DE102007040827A1

DE102007040827A1 - Fahrzeugzustand-Einschätzungssystem

Info

Publication number: DE102007040827A1
Application number: DE102007040827A
Authority: DE
Inventors: Takashi Wako Furuichi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: US20080059025A1; JP2008055927A; JP4199273B2; DE102007040827B4

Abstract

Eine Schwingungsmodell-Speichereinheit speichert ein Schwingungsmodell, welches aus einem ungefederten Teil, einem gefederten Teil, einem Dämpfer, einem Reifen sowie einer Aufhängungsfeder gebildet ist, eine Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst einen tatsächlichen Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil und eine Abweichungsberechnungseinheit berechnet eine Abweichung zwischen einem geschätzten Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil, welcher durch das Schwingungsmodell abgeschätzt wird, und dem tatsächlichen Relativabstand. Eine Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechnet einen Eingabeparameter, welcher in das Schwingungsmodell von einer Straßenoberfläche eingegeben wird, und zwar auf Grundlage der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten Abweichung, und eine Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit berechnet eine Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch Anwenden des Eingabeparameters auf das Schwingungsmodell.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-231786 , eingereicht am 29. August 2006 beim Japanischen Patentamt. Die Prioritätsanmeldung ist in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme eingeschlossen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugzustand-Einschätzungssystem, welches eine Berechnung verschiedener Zustandsgrößen eines Fahrzeugs, einschließlich einer Straßenoberflächenverlagerung und einer Federbeschleunigung, durch Anwenden eines tatsächlichen Relativabstands (eines Dämpferhubwegs) eines ungefederten Teils zu einem gefederten Teil des Fahrzeugs auf ein Schwingungsmodell des Fahrzeugs ermöglicht.
BETREFFENDES FACHGEBIET
Es ist in dem US-Patent Nr. 5,987367 eine Technik bekannt, in welcher eine Relativgeschwindigkeit eines ungefederten Teils zu einem gefederten Teil eines Fahrzeugs dadurch abgeschätzt wird, dass eine Abweichung zwischen einer durch einen Sensor erfassten Beschleunigung des gefederten Teils und einer abgeschätzten Beschleunigung des ungefederten Teils auf ein Schwingungsmodell angewendet wird, welches aus einem ungefederten Teil, einem gefederten Teil, einem Dämpfer, einer Reifen- sowie einer Aufhängungsfederung gebildet ist.
Da die genannte Technik des betreffenden Fachgebiets im Übrigen eine Verlagerung (Unregelmäßigkeiten) einer Straßenoberfläche als eine Störung behandelte, gab das Schwingungsmodell einen Schwingungszustand eines Fahrzeugs nicht genau an und wies somit ein Problem dahingehend auf, dass eine genaue Berechnung verschiedener Zustandsgrößen eines Fahrzeugs, einschließlich einer Straßenoberflächenverlagerung, schwierig war.
ABRISS
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem bereit, welches eine genaue Berechnung einer Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch die Verwendung eines Schwingungsmodells ermöglicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem vorgeschlagen, umfassend eine Schwingungsmodell-Speichereinheit zum Speichern eines Schwingungsmodells, das aus einem ungefederten Teil, einem gefederten Teil, einem Dämpfer, einem Reifen und einer Aufhängungsfeder gebildet ist, eine Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand zum Erfassen eines tatsächlichen Relativabstands eines ungefederten Teils zu einem gefederten Teil, eine Abweichungsberechnungseinheit zum Berechnen einer Abweichung zwischen einem geschätzten Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil, welcher durch das Schwingungsmodell geschätzt wird, und dem tatsächlichen Relativabstand, welcher durch die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst wird, eine Eingabeparameter-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Eingabeparameters, welcher von einer Straßenoberfläche in das Schwingungsmodell eingegeben wird, auf Grundlage der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten Abweichung, sowie eine Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch Anwenden des durch die Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechneten Eingabeparameters auf das Schwingungsmodell.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, in welchem die durch die Fahrzeugzustandsgrößeneinheit berechnete Zustandsgröße eines Fahrzeugs eine Federbeschleunigung umfasst.
Anzumerken ist, dass eine Straßenoberflächenverlagerung x0, welche in einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben wird, dem Eingabeparameter der vorliegenden Erfindung entspricht.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere der folgenden Vorteile umfassen. Zum Beispiel speichert gemäß der Konfiguration des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung die Schwingungsmodell-Speichereinheit das Schwingungsmodell, welches aus dem ungefederten Teil, dem gefederten Teil, dem Dämpfer, dem Reifen und der Aufhängungsfeder gebildet ist, die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst einen tatsächlichen Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil und die Abweichungsberechnungseinheit berechnet eine Abweichung zwischen einem geschätzten Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil, welcher durch das Schwingungsmodell abgeschätzt wird, und dem tatsächlichen Relativabstand, welcher durch die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst wird. Die Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechnet einen Eingabeparameter, welcher von einer Straßenoberfläche in das Schwingungsmodell eingegeben wird, und zwar auf Grundlage der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten Abweichung, und die Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit berechnet eine Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch Anwenden des durch die Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechneten Eingabeparameters auf das Schwingungsmodell. Da somit die Zustandsgröße des Fahrzeugs berechnet wird, indem der Eingabeparameter, welcher auf Grundlage der Abweichung zwischen dem geschätzten Relativabstand und dem tatsächlichen Relativabstand des ungefederten Teil zu dem gefederten Teil berechnet wird, in das Schwingungsmodell eingegeben wird, kann eine Mehrzahl von Zustandsgrößen des Fahrzeugs, einschließlich einer Straßenoberflächenverlagerung, mit guter Genauigkeit nur durch Erfassen des tatsächlichen Relativabstands berechnet werden.
Zusätzlich kann gemäß der Konfiguration des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung aufgrund der Tatsache, dass die durch die Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit berechnete Zustandsgröße eines Fahrzeugs eine Federbeschleunigung umfasst, die Federbeschleunigung, welche einen wichtigen Parameter für die Verwendung für eine Skyhook-Regelung (Himmel-verankerte Regelung) bildet, ohne die Notwendigkeit für einen Federbeschleunigungssensor berechnet werden.
Andere Merkmale und Vorteile können von der folgenden detaillierten Beschreibung, aus den beigefügten Zeichnungen sowie den Ansprüchen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Blockdarstellung eines Fahrzeugzustand-Abschätzungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche einen Betrieb des Systems erläutert, wenn eine PID-Verstärkung nach Maßgabe der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesetzt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 und 2 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1 ist eine Blockdarstellung eines Fahrzeugzustand-Abschätzungssystems, während 2 eine erläuternde Darstellung ist, welche einen Betrieb des Systems zeigt, wenn eine PID-Verstärkung gesetzt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem der beispielhaften Ausführungsform eine Schwingungsmodell-Speichereinheit M1, eine Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand M2, eine Abweichungsberechnungseinheit M3, eine Eingabeparameter-Berechnungseinheit M4 und eine Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit M5.
Die Schwingungsmodell-Speichereinheit M1 speichert ein Schwingungsmodell, welches aus einem ungefederten Teil 11, der eine ungefederte Masse m1 aufweist, einem gefederten Teil 12, der eine Federmasse m2 aufweist, einem Dämpfer 13, der einen Dämpfungskoeffizienten C2 aufweist, einem Reifen 14, der eine Federkonstante K1 aufweist, sowie einer Aufhängungsfeder 15, die eine Federkonstante K2 aufweist, gebildet ist. x0, x1, x2 sind Koordinatensysteme, welche in einem Raum fixiert sind, so dass sie sich in senkrechte Richtungen erstrecken, wobei x0, x1, x2 jeweils eine Verlagerung einer Straßenoberfläche (Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche), eine Verlagerung des ungefederten Teils 11 bzw. eine Verlagerung des gefederten Teils 12 bezeichnen.
Die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand M2 ist so eingerichtet, dass sie einen tatsächlichen Relativabstand L* berechnet, welcher ein tatsächlicher Relativabstand des ungefederten Teils 11 zu dem gefederten Teil 12 ist, und ist speziell aus einem Hubbetragsensor zum Erfassen eines Expansionshubs des Dämpfers 13 gebildet.
Die Abweichungsberechnungseinheit M3 berechnet eine Abweichung δ = L* – L zwischen einem geschätzten Relativabstand L = (x2 – x1), welcher der relative Abstand des ungefederten Teils 11 zu dem gefederten Teil 12 ist, der durch die Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit M5 auf Grundlage des in der Schwingungsmodell-Speichereinheit M1 gespeicherten Schwingungsmodells berechnet (abgeschätzt) wird, und einem tatsächlichen Relativabstand L*, welcher durch die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand M2 erfasst wird.
Die Eingabeparameter-Berechnungseinheit M4 berechnet eine Straßenoberflächenverlagerung x0, welche ein von der Straßenoberfläche in das Schwingungsmodell eingegebener Eingabeparameter ist, indem der durch die Abweichungsberechnungseinheit M3 berechneten Abweichung δ eine PID-Verstärkung verliehen wird. Die PID-Verstärkung wird in einer Weise gesetzt, welche nachfolgend beschrieben wird. Wie nämlich in 2 gezeigt ist, wird ein Sensor für ungefederte Beschleunigung 16 zum Erfassen einer tatsächlichen ungefederten Beschleunigung vorübergehend an einem tatsächlichen Fahrzeug bereitgestellt und eine geschätzte ungefederte Beschleunigung, welche durch das Schwingungsmodell abgeschätzt wird, wird mit einer tatsächlichen ungefederten Beschleunigung verglichen, die durch den Sensor für ungefederte Beschleunigung 16 erfasst wird. Da die abgeschätzte ungefederte Beschleunigung sich nach Maßgabe des Werts der PID-Verstärkung ändert, wird die PID-Verstärkung so gesetzt (abgestimmt), dass die abgeschätzte ungefederte Beschleunigung mit der tatsächlichen ungefederten Beschleunigung zusammenfällt. Da dann, wenn die Einstellung der PID-Verstärkung in dieser Weise abgeschlossen ist, sichergestellt ist, dass das Schwingungsmodell die Straßenoberflächenverlagerung x0, die ungefederte Verlagerung x1 sowie die gefederte Verlagerung x2 des tatsächlichen Fahrzeugs genau simuliert, wird der Sensor für ungefederte Beschleunigung 16 überflüssig und wird daher entfernt.
Rückkehrend zu 1 berechnet die Fahrzeugzustandsgrößen- Berechnungseinheit M5 dann, wenn das Schwingungsmodell schwingen gelassen wird, und zwar auf Grundlage der als Eingabe verwendeten Straßenoberflächenverlagerung x0, welche der durch die Eingabeparameter-Berechnungseinheit M4 berechnete Eingabeparameter ist, eine Mehrzahl von Zustandsgrößen des Fahrzeugs auf Grundlage des Schwingungszustands (Straßenoberflächenverlagerung x0, ungefederte Verlagerung x1 und gefederte Verlagerung x2) des Schwingungsmodells.
Die Zustandsgrößen des Fahrzeugs umfassen eine Straßenoberflächenverlagerung, welche nichts anderes ist als x0, eine ungefederte Verlagerung, welche nichts anderes ist als x1, eine ungefederte Geschwindigkeit, welche dx1/dt entspricht, eine ungefederte Beschleunigung, welche d²x1/dt² entspricht, eine gefederte Verlagerung, welche nichts anderes ist als x2, eine gefederte Geschwindigkeit, welche dx2/dt entspricht, eine gefederte Beschleunigung, welche d²x2/dt² entspricht, eine Hubgeschwindigkeit des Dämpfers 13, welche d(x2 – x1)/dt entspricht und dergleichen.
Da somit die PID-Verstärkung so gesetzt wird, dass die durch das Schwingungsmodell abgeschätzte, geschätzte ungefederte Beschleunigung mit der durch den Sensor für ungefederte Beschleunigung 16 erfassten tatsächlichen ungefederten Beschleunigung zusammenfällt und das Schwingungsmodell unter Verwendung der eingegebenen Straßenoberflächenverlagerung x0, die auf Grundlage der so eingestellten PID-Verstärkung berechnet wird, schwingen gelassen wird, wird die Zuverlässigkeit des Zusammentreffens zwischen dem Schwingungsmodell und dem tatsächlichen Fahrzeug verstärkt, wodurch es möglich gemacht wird, die Zustandsgrößen des Fahrzeugs mit guter Genauigkeit zu berechnen.
Da zusätzlich die Straßenoberflächenverlagerung x0 berechnet werden kann, kann der Straßenoberflächenzustand bestimmt werden, was mit der in der obigen USP5,987,367 beschriebenen Technik des betreffenden Fachgebiets nicht möglich war. Da ferner die Federbeschleunigung d²x2/dt² berechnet werden kann, kann eine Skyhook-Regelung (Himmel-verankerte Regelung) unter Verwendung der Federbeschleunigung d²x2/dt² ohne Notwendigkeit eines speziellen Federbeschleunigungssensors durchgeführt werden.
Während somit die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurde, können verschiedene Modifikationen der Gestaltung an der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, ohne die Idee und den Rahmen derselben zu verlassen.
Beispielsweise sind Zustandsgrößen des Fahrzeugs, welche durch die Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit M5 berechnet werden, nicht auf die Oberflächenverlagerung, die ungefederte Verlagerung, die ungefederte Geschwindigkeit, die ungefederte Beschleunigung, die gefederte Verlagerung, die gefederte Geschwindigkeit, die gefederte Beschleunigung und die Hubgeschwindigkeit begrenzt.
Eine Schwingungsmodell-Speichereinheit speichert ein Schwingungsmodell, welches aus einem ungefederten Teil, einem gefederten Teil, einem Dämpfer, einem Reifen sowie einer Aufhängungsfeder gebildet ist, eine Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst einen tatsächlichen Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil und eine Abweichungsberechnungseinheit berechnet eine Abweichung zwischen einem geschätzten Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil, welcher durch das Schwingungsmodell abgeschätzt wird, und dem tatsächlichen Relativabstand. Eine Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechnet einen Eingabeparameter, welcher in das Schwingungsmodell von einer Straßenoberfläche eingegeben wird, und zwar auf Grundlage der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten Abweichung, und eine Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit berechnet eine Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch Anwenden des Eingabeparameters auf das Schwingungsmodell.

Claims

Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem, umfassend eine Schwingungsmodell-Speichereinheit zum Speichern eines Schwingungsmodells, welches ein ungefedertes Teil, ein gefedertes Teil, einen Dämpfer, einen Reifen und eine Aufhängungsfeder umfasst, eine Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand, welche einen tatsächlichen Relativabstand eines ungefederten Teils zu einem gefederten Teil erfasst, eine Abweichungsberechnungseinheit, welche eine Abweichung zwischen einem geschätzten Relativabstand des ungefederten Teils zu dem gefederten Teil, der durch das Schwingungsmodell geschätzt wird, und dem tatsächlichen Relativabstand, der durch die Erfassungseinheit für einen tatsächlichen Relativabstand erfasst wird, berechnet, eine Eingabeparameter-Berechnungseinheit, welche einen Eingabeparameter, der von einer Straßenoberfläche in das Schwingungsmodell eingegeben wird, auf Grundlage der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechneten Abweichung berechnet, sowie eine Fahrzeugzustandsgrößen-Berechnungseinheit, welche eine Zustandsgröße eines Fahrzeugs durch Anwenden des durch die Eingabeparameter-Berechnungseinheit berechneten Eingabeparameters auf das Schwingungsmodell berechnet.
Fahrzeugzustand-Abschätzungssystem nach Anspruch 1, in welchem die durch die Fahrzeugzustandsgrößeneinheit berechnete Zustandsgröße eines Fahrzeugs eine Federbeschleunigung umfasst.