(57)【要約】  本発明は、自動車両の走行安定性を向上させるための方法、それに対応する装置、及びコンピュータプログラム製品に関する。従来技術に比べてより迅速に応答し且つそれによりその信頼性に関して改善された、自動車両を安定化させる方法、並びにそれに対応する装置を創作するために、自動車両に加えられる、安定させるヨーモーメントを決定するために、モデルサポート式の事前制御が利用されることが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車両の走行安定性を向上させるための方法であって、ヨーモーメントに影響が及ぼされる方法において、自動車両に加えられる、安定させるヨーモーメントを決定するために、モデルサポート式の事前制御が利用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルが車両モデルとして事前制御にとって基礎と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】
縦方向動特性から横方向動特性／ヨーイング動特性の解除がもたらされることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
縦方向動特性（ＬＤ）を有する単走跡モデル（ＥＳＭ）が、パラメトリックであり線形であり時間に独立した系として表され、この際には特に少なくとも縦方向動的量の速度（ｖ）と縦方向加速度（ａx）が変動するパラメータとして解釈されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
微分方程式の線形化された系内で速度の時間的な変化（ｖの微分表示）が無視され、それに対し、縦方向加速度（ａx）が変動するパラメータとして取り扱われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
事前制御方法のための入力信号として、有効な操舵角（δeff）と、車両基準速度（ｖ）と、縦方向加速度（ａx）のための値とが使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
他の入力量として縦方向モーメント配分又は縦方向力配分（ＬＭＶ）がモデル内で考慮され、この縦方向モーメント配分又は縦方向力配分が、特に縦方向加速度（ａx）及び／又は前軸（ｖａ）及び後軸（ｈａ）における平均縦方向スリップ（λv、λh）から算出されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
他の入力量として、前軸及び後軸における車輪回転数、及び／又は質量、及び／又はヨー慣性モーメント、及び／又は重心（ＳＰ）の位置、及び／又は前軸及び後軸における斜行角、及び／又はグリップ係数が、モデル内で考慮されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
モデルサポート式の事前制御時、単走跡モデルと縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルとの間から得られる少なくとも１つの差異量が、安定させるヨーモーメントのための制御信号として利用されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
角度設定値の運転者の要望（δeff）から単走跡モデルを介して目標ヨーレート（ｒsoll）が決定され、この目標ヨーレートが、引き続き、少なくとも１つの差異値（δHL/AL、Ｍz QV/QH）を形成するために、逆の単走跡モデルを介して角度値（δh/v）及び／又はモーメント値（Ｍz V/H）に変換され、拡張された逆の単走跡モデルを介して角度値（δh/v,LD）及び／又はモーメント値（Ｍz h/v）に変換されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
比例して及び／又はＰＩＤ調整器を用いて増幅された少なくとも１つの差異量が、安定させるヨーモーメントのための制御信号として利用され、その差異量が、単走跡モデルからの出力信号と、縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルからの出力信号との間で得られることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
有効な操舵角（δeff）が、単走跡モデル（２）による変換後、フィードバックループ（９）内でＰＩＤ調整器（８）と縦方向動特性を有する単走跡モデル（６）とを備えた調整式の事前制御にふされることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
有効な操舵角（δeff）が、２つの自由度を有するストラクチャ内で処理され、そのストラクチャ内では、
−  ブロック（１０）内のフィルタ関数（Ｑ）の第１分岐部の出力信号と、
−  縦方向動特性を有する単走跡モデル（６）、及び、フィルタ関数（Ｑ）と単走跡モデル（ＥＳＭ）の逆の伝達関数とからの積を伴うブロック（１１）から成る直列接続を、フィードバックループ（９）の平行分岐部として有する第２分岐部の出力信号と
からの差信号が、有効な操舵角（δeff）に対して入力信号として戻されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
機能ブロック（２、３、４、６、１１）内で、モデル自体に代わり、それらの定常値だけが保管されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
差異値（δHL/AL）が、修正用の角度設定値として、角度設定値の運転者の要望（δeff）に累積され、アクティブ前輪操舵機構（ＡＬ）及び／又はアクティブ後輪操舵機構（ＨＬ）で実現されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
調整器内で、前軸（ｖａ）及び／又は後軸（ｈａ）におけるヨーモーメント配分（ＱＶ、ＱＨ）のためのアクチュエータを用いた実現化が意図されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
本方法が事象離散式でスイッチオンされ、この際に事象離散式のスイッチオンが特に対応的な信号によりもたらされることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
本方法が、特に望まれて修正措置及び補整措置により触れずにしておかれる車両特性としての異常を検知するために利用されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ヨーモーメントに影響を及ぼすことにより自動車両（１）の走行安定性を向上させるための装置において、
この装置が、請求項１〜１８のいずれか一項又は複数項に記載した方法を実行するために、特に、モデルサポート式の事前制御を実現するための手段が設けられていて、これらの手段が、少なくとも１つの出力信号を伝達するために少なくとも１つのアクチュエータと接続されていることにより形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
単走跡モデル（２）と、逆の単走跡モデル（３）と、拡張された逆の単走跡モデル（４）との固定式の保管、好ましくは不揮発性の保管のための記憶手段が設けられていて、拡張された単走跡モデル内には自動車両（１）の横方向動特性及びヨーイング動特性に対する縦方向動特性の影響が描写されていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
モデルサポート式の事前制御を実現するための手段が、アクティブ前輪操舵機構（ＡＬ）及び／又はアクティブ後輪操舵機構（ＨＬ）と接続されていることを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
コンピュータ可読記憶媒体を含んでいるコンピュータプログラム製品であって、そのコンピュータ可読記憶媒体上にはプログラムが記憶されていて、このプログラムが、データ処理装置、計算機、又はコンピュータに対し、この種の機器の記憶部又は作業記憶部内へのロード後、並行してインストールされている周知の調整方法及び／又は運転者支援システムにより導き出される少なくとも１つの入力量をベースにし、自動車両のヨーモーメントに影響を及ぼすことを可能にする、前記コンピュータプログラム製品において、
モデルサポート式の事前制御をベースにしたヨーモーメントへの影響が、並行してインストールされている周知の調整方法及び／又は運転者支援システムにより導き出される少なくとも３つの入力量を処理し、安定させる追加的なヨーモーメントを加えることにより行われることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項２３】
コンピュータプログラム製品が、少なくとも１つのアクチュエータのための少なくとも１つのアクチュエータ制御量を出力信号として決定するために請求項１〜１８のいずれか一項又は複数項に記載した方法を実行することを特徴とする、請求項２２に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両（モータビークル）の走行安定性を向上させるための方法、それに対応する装置、及びコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車両の全ての走行動特性（走行ダイナミックス）の適切な変更、又は、自動車両の横方向（左右方向）動特性、ヨーイング動特性、縦方向（前後方向）動特性、リフティング動特性、ピッチング動特性、及びローリング動特性に関する個別の影響を可能とする、多数の方法、及び対応する走行動的調整システムが存在している。次に選択して端的に表されるこれらの調整システムには様々な駆動機構及び様々な作動原理が用いられる：
【０００３】
１．アクティブ操舵作動
従来通り操舵される車両では、操舵輪の切れ角と、操舵される車輪の操舵角、従来通りの前輪操舵機構では従って前輪操舵角との間に固定比がある。アクティブ操舵機構を用いることで、運転者により加えられた操舵角δLに追加し、追加操舵角δCがセットされ得る。走行状態は、適切なセンサ機構を介して検知され、調整法則及び操舵アクチュエータを介し、安定させる追加操舵角を生成するために使用される。アクティブ操舵作動により車両の走行安定性を向上させるためのアプローチは中でも特許文献１及び特許文献２で開示されている。
【０００４】
アクティブ操舵時には、前輪操舵機構及び／又は後輪操舵機構へのアクティブ（能動的）な作動を介し、横方向動特性及びヨーイング動特性の安定化がもたらされる（特許文献３を参照）。基本的な論文である非特許文献１では、試験車両に組み込まれた機械的な加算操舵機構が記載され、この加算操舵機構では、操舵歯車装置の側方の移動を介し、操舵輪を介して加えられた操舵角に対する追加操舵角をセットするために液圧式の調節要素が使用されている。加算操舵機構の他の原理は非特許文献２で紹介されていて、それによると追加操舵角は、電動式で駆動される遊星歯車装置を用い、分割されている縦方向支柱のねじれにより機械的に生成される。アクティブ後軸操舵機構の可能性については非特許文献３で述べられている。
【０００５】
２．車輪ごとの制動作動
制動圧の車輪ごとの調整（圧力上昇、圧力低下）により、ＥＳＰ及びＡＢＳが装備された今日の制動システムでは、安定させるヨーモーメントが自動車両に加えられ得る。アンチロック調整システムＡＢＳや、例えばボッシュ社のエレクトロニックスタビリティプログラムＥＳＰのような走行動特性調整システムでは、縦方向動的に及び横方向動的に及びヨーイング動的に危険な状況において、車両が運転者によりできるだけ慣れた形で操作可能であるように安定作動が成される（非特許文献４を参照）。
【０００６】
３．横方向力配分又は横方向モーメント配分の変更に関する作動
自動車両の後軸における横方向モーメント配分のための装置は、例えば１つの遊星ディファレンシャルと２つの累積クラッチから成る累積歯車装置を使用したものとして特許文献４で開示されている。前軸（フロントアクスル）及び／又は後軸（リヤアクスル）におけるこの種の横方向力配分又は横方向モーメント配分は、原理的に制動作動と機関作動を組み合わせることによっても実現され得る。
【０００７】
４．縦方向力配分又は縦方向モーメント配分の変更に関する作動
Ｘドライブという製品名で開示されている縦方向モーメント配分又は縦方向力配分は非特許文献５で公開されている。中でもこのシステムを介して提供することのできる可変の縦方向力配分又は縦方向モーメント配分の可能性を介し、駆動モーメント及びドラグモーメントが前軸と後軸の間で連続的に配分され、それにより、定義されたヨーモーメントが、間接的に縦方向力の軸ごとの調整を介して加えられる。
【０００８】
５．車輪接地力の変更に関する作動
セカンダリばね懸架装置を介して直接的に作動し、ローリング動特性の他にリフティング動特性及びピッチング動特性も変更され、それにより中でも「ピッチング剛性配分」に対して影響をもつ「アクティブ・ボディ・コントロール（ＡＢＣ）」の名称のもと、又は「ダイナミック・ドライブ（ＤＤ）」の名称のもと、自動車両内における前軸と後軸の間のロール剛性配分の調整により、安定させるヨーモーメントを加えるためのシステムが知られるようになった。ロール剛性配分を介しては、車輪接地力及びそれにより直接的に縦方向力と横方向力（サイドフォース）に影響を及ぼす他の可能性が提供されている。
【０００９】
６．機関調整に関する作動
特に制動作動に対して選択的に又は追加的に、調整作動は機関調整を介しても行われ得る。それにより、縦方向動特性の調整により間接的に横方向動特性及びヨーイング動特性が影響され得る。このアプローチのためには専門文献において非特許文献６が参照とされる。
【００１０】
つまり、走行安定性を向上させるための前述のアプローチをベースにし、中でも、ヨーモーメントに影響を及ぼすことにより自動車両の走行特性を安定させることも知られている。
【００１１】
自動車両の走行特性を全般的に調査するための以前のベースは所謂単走跡モデル（シングルトラックモデル）であり、この単走跡モデルは既に非特許文献７で公開されたものである。そこでは各自動車両が平面的な二輪車に還元される。単走跡モデル上で構成するものとし、例えば特許文献５は、観測器を介してヨーレート及びフロート角（サイドスリップアングル）が算出されるヨーレート及びフロート角速度・調整機能が開示されている。追加的なヨーモーメントは、対応する調整器により調節量として生成される。この方法は、車輪ごとの制動作動について前述したように、自動車両の車輪における選択的な制動作動をもって作動する。
【００１２】
特許文献６も車両安定化のためのヨーモーメント調整機能を開示しているが、ここでは、前軸と後軸の間における斜行角（タイヤスリップアングル）の差が調整量として使用される。ヨーレートのための基準値は、自動車両における、操舵角、軸間距離、速度、アンダステア又はオーバステアのために設定すべき定数に基づき、再び自動車両用の単走跡モデルをベースにして算出される。
【００１３】
特許文献７からは、実際のヨー角速度が、タイヤにかかる実際の力を算入し、現在の操舵角のもと、ヨー角速度の積分を介して査定されることにより、ヨーレートセンサを用いずに自動車両の走行安定性の調整を可能にする方法が知られている。
【００１４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２２１７１７号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０１４１２７３号明細書
【特許文献３】ドイツ特許発明第４０２８３２０号明細書
【特許文献４】ＥＰＯ特許出願公開第５７５１５１号明細書「車両用レフト／ライト・ドライブ・フォース・調整装置」
【特許文献５】ドイツ特許出願公開第１９５１５０５１号明細書
【特許文献６】ドイツ特許出願公開第１９５１５０５３号明細書
【特許文献７】ドイツ特許出願公開第１００１１７７９号明細書
【特許文献８】ドイツ特許出願公開第４０３０７０４号明細書
【非特許文献１】「アダプティブ・ステアリング」（Ｊ.Ｔ.カッセルマン及びＴ.Ｗ.ケラネン）「アダプティブ・ステアリング」、BendixTechnical Journal、１９６９年、２６〜３５ページ
【非特許文献２】寄稿論文「エレクトロニック・ステアリング・アシスタンスの潜在的な機能と有益性」（Ｗ.クレーマー及びＭ.ハックル）、Paper B0304、１〜１５ページ、１９９６年、プラハにおけるXXVI. Fisista会議
【非特許文献３】論文「ＢＭＷのアクティブ後軸運動機構の機能と安全構想」（Ｅ.ドンゲスら）、AutomobiltechnischeZeitschrift、１０巻、５８０〜５８７ページ、１９９０年
【非特許文献４】Ａ.ファン・ツァンテンらによる専門記事：ＦＤＲ・ボッシュの走行動特性調整機能、ATZ Automobiltechnische Zeitschrift、１９９４年、９６年度版、１１号、６７４〜６８９ページ
【非特許文献５】Ｇ.フィッシャー、Ｗ.プファウ、Ｈ.Ｓ.ブラウン、Ｃ.ビリッヒによる専門記事、タイトル「ｘ-Ｄｒｉｖｅ - ＢＭＷ・Ｘ３とＢＭＷ・Ｘ５における新しい全輪駆動」、AutomobiltechnischeZeitschrift ATZ、発行番号：２００４−０２
【非特許文献６】マンフレッド・ミチュケによる専門書、自動車両の動特性、Ａ巻、駆動と制動、シュプリンガー出版、第３改訂版、１９９５年
【非特許文献７】「ラバータイヤを付けた自動車両の走行メカニズムについて」（Ｒ.リーケルト、Ｔ.シュンク）、エンジニア・アーカイブ、１９４０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、従来技術に比べてより迅速に応答し且つそれによりその信頼性に関して改善された、自動車両を安定化させる方法、並びにそれに対応する装置、及びコンピュータプログラム製品を創作することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題は、本発明に従い、各々の独立特許請求項に記載した特徴により解決される。それに対応し、本発明に従う方法は、補整するヨーモーメントを自動車両に加えるためにモデルサポート式の事前制御（プリコントロール）が利用されることにより傑出する。調整機能の各形式は、この調整機能が異常（アブノーマリティ）の発生により初めて作動し得るという短所を有する。つまり、調整機能の有効な作動の前に特定の時間間隔が常に経過してしまい、この時間間隔の間、通常では異常が更に増すことになる。それに対してモデルサポート式の事前制御は、既に、モデルをベースにした補整量がこの事前制御により提供されない場合には後続の変化又は異常を常に引き起こすであろう量に基づき、反応することになる。この際、モデルサポート式の事前制御或いは安定化機能は、本発明の枠内では、横方向動的な調節量及び／又は出力量を生成するために運転者設定値及び／又は縦方向動的な測定量又は査定量を使用するファンクションとして理解される。
【００１７】
従って事前制御は、反応を予想する又は反応の査定するモデルのための入力データとして設定された値をベースにしている。それに対して調整機能の各形式は、先ずは車両反応に基づくもので、その結果、システムに起因し、調整ずれの発生により、本発明に従う事前制御をベースにした方法に比べ、時間的な遅延が発生する。従って事前制御は調整機能の各形式よりも常に速く作動する。基礎とするモデルの品質に依存し、補整量により、障害量の本質的な減少がその完全な補整或いは除去に至るまでもたらされる。つまり本発明に従い、横方向動特性及びヨーイング動特性に対する縦方向動特性の影響を減少させるために、補整するヨーモーメントが自動車両に加えられる。それに対応し、本発明に従う方法を実現するための装置及びコンピュータプログラム製品が前記の課題の独自の解決策として形成されている。
【００１８】
本発明の特に有利な他の構成では、自動車両の横方向動特性及びヨーイング動特性に対する縦方向動特性の影響の本質的な減少が、縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルである車両モデルが事前制御にとって基礎とされることにより達成される。原則的にこの単走跡モデルでは、そのモデル精度に関すると、例えば特許文献８で開示されているような二走跡モデルの方が勝っているが、このことは、中でも二走跡モデルのパラメータと特性曲線が、オンライン識別を介しても、使用可能とされている場合にだけ該当する。迅速な補整作動は、パラメータ化の手間及び／又は計算の手間が是認可能な場合、前述の方式で修正された単走跡モデルをベースにしてのみ達成され得る。
【００１９】
有利には、本発明の本質的な他の構成において縦方向動特性から横方向動特性／ヨーイング動特性の解除がもたらされる。好ましくは、そのために本発明の形成形態において、単走跡モデルと縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルとの間の差から得られる少なくとも１つの量がモデルサポート式の事前制御において利用されることが意図されている。
【００２０】
従来技術では、車両の縦方向動特性からの横方向動特性及び／又はヨーイング動特性の解除を実現する調整システムの系統的な構想を表す、車両動特性調整機能の調整技術的な設計のための方法は提示されてなく、その理由はこのことが市場にある調整システムの目的ではないためである。実際の制約により、その解除は、従来技術による調整器構成及び追及される目的に基づき、限定されてのみ可能である。車輪ごとの制動作動を有するシステムでは、走行状況に依存し、所定の制動減速時、制動圧の車輪選択式の低下或いは上昇により、ヨーイング特性に対する縦方向動特性の影響が顧慮される。負荷変化反応時、機関調整機能は、ドラグモーメントができるだけ小さくなることをもたらすことができる。従ってヨーイング特性に対する負荷変化反応の影響も最低限にされる。現在の調整システム（例えば、ＡＬ、ＤＳＣ／ＥＳＰ、ＤＤ／ＡＢＣなど）における、ヨーレート、横方向加速度、フロート角速度のための目標値形成は、従来の単走跡モデルにのみ基づいている、即ち縦方向動特性の考慮を伴っていない。この際、準定常的な速度変化は除外されなくてはならない。縦方向動特性の変化は従来の単走跡モデルでは考慮されない。この種の変化は、それに基づく走行安定化システムにより障害としてのみ把握され、この障害はシステムに起因して部分的にのみ排除される。しかしこの特性は運転者から追加的な操舵手間を要求し、既にタイヤの線形領域において、制御することが特に困難である車両の非線形の特性を引き起こす。線形領域内の運転者の補整する操舵作動は、例えば負荷変化反応時では、過剰補整により、即ち運転者の遅すぎる反応及び運転者の強すぎる反応により、既に車両の不安定化を導くことになる。この現象は「ドライバ・インデュースド・オスシレーションズ（Driver Induced Oscillations）」の概念のもと導かれ得る。
【００２１】
それに対し、前述した、縦方向動特性からの横方向動特性及びヨーイング動特性の解除は、駆動時、負荷変化時、制動時において、中でも以下のことをもたらす：
・  タイヤの線形領域内の線形のヨーイング特性；
・  加速時、又は減速時、又は負荷変化時における操舵手間の減少；
・  事前制御による先を見越した安定化；
・「ドライバ・インデュースド・オスシレーションズ」の回避；
・  線形領域の有利な拡大時、運転者による車両のより容易な制御可能性；
・  制動距離の短縮
【００２２】
前述した、縦方向動特性からの横方向動特性及びヨーイング動特性の解除は、更に、アクチュエータを介し、アクティブ前輪操舵機構或いはアクティブ操舵機構ＡＬ、アクティブ後輪操舵機構ＨＬ、後軸におけるヨーモーメント配分ＱＨ、前軸におけるヨーモーメント配分ＱＶ、全輪駆動式の車両における縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＶ、並びにアクティブシャーシ調整システムＤＤ、ＡＢＣにおいて使用可能である。更に、アクティブ前輪操舵機構ＡＬ、及び／又はアクティブ後輪操舵機構ＨＬ、及び／又は後軸におけるヨーモーメント配分ＱＨ、及び／又は前軸におけるヨーモーメント配分ＱＶを用いた実現化では、向上された安定性リザーブ、或いは各々の軸に関する線形領域の拡大が得られる。更に、前述のアプローチは容易な適用可能性により傑出し、その理由はそのアプローチが完全に物理的に根拠付けられているためであり、それに関しては、以下、本発明の実施例において図面と関連して詳細に説明される。同様に更に詳細に指摘される多岐に渡る仮定及び簡素化にもかかわらず、選択されているアプローチはモデルエラーに対して驚くほど高い頑強さを有する。
【００２３】
本発明の実施形態では、事前制御方法のための入力信号として３つの量だけが使用される：
１．運転者操舵角から得ることのできる有効な操舵角、
２．機能状態にある全ての車両調整システム内で使用可能とされる車両・基準速度、及び、
３．縦方向加速度のための値であり、この値は、好ましくは、縦方向加速度センサにより出力され、機関モーメント値及び制動モーメント値、又は車両基準速度の時間的な導関数から決定され得る。
【００２４】
つまり、モデルサポート式の事前制御或いは安定化機能という概念のもとでは、前記した本発明の他の構成を顧慮し、ここでは、横方向動的な調節量及び／又は出力量を生成するために、操舵角、アクセルペダル位置、ブレーキペダル位置のような運転者設定値、及び／又は、縦方向加速度ａx、速度ｖ、前軸ｖａにおけるスリップλv、後軸ｈａにおけるスリップλhのための縦方向動的な測定量及び／又は査定量だけを使用するファンクションとして理解される。つまり、横方向動的量は、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける平均スリップを決定するためのヨーレートを例外とし、いずれも使用されない。
【００２５】
またオプションとして、選択的に、次の量の幾つかが、拡張された事前制御方法に取り入れられる：
・  前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分／縦方向力配分ＬＭＶであり、これは、特に前軸及び後軸における縦方向加速度及び/又は縦方向スリップから計算され得る；
・  前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける平均車輪スリップであり、この際、これらは、例えば車両基準速と４つの車輪回転数とヨーレートを使って検出され得る；
・  質量、ヨー慣性モーメント、重心位置であり、この際、本発明に従う方法の基本形式では固定値に由来する；
・  適切なセンサ機構を用いた前軸及び後軸における平均斜行角；
・  適切なセンサ機構を用いた前軸及び後軸における平均グリップ係数；
・  適切な観測器を用いた前軸及び後軸における平均斜行剛性。
【００２６】
例えば負荷変化時のみ及び／又は速度制御されてのみ、本発明に従う機能の事象離散式のスイッチオン及び／又はスイッチオフのために、例えばブレーキシステムにより又は機関制御ユニットにより、対応する信号が発生される又は使用可能とされる。更にそのためには例えば車両基準速度又は縦方向加速度が援用され得る。本発明に従う方法の基本形式では連続的なシステムから出発している、即ち本発明に従う方法は、連続的に、駆動時及び負荷変化時においても制動時においても作動する。
【００２７】
つまり本発明に従う方法は、基本形式においても、前記の他の構成においても、特に、縦方向動特性に関する車両の自己操舵特性の依存性がその際にモデルサポート式の事前制御により明らかに減少されることにより傑出している。この際、縦方向動特性の影響量としては、速度、縦方向加速度、前軸と後軸の間における駆動力配分や制動力配分やドラグ力配分、縦方向スリップなどが考慮され得る。これらの入力量は、自動車両内の既存のセンサシステムに関連し、又は、設けられている又は追加的な観測器により使用可能とされる。
【００２８】
本発明の枠内において安定化の概念は確かに調整技術的な意味で理解されるが、このことは、本発明に従う方法が基本的に常に車両の走行特性の安定性の向上をもたらすということを意味するものではない。つまり加速時では本発明に従う方法は、車両の敏捷さ、従って走行快適性を向上させるために、車両・走行特性の安定性を是認可能な程度で低下させる。
【００２９】
従って利用者或いは運転者のために次の長所が得られる：
・  制動、加速、負荷変化によるヨー障害の減少。同時に運転者には操舵手間の減少により更に快適性が提供される：加速、制動減速、負荷変化の際、車両の自己操舵特性が変化する。運転者は自己操舵特性のこの変化を本発明に従う装置を用いずに既に線形領域内で補整しなくてはならない：加速時には内側へと操舵することにより、負荷変化時或いは制動時には操舵機構のオープンによってである。本発明に従う方法の作動によりこの補整がアクティブに行われる。運転者にとっては操舵手間が減少され、車両は事前制御の安定化に基づいて全体としてより安定することになる。別のシステムの後続する安定化作動は更に可能であるが、これらの走行状況においては明らかに減少される。
・  負荷変化時の機関作動の減少：機関作動は、周知のように中でも、比較的軽い加速及びアクティブに制御された加速（スロットルの開放）による負荷変化時にドラグモーメントを減少し、且つそれにより、不安定にするヨーモーメントを回避するために使用される。運転者がスロットルを絞ることによる所望の速度の減少は制限されている。本発明に従う方法の使用により負荷変化時には事前制御によって対抗操舵が成される。機関作動は減少され、車両はより良い形で運転者の要望に対応して減速され得る。
・  カーブにおける制動時又は加速時、補整するヨーモーメントが加えられる選択式の車両ごとの圧力調整の減少。選択的に又は補足として本発明に従う方法は事前制御によってこの安定化を担うことができる。本発明に従う方法は準連続的に作用するので、運転者は好ましくは全ての制動状況／駆動状況及び負荷変化状況において支援をこうむる。
【００３０】
縦方向動特性の考慮を伴う本発明に従う単走跡モデルにおいては２つの有利な使用範囲が得られる：単走跡モデルは、一方では、前述のように、横方向動特性に対する縦方向動特性の影響の減少／補整のために使用される。しかし他方では、単走跡モデルは、それらの異常を補整するのではなく、望まれて触れずにしておかれるべきである車両特性として検知するためにも利用され得る。しかし後者の場合、設けられているシステムには、本発明に従う方法と対応的に形成されている装置とをベースにし、直接的に期待すべき車両特性に関する比較的信頼性のある査定が既に前もって提供される。この点に関し、ここでは目標値形成について述べられる。ここでこの情報は、中でも、好ましくは閾値の超過によるさし迫った不安定性を、周知の安定化システムの先を見越した使用のもとで回避するためにも使用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に従う方法、それに対応する装置、及びコンピュータプログラム製品における他の長所は、以下、本発明の実施例として、図面をもとに詳しく説明される。
【００３２】
図１には、二走跡モデル（ツートラックモデル）の形式の自動車両（モータビークル）１の平面モデルが描かれている。ここでは調節ヨーモーメントが記入されていて、これらの調節ヨーモーメントは前軸及び後軸において非対称の駆動力配分／負荷変化力配分及び／又は制動力配分に基づいて発生する。モデルの簡素化のためにここでは、後軸ｈａと前軸ｖａのトレッド幅（輪距）Ｔが同じ大きさであり、更に車両１の重心ＳＰが縦軸上に位置していると仮定されている。
【００３３】
図１の描写をベースに描かれた二走跡モデルは例えば特許文献８で開示されている。この二走跡モデルは、そのモデル精度に関し、上述の非特許文献７で自動車両の走行特性の調査のために提示された所謂単走跡モデル（シングルトラックモデル）よりも優れている。しかしパラメータ化の手間及び／又は計算の手間が是認可能な場合、迅速な補整作動は単走跡モデルをベースにしたものだけで達成可能であり、それにより、図１による二走跡モデルから、図２に従う拡張された単走跡モデルが導き出される。
【００３４】
以下、単走跡モデルをベースにしたモデルサポート式の事前制御を、そのための本質的な数学式を導き出しながら紹介する。その単走跡モデルは、印加される力とモーメントと共に図２に描かれている。そこでｆs,v/h及びｆl,v/hは、前軸及び後軸における各々のタイヤ横方向力（タイヤサイドフォース）及びタイヤ縦方向力を示し、これらの力はタイヤと車道の間の接触に基づいて発生する。ｍzs、ｆxs、ｆysは、外側から印加されて一般化された障害モーメント及び障害力を示している。これらの力を介し、例えば横風の影響又は走行特性に対するμスプリットブレーキングの影響が表される。ｚ軸線或いは鉛直軸線の回りの印加されるモーメントｍz,QH及びｍz,QVは前軸及び後軸における追加的なヨーモーメントであり、これらのヨーモーメントは左側の車両半分と右側の車両半分の間における車輪の非対称の駆動又は制動により生じる。このことは概要的に図１で描かれている。また、前軸及び後軸における車輪の操舵角がδvl＝δvr＝：δv並びにδhl＝δhr＝：δhとして同じ大きさであることが簡素化されて仮定される。従って調節ヨーモーメントは、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける非対称の駆動力配分／負荷変化力配分及び／又は制動力配分に基づき、次の式により表される：
【００３５】
【数１】
2008506587.tif 000003
【００３６】
前輪操舵機構及び後輪操舵機構を有する車両の単走跡モデルの、縦方向動特性、横方向動特性、及びヨーイング動特性は、次の式により記述される：
【００３７】
【数２】
2008506587.tif 000004
【００３８】
この際、ｆx、ｆy、ｍzは、車両固定の座標内の、車両に作用する印加された力／モーメントである。次の式が適用される：
【００３９】
【数３】
2008506587.tif 000005
【００４０】
この際、ｆs,v/h或いはｆl,v/hは、前輪或いは後輪に作用する横方向力或いは縦方向力であり、これらの力のためには簡素化されて次の関係が仮定され得る：
【００４１】
【数４】
2008506587.tif 000006
【００４２】
縦方向動特性を考慮した線形の単走跡モデルを使用するためには、縦方向加速度を測定又は観測すること、並びに前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分（ＬＭＶ）を観測することが必要不可欠である。以下、量としてのＬＭＶは、次のように定義された比の大きさを示す：
【００４３】
ＬＭＶ＝：（後軸に伝達される制動モーメント／ドラグモーメント／駆動モーメント）／（全体の制動モーメント／ドラグモーメント／駆動モーメント）
【００４４】
以下、縦方向加速度、及び前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶを検出するための可能性について説明する：
【００４５】
縦方向加速度は、中でも、
・  縦方向加速度センサ、及び／又は、
・  駆動トレインモデル（アクセルペダル位置、ギヤ、機関回転数、機関モーメントなど）及び制動圧（測定される又は観測される）又はｃp値（個々のブレーキに対する制動圧の換算係数）を伴う運転者フィード圧、及び／又は、
・  車両基準速度の微分、この際、車輪ごとの車輪回転数、スリップなどの認識が必要不可欠である。
【００４６】
前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶは様々な方式で検出される。そのためには、前輪駆動式の車両と後輪駆動式の車両と全輪駆動式の車両（フルタイム全輪駆動、ＬＶ）の間、並びに駆動時と負荷変化時と制動時（通常ブレーキング、調整ブレーキング）の間を区別することが場合により有意義である：
【００４７】
【表１】
2008506587.tif 000007
【００４８】
量としてのＬＭＶの計算は、例えば上の表に基づいて行われ得る、又は前軸及び後軸における縦方向力及び／又は縦方向モーメントの直接的な測定／査定により行われ得る。以下、これとは異なるＬＭＶ査定の有利な実施形態について述べる：
【００４９】
車輪負荷変化のための関係は、定常的な加速度ａx＝const.の場合、前側或いは後側において車輪接地点の回りのｙ方向の定常的なモーメントバランスから簡素化されて得られ、ｌ＝ｌv＋ｌhとし、ピッチング動特性及びリフティング動特性を無視し、定常的にａx＝０とし、次の式が導かれる：
【００５０】
【数５】
2008506587.tif 000008
【００５１】
前記の方程式の解は次の式を提供する：
【００５２】
【数６】
2008506587.tif 000009
【００５３】
更にａx＝０の場合、前側及び後側において定常的な接地力のためには次の式が適用される：
【００５４】
【数７】
2008506587.tif 000010
【００５５】
ここで２つの場合が区別されなくてはならない：
【００５６】
１．理想的な全輪駆動（前軸ｖａにおける平均スリップλvと後軸ｈａにおける平均スリップλhとが同じ大きさであるという条件により、単走跡モデルのために定義されている）では縦方向力配分にとって次の式が適用される：
【００５７】
【数８】
2008506587.tif 000011
【００５８】
それにより、式（７）及び式（８）を用い、次の式が導かれる：
【００５９】
【数９】
2008506587.tif 000012
【００６０】
２．縦方向力のためには一般的に次の式が適用される：
【００６１】
【数１０】
2008506587.tif 000013
【００６２】
従ってＬＭＶのためには次の式が適用される：
【００６３】
【数１１】
2008506587.tif 000014
【００６４】
簡素化し、均質な道路条件並びに均質な縦方向剛性ｃx＝ｃx,v＝ｃx,hを仮定すると、λvとλhが同時にゼロになってはいけないという前提のもと、次の式が導かれる：
【００６５】
【数１２】
2008506587.tif 000015
【００６６】
それにより、式（１０）を用い、一般的なものとして次の式が導かれる：
【００６７】
【数１３】
2008506587.tif 000016
【００６８】
従って前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶは、縦方向加速度と、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける平均スリップとに依存して検出される。後輪駆動式の車両では駆動時及びドラグ時において近似的にλv＝０が適用され、それによりＬＭＶ＝１である。前輪駆動式の車両では駆動時及びドラグ時において近似的にλh＝０が適用され、それによりＬＭＶ＝０である。理想的な全輪駆動時にはλv＝λhが適用され、それによりＬＭＶ＝ＬＭＶIDである。この値は、ＬＶを有する車両でクラッチが閉じられている場合に近似的にも得られる（λvとλhは近似的であるが正確に同じではない）。制動時には駆動形式に依存せず（駆動トレインを介したコピー効果がないとう前提のもと）ブレーキの設計に対応した値が得られる。また、前記の方程式では横方向動特性及びヨーイング動特性に対するピッチング動特性及びリフティング動特性の影響が無視されたことを指摘しておく。この効果の考慮は、予め成される縦方向加速度信号ａxの動的なフィルタリング、例えばＰＴ2フィルタリングにより行われ得る。
【００６９】
図３ａは、縦方向加速度ａxに対する車輪接地力の配分を表すグラフを示している。縦方向加速度ａx＝０のときのみ車両接地力が重量配分に対応して両方の軸上に配分される。横方向動特性及びヨーイング動特性に対するピッチング動特性及びリフティング動特性の影響は、状態を数学的に記述する方程式を更に導き出す際、簡素化のために無視されている。図３ｂには、縦方向加速度ａxに対する、理想的な全輪・稼動時の前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶidが示されている。
【００７０】
モデリングに先立つ他の調査として図４は、様々なモデルステートメントによる縦方向加速度とモーメント配分に依存した、速度に対する定常的なヨーイング増幅の分布を表すグラフを示している。最も上のラインは、未修正の単走跡モデルにより得られた結果を示しいている。他のラインは、縦方向加速度ａxの４つの大きさと縦方向力配分ＬＭＶの３つの大きさ（ＬＭＶ＝０, ０.５, １）に関し、操舵旋回特性に対する、縦方向動特性を特徴付けるパラメータとして、縦方向加速度ａxと縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶの影響を示している。
【００７１】
状態方程式の線形化のために先ずは幾つかの仮定が成される：
・  前方左側及び前方右側の車輪並びに後方左側及び後方右側の車輪が各々まとめられる。つまり単走跡モデルが基礎とされる；
・  ｖ、ａx、ＬＭＶとのパラメータを有する縦方向動特性が、モデル形成のために、横方向動特性及びヨーイング動特性に比べてスローであると仮定される。この前提のもと、ｖ、ａx、ＬＭＶとのパラメータは、簡素化されたモデル内で、変動するパラメータとして観察され得て、これらは状態として導かれる必要はない；
・  斜行剛性（タイヤスリップ剛性）に対する車輪スリップの影響が簡単な公式化では考慮されない；
・  更に、斜行剛性が、定義された関係に従う車輪負荷変化に依存することが仮定される。
【００７２】
走行速度と縦方向加速度と縦方向モーメント配分が一定の場合、直進走行に関し、方程式（４）による連立方程式の線形化は次の式を記す：
【００７３】
【数１４】
2008506587.tif 000017
【００７４】
そこでは、線形化された次の縦方向力及び横方向力を伴っている：
【００７５】
【数１５】
2008506587.tif 000018
【００７６】
更に、斜行剛性が、線形の関係に従う車輪負荷変化に依存することが仮定される：
【００７７】
【数１６】
2008506587.tif 000019
【００７８】
斜行剛性と車輪負荷変化の間の線形の関係に代わり特性曲線が使用され得る。そのような特性曲線は、例えば、走行試験内で検出され得る、又は測定されたタイヤデータから生成され得る。この際、例えば Pacejkas Magic Formula のような非線形のタイヤモデルの使用も有益であり得る。
【００７９】
車輪負荷変化のための関係は、ピッチング動特性とリフティング動特性を無視し、前側或いは後側において車輪接地点の回りのｙ方向の定常的なモーメントバランスから簡素化されて得られる。方程式（６）及び式（７）を参照。従って斜行剛性は次として定義される：
【００８０】
【数１７】
2008506587.tif 000020
【００８１】
更に、車輪接地力の影響を考慮することに追加し、斜行剛性のスリップ依存度を考慮することが有意義であり得る：
【００８２】
【数１８】
2008506587.tif 000021
【００８３】
この際にも対応的な特性曲線がタイヤモデルにより或いは走行試験において検出され得る。例えば図５の図面を参照。その際、追加的な信号として、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける各々の平均スリップλv、λhが考慮されなくてはならない。
【００８４】
斜行剛性の計算のための上記の仮定は準定常的な考察に基づいている。この際、リフティング動特性とピッチング動特性とローリング動特性の動的影響は無視されている。これらの効果は、前記の数学的なモデルの拡張もそうであるが、斜行剛性の計算のための詳細な公式化において考慮され得る。
【００８５】
更に、縦方向動特性が横方向動特性及びヨーイング動特性に比べてスローであるということから出発し、次の状態空間描写が得られる：
【００８６】
【数１９】
2008506587.tif 000022
【００８７】
後者の仮定は、縦方向動特性が横方向動特性及びヨーイング動特性から解除され得ることを意味する。従って、縦方向動特性のための微分方程式が省略され得る。ｖ、ａx、ＬＭＶとの縦方向動的量は、以下では、変動し且つスローに可変であるパラメータとして理解される。従って、縦方向動特性を有する単走跡モデルはパラメトリックであり線形であり時間に独立した系として観察され得る。つまり、パラメトリックなＬＴＩ系として、又はリニア・パラメータ・バリング（ＬＰＶ）系として、又は変動するパラメータを有する系としてである。
【００８８】
また、後者の仮定は正確な観察において実際には許容し得るものでないということを指摘すべきであり、その理由は、縦方向動特性が特に加速度レベル上で極めて速く変化し得て、このことが横方向動特性及びヨーイング動特性に対して極めて影響を及ぼすためである。しかしここでは、できるだけ簡単なモデルを導き出すためにこの仮定から出発することにする。それ故、横方向動特性及びヨーイング動特性に対する縦方向動特性変化の一時的な影響は、行われる簡素化の信頼性を確実にするために、完全に非線形の（シミュレーション）モデルを用いて或いは走行試験に基づいて調査されなくてはならない。
【００８９】
全体として状態空間において次の式が得られる：
【００９０】
【数２０】
2008506587.tif 000023
【００９１】
系行列、即ちこのモデル内のａij及びそれと共に系極は、縦方向モーメント配分ＬＭＶに依存しないが、全体として実現された駆動力Ｆges＝ｍａx、並びに車輪負荷変化及び／又はスリップに依存する斜行剛性の変化に依存する。
【００９２】
以下、伝達形式における線形のモデル方程式を記載する。線形の伝達関数は、方程式（２２）における状態空間描写から対応的にフロート角とヨーレートのために導き出される。特徴的な多項式は次のとおりである：
【００９３】
【数２１】
2008506587.tif 000024
【００９４】
ヨーレートに対する、前輪操舵角、後輪操舵角、ヨーモーメントの伝達関数は次のとおりである：
【００９５】
【数２２】
2008506587.tif 000025
【００９６】
従来の線形の単走跡モデルの伝達関数、即ちインデックス内でゼロにより特徴付けられている縦方向動特性を伴わない単走跡モデルの伝達関数は、前記の方程式からａxのゼロセットにより得られる。このことは、Ｆges＝０及びｃv＝ｃv0、ｃh＝ｃh0と同じ意味を成す、即ち次の式で表される：
【００９７】
【数２３】
2008506587.tif 000026
【００９８】
定常的な増幅係数は、入力量或いは障害量（操舵角、ヨー障害モーメントなど）と走行動特性量の間の定常的な関係を再現し、上記の方程式（２４）〜（２７）から、ラプラス演算子のゼロセット（ｓ＝０）により導き出される：
【００９９】
【数２４】
2008506587.tif 000027
【０１００】
ａx＝０、ｓ＝０に対し、従来通りの単走跡モデルの増幅係数が得られる：
【０１０１】
【数２５】
2008506587.tif 000028
【０１０２】
縦方向動特性からの横方向動特性及びヨーイング動特性の解除は、本発明に従い、モデルサポート式の事前制御により実現され、その数学的なベースは方程式（２１）に関する説明をもって前述されている。図６は、アクティブ前輪操舵機構ＡＬ及び／又はアクティブ後輪操舵機ＨＬを用いた実現化のための可能な構成（ストラクチャ）を示している。この際、入力信号として、現在の速度ｖと、有効な操舵角δeff、例えば運転者により設定された操舵角とから、所望の目標ヨーレートｒsollが算出され、この目標ヨーレートは、縦方向加速度に依存せず、従来の単走跡モデル２に由来している。この際、最も有利なことは定常値の使用でありＥＳＭ自体の使用ではないことである。つまり、別個のヨーレート信号及び／又は横方向加速度信号の使用が、選択された公式化では、有利には省略され得る。
【０１０３】
モデルサポート式の事前制御或いは安定化機能の概念のもとでは、本実施例を顧慮し、詳細化され、２つの車両モデル、即ち、従来の単走跡モデルと、縦方向動特性を考慮した単走跡モデルとをベースにするファンクションとして理解される。このファンクションの出力は、少なくとも１つのアクチュエータにより追加・ヨーモーメントを生成するために使用され、そのアクチュエータは、アクティブ前輪操舵機構ＡＬ、アクティブ後輪操舵機構ＨＬ，前軸におけるアクティブ横方向モーメント配分ＱＶ、及び／又は後軸におけるアクティブ横方向モーメント配分ＱＨを担当している。ａx≠０における両方の単走跡モデルの互いのずれを使い、追加・操舵角（ＡＬ、ＨＬ）及び／又は追加・車輪差モーメント（ＱＶ、ＱＨ）の形式の追加・ヨーモーメントが形成される。この際、ここでは、操舵角及び／又はアクセルペダル位置及び／又は制動圧の形式の運転者設定値、並びに、縦方向加速度ａx、速度ｖ、前軸ｖａにおけるスリップλv、後軸ｈａにおけるスリップλh、及び／又は制動モーメント及び駆動モーメントの形式の縦方向動的車両量だけが使用される。つまり横方向動的量は、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおける平均スリップを決定するためのヨーレートを例外とし、いずれも使用されない。
【０１０４】
各々の内部の調整器構成に依存せず、少なくとも３つの入力量に基づき、データ処理装置などにロードされているコンピュータプログラム製品を介し、アクチュエータ・制御量が出力され、このアクチュエータ・制御量は、各々の適用時に使用可能とされているアクチュエータにより実際される安定化システムに向けられている。原則的に、前記の数学的な詳細により提示された公式化、及び基礎とするモデルにより、様々な種類のアクチュエータのために複数の出力信号を提供することも可能である。しかし本実施例においては、１つのアクティブ前輪操舵機構ＡＬだけがそのアクチュエータを用い、本発明に従い、目標量δHL/ALを介して駆動コントロールされるものである。
【０１０５】
そしてｒsollから、第２ステップにおいて、縦方向動特性を有する拡張された逆（インバース）の単走跡モデル３であって追加的な入力値として縦方向加速度ａxが提供される単走跡モデル３を介し、及び単一の逆の単走跡モデル４を介し、２つの操舵角δh/v,LD及びδh/vが算出される。本実施形態においてこの計算には、現在の速度ｖの他、縦方向加速度ａx及び縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶも取り入れられ、この際、縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶは、縦方向加速度ａxと、前軸ｖａ及び後軸ｈａにおけるスリップλv、λhのための値とから算出される。
【０１０６】
両方の操舵角δh/v,LD及びδh/vの差は、前軸ｖａ又は後軸ｈａにおけるアクチュエータのための目標量δHL/ALとして、アクティブ前輪操舵機構ＡＬ又はアクティブ後輪操舵機構ＨＬを用いた実現化が成されるかどうかに依存して使用される。前記の適用ケースの各々において目標量δHL/ALは、運転者により設定された操舵角δeffに累積され、アクティブ前輪操舵機構及び／又はアクティブ後輪操舵機構が実現されているかどうかに応じ、対応する前輪・アクチュエータ及び／又は後輪・アクチュエータに設定される。補足としてここで、周知の前輪操舵機構だけが使用される場合の構成は、本質的に、従来の単走跡モデル２と逆の単走跡モデル４との連続する適用が省略されることにより容易化されるということを付言する。それ故、この場合には、その構成を締結する合計点において直接的にδh/v＝δeffが設定され得て、この特殊ケースでは逆の単走跡モデルを有するブロック４が排除される。
【０１０７】
ＱＶアクチュエータ及び／又はＱＨアクチュエータを使用した前述の方法による安定化の実現化は対応的な方式で行われ得る。
【０１０８】
アクティブ前輪操舵機構の場合、単走跡モデル或いは逆の単走跡モデルのためには、前輪操舵角とヨーレートの間の伝達関数が方程式（２５ａ）Ｇrv0（s,v）に対応して使用され得て、縦方向動特性を有する単走跡モデルのためには、前輪操舵角とヨーレートの間の伝達関数が、縦方向動特性を考慮し、方程式（２５）に対応してＧrv（s,v,ax,LMV）として使用され得る。
【０１０９】
対応的にアクティブ後輪操舵機構の場合には、前輪操舵角と、縦方向動特性を伴わない或いは伴うヨーレートとの間の伝達関数Ｇrh0（s,v）、Ｇrh（s,v,ax,LMV）が使用される。該当する伝達関数並びにそれらの定常値の定義と導出は、前記のように方程式（２４）〜（３４）の範囲で行われたものである。
【０１１０】
そして、縦方向動特性からの横方向動特性の解除のために必要なＡＬ追加操舵角或いはＨＬ追加操舵角は次のように算出される：
【０１１１】
【数２６】
2008506587.tif 000029
【０１１２】
伝達関数に代わり、方程式（２８）〜（３４）に対応して各々の定常的な増幅係数を使用することは有利である。その際、ＡＬアクチュエータ或いはＨＬアクチュエータのための目標値は次のように得られる：
【０１１３】
【数２７】
2008506587.tif 000030
【０１１４】
従って、図６に記載されている構成をベースにし、各々、動的な場合及び静的な場合におけるアクティブ前輪操舵機構ＡＬ及びアクティブ後輪操舵機構ＨＬのためには４つの実現化が可能である。表としてまとめると次のようになる：
【０１１５】
【表２】
2008506587.tif 000031
【０１１６】
事前制御作動は、図６の図面においてブロック５内の速度に依存するスイッチオン／オフ機能により示唆されているように、連続的に又は状況に依存しても実行され得る。特に、負荷変化状況が認識された場合にモデルサポート式の事前制御が活動化され得る。
【０１１７】
前軸及び／又は後軸における横方向モーメント配分のためのアクチュエータ、ＱＶアクチュエータ及び／又はＱＨアクチュエータを用いた対応的な実現化は詳細には示されていない。この際、ｒsollからヨーモーメントが導き出され、これらのヨーモーメントは、ＱＨ／ＱＶアクチュエータによりセットすべき対応的なモーメントＭzQV/QHへと換算される。
【０１１８】
更に、前述の事前制御をヨーレート調整器と共同で稼動することは有意義である。そのために図７は、図６による本発明に従う装置を従来技術によるシステム内に組み込む模範的な可能性を示すためのブロック図を示していて、この可能性は、アクティブ操舵機構ＡＬを用いて実現される縦方向動特性補整（ＣＳＣ：コーナリング・ステアリング・コントロール）と、ＡＬヨーレート調整と、可変の操舵ギヤ比との組み込みを達成する。可変の操舵ギヤ比を用い、実現すべき有効な操舵角δeff＝δL＋δvariが得られ、それ以外ではδeff＝δLであり、つまり実現すべき有効な操舵角δeffは運転者操舵角δLに対応する。
【０１１９】
補足として、アクティブ前輪操舵機構ＡＬ及びアクティブ後輪操舵機構ＨＬがステア・バイ・ワイヤ・アプローチをもっても技術的に実現可能であることを付言する。
【０１２０】
図８及び図９のグラフは、縦方向動特性ＬＤを伴う線形の単走跡モデルＥＳＭと、縦方向動特性ＬＤを伴わない線形の単走跡モデルＥＳＭとを用いたシミュレーション結果を直接的に対比して示している。３つのバリエーションが比較される：
１．縦方向動特性を伴わない線形のＥＳＭ
２．縦方向動特性ＬＤを伴う線形のＥＳＭ
３．縦方向動特性ＬＤを伴う線形のＥＳＭ、及び縦方向動特性補整
【０１２１】
運転者は０.１ｓ後に操舵輪角ジャンプを設定する。０.５ｓ後にはａx＞０ｍ／ｓ2で加速され、２ｓ後にはａx＜０ｍ／ｓ2で負荷変化が開始される。更に前軸と後軸の間で駆動力／制動力が配分される。開始時、即ち０ｓ＜ｔ＜１.２５ｓのとき、及びｔ＞３ｓにおける終了時、全駆動力は前輪を介して降ろされる。つまりここでは縦方向モーメント配分又は縦方向力配分においてＬＭＶ＝０が適応される。１.５ｓ＜ｔ＜３ｓの時間域では駆動力又は制動力が後軸を介して降ろされ、その結果、ＬＭＶ＝１が適応される。そのために図８は、走行操縦の定義のために本質的な量である、操舵角δL、速度ｖ、縦方向加速度ａx、及び縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶに関し、時間的な経過状況を示しいている。最も上にあるグラフでは、純粋に単走跡モデルにより得られるものである操舵角δLの経過状況が、本発明に従うモデルにより算出された操舵角δL＋δCSCの経過状況と対比されている。
【０１２２】
図９は、本質的な走行動的量である、ヨーレートｒ、フロート角β、横方向加速度ａyを、次の３つのバリエーションのために示している：
１．単走跡モデル
ＥＳＭ
２．横方向動特性に対する縦方向動特性の影響を考慮した単走跡モデル
ＥＳＭ＋ＬＤ
３．横方向動特性の影響を考慮し、本発明に従うこの影響の補整を伴う単走跡モデル
ＣＳＣを伴うＥＳＭ＋ＬＤ
【０１２３】
ヨーレートｒ、フロート角β、横方向加速度ａyの経過状況に対する縦方向動特性ＬＤの影響が明らかに認識可能である。縦方向動特性のＡＬ補整により、図８において、補整された調整曲線が純粋な単走跡モデルによる曲線に接近することにより示されているように、ヨーレートに対する縦方向動特性ＬＤの影響が極めて良好に補整され得る。つまり、事前制御作動によりヨーレート経過状況が線形の単走跡モデルのヨーレート経過状況に本質的に適合される、即ち、横方向動特性に対する縦方向動特性の実在の影響も実質的に補整される。
【０１２４】
本発明に従う方法の比較可能な有利な実現のためのものであり調整技術において周知の他の構成が図１０〜図１２に描かれている。これらの図面では、機能ブロックにおける追加的な入力信号ｖにより、各々の機能における速度に依存した形成の一般的な可能性が指摘されるが、それに関しては、以下、更に詳細には立ち入らないものとする：
【０１２５】
図６の図面に対する選択肢として、図１０は、比例増幅を有するモデルサポート式の事前制御として、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示している。再びここでは、有効な操舵角δeff、例えば入力信号として運転者により設定された操舵角が、従来の単走跡モデル２と、縦方向動特性を有する拡張された単走跡モデル６とに供給され、この際、モデル６には、追加的な入力値としての速度ｖの他に、縦方向加速度ａxと縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶが与えられる。両方のブロック２及び６の出力信号から得られる差信号は、次に、ブロック７内の速度ｖに依存し、比例増幅又はＰＩＤ増幅にふされ、修正された操舵角設定値δHL/ALとして対応するアクチュエータへと出力される。
【０１２６】
図６及び１０の実施形態に対する選択肢として、図１１は、調整式の事前制御として、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示している。ここでは、フィードバックループ９におけるブロック８内のＰＩＤ調整器とブロック６内の縦方向動特性を有する単走跡モデルとを備えたブロック２内の単走跡モデルの適用に接続する調整式の事前制御に係るものである。修正された操舵角設定値δHL/ALとして対応的なアクチュエータへと出力すべき出力信号は、ＰＩＤ調整器８と、縦方向動特性を伴う単走跡モデルを有するブロック６との間においてフィードバックループ９から分離されて出力される。
【０１２７】
図１２は、２つの自由度を有する構成形式をもつ、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示している。ここでは、フィードバックループ９の２つの平行な分岐部の出力信号からの差が有効な操舵角δeffに対して入力信号として戻されることにより、有効な操舵角δeffが処理される。
【０１２８】
第１分岐部はブロック１０内にフィルタ関数Ｑを含んでいる。第２分岐部は、縦方向動特性を有する単走跡モデル６、及び、フィルタ関数Ｑと単走跡モデルＥＳＭの逆の伝達関数とからの積を伴うブロック１１から成る直列接続を含んでいる。フィルタ関数Ｑのためには、有利な実施形態において、ローパスフィルタ又はＰＴ１フィルタが使用される：
【０１２９】
【数２８】
2008506587.tif 000032
【０１３０】
この際、ＴQ（ｖ）は時定数を表し、この時定数のためには固定値が仮定されるか又はこの時定数が速度ｖに適合される。
【０１３１】
詳細には図示されていない本発明の実施形態では、本発明に従う方法の具体的な使用が、コンピュータ可読記憶媒体を含んでいるコンピュータプログラム製品を介して行われる。コンピュータ可読記憶媒体上にはプログラムがソフトウェアとして記憶されていて、このソフトウェアは、データ処理装置、計算機、又はコンピュータに対し、この種の機器の記憶部又は作業記憶部内へのロード後、並行してインストールされている周知の調整方法及び／又は運転者支援システムにより導き出される少なくとも１つの入力量をベースにし、自動車両のヨーモーメントに対して次のように影響を及ぼすことを可能にする、即ち、モデルサポート式の事前制御をベースにしたヨーモーメントへの影響が、センサシステム及び／又は並行してインストールされている周知の走行動特性調整システム及び／又は運転者支援システムにより導き出される少なくとも３つの入力量を処理し、安定させる追加的なヨーモーメントを加えることにより行われるようにである。その際、本方法は、前述のように進行する。
【０１３２】
従って全体的に、本発明に従う方法、装置、及び／又はコンピュータプログラム製品により、障害となる異常が発生する前に事前制御として既に作動が成されるという解決策が初めて提案されている。周知の調整方法及び各々のアクチュエータを有する運転者支援システムは、示された方法に追加して使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】簡素化された二走跡モデルの形式の自動車両の平面モデルを示す図である。
【図２】拡張された単走跡モデルの形式の自動車両の平面モデルを示す図である。
【図３ａ】縦方向加速度に対する車輪接地力の配分を示す図である。
【図３ｂ】縦方向加速度に対する、理想的な全輪・稼動時の前軸と後軸の間の縦方向モーメント配分又は縦方向力配分ＬＭＶを示す図である。
【図４】様々なパラメータ値において、拡張された単走跡モデルによる縦方向加速度とモーメント配分に依存した、速度に対する定常的なヨーイング増幅の分布を示すグラフである。
【図５】速度及びスリップに依存する斜行剛性の係数を決定するための特性曲線を示す図である。
【図６】縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するためのブロック図を示す図である。
【図７】従来技術によるシステム内に本発明に従う装置を組み込む可能性を示すブロック図である。
【図８】３つの使用バリエーションに関する比較として、縦方向動特性を伴う線形の単走跡モデルと縦方向動特性を伴わない線形の単走跡モデルとのシミュレーション結果のグラフを示す図である。
【図９】図８の３つのバリエーションのための、本質的な走行動的量であるヨーレートとフロート角と横方向加速度のシミュレーション結果のグラフを示す図である。
【図１０】比例増幅を有するモデルサポート式の事前制御として、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示す図である。
【図１１】調整式の事前制御として、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示す図である。
【図１２】２つの自由度を有する構成形式をもつ、縦方向動特性から解除された横方向動特性／ヨーイング動特性を決定するための他のシステムのブロック図を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１      自動車両（モータビークル）
２      単走跡モデル（シングルトラックモデル）
３      拡張された逆の単走跡モデル
４      逆の単走跡モデル
５      スイッチオン／スイッチオフ機能
６      縦方向動特性を有する拡張された単走跡モデル
７      比例増幅
８      ＰＩＤ調整器
９      フィードバックループ
１０      フィルタ関数Ｑを有するブロック
１１      フィルタ関数Ｑと単走跡モデルＥＳＭの逆の伝達関数とからの積を伴うブロック
β        フロート角（サイドスリップアングル）
λv,λh    前軸、後軸における縦方向スリップ
δeff      運転者の要望−有効な操舵角
δh/v      ＥＳＭによる操舵角
δh/v LD    ＬＤ考慮を伴うＥＳＭによる操舵角
δHL/AL     追加的な操舵角
ａx        縦方向加速度
ａy        横方向加速度
ｍz        ｚ軸線の回りのモーメント
ｆs        横方向力（サイドフォース）
ｆl        縦方向力
ｆx        ｘ軸線（車両縦軸線）の方向における力
ｆy        ｙ軸線（車両横軸線）の方向における力
ｌv        前軸から重心までの間隔
ｌh        後軸から重心までの間隔
ｒ        ヨーレート
ｒsoll      目標ヨーレート
ｖ        前軸（フロントアクスル）
ｈ        後軸（リヤアクスル）
ＳＰ      車両の重心
Ｔ        トレッド幅（輪距）
ＡＬ      アクティブ前輪操舵機構
ＥＳＭ    単走跡モデル
ＨＬ      アクティブ後輪操舵機構
ＬＤ      縦方向動特性
ｈａ      後軸
ｖａ      前軸
ＱＨ      後軸における横方向モーメント配分のためのアクチュエータ
ＱＶ      前軸における横方向モーメント配分のためのアクチュエータ
ＬＭＶ    縦方向モーメント配分又は縦方向力配分
ＬＶ      縦方向モーメント配分又は縦方向力配分をセットするためのアクチュエータ
ＡＢＣ    アクティブ・ボディ・コントロール
ＤＤ      ダイナミック・ドライブ
【図１】
2008506587.tif 000033
【図２】
2008506587.tif 000034
【図３ａ】
2008506587.tif 000035
【図３ｂ】
2008506587.tif 000036
【図４】
2008506587.tif 000037
【図５】
2008506587.tif 000038
【図６】
2008506587.tif 000039
【図７】
2008506587.tif 000040
【図８】
2008506587.tif 000041
【図９】
2008506587.tif 000042
【図１０】
2008506587.tif 000043
【図１１】
2008506587.tif 000044
【図１２】
2008506587.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車両の走行安定性を向上させるための方法であって、ヨーモーメントに影響が及ぼされる方法において、自動車両に加えられる、安定させるヨーモーメントを決定するために、モデルサポート式の事前制御が利用されること、及び、縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルが車両モデルとして事前制御にとって基礎とされることを特徴とする方法。
【請求項２】
縦方向動特性から横方向動特性／ヨーイング動特性の解除がもたら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】
縦方向動特性（ＬＤ）を有する単走跡モデル（ＥＳＭ）が、パラメトリックであり線形であり時間に独立した系として表され、この際には特に少なくとも縦方向動的量の速度（ｖ）と縦方向加速度（ａx）が変動するパラメータとして解釈されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
微分方程式の線形化された系内で速度の時間的な変化（ｖの微分表示）が無視され、それに対し、縦方向加速度（ａx）が変動するパラメータとして取り扱われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
事前制御方法のための入力信号として、有効な操舵角（δeff）と、車両基準速度（ｖ）と、縦方向加速度（ａx）のための値とが使用されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
他の入力量として縦方向モーメント配分又は縦方向力配分（ＬＭＶ）がモデル内で考慮され、この縦方向モーメント配分又は縦方向力配分が、特に縦方向加速度（ａx）及び／又は前軸（ｖａ）及び後軸（ｈａ）における平均縦方向スリップ（λv、λh）から算出されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
他の入力量として、前軸及び後軸における車輪回転数、及び／又は質量、及び／又はヨー慣性モーメント、及び／又は重心（ＳＰ）の位置、及び／又は前軸及び後軸における斜行角、及び／又はグリップ係数が、モデル内で考慮されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
モデルサポート式の事前制御時、単走跡モデルと縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルとの間から得られる少なくとも１つの差異量が、安定させるヨーモーメントのための制御信号として利用されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
角度設定値の運転者の要望（δeff）から単走跡モデルを介して目標ヨーレート（ｒsoll）が決定され、この目標ヨーレートが、引き続き、少なくとも１つの差異値（δHL/AL、Ｍz QV/QH）を形成するために、逆の単走跡モデルを介して角度値（δh/v）及び／又はモーメント値（Ｍz V/H）に変換され、拡張された逆の単走跡モデルを介して角度値（δh/v,LD）及び／又はモーメント値（Ｍz h/v）に変換されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
比例して及び／又はＰＩＤ調整器を用いて増幅された少なくとも１つの差異量が、安定させるヨーモーメントのための制御信号として利用され、その差異量が、単走跡モデルからの出力信号と、縦方向動特性の影響分だけ拡張された単走跡モデルからの出力信号との間で得られることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
有効な操舵角（δeff）が、単走跡モデル（２）による変換後、フィードバックループ（９）内でＰＩＤ調整器（８）と縦方向動特性を有する単走跡モデル（６）とを備えた調整式の事前制御にふされることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
有効な操舵角（δeff）が、２つの自由度を有するストラクチャ内で処理され、そのストラクチャ内では、
−  ブロック（１０）内のフィルタ関数（Ｑ）の第１分岐部の出力信号と、
−  縦方向動特性を有する単走跡モデル（６）、及び、フィルタ関数（Ｑ）と単走跡モデル（ＥＳＭ）の逆の伝達関数とからの積を伴うブロック（１１）から成る直列接続を、フィードバックループ（９）の平行分岐部として有する第２分岐部の出力信号と
からの差信号が、有効な操舵角（δeff）に対して入力信号として戻されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
機能ブロック（２、３、４、６、１１）内で、モデル自体に代わり、それらの定常値だけが保管されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
差異値（δHL/AL）が、修正用の角度設定値として、角度設定値の運転者の要望（δeff）に累積され、アクティブ前輪操舵機構（ＡＬ）及び／又はアクティブ後輪操舵機構（ＨＬ）で実現されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
調整器内で、前軸（ｖａ）及び／又は後軸（ｈａ）におけるヨーモーメント配分（ＱＶ、ＱＨ）のためのアクチュエータを用いた実現化が意図されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
本方法が事象離散式でスイッチオンされ、この際に事象離散式のスイッチオンが特に対応的な信号によりもたらされることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
本方法が、特に望まれて修正措置及び補整措置により触れずにしておかれる車両特性としての異常を検知するために利用されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ヨーモーメントに影響を及ぼすことにより自動車両（１）の走行安定性を向上させるための装置において、
この装置が、請求項１〜１７のいずれか一項又は複数項に記載した方法を実行するために、特に、モデルサポート式の事前制御を実現するための手段が設けられていて、これらの手段が、少なくとも１つの出力信号を伝達するために少なくとも１つのアクチュエータと接続されていることにより形成されていること、及び、単走跡モデル（２）と、逆の単走跡モデル（３）と、拡張された逆の単走跡モデル（４）との固定式の保管、好ましくは不揮発性の保管のための記憶手段が設けられていて、拡張された単走跡モデル内には自動車両（１）の横方向動特性及びヨーイング動特性に対する縦方向動特性の影響が描写されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
モデルサポート式の事前制御を実現するための手段が、アクティブ前輪操舵機構（ＡＬ）及び／又はアクティブ後輪操舵機構（ＨＬ）と接続されていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【国際調査報告】
2008506587.tif 000046
2008506587.tif 000047
2008506587.tif 000048
2008506587.tif 000049