CN102066176A - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够充分地发挥车辆控制的效果的车辆控制装置。选择部(13)选择比范围限定部(12)限定的范围FD中的车重M的中间值(M₁+M₂)/2大的值作为车重M的值，并且选择比范围之中的重心高度的中间值(h₁+h₂)/2大的值作为重心高度h的值。例如，进行提高车辆的运行情况稳定性的控制时，车辆的重心高度h越大则越成为严格的条件，进行用于预测燃耗的控制时，车重M越大则越成为严格的条件。因此，选择部(13)通过选择范围限定部(12)限定的范围中成为至少比中间值严格的条件的值，尽管通过由范围限定部(12)限定范围来推测接近实际的车重及重心高度的值，也能够提高车辆控制的可靠性。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及具有求出车辆的车高的功能的车辆控制装置。

背景技术

作为现有的车辆控制装置，公知有，使用车辆的起动加速中的车速的变化和这期间的燃耗来运算车辆总重量，根据车辆总重量、制动时的后轴负荷变化量、轴距、簧下质量、制动时的空气悬架的压力及制动时的减速加速度推测车辆重心高度，在车辆控制中反映出该推测值(例如，专利文献1)

专利文献1：日本特开2000-292316号公报

在此，在上述车辆控制装置中不能以高精度进行车辆总重量及车辆重心高度的推测，在控制上反映推测值时要求有所改善。例如，进行用于提高车辆的运行情况稳定性的控制时，在车辆重心高度的推测值被运算为比实际低的情况下、及进行燃耗预测时车辆总重量的推测值被运算为比实际轻的情况下，有可能控制效果不好。

本发明是为了解决这种问题而发明的，其目的在于，提供一种车辆控制装置，其能够提高车辆的运行情况稳定性，并且充分地发挥车辆控制的效果。

发明内容

本发明的车辆控制装置，其特征在于，具备：运算单元，基于车辆的运行情况运算表示车重和车辆的重心高度之积的曲线；范围限定单元，使针对车辆预先确定的表示车重和重心高度之间的关系的直线与曲线重合，由此限定车重及所述重心高度的范围；以及选择单元，从由范围限定单元限定的范围中选择车重的值及重心高度的值，选择单元选择范围中的比车重的中间值大的值作为车重的值，并选择范围中的比重心高度的中间值大的值作为重心高度的值。

根据本发明的车辆控制装置，选择单元能够选择比范围限定单元限定的范围之中的车重的中间值大的值作为车重的值，并且选择比范围中的重心高度的中间值大的值作为重心高度的值。例如，进行用于提高车辆运行情况稳定性的控制时，车辆的重心高度越大则越成为严格的条件，进行用于预测燃耗的控制时，车重越大则越成为严格的条件。因此，选择部通过选择范围限定单元限定的范围中成为至少比中间值严格的条件的值，可以提高车辆控制的可靠性。这样，尽管通过由范围限定单元限定范围来推测接近实际的车重及重心高度的值，但通过选择在车辆控制中成为严格的条件的值，可以提高车辆的运行情况稳定性，并且可以充分地发挥车辆控制的效果。

另外，在本发明的车辆控制装置中，优选选择单元选择范围的边界位置的车重的值作为车重的值，并且选择范围的边界位置的重心高度的值作为重心高度的值。选择单元可以选择范围的边界位置的车重的值、即所限定的范围中的车重的最大值，并且选择范围的边界位置的重心高度的值、即所限定的范围中的重心高度的最大值。由此，选择单元可以选择在车辆控制中成为最严格条件的值，可以更进一步提高车辆控制的可靠性。

根据本发明，可以提高车辆的运行情况稳定性，并且可以充分地发挥车辆控制的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的车辆控制装置的模块结构的图；

图2是表示本发明实施方式的车辆控制装置的控制处理的流程图；

图3是从侧方观察车辆的图，是表示作用于车辆的各加速度及负荷的图；

图4是用于限定车辆的车重及重心高度的范围的线图；

图5是从侧方观察车辆的图，是表示作用于在坡道上行驶的车辆的各加速度及负荷的图；

图6是从正面观察旋转的车辆的图，是表示作用于车辆的各加速度的图。

标号说明

1…车辆控制装置、11…运算部(运算单元)、12…范围限定部(范围限定单元)、13…选择部(选择单元)、M1…车辆、M…车重、h、hs…重心高度、C1、C2、C3、C4、C5…曲线、FD…范围

具体实施方式

下面，参照附图对适于本发明的车辆控制装置的实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明实施方式的车辆控制装置1的模块结构的图。车辆控制装置1具有推测车辆的车重和重心高度且将该推测值用于车辆控制处理的功能。车辆控制装置1具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)2、加速度检测部3、横向加速度检测部4、前轴负荷检测部6、后轴负荷检测部7、侧摆角检测部8而构成。

加速度检测部3具有检测车辆的前后加速度的功能，例如，由在ABS、VSC中使用的加速度传感器构成。或，加速度检测部3也可以基于轮速检测前后加速度。加速度检测部3具有向ECU2输出检测出的车辆的前后加速度的功能。横向加速度检测部4具有检测车辆的横向加速度的功能，由横向加速度传感器构成。横向加速度检测部4具有向ECU2输出检测出的横向加速度的功能。

前轴负荷检测部6具有检测作用于车辆M1的前轴FS的负荷F_f的功能(参照图3、图5)，由设置在前轴FS的压力传感器等构成。后轴负荷检测部7具有检测作用于车辆M1的后轴RS的负荷F_r的功能(参照图3、图5)，由设置在后轴RS的压力传感器等构成。前轴负荷检测部6及后轴负荷检测部7具有向ECU2输出检测出的负荷的功能。

侧摆角检测部8具有检测车辆M1的侧摆角Φ的功能，由侧摆角传感器构成。侧摆角检测部8和帘式气囊的传感器可以共用。侧摆角检测部8具有向ECU2输出已检测的侧摆角的功能。

ECU2是进行车辆控制装置1整体的控制的电子控制单元，例如以CPU为主体构成，具有ROM、RAM、输入信号电路、输出信号电路、电源电路等。该ECU7具备运算部(运算单元)11、范围限定部(范围限定单元)12、选择部(选择单元)13而构成。

运算部11具有基于车辆的运行情况运算表示车重和车辆的重心高度之积的曲线的功能。具体而言，运算部11具有在车辆行驶在平坦的道路、坡道的情况下基于绕车辆的前轮及后轮的力矩的平衡来运算车重和重心高度之积的功能。另外，运算部11具有在车辆以规定的横向加速度旋转的情况下基于侧摆力矩及重力产生的力矩的平衡来运算车重和重心高度之积的功能。

范围限定部12具有将表示车重和重心高度的关系并基于车辆的要素预先确定的直线与利用运算部11运算的曲线重合，由此限定车重及重心高度的范围的功能。对范围限定部12限定范围的方法的详细说明如后所述。

选择部13具有从由范围限定部12所限定的范围中选择车重的值及重心高度的值的功能。另外，选择部13具有选择比由范围限定部12限定的范围之中的车重的中间值大的值作为车重的值，且选择比由范围限定部12限定的范围之中的重心高度的中间值大的值作为重心高度的值的功能。另外，选择部13具有选择由范围限定部12限定的范围的边界位置的车重的值作为车重的值，且选择由范围限定部12限定的范围的边界位置的重心高度的值作为重心高度的值的功能。

下面，参照图2～图6对本实施方式的车辆控制装置1的动作进行说明。图2是表示本实施方式的车辆控制装置1的控制处理的流程图。图3是从侧方观察车辆M1的图，是表示作用于车辆M1的各加速度及负荷的图。图4是用于限定车辆M1的车重及重心高度的范围的线图。图5是从侧方观察车辆M1的图，是表示作用于在坡道上行驶的车辆M1的各加速度及负荷的图。图6是从正面观察旋转的车辆M1的图，是表示作用于车辆M1的各加速度的图。

首先，参照图2、图3、图4，对通过运算绕前轮的力矩的平衡，推测在平坦的道路上行驶时的车辆M1的车重及重心高度时的控制处理进行说明。图3中M表示车辆M1的车重，h表示以地面为基准时的车辆M1的重心G的重心高度，L表示车辆M1的轴矩，L_f表示从车辆M1的前轴FS至重心G的水平方向的距离，L_r表示从车辆M1的后轴RS至重心G的水平方向的距离。另外，F_f表示作用于前轴FS的负荷，F_r表示作用于后轴RS的负荷，g_x表示前后加速度，g表示重力加速度。

首先，运算部11被从加速度检测部3、横向加速度检测部4、前轴负荷检测部6、后轴负荷检测部7、侧摆角检测部8输入各值(步骤S10)。在该S10的处理中输入前后加速度g_x、前轴负荷F_f、后轴负荷F_r、横向加速度g_y，并且也依次输入经过规定时间后的前后加速度g_x’、前轴负荷F_f’、后轴负荷F_r’、横向加速度g_y’。接着，运算部11基于绕前轮的力矩的平衡的算式，求出表示车重M和重心高度h之积(M·h)的算式(步骤S12)。具体而言，运算部11取得绕前轮的力矩的平衡的式(1)。另外，运算部11在前后加速度变为g_x’、后轴负荷变为F_r’时，与式(1)同样地取得力矩的平衡的式(2)。接着，运算部11从式(1)减去式(2)，从而得到式(3)。另外，运算部11将式(3)变形，从而得到表示车重M和重心高度h之积(M·h)的式(4)。由此，如图4所示，得到表示车重M和重心高度h之积的曲线C1。

F_r·L＝M·g·L_f+M·g_x·h        …式(1)

F_r’·L＝M·g·L_f+M·g_x’·h    …式(2)

(F_r-F_r’)L＝M·h(g_x-g_x’)       …式(3)

M·h＝(F_r-F_r’)L/(g_x-g_x’)      …式(4)

范围限定部12限定车重M及重心高度h的范围FD(步骤S14)。具体而言，范围限定部12在图4所示的坐标图上使直线L1、L2和曲线C1重合，由此限定车重M及重心高度h的范围FD。另外，图4所示的坐标图中，横轴表示车重M，纵轴表示重心高度h。直线L1、L2是基于车辆M1的要素预先设定且表示车重M和重心高度h的关系的线图。直线L1通过对各车重M相对于规定的车重M描绘假定的最大的重心高度而预先设定。另外，直线L2通过对各车重M相对于规定的车重M描绘假定的最小的重心高度而预先设定。将最低车重设为M_min、将最低重心高度设为h_min时，直线L1、L2都通过坐标(M_min，h_min)，直线L1的斜率设定得比直线L2大。

范围限定部12使直线L1、L2与在步骤S12得到的曲线C1重合，从而得到曲线C1和直线L1的交点P1处的车重M1和重心高度h₁，并且得到曲线C 1和直线L2的交点P2处的车重M₂和重心高度h₂。接着，范围限定部12在坐标(M₁，h₂)的位置设定坐标点P3，并且，在坐标(M₂，h₁)的位置设定坐标点P4。由此，范围限定部12将由以P1(M₁，h₁)、P2(M₂，h₂)、P3(M₁，h₂)、P4(M₂，h₁)为顶点的长方形围成的区域限定作为车重M及重心高度h的范围FD。

选择部13从由S14限定的范围FD中选择车重M的值及重心高度h的值(步骤S16)。选择部13以在进行用于提高车辆的运行情况稳定性的控制时及进行用于预测燃耗的控制时成为严格的条件的方式选择各值。在提高车辆的运行情况稳定性的控制中，车辆的重心高度h越大则越成为严格的条件，在用于预测燃耗的控制中，车重M越大则越成为严格的条件。因此，选择部13选择范围FD的边界位置的值即M₂作为车重M，选择范围FD边界位置的值即h₁作为重心高度h(即，选择P4处的值)。另外，选择部13可以取代边界位置的值即(M₂，h₁)，而选择比范围FD中的车重的中间值即(M₁+M₂)/2大的值作为车重M的值，并选择比范围FD中的重心高度的中间值即(h₁+h₂)/2大的值作为重心高度h的值。另外，由坐标((M₁+M₂)/2，(h₁+h₂)/2)所示的坐标点P5为范围FD的中心点。

S16的处理完成时，图2所示的处理完成，将选择的各值向各控制部输出，并且再从S10开始处理。

下面，参照图2、图3、图4，对通过运算绕后轮的力矩的平衡来推测在平坦的道路上行驶时的车辆M1的车重及重心高度时的控制处理进行说明。但是，在本控制处理中S10的输入处理、S14的范围限定处理、S16的选择处理因进行与运算绕前轮的力矩的平衡时的控制处理为相同的处理，所以仅对S12的运算处理进行说明。

运算部11基于绕后轮的力矩的平衡的算式，求出表示车重M和重心高度h之积(M·h)的算式(步骤S12)。具体而言，运算部11取得绕后轮的力矩的平衡的算式(5)。另外，运算部11在前后加速度变为g_x’、前轴负荷变为F_f’时，与式(5)同样地得到力矩的平衡的式(6)。接着，运算部11通过从式(5)减去式(6)，得到式(7)。另外，运算部11通过将式(7)变形，得到表示车重M和重心高度h之积(M·h)的式(8)。由此，如图4所示，得到表示车重M和重心高度h之积的曲线C2。

F_f·L+M·g_x·h＝M·g·L_r        …式(5)

F_f’·L+M·g_x’·h＝M·g·L_r    …式(6)

(F_f-F_f’)L+M·h(g_x-g_x’)＝0     …式(7)

M·h＝-(F_f-F_f’)L/(g_x-g_x’)     …式(8)

下面，参照图2、图4、图5，对推测在斜坡角度θ的坡道上行驶时的车辆M1的车重及重心高度时的控制处理进行说明。但是，在本控制处理中，S10的输入处理、S14的范围限定处理、S16的选择处理因进行与M1在平坦的道路上行驶时的控制处理一样的处理，所以仅对S12的运算处理进行说明。图5中，M表示车辆M1的车重，h表示以地面为基准时的车辆M1的重心G的重心高度，L表示车辆M1的轴矩，L_f表示从车辆M1的前轴FS至重心G的相对于道路的平行方向的距离，L_r表示从车辆M1的后轴RS至重心G的相对于道路的平行方向的距离。另外，F_f表示作用于前轴FS的负荷，Fr表示作用于后轴RS的负荷，g_x表示前后加速度，g表示重力加速度。

运算部11基于绕前轮的力矩的平衡的算式求出表示车重M和重心高度h之积(M·h)的算式(步骤S12)。具体而言，运算部11得到绕前轮的力矩的平衡的式(9)，通过对式(9)进行变形，得到式(10)。另外，运算部11在前后加速度变为g_x’、后轴负荷变为Fr’时，与式(9)及式(10)同样地得到力矩的平衡的式(11)及式(12)。接着，运算部11从式(10)减去式(12)由此得到式(13)。另外，运算部11通过对式(13)变形，得到表示车重M和重心高度h之积(M·h)的式(14)。由此，如图4所示，得到表示车重M和重心高度h之积的曲线C3。

F_r·L＝M·g·cosθ·L_f+(M·g·sinθ+M·g_x)h      …式(9)

F_r·L＝M·g·cosθ·L_f+M·h(g·sinθ+g_x)         …式(10)

F_r’·L＝M·g·cosθ·L_f+(M·g·sinθ+M·g_x’)h  …式(11)

F_r’·L＝M·g·cosθ·L_f+M·h(g·sinθ+g_x’)     …式(12)

(F_r-F_r’)L＝M·h(g_x-g_x’)                        …式(13)

M·h＝(F_r-F_r’)L/(g_x-g_x’)                       …式(14)

另外，运算部11从式(10)减去式(12)时，保留M·h·g·sinθ的项而得到式(15)，通过对该式(15)变形也可以得到式(16)。车辆M1在坡道上行驶时使用加速度传感器检测前后加速度时，(g·sinθ+g_x)、(g·sinθ+g_x’)都是传感器输出值，所以使用式(16)求M·h时，可以直接使用加速度传感器的输出值。

(F_r-F_r’)L＝M·h{(g·sinθ+g_x)-(g·sinθ+g_x’)}   …(15)

M·h＝(F_r-F_r’)L/{(g·sinθ+g_x)-(g·sinθ+g_x’)}  …(16)

下面，参照图2、图4、图5，对推测前后加速度从g_x变为g_x’的期间坡道的斜坡角度从θ变为θ’时的车辆M1的车重及重心高度时的控制处理进行说明。但是，在本控制处理中S10的输入处理、S14的范围限定处理、S16的选择处理因进行与M1在平坦的道路上行驶时的控制处理一样的处理，所以仅对S12的运算处理进行说明。

运算部11基于绕前轮的力矩的平衡的算式求出表示车重M和重心高度h之积(M·h)的算式(步骤S12)。具体而言，运算部11得到绕前轮的力矩的平衡的式(17)，通过对式(17)进行变形，得到式(18)。另外，运算部11在前后加速度变为g_x’、后轴负荷变为Fr’、而且斜坡角度变为θ’时，与式(17)及式(18)同样地得到力矩的平衡的式(19)及式(20)。接着，运算部11从式(18)减去式(20)由此得到式(21)。另外，运算部11通过对式(21)变形，得到表示车重M和重心高度h之积(M·h)的式(22)。如式(22)所示，可知积(M·h)受到道路斜坡变化的影响。

F_r·L＝M·g·cosθ·L_f+(M·g·sinθ+M·g_x)h          …式(17)

F_r·L＝M·g·cosθ·L_f+M·h(g·sinθ+g_x)             …式(18)

F_r’·L＝M·g·cosθ’·L_f+(M·g·sinθ’+M·g_x’)h  …式(19)

F_r’·L＝M·g·cosθ’·L_f+M·h(g·sinθ’+g_x’)     …式(20)

(F_r-F_r’)L＝M·g·L_f(cosθ-cosθ’)+M·h{(g·sinθ+g_x)-(g·sinθ’+g_x’)} …式(21)

M·h＝{(F_r-F_r’)L-M·g·L_f(cosθ-cosθ’)}/{(g·sinθ+g_x)-(g·sinθ’+g_x’)}…式(22)

对于g_x的变化若θ的变化小到可以忽略的程度，则式(22)变为式(23)或式(24)，如图4所示，得到表示车重M和重心高度h之积的曲线C4。判定g_x变化期间的θ的变化是否足够小，通过比较基于车轮速度求出的前后加速度的变化、和根据前后加速度传感器的输出值求出的前后加速度的变化来进行。前后加速度传感器会有在加速度零时的输出漂移、即所谓0点漂移的影响，但通过上述的方法和使用差来消除漂移量，所以不需要考虑0点漂移的影响。

M·h＝(F_r-F_r’)L/(g_x-g_x’)                      …式(23)

M·h＝(F_r-F_r’)L/{(g·sinθ+g_x)-(g·sinθ+g_x’)}…式(24)

下面，参照图2、图4、图6，对推测车辆M1以横向加速度g_y旋转时的车重及重心高度时的控制处理进行说明。但是，在本控制处理中S10的输入处理、S14的范围限定处理、S16的选择处理因进行与M1在平坦的道路上行驶时的绕前轮的力矩的平衡的控制处理一样的处理，所以仅对S12的运算处理进行说明。图6中，M表示车辆M1的车重，h_s表示侧摆中心RC和车辆M1的重心G之间的距离，Φ表示侧摆角，g_y表示横向加速度，g表示重力加速度。另外，在该处理中h_s为“重心高度”。图4中重心高度h被调换为重心高度h_s。

运算部11求出表示车重M和重心高度h_s之积(M，h_s)的算式(步骤S 12)。具体而言，作用于车辆M1的惯性力产生的侧摆力矩表示为M·g_y·cosΦ·h_s，因车辆M1的倾斜而产生的由重力引起的侧摆力矩表示为M·g·sinΦ·h_s。因此，将侧摆刚性设为K_Φ时，运算部11得到式(25)。作为横向加速度检测部4，在车辆M1中发生侧摆的位置安装横向加速度传感器时，所检测的横向加速度g_ysens由式(26)表示。运算部11将式(25)变形得到式(27)，并得到式(28)。由此，如图4所示得到表示车重M和重心高度h_s之积的曲线C5。

K_Φ·Φ＝M·g_y·cosΦ·h_s+M·g·sinΦ·hs    …式(25)

g_ysens＝g_y·cosΦ+g·sinΦ                   …式(26)

K_Φ·Φ＝M·h_s(g_y·cosΦ+g·sinΦ)           …式(27)

M·h_s＝K_Φ·Φ/g_ysens                        …式(28)

综上所述，根据本实施方式的车辆控制装置1，选择部13可以选择比范围限定部12限定的范围FD中的车重M的中间值(M₁+M₂)/2大的值作为车重M的值，并且可以选择比范围FD中的重心高度的中间值(h₁+h₁)/2大的值作为重心高度h的值。例如，进行用于提高车辆的运行情况稳定性的控制时，车辆的中心高度h越大则越成为严格的条件，进行用于预测燃耗的控制时，车重M越大则越成为严格的条件。因此，选择部13通过选择范围限定部12限定的范围FD中成为至少比中间值严格的条件的值，可以提高车辆控制的可靠性。这样，尽管通过由范围限定部12限定范围FD来推测接近实际的车重及重心高度的值，但通过选择在车辆控制中成为严格的条件的值，可以提高车辆的运行情况稳定性，并且充分地发挥车辆控制的效果。

另外，在本发明的车辆控制装置1中，选择部13选择范围FD的边界位置的车重的值即M₂作为车重M的值，并且选择范围FD的边界位置的重心高度的值h₁作为重心高度的值。这样，选择部13可以选择范围FD的边界位置的车重的值即所限定的范围FD中的车重的最大值，并且选择范围FD的边界位置的重心高度的值即所限定的范围FD中的重心高度的最大值。由此，选择部13可以选择在车辆控制中作为最严格的条件的值，能够进一步提高车辆控制的可靠性。

本发明不限于上述的实施方式。例如，在上述的实施方式中，车辆控制装置1完全具备加速度检测部3、横向加速度检测部4、前轴负荷检测部6、后轴负荷检测部7、侧摆角检测部8，可以完全进行基于绕前轮及后轴的力矩的平衡的运算及基于侧摆角的运算，但可以是例如仅根据基于绕前轮及后轮的力矩的平衡的运算推测车重和重心高度的车辆控制装置，或者也可以是仅根据基于侧摆角的运算推测车重和重心高度的车辆控制装置，另外还可以是进行仅基于绕前轮和绕后轮的任一方的力矩的平衡的运算的车辆控制装置。

另外，图4中将曲线C1～C5均作为相同的曲线进行说明，但也可以根据加速度、负荷、横向加速度、侧摆角而成为各自不同的曲线。

工业上的可利用性

本发明可以在推测车重及重心高度进行车辆控制时使用。

Claims (2)

1.一种车辆控制装置，其特征在于，具备：

运算单元，基于车辆的运行情况运算表示车重和所述车辆的重心高度之积的曲线；

范围限定单元，使针对所述车辆预先确定的表示所述车重和所述重心高度之间的关系的直线与所述曲线重合，由此限定所述车重及所述重心高度的范围；以及

选择单元，从由所述范围限定单元限定的所述范围中选择所述车重的值及所述重心高度的值，

所述选择单元选择所述范围中的比所述车重的中间值大的值作为所述车重的值，并选择所述范围中的比所述重心高度的中间值大的值作为所述重心高度的值。

2.如权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述选择单元选择所述范围的边界位置的所述车重的值作为所述车重的值，并选择所述范围的边界位置的所述重心高度的值作为所述重心高度的值。

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