(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両運動を表す運動量の制御装置であって、
車両運動を表す量を検出するための第１の手段（４０１）を有し、
該第１の手段は少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）を有し、
当該制御装置は相互に依存せず、適切なアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を用い、前記第１の手段によって検出された、車両運動を表す量に基づいて車両の安定化のための制御介入を実行し、
・前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０５）によって、車両のブレーキ（４１０）および／または機関（４０９）が制御され、
・前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０６）によって車両の操舵部（４１３）が制御され、
・前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０７）によって車両の車台アクチュエータ（４１６）が制御され、
さらに第２の手段（４０４）を有し、
該第２の手段によって、前記第１の手段により検出された量に基づき、前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの少なくとも１つを少なくとも一時的に制御する信号が検出され、該信号による制御によって車両は安定化する形式の制御装置において、
前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの少なくとも１つは、これが前記第２の手段により検出された信号によって制御されるまで、前記第２の手段により制御されずに車両の安定化のための制御を実行し、
前記制御装置（４０５，４０６，４０７）は、それぞれ少なくとも１つの制御手段（４０８，４１１，４１４）、およびそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを制御するための手段（４１２，４１５，４１８）、およびそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）からなり、
前記第１の手段（４０１）により検出された量は第３の手段（４０２，４０３）に供給され、
該第３の手段によって、前記車両運動を表す量に基づいて車両の走行状態を表す量が検出され、
または
前記第３の手段によって、運転者により調整される設定を表す量が検出され、
前記車両の走行状態を表す量または前記運転者により諦整された設定を表す量は、前記第２の手段（４０４）に供給され、
前記第２の手段は、少なくとも３つの制御装置のうちの少なくとも１つを少なくとも一時的に制御する信号を検出する、ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御手段（４０８，４１１，４１４）により、少なくともこれに供給される、前記第１の手段により検出された量と、これに前記第２の手段から供給される信号とに基づいて、それぞれの制御装置（４０５，４０６，４０７）に配属されたアクチュエータを制御するための手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号が形成され、
および／または
それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための前記手段（４１２，４１５，４１８）は、少なくともこれに前記制御手段（４０８，４１１，４１４）から供給される信号と、前記第１の手段により検出された量とに基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための信号を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記制御手段（４０８，４１１，４１４）はそれぞれ少なくとも、制御実行手段（４０８ａ，４１１ａ，４１４ａ）、および前記制御装置に固有の制御を実行するための制御器（４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂ）、および／または付加的な制御介入を実現するための手段（４１１ｃ、４１４ｃ）からなる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記制御実行手段（４０８ａ，４１１ａ，４１４ａ）によって、前記第２の手段（４０４）により検出された信号に基づいて、それぞれの前記制御器（４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂ）を制御する信号が検出され、
および／または
前記制御器は、前記制御実行手段により検出された信号と、前記第１の手段により検出された量とに基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための前記手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号を検出する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記付加的な制御介入を実現するための手段（４１１ｃ，４１４ｃ）によって、前記第１の手段により検出された量に基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号が検出され、
当該信号は、前記付加的制御介入を実現するための手段において、前記第２の手段により検出された信号に依存しないで検出される、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記第２の手段（４０４）により検出された信号は次のような信号である、
前記信号は、個々の制御装置（４０５，４０６，４０７）を起動し、または停止し、および／または個々の制御装置の起動を制御する信号であり、
および／または
前記信号は例えば可変増幅係数であり、
当該可変増幅係数によって個々の制御装置の制御介入が減少および／または増大され、
および／または
前記信号は例えば介入閾値であり、
当該介入閾値によって、制御装置に含まれる制御器（４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂ）で検出される制御偏差のどの値から制御介入が実行されるかが設定され、
および／または
前記信号は例えば最大値であり、
当該最大値によって制御介入が制限され、
および／または
前記信号は制御器に対する目標値であり、
および／または
前記信号は、制御器で経過する制御規則を設定および／または変更する信号である、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
車両の操舵部（４１３）への制御介入を行う制御装置（４０６）は、第１の制御手段（４１１）と、アクチュエータとしての操舵調整器（４１３）と、該操舵調整器（４１３）を制御するための手段（４１２）とを有し、
・前記第１の制御手段（４１１）は、制御実行手段（４１１ａ）と、車両の安定化のために操舵介入を実行する制御器（４１１ｂ）と、付加的操舵介入を実現するための手段（４１１ｃ）とを備え、
および/または
車両のブレーキ（４１０）および/または機関（４０９）への制御介入を行う制御装置（４０５）は、第２の制御手段（４０８）と、アクチュエータとしてブレーキ（４１０）および／または機関（４０９）と、該ブレーキ（４１０）および/または機関（４０９）を制御するための手段（４１８）とを有し、
・前記第２の制御手段（４０８）は、制御実行手段（４０８ａ）と、車両を安定させる制動介入および／または機関介入を実行するための制御器（４０８ｂ）とを備え、
および／または
車両の車台アクチュエータ（４１６）への制御介入を行う制御装置（４０７）は、第３の制御手段（４１４）と、アクチュエータとしての車台アクチュエータ（４１６）と、該車台アクチュエータ（４１６）を制御するための手段（４１５）とを有し、
・前記第３の制御手段（４１４）は、制御実行手段（４１４ａ）と、車両を安定させるため車台介入を行う制御器（４１４ｂ）と、付加的車台介入を実現するための手段（４１４ｃ）とを備える、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
車両運動を表す運動量の制御方法において、
第１の手段（４０１）により車両運動を表す量を検出し、
当該方法を実施するために少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）が設けられており、
当該少なくとも３つの制御装置は相互に依存せず、適切なアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）によって、前記第１の手段により検出された車両運動を表す量に基づいて、車両の安定化のための制御介入を実行し、
前記制御装置（４０５，４０６，４０７）は、それぞれ少なくとも１つの制御手段（４０８，４１１，４１４）、およびそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを制御するための手段（４１２，４１５，４１８）、およびそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）からなり、
・前記少なくとも３つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０５）は、車両のブレーキ（４１０）および／または機関（４０９）への制御介入を行い、
前記少なくとも２つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０６）は、車両の操舵部（４１３）への制御介入を行い、
前記少なくとも２つの制御装置（４０５，４０６，４０７）のうちの１つの制御装置（４０７）は、車両の車台アクチュエータ（４１６）への制御介入を行い、
第２の手段（４０４）により、前記第１の手段により検出された量に基づいて、前記少なくとも３つの制御装置のうちの少なくとも１つが一時的に、車両が安定化されるように制御される信号が検出される形式の制御方法において、
前記第１の手段（４０１）により検出された量は第３の手段（４０２，４０３）に供給され、
該第３の手段によって、前記車両運動を表す量に基づいて車両の走行状態を表す量が検出され、
または
前記第３の手段によって、運転者により調整される設定を表す量が検出され、
前記車両の走行状態を表す量または前記運転者により調整された設定を表す量は、前記第２の手段（４０４）に供給され、
前記第２の手段は、少なくとも３つの制御装置のうちの少なくとも１つを少なくとも一時的に制御する信号を検出し、
前記少なくとも３つの制御装置のうちの少なくとも１つは、これが前記第２の手段により検出された信号によって制御されるまで、該第２の制御手段により制御されずに車両安定化のための制御を実行する、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は、車両運動を表す運動量の制御方法および制御装置に関する。
車両運動を表す運動量の制御方法および制御装置は従来技術から多数の公知である。
ＤＥ４３０５１５５Ａ１（ＵＳ５４５５７７０）から、走行ダイナミック制御装置が公知である。この装置は上位の走行ダイナミック計算器を有している。走行ダイナミック計算器には、それぞれブレーキ制御器と後車軸操舵制御器が従属している。従属するブレーキ制御器はヨー角速度制御器とフロー角制御器からなる。２つの制御器、ブレーキ制御器と後車軸操舵制御器は並列動作することができる。
測定データ検出により種々のパラメータが検出される。これは例えば、ヨー速度、フロー角、車輪速度、前車軸および後車軸に対する操舵角、車両縦速度ないし車両横速度並びに車両縦加速度乃至車両横加速度である。測定データ検出により検出されたデータは、走行ダイナミック計算器、従属するブレーキ制御器並びに従属する後車軸操舵制御器で使用される。測定データ検出により検出されたデータによって表される走行状況に基づいて、走行ダイナミック計算器はブレーキ制御器にヨー速度に対する目標値、およびフロー角に対する限界値を設定する。同時に走行ダイナミック計算器はブレーキ制御器に制御モードを通報する。すなわち、ヨー角速度制御またはフロー角制御を実施すべきか通報する。この設定に依存して、ブレーキ制御器はこれに配属された車輪制御器に対する調整信号を形成し、車輪制御器はこの調整信号に依存して弁開放時間を求める。この弁開放時間は相応の液圧装置によって車輪制動圧力変化に変換される。ブレーキ制御器に対するこの設定に相応して、走行ダイナミック計算器は後車軸操舵制御器にも、ヨー速度に対する目標値とフロー角に対する限界値を設定する。さらに走行ダイナミック計算器は後車軸操舵制御器に、この制御器に実現されている２つの制御器のうちのどちらを後車軸操舵制御器で作用すべきかを通報する。後車軸制御器に含まれる２つの制御器は後車軸角を表す信号を形成し、この信号は相応の液圧装置によって変換される。
ＤＥ−ＯＳ４０３１３１６（ＵＳ５２０５３７１に相応）から、本発明の理解に関連する操舵装置が公知である。このような操舵装置では、運転者によりステアリングを介してもたらされたステアリング運動がセンサにより操舵角δＬとして検出され、重畳変速機で、モータの運動、すなわち調整駆動部のモータ角δＭに重畳される。このようにして重畳して形成された運動δＬ’は操舵駆動部ないしステアリングロッドを介して操舵可能に構成された前車輪に、ステアリング角δＶの調整のためにさらに供給される。ここでは調整駆動部は電気モータとして構成することができる。このようなサーボ操舵装置の作用原理は、操舵を重畳変速機の変速比ｉｕにより間接的に行うことができ、これにより少ないステアリングトルクＭＬで十分であるようにすることである。このことにより必然的に、大きなステアリング角δＬが回避される。これは適切なモータ角δＭを重畳することによって行われる。従って、次の関係
δＬ’＝δＬ／ｉｕ十δＭ
に相応して、通常の大きさのステアリング角により所要の出力角δＬ’を調整することができる。操舵支援に必要なモータ角δＭないしその目標値はステアリング角δＬから検出される。モータ角δＭは車両運動を表す信号に依存する。
ＤＥ４４４６５８２Ａ１から、上位の制御器と下位の制御器を有する制御装置が公知である。上位の制御器はアクチュエータを制御するための信号を形成する。ここでのアクチュエータは、車輪に制動力をもたらすためのアクチュエータである。車輪回転数に基づいて、下位の制御器では車輪に制動力をもたらすアクチュエータを制御するために制御信号が形成される。アクチュエータを制御するための信号は上位の制御器によって、上位の制御器の制御量が２つの限界値内にある目標領域に制御されるよう形成される。上位の制御器によるアクチュエータの制御は、上位の制御器の制御量が目標領域の外にあるか、またはこれから外れるときにだけ行われる。
車両の走行ダイナミック制御装置は、例えばAutomobitechnischen Zeitschrift(ATZ)96,1994,Heft 11,674-689pp.に示された“FDR-die Fahrdynamikregelung von Bosch”から公知である。
本発明の課題は、車両運動を表す運動量の制御を改善することである。
発明の利点
有利には車両運動を表す運動量を制御するための装置は、少なくとも２つの制御装置（４０５，４０６，４０７）を有し、当該制御装置は相互に依存せず、適切なアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を用い、第１の手段（４０１）によって検出された、車両運動を表す量に基づいて車両の安定化のための制御介入を実行する。
有利には以下のことが当てはまる。少なくとも１つの制御装置（４０５）が車両のブレーキ（４１０）および／または機関（４０９）への制御介入を行い、制御装置の少なくとも１つ（４０６）が車両の操舵部（４１３）への制御介入を行い、および／または制御装置の少なくとも１つ（４０７）が車両の車台アクチュエータ（４１６）への制御介入を行う。このことは、制御装置の少なくとも１つ（４０６）が車両の操舵部（４１３）への制御介入を行う場合、および制御装置の少なくとも１つ（４０７）が車両の車台アクチュエータ（４１６）への制御介入を行う場合でも有利である。
有利には第２の手段（４０４）によって、第１の手段により検出された車両運動を表す量に基づき、少なくとも２つの制御装置の少なくとも１つを一時的に、車両が安定化するように制御する信号を検出する。さらに制御装置はこれらが良好に共働し、相互に妨害せず、車両の安定性に寄与する良好な相互作用が得られるように制御する。このとき少なくとも２つの制御装置の少なくとも１つは、これが第２の手段によって検出された信号によって制御されるまで、第２の手段によっては制御されずに車両の安定化のための制御介入を行う。
有利には装置は第３の手段（４０２，４０３）を有し、この第３の手段には第１の手段により検出された車両運動を表す量が供給される。ここで第３の手段により、車両運動を表す量に基づいて車両の走行状態を表す量を検出し、および／または運転者により調整された設定を表す量を検出する。車両の走行状態を表す量および／または運転者により調整された設定を表す量は第２の手段に、少なくとも２つの制御装置のうちの少なくとも１つを一時的に制御するための信号を検出するために供給される。
有利には制御装置（４０５，４０６，４０７）はそれぞれ少なくとも、制御手段（４０８，４１１，４１４）、およびそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための手段（４１２，４１５，４１８）、および／またはそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを有する。
有利には制御手段（４０８，４１１，４１４）によって、少なくともこれらに供給される、第１の手段により検出された量と、これらに第２の手段から供給される信号とに基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータ（４０９，４１０，４１３，４１６，４１７）を制御するための手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号が形成される。同じように、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを制御するための手段は、有利には少なくともこれに制御手段から供給される信号と、第１の手段により検出された量とに基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを制御するための信号を形成する。
特に有利には、制御手段（４０８，４１１，４１４）はそれぞれ少なくとも、制御実行手段（４０８ａ，４１１ａ，４１４ａ）、および／または制御装置に固有の制御を実行するための制御器（４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂ）、および／または付加的な制御介入を実現するための手段（４１１ｃ，４１４ｃ）を有する。
有利には制御実行手段（４０８ａ，４１１ａ，４１４ａ）によって、少なくとも第２の手段により検出された信号に基づき、それぞれの制御器（４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂ）に制御介入する信号を検出する。同じように制御器は有利には、少なくとも制御実行手段により検出された信号と、第１の手段により検出された量とに基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータの制御のための手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号を検出する。
特に有利には、付加的制御介入を実現するための手段（４１１ｃ，４１４ｃ）により、少なくとも第１の手段により検出された量に基づいて、それぞれの制御装置に配属されたアクチュエータの制御を行う手段（４１２，４１５，４１８）に供給される信号を検出する。ここでこの信号は付加的制御介入を実現するための手段において、第２の手段により検出された信号に依存しないで検出される。
特に有利には、第２の手段により検出された信号は次のような信号である、
前記信号は、個々の制御装置を起動し、および／または停止し、および／または個々の制御装置の起動を制御する信号であり、および／または
前記信号は例えば可変増幅係数であり、
当該可変増幅係数によって個々の制御装置の制御介入が減少および／または増大され、および／または
前記信号は例えば介入閾値であり、
当該介入閾値によって、制御装置に含まれる制御器で検出される制御偏差のどの値から制御介入が実行されるかが設定され、および／または
前記信号は例えば最大値であり、
当該最大値によって制御介入が制限され、および／または
前記信号は制御器に対する目標値であり、および／または
前記信号は、制御器で経過する制御規則を設定および／または変更する信号である。
車両のブレーキ（４１０）および/または機関（４０９）への制御介入を行う制御装置（４０５）は有利には、第２の制御手段（４０８）と、アクチュエータとしてブレーキ（４１０）および／または機関（４０９）と、該ブレーク（４１０）および/または機関（４０９）を制御するための手段（４１８）とを有し、
・前記第２の制御手段（４０８）は、制御実行手段（４０８ａ）と、車両を安定させる制動介入および／または機関介入を実行するための制御器（４０８ｂ）とを備える。
本発明の装置ないし本発明の方法は有利には、
−車両横方向ダイナミックおよびとりわけ車両安定性を制御する種々の部分系統（４０５，４０６，４０７）の階層的モジュールコーディネータである。
−各部分系統（４０５，４０６，４０７）は同時に動作することができる。
−すべての部分系統の制御器ＦＺＲは同時に動作することができる。
−部分系統の制御器ＦＺＲは自律的に動作することができ、所定の走行状況、例えば通常動作では相互に妨害しない。
−系統コーディネータ（４０４）によるコーディネートはできるだけ良好な走行特性を達成するために用いられ、この良好な走行特性は相互に依存せずに動作する部分系統によっては達成することができない。同時に部分系統の相互的妨害または拮抗動作がすべての走行状況において阻止される。
−系統コーディネータは部分系統の制御器ＦＺＲを瞬時の走行状況ないし走行状態および運転者意志に基づいて制御する。
−コーディネートにより、存在する状況に介入することで最良の効果が得られる部分系統が使用される。
−種々のシステム構成に容易に適合できるオープン構造である。部分系統が追加されたり、除去されたり、変更されても系統コーディネータだけを適合すれば良く、他の部分系統はそのＦＺＲに関しては変化しない。
−部分系統が故障した場合、別の部分系統がコーディネートなしで自律的にさらに動作することができる。この場合、まだ機能能力のある部分系統の機能を、相互的妨害を阻止するために制限することもできる。
−系統コーディネータに非常運転機能が設けられていれば、部分系統の故障の場合に、まだ機能能力のある部分系統はコーディネートされて動作できる。
−系統コーディネータが故障の場合、部分系統は自律的にさらに動作できる。この場合、まだ機能能力のある部分系統の機能を相互的妨害を阻止するために制限することもできる。
−部分系統は、コーディネートする必要のない付加機能（４１１ｃ，４１４ｃ）を原則的に自律的に実行する。
−系統コーディネータは内部で階層的に構造化される。
−系統全体の種々の機能は、相互に通信する任意の数の制御装置ないしプロセッサに分割することができ、または高性能の中央制御装置ないしプロセッサにより満たすことができる。
図面
図１は、従来技術から公知の装置を示し、この装置により車両の走行ダイナミック特性を制御することができる。
図２と図３は、従来技術の操舵装置の概略図である。図１乃至図３に示された装置は、本発明の装置で制御装置として使用される。
図４は、本発明の方法を実施するための本発明の装置の概略図である。
図５は、本発明の制御装置の概略的構成図である。
実施例
まず図１に示され、従来技術から公知の、車両の走行ダイナミックを制御するための装置について説明する。このような装置は本発明の装置で制御装置として使用される。
図１には、車輪１０２ｖｒ、１０２ｖｌ、１０２ｈｒ、１０２ｈｌを有する車両１０１が示されている。以下、車両の車輪に対しては簡単に１０２ｉｊにより示す。ここで指数ｉは車輪が後車軸（ｈ）にあるか、または前車軸（ｖ）にあるかを示す。指数ｊは車両の右側（ｒ）にあるか、左側（ｌ）にあるかを示す。この２つの指数ｉ，ｊによる指示はこれが使用される場合すべてに相応に適用される。
各車輪には車輪回転数センサ１０３ｉｊが配属されている。それぞれの車輪回転数センサ１０３ｉｊにより形成された信号はｉｊに応じて制御装置１０９に供給される。車輪回転数センサ１０３ｉｊの他に、車両１０１には別のセンサが設けられている。これは回転速度ないしヨー速度センサ１０４であり、このセンサの信号もomegamessを介して同じように制御装置１０９に供給される。さらに別のセンサとして横加速度センサ１０５が設けられている。このセンサにより形成された信号もaymessを介して制御装置１０９に供給される。付加的に車両には操舵角センサ１０６が設けられている。このセンサにより運転者によりステアリングホイール１０７とステアリングロッド１０８を介して前輪に調整された操舵角が検出される。操舵角センサ１０６により検出された信号もdeltamessを介して制御装置１０９に供給される。機関１１１から制御装置１０９には瞬時の機関特性データｍｏｔ１、例えば機関回転数および／またはスロットルバルブ弁位置および／または点火角が供給される。
制御装置１０９ではこれに供給された信号が処理ないし評価され、車両の走行ダイナミックの制御に相応して調整信号が出力される。制御装置１０９が調整信号Ａｉｊを形成し、これにより車輪１０２ｉｊに配属されたアクチュエータ１１０ｉｊを制御することもできる。アクチュエータ１１０ｉｊは有利にはブレーキである。さらに機関１１１により出力される駆動トルクを制御する調整信号ｍｏｔ２を出力することも考えられる。
以下、図２と図３に示された従来技術から公知の操舵装置について説明する。このような装置は本発明の装置で制御装置として使用される。
図２および図３には参照符号２１ないし３１により車両の運転者により操作されるステアリングホイールが示されている。ステアリングホイール２１、３１の操作によって重畳変速機２２，３２にはステアリング角δＬないしステアリングトルクＭＬが供給される。同時に重畳変速機２２，３２には調整駆動部２３，３３のモータ角δＭが供給される。ここで調整駆動部は電気モータとして構成することができる。重畳変速機２２，３２の出力側から、重畳された運動δＬ’が操舵駆動部２４，３４に供給される。この操舵駆動部もステアリングロッド２６を介して全体角度δＬ’に相応して、操舵される車輪２５ａ，２５ｂに操舵角δｖないし操舵トルクＭｖを供給する。図３にはさらにセンサ３８と３６が示されており、センサ３８はステアリング角δＬを検知し、制御装置３７に供給する。一方センサ３６は車両３５の運動（例えばヨー運動、横加速度運動、車両速度等）を検知し、制御装置３７に供給する。制御装置３７は、検出されたステアリング角δＬと、場合により車両運動に依存して、調整駆動部２３，３３を制御するための調整量ｕを検出する。
次にまず本発明の方法ないし本発明の装置全体について説明する。続いて図４を説明する。
車両の横方向ダイナミック特性、例えば走行安定性は種々の装置ないし介入手段によってアクティブ制御することができる。車両に複数のこのような装置が備わっていれば、種々異なる装置を相互に依存しないで動作させるわけにはいかず、制御介入をコーディネートしなければならない。これはできるだけ良好な走行特性を達成するためである。このコーディネート課題に対して階層的モジュール解決手段が提案される。
走行安定化のために種々の装置を使用することができる。
−車両の走行ダイナミックを制御するための装置（ＦＤＲ）。この装置によりとりわけ車輪縦方向力が制動介入および機関介入によって変化される。このような装置は例えばAutomobiltechnischen Zeitschrift(ATZ)96,1994,Heft 11,674-689pp.に記載された“FDR-die Fahrdynamikregelung von Bosch”に示されている。
−電子的制動力分配を実行する装置。この装置により同じように車輪制動力が変化される。このような装置は例えばＤＥ４１１２３８８Ａ１（ＵＳ５２８１０１２に相応）に記載されている。
−走行ダイナミック操舵装置（ＦＬＳ）。この装置により前車軸の横力が操舵角の変更によって変化する。このような装置は例えばＤＥ４０３１３１６Ａ１（ＵＳ５２０５３７１に相応）に記載されている。
−後車軸操舵を実行する装置。この装置により後車軸の横力が後車軸での操舵角の調整によって変化する。このような装置は例えば、“Servoantriebe fuer Vorder- und Hinterradlenkungen in Personenwagen”, 28./29.11.1989、エッセンで行われた会議“全輪操舵”で公開された。
−例えばアクティブ・スタビライザとして構成されるアクティブ車台装置。この装置により車輪耐力および走行路に対して平行な力が制御される。このような装置はAutomobiltechnische Zeitschrift(ATZ)94,1992,Heft 7/8,392-406p.に記載されている。
−車輪駆動量を制御するためのアクティブ・ディファレンシャルトランスミッション。
これまで前記のように構成された装置は、車両に使用されるときにほとんど相互に依存しないで動作する。このため理想的な車両走行特性が得られない。
種々の制御装置によって実現される制御ストラテジーをコーディネートするための発端は、使用できる調整介入すべてを非常に能力の高い車両制御器によって決定させることである。成る程このことにより理論的には最適の特性が得られる。しかし実際には多数の問題点がある。
−制御器構造の概観が困難である。
−制御器設計にコストがかかる。
−適用が困難である。
−各介入結合ないし系統結合に対して完全な制御器を設計して適用しなければならない。
−１つの部分系統が故障するとシステム全体を遮断しなければならない。
この欠点は本発明により回避される。
以下、本発明の方法を実施するための装置を図４に基づいて説明する。
図４は、ブロック回路図の形態で、本発明の装置の提案されたモジュール構造を示す。この装置は、車両横方向ダイナミックを制御するための種々の系統をコーディネートする。
この構造は、ブロック４０２と４０３により形成される上位レベルの分析と、ブロック４０４により形成される系統コーディネータと、部分系統ないし制御装置と称される個々の装置４０５，４０６…４０７に分けられる。
部分系統ないし制御装置はさらに、部分システム制御器ないし制御手段と、アクチュエータ制御部ないしそれぞれの制御装置に配属されたアクチュエータを制御するための手段と、アクチュエータに分けられる。
図４に示した装置はオープンシステムであり、このシステムでは異なる数および形式の部分系統ないし制御装置をコーディネートすることができる。例えば図４では、車両の機関やブレーキに作用して車両の走行ダイナミックを制御するための少なくとも１つの装置（ＦＤＲ）と、走行ダイナミックな操舵装置（ＦＬＳ）が設けられていることが前提である。さらに別の装置、例えばアクティブ・車台制御のための装置を追加することができる。
図４に含まれるブロックは、車両運動を表す量を検出するため車両に含まれる種々の手段を表す。例えばブロック４０１には、図１〜図３に示されたセンサを含むことができる。種々のセンサにより検出された、車両運動を表す量はＭにより示されている。
ブロック４０１により検出された量Ｍはブロック４０２，走行状況分析器、ブロック４０３，運転者意志識別器、並びに種々の制御手段４０８，４１１，４１４，およびアクチュエータ制御部４１２，４１５，４１８に入力量として供給される。
概念、量Ｍは、ここでは一般的意味に理解すべきである。すでに述べたほかに、センサにより検出された量ないし信号は、処理されたセンサ信号、例えばフィルタリングされたまたは監視されたセンサ信号、またはセンサ信号から導出された量、例えば推定値とすることができる。もちろん図４に示すように、前に説明した要素すべてが全体量Ｍを使用する必要はない。むしろ量Ｍの生成については２つの択一的手段がある。前記の要素に全体量Ｍが供給され、これら要素がこれらの量Ｍから単に、内部処理に必要な量だけを選択する。または、前記の要素に単に量Ｍに含まれていて内部処理に必要な量だけを供給するのである。この場合、個々の要素では単に、これら要素に実現される機能を充足するのに必要な量Ｍだけが使用される。
図４は第１の択一的手段に相応する。第２の択一的手段を説明するためには、図４において符号Ｍの代わりに相応に添え字された符号を用いる必要がある。
本発明の装置の構造の特異性は、各部分系統ないし各制御装置が固有の車両制御部ＦＺＲないし固有の制御器ＦＺＲを有することである。種々の制御器ＦＺＲ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂは１つまたは複数の、車両のダイナミック特性を表す量を制御する。ここでこれらの量は、例えばヨー速度、横加速度、フロー角または曲線半径とすることができる。制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂは完全にまたは部分的に制御部を有することができる。
量Ｍに基づいて制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂは、それぞれの制御規則に従って介入を決定する。すなわち、信号Ｓに含まれる目標値ＳＲはそれぞれのアクチュエータ制御部、またはそれぞれの制御装置に配属された、その部分系統ないし制御装置のアクチュエータの制御手段に対するものである。
ここで符号ＳＲは、制御器４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂで形成されたそれぞれの目標値に対する代表であることを述べておく。同じように符号Ｓも、制御手段からアクチュエータ制御部に供給される信号に対する代表である。このことは図５でも当てはまる。
目標値ＳＲにより車両の走行特性が制御される。この目標値ＳＲは、制御器４０８ｂから制御装置４０５に配属されたアクチュエータの制御手段４１８に、制御器４１１ｂから制御装置４０６に配属されたアクチュエータの制御手段４１２に、また制御器４１４ｂから制御装置４０７に配属されたアクチュエータの制御手段４１５にそれぞれ供給される。すでに上に述べたように、目標値ＳＲは図４には示されておらず、これは信号Ｓに含まれる。さらに信号Ｓには、図５に示されているように信号ＳＦも含まれている。この信号は場合により制御装置に備わっている手段ＺＦにより形成される。詳細に説明するためここでは図５を参照する。図５には制御装置４０７とこれに含まれる制御手段４１４が詳細に示されている。
制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂは自律的に、すなわち相互に依存しないで動作する。さらにこれら制御器は目標値ＳＲを検出するためにブロック４０４、すなわち系統コーディネータによる設定を必要としない。従って制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂと、所属の部分系統ないし制御装置４０５，４０６，４０７は車両の安定化のための制御介入を、これらがブロック４０４，すなわち系統コーディネータにより検出された信号および／または量Ｅによって制御されるまで、制御されなくても実行することができる。言い替えると、部分系統４０５，４０６，４０７および制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂにはブロック４０４により、車両状況により必要であれば、例えば目標値または限界値を設定することができる。とりわけ車両状況が許容するなら、ブロック４０４の、ブロック４０５，４０６，４０７への量Ｅを用いた影響行使が省略され、これにより制御装置をこれらに実現された制御規則に従って妨害を受けずに制御することができる。符号Ｅは図４に示された量Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を含むものである。
さらに制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂは、所定の走行状況、すなわち専ら通常動作では相互に妨害せずかつ拮抗しないように動作する。
良好な関連、ひいてはできるだけ良好な走行特性を達成するために、そして部分系統の相互的妨害をすべての走行状況で回避するために、介入が系統コーディネータ、ブロック４０４によりコーディネートされる。
系統コーディネータ、ブロック４０４は、量Ｅを介して相応の制御装置４０５，４０６，４０７，正確に言えば相応の部分系統ないし相応の制御手段４０８，４１１，４１４に介入することができる。量Ｅ１により系統コーディネータは制御装置４０５へ、量Ｅ２により制御装置４０６へ、そして量Ｅ３により制御装置４０７へ介入する。このために量Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３によりそれぞれ制御実行手段ＲＢＥ ４０８ａ，４１１ａ，４１４ａが制御される。これらに供給される量Ｅに基づいてこれら制御手段ＲＢＥは量Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を形成し、これらの量は所属の制御器ＦＺＲ ４０８ｂ，４１１ｂ，４１４ｂに供給される。
図４は、各制御実行手段ＲＢＥ ４０８ａ，４１１ａ，４１４ａに個別に量Ｅ１〜Ｅ３が供給されることを示している。択一的に、系統コーディネータがすべての制御実行手段ＲＢＥに対して同じ量Ｅを出力し、制御実行手段ＲＢＥがそれぞれ所要の量Ｅを取り出すことも考えられる。
部分系統制御器ないし制御手段４０８，４１１，４１４の側には、すでに述べた制御実行手段ＲＢＥ ４０８ａ，４１１ａ，４１４ａが備わっている。これらの制御実行手段は、系統コーディネータ４０４により形成された量Ｅを部分系統に固有の制御変形に変換する。これについては図５でさらに説明する。
系統コーディネータ４０４により形成され、部分系統ないし制御装置を制御することのできる影響量ないし量Ｅとして次のものがある。
−イネーブル信号。この信号により、制御手段４０８，４１１，４１４の起動が制御される。基本的に図４には種々異なる構造が制御手段に対して設けられているから、ここでは起動制御に異なる２つの変形が考えられる。制御手段が単に制御実行手段ＲＢＥと制御器ＦＺＲだけを有しているなら（例えば制御手段４０８参照）、イネーブル信号を介して制御器ＦＺＲおよび同時に制御手段が起動される。この場合、制御器ＦＺＲの起動は制御手段の起動に相当する。これに対して制御手段が制御実行手段ＲＢＥ、制御器ＦＺＲ、および付加機能を実行するための手段ＺＦを有していれば（制御手段４１１が示すように）、制御器ＦＺＲの起動は直接的には制御手段の起動には結び付かない。付加機能を実行するための手段ＺＦは制御器ＦＺＲの起動には依存しないで動作する。そのため、制御器ＦＺＲが起動されないときでも、制御手段は信号Ｓを形成することができる。
ここで制御器の起動とは、制御器の制御介入がイネーブルまたは許可ないし可能であるという意味に理解されたい。
−可変増幅係数としての信号。この信号により制御器ＦＺＲの介入が減少または増加される。
−例えば介入閾値としての信号。この信号により、制御装置に含まれる制御器で検出された制御偏差のどの値から制御介入を実行するかが設定される。
−例えば最大値としての信号。この信号により制御介入が制限される。
−制御器ＦＺＲに対する目標値としての信号。
−制御器ＦＺＲで経過する制御規則を設定および／または変更する信号。制御規則が例えばＰＩＤ制御の形態で実現されていれば、個々の制御成分、すなわち比例成分、積分成分、微分成分を相応の係数の設定により異なる大きさで評価することも考えられる。このことにより例えば、１つの成分を完全に取り消すこともできる。
ここでは異なる部分系統に対する影響量ないし量Ｅはその物理的ないし論理的意味で相応しなければならない。または複数の部分系統に対して同じ影響量ないし量Ｅを使用すべきである。例えば目標値がそうである。
系統コーディネータ４０４は、影響量をブロック４０２で経過する走行状況分析の結果に基づき、またブロック４０３で経過する運転者意志識別に基づき設定する。
ブロック４０２で行われる走行状況分析の際に、ブロック４０１によって検出された、車両運動を表す量Ｍに基づいて、車両の走行状態を表す量が検出される。図４に走行状況と示されたこの量は系統コーディネータ４０４に供給される。この量はある程度の実際値を表す。
この車両の走行状態を表わす量は例えば車輪速度、車両速度、車両に及ぼされる横加速度、車両のヨー速度、車両のフロー角、前車軸ないし後車軸の斜走行角、タイヤ耐力、車輪ブレーキシリンダ圧、それぞれの車輪に存在するスリップ並びにその他の量である。これらの量のいくつかはセンサにより直接検出される。これらの量は通常はブロック４０２で変形されず、これらは手段４０１によりほぼ変化せずにブロック４０２を通ってループする。これは例えばヨー速度、横加速度または車輪速度である。他の量、例えばフロー角または斜走行角は例えば相応の入力信号からのモデル形成によって得られる。
さらにブロック４０２で行われる、測定量に基づいた走行状況分析は車両の走行状態の他に他の環境についても分析する。例えば走行状況分析は、車両がダイナミックな限界領域にあるか否か、またはこれに近付きつつあるか否か、すなわち摩擦値μに基づくリザーブがどの程度の大きさであるかを識別する。さらに走行状況分析は、例えば走行路とタイヤとの間の摩擦値μ、車両の側を基準にした異なる摩擦値（スプリットμ）および車両の横力能力の消耗を識別する。
ブロック４０３で行われる運転者意志識別の際には、ブロック４０１によって検出された、車両運動と車両の条件を表す量Ｍに基づいて、運転者により調整された設定を表す量が検出される。図４に運転者意志と示された量は系統コーディネータ４０４に供給される。これらの量はある程度、目標値を表す。これらの量は例えば目標ヨー速度、運転者により調整された操舵角、車両の縦加速度および横加速度に対する目標値、車両の減速に対する目標値、運転者により調整された前圧並びにその他の量である。
まとめると、運転者意志識別は運転者の行動から所望される車両運動を導出する。運転者の行動は、運転者が車両操作要素を介して調整された量、例えばステアリング角、前圧またはブレーキペダル位置およびアクセルペダル位置の測定を介して検出される。例えばブレーキペダル位置ないしアクセルペダル位置から車両の減速または加速に対する値が得られる。横加速度は例えば公知のように操舵角に基づいたモデル形成によって検出することができる。１つまたは複数の量をセンサを用いて直接検出することも考えられる。
車両に移植されたブレーキ装置に依存して種々の量が運転者の行動ないしそれぞれのブレーキ装置を表すのに必要である。部分系統４０５に対して、種々の制動装置、例えばAutomobiltechnischen Zeitschrift(ATZ)96,1994,Heft 11,674-689pp.に記載された装置を使用することができる。さらに電子液圧式制動装置を使用することもできる。これはＷＯ９７／９９４３３から公知である。液圧式制動装置に対して択一的に気圧式ないし電子気圧式制動装置を使用することもできる。さらに電動式制動装置を使用することもできる。電動式制動装置では、制動力がブレーキシューおよび／またはブレーキパッドと結合した調整モータにより直接発生される。
どの形式の制動装置が使用されるかに応じて、運転者の行動を表すために少なくとも運転者により調整された前圧またはペダル位置を表す量、または両者が必要である。
系統コーディネータでは、信号、走行状況および運転者意志に基づいて、瞬時の走行状況で所望の走行特性を達成するには、介入するのにどの部分系統ないしどの制御装置が最適であるかが検出される。
専ら制御器ＦＺＲにより実現される車両制御に加えて、部分系統ないし制御装置４０５，４０６，４０７は付加機能ＺＦを実行する。この目的のために例えば制御手段４１１ないし４１４はブロックＺＦ ４１１ｃないし４１４ｃを有している。ブロックＺＦないし付加的制御介入を実現するための手段４１１ｃないし４１４ｃの介入はコーディネートする必要はない。これはこれらの制御介入が、例えば車両横方向ダイナミックにほとんどまたは全く影響を及ぼさないからである。これらの付加機能、ないし手段４１１ｃないし４１４ｃによって実現される付加的制御介入は例えば快適走行機能である。
例えば走行ダイナミック操舵装置（ＦＬＳ）である制御手段４０６では手段４１１ｃによって、ステアリング角と車輪操舵角との関係を車両速度に依存して変形することができる。ステアリング角は運転者によりステアリングホイールで調整される角度であり、車輪操舵角は運転者設定に基づいて操舵可能な車輪で調整される角度である。例えばアクティブ車台制御部である制御手段４０７では、例えば手段４１４ｃによって曲線走行時に車両の水平化を達成することができる。このことはアクティブ車台制御によって曲線走行時に車台アクチュエータを公知のように、車両がバンク運動を示さないように制御することを意味する。
手段ＺＦ ４１１ｃないし４１４ｃは系統コーディネータ４０４により制御されず、その代わりにこれら手段は完全に自律的に系統制御器ないし制御手段４１１ないし４１４により制御される。もちろん付加的機能を制御の代わりに調整することもできる。従って部分系統ないし制御装置の目標値Ｓは、部分系統の制御器ＦＺＲによっても、存在していればこの部分系統の付加的制御介入を実現するための手段ＺＦによっても検出される。この関係は図５に示されている。
車両のブレーキおよび／または機関へ制御介入する部分系統（ＦＤＲ）ないし制御装置４０５は有利には車輪トルク、車輪瞬時変化、車輪スリップまたは車輪スリップ変化に対する目標値を設定する。これらの目標値Ｓ１は公知のようにアクチュエータ制御部によって、ないし制御装置４０５に配属されたアクチュエータを制御するための手段４１８によって、機関４０９を制御するための相応の信号ＡＭないしブレーキ４１０を制御するための相応の信号ＡＢに変換される。ここでは例えば、迅速性が必要な変化はブレーキによって、緩慢性が必要な変化は機関によって実現すると言ったような分割が有利である。
使用される制動装置として次の制動装置が考えられる。液圧式または電子液圧式制動装置と、気圧式または電子気圧式制動装置と、電動式制動装置である。この形式の制動装置では、制御時間によって表される信号が液圧弁を制御する。電子液圧式制動装置では、これらの信号に少なくとも運転者により形成された前圧と、ブレーキペダルのペダル距離を表す信号が関連する。気圧式または電子気圧式制動装置では、制御時間によって表された信号が気圧弁を制御する。電動式制動装置では、アクチュエータとしてブレーキシューおよび／またはブレーキパッドに結合された調整モータが使用される。この調整モータは電流を表す制御信号によって制御される。
図４に示された信号ＡＭ，ＡＢ，ＡＬを参照する。Ａは一般的にアクチュエータ制御信号を示す。信号ＡＭに基づいて、例えばスロットルバルブ位置の変化により機関４０９から出力されるトルクが変化する。信号ＡＢにより（この信号は相応の制動装置でのブレーキアクチュエータに対する制御時間を表す）、ブレーキアクチュエータが、所定の制動トルクが相応の車輪で形成されるように制御される。
部分系統（ＦＬＳ）ないし車両の操舵への制御介入を行う制御装置４０６では、目標値Ｓ２として例えば前輪操舵角または前輪操舵角の変化が注目される。この目標値Ｓ２はアクチュエータ制御部ないし制御装置４０６に配属されたアクチュエータを制御するための手段４１２によって公知のように、操舵調整器４１３を制御するための相応の信号に変換される。信号ＡＬはパルス幅変調信号であり、この信号により操舵調整器４１３に含まれる、操舵角調整のためのモータが制御される。
ここでさらに、車両の後車軸での操舵角を制御する部分系統制御器の使用も考えられることを述べておく。
次に制御装置４０７について説明する。本発明の装置は任意に制御装置により拡張できるから、この事実を明確にするため制御装置４０７は破線で示されている。さらにこの関連から制御装置４０７には、これが任意の数のアクチュエータを有することができることが示されている。この実施例では、部分系統ないし制御装置４０７は車台制御を実行するための装置であると仮定される。このような装置は例えばAutomobitechnischen Zeitschrift(ATZ)94,1992,Heft 7/8,392-406pp.に記載されている。この関連から、制御装置４０７を車台制御部として使用する場合には、アクチュエータとして単にアクチュエータ４１６だけを使用する。
車両の車台アクチュエータ４１６へ制御介入する制御装置４０７は有利には目標値Ｓ３として、減衰器硬度に対する値、またはばね硬度に対する値、または調整すべき目標レベルに対する値を設定する。どの目標値Ｓ３が設定されるかは、とりわけアクティブ車台制御であるかパッシブ車台制御であるかに依存する。目標値Ｓ３はアクチュエータ制御部ないし制御装置４０７に配属されたアクチュエータを制御するための手段４１５によって公知のように、車台アクチュエータ４１６を制御するための相応の信号Ａ１に変換される。アクチュエータ４１６は例えば液圧式アクチュエータ構成、気圧式アクチュエータ構成、または電磁的アクチュエータとすることができる。液圧式ないし気圧式構成はそれぞれ種々の要素、例えばシリンダ、弁、チョーク等を有する。使用される遮断アクチュエータの形式に応じて、信号Ａ１は例えば液圧式または気圧式アクチュエータの一部である弁および／またはチョークに対する制御信号、または電磁的アクチュエータに対する電流とすることができる。
手段４１２ないし４１８により検出された信号ＡＬ，ＡＭ，ＡＢによって、所属のアクチュエータが、制御器ＦＺＲによって検出された目標値および手段ＺＦにより設定された値が調整されるように制御される。
図５には例として、制御装置４０７の構造の詳細が示されている。これは制御装置４０６に対しても相応に当てはまる。
制御実行手段４１４ａには系統コーディネータ４０４により形成された量Ｅ３が供給される。オプションとして制御実行手段４１４ａには車両運動を表す量Ｍを供給することもできる。これに供給される量Ｅ３ないしＭに基づいて、制御実行手段４１４ａは影響量Ｒ３を検出し、この影響量は制御器４１４ｂに供給され、これにより制御器は制御される。影響量Ｒ３の他に、制御器４１４ｂには車両運動を表す量Ｍも供給される。これに供給される量に基づいて制御器４１４ｂは目標値ＳＲ３を検出し、この値は結合手段４１９に供給される。
付加機能ＺＦを実行するための手段４１４ｃには車両運動を表す量Ｍが供給される。この量に依存して手段４１４ｃは、結合手段４１９に供給される量ＳＦ３を検出する。
結合手段４１９によって量ＳＲ３とＳＦ３は量Ｓ３と結合される。この結合は例えば２つの量ＳＲ３とＳＦ３を量Ｓ３に加算するである。しかし他の形式の結合も考えられる。例えば２つの量ＳＲ３とＳＦ３を相互に重み付けして量Ｓ３に結合することもできる。
量Ｓ３は、結合手段４１９から、制御装置４０７に配属されたアクチュエータを制御するための手段４１５に供給される。量Ｓ３の他に、制御装置４０７に配属されたアクチュエータを制御するための手段４１５には車両運動を表す量Ｍも供給される。これに供給される量に基づいて手段４１５は、制御装置４０７に配属されたアクチュエータ４１６，４１７を制御するための信号Ａ１，Ａ２を検出する。
最後に実施例で選択された例は本発明を制限するものではないことを述べておく。
【図１】
0004454701.tif 000002
【図２】
0004454701.tif 000003
【図３】
0004454701.tif 000004
【図４】
0004454701.tif 000005
【図５】
0004454701.tif 000006