】
転覆安定化の際に、車両の様々な積載状態を考慮することができるようにするために、追加としてブロック８が備えられている。ブロック８には、車両重量ｍ（或いは車両重量を導き出す元となる情報）と車両重心の高さｈｓｐを推定するためのアルゴリズムが含まれている。求められている推定値ｍ、ｈｓｐは、特に横方向加速度ａｙ、車輪回転数ｎ、エンジントルク、及びヨーレートから求められる。
【００２７】
推定値ｍ、ｈｓｐは、最後に転覆安定化アルゴリズムに送られて、アルゴリズムの特性、例えば制御開始閾値（ａｙ，ｋｒｉｔ）、制御偏差、例えば車輪スリップに関する制御偏差、或いは操作量、例えばブレーキトルク或いはエンジントルクを変化させるために用いられる。或いはその代わりとして、指示パラメータＳを変化させることもできる。アルゴリズムの特性は、かくして車両重量ｍおよび／または車両重心の位置ｈｓｐの関数となる。かくして、転覆傾向が高い場合、即ち車両重量ｍが大きいか或いは重心ｈｓｐが高い場合には、安定化のための介入が、転覆傾向が低い場合よりも、より早く導入されるか或いはより強く実行されることができる。
【００２８】
車両重量ｍは、例えば制動プロセス或いは加速プロセスの間に、車両に対して働いている力のパワー収支表を、車両の加速或いは減速を考慮しながら、作成することによって求められる。
【００２９】
ｚ方向（垂直方向）並びに車両の前後軸方向（長軸方向）の重心の位置は、例えば車両の特性速度ｖｃｈを介して推定することができる。特性速度ｖｃｈは、車両のセルフステアリング特性を表しているパラメータである。いわゆる“単一軌道モデル”に基づいて車両のヨーレートｄΨ／ｄｔを計算するアッカーマン＝方程式によれば次の式が成り立つ。
【００３０】
【数１】
2007523780.tif 000003
【００３１】
ここで、ｖｘは前後軸方向の車両速度であり、δＲはホイール実舵角度であり、ｌはホイールベースであり、ｖｃｈは特性速度である。
通常のシャーシ設計の場合には、車両は、重心が上方へ移動するとより強いアンダーステアの走行挙動を示し、またそれによって、より低い特性速度ｖｃｈを持ち、重心が下方へ移動するとその反対となると言うことが当てはまる。それに対して、重心が（重量及び重心の高さは一定として）後方へ移動すると、車両はアンダーステアの走行挙動が弱まり、またそれによって、より高い特性速度ｖｃｈを持ち、重心が前方へ移動するとその反対となる。
【００３２】
上述の関係から特性速度ｖｃｈを推定することによって、車両重心の位置或いは車両内での積荷の分布に関する少なくとも定性的情報が求められる。かくして推定された特性速度が大きいか或いは小さいかによって、基準値ｖｃｈ、ｎｏｍｉｎａｌ（積荷無し）として、重心の位置に関する情報を得ることができる。下に掲げられる表は、特性速度ｖｃｈの見積もりによって得られる定性的情報をまとめたものである。
【００３３】
【表１】
2007523780.tif 000004
【００３４】
代わりの手法として、重心の高さはまた、カーブ走行の際のカーブの内側とカーブの外側のタイヤの接地荷重から推定することもできる。横方向加速度が等しい場合、車両重量の重心が高い（即ち、積荷が多い）ときには、カーブの外側の車輪のタイヤの接地荷重は、車両重心が低いときよりも比較的高くなる。車両の転覆傾向が高くなることによって、車両重量の重心が高い場合カーブの内側の車輪はより強く荷重軽減される。かくして、カーブの内側とカーブの外側の車輪のタイヤ接地荷重の比ＦＮｌ／ＦＮｒから、車両重心の高さを定性的に推定することができる。
【００３５】
図４は、タイヤ接地荷重の比ＦＮｌ／ＦＮｒと、左側の車輪と右側の車輪のタイヤスリップλ（指標ｌ、ｒ；ここでは、ＦＢｌ＝ＦＢｒ）の変化を示している。時点ｔ０までは、車両は直進しており、次いで左曲がりのカーブに入って行く。その際、カーブの内側の左側車輪のタイヤスリップλｌ（駆動スリップ或いは制動スリップ）が増大し、右側車輪のそれは低下する。それに応じて、タイヤ接地荷重の比ＦＮｌ／ＦＮｒは、図から理解されるように低下する。横方向加速度に応じてタイヤ接地荷重の比を評価することによって、同様に重心の高さを推定することができる。
【００３６】
図５は、重心の高さｈｓｐに対する横方向加速度ａｙＡＲの依存性（カーブの内側の後輪を路面から持ち上げる）を示している（限界横方向加速度ａｙ＿ｋｒｉｔでは、車両は転覆する）。図から理解されるように、横方向加速度ａｙＡＲは重心の高さｈｓｐが高くなるに従って低下して行く。横方向加速度ａｙＡＲは追加の制動（減速ａｘ参照）によって更に低下して行く。かくして、後車輪の持ち上がりが求められ、重心の高さを推定することができる。
【００３７】
これ等の二つの重心の高さ決定法を組合わせることによって、定性的改良と、推定された重心の高さのより高い利用可能性とが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】既知の転覆安定化システムの概略ブロック図を示す。
【図２】指示パラメータＳの形成のための機能の概略図を示す。
【図３】本発明の一つの実施例に基づく転覆安定化システムのブロック図を示す。
【図４】直線走行時及びカーブ走行時のスリップと接地荷重との関係を示す。
【図５】重心高さに対する限界横方向加速度の依存性を示す。
【図１】
2007523780.tif 000005
【図２】
2007523780.tif 000006
【図３】
2007523780.tif 000007
【図４】
2007523780.tif 000008
【図５】
2007523780.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月10日(2005.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007523780.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007523780.tif 000011