(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨー速度（ψ′）、フロート角（β）、車両縦方向速度（ｖ）、前車輪のかじ取角（δｖ）およびオプションとして後車輪のかじ取角（δｈ）が測定され、特定の走行条件が存在したとき、少なくとも前車輪の斜行剛性を示す値（ｃｖ）が、測定された変数の関数として決定される自動車における少なくとも１つの斜行剛性（ｃｖ、ｃｈ）を示す値の決定装置。
【請求項２】
ヨー速度（ψ′）、車両縦方向速度（ｖ）、前車輪のかじ取角（δｖ）および後車輪のかじ取角（δｈ）が測定され、後車輪の斜行剛性に対し所定値（ｃｈ）が採用され、特定の走行条件が存在したとき、前車輪の斜行剛性を示す値（ｃｖ）が、測定された変数および所定値（ｃｈ）の関数として決定される自動車における前車輪の斜行剛性（ｃｖ）を示す値の決定装置。
【請求項３】
前記特定の走行条件が定常カーブ走行であることを特徴とする請求項１または２の装置。
【請求項４】
前記定常カーブ走行を決定（２０５）するために測定されたヨー運動の関数としてヨー加速度（ψ″）が求められ、求められたヨー加速度の値（│ψ″│）が第１のしきい値（Ｓ１）と比較されることを特徴とする請求項３の装置。
【請求項５】
求められたヨー加速度の値（│ψ″│）が所定時間（ｔａｂｇｌ）の間中、第１のしきい値（Ｓ１）を下回っていたとき、前記定常カーブ走行の存在が決定されることを特徴とする請求項４の装置。
【請求項６】
フロート角（β）が求められた場合、求められたフロート角（β）の関数としてフロート角速度（β′）が求められ、求められたフロート角速度の値（│β′│）が第２のしきい値（Ｓ２）と比較されることを特徴とする請求項４の装置。
【請求項７】
求められた姿勢角速度の値（│β′│）が所定時間（ｔａｂｇｌ）の間中、第２のしきい値（Ｓ２）を下回っていたとき、前記定常カーブ走行の存在が決定されることを特徴とする請求項５および６の装置。
【請求項８】
決定された斜行剛性が準低域伝達特性を有するフィルタ手段（２０３）内においてフィルタリングされることを特徴とする請求項１または２の装置。
【請求項９】
決定された斜行剛性（ｃｖ、ｃｈ）またはフィルタリングされた斜行剛性（ｃｖｆ、ｃｈｆ）が不揮発性メモリ手段（２０４）内に記憶され、車両の走行運動を開ループないし閉ループ制御するために使用されることを特徴とする請求項１、２、８のいずれかの装置。
【請求項１０】
ヨー速度（ψ′）を測定するために、測定された車両縦方向速度（ｖ）が、非駆動車軸の車輪の測定された回転速度と結合されることを特徴とする請求項１または２の装置。
【請求項１１】
前車輪の斜行剛性を示す値（ｃｖ）が、次式
【数１】
0004046790.tif 000015
により決定され、ここで
ψ′  測定されたヨー速度
β    測定されたフロート角
ｖ    測定された車両縦方向速度
δｖ  測定された前車輪のかじ取角
ｌｖ  前車輪から重心までの距離
ｌｈ  後車輪から重心までの距離
ｍｇ  車両全質量
ｌｇ＝ｌｖ＋ｌｈ
であることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１２】
前車輪の斜行剛性を示す値（ｃｖ）が、次式
【数２】
0004046790.tif 000016
により決定され、ここで
ψ′  測定されたヨー速度
ｖ    測定された車両縦方向速度
δｖ  測定された前車輪のかじ取角
δｈ  測定された後車輪のかじ取角
ｌｖ  前車輪から重心までの距離
ｌｈ  後車輪から重心までの距離
ｍｇ  車両全質量
ｃｈ  後車輪の斜行剛性に対する所定値
ｌｇ＝ｌｖ＋ｌｈ
であることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項１３】
後車輪の斜行剛性を示す値（ｃｈ）が、次式
【数３】
0004046790.tif 000017
により決定され、ここで
ψ′  測定されたヨー速度
β    測定されたフロート角
ｖ    測定された車両縦方向速度
δｖ  測定された前車輪のかじ取角
δｈ  測定された後車輪のかじ取角
ｌｖ  前車輪から重心までの距離
ｌｈ  後車輪から重心までの距離
ｍｇ  車両全質量
ｃｖ  前車輪の斜行剛性を示す決定値
ｌｇ＝ｌｖ＋ｌｈ
であることを特徴とする請求項１１の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車における少なくとも１つの斜行剛性および前車輪の斜行剛性を示す値の決定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実際の走行運動が希望の運動と比較される走行運動制御装置が種々の実施態様において既知である。この場合、一般に、走行状態を示したりないしは調節したりする変数の関数として、車両モデルを用いて希望の走行運動が計算され、この計算された値がそれに対応する測定された値と比較される。次に、これらの値の間の偏差の関数として、走行運動を調節する設定要素が操作される。したがって、たとえば、単線モデルを用いて、測定された車両縦方向速度および測定されたかじ取りハンドル角の関数として、希望のヨー角速度（車両の重心垂直軸の周りの回転速度）を計算し、この計算された値を実際に測定されたヨー角速度と比較することが既知である。このとき、希望の車両運動を達成させるために、この比較の関数として、車両の車輪ブレーキ、前進駆動トルク、車輪懸架装置および／またはかじ取装置が調節される。しかしながら、希望のヨー速度の代わりに、代替値として、希望の前車輪回転速度差を対応する実際値と比較してもよい。
【０００３】
このような車両モデルにおいて重要なことは、車両のタイヤ状態から受ける影響をできるだけ正確に知ることである。このような影響は、一般に、斜行剛性により与えられる。車両のタイヤ状態が変化したとき、実際の斜行剛性は上記単線モデルにおいて設定された値とは異なり、したがって設定値（希望値）として実際に希望する運動とは異なる車両運動が計算される。これにより、設定要素（ブレーキ、エンジン、かじ取装置および／または車輪懸架装置）が誤って調節されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
斜行剛性を決定すること、ないし走行運動制御装置を種々のタイヤタイプに適合させることが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は自動車における少なくとも１つの斜行剛性および前車輪の斜行剛性を示す値の決定装置により解決される。
【０００６】
本発明は、自動車における少なくとも１つの斜行剛性を示す値の決定装置に関するものである。このために、ヨー速度、フロート角、車両縦方向速度、前車輪のかじ取角およびオプションとして後車輪のかじ取角が測定される。本発明の本質は、特定の走行条件が存在したとき、少なくとも前車輪の斜行剛性を示す値が、測定された変数の関数として決定されることにある。
【０００７】
本発明の代替態様においては、上記のフロート角の測定が省略される。このとき、前車輪の斜行剛性を示す値は、ヨー速度、車両縦方向速度、前車輪のかじ取角および後車輪のかじ取角の関数として、および後車輪の斜行剛性を示す所定値の関数として計算される。この計算もまた、特定の走行条件が存在したときにのみ行われる。
【０００８】
したがって、本発明による装置は実際に存在する斜行剛性への良好な接近を提供し、これにより、モデルの適応調節により車両のタイヤ状態の変化に対応させることができる。
【０００９】
本発明の有利な実施態様においては、特定の走行条件が定常カーブ走行であるように設計されている。このような定常カーブ走行は測定されたヨー加速度の関数として求めてもよく、この場合ヨー加速度の値が第１のしきい値と比較される。本発明の第１の実施態様によりフロート角が存在する場合、定常カーブ走行を決定するために、さらに、フロート角速度の値が第２のしきい値と比較される。両方の変更態様において、定常カーブ走行の存在は、求められたヨー速度の値および場合によりフロート角速度の値が所定時間の間第１ないし第２のしきい値を下回ったときに決定される。
【００１０】
さらに、決定された斜行剛性が準低域伝達特性を有するフィルタユニット内においてフィルタリングされるように設計してもよい。ここで比較的低い限界周波数が選択された場合、これにより測定エラーの影響が低減される。定常カーブ走行、したがって本発明による斜行剛性の決定は、状況によってはそれほど頻繁に発生しないので、求められた斜行剛性は不揮発性メモリセル内に記憶しておいてもよい。このとき、これらの値は、冒頭記載の車両の走行運動を（開ループないし閉ループ）制御するために使用される。
【００１１】
ヨー運動を一般にヨー角速度として直接測定するほかに、ヨー速度を求めるために、測定された車両縦方向速度が非駆動車軸の車輪の測定された回転速度と結合されてもよい。
【００１２】
フロート角が測定される本発明の第１の変更態様においては、前車輪の斜行剛性を示す値の決定を、次式
【数４】
0004046790.tif 000002
により行うことができる。
【００１３】
次に、後車輪の斜行剛性を示す値は、次式
【数５】
0004046790.tif 000003
により決定することができ、ここでｃｖは第１のステップにおいて求められた前車輪の斜行剛性に対する値である。
【００１４】
フロート角が測定されない本発明の第２の変更態様においては、前車輪の斜行剛性を示す値の決定を、次式
【数６】
0004046790.tif 000004
により行うことができ、ここでｃｈは後車輪の斜行剛性に対する所定値である。
【００１５】
これらの等式において、符号は次の意味を有している。
ψ′  測定されたヨー速度
β    測定されたフロート角
ｖ    測定された車両縦方向速度
δｖ  測定された前車輪のかじ取角
δｈ  測定された後車輪のかじ取角
ｌｖ  前車輪から重心までの距離
ｌｈ  後車輪から重心までの距離
ｍｇ  車両全質量
ｌｇ＝ｌｖ＋ｌｈ
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記の単線モデルは以下の微分方程式により説明することができる。
【数７】
0004046790.tif 000005
【数８】
0004046790.tif 000006
ここで、
ψ′  ヨー速度
ψ″  ヨー加速度
β    フロート角
β′  フロート角速度
ｖ    車両縦方向速度
δｖ  前車輪のかじ取角
δｈ  後車輪のかじ取角
ｌｖ  前車輪から重心までの距離
ｌｈ  後車輪から重心までの距離
ｍｇ  車両全質量
δ    かじ取ハンドル角
θｚ  車両の重心垂直軸周りの慣性モーメント
ｃｖ  前車輪の斜行剛性
ｃｈ  後車輪の斜行剛性
である。
【００１７】
上記の幾何形状パラメータのほかに、線形単線モデルはとくに斜行剛性ｃｖおよびｃｈを含み、これらの斜行剛性ｃｖおよびｃｈはそれぞれ存在するタイヤタイプの関数である。
【００１８】
単線モデルを説明する上記の等式から、フロート角βまたはヨー速度ψ′のいずれも変化しない（フロート角速度β′＝０およびヨー加速度ψ″＝０）定常状態に対しては、
【数９】
0004046790.tif 000007
【数１０】
0004046790.tif 000008
が成立する。これから次式が得られる。
【００１９】
【数１１】
0004046790.tif 000009
および
【数１２】
0004046790.tif 000010
すなわち、上記の定常状態においては、ヨー速度ψ′、フロート角β、走行縦方向速度ｖ、前車輪および後車輪のかじ取角δｖおよびδｈの測定により、まず前車輪の斜行剛性ｃｖを決定し、次に後車輪の斜行剛性ｃｈを決定することができる。
【００２０】
等式（１）および（２）により斜行剛性を決定する上記の方法は、フロート角の測定を前提としている。フロート角の測定方法は、たとえば、文献“ＡＴＺ  Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  77（1975）7/8”に記載されている。しかしながら、フロート角の測定はきわめて費用がかかるので、以下に斜行剛性の決定のための代替方法を記載することにする。
【００２１】
モデル特性は実質的に前車輪の斜行剛性の後車輪の斜行剛性に対する比ｃｖ／ｃｈにより決定されるので、両方の斜行剛性の一方のみが適応調節されるときに発生するエラーは比較的小さい。前車輪の斜行剛性ｃｖの変化は後車輪の斜行剛性ｃｈの変化よりもモデル特性に対しより大きな影響を有することが研究の結果わかったので、この実施態様においては、前車輪の斜行剛性ｃｖのみが調節される。しかしながら、これにより、フロート角βの測定は省略することができる。単線モデルを説明した上記の方式から、フロート角βまたはヨー速度ψ′のいずれも変化しない（フロート角速度β′＝０およびヨー角速度ψ″＝０）定常状態に対しては、次式
【数１３】
0004046790.tif 000011
が導かれ、ここでｌｇ＝ｌｖ＋ｌｈである。等式（３）は、定常状態においては、ヨー速度ψ′、車両縦方向速度ｖ、前車輪および場合により後車輪のかじ取角δｖおよびδｈの測定により、前車輪の斜行剛性ｃｖを決定することができることを示している。この場合、後車輪の斜行剛性ｃｈは前に設定された妥協値のままである。
【００２２】
本発明の利点は、斜行剛性を決定するとき、許容可能なエラーは許容することにより、比較的費用のかかるフロート角の測定を省略することができることにある。
【００２３】
この場合、さらに、等式（１）、（２）および（３）においては確かにヨー速度ψ′を求めなければならないが、これは必ずしも直接測定する必要がないことに注目すべきである。次の関係
ｖ＝ψ′＊Ｒ
があるので、本発明による調節のための入力値として、ヨー速度ψ′の代わりに、定常カーブ走行のカーブ半径Ｒを使用してもよい。このカーブ半径Ｒは、たとえば、非駆動車軸における車両車輪の回転速度差から、次式
【数１４】
0004046790.tif 000012
を用いて計算することができ、ここでｖは車両縦方向速度、Ｓｗは車両の輪距であり、およびΔｖは非駆動車軸における車両車輪の回転速度差である。
【００２４】
ヨー速度ψ′の代わりに、非駆動車軸における車両車輪の回転速度差Δｖ、ないしこの回転速度差Δｖから定常カーブ走行のカーブ半径Ｒが計算される場合、等式（１）および（２）は、次の等式（４）および（５）
【数１５】
0004046790.tif 000013
【数１６】
0004046790.tif 000014
に変形される。それに応じて、等式（３）もまた変形できることは当然である。
【００２５】
図１および図２は、車両運動制御装置内に組み込まれた、本発明の２つの変更態様を示す。このために、ブロック１０１および１０２は、前車輪および後車輪のかじ取角δｖおよびδｈを検出するセンサを示す。純粋な前車輪かじ取方式においては、後車輪のかじ取角δｈの検出は行わなくともよい。フロート角の測定は、設けられている場合、ブロック１０３において行われる。車両縦方向速度ｖの測定装置は１０５で示されている。
【００２６】
図１においては、ブロック１０６において制御実際値としてヨー速度ψｉｓｔ′が測定され、モデル・ブロック１０７において対応する目標値ψｓｏｌｌ′が単線モデルを用いて前車輪および後車輪のかじ取角δｖないしδｈおよび車両縦方向速度ｖの関数として形成される。
【００２７】
図２においては、ブロック１０６の代わりに、ブロック１１２において、制御実際値として前車輪の車輪速度差ΔＮｖｉｓｔが測定され、モデル・ブロック１０７において、対応する目標値ΔＮｖｓｏｌｌが単線モデルを用いてかじ取角δｖないしδｈおよび車両縦方向速度ｖの関数として形成される。この場合、記号１１３ｖｒ（右前車輪）および１１３ｖｌ（左前車輪）により、必要な車両回転速度センサが示されている。
【００２８】
次に、制御器１０９ないし１０９′により、車輪ブレーキ１１０ｖｒ（右前車輪）、１１０ｖｌ（左前車輪）、１１０ｈｒ（右後車輪）および１１０ｈｌ（左後車輪）、エンジン１１１および／または（図示されていない）かじ取装置ないし車輪懸架装置が、実際値を目標値に近づける方向に調節される。このために、たとえば、車輪ブレーキにブレーキ圧力ｐｖｒ、ｐｖｌ、ｐｈｒおよびｐｈｌが設定され、かつエンジンにエンジントルクＭｍｏｔが設定される。
【００２９】
車両状態を示しおよび／または調節する他の変数のほかに、モデル・ブロック１０７内に、本発明により求められないし調節される斜行剛度ｃｖもまた与えられ、実施態様によってはｃｈもまた与えられる。これらの斜行剛度ｃｖおよびｃｈはブロック１０８ないし１０８′において形成され、ブロック１０８ないし１０８′を図３により詳細に説明する。
【００３０】
図３において、入力変数結合ブロック２０１に、入力変数として、ヨー速度ψ′［またはその代わりに前車輪の車輪回転速度差ΔＮ］、車両縦方向速度ｖおよび前車輪のかじ取角δｖが供給される。ブロック２０１にはさらに、本発明の第１の変更態様においてはフロート角βが供給され、本発明の第２の変更態様においては後車輪のかじ取角δｈが供給される。
【００３１】
ブロック２０１において、入力変数は、本発明の第１の変更態様の場合は上記の等式（１）［または車輪回転速度差ΔＮが存在する場合はその代わりに等式（４）］により結合され、本発明の第２の変更態様の場合に上記の等式（３）により結合される。次に、ブロック２０１の出力側に前車輪の斜行剛性のための値ｃｖが存在し、本発明の第１の変更態様の場合に値ｃｖは後車輪の徐行剛性形成ブロック２０２に供給され、ブロック２０２において、後車輪の斜行剛性のための値ｃｈが、等式（２）［または車輪回転速度差ΔＮが存在する場合にはその代わりに等式（５）］により後車輪のかじ取角δｈを考慮して形成される。
【００３２】
本発明の第１の変更態様の場合、ブロック２０１および２０２において形成された値ｃｖおよびｃｈは低域フィルタ２０３に供給される。前車輪の斜行剛性のための値ｃｖのみが調節される本発明の第２の変更態様においては、この値のみがブロック２０３内においてフィルタリングされる。フィルタリングされた値ｃｖｆおよびｃｈｆ（第１の変更態様）ないしｃｖｆ（第２の変更態様）は不揮発性メモリ２０４内に記憶され、必要に応じてモデル・ブロック１０７に、斜行剛性のための新しい値ｃｖおよびｃｈ（第１の変更態様）として、ないし新しい値ｃｖ（第２の変更態様）として供給される。
【００３３】
上記のように、本発明による装置に対しては、特定の走行状態（定常カーブ走行）の間のみ斜行剛性の調節が行われることが重要である。このような状態の存在は特定走行状態検出ブロック２０５において検出される。
【００３４】
このために、本発明の第１の変更態様の場合、ブロック２０５に、ヨー速度ψ′［またはその代わりに前車輪の車輪回転速度差ΔＮ］およびフロート角βが供給される。ブロック２０５において、供給されたヨー速度ψ′は微分されてヨー加速度ψ″が形成され、フロート角βは微分されてフロート角速度β′が形成される。上記のように、ブロック２０１および２０２において使用される等式は、フロート角β内またはヨー速度ψ′のいずれも変化しない（フロート角速度β′＝０およびヨー加速度ψ″＝０）定常状態に対してのみ適用される。この理由から、ブロック２０５において、同時に所定の時間ｔａｂｇｌの間、次の両方の条件
β′＜Ｓ１ および ψ″＜Ｓ２
が満たされているか否かが検査され、ここで両方のしきい値Ｓ１およびＳ２は比較的小さく選択されている。これらの条件が時間ｔａｂｇｌの間満たされている場合、ブロック２０５において調節信号Ｓが発生される。
【００３５】
本発明の第２の変更態様の場合、ブロック２０５にヨー速度ψ′［またはその代わりに前車輪の車輪回転速度差ΔＮ］が供給され、ヨー速度ψ′は微分されてヨー加速度ψ″が形成される。本発明の第２の変更態様において使用される等式（３）［ブロック２０１］もまたヨー速度ψ′が変化しない（ヨー加速度ψ″＝０）定常状態に対してのみ適用されるので、ブロック２０５において、所定時間ｔａｂｇｌの間次の条件
ψ″＜Ｓ２
が満たされているか否かが検査される。この場合、しきい値Ｓ２は比較的小さく選択される。この条件が時間ｔａｂｇｌの間満たされている場合、ブロック２０５において調節信号Ｓが発生される。
【００３６】
本発明による斜行剛性の調節が調節信号Ｓによってのみ行われるように、図３においては、個々にまたは組み合わせて使用可能な複数の方法が示されている。
【００３７】
第１の方法は、上記の調節条件が検出されたときにのみ起動信号がブロック２０１ないし２０２における計算を開始させることにある。他の方法は、計算された斜行剛性のための値の記憶（不揮発性メモリ２０４）が、上記の調節条件が存在するときにのみ開始されることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様の全体ブロック線図である。
【図２】本発明の第２の実施態様の全体のブロック線図である。
【図３】斜行剛性形成ブロック（１０８／１０８′）の詳細ブロック線図である。
【符号の説明】
１０１  前車輪のかじ取角センサ
１０２  後車輪のかじ取角センサ
１０３  姿勢角測定装置
１０５  車両縦方向速度測定装置
１０６  ヨー速度測定装置
１０７  モデル・ブロック
１０８  斜行剛度形成ブロック
１０９、１０９′  制御器
１１０ｈｌ  左前車輪の車輪ブレーキ
１１０ｈｒ  右前車輪の車輪ブレーキ
１１０ｖｌ  左後車輪の車輪ブレーキ
１１０ｖｒ  右後車輪の車輪ブレーキ
１１１  エンジン
１１２  前車輪の回転速度差形成ブロック
１１３ｖｌ  左前車輪の回転速度センサ
１１３ｖｒ  右前車輪の回転速度センサ
２０１  入力変数結合ブロック
２０２  後車輪の斜行剛性形成ブロック
２０３  低域フィルタ
２０４  不揮発性メモリ
２０５  特定走行状態検出ブロック
ｃｈ  後車輪の斜行剛性
ｃｈｆ  フィルタリングされた後車輪の斜行剛性
ｃｖ  前車輪の斜行剛性
ｃｖｆ  フィルタリングされた前車輪の斜行剛性
Ｍｍｏｔ  エンジントルク
ｍｇ  車両全質量
Ｎｖｌ  左前車輪の回転速度
Ｎｖｒ  右前車輪の回転速度
ｐｈｌ  左後車輪のブレーキ圧力
ｐｈｒ  右後車輪のブレーキ圧力
ｐｖｌ  左前車輪のブレーキ圧力
ｐｖｒ  右前車輪のブレーキ圧力
Ｒ  定常カーブ走行のカーブ半径
Ｓ  調節信号
Ｓ１  第１のしきい値
Ｓ２  第２のしきい値
Ｓｗ  車両の輪距
ｔａｂｇｌ  所定時間
ｖ  車両縦方向速度
β  姿勢角
β′  姿勢角速度
ΔＮ  前車輪の車輪回転速度差
ΔＮｖ  前車輪の車輪速度差
ΔＮｖｉｓｔ  前車輪の車輪速度差の実際値
ΔＮｖｓｏｌｌ  前車輪の車輪速度差の目標値
Δｖ  非駆動車軸における車両車輪の回転速度差
δ  かじ取角
δｈ  後車輪のかじ取角
δｖ  前車輪のかじ取角
θｚ  車両の重心垂直軸の周りの慣性モーメント
ψ′  ヨー速度
ψ″  ヨー加速度
ψｉｓｔ′  ヨー速度の実際値
ψｓｏｌｌ′  ヨー速度の目標値
【図１】
0004046790.tif 000018
【図２】
0004046790.tif 000019
【図３】
0004046790.tif 000020