(57)【要約】  この発明は、車両データと、周囲環境データと、運転者要求に関するデータとを入力データとして供給される少なくとも一つの信号分配部、並びに運転者に依存せずに調節可能な操縦部、運転者に依存せずに調節可能なシャーシ、運転者に依存せずに調節可能なブレーキ、運転者に依存せずに調節可能な駆動系統などの、車両の動特性を修正する複数の制御又は調節可能なサブシステムを有する、車両用の走行動特性制御システムに関する。この発明は、これらのデータが、中央演算ユニット（走行状態検出部、運転者要求検出部）の信号分配部に供給されることと、この中央演算ユニットが、この信号分配部のデータから、中心的な制御目標を計算して、この中心的な制御目標に関するデータが、中央制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部に供給されて、この中央制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部が、これらのサブシステムとの対話形式による通信により、これらのサブシステムを駆動して、これらのサブシステムが、この制御目標を、車両向けに変換することを特徴とする。
2007512991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両データと、周囲環境データと、運転者要求に関するデータとを入力データとして供給される少なくとも一つの信号分配部、並びに運転者に依存せずに調節可能な操縦部、運転者に依存せずに調節可能なシャーシ、運転者に依存せずに調節可能なブレーキ、運転者に依存せずに調節可能な駆動系統などの、車両の動特性を修正する複数の制御又は調節可能なサブシステムを有する、車両用の走行動特性制御システムにおいて、
これらのデータは、中央演算ユニット（走行状態検出部、運転者要求検出部）の信号分配部に供給されることと、
この中央演算ユニットは、この信号分配部のデータから、中心的な制御目標を計算して、この中心的な制御目標に関するデータは、中央制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部に供給されて、この中央制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部は、これらのサブシステムとの対話形式による通信により、これらのサブシステムを駆動して、これらのサブシステムが、この制御目標を、車両向けに変換することを特徴とする走行動特性制御システム。
【請求項２】
当該の制御目標のサブシステムへの分配が、当該のサブシステムのその時点の制御余力及びその時点の制御目標に関して可能な貢献度に従って行われることを特徴とする請求項１に記載の走行動特性制御システム。
【請求項３】
当該の制御目標のサブシステムへの分配が、更に当該のサブシステムのその時点の状態に従って行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の走行動特性制御システム。
【請求項４】
当該の制御目標のサブシステムへの分配が、更に車両のその時点の走行状態に従って行われることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の走行動特性制御システム。
【請求項５】
当該の中心的な制御目標が、当該の中央走行状態検出部（１５）内で計算されて、当該の中央走行状態制御部（プサイ制御部、ベータ制御部）又は制御パラメータ分配部（１６）から、当該のサブシステムに分配されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の走行動特性制御システム。
【請求項６】
当該の制御目標のサブシステムへの分配が、当該の中央走行状態制御部又は制御パラメータ分配部に与えられた制御器の設計思想又は制御器のアルゴリズム、或いは当該の走行状態制御部又は制御パラメータ分配部（１６）に与えられた品質基準又は最適化基準に従って行われるか、或いは調整可能な重み係数を用いて行われることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の走行動特性制御システム。
【請求項７】
当該の重み付けが、当該のサブシステムの影響力及び起動順序に応じて行われることを特徴とする請求項６に記載の走行動特性制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両データと、周囲環境データと、運転者要求に関するデータとを入力データとして供給される少なくとも一つの信号分配部、並びに運転者に依存せずに調節可能な操縦部、運転者に依存せずに調節可能なシャーシ、運転者に依存せずに調節可能なブレーキ、運転者に依存せずに調節可能な駆動系統などの、車両の動特性を修正する複数の制御又は調節可能なサブシステムを有する、車両用の走行動特性制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、快適性と安全技術の両方が、益々重要性を増している。このことは、車両が、益々多くの電子的及び電子機械的な部品又はサブシステムを備える結果となっている。各サブシステムは、センサー信号を検査、処理し、制御信号を計算して、そのアクチュエーターを調節するためには、それ専用の制御装置を必要としている。しかし、これらの各サブシステム又は制御装置は、単独（スタンドアロン形）で動作しており、多くの場合、それ以外のサブシステムについては何も分かっていない。
【０００３】
特に、ウィンドウ自動開閉器、サイドミラー調節器などの快適化システムを除いて、走行挙動又は走行動特性を誘導又は改善するため、並びに安全性を向上するためのサブシステムの数も大幅に増加している。走行挙動又は走行動特性を誘導するためのサブシステムの場合も、電子機器及び電子機械機器が多くなる傾向が見られる。走行挙動をアクティブに、即ち、運転者に依存せずに誘導することが可能なサブシステムには、電子制動システム、アクティブ操縦システム、アクティブ又はセミアクティブなシャーシ部品が列挙され、並びに調節可能な中間伝動機構を持つ車両の場合には、駆動システムも挙げられる。これらの各サブシステムは、走行挙動に改善が生じるように車両を誘導すべきものである。制御アルゴリズムの重点は、様々な分野（安全性、ハンドル操作、快適性）におけるサブシステム毎に存在する。従って、これらのサブシステムは、主に各自の制御目標又は主な使用範囲に対してのみ調整を行っている。しかし、個々のサブシステムの使用範囲又は重点は、車両走行動特性の適用範囲における広い範囲で重なっている。多くの場合に、同じ走行動特性パラメータを誘導又は調節する必要があるにも係らず、これらの各サブシステムは、単独（スタンドアロン形）で動作している（水平制御の例は、図１を参照）。このことは、特に個々のサブシステム相互間の保護に関して、アプリケーションの負担を非常に大きくして、各サブシステムに対する機能的な制約を生じさせる結果となっている（即ち、各サブシステムは、その他のサブシステムを制限又は妨害してはならないので、その制御目標を完璧には達成することができなくなっている）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のことから、この発明の課題は、走行動特性制御の機能性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【０００６】
前記のデータが、中央走行状態検出部の信号分配部に供給されることと、中央演算ユニットが、この信号分配部のデータから、全体に係る中心的な制御目標を計算して、この中心的な制御目標に関するデータを中央制御パラメータ分配部に供給し、この中央制御パラメータ分配部が、これらのサブシステムとの対話形式による通信により、これらのサブシステムを駆動して、これらのサブシステムが、この制御目標を、車両向けに変換することによって、特に個々の各サブシステム相互間の保護に関して、アプリケーションの負担が低減されるとともに、各サブシステムに関する機能的な制約が解消されるものである。
【０００７】
この分配は、中央走行状態制御部又は制御パラメータ分配部自身によって行われる。この走行状態制御部又は制御パラメータ分配部は、多変数制御部であり、当該の制御要求の個々のサブシステムへの分配は、制御部の設計（制御部の設計思想、制御部の実現形態、制御部のアルゴリズム）自体にもとづくか、制御部に与えられた品質基準又は最適化基準にもとづくか、調整可能な重み係数（サブシステムの影響度及び起動順序に応じた重み付け）を用いるかの中の一つ以上により行われる。例えば、この分配の目標は、不安定化傾向が小さい場合、快適性の理由からの安定化要求を、先ずはシャーシ及び操縦部に分配することである。不安定化傾向が大きい場合には、更にブレーキ又は駆動系統も考慮しなければならない。この設定目標から、制御部の実現形態に応じて、制御部構想又は制御部に関する品質基準又はそれに応じた重み係数をも導き出すことができる。
【０００８】
この発明の有利な改善構成は、従属請求項に提示されている。
【０００９】
この発明の利点は、以下の通りである。
【００１０】
個々のアクチュエーターのすべての制御機能を一つの中央走行動特性制御アルゴリズムに統合すること（統合化実現形態）は、スタンドアロン形形態と比べて、走行動特性に関しても、トポロジー又はシステム技術に関しても、様々な利点を有する。
・統合化実現形態では、様々なサブシステム又はインテリジェント・アクチュエーターは、閉じた制御アルゴリズムによって駆動される。そのため、個々のインテリジェント・アクチュエーターの調和したチームワークが、構造的に保証される。個々のインテリジェント・アクチュエーターが、多変数制御実現形態に対応して、互いに不利に誘導されることがないので、この走行状態の制御が保証される。
・中央走行動特性制御部を新しいインテリジェント・アクチュエーターに拡張する方策は、複雑さの増加が僅かであるため、簡単である。
・制御に関する実現形態において、インテリジェント・アクチュエーターを互いに考慮することは、アプリケーションの負担を低減させる結果となる（スタンドアロン形のサブシステムの場合、これらのアプリケーションは、走行試験によって、相互間で保護されなければならない）。スタンドアロン形サブシステム網を拡張する場合、複雑さが大幅に増大して、そのことは、特にアプリケーションの負担を著しく増加させることとなる。
・制御に関する実現形態において、個々のインテリジェント・アクチュエーターを中央と接続することは、バスの負荷を低減するとともに、中央処理装置とインテリジェント・アクチュエーター間の物理的なインタフェースを軽減する結果となる。スタンドアロン形サブシステムが、「ネットワーク化」された場合、スタンドアロン形サブシステム間の通信の発生を制御可能及びサポート可能とすることは難しい。
・サブシステムのすべての制御機能、走行状態検出部、運転者翻訳部を一つの中央制御装置に移行するとともに、結合又は統合することは、コストを削減することとなる。個々のインテリジェント・アクチュエーターは、その基本機能（制御）を実行するのに必要な計算能力が小さくなる。そのため、インテリジェント・アクチュエーターには、物理メモリ要求がより小さく、より安価で、より低性能の演算ユニットを使用することができる。
・スタンドアロン形サブシステムで必要であった、各サブシステムに特有の制御アルゴリズム、走行状態検出部、運転者要求検出部が、もはや不要となるので、車両に有るソフトウェア全部に対して拡張及びサポートするための負担が低減される。統合化実現形態により、制御アルゴリズム、走行状態検出部、運転者要求検出部を、一度に集中的に拡張、サポートすることができる。
・基本機能（制御）と走行動特性制御機能との明確かつ一義的な分離（例えば、ヨーレイト、横加速度、横滑り角などの走行動特性に関連するパラメータをフィードバックすることによる走行状態パラメータの調整）。
【００１１】
個々のサブシステムの最適なチームワークは、車両全体の観点において、最適な制御挙動又は最適な制御目標の達成という結果となって現れる。個々のサブシステムの最適なチームワークを保証するためには、個々のサブシステムのすべての優先的な制御機能を、一つの制御アルゴリズムに集中的に結合（統合）する。言い換えれば、走行状態パラメータのフィードバック、即ち、制御によって、車両を誘導する全機能を、一つの制御アルゴリズムに集中的に結合する。水平制御の例に対して、図２の例は、個々のサブシステム（ブレーキシステム、操縦システム、シャーシシステム、駆動システム）をインテリジェント・アクチュエーターとすることを示している。走行動特性状態の制御は、その制御目標を達成するために、個々のインテリジェント・アクチュエーターを指定して呼び出す優先的な中央制御アルゴリズムにより行われる。インテリジェント・アクチュエーターは、優先的な走行動特性制御部の目標値を調整するだけでなく、それらのその時点の状態及びその更に提供可能な潜在的な制御能力をも優先的な走行動特性制御部に返送しており、その結果優先的な走行動特性制御部は、これらのことをその制御戦略に考慮することができる。更に、各インテリジェント・ アクチュエーターは、基本機能を持っており、インテリジェント・ アクチュエーター側では、これらの基本機能は、純粋な制御である、即ち、インテリジェント・ アクチュエーターは、走行動特性パラメータをループ／フィードバックさせずに動作する。このことは、例えば、ブレーキシステムの場合には電子的な制動力の分配であり、アクティブ操縦システムの場合には操縦伝動部の速度に応じた変更であり、アクティブスタビライザーを持つシャーシシステムの場合には横加速度によって制御される回転モーメントの分配である。すべての制御機能又は走行動特性パラメータのフィードバックと調整は、中央走行動特性制御アルゴリズム内で進められる。その時点の走行状態の決定及び運転者要求の決定も、集中的に、優先的な走行動特性制御部の前に配置されたブロックで行われる（図２）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２は、信号分配部１１を有する、この発明にもとづく走行動特性制御部１０を示す。この信号分配部は、車両１２（例えば、横加速度、ヨーレイトなどの測定値）、運転者１３（操舵角、アクセル位置、ブレーキ位置の中の一つ以上に関する運転者の進路要求）、周囲環境１４（測定可能な範囲で、例えば、走路傾斜角、走路摩擦係数など）から入力データを受け取る。信号分配部１１は、演算ユニット１５（走行状態検出部、運転者要求検出部）、中央走行状態制御部１６の制御パラメータ分配部又は演算ユニット、サブシステム１７〜２０と接続されている。演算ユニット１５は、システム運転者、車両、周囲環境の入力データを利用可能であり、これらの信号から、演算ユニット１５は、運転者が要求する目標とする車両の挙動と測定不能な状態及び周囲環境パラメータ（例えば、走路摩擦係数）を求めて、これらのパラメータをブロック１６の中央走行状態制御部に提供する。制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部１６は、信号分配部１１と対話形式で通信して、これらの制御パラメータに関するデータも信号分配部に提供する。これらのデータは、演算ユニット１５にフィードバックすることができる。制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部は、各サブシステムと対話形式で接続されて、その経路で、その制御コマンドを個々のシャーシサブシステムに分配するが、この方法により、個々のサブシステムの状態（例えば、動作可能、部分的に動作可能、動作不可能）及びその時点の制御余力に関する情報も受け取って、例えばシャーシシステムからの、これらの情報を、個々のサブシステムへの制御要求の中で考慮している。サブシステム１７〜２０は、中央走行状態制御部のこれらの制御コマンドにもとづき調整を行って、サブシステム側からは、それらの制御コマンドによって調整された各サブシステムのその時点の値又はその時点の状態を信号分配部１１に提供し、信号分配部は、次に閉じた制御ループにより、これらの情報を演算ユニット１５（走行状態検出部と信号処理部）に提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スタンドアロン形制御システムの共存
【図２】中央制御部と基本機能を持つインテリジェント・アクチュエーターの統合化実現形態
【符号の説明】
【００１４】
１１    信号分配部
１２    車両
１３    運転者
１４    周囲環境
１５    走行状態検出部
１６    制御パラメータ分配部又は中央走行状態制御部
１７    アクティブ操縦部
１８    アクティブシャーシ
１９    アクティブブレーキ
２０    アクティブ駆動系統
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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