JP6525529B2 - 電子ブレーキシステム制御による全輪駆動トルクベクタリング - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年８月２８日に出願された米国仮出願番号６１／８７１１４４号の優先権を主張するものであり、この仮出願は参照によって本願に組み込まれる。

本発明は、車両、より詳細には車両のためのトルクベクタリングに関する。

トルクベクタリングとは、旋回運転中の車両安定性及び車両操縦性を改善するために、車両にヨートルクを与えることである。旋回運転中の車両アンダーステア特性及び車両オーバーステア特性を弱めるために、車両トルクベクタリングシステムを設けることが好ましい。トルクベクタリングは、車両にヨートルクを与えることによって実現される。電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）は、ブレーキに基づくトルクベクタリングシステムを提供するものであり、このトルクベクタリングシステムは、ブレーキトルク制御による、内輪及び外輪での差動トルクアプリケーションを提供する。全輪駆動（ＡＷＤ）システムは、パワートレインに基づくトルクベクタリングシステムを提供するものであり、このトルクベクタリングシステムは、内輪及び外輪での差動トルクアプリケーションを提供する。内輪及び外輪での差動トルクアプリケーションは、車両にヨートルクを与える。ブレーキに基づくトルクベクタリングは、四輪全てについて、非駆動アクスルを含むあらゆるアクスルについて、及びオフスロットル中であってゼロ又は低いパワートレイントルク状態のときに、トルクベクトルを可能にする。パワートレインに基づくトルクベクタリングは、パワートレイントルクが加えられたあらゆる車輪についてトルクベクトルを可能にする。

二つの異なるシステムからトルクベクタリングを提供することは、結果的に、ブレーキに基づくトルクベクタリング及びパワートレインに基づくトルクベクタリングのどちらかを選択するための要求をもたらす。二つの異なるトルクベクタリングシステムは、通常は、購入され、開発され、校正され、互いに別個に有効化される。

全輪駆動車両のための制御システムは、内輪及び外輪に所望のパワートレイントルク差を提供するように構成されたパワートレインシステムと、内輪及び外輪に差動ブレーキトルクを加えるように構成されたブレーキシステムとを備える。ブレーキ制御モジュールは、パワートレインシステムによって提供される差動トルクと、差動ブレーキトルクとを制御する。

全輪駆動車両においてヨートルクを発生させる方法は、車両のためのパワートレインから利用可能なトルクを示す値を要求することと、車両のための所望のヨートルクをブレーキ制御モジュールによって決定することと、第１のトルク差及び第２のトルク差を決定することとを備えており、この場合、第１のトルク差及び第２のトルク差は、車両の所望のヨートルクを提供するために組み合わされる。車両の車輪間の第１のトルク差は、車両の異なる車輪にパワートレインからのトルクを加えることによって発生され、車両の車輪間の第２のトルク差は、車両のブレーキシステムから異なるブレーキトルクを加えることによって発生される。

ブレーキ制御モジュールは、全輪駆動車両のブレーキシステムを制御するものであり、制御モジュールは、車両にヨートルクを発生させるための命令を備えている。ブレーキ制御モジュールは、車両のパワートレインから利用可能なトルクに基づいた値を要求する。ブレーキ制御モジュールは、複数の要素に基づいて、車両のための所望のヨートルクを決定する。ブレーキ制御モジュールは第１のトルク及び第２のトルクを決定し、この場合、第１のトルク及び第２のトルクは、車両の所望のヨートルクを提供するために組み合わされる。第１のトルクは、パワートレインから車両の異なる車輪にトルクを加えることによって車両の車輪間で発生される。第２のトルクは、車両のブレーキシステムから異なるブレーキトルクを加えることによって発生される。

本願の更に進んだ分野への適用については、以下の詳細な説明によって明らかになる。詳細な説明及び具体例は、発明の好適な実施形態を示す一方で、単に説明のためのものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。

本発明は、詳細な説明及び添付図面に基づいて、さらに十分に理解される。

本発明のトルクベクタリングを有する車両の概略図である。 図１のトルクベクタリングシステムを有する車両のための、操舵要求、車輪トルク、その結果としての車両のヨートルクの概略図である。 所定の操舵要求による、トルクベクタリングを有する車両応答とトルクベクタリングを有さない車両応答とのグラフである。 トルクベクタリングを有する車両の操舵挙動とトルクベクタリングを有さない車両の操舵挙動とのグラフである。

図１及び図２を参照すると、車両１０はトルクベクタリングシステム１２を有している。また、車両１０は、全輪駆動（ＡＷＤ）パワートレインシステム１４と、電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）１６と、操舵システム１５とを備えている。ＥＢＳ１６は制御モジュール１８を有しており、この制御モジュール１８は、ＡＷＤ１４及びＥＢＳ１６からの車輪トルクを加えるために、トルクベクタリングシステム１２によって利用される。トルクベクタリングシステム１２は、下記において更に詳述するように、ＥＢＳ制御モジュール１８内で、ブレーキに基づいたトルクベクタリング制御とパワートレインに基づいたトルクベクタリング制御とを統合することによって、別々のシステムの複雑さを解消する。

ＥＢＳ１６は、車両ブレーキ２０を制御する制御モジュール１８を含む。ブレーキ制御は、前後のブレーキ間で別々に行うことができるだけでなく、車両の左右で別々に行うこともできる。本出願を通して、前後の相対的な方向は、通常通り車両１０を運転している間、車両１０の運転者が主として向いている方向に関連している。図示されているように、車両１０は、ＡＷＤシステムを有する主として前輪駆動の車両１０である。しかしながら、トルクベクタリングシステム１２は、ＡＷＤシステムを有する主として後輪駆動の車両１０で使用されることもできる。当業者は、ＡＷＤシステムを有する主として後輪駆動の車両に適用するため、トルクベクタリングシステム１２から要求されたトルクを修正する方法を決定することができる。

ＥＢＳシステム１６は、例えば、車輪速度を検出する車輪速度センサ等の種々の車両センサ２２によって提供された情報に基づいて、個々の車輪ブレーキ２０におけるブレーキ圧を変更することができる。トルクベクタリングシステム１２は、ＡＷＤ１４からのＡＷＤパワートレインに基づくトルク４４とブレーキに基づくトルク２６とを要求し且つ統合するために、ＥＢＳ制御モジュール１８を利用する。ＥＢＳ制御モジュール１８は、ブレーキ２０（即ち、結果として車両のヨートルクをもたらすブレーキトルクを付与するためにブレーキ圧を調整すること）によって付与されたブレーキ車輪トルク２６と、ＡＷＤパワートレイン車輪トルク４４との間のトルク要求を解決する。可能である場合、ＥＢＳ制御モジュール１８は、最初にＡＷＤパワートレイン車輪トルク４４を利用する。ＡＷＤパワートレイン車輪トルク４４が利用可能でない場合、ＥＢＳ制御モジュール１８は、ブレーキトルク２６を付与するためにブレーキ２０を利用する。ＡＷＤパワートレイントルクは利用可能であるが、所望のトルクベクタリングのために十分ではない場合、ＥＢＳ制御モジュール１８は、ＡＷＤパワートレイン車輪トルク４４とブレーキ車輪トルク２６との組み合わせを要求することができる。正のパワートレイントルク２４は、減速効果を弱めるために、負のブレーキトルク２６と同時に加えられてもよい。

一般的なＡＷＤにおいて、パワートレインに基づいたトルク４４は、旋回中の車両１０の内輪２１及び外輪２１の間に差トルクを加えることによって、車両ヨートルク４８を付与する。トルクベクタリングシステム１２による、ＡＷＤパワートレインに基づいたトルクベクタリングのアプリケーションは、ＮＶＨ特性を改良するという固有の利点を有している。このＮＶＨ特性は、ブレーキ作動を減らし少ないＥＢＳポンプ動作を発生させることによって、低いブレーキ圧は少ない熱を発生させるためブレーキの熱問題を減らすことによって、及びトルクベクタリングブレーキトルクを補償するように少ない正のエンジントルク２４を要求することで車両の前後方向加速度の影響を減らすことによって改良される。一般的に、旋回中に、車両１０の内輪２１又は外輪２１のブレーキ２０でのブレーキ圧を調節することによって、ブレーキトルク２６は、車両１０に車両ヨートルク４６を付与する。ブレーキトルクベクタリングは、任意のアクスルにトルクを加えることができるという固有の利点を有している。このアクスルには、例えばオフスロットルであってゼロ又は低いパワートルクアプリケーションの状態などの非駆動アクスルが含まれており、トルク付与されたパワートレインかどうかは関係がない。ＡＷＤシステム１２によって付与されたヨートルク４８及びＥＢＳによって付与されたヨートルク４６は、アンダーステアに起因する過剰修正の結果として生じる、車両１０のアンダーステア及びオーバーステアを修正するために使用されることができる。

図３は、車両旋回中における、トルクベクタリングを使用していない典型的な車両反応３０とトルクベクタリングを使用している典型的な車両反応３２とを示す。図３は、所定の操舵要求に基づくものである。トルクベクタリング１２を使用している間、横方向加速度の観点での車両反応３２は、トルクベクタリング無しよりも、より迅速且つより小さいオーバーシュートを示し、潜在的にはオーバーステアとなる。

図４は、車両旋回中における、トルクベクタリングを使用していない操舵挙動３４とトルクベクタリングを使用している間の操舵挙動３６とを示す。操舵要求が増大されるにつれて、トルクベクタリングは、トルクベクタリング無しよりも、迅速な横方向加速度応答を示すとともに、全体として高い横方向加速度を示す。

再度図１及び図２を参照すると、ＥＢＳ制御モジュール１８は、所定の駆動状態にとって最も有利なトルクベクタリングを適用するため、ＡＷＤパワートレイントルク４４及びブレーキトルク２６の両方の利点を活用することができる。例えば、車両１０はカーブを通過するように旋回していてよく、これを例示するために右旋回が示されている。パワートレイン駆動トルクは、車両を駆動するために被駆動輪２１に加えられ、均等な矢印３８によって示されている。ＥＢＳ制御モジュール１８は、被駆動輪に加えられるべき、利用可能なＡＷＤパワートレイン車輪トルク４４の全て又は一部を要求する。

ＥＢＳ制御モジュール１８が更なるトルクベクタリングが要求されていると決定すると、ＥＢＳ制御モジュール１８は、対応するブレーキ２０に異なるブレーキ圧を加えることによって、車輪２１にブレーキトルク２６を加える。不均等な矢印４２として示された有効なトルクは、パワートレイントルク３８，２４及びブレーキトルク２６を組み合わせることによって付与される。トルクベクタリングシステム１２の介入は、４４で示された、車両１０のためのパワートレイントルクを提供する。

それゆえ、トルクベクタリングシステム１２は、旋回駆動中の車両アンダーステアを認識することができ、内輪２１にブレーキトルクを加えることによってアンダーステアを弱めることができる。このブレーキトルクアプリケーション自体は、車両１０にヨートルク４６を付与するとともに、可能であるならば、ヨートルク４８を付与するために、加えられたパワートレイントルク３８を内側被駆動輪から外側被駆動輪に移す。本明細書で使用される、旋回という用語は、操舵要求がゼロでない場合の車両運動を示している。このトルクベクタリングするブレーキトルクアプリケーションは、結果的に車輪スリップの減少をもたらし、トルクベクタリングシステム１２による介入がない場合、認可されていないトラクション制御システムをもたらすとともに、車両の不安定さをもたらす。

トルクベクタリングシステム１２の介入がある車両１０は、矢印４９で図示されたように、トルクベクタリングシステム１２を有さない車両を越える、全体として加えられた車両ヨートルクを有しており、車両応答及び操舵挙動を改良し、旋回中のアンダーステア及びオーバーステアを弱める。

また、車両１０のための操舵要求は５０で概略的に示されている。部分５２は、トルクベクタリングシステム１２を有さない車両１０で要求される操舵角入力を概略的に示す。部分５４は、トルクベクタリングシステム１２を有する車両１０で要求される操舵角入力を概略的に示す。従って、より大きな部分５２は、旋回中のアンダーステアを弱めるために必要な、（図示されない）ステアリングシステムへの増大された入力とそのための労力を示す。

ＥＢＳ制御モジュール１８を利用することによって、トルクベクタリングシステム１２は、ＡＷＤトルク４４とブレーキトルク２６とを、所定の駆動状態にとって最も有効である一つの応答に統合することができる。トルクベクタリングシステム１２によるトルク分配は、均一にトルクを分配することを含むことができる。又は、トルクベクタリングシステム１２によるトルク分配は、アクスル間、車両の左側と右側との間、パワートレイントルクとブレーキトルクとの間、若しくはその組み合わせたものの間で差を持たせてトルクを分配することを含むことができる。この分配の介入は、所定の駆動状態及び所望の車両性能によって変えることができる。

一つの実施形態において、トルクベクタリングシステム１２は、ヨートルク４８を得るためにパワートレイントルク４４を加える。もし、利用可能な最大のパワートレイントルク４４が所望のヨートルク４９を得るために十分でないとき、付加的なヨートルク４６を得るためにブレーキトルク２６が加えられる。別の実施形態において、トルクベクタリングシステム１２は、内輪２１にブレーキトルク２６を加えることができ、その後、最大のパワートレイントルクに至るまで、比例するパワートレイントルク４４を外輪に適用するか加えることができる。全体として所望のヨートルク４９が、利用可能な最大のパワートレイントルクを利用することで得られるよりも大きい場合、内輪に追加的なブレーキトルク２６を加えることがその後に続く。更に、正のエンジントルク２４を加えることによって、負のブレーキトルク２６の減速効果を弱める。この減速効果は、車両の型式及びトルクベクタリングシステム１２の所望の挙動応答に基づいて変更してもよい。それゆえ、制御モジュール１８によって加えられた追加的なエンジントルク２４は、利用されてもよいし利用されなくてもよく、所望の挙動応答のために決定されることができる。当業者は、所定の車両のため、所望の挙動応答を決定することができる。

全輪駆動車両１０のための制御システムは、内輪２１及び外輪２１に所望のトルク差を提供するように構成されたパワートレインシステム１４と、内輪２１及び外輪２１に差動ブレーキ圧を加えるように構成されたＥＢＳ１６とを備える。ＥＢＳ制御モジュール１８は、パワートレインシステム１４によって提供された差動トルク４４を制御するとともに、差動ブレーキトルク２６を加える。所望のトルク４４がパワートレインシステム１４から利用可能でないとき、結果として生じるヨートルク４６を車両１０に生じさせるために、差動ブレーキトルク２６が加えられる。制御モジュールはＥＢＳ制御モジュール１８であり、このＥＢＳ制御モジュール１８は、パワートレイントルク４４とブレーキトルク２６との所望の組み合わせを提供するため、ブレーキシステム１６とパワートレインシステム１４とを制御する。車両に対する所望のヨートルクを決定するための複数の要素は、車輪速度、車両速度、前後方向加速度、横方向加速度、操舵角度、ブレーキ圧、ヨーレート、及びこれらの計算された導関数等の少なくとも一つを含む。

所望のヨートルク４９を発生させる一つの方法は、所望のトルクベクトルを決定することである。ＥＢＳ制御モジュール１８は、車両１０のためのパワートレイン１４から利用可能なトルクを示す値を要求する。又、ＥＢＳ制御モジュール１８は、上記複数の要素に基づいて、車両１のために所望のヨートルクを決定する。ＥＢＳ制御モジュール１８は、第１のトルク４４及び第２のトルク２６を決定し、この場合、第１のトルク４４及び第２のトルク２６は、車両１０の所望のヨートルク４９を提供するために組み合わされる。第１のトルク４４は、パワートレイン１４から車両１０の異なる車輪２１にトルク４４を加えることによって車両１０の車輪間で発生され、第２のトルク２６は、車両１０のブレーキシステム１６から異なるブレーキトルクを加えることによって発生される。場合によって、第１のトルク４４は、パワートレイン１４から利用可能なトルクの全てを使用することによって決定される。

全輪駆動車両１０のブレーキシステム１６を制御するためのＥＢＳ制御モジュール１８は、車両１０のヨートルクを発生させるための、所望のトルクベクトル４４を決定することを含む命令を有する。ＥＢＳ制御モジュール１８は、車両１０のためのパワートレイン１４から利用可能なトルクを示す値を要求する。ＥＢＳ制御モジュール１８は、複数の要素に基づいて、車両１０のための所望のヨートルク４９を決定する。ブレーキ制御モジュール１８は、第１のトルク４４及び第２のトルク２６を決定し、この場合、車両１０の所望のヨートルク４９を提供するために、第１のトルク４４及び第２のトルク２６が組み合わされる。第１のトルク４４は、パワートレイン１４から車両１０の異なる車輪２１にトルク４４を加えることによって自動車１０の車輪間で発生され、第２のトルク２６は、車両１０のブレーキシステム１６から異なるブレーキトルクを加えることによって発生される。

例示的な実施形態が開示されているが、当業者は、若干の変更がこの開示の範囲内で生じることを認識する。従って、以下の特許請求の範囲は、この開示の範囲と内容とを決定するために検討されるべきである。

１０ 車両
１２ トルクベクタリングシステム
１４ 全輪駆動（ＡＷＤ）パワートレインシステム
１５ 操舵システム
１６ 電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）
１８ 制御モジュール
２０ 車両ブレーキ
２１ 内輪、外輪、被駆動輪
２２ 車両センサ
２４ 正のパワートレイントルク
２６ ブレーキに基づくトルク、負のブレーキトルク
３０ トルクベクタリングを使用していない典型的な車両反応
３２ トルクベクタリングを使用している典型的な車両反応
３４ トルクベクタリングを使用していない操舵挙動
３６ トルクベクタリングを使用している間の操舵挙動
３８ パワートレイン駆動トルク
４２ 有効なトルク
４４ ＡＷＤパワートレインに基づくトルク
４６，４８，４９ 車両ヨートルク
５０ 操舵要求
５２ トルクベクタリングシステムを有さない車両で要求される操舵角入力
５４ トルクベクタリングシステムを有する車両で要求される操舵角入力

Claims (10)

1. 全輪駆動車両のための制御システムであって、
   内輪及び外輪の夫々に、所望のパワートレイントルクを提供するように構成されたパワートレインシステムと、
   前記内輪及び前記外輪の夫々に、ブレーキトルクを加えるように構成されたブレーキシステムと、
   前記パワートレイントルク及び前記ブレーキトルクを制御する制御モジュールと、を備え、
   該制御モジュールは、前記内輪に前記ブレーキトルクを加えるように前記ブレーキシステムを制御し、その後、前記外輪に前記パワートレイントルクを加えるように前記パワートレインシステムを制御し、その後、前記車両における所望のヨートルクが、利用可能な最大のパワートレイントルクを利用することで得られるヨートルクよりも大きい場合、前記内輪に追加的なブレーキトルクを加えるように前記ブレーキシステムを制御し、更に、前記ブレーキシステムによって加えられた前記ブレーキトルクによる減速効果を弱めるために、正のパワートレイントルクを加えるように前記パワートレインシステムを制御することを特徴とする制御システム。
2. 前記所望のパワートレイントルクの全てが前記パワートレインシステムから利用可能でないときに、前記所望のヨートルクを生じさせるために、前記ブレーキトルクが加えられる、請求項１記載の制御システム。
3. 前記制御モジュールはブレーキシステム制御モジュールであり、
   該ブレーキシステム制御モジュールは、前記パワートレイントルク及び前記ブレーキトルクの所望の組み合わせを提供するために、前記ブレーキシステム及び前記パワートレインシステムを制御する、請求項１又は２記載の制御システム。
4. 前記パワートレイントルク及び前記ブレーキトルクを決定するための複数の要素は、車輪速度、車両速度、前後方向加速度、横方向加速度、操舵角度、ブレーキ圧、ヨーレート、及びこれらから派生した計算結果の少なくとも一つを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御システム。
5. 前記制御モジュールは、前記ブレーキトルクの減速効果を弱めるために、前記パワートレインからの駆動トルクを加える、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御システム。
6. 前記制御モジュールは、前記パワートレイントルクを加えるより前に、前記ブレーキトルクの少なくとも一部を加える、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御システム。
7. 前記車両は、主として後輪駆動車両である、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御システム。
8. 全輪駆動車両においてヨートルクを発生させる方法であって、
   前記車両のためのパワートレインから利用可能なトルクを示す値を要求し、
   ブレーキ制御モジュールによって、前記車両のための所望のヨートルクを決定し、
   第１のトルク差と第２のトルク差とを決定し、この場合、前記第１のトルク差と前記第２のトルク差とは、前記車両の所望のヨートルクを提供するために組み合わされ、
   前記車両の異なる車輪にパワートレインからトルクを加えることによって、前記車両の車輪間に前記第１のトルク差を発生させ、
   前記車両のブレーキシステムからブレーキトルクを加えることによって、前記車両の車輪間に前記第２のトルク差を発生させ、
   内輪に、前記ブレーキトルクの少なくとも一部を加え、
   その後、外輪に、比例したパワートレイントルクを加え、
   その後、前記所望のヨートルクが、利用可能な最大のパワートレイントルクを利用することで得られるヨートルクよりも大きい場合、前記内輪に追加的なブレーキトルクを加え、
   前記ブレーキトルクの減速効果を弱めるために、正のエンジントルクを加えることを含むことを特徴とする方法。
9. 前記第１のトルク差を決定することは、前記パワートレインから利用可能なトルクの全てを使用することを更に含む、請求項８記載の方法。
10. 前記ブレーキトルクの減速効果を弱めるために、前記パワートレインから駆動トルクを加えることを更に含む、請求項８又は９記載の方法。

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