JP2016175639A - 検出された負荷を車両操縦のために使用するためのシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両における負荷又はサスペンション剛性を動的に変更し、不安定性の発生に先立って、車両負荷情報並びにその他の車両情報に基づき、オーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させる。
【解決手段】車両のドライバビリティを制御する方法は、車両に作用する全体の負荷を検出する。車両の質量又は推定質量が取得される。コントローラは、車両が運転状況の間にカーブを通り抜けているか否かを求める。車両が運転状況中にカーブを通り抜けている場合には、コントローラは車両がオーバーステア傾向にあるか、又はアンダーステア傾向にあるかを求める。車両における負荷動作は動的に変更されるか、又は、車両のサスペンション剛性が動的に調整されて、車両のオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向が低下される。
【選択図】図３

Description

本発明は、乗用車の運転に関し、特に、車両における負荷又は車両サスペンションを動的に変更して、オーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させるためのシステムと方法に関する。

現代の自動車には、車両動的制御システムが、例えば不安定な運転状況にある車両を安定させる公知のＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムが装備されていることが多い。この用途に関して、車両を安定させるヨーモーメントを形成するために、車両の各車輪では、制動力が通常は所期のように高められる。しかしながら、特にＥＳＣシステムによって実行される制動介入操作を、ドライバは車両の減速として明確に感じ取ることができ、従って、そのような制動介入操作は予想のできない不快なものになる可能性がある。またＥＳＣシステムは一般的に、不安定性が生じた後に反応する。

従って、車両における負荷又はサスペンション剛性を動的に変更し、不安定性の発生に先立って、車両負荷情報並びにその他の車両情報に基づき、オーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させる、システム及び方法を提供することが必要とされている。

概要
本発明の課題は、上記において挙げた必要性を満たすことである。１つの実施の形態の原理によれば、この課題は車両のドライバビリティを制御する方法を提供することによって解決される。この方法は、車両に作用する全体の負荷を検出する。車両の質量又は推定質量が取得される。コントローラは、車両が運転状況の間にカーブを通り抜けているか否かを求める。車両が運転状況中にカーブを通り抜けている場合、コントローラは、車両がオーバーステア傾向にあるか、又はアンダーステア傾向にあるか否かを求める。車両に作用する負荷が動的に変更されるか、又は、車両のサスペンション剛性が動的に調整されて、車両のオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向が低下される。

１つの実施の形態の別の態様によれば、車両のための操縦安定性制御システムは、車両に作用する全体の負荷を取得するように構成及び配置されている、車両負荷センサ構造を含んでいる。車両情報センサ構造は、少なくとも車両のヨー情報及びステアリング情報を含んでいる車両情報を取得するように構成及び配置されている。第１のアクチュエータは、車両の空力コンポーネントを制御するように構成及び配置されている。第２のアクチュエータは、車両のサスペンションを制御するように構成及び配置されている。車両挙動コントローラは、車両情報及び車両に作用する全体の負荷を受け取り、またそれらに基づき、信号を第１のアクチュエータに送信し、空力コンポーネントを動的に調整して、車両における負荷を変更するように、又は、信号を第２のアクチュエータに送信し、車両のサスペンションを動的に調整して、車両のオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させるように構成及び配置されている。

本発明のその他の課題、特徴及び特性、並びに、構造の関連する構成部材の動作方法及び機能、部品の組み合わせ、また製造の経済的側面は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲から一層明らかになる。図面及び特許請求の範囲は全て本出願の一部を成すものである。

添付の図面と関連させた、本発明の有利な実施の形態の以下の詳細な説明により、本発明はより一層理解される。図中、同一の参照番号は同一の部分を表している。

本発明による操縦安定性制御システムを有している車両の概略図を示す。 図１の操縦安定性制御システムの詳細な概略図を示す。 １つの実施の形態の方法のフローチャートを示す。 操縦安定性制御システムによって前車軸においてのみ高められている空力ダウンフォースが表されている、図１の車両の概略図を示す。

図１を参照すると、自動車１０は、全体として参照番号１２で表されている、本発明による操縦安定性制御システムを含んでいる。車両１０は、少なくとも一方の車軸として前車軸１４において操舵可能であり、また可能であれば、後車軸１６においても操舵可能である複数の車輪を有している、有利には２車軸式の４輪乗用車である。図１には、重心ＣＧ及び車両に作用する力が示されている。

図２には、操縦安定性制御システム１２の詳細の概略図が示されている。このシステム１２は車両負荷センサ構造を含んでおり、この車両負荷センサ構造は車両１０のためのエアサスペンションシステム１１を含むことができるか、又はエアサスペンションシステム１１を使用することができる。慣用のサスペンションが、例えばエアベローズ１８が、各車輪２０に結合されている。車両１０の４つの車輪２０のうちの１つの車輪のみが図２に示されている。サスペンションシステム１１のエアタンク及びエアポンプ（図示せず）が、ベローズ１８に対する空気源を提供する。プロセッサ回路２４及びメモリ回路２５を含む車両挙動コントローラ２２は、サスペンションシステム１１に結合されたソレノイドバルブ４２’を制御する。ソレノイドバルブは、ベローズ１８を制御するために、従って車両１０のサスペンションを制御するためにポンプに結合されている。コントローラ２２はＥＳＣコントローラであって良い。

コントローラ２２は、信号線路２６を介して、４つ全ての車輪２０におけるリアルタイム負荷情報を取得することができる。このリアルタイム負荷情報は、各車輪に掛かる法線力ＦＮを表す。総法線力ＦＮ＿ｔｏｔａｌ又は車両負荷（車両に作用する全体の負荷）を、個々の力の合算によって計算することができる。

択一的に、車両負荷を、コンチネンタル社の電子タイヤ情報システム（ｅＴＩＳ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｉｒｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）によって取得することもでき、このｅＴＩＳは、各車輪２０のタイヤのインナライナに直接的に組み込まれているセンサ２８を使用する。センサ２８は、信号線路３０を介して、圧力及び面積に基づく各車輪における車両負荷情報をコントローラ２２に送信する。

図２を参照すると、システム１２は車両情報センサ構造３２も含んでおり、この車両情報センサ構造３２は、信号線路３４を介して、コントローラ２２と電気的に接続されている。車両情報センサ構造３２は有利には、（１つ又は複数の）慣例の車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサ及びステアリング角度センサを含んでいる。これらは例えば、米国特許第８，３９５，４９１号明細書に開示されており、その開示内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

再び図１を参照すると、例えば乗員及び大きい荷物の積載によって、重心ＣＧが車両前方に移動するように車両１０に負荷が掛かると、その結果、車両はアンダーステア傾向となる。システム１２は、車両負荷情報（どのように取得されたかは問わない）を、センサ構造３２から導出された情報と組み合わせて、車両の挙動（オーバーステア傾向及びアンダーステア傾向）を予測するように構成されている。この予測された挙動を、その他のシステムと、例えば能動的な空力システム又は能動的なサスペンションシステムと組み合わせて、不所望な車両挙動を抑制することができる。

従って、図２を参照すると、システム１２は、信号線路３６を介してコントローラ２２と電気的に接続されている、空力コントローラ３４を含んでいる。システム１２は更に、信号線路４０を介してコントローラ２２と電気的に接続されている、サスペンションコントローラ３８を含んでいる。空力コントローラ３４及びサスペンションコントローラ３８の両コントローラはいずれも、アクチュエータ４２、４２’に電気的に接続されている。それらのアクチュエータの機能については下記において説明する。所望の場合には、両コントローラ３４及び３８を車両挙動コントローラ２２に組み込むことができるか、又は車両挙動コントローラ２２の一部とすることができると理解されたい。

図３を参照すると、車両に関する操縦安定性を制御するための複数のステップ又はアルゴリズムが、１つの実施の形態に関連させて示されている。ステップ４４においては、車両負荷がサスペンションシステムを介して検出されるか、上述のようなｅＴＩＳから検出されるか、又は、その他のやり方で検出され、データがメモリ２５に記憶される。ステップ４６においては、車両質量が取得される。車両質量を、一定の値とすることができるか、ＣＡＮメッセージを介して取得することができるか、又は推定することができる。次に、ステップ４８においては、運転状況が求められる。特に、情報センサ構造３２からの情報（例えば、ヨーレート、ステアリング情報及び速度）に基づき、また車両負荷及び車両質量から、コントローラ２２は、ステップ４８において、車両が直線を走行しているか否かを求める。車両が直線走行状況で運転されている場合、ステップ５０においては、コントローラ２２が、加速、減速及び抵抗／効率に関して車両１０の空力を動的に制御することによって、直線走行に関するドライバビリティを最適化する。また、車両における空力を制動中に動的に制御することもできる。図２を参照すると、空力コントローラ３４にアクチュエータ４２を制御して空力コンポーネント４３を調整するように指示するコントローラ２２によって空力の制御を実行することができる。

車両が運転状況中にカーブを通り抜けている場合、ステップ５２においては、プロセッサ回路２４が、オーバーステア傾向は存在するか否かを車両の負荷に基づき求める。オーバーステア傾向が存在する場合、ステップ５４においては、コントローラ２２が、空力コントローラ３４に対して、アクチュエータ４２を制御して車両の空力コンポーネント４３を調整し、車両の後部における空力負荷を上昇させるか、車両の前部における空力負荷を低下させるよう指示する。択一的に、又はオーバーステアを低減させるための上述のステップとの関連において、コントローラ２２は、サスペンションコントローラ３８に対して、アクチュエータ４２’（例えばサスペンションシステム１１に結合されたソレノイド）を制御して前部ロール剛性を高めるか、又は後部ロール剛性を低くするよう指示することができる。コントローラ２２はまた、ＥＳＣシステムを起動させることができるか、又は、駆動トルク分布を変更し、オーバーステア傾向を低下させることができる。オーバーステア傾向を低下させるために負荷を変更した後に、プロセスはステップ４４に戻り、そこでは、別の何らかの調整のために車両負荷が再び検出される。

車両が運転状況中にカーブを通り抜けているが、オーバーステア傾向は存在しない場合、ステップ５６においては、プロセッサ回路２４が、アンダーステア傾向は存在するか否かを車両の負荷に基づき求める。アンダーステア傾向が存在する場合、ステップ５８においては、コントローラ２２が、空力コントローラ３４に対して、アクチュエータ４２を制御して車両の空力コンポーネント４３を調整し、車両の前部における空力負荷を上昇させるか、車両の後部における空力負荷を低下させるよう指示する。図４には、前車軸１４においてのみ空力ダウンフォースＡＦが高められている車両１０が示されている。空力ダウンフォースＡＦが高められることによって、ダイナミック駆動に入る前に車両はより中立的な挙動を示すことになる。択一的に、又はアンダーステアを低減させるための上述のステップとの関連において、コントローラ２２は、サスペンションコントローラ３４に対して、アクチュエータ４２（例えばサスペンションシステム１１に結合されたソレノイド４２’）を制御して後部ロール剛性を高めるか、又は前部ロール剛性を低くするよう指示することができる。コントローラ２２はまた、ＥＳＣシステムを起動させることができるか、又は、駆動トルク分布を変更し、アンダーステア傾向を低下させることができる。アンダーステア傾向を低下させるために負荷を変更した後に、プロセスはステップ４４に戻り、そこでは、別の何らかの調整のために車両負荷が再び検出される。

アンダーステア傾向又はオーバーステア傾向を低下させるための全ての調整は、車両１０のコーナリング能力を高めることを目的として、リアルタイムで動的に行われる。このことは、抵抗を低減するために直線走行中に空力負荷を低下させること及びコーナリングの間に空力負荷を上昇させることを意味していると考えられる。更に、この情報を、新たなアンダーステア係数を計算するために使用することができる。この新たなアンダーステア係数は、誤った行動又は不安定な行動を防止すべくバイクモデルを調整するために使用することができる。所望の場合には、ヨー制御の感度を不安定な状況並びに能動的なロール緩和において高めることができる。

本明細書において説明したオペレーション及びアルゴリズムを、実行可能なコードとして、上述したコントローラ２２内のプロセッサ回路２４において実行することができるか、又は、スタンドアローン型のコンピュータ又は機械読み出し可能で一時的でない有形の記憶媒体に記憶することができ、後者は、１つ又は複数の集積回路を使用して実現されるプロセッサ回路によるコードの実行に基づき完全なものとなる。上述の回路の例示的な実現形態は、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のようなロジックアレイにおいて実現されているか、又は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような集積回路のマスクプログラミングによって実現されているハードウェアロジックを含む。それらのいずれの回路も、ソフトウェアベースの実行可能なリソースを使用して実現することもでき、このリソースは、相応の内部プロセッサ回路、例えばマイクロプロセッサ回路（図示せず）によって実行され、また、１つ又は複数の集積回路を使用して実現され、その際、内部メモリ回路に（例えばメモリ回路２５内に）記憶されている実行可能なコードの実行によって、プロセッサ回路２４を実現する（１つ又は複数の）集積回路は、アプリケーション状態変数をプロセッサメモリに記憶する。アプリケーション状態変数は、本明細書において記載されているような回路の動作を実行する、実行可能なアプリケーションリソース（例えばアプリケーションインスタンス）を生成する。従って、本明細書において使用されている用語「回路」は、１つ又は複数の集積回路を使用して実現されている、上述の動作を実行するためのロジックを含むハードウェアベースの回路も、（１つ又は複数の集積回路を使用して実現されている）プロセッサ回路を含むソフトウェアベースの回路も表している。プロセッサ回路は、アプリケーション状態データを記憶するためのプロセッサメモリの確保された部分と、プロセッサ回路による実行可能なコードの実行によって変更されるアプリケーション変数と、を含んでいる。メモリ回路２５を、例えば、不揮発性メモリ、例えばプログラミング可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）又はＥＰＲＯＭ及び／又は揮発性メモリ、例えばＤＲＡＭ等を使用して実現することができる。

上記の有利な実施の形態は、本発明の構造的及び機能的な原理を明らかにすること、また有利な実施の形態を使用する方法を明らかにすることを目的として図示及び説明されたものであり、そのような原理から逸脱することなく変更を加えることができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の事項の精神の範囲内のあらゆる全ての修正形態を含んでいる。

Claims (19)

1. 車両のドライバビリティを制御する方法において、
   前記車両に作用する全体の負荷を検出するステップと、
   前記車両の質量又は推定質量を取得するステップと、
   コントローラにおいて、前記車両が運転状況の間にカーブを通り抜けているか否かを求めるステップと、
   前記車両が前記運転状況の間にカーブを通り抜けている場合、前記コントローラにおいて、前記車両がオーバーステア傾向にあるか、又はアンダーステア傾向にあるかを求めるステップと、
   前記車両に作用する負荷を動的に変更するか、又は、前記車両のサスペンション剛性を動的に調整して、前記車両のオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させるステップと、
   を備えていることを特徴とする、方法。
2. 前記全体の負荷を検出するステップは、前記車両のサスペンションシステムの使用を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記全体の負荷を検出するステップは、前記車両の各タイヤに組み込まれているセンサの使用を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記車両はオーバーステア傾向にあることが求められた場合、前記負荷を動的に変更するステップは、前記車両の空力コンポーネントを調整して、前記車両の後部における空力負荷を上昇させるか、又は、前記車両の前部における空力負荷を低下させることを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記空力コンポーネントを調整するステップにおいて、該空力コンポーネントに関連付けられたアクチュエータを制御する、請求項４に記載の方法。
6. 前記車両がオーバーステア傾向にあることが求められた場合、前記車両のサスペンション剛性を動的に調整するステップは、前記車両の前部におけるロール剛性を上昇させるか、又は、前記車両の後部におけるロール剛性を低下させることを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記車両はアンダーステア傾向にあることが求められた場合、前記負荷を動的に変更するステップは、前記車両の空力コンポーネントを調整して、前記車両の前部における空力負荷を上昇させるか、又は、前記車両の後部における空力負荷を低下させることを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記空力コンポーネントを調整するステップにおいて、該空力コンポーネントに関連付けられたアクチュエータを制御する、請求項７に記載の方法。
9. 前記車両がアンダーステア傾向にあることが求められた場合、前記車両のサスペンション剛性を動的に調整するステップは、前記車両の後部におけるロール剛性を上昇させるか、又は、前記車両の前部におけるロール剛性を低下させることを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記求めるステップは、前記車両のヨー情報、ステアリング情報及び速度情報の使用を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記車両はカーブを通り抜けていないが、しかしながらその代わりに、直線走行状況にあることが求められた場合、前記方法は更に、
    効率又は抵抗に関して前記車両の空力コンポーネントを動的に制御するステップを備えている、請求項１に記載の方法。
12. 更に、
    前記車両の制動中に前記車両の空力コンポーネントを動的に調整し、前記車両における空力負荷を上昇させるステップを備えている、請求項１に記載の方法。
13. 車両のための操縦安定性制御システムにおいて、
    車両に作用する全体の負荷を取得するように構成及び配置されている車両負荷センサ構造と、
    少なくとも前記車両のヨー情報、ステアリング情報及び速度情報を含んでいる車両情報を取得するように構成及び配置されている車両情報センサ構造と、
    前記車両の空力コンポーネントを制御するように構成及び配置されている第１のアクチュエータと、
    前記車両のサスペンションを制御するように構成及び配置されている第２のアクチュエータと、
    前記車両情報及び前記車両に作用する全体の負荷を受け取り、それらに基づき、信号を前記第１のアクチュエータに送信し、前記空力コンポーネントを動的に調整して、前記車両における負荷を変更するように、又は、信号を前記第２のアクチュエータに送信し、前記車両のサスペンションを動的に調整して、前記車両のオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向を低下させるように構成及び配置されている車両挙動コントローラと、を備えていることを特徴とする、操縦安定性制御システム。
14. 前記車両負荷センサ構造は、前記車両のサスペンションシステムのコンポーネントを使用するように構成及び配置されている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記車両負荷センサ構造は、前記車両の各タイヤに組み込まれているセンサを含んでいる、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記車両挙動コントローラが、前記車両はオーバーステア傾向にあることを求めた場合、前記第１のアクチュエータは、前記空力コンポーネントを調整して、前記車両の後部における空力負荷を上昇させるか、又は、前記車両の前部における空力負荷を低下させるように構成及び配置されている、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記車両挙動コントローラが、前記車両はオーバーステア傾向にあることを求めた場合、前記第２のアクチュエータは、前記車両の前部におけるロール剛性を上昇させるか、又は、前記車両の後部におけるロール剛性を低下させるように構成及び配置されている、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記車両挙動コントローラが、前記車両はアンダーステア傾向にあることを求めた場合、前記第１のアクチュエータは、前記空力コンポーネントを調整して、前記車両の前部における空力負荷を上昇させるか、又は、前記車両の後部における空力負荷を低下させるように構成及び配置されている、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記車両挙動コントローラが、前記車両はアンダーステア傾向にあることを求めた場合、前記第２のアクチュエータは、前記車両の後部におけるロール剛性を上昇させるか、又は、前記車両の前部におけるロール剛性を低下させるように構成及び配置されている、請求項１３に記載のシステム。

Images