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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren der Ausgabe von Fahrzeugverhaltenssensoren, die in einer elektronischen Steuerungseinheit einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht sind, die in einem Fahrzeugbremsenhydraulikdrucksteuerungssystem, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem (ABS), einem Antriebsschlupfregelungssystem (ASR) oder einem elektronischen Fahrstabilitätsregelungssystem (ESP), angebracht ist, sowie eine derartige Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung, in der Fahrzeugverhaltenssensoren angebracht sind, deren Ausgabe oder Ausgangssignale korrigiert worden sind.
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Bei dem Entwicklungsstand heutiger Kraftfahrzeuge sowie für ein sichereres Fahren ist eine steigende Anzahl heutiger Kraftfahrzeuge mit Fahrzeugverhaltenssensoren ausgestattet. Derartige Fahrzeugverhaltenssensoren erfassen das Verhalten eines Fahrzeugs in der Fahrrichtung des Fahrzeugs, der Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist, der vertikalen Richtung und anderen Richtungen. Auf der Grundlage von Signalen von diesen Sensoren steuert bzw. regelt die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung den hydraulischen Bremsdruck, so dass das Fahrzeug sicher und ruhig fährt.
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Derartige Fahrzeugverhaltenssensoren umfassen Beschleunigungssensoren, die Beschleunigungen in vorbestimmten Erfassungsrichtungen (einschließlich der Schwerkraft) erfassen.
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Damit derartige Fahrzeugverhaltenssensoren das Verhalten des Fahrzeugs fehlerfrei erfassen, ist es erforderlich, dass die Erfassungsrichtung jedes Sensors mit der Richtung übereinstimmt, in der eine Erfassung des Verhaltens des Fahrzeugs gewünscht wird, wie beispielsweise die Fahrrichtung des Fahrzeugs (X-Achsenrichtung) oder die Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist (Y-Achsenrichtung).
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In der Praxis ist es jedoch ungeachtet dessen, wie sorgfältig derartige Fahrzeugverhaltenssensoren bei einem Fahrzeug angebracht werden, schwierig, derartige Sensoren so anzuordnen, dass die Erfassungsrichtung jedes Sensors genau mit der beabsichtigten Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt. Insbesondere ist es, wenn derartige Fahrzeugverhaltenssensoren beispielsweise in einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs angebracht werden, noch schwieriger, die Sensoren derart zu positionieren, dass die Erfassungsrichtung jedes Sensors genau mit der beabsichtigten Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt, als wenn derartige Sensoren direkt bei dem Fahrzeugrahmen angebracht werden.
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Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2004-506572 vorgeschlagen worden, Beschleunigungen und Neigungsbewegungen bei einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs anzuwenden, die Fahrzeugverhaltenssensoren trägt, die Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren auf der Grundlage derartiger Beschleunigungen oder Neigungsbewegungen mit theoretischen Ausgangswerten, von denen angenommen wird, dass die jeweiligen Sensoren sie erzeugen, wenn die Sensoren genau positioniert sind, wie es erforderlich ist, zu vergleichen und die Ausgangssignale der Sensoren auf der Grundlage der Differenz zwischen den tatsächlichen Ausgangssignalen der Sensoren und den theoretischen Werten zu korrigieren.
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Fahrzeugverhaltenssensoren werden jedoch gewöhnlich in einer fahrzeugeigenen Vorrichtung bzw. Bordvorrichtung, wie beispielsweise einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, angebracht, wobei die fahrzeugeigene Vorrichtung dann bei einem Fahrzeug angebracht wird. Somit kann, obwohl das in der vorstehend genannten Druckschrift offenbarte Verfahren die Ausgangssignale der Sensoren korrigieren kann, wenn die Sensoren in der fahrzeugeigenen Vorrichtung angebracht sind, das Verfahren die Ausgangssignale der Sensoren nicht korrigieren, wenn die fahrzeugeigene Vorrichtung bei dem Fahrzeug angebracht ist. Die theoretischen Werte sind ebenso nicht eindeutig definiert. Ebenso berücksichtigt diese Druckschrift keine Verstärkungsfehler, die jeweiligen Sensoren innewohnen bzw. zu eigen sind.
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Die Ausgangssignale herkömmlicher Fahrzeugverhaltenssensoren sind folglich nicht in ausreichendem Maße zuverlässig gewesen und genauere Fahrzeugverhaltenssensoren werden gewünscht.
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Die Druckschrift
US 2003/0236604 A1 beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zum Kompensieren von Abweichungen eines Sensorsystems zum Einsatz in einem Fahrzeugdynamiksteuersystem. Das Steuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie weist ein Sensorsystem mit Gehäuse auf, welches innerhalb der Fahrzeugkarosserie orientiert ist. Innerhalb des Gehäuses sind positioniert: ein Wandwinkelgeschwindigkeitssensor, ein Gierwinkelgeschwindigkeitssensor, ein Nickwinkelgeschwindigkeitssensor, ein Lateralbeschleunigungssensor, ein Longitudinalbeschleunigungssensor und ein Vertikalbeschleunigungssensor. Das Fahrzeug hat auch ein Sicherheitssystem. Die Steuereinheit bestimmt einen Wankabweichungswinkel, einen Nickabweichungswinkel und einen Gierabweichungswinkel als eine Funktion der Sensorausgabegrößen der Wankgeschwindigkeit, der Nichtgeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit, der Lateralbeschleunigung, der Longitudinalbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung. Die Bewegungsvariablen des Fahrzeugs entlang des fahrzeugkarosseriefesten Koordinatenkreuzes, einschließlich der Wankgeschwindigkeit, der Nickgeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit, der Lateralbeschleunigung, der Longitudinalbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung, werden dann kompensiert, basierend auf den detektierten Sensorabweichungen und den Sensorausgabegrößen der Wankgeschwindigkeit, der Nickgeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit, der Lateralbeschleunigung, der Longitudinalbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung.
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Die Druckschrift
WO 02/16179 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung bestehend aus einem Ventilblock und einer elektronischen Reglereinheit, wobei innerhalb der Reglereinheit elektronische Bauelemente zumindest für den Bremseneingriff angeordnet sind, die Signale von mindestens einem Fahrdynamiksensor, wie Gierratensensor und/oder Beschleunigungssensor, verarbeiten und wobei im Ventilblock zumindest elektrohydraulische Ventile angeordnet sind, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Fahrdynamiksensor in der Vorrichtung integriert ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Orientierung von einem oder mehreren Fahrdynamiksensoren in der obigen Vorrichtung beschrieben, mit den Schritten: Drehen und/oder Beschleunigen der Vorrichtung, in die der Sensor eingebaut ist, um eine oder mehrere festgelegte Achsen und/oder in festgelegte Richtungen, Messung der Sensorsignale während des Drehens bzw. Beschleunigens, Berechnung der Winkeldifferenzen zwischen den aktuellen Sensorachsen/-richtungen und den festgelegten Achsen/Richtungen durch Vergleich der gemessenen Sensorsignale mit den theoretisch erwarteten Sensorsignalen und Korrektur der Fehlorientierung nach dem Einbau der Fahrdynamiksensoren an Hand der berechneten Winkeldifferenzen mittels eines Justiermittels.
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Die Druckschrift
DE 101 64 108 A1 beschreibt ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines in einem Fahrzeug mit Fahrdynamikregelung eingebauten Querbeschleunigungssensors. Statt den Sensor im Rahmen einer dynamischen Beschleunigungs-Beaufschlagung durch eine Kurvenfahrt zu überprüfen, wird der Sensor durch die statisch wirkende Erdbeschleunigung überprüft, indem das Fahrzeug auf eine Querrampe mit bekanntem Neigungswinkel verbracht wird und die vom Querbeschleunigungssensor gemessene Beschleunigungskraft mit einem Sensor-Vorgabewert verglichen wird, welcher aufgrund des Neigungswinkels der Querrampe bestimmt ist, so dass im Rahmen eines Fehlerprotokolls auch auf die Ursache eines möglichen fehlerhaften Einbaus geschlossen werden kann.
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Die Druckschrift
US 2004/0163470 A1 beschreibt in einer elektrohydraulischen Steuereinheit integrierte Bewegungssensoren.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verhalten eines Fahrzeugs genauer zu erfassen.
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Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen 1, 6, 7 und 9 definierten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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In Anbetracht der Tatsache, dass das Gesamtverhalten eines Fahrzeugs beinahe ausreichend erfassbar ist, indem das Verhalten des Fahrzeugs zumindest in der Fahrrichtung des Fahrzeugs (X-Achsenrichtung) und der Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist (Y-Achsenrichtung), erfasst wird, sind gemäß der vorliegenden Erfindung erste und zweite Fahrzeugverhaltenssensorelemente zur Erfassung des Verhaltens eines Fahrzeugs A in den X-Achsen- bzw. Y-Achsenrichtungen bei dem Fahrzeug angebracht, eine Berechnung einer Abweichung θx der Sensorelemente um die X-Achse des Fahrzeugs in der YZ-Ebene (Rollen) sowie der Abweichung θy der Sensorelemente um die Y-Achse des Fahrzeugs in der XZ-Ebene (Stampfen bzw. Nicken) in Bezug auf die horizontale Ebene wird ausgeführt und die Ausgangssignale der ersten und zweiten Sensorelemente werden, während das Fahrzeug fährt, auf der Grundlage der berechneten Abweichungen θx und θy korrigiert.
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Da die Abweichungen erfasst werden, nachdem die Sensorelemente bei dem Fahrzeug angebracht worden sind, können die Ausgangssignale der Sensorelemente mit einer hohen Genauigkeit auf der Grundlage der Abweichungen θx und θy korrigiert werden.
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Neben den Abweichungen θx und θy kann die Abweichung θz der ersten und zweiten Sensorelemente um die Z-Achse in der XY-Ebene (Gieren) berechnet werden. Mit dieser Anordnung können die Ausgangssignale der Sensorelemente auf der Grundlage der Abweichungen θx und θy sowie der Abweichung θz genauer korrigiert werden.
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Während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, ist die Beschleunigung Gy in der Y-Achsenrichtung Null. Somit ist es ausgehend von den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente und von der Tatsache, dass die wahre Beschleunigung des Fahrzeugs in der Y-Achsenrichtung Null ist, oder von der Beschleunigung G0 in der Fahrrichtung des Fahrzeugs, wie sie auf der Grundlage von Signalen von fahrzeugeigenen Radgeschwindigkeitssensoren erfasst wird, während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und der Abweichungen θx und θy möglich, die Abweichungen θz der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu berechnen. Auf der Grundlage der so berechneten Abweichung θx, θy und θz ist es möglich, die Ausgangssignale der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu korrigieren.
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Wenn die Fahrzeugverhaltenssensorelemente Beschleunigungssensorelemente sind, werden die Ausgangssignale der Sensorelemente durch die Schwerkraft beeinflusst und variieren entsprechend zugehöriger Abweichungswinkel in Bezug auf die vertikale Linie.
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Somit können die Abweichungen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente in Bezug auf die Fahrrichtung des Fahrzeugs und die Richtung, die quer zu der Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, von den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente berechnet werden, während das Fahrzeug stationär ist, wobei die Fahrrichtung und die Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist, senkrecht zu der vertikalen Linie sind. Auf der Grundlage der so berechneten Abweichungen ist es möglich, die Ausgangssignale der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu korrigieren, während das Fahrzeug fährt.
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Während ein Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt (und somit kein Giermoment erzeugt), ist es möglich, die Beschleunigung des Fahrzeugs in der Fahrrichtung (X-Achsenrichtung) auf der Grundlage von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren zu berechnen, mit denen die meisten der heutigen Fahrzeuge ausgestattet sind.
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Indem die Beschleunigung des Fahrzeugs, die auf der Grundlage von Signalen von den Radgeschwindigkeitssensoren berechnet wird, während das Fahrzeug fährt, mit dem Ausgangssignal des Beschleunigungssensorelements zur Erfassung der Beschleunigung in der Fahrrichtung des Fahrzeugs verglichen wird, ist es möglich, Fehler in dem Ausgangssignal dieses Beschleunigungssensorelements zu erfassen und somit ein zugehöriges Ausgangssignal zu korrigieren.
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Derartige Fahrzeugverhaltenssensorelemente sind typischerweise auf einem Substrat bzw. einem Träger angebracht, wobei das Substrat bei einem Fahrzeug angebracht ist. Da das Substrat ein Plattenelement ist, können die Fahrzeugverhaltenssensorelemente auf einfache Weise auf dem Substrat angebracht werden, so dass die Erfassungsrichtung jedes Sensorelements parallel oder senkrecht zu der Anbringoberfläche des Substrats ist. Somit werden durch ein Positionieren des Substrats auf eine derartige Weise, dass eine zugehörige Anbringoberfläche senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie ist, die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Fahrzeugverhaltenssensorelemente ebenso nahezu senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie sein.
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In diesem Zustand sind Fehler in den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente erfassbar. Da derartige Fehler klein sind, können sie auf einfache Weise korrigiert werden. Es ist viel einfacher, das Substrat derart zu positionieren, dass die zugehörige Anbringoberfläche senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie ist, als die einzelnen Sensorelemente derart zu positionieren, dass zugehörige Erfassungsrichtungen senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Ausgangssignale von Fahrzeugverhaltenssensorelementen mit einer hohen Genauigkeit zu korrigieren, auch wenn die Sensorelemente nicht exakt positioniert sind, wie es beabsichtigt ist. Somit ist es möglich, das Verhalten des Fahrzeugs von den Ausgangssignalen der Sensorelemente genau zu erfassen.
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Weitere Merkmale und Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugverhaltenssensorelements, die zeigt, wie das Sensorelement geneigt ist,
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2A den Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die Z-Achse in der XY-Ebene.
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2B den Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die Y-Achse in der XZ-Ebene,
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2C den Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die X-Achse in der YZ-Ebene,
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3 Gleichungen, die verwendet werden, um die Ausgangssignale von Fahrzeugverhaltenssensorelementen gemäß der vorliegenden Erfindung zu korrigieren,
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4 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
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5 eine perspektivische Darstellung eines Steuerungssubstrats gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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6, wie die Ausgangssignale von Beschleunigungssensorelementen mit einer Beschleunigungsmessvorrichtung gemessen werden,
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7A eine Kommunikationsvorrichtung, die ein Signal zu einer ECU sendet, das anzeigt, dass das Fahrzeug horizontal ist,
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7B, wie die Sensorelemente Sx und Sy geneigt sind,
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8A bis 8C, wie die Verstärkungen der jeweiligen Sensorelemente Sx, Sy und Sz gemessen werden,
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9A das Fahrzeug gemäß 7A, während es in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und
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9B die Sensorelemente Sx und Sy, wie sie bei dem Fahrzeug angebracht sind, wobei zugehörige Erfassungsrichtungen in Bezug auf die X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen geneigt sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Korrigieren von Ausgangssignalen einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung bereitgestellt, die eine elektronische Steuerungseinheit umfasst, wobei die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S ein erstes Beschleunigungssensorelement Sx zur Erfassung einer Beschleunigung eines Fahrzeugs A, bei dem die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht ist, in einer X-Achsenrichtung, in die das Fahrzeug fährt, und ein zweites Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, umfasst, wobei die elektronische Steuerungseinheit konfiguriert ist, das Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage von Signalen von den ersten und zweiten Beschleunigungssensorelementen zu steuern, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum Anbringen der Sensoranordnung bei dem Fahrzeug A, zum Halten des Fahrzeugs A in einem stationären Zustand, wobei die X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen horizontal sind, zum Zuführen eines Signals, das angibt, dass das Fahrzeug horizontal ist, zu der elektronischen Steuerungseinheit, zum Berechnen erster und zweiter Abweichungswinkel θx und θy von Erfassungsrichtungen der ersten und zweiten Sensorelemente Sx und Sy um die X-Achsenrichtung in einer YZ-Ebene, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, und um die Y-Achsenrichtung in einer XZ-Ebene, die senkrecht zu der Y-Achsenrichtung ist, auf der Grundlage von Ausgangssignalen von jeweils den ersten und zweiten Sensorelementen Sx und Sy und zum Korrigieren von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Sensorelemente, während das Fahrzeug fährt, auf der Grundlage der ersten und zweiten Abweichungswinkel θx und θy.
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Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt zum Erfassen eines dritten Abweichungswinkels θz jedes der ersten und zweiten Sensorelemente um eine Z-Achsenrichtung, die senkrecht zu sowohl der X-Achsen- als auch der Y-Achsenrichtung in einer XY-Ebene ist, die senkrecht zu Z-Achsenrichtung ist, auf der Grundlage der ersten und zweiten Abweichungswinkel θx und θy, von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Sensorelemente, während das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und einer von einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der Y-Achsenrichtung (die Null ist, während das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung auf einer horizontalen Oberfläche fährt) und einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der X-Achsenrichtung, wie sie auf der Grundlage von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren, die bei dem Fahrzeug angebracht sind, berechnet wird, während das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung auf einer horizontalen Oberfläche fährt, wobei die Ausgangssignale der ersten und zweiten Sensorelemente, während das Fahrzeug fährt, auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Abweichungswinkel korrigiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Korrigieren von Ausgangssignalen einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung, die eine elektronische Steuerungseinheit umfasst, bereitgestellt, wobei die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung ein erstes Beschleunigungssensorelement zur Erfassung einer Beschleunigung eines Fahrzeugs, bei dem die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht ist, in einer X-Achsenrichtung, in der das Fahrzeug fährt, ein zweites Beschleunigungssensorelement zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, und ein drittes Beschleunigungssensorelement zur Erfassung der Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Z-Achsenrichtung, die senkrecht zu sowohl der X-Achsen- als auch der Y-Achsenrichtung ist, umfasst, wobei die elektronische Steuerungseinheit konfiguriert ist, das Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage von Signalen von den ersten, zweiten und dritten Beschleunigungssensorelementen zu steuern, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum Anbringen der Sensoranordnung bei dem Fahrzeug, zum Halten des Fahrzeugs in einem stationären Zustand, wobei die X-Achsen- und die Y-Achsenrichtungen horizontal sind und die Z-Achsenrichtungen parallel zu der vertikalen Linie sind, zum Zuführen eines Signals, das angibt, dass das Fahrzeug horizontal ist, zu der elektronischen Steuerungseinheit, zum Berechnen jeweils erster, zweiter und dritter Abweichungswinkel von Erfassungsrichtungen der ersten, zweiten und dritten Sensorelemente um die X-Achsenrichtung in einer YZ-Ebene, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, um die Y-Achsenrichtung in einer YZ-Ebene, die senkrecht zu der Y-Achsenrichtung ist, und um die Z-Achsenrichtung in einer XY-Ebene, die senkrecht zu der Z-Achsenrichtung ist, und zum Korrigieren von Ausgangssignalen der ersten, zweiten und dritten Sensorelemente, während das Fahrzeug fährt, auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Abweichungswinkel.
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Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, den Abweichungswinkel der ersten und zweiten Sensorelemente um die Z-Achsenrichtung unter Verwendung von Radgeschwindigkeitssensoren zu berechnen. Derartige Abweichungswinkel können jedoch ebenso unter Verwendung von Informationen von den Radgeschwindigkeitssensoren berechnet werden.
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Jedes der zwei vorstehend genannten Verfahren kann ferner Schritte umfassen zum Anbringen der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung bei einem Substrat, so dass die Erfassungsrichtungen der ersten und zweiten Sensorelemente parallel zu einer Oberfläche des Substrats sind, zum Positionieren des Substrats auf eine derartige Weise, dass die Oberfläche senkrecht zu der vertikalen Linie ist, oder zum Positionieren des Substrats auf eine derartige Weise, dass die Erfassungsrichtung jedes der Sensorelemente parallel zu der vertikalen Linie ist, und zum Erfassen von Ausgangssignalen der jeweiligen Sensorelemente. Durch Vergleichen dieser Ausgangssignale mit den Ausgangssignalen der Sensorelemente, wenn zugehörige Erfassungsrichtungen jeweils genau senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie sind, werden die Sensorausgangssignale korrigiert. Da Fehler in dem Ausgangssignal zu dieser Zeit klein sind, können die Sensorausgangssignale auf einfache Weise korrigiert werden.
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Vorzugsweise werden die Fahrzeugverhaltenssensorelemente bei einem Fahrzeug bei oder nahe bei einem zugehörigen Schwerpunkt angebracht. Wenn die Erfassungssignale von diesen Sensorelementen beispielsweise durch ESP zur Steuerung bzw. Regelung des Fahrzeugs durch ein Einstellen eines hydraulischen Bremsdrucks verwendet werden, müssen die Erfassungssignale von diesen Sensorelementen zu der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung in den Kraftmaschinenraum über einen Kabelbaum übertragen werden.
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Der Kabelbaum selbst trägt zu den Kosten des Fahrzeugs bei. Die Kosten für Maßnahmen zum Blockieren von Rauschen während einer Signalübertragung durch den Kabelbaum tragen ebenso zu den Kosten des Fahrzeugs bei. Wenn die Fahrzeugverhaltenssensorelemente in der elektronischen Steuerungseinheit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht sind, ist es möglich, das Erfordernis für einen Kabelbaum zu beseitigen und somit die Kosten des gesamten Fahrzeugs zu verringern.
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Wenn die Fahrzeugverhaltenssensorelemente in der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht sind, werden sie typischerweise bei einem Sensorsubstrat angebracht, das bei einem Steuerungssubstrat in einer aufrechten Position in Bezug auf das Steuerungssubstrat angebracht wird (siehe 4 und 5). Mit dieser Anordnung kann das Sensorsubstrat auf einfache Weise horizontal positioniert werden, wenn die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bei einem Fahrzeug angebracht wird.
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Auch wenn die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung nicht bei dem Fahrzeug mit einer hohen Positionsgenauigkeit angebracht wird, ist es möglich, die Positionen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente einzustellen, indem die Position des Sensorsubstrats verändert wird, wodurch die Erfassungsgenauigkeit der Sensorelemente verbessert wird.
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Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Algorithmus zum Korrigieren der Ausgangssignale einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S, die ein Beschleunigungssensorelement Sx zur Erfassung einer Beschleunigung in einer X-Achsenrichtung, die eine Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, und ein Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer Beschleunigung in einer Y-Achsenrichtung umfasst, beschrieben. Auf der Grundlage der Signale von den Sensorelementen Sx und Sy (die Beschleunigungen in X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen darstellen) wird das Verhalten des Fahrzeugs bestimmt.
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Mit den Fahrzeugverhaltenssensorelementen Sx und Sy, die bei einem Fahrzeug angebracht sind, sind, wenn jedes Fahrzeugverhaltenssensorelement Sx oder Sy von einer Position, bei der sowohl eine zugehörige Erfassungsrichtung x als auch die Richtung y, die senkrecht zu der Erfassungsrichtung x ist, senkrecht zu der vertikalen Linie sind und die Richtung z, die senkrecht zu den Richtungen x und y ist, parallel zu der vertikalen Linie ist, zu einer Position, die durch gestrichelte Linien in den 2A bis 2C gezeigt ist, geneigt ist, wobei die Richtungen x und y um die Z-Achse um einen Winkel von θz in der XY-Ebene geneigt sind (2A; Gieren), die Richtungen y und z um die X-Achse um einen Winkel von θz in der YZ-Ebene geneigt sind (2C; Rollen) und die Richtungen x und z um die Y-Achse um einen Winkel von θy in der XZ-Ebene geneigt sind (2B; Nicken), die Ausgangssignale Gx0 und Gy0 der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy durch Gleichungen (1) und (2) gemäß 3 gegeben, wobei Gx, Gy und Gz die wahren Beschleunigungen des Fahrzeugs jeweils in den X-, Y- und Z-Achsenrichtungen sind.
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Die Null-Fehler δGx und δGy in den Gleichungen (1) und (2) sind die Ausgangssignale der Sensorelemente Sx bzw. Sy, wenn die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy vollständig horizontal sind (θx = θy = 0).
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Zusätzlich zu den Null-Fehlern oder an Stelle der Null-Fehler können Verstärkungsfehler, die die Ausgangssignale der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy sind, wenn die Sensorelemente derart positioniert sind, dass zughörige Erfassungsrichtungen vollständig parallel zu der vertikalen Linie sind, verwendet werden, um das Ausgangssignal der Sensorelemente zu korrigieren.
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Somit stellen in Gleichungen (3) und (4) die Werte Gy1 und Gx1 die wahren Beschleunigungen in den Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy dar.
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Wenn das Fahrzeug, bei dem die Sensorelemente Sx und Sy angebracht sind, auf einer vollständig horizontalen Oberfläche (wobei eine zugehörige X-Achse und eine zugehörige Y-Achse senkrecht zu der vertikalen Linie sind) ist, sind die Beschleunigungen Gx und Gy, das heißt die wahren Beschleunigungen des Fahrzeugs in den X-Achsen und Y-Achsenrichtungen beide Null. Somit sind die wahren Beschleunigungen Gy2 und Gx2 in den Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente Sy und Sx durch Gleichungen (5) und (6) gegeben.
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Da die wahre Beschleunigung Gz in der Z-Achsenrichtung in diesem Zustand 1G ist, können die Abweichungen θx und θy aus Gleichungen (7) und (8) berechnet werden.
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Die Gleichungen (3) und (4) können in Gleichungen (9) und (10) umgewandelt werden. In den Gleichungen (9) und (10) sind, während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, Gy1 und Gx1 aus den Gleichungen (3) und (4) bekannt, Gz ist 1G und δGx sowie θy sind aus den Gleichungen (7) und (8) bekannt, so dass Gy3 und Gx3 aus den Gleichungen (9) und (10) berechnet werden können. Ferner ist, während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, die wahre Beschleunigung Gy in der Y-Achsenrichtung 0. somit sind in den Gleichungen (9) und (10) unbekannte Größen Gx und θz, die aus den Gleichungen (9) und (10) berechnet werden können.
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Andererseits kann, während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, die wahre Beschleunigung Gx in der X-Achsenrichtung von Radgeschwindigkeitssensoren, die bei dem Fahrzeug angebracht sind, berechnet werden, um Gy sowie θz aus den Gleichungen (9) und (10) zu berechnen.
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Da θx, θy und θz in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet werden, können die wahren Beschleunigungen Gx und Gy, während das Fahrzeug fährt, aus den Gleichungen (1) und (2) berechnet werden.
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Die Sensoranordnung S kann neben den Beschleunigungssensorelementen Sx und Sy einen zusätzlichen Sensor, wie beispielsweise einen Gierratensensor, umfassen.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf 4 bis 8 beschrieben. Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst eine Fahrzeugregelungsvorrichtung bzw. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung zur Regelung bzw. Steuerung des Fahrzeugs durch Einstellen eines hydraulischen Bremsdrucks eine hydraulische Einheit 1, eine Motor M, der bei einer Seite der hydraulischen Einheit 1 angebracht ist, und eine elektronische Steuerungseinheit 2, die bei der anderen Seite der hydraulischen Einheit 1 angebracht ist. Die hydraulische Einheit 1 umfasst ein Aluminiumgehäuse 10, in dem ein Vorratsbehälter, eine Pumpe und Steuerungsventile für eine Druckvergrößerung und eine Druckverringerung angebracht sind.
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Die elektronische Steuerungseinheit
2 umfasst ein Gehäuse
20 aus einem synthetischen Harz, in dem ein Steuerungssubstrat
21, wie es beschrieben ist, angebracht ist, um die Steuerungsventile zu steuern. Das Steuersubstrat
21 ist elektrisch mit dem Motor M und den Steuerungsventilen verbunden, um diese auf der Grundlage von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren, Gierratensensoren und anderen Sensoren (wie in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2001-260846 offenbart) zu steuern. In
4 bezeichnen Bezugszeichen
7 und
8 Hauptzylinderanschlüsse bzw. Radzylinderanschlüsse.
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In dieser Fahrzeugsteuerungsvorrichtung werden die Druckvergrößerungssteuerungsventile üblicherweise offen gehalten und die Druckverringerungssteuerungsventile werden üblicherweise geschlossen gehalten. Wenn das Bremspedal gedrückt wird, wird ein hydraulischer Druck von dem Hauptzylinder über die Hauptzylinderanschlüsse 7, die Druckvergrößerungssteuerungsventile und die Radzylinderanschlüsse 8 zu den Radzylindern übertragen, wodurch die entsprechenden Räder gebremst werden.
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Die hydraulische Einheit 1 ist so groß, dass sie nicht von einer Anbringoberfläche 20b des Gehäuses 20 der elektronischen Steuerungseinheit 2 hervorragt, während die Anbringoberfläche 20b gemäß 1 nach links von der hydraulischen Einheit 1 hervorragt.
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Das Steuerungssubstrat 21 in der elektronischen Steuerungseinheit 2 ist ein herkömmliches Substrat, das eine gedruckte Schaltungsplatine und elektronische Teile, die auf der Schaltungsplatine angebracht sind, umfasst. Das Steuerungssubstrat erstreckt sich in einen Raum, der durch den Abschnitt des Gehäuses 20 definiert wird, der von dem Gehäuse 10 der hydraulischen Einheit 1 hervorragt.
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Bei der Anbringoberfläche 20b des Abschnitts des Gehäuses 20 der elektronischen Steuerungseinheit, der von dem Gehäuse 10 der hydraulischen Einheit hervorragt, ist eine Anschlussanordnung 24 für die elektronische Steuerungseinheit angebracht, die einen Energiequellenanschluss 24a und einen Steuerungsanschluss 24b (der über dem Anschluss 24a in 4 bereitgestellt ist) umfasst. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, um die Größe der Anschlussanordnung 24 zu minimieren, der Steuerungsanschluss 24b ein Multiplex-Übertragungstyp und umfasst lediglich 16 Stifte. Die Anzahl von Stiften des Anschlusses 24b ist jedoch nicht auf 16 begrenzt.
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Die Anbringoberfläche 20b umfasst eine Ausbuchtung 25 unter der Anschlussanordnung 24. In der Ausbuchtung 25 ist eine Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S angebracht. Die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S ist bei einem kleinem Substrat (Sensorsubstrat) 31 angebracht, das wiederum bei dem Steuerungssubstrat 21 in einer aufrechten Position in Bezug auf das Steuerungssubstrat 21 angebracht ist. Das Sensorsubstrat 31 kann eine elektronische Schaltung tragen, die mit der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S verbunden ist.
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Durch Anbringen der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S in der Ausbuchtung 25, die bei der Anbringoberfläche 20b des Gehäuses der elektronischen Steuerungseinheit unter der Anschlussanordnung 24 ausgebildet ist, nimmt, da die Ausbuchtung 25 nicht von der im Wesentlichen rechteckigen Außenkontur der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung herausragt, die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung weniger Raum ein als eine herkömmliche Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, die eine Fahrzeugverhaltenssensoranordnung in einer Ausbuchtung trägt, die auf dem Rücken des Gehäuses 20 ausgebildet ist.
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Die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S umfasst ein Beschleunigungssensorelement Sx zur Erfassung einer Beschleunigung in der X-Achsenrichtung des Fahrzeugs, die die Richtung ist, in der das Fahrzeug fährt, und ein Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer Beschleunigung in der Y-Achsenrichtung des Fahrzeugs, die die Richtung ist, die quer zu der X-Achsenrichtung ist. Wenn das Sensorsubstrat 31 auf dem Steuerungssubstrat 21 angebracht ist, kann das Sensorsubstrat 31 um eine beliebige der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse geneigt werden. Sobald das Sensorsubstrat 31 zu einer gewünschten Position geneigt ist, wird das Sensorsubstrat 31 bei dem Steuerungssubstrat 21 befestigt.
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Ein Gierratensensor kann bei dem Sensorsubstrat 31 oder bei einem unterschiedlichen Abschnitt des Fahrzeugs angebracht sein.
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Nachstehend ist beschrieben, wie die Ausgangssignale der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S korrigiert werden.
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Die Sensorelement Sx und Sy sind bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht, wobei zugehörige Erfassungsrichtungen parallel zu der Oberfläche des Sensorsubstrats 31 sind.
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Das Sensorsubstrat 31 wird dann bei einem horizontalen Montagegestell 41 angebracht, um vollständig horizontal (senkrecht zu der vertikalen Linie) zu sein. In diesem Zustand werden unter Verwendung einer Beschleunigungsmessvorrichtung 42 die Ausgangssignale Gx0-1 und Gy0-1 der Sensorelement Sx und Sy gemessen.
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Da die Erfassungsrichtungen beider Sensorelemente Sx und Sy vollständig horizontal sind, wird angenommen, dass die Ausgangssignale Gx0-1 und Gy0-1 beide Null sind. Wenn aber die Ausgangssignale Gx0-1 und Gy0-1 nicht Null sind, wird bestimmt, dass sie Null-Fehler sind, die den jeweiligen Sensorelementen Sx und Sy zu eigen sind bzw. innewohnen, und sie werden als Null-Fehler δGx und δGy in den Gleichungen gemäß 3 verwendet.
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Dann werden, wie es in 8B und 8C gezeigt ist, wenn das Sensorsubstrat 31 derart positioniert ist, dass die Erfassungsrichtung jedes der Sensorelemente Sx und Sy parallel zu der vertikalen Linie ist, die Ausgangssignale Gx0-2 und Gy0-2 der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy gemessen. Da die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelement parallel zu der vertikalen Linie sind, wird angenommen, dass die Ausgangssignale Gx0-2 und Gy0-2 beide "1" sind. Wenn aber die Ausgangssignale Gx0-2 und Gy0-2 nicht "1" sind, wird bestimmt, dass sie Verstärkungsfehler sind, die den jeweiligen Sensorelementen Sx und Sy innewohnen, die als Fehlerwerte δGx und δGy in den Gleichungen gemäß 3 verwendet werden.
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Die Fehlerwerte werden an einem Ort gemessen, bei dem die Sensorelemente Sx und Sy bei dem Sensorelemente Sx und Sy bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht werden, wie beispielsweise eine Montagefabrik für die ECU oder die hydraulische Einheit. Falls es gewünscht wird, können Null-Fehler und/oder Verstärkungsfehler eines Gierratensensors, der bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht wird, ebenso gleichzeitig gemessen werden, indem beispielsweise das Sensorsubstrat parallel zu der vertikalen Linie eingestellt wird, um das Ausgangssignal des Gierratensensors auf der Grundlage der so gemessenen Fehlerwerte zu korrigieren.
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Das Sensorsubstrat 31 wird dann bei dem Steuerungssubstrat 21 in der elektronischen Steuerungseinheit 2 der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht und die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung wird bei einem Fahrzeug A angebracht. Das Fahrzeug A wird nun auf eine horizontale Oberfläche B gestellt, wie es in 7A gezeigt ist, so dass sowohl die X-Achsen- als auch die Y-Achsenrichtung des Fahrzeugs senkrecht zu der vertikalen Linie sind.
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In diesem Zustand wird ein Signal, das angibt, dass das Fahrzeug horizontal ist, zu der elektronischen Steuerungseinheit 2 der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gesendet, so dass die elektronische Steuerungseinheit 2 erkennt, dass das Fahrzeug horizontal ist.
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Die elektronische Steuerungseinheit 2 berechnet dann aus den Gleichungen gemäß 3 die Abweichungswinkel θ1 und θ2 (θy und θx; siehe 7B) der jeweiligen Sensorelemente um die Y-Achse und die X-Achse auf der Grundlage der Ausgangssignale Gx2-1 und Gy2-1 der Sensorelemente Sx und Sy sowie der Fehlerwerte δGx und δGy.
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Dann wird, wie es in 9A und 9B gezeigt ist, während das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt und somit kein Giermoment erzeugt, die Beschleunigung G0 des Fahrzeugs in der X-Achsenrichtung auf der Grundlage von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren berechnet. Dann berechnet auf der Grundlage der Beschleunigung G0, der Abweichungswinkel θ1 und θ2 (θy und θx) sowie der Ausgangssignale der Sensorelemente Sx und Sy die ECU den Abweichungswinkel θ3 (θz) um die Z-Achse aus den Gleichungen (9) und (10) gemäß 3.
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Jedes Mal, wenn das Fahrzeug fährt, kann der Abweichungswinkel θz korrigiert werden, indem beispielsweise Befehle mit Intervallen von 6 bis 8 Millisekunden gesendet werden.
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Während das Fahrzeug fährt, berechnet die ECU aus den Gleichungen (9) und (10) die wahren Beschleunigungen Gx und Gy des Fahrzeugs in den X-Achsen- bzw. Y-Achsenrichtungen auf der Grundlage der Abweichungswinkel θ1, θ2 und θ3 sowie der Ausgangssignale der Sensorelemente Sx und Sy. Auf der Grundlage der so berechneten wahren Beschleunigungen Gx und Gy des Fahrzeugs kann die ECU das Fahrzeug A genau steuern bzw. regeln.
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Die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S kann ferner ein Beschleunigungssensorelement Sz (siehe 5, 6 und 7B) zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der Z-Achsenrichtung umfassen. In diesem Fall kann die ECU konfiguriert sein, Null-Fehler, Verstärkungsfehler und die Abweichungswinkel θx, θy und θz des Sensorelements Sz zu erfassen und auf der Grundlage dieser Werte die wahre Beschleunigung Gz aus den Gleichungen (9) und (10) zu berechnen. In den 8A bis 8C ist gezeigt, wie die Verstärkungen der jeweiligen Sensorelemente Sx, Sy und Sz gemessen werden.
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Erste und zweite Beschleunigungssensorelemente zur Erfassung der Beschleunigung eines Fahrzeugs in der Richtung, in der das Fahrzeug fährt, und der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Richtung, die quer zu der Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, werden bei einem Sensorsubstrat angebracht, das bei einem Steuerungssubstrat einer Fahrzeugssteuerungsvorrichtung angebracht wird. Wenn das Sensorsubstrat derart positioniert ist, dass die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie sind, werden die Ausgangssignale der jeweiligen Sensorelemente als Null-Fehler oder Verstärkungsfehler erfasst. Das Sensorsubstrat wird dann bei einem Fahrzeug angebracht und es wird, wenn das Fahrzeug auf eine horizontale Oberfläche gestellt ist, ein Signal zu einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) der Fahrzeugssteuerungsvorrichtung gesendet, so dass die ECU erkennen kann, dass das Fahrzeug horizontal ist. Auf der Grundlage der Ausgangssignale von den ersten und zweiten Sensorelementen zu dieser Zeit werden die Abweichungswinkel der Sensorelemente um die X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen berechnet. Die Beschleunigung in der X-Achsenrichtung wird von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren berechnet. Auf der Grundlage der Abweichungswinkel und der Beschleunigung in der X-Achsenrichtung wird der Abweichungswinkel der Sensorelemente um die Z-Achse berechnet. Auf der Grundlage der so berechneten Abweichungswinkel und von Null-Fehlern und/oder Verstärkungsfehlern werden die Ausgangssignale der Sensorelemente korrigiert, um wahre Beschleunigungen in den X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen zu erhalten.