DE102015203976A1

DE102015203976A1 - Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und Fahrzeugzustandsschätzverfahren

Info

Publication number: DE102015203976A1
Application number: DE102015203976.5A
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Koumura Shingo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: JP6003931B2; DE102015203976B4; US20150258975A1; CN104908548B; CN104908548A; JP2015171845A; US9399470B2

Abstract

Es werden eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung (101), ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren und eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung geschaffen, die in der Lage sind, die Zustandsgröße des Fahrzeugs (100) mit hoher Genauigkeit anhand der Raddrehzahl unabhängig von der Änderung der Fahrzeugeigenschaften zu schätzen. Die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung (101) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4), die eine Raddrehzahl jedes Rads des Fahrzeugs (100) erfasst; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1), die eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) erfasst; und eine Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21), die eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4) erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1) erfasst wird, erhalten wird, schätzt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren.
2. Stand der Technik
Eine Technik zum Schätzen einer Zustandsgröße eines Fahrzeugs anhand einer Raddrehzahl ist bekannt.
Die JP H5-319051 A beschreibt beispielsweise eine Rollerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Drehbewegung um eine Vorwärts-Rückwärts-Achse bzw. Längsachse eines Fahrzeugs (Wanken), wobei die Rollerfassungsvorrichtung enthält: erste und zweite Raddrehzahlerfassungseinheiten zum Erfassen von Raddrehzahlen auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs; erste und zweite Raddrehzahlschwankungsbetragsextrahierungseinheiten zum Erhalten einer Schwankungsgröße der Raddrehzahl eines Federresonanzfrequenzbereichs für jeweils die linken und rechten Räder auf der Grundlage der erfassten Drehzahlen der linken und rechten Räder; und eine Rollberechnungseinheit zum Berechnen einer Größe der Drehbewegung um die Vorwärts-Rückwärts-Achse des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Umkehrphasenkomponente der erhaltenen Schwankungsgröße für die linken und rechten Räder.
Bei der herkömmlichen Technik ist eine Übertragungseigenschaft eines gefederten/ungefederten Verhaltens in Bezug auf einen jeweiligen Eingang (Straßenoberfläche, Lenkung, Gaspedal, Bremse etc.) notwendig, wobei sich die Übertragungseigenschaft in Abhängigkeit von einem Fahrzeugzustand (Lastzustand etc.) ändert. Somit ändert sich bei der herkömmlichen Technik, wenn die Zustandsgröße des Fahrzeugs anhand der Raddrehzahl geschätzt wird, die Fahrzeugeigenschaft (Übertragungseigenschaft des gefederten Verhaltens in Bezug auf das ungefederte Verhalten etc.) in Abhängigkeit von der Änderung des Fahrzeugzustands (Änderung des Lastzustands etc.), und somit wird eine sehr genaue Schätzung schwierig. Daher sind weitere Verbesserungen der herkömmlichen Technik notwendig, um die Genauigkeit beim Schätzen der Zustandsgröße des Fahrzeugs anhand der Raddrehzahl zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die obigen Probleme, und es ist ihre Aufgabe, eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren zu schaffen, die in der Lage sind, die Zustandsgröße des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit anhand der Raddrehzahl unabhängig von der Änderung der Fahrzeugeigenschaften zu schätzen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest teilweise die Probleme der herkömmlichen Technologie zu lösen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann anhand der folgenden Konfigurationen gelöst werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung: eine Raddrehzahlerfassungseinheit, die ausgelegt ist, eine Raddrehzahl bzw. Radwinkelgeschwindigkeit jedes Rads eines Fahrzeugs zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit, die ausgelegt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; und eine Zustandsgrößenschätzeinheit, die ausgelegt ist, eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten bzw. entgegengesetzten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit erfasst wird, erhalten wird, zu schätzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wandelt die Zustandsgrößenschätzeinheit als Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder, [Formel 1], die eine Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer vorderen Radposition und eine Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer hinteren Radposition repräsentiert, in [Formel 2] unter Verwendung des Werts um, der durch Teilen der Radbasis des vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, schätzt als ungefederte Zustandsgröße eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs, die in [Formel 3] angegeben ist, und eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs, die in [Formel 4] angegeben ist, anhand der [Formel 2] und schätzt als gefederte Zustandsgröße einen gefederten Rollwinkel des Fahrzeugs, der in [Formel 5] angegeben ist, mit [Formel 1]
[Formel 2]
[Formel 3]
[Formel 4]
[Formel 5]
(In der [Formel 1] bis [Formel 5] bedeuten Δω_F: Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer Vorderradposition; Δω_R: Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer Hinterradposition; Δω₁: Raddrehzahl eines FR-Rads; Δω₂: Raddrehzahl eines FL-Rads; Δω₃: Raddrehzahl eines RR-Rads; Δω₄: Raddrehzahl eines RL-Rads; α_XF, α_XR: Vorwärts-Rückwärts-Achsverschiebung in Bezug auf einen Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; α_θF, α_θR: Achsnickwinkel in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; r_F, r_R: Reifenradius (vorderes Rad, hinteres Rad); W_F, W_R: Links-Rechts-Abstand (Gerüsthälfte) von einer Achsposition zu einem Karosserieschwerpunkt; φ_BG: gefederter Rollwinkel; Z_A1 bis Z_A4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des vorderen rechten, vorderen linken, hinteren rechten, hinteren linken Rads; Z_AF: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads; Z_AR: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads; L: Radbasis; U: Fahrzeuggeschwindigkeit; und s: Laplace-Operator) Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung außerdem eine Lastzustandsschätzeinheit, die ausgelegt ist, eine Rollresonanzfrequenz und einen maximalen Wert einer Übertragungsfunktion der gefederten Zustandsgröße in Bezug auf die ungefederte Zustandsgröße auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels, die von der Zustandsgrößenschätzeinheit geschätzt werden, zu berechnen und einen Lastzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der berechneten Rollresonanzfrequenz und des maximalen Werts der Übertragungsfunktion zu schätzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung: eine Raddrehzahlerfassungseinheit, die ausgelegt ist, eine Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit, die ausgelegt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; eine Zustandsgrößenschätzeinheit, die ausgelegt ist, eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit erfasst wird, erhalten wird, zu schätzen; und eine Steuereinheit, die ausgelegt ist, eine Aufhängungsvorrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der ungefederten Zustandsgröße und/oder der gefederten Zustandsgröße, die von Zustandsgrößenschätzeinheit geschätzt wird, zu steuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren einen Raddrehzahlerfassungsschritt zum Erfassen einer Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs; einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; und einen Zustandsgrößenschätzschritt zum Schätzen einer ungefederten Zustandsgröße und/oder einer gefederten Zustandsgröße des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die in dem Raddrehzahlerfassungsschritt erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die in dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt erfasst wird, erhalten wird.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine Ansicht, die eine Schwankungsgröße eines Drehwinkels eines Rads beschreibt;
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße;
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch Nicken;
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch eine Drehung des Fahrzeugs (Gieren);
7 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch einen Hub einer Aufhängungsvorrichtung (eines Rads);
8 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines ungefederten Nickwinkels durch das Nicken;
9 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines ungefederten Nickwinkels durch den Hub der Aufhängungsvorrichtung;
10 ist eine Ansicht, die eine Entsprechung zwischen dem Blockdiagramm der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung der 2 und theoretischen Formeln gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Größe einer Last, einer Schwerpunktshöhe und einer Rollresonanzfrequenz darstellt; und
12 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Größe der Last, der Schwerpunktshöhe und einem maximalen Wert einer Übertragungsfunktion darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden werden eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 12 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform. 2 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Schwankungsgröße eines Drehwinkels eines Rads. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch Nicken. 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch eine Drehung (Gieren) des Fahrzeugs. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch einen Hub einer Aufhängungsvorrichtung (eines Rads). 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines ungefederten Nickwinkels durch Nicken. 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung des ungefederten Nickwinkels durch den Hub der Aufhängungsvorrichtung. 10 ist eine Ansicht, die eine Entsprechung zwischen dem Blockdiagramm der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung der 2 und theoretischen Formeln gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 11 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Größe einer Last, einer Schwerpunktshöhe und einer Rollresonanzfrequenz darstellt. 12 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Größe der Last, der Schwerpunktshöhe und einem maximalen Wert einer Übertragungsfunktion darstellt.
Eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet das Merkmal, dass die Beziehung zwischen den Raddrehzahlen der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder und dem gefederten und ungefederten Verhalten durch die Fahrzeugeigenschaften (ungefederte Masse etc.) nicht beeinflusst wird, und schätzt das ungefederte/gefederte Verhalten der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder aus den Raddrehzahlen der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder. Die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet eine Übertragungsfunktion eines gefederten Abschnitts in Bezug auf einen ungefederten Abschnitt aus dem geschätzten ungefederten/gefederten Verhalten der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder, schätzt den Lastzustand etc. des Fahrzeugs anhand der Übertragungsfunktion und reflektiert denselben bei einer Modelleinstellung bzw. -festlegung einer Aufhängungssteuerung und einer Bremssteuerung. Die Details werden im Folgenden beschrieben.
Ein Fahrzeug 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 beschrieben. Wie es in 1 dargestellt ist, enthält das Fahrzeug 100 die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101, Räder 2 (2FR, 2FL, 2RR, 2RL) und eine Aufhängungsvorrichtungen 10 (10FR, 10FL, 10RR, 10RL). Die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält mindestens eine ECU 1 (die eine Funktion einer Zustandsgrößenschätzeinheit und einer Lastzustandsschätzeinheit, die später beschrieben werden, aufweist) und eine Raddrehzahlerfassungseinheiten 4 (4FR, 4FL, 4RR, 4RL). Wie es später beschrieben wird, weist die ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion einer Steuereinheit zum Steuern der Aufhängungsvorrichtungen 10 (10FR, 10FL, 10RR, 10RL) auf. Daher ist in dem Fahrzeug 100 eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 102 montiert, die die ECU 1 und die Raddrehzahlerfassungseinheiten 4 enthält.
Das Fahrzeug 100 enthält als Räder 2 ein vorderes rechtes Rad 2FR, ein vorderes linkes Rad 2FL, ein hinteres rechtes Rad 2RR und ein hinteres linkes Rad 2RL. Das Fahrzeug 100 enthält außerdem als Aufhängungsvorrichtungen 10 eine vordere rechte Aufhängungsvorrichtung 10FR, eine vordere linke Aufhängungsvorrichtung 10FL, eine hintere rechte Aufhängungsvorrichtung 10RR und eine hintere linke Aufhängungsvorrichtung 10RL. In der vorliegenden Beschreibung gibt der Anhang bzw. Zusatz FR eines Bezugszeichens für das jeweilige Element eine Zuordnung zu dem rechten vorderen Rad 2FR an. Auf ähnliche Weise gibt der Anhang FL eines Bezugszeichens eine Zuordnung zu dem vorderen linken Rad 2FL an, der Anhang RR gibt eine Zuordnung zu dem hinteren rechten Rad 2RR an und der Anhang RL gibt eine Zuordnung zu dem hinteren linken Rad 2RL an.
Die Aufhängungsvorrichtung 10 verbindet den ungefederten Abschnitt und den gefederten Abschnitt miteinander. Hier enthält der ungefederte Abschnitt vordere und hintere Lenkelemente, ein Gelenk etc. und ist ein Abschnitt, der mit der Radseite in Bezug auf die Aufhängungsvorrichtung 10 in dem Fahrzeug 100 verbunden ist. Der gefederte Abschnitt ist ein Abschnitt, der von der Aufhängungsvorrichtung 10 in dem Fahrzeug 100 unterstützt bzw. getragen wird, und ist beispielsweise eine Karosserie 3. Die Aufhängungsvorrichtung 10 toleriert die relative Verschiebung zwischen dem gefederten Abschnitt und dem ungefederten Abschnitt durch Ausdehnen und Zusammenziehen. Die Aufhängungsvorrichtung 10 ist beispielsweise in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine vertikale Achse geneigt.
Die Aufhängungsvorrichtung 10 enthält einen Stoßdämpfer 11 (11FR, 11FL, 11RR, 11RL) und einen Aufhängungsaktuator 12 (12FR, 12FL, 12RR, 12RL). Der Stoßdämpfer 11 erzeugt eine Dämpfungskraft zum Dämpfen der Relativbewegung zwischen dem gefederten Abschnitt und dem ungefederten Abschnitt. Der Aufhängungsaktuator 12 stellt die Dämpfungskraft (Dämpfungskoeffizient), die von dem Stoßdämpfer 11 erzeugt wird, ein. Der Aufhängungsaktuator 12 kann die Dämpfungseigenschaft des Stoßdämpfers 11 in eine beliebige Eigenschaft von einer weichen Dämpfung (niedrige Dämpfungskraft) bis zu einer relativ harten Dämpfung (große Dämpfungskraft) ändern.
Jedes Rad 2FR, 2FL, 2RR, 2RL enthält die Raddrehzahlerfassungseinheit 4 (4FR, 4FL, 4RR, 4RL) zum Erfassen der jeweiligen Raddrehzahl. Die vordere rechte Raddrehzahlerfassungseinheit 4FR erfasst die Raddrehzahl des vorderen rechten Rads 2FR. Auf ähnliche Weise erfassen die vordere linke Raddrehzahlerfassungseinheit 4FL, die hintere rechte Raddrehzahlerfassungseinheit 4RR und die hintere linke Raddrehzahlerfassungseinheit 4RL jeweils die Raddrehzahl des vorderen linken Rads 2FL, des hinteren rechten Rads 2RR und des hinteren linken Rads 2RL. Ein Signal, das das Erfassungsergebnis der jeweiligen Raddrehzahlerfassungseinheit 4FR, 4FL, 4RR, 4RL angibt, wird in die ECU 1 eingegeben.
Die ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform ist eine elektronische Steuereinheit, die einen Computer enthält. Die ECU 1 weist eine Funktion einer jeweiligen Schätzeinheit zum Schätzen des Fahrzeugzustands auf. Die ECU 1 ist mit den Aufhängungsvorrichtungen 10 der jeweiligen Räder 2FR, 2FL, 2RR, 2RL elektrisch verbunden, um die jeweiligen Aufhängungsvorrichtungen 10 zu steuern.
Im Folgenden wird die Funktion der ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben. In 2 geben Δω₁ bis Δω₄ eine jeweilige Raddrehzahlschwankung an. Δω₁ gibt eine Raddrehzahl des FR-Rads an. Δω₂ gibt eine Raddrehzahl des FL-Rads an. Δω₃ gibt eine Raddrehzahl des RR-Rads an. Δω₄ gibt eine Raddrehzahl des RL-Rads an. Z_AF gibt eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads an. Z_AR gibt eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads an. φ_BG gibt einen gefederten Rollwinkel an. W_F, W_R geben jeweils einen Links-Rechts-Abstand (Gerüsthälfte) von der Achsposition zu dem Karosserieschwerpunkt an. α_XF, α_XR geben jeweils eine Vorwärts-Rückwärts-Achsverschiebung in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub an. α_θF, α_θR geben jeweils einen Achsnickwinkel in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub an. r_F, r_R geben jeweils einen Reifenradius (vorderes Rad, hinteres Rad) an. L gibt eine Radbasis an. U gibt eine Fahrzeuggeschwindigkeit an. s gibt einen Laplace-Operator an.
Wie es in dem Blockdiagramm der 2 dargestellt ist, enthält die ECU 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zustandsgrößenschätzeinheit 21 zum Schätzen einer ungefederten Zustandsgröße (Z_AF, Z_AR) und/oder einer gefederten Zustandsgröße (φ_BG) des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage einer Raddrehzahl „1/2·(ΔωR – ΔωL)” von umgekehrten Phasen der linken und rechten Räder auf der Grundlage der Raddrehzahlen der jeweiligen Räder 2FR, 2FL, 2RR, 2RL, die von den Raddrehzahlerfassungseinheiten 4 erfasst werden, und eines Werts „L/U”, der durch Teilen der Radbasis L eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Raddrehzahl U des Fahrzeugs 100, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit erfasst wird, erhalten wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Auch wenn es in 2 nicht dargestellt ist, ist die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 ein Teil eines Verarbeitungsabschnitts der ECU 1. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der Raddrehzahlen der jeweiligen Räder 2FR, 2FL, 2RR, 2RL, die von den Raddrehzahlerfassungseinheiten 4 erfasst werden, erfassen oder kann die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage eines integrierten Werts etc. der Vorwärts-Rückwärts-Beschleunigung anstatt der Raddrehzahlen erfassen. Der Punkt (•) über einem Zeichen gibt eine Ableitung an.
Die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 enthält Schätzeinheiten 21a bis 21k. Die Schätzeinheit 21a addiert die Raddrehzahl (FR-Raddrehzahl Δω₁ in 2) des Rads 2FR, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4FR erfasst wird, und die Raddrehzahl (FL-Raddrehzahl Δω₂ in 2) des Rads 2FL, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4FL erfasst wird. In diesem Fall addiert die Schätzeinheit 21a einen negativen Wert (–Δω₁) als Wert der Raddrehzahl des Rads 2FR. Die Schätzeinheit 21b multipliziert „1/2” mit dem Wert „–Δω₁ + Δω₂”, der von der Schätzeinheit 21a erhalten wird, und die Schätzeinheit 21c multipliziert außerdem „1/(WF(α_XF/r_F – a_θF))” mit dem Wert „(–Δω₁ + Δω₂)/2”, der von der Schätzeinheit 21b erhalten wird.
Die Schätzeinheit 21d addiert die Raddrehzahl (RR-Raddrehzahl Δω₃ in 2) des Rads 2RR, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4RR erfasst wird, und die Raddrehzahl (RL-Raddrehzahl Δω₄ in 2) des Rads RL, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4RL erfasst wird. In diesem Fall addiert die Schätzeinheit 21d einen negativen Wert (–Δω₃) als Wert der Raddrehzahl des Rads 2RR. Die Schätzeinheit 21e multipliziert „1/2” mit dem Wert „–Δω₃ + Δω₄”, der von der Schätzeinheit 21d erhalten wird, und die Schätzeinheit 21f multipliziert außerdem „1/(W_R(α_XR/r_R – α_θR))” mit dem Wert „(–Δω₃ + Δω₄)/2”, der von der Schätzeinheit 21e erhalten wird.
Die Schätzeinheit 21g subtrahiert den Wert „{(–Δω₃ + Δω₄)/2}·{1/(W_R(α_XR/r_R – α_θR))}”, der von der Schätzeinheit 21f erhalten wird, von dem Wert „{(–Δω₁ + Δω₂)/2}·{1/(W_F(α_XR/r_R – α_θR))}”, der von der Schätzeinheit 21c erhalten wird. Die Schätzeinheit 21h multipliziert „1/{(1/W_F) – (1/W_R)e^–L/U·s}” mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21g erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs 100 als ungefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Außerdem multipliziert die Schätzeinheit 211 „e^–L/U·s” mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs 100 als ungefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Die Schätzeinheit 21k subtrahiert den Wert, der von der Schätzeinheit 21c erhalten wird, von dem Wert, der durch Multiplizieren von „1/W_F” (21j) mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, erhalten wird, um den gefederten Rollwinkel (φ_BG) des Fahrzeugs 100 als gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Die ECU 1 der vorliegenden Ausführungsform steuert die Aufhängungsvorrichtung 10 auf der Grundlage der geschätzten ungefederten Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 und/oder der gefederten Zustandsgröße des Fahrzeugs 100.
Im Folgenden werden die Details des Schätzprozesses der ungefederten Zustandsgröße (Z_AF, Z_AR) und der gefederten Zustandsgröße (φ_BG) des Fahrzeugs 100, der von der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, beschrieben.
Zunächst werden die Details anhand einer theoretischen Formel hinsichtlich der Schätzung der Fahrzeugzustandsgröße mittels der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Eine Reifendrehzahlschwankungsgröße ω kann anhand der folgenden [Formel 6] berechnet werden. Die Reifendrehzahlschwankungsgröße ω ist eine Schwankungsgröße der Drehzahl des Rads 2. Die Reifendrehzahlschwankungsgröße ω ist die Schwankungsgröße der Drehzahl in Bezug auf die Drehzahl des Rads 2, die der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, und ist beispielsweise eine Schwankungsgröße, die durch die Eingabe von der Straßenoberfläche und das Verhalten des gefederten Abschnitts erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Reifendrehzahlschwankungsgröße ω ist der schwankende Abschnitt (dynamisch schwankender Abschnitt) in Bezug auf den sich stabilen bewegenden Abschnitt. Wie es im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben wird, kann die Reifendrehzahlschwankungsgröße ω gemäß der [Formel 6] mit einem Radius r des Rads 2 und einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_A des ungefederten Abschnitts ausgedrückt werden.
[Formel 6]

ω = X ._A/r = [X._B + (X ._A – X ._B)]/r

Die Position des Rads 2, die in 3 mit einer gestrichelten Linie angegeben ist, ist die Radposition in dem Fall, in dem sich das Rad 2 stabil bewegt, und ist beispielsweise die Radposition zu einer bestimmten vorbestimmten Zeit, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. Die Position des Rads 2, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, gibt die tatsächliche Radposition zu der vorbestimmten Zeit an. Die Schwankung der Position in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs tritt zwischen der Radposition, die durch die gestrichelte Linie angegeben ist, und der Radposition, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, aufgrund der Eingabe von der Straßenoberfläche und der Betriebseingabe auf. Die Schwankung der Radposition in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs entspricht der Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_A des ungefederten Abschnitts. Die Schwankungsgröße β des Drehwinkels des Rads 2, die mit der Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_A des ungefederten Abschnitts korrespondiert, kann mit X_A/r angenähert werden, wie es in 3 dargestellt ist. Die Reifendrehzahlschwankungsgröße ω ist ein Wert, der durch Differenzieren (Ableiten) der Schwankungsgröße β des Drehwinkels erhalten wird, und kann somit näherungsweise entsprechend der [Formel 6] erhalten werden.
Der erste Ausdruck in Klammern auf der rechten Seite der [Formel 6] wird im Folgenden beschrieben. Der erste Ausdruck ist ein Ableitungswert einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts an einer Achsposition TC (siehe 4). Die Achsposition TC ist in der Breitenrichtung des Rads 2 ein Mittelpunkt auf der Mittelachslinie jedes Rads 2. Die Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC kann als eine Summe aus einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_BG des gefederten Abschnitts (Schwerpunktsposition PG), die in 4 dargestellt ist, einer Schwankungsgröße, die auf einem gefederten Nickwinkel θ_BG basiert, wie es in 5 dargestellt ist, und einer Schwankungsgröße, die auf einem gefederten Gierwinkel Ψ_BG basiert, wie es in 6 dargestellt ist, ausgedrückt werden.
Wie es in 4 dargestellt ist, enthält die Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts aus der Sicht der Achsposition TC, wenn die Position des gefederten Abschnitts in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs schwankt, eine Komponente X_Ba durch die Positionsschwankung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs 100 des gefederten Abschnitts. Die Komponente X_Ba durch die Positionsschwankung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs 100 wird als Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_BG des gefederten Abschnitts an der Schwerpunktsposition PG ausgedrückt, wie es anhand der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt ist. X_Ba = X_BG (1)
Wenn ein Nicken an dem Fahrzeug 100 auftritt, wie es in 5 dargestellt ist, enthält die Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts aus der Sicht der Achsposition TC eine Komponente X_Bb durch das Nicken. Die Komponente X_Bb durch das Nicken wird anhand der folgenden Gleichung (2) basierend auf dem gefederten Nickwinkel θ_BG ausgedrückt. Hier ist H ein Abstand in einer Höhenrichtung zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG. X_Bb = –θ_BG × H 2)
Wenn ein Verhalten in einer Gierrichtung (Drehung um eine vertikale Achse) an dem Fahrzeug 100 auftritt, wie es in 6 dargestellt ist, enthält die Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts aus der Sicht der Achsposition TC eine Komponente X_Bc durch das Verhalten in der Gierrichtung. Die Komponente X_Bc durch das Verhalten in der Gierrichtung wird anhand der folgenden Gleichung (3) basierend auf dem gefederten Gierwinkel Ψ_BG ausgedrückt. Hier ist W ein Abstand zwischen der Schwerpunktsposition PG und der Achsposition TC in der Fahrzeugbreitenrichtung. X_Bc = Ψ_BG × W (3)
Die Summe aus den obigen drei Komponenten X_Ba, X_Bb, X_Bc ist die Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße X_B des gefederten Abschnitts aus der Sicht der Achsposition TC. Das heißt, es wird die Gleichung (4) hergeleitet. X_B = –θ_BG × H + X_BG + Ψ_BG × W (4)
Im Folgenden wird der zweite Ausdruck in Klammern auf der rechten Seite der [Formel 6] beschrieben. Der zweite Ausdruck ist ein Ausdruck, der die relative Verschiebung zwischen dem gefederten Abschnitt und dem ungefederten Abschnitt, d. h. den Aufwärts-Abwärts-Hub der Aufhängungsvorrichtung 10, betrifft. Das Rad 2 und die Karosserie 3, die der gefederte Abschnitt ist, verschieben sich durch den Hub der Aufhängungsvorrichtung 10 relativ zueinander in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, wie es in 7 dargestellt ist. Wenn die Aufhängungsvorrichtung 10 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Aufwärts-Abwärts-Richtung geneigt ist, verschieben sich das Rad 2 und die Karosserie 3 ebenfalls in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs relativ zueinander. Eine Differenz (X_A – X_B) zwischen den Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgrößen des gefederten Abschnitts und des ungefederten Abschnitts kann anhand der folgenden Gleichung (5) ausgedrückt werden. X_A – X_B = α × (Z_A – Z_B) (5)
Hier ist Z_A die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts, Z_B ist die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs und α_X ist die Relativverschiebungsgröße in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen dem gefederten Abschnitts und dem ungefederten Abschnitts je Einheitshubgröße der Aufhängungsvorrichtung 10.
Die folgende [Formel 7] wird aus der [Formel 6] und den Gleichungen (1) bis (5) hergeleitet.
[Formel 7]

ω = ⌊(–θ ._BGH + X ._BG + Ψ ._BGW) + α_X(Z ._A – Z ._B)⌋/r

Im Folgenden wird der ungefederte Nickwinkel θ_A mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. Der ungefederte Nickwinkel θ_A ist der Nickwinkel des ungefederten Abschnitts und gibt einen Neigungswinkel des ungefederten Abschnitts in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche an. In dem Fahrzeug 100 können sich der gefederte Nickwinkel θ_BG und der ungefederte Nickwinkel θ_A durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Aufhängungsvorrichtung 10 voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten, der ungefederte Nickwinkel θ_A enthält eine Komponente θ_Aa, die dem gefederten Nickwinkel θ_BG entspricht, und eine Komponente θ_Ab durch das Ausdehnen und das Zusammenziehen der Aufhängungsvorrichtung 10.
Wie es in 8 dargestellt ist, ist die Komponente θ_Aa, die dem gefederten Nickwinkel θ_BG entspricht, gleich dem gefederten Nickwinkel θ_BG. Das heißt, die Komponente θ_Aa, die dem gefederten Nickwinkel θ_BG entspricht, wird durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt. θ_Aa = θ_BG (6)
9 stellt einen Zustand dar, bei dem die Aufhängungsvorrichtungen 10FR, 10FL der vorderen Räder 2FR, 2FL des Fahrzeugs 100 durch die Eingabe von der Straßenoberfläche etc. ausgedehnt und zusammengezogen werden und die Aufhängungsvorrichtungen 10RR, 10RL der hinteren Räder 2RR, 2RL nicht ausgedehnt oder zusammengezogen werden. Die Komponente θ_Ab durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Aufhängungsvorrichtung 10 wird durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt, wie es in 9 dargestellt ist. θ_Ab = –α_θ(Z_A – Z_B) (7)
Hier ist α_θ der ungefederte Nickwinkel je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10.
Gemäß der Gleichung (6) und der Gleichung (7) wird die Winkelgeschwindigkeitsschwankung des ungefederten Nickwinkels θ_A (Ableitungswert des ungefederten Nickwinkels θ_A) anhand der folgenden [Formel 8] ausgedrückt.
[Formel 8]

θ ._A = θ ._BG + α_θ(Z ._A – Z ._B)

Im Folgenden wird eine Raddrehzahlschwankungsgröße Δω beschrieben. Die Raddrehzahlschwankungsgröße Δω ist die Schwankungsgröße der Raddrehzahl, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4 erfasst wird. Die Raddrehzahlschwankungsgröße Δω wird anhand der folgenden [Formel 9] ausgedrückt. Die Raddrehzahl, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4 erfasst wird, enthält nicht nur die Drehzahlkomponente durch die Relativbewegung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche, sondern auch die Drehzahlkomponente durch die Änderung des ungefederten Nickwinkels θ_A. Mit anderen Worten, die Raddrehzahlschwankungsgröße Δω ist die Differenz zwischen der Reifendrehzahlschwankungsgröße ω und der Winkelgeschwindigkeitsschwankung der ungefederten Nickwinkels θ_A, wie es in der [Formel 9] ausgedrückt ist. Die ECU 1 enthält eine Raddrehzahlschwankungsgrößenschätzeinheit zum Berechnen der Raddrehzahlschwankungsgröße Δ_ω durch Ausschließen bzw. Eliminieren der Raddrehzahl, die der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, von der Raddrehzahl, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit 4 erfasst wird.
[Formel 9]

Δω = ω – θ ._A

[Formel 10] wird durch Einsetzen der [Formel 7] und der [Formel 8] in die [Formel 9] hergeleitet.
[Formel 10]

Δω = [(–θ ._BGH + X ._BG + Ψ ._BGW) + α_x(Z ._A – Z ._B)]/r – [θ ._BG + α_θ(Z ._A – Z ._B)]

Im Folgenden wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße beschrieben. Die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_B des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC kann anhand der Gleichung (8) ausgedrückt werden. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (8) ist die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße der Schwerpunktsposition PG des gefederten Abschnitts. Der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (8) ist die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (Näherungswert) durch das Nicken des gefederten Abschnitts. Der dritte Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (8) ist die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (Näherungswert) durch das Rollen (Wanken) des gefederten Abschnitts. Z_B = Z_BG ± L × θ_BG ± W × φ_BG (8)
Hier ist L der Abstand zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs (siehe 4) und φ_BG ist der gefederte Rollwinkel. Für den Abstand L zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG können der Abstand L_F in dem Fall der vorderen Räder 2FR, 2FL und der Abstand L_R in dem Fall der hinteren Räder 2RR, 2RL unterschiedliche Werte annehmen.
Wenn das vordere rechte Rad 2FR in der Gleichung (8) betrachtet wird, kann die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_B1 des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC des vorderen rechten Rads 2FR durch Addieren oder Subtrahieren der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch das Nicken des gefederten Abschnitts und der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße durch das Rollen des gefederten Abschnitts in Bezug auf die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_BG der Schwerpunktsposition PG erhalten werden. Wenn beispielsweise der gefederte Abschnitt derart nickt, dass die vordere Radseite absinkt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (L × θ_BG) durch das Nicken des gefederten Abschnitts von der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_BG der Schwerpunktsposition PG subtrahiert. Wenn der gefederte Abschnitt derart rollt, dass die rechte Seite des Fahrzeugs absinkt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (W × φ_BG) durch das Rollen des gefederten Abschnitts subtrahiert.
Wenn im Gegensatz dazu der gefederte Abschnitt derart nickt, dass sich die vordere Radseite anhebt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (L × θ_BG) durch das Nicken des gefederten Abschnitts zu der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_BG der Schwerpunktsposition PG addiert. Wenn der gefederte Abschnitt derart rollt, dass sich die rechte Seite des Fahrzeugs anhebt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (W × φ_BG) durch das Rollen des gefederten Abschnitts addiert. Für die anderen Räder 2FL, 2RR, 2RL wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße Z_B des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC auf ähnliche Weise berechnet.
Gemäß der Gleichung (8) wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgeschwindigkeit des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC anhand der [Formel 11] ausgedrückt.
[Formel 11]

Z ._B – Z ._BG ∓ Lθ ._BG ∓ Wφ ._BG

Durch Erweitern der [Formel 11] von der [Formel 6] und Schreiben der Raddrehzahlschwankungsgrößen für die vier Räder in einer Matrixform wird die folgende [Formel 12] erhalten. Die Matrix [D] gibt die folgende [Formel 13] an, die Matrix [G] gibt die folgende [Formel 14] an, die Matrix [E] gibt die folgende [Formel 15] an, die Matrix [F] gibt die folgende [Formel 16] an und die Matrix [C] gibt die folgende [Formel 17] an. [Formel 12]
[Formel 13]
[Formel 14]
[Formel 15]
[Formel 16]
[Formel 17]
Hier ist Δω₁ die Raddrehzahlschwankungsgröße des vorderen rechten Rads 2FR, Δω₂ ist die Raddrehzahlschwankungsgröße des vorderen linken Rads 2FL, Δω₃ ist die Raddrehzahlschwankungsgröße des hinteren rechten Rads 2RR und Δω₄ ist die Raddrehzahlschwankungsgröße des hinteren linken Rads 2RL. Mit anderen Worten, der Anhang bzw. Zusatz 1 einer jeweiligen Variablen gibt einen Wert betreffend das vordere rechte Rad 2FR an, der Zusatz 2 gibt einen Wert betreffend das vordere linke Rad 2FL an, der Zusatz 3 gibt einen Wert betreffend das hintere rechte Rad 2RR an und der Zusatz 4 gibt einen Wert betreffend das hintere linke Rad 2RL an.
Die anderen Variablen sind die folgenden:
ω₁, ω₂, ω₃, ω₄: Raddrehzahlschwankungsgröße des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
θ_A1, θ_A2, θ_A3, θ_A4: ungefederter Nickwinkel an der Position des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
X_A1, X_A2, X_A3, X_A4: ungefederte Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
X_B1, X_B2, X_B3, X_B4: Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
Z_A1, Z_A2, Z_A3, Z_A4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
Z_B1, Z_B2, Z_B3, Z_B4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
Y_BG: Links-Rechts-Verschiebungsschwankungsgröße der Schwerpunktsposition PG des gefederten Abschnitts
r_F: Radius des vorderen Rads 2FR, 2FL
r_R: Radius des hinteren Rads 2RR, 2RL
L_F: Abstand in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
L_R: Abstand in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
W_F: Abstand in der Links-Rechts-Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung) zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
W_R: Abstand in der Links-Rechts-Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung) zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
H_F: Abstand in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
H_R: Abstand in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
α_XF: relative Verschiebungsgröße in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen dem gefederten Abschnitt und dem ungefederten Abschnitt an dem jeweiligen vorderen Rad 2FR, 2FL je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10FR, 10FL
α_XR: relative Verschiebungsgröße in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen dem gefederten Abschnitt und dem ungefederten Abschnitt an dem jeweiligen hinteren Rad 2RR, 2RL je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10RR, 10RL
α_θF: ungefederter Nickwinkel an dem jeweiligen vorderen Rad 2FR, 2FL je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10FR, 10FL
α_θR: ungefederter Nickwinkel an dem jeweiligen hinteren Rad 2RR, 2RL je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10RR, 10RL Durch die Entwicklung der [Formel 12] wird die [Formel 18] erhalten. [Formel 18]
Δω₁ bis Δω₄ geben jeweils die Raddrehzahl des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts und hinten links an. Die Matrix [D] gibt die [Formel 13] an, die Matrix [G] gibt die [Formel 14] an, die Matrix [E] gibt die [Formel 15] an, die Matrix [F] gibt die [Formel 16] an und die Matrix [C] gibt die [Formel 17] an. Z_BG, θ_BG, X_BG, Y_BG, φ_BG, Ψ_BG geben jeweils die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts für die jeweiligen sechs Richtungen, d. h. die Aufwärts-Abwärts-Richtung (Z_BG), die Federnickwinkelrichtung (θ_BG), die Fahrzeug-Vorwärts-Rückwärts-Richtung (X_BG), die Fahrzeug-Links-Rechts-Richtung (Y_BG), die Federrollwinkelrichtung (φ_BG) und die Federgierwinkelrichtung (Ψ_BG) an. Z_A1 bis Z_A4 geben jeweils die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des jeweiligen Rads vorne rechts FR, vorne links FL, hinten rechts RR und hinten links RL an.
Die Raddrehzahl „Δω_F = (–Δω₁ + Δω₂)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „Δω_R = (–Δω₃ + Δω₄)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der hinteren Radposition werden aus der Raddrehzahlschwankungsgrößen {Δω₁, Δω₂, Δω₃, Δω₄} für die vier Räder, die in der [Formel 18] angegeben sind, erhalten.
Die Raddrehzahl „Δω_F = (–Δω₁ + Δω₂)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition ist ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen der Raddrehzahl Δω₁ vorne rechts FR und der Raddrehzahl Δω₂ vorne links FL durch zwei erhalten wird, und ist insbesondere ein Wert, der durch Teilen einer Differenz zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe von oben der vier Reihen in der Matrix der [Formel 18] durch zwei erhalten wird. Die Raddrehzahl „Δω_R = (–Δω₃ + Δω₄)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der hinteren Radposition ist ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen der Raddrehzahl Δω₃ hinten rechts RR und der Raddrehzahl Δω₄ hinten links RL durch zwei erhalten wird, und ist insbesondere ein Wert, der durch Teilen einer Differenz zwischen der dritten Reihe und der vierten Reihe von oben der vier Reihen in der Matrix der [Formel 18] durch zwei erhalten wird.
Z_BG = θ_BG = X_BG = 0 wird für die Umkehrphaseneingänge bzw. Eingange der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder erhalten, wobei [Formel 19] durch Berechnen der Umkehrhasenkomponenten bzw. Komponenten der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder aus der Differenz zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe sowie der dritten Reihe und der vierten Reihe der [Formel 18] unter Berücksichtigung, dass Ψ_BG ≈ 0 zu dem Zeitpunkt einer Geradeausfahrt gilt, erhalten wird. [Formel 19]
Insbesondere gibt es unter Berücksichtigung der Umkehrphaseneingänge der linken und rechten Räder sechs Bewegungen {Z_BG, θ_BG, X_BG, Y_BG, φ_BG, Ψ_BG} für den gefederten Abschnitt, wie es in der [Formel 18] angegeben ist, wobei drei Bewegungen {Z_BG, θ_BG, X_BG} nicht länger auftreten. Dieses kommt daher, dass, wenn die Umkehrphaseneingänge der linken und rechten Räder berücksichtigt werden, die Position in der Mitte des Fahrzeugs 100 sich nicht auf und ab bewegt und sich auch nicht in der Nickrichtung und der Vorwärts-Rückwärts-Richtung bewegt. Somit kann die Bewegung des gefederten Abschnitts für die Aufwärts-Abwärts-Richtung (Z_BG), die Federnickwinkelrichtung (θ_BG) und die Fahrzeug-Vorwärts-Rückwärts-Richtung (X_BG) zu null angenommen werden. Es treten somit drei Bewegungen des gefederten Abschnitts in der Fahrzeug-Links-rechts-Richtung (Y_BG), der Federrollwinkelrichtung (φ_BG) und der Federgierwinkelrichtung (Ψ_BG) in den Umkehrphaseneingängen auf. Außerdem ist die Bewegung in vier Richtungen des Eingangs der Straßenoberfläche sehr klein, und somit kann die Federgierwinkelrichtung (Ψ_BG) auch zu null angenommen werden. Daher können vier {Z_BG, θ_BG, X_BG, Ψ_BG} der sechs {Z_BG, θ_BG, X_BG, Y_BG, φ_BG, Ψ_BG} Bewegungen des gefederten Abschnitts, die in der [Formel 18] angegeben sind, zu null angenommen werden. Somit können die Raddrehzahl „Δω_F = (–Δω₁ + Δω₂)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „Δω_R = (–Δω₃ + Δω₄)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der hinteren Radposition jeweils entsprechend der [Formel 19] ausgedrückt werden.
In der [Formel 19] ist die Anzahl der Unbekannten gleich drei, d. h. φ_BG, {(–Z_A1 + Z_A2)/2} und {(–Z_A3 + Z_A4)/2}. In der [Formel 19] sind zwei Gleichungen für drei Unbekannte vorhanden, und somit muss die Zahl der Unbekannten um eins verringert werden, so dass die Anzahl der Unbekannten gleich zwei wird.
Der Vorderradeingang und der Hinterradeingang weisen eine Eingangszeitdifferenz Radbasis L/Fahrzeuggeschwindigkeit U auf, so dass, wenn eine derartige Eingangszeitdifferenz berücksichtigt wird, {(–Z_A1 + Z_A2)/2} und {(–Z_A3 + Z_A4)/2} der Unbekannten in der [Formel 19] jeweils durch „Z_AF” und „Z_AFe^–(L/U·s)” ersetzt werden können, wie es in der [Formel 20] angegeben ist. [Formel 20]
In der [Formel 20] ist die Anzahl der Unbekannten gleich zwei, d. h. φ_BG und Z_AF. In der [Formel 20] sind zwei Gleichungen für zwei Unbekannte vorhanden, und somit werden, wenn jede Unbekannte aus der [Formel 20] erhalten wird, die Umkehrphasenkomponente Z_AF der linken und rechten Räder der Aufwärts-Abwärts-Geschwindigkeit des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, die Umkehrphasenkomponente Z_AR der linken und rechten Räder der Aufwärts-Abwärts-Geschwindigkeit des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und die Federrollwinkelgeschwindigkeit φ_BG jeweils durch die folgende [Formel 21], [Formel 22] und [Formel 23] ausgedrückt. Als Ergebnis kann die Zustandsgröße des ungefederten Abschnitts und des gefederten Abschnitts (Rollen) geschätzt werden, ohne ein Fahrzeugmodell zu verwenden. [Formel 21]
[Formel 22]
[Formel 23]
Wie es oben beschrieben wurde, wandelt die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 für die Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder die [Formel 19], die die Raddrehzahl „Δω_F = (–Δω₁ + Δω₂)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „Δω_R = (–Δω₃ + Δω₄)/2” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der hinteren Radposition repräsentiert, unter Verwendung des Werts „L/U”, der durch Teilen der Radbasis L des vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit U erhalten wird, in die [Formel 20] um. Die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 schätzt die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung „Z_AF” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs 100, die durch die [Formel 21] angegeben wird, und die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung „Z_AR” der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs 100, die durch die [Formel 22] angegeben wird, anhand der [Formel 20] als ungefederte Zustandsgröße. Außerdem schätzt die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 den gefederten Rollwinkel „φ_BG” des Fahrzeugs 100, der in der [Formel 23] angegeben ist, als gefederte Zustandsgröße.
Somit kann die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 der vorliegenden Ausführungsform das gefederte/ungefederte Verhalten auf der Grundlage der Raddrehzahl „1/2·(ΔωR – ΔωL)” der umgekehrten bzw. entgegengesetzten Phase der linken und rechten Räder und Radbasis/Fahrzeuggeschwindigkeit „L/U” der vorderen und hinteren Räder schätzen. Das Schätzverfahren, das die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 verwendet, ist ein Schätzverfahren, das auf der Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder basiert, die nicht mit der gefederten Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankung (Z_BG), dem gefederten Nickwinkel (θ_BG) und der gefederten Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankung (X_BG), die sich in Abhängigkeit von den Fahrzeugeigenschaften ändern, korreliert ist, und somit kann das ungefederte/gefederte Verhalten mit hoher Genauigkeit unabhängig von der Änderung der Fahrzeugeigenschaften geschätzt werden. Tatsächlich kann die „Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads” durch die [Formel 21] geschätzt werden, die „Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads” kann durch die [Formel 22] geschätzt werden und der „gefederte Rollwinkel” kann durch die [Formel 23] geschätzt werden.
Die Entsprechung des Schätzverfahrens des Fahrzeugzustands mittels der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu den theoretischen Formeln wird im Folgenden beschrieben. Die Entsprechung der theoretischen Formeln [Formel 21], [Formel 22] und [Formel 23] zu dem Blockdiagramm der 2 ist in 10 dargestellt.
In dem Abschnitt, der der [Formel 21] der 10 entspricht, subtrahiert die Schätzeinheit 21g der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 den Wert „{(–Δω₃ + Δω₄)/2}·{1/(W_R(α_XR/r_R – α_θR))}”, der von der Schätzeinheit 21f der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 erhalten wird, von dem Wert „{(–Δω₁ + Δω₂)/2}·{1/(W_F(α_XF/r_F – α_θF))}”, der von der Schätzeinheit 21c der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 erhalten wird. Die Schätzeinheit 21h der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 multipliziert „1/{(1/W_F) – (1/W_R)e^–L/U·s}” mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21g erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs 100 als ungefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Die erhaltene Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 21] angegeben.
In dem Abschnitt der 10, der der [Formel 22] entspricht, multipliziert die Schätzeinheit 21i der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 „e^–L/U·s” mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs 100 als ungefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Die erhaltene Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 22] angegeben.
In dem Abschnitt der 10, der der [Formel 23] entspricht, subtrahiert die Schätzeinheit 21k der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 den Wert, der von der Schätzeinheit 21c erhalten wird, von dem Wert, der durch Multiplizieren von „1/W_F” mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, erhalten wird, um den gefederten Rollwinkel (φ_BG) des Fahrzeugs 100 als gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Der erhaltene gefederte Rollwinkel (φ_BG) des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 23] angegeben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 außerdem eine Lastzustandsschätzeinheit, die die Rollresonanzfrequenz (ω_n) und den maximalen Wert (p) der Übertragungsfunktion der gefederten Zustandsgröße in Bezug auf die ungefederte Zustandsgröße auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels (φ_BG), die von der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 geschätzt werden, berechnet und den Lastzustand des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der berechneten Rollresonanzfrequenz (ω_n) und des maximalen Werts (p) der Übertragungsfunktion schätzt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält der Lastzustand des Fahrzeugs 100 eine Lastgröße (M) und eine gefederte Schwerpunktshöhe (H).
Insbesondere berechnet die Lastzustandsschätzeinheit die Übertragungsfunktion des gefederten Abschnitts (Rollen) in Bezug auf den ungefederten Abschnitt auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF, Z_AR) der umgekehrten Phase des linken/rechten Rads des ungefederten Abschnitts und des gefederten Rollwinkels (φ_BG), wie es in der [Formel 24] angegeben ist. [Formel 24]
Der Ausdruck (∂φ_BG/∂Z_AF) oben auf der linken Seite der [Formel 24] repräsentiert die Bewegung des Rollens des Fahrzeugs 100 nur durch die Eingabe des vorderen Rads. Der Ausdruck (∂φ_BG/∂Z_AR) unten auf der linken Seite der [Formel 24] repräsentiert die Bewegung des Rollens des Fahrzeugs 100 nur durch die Eingabe des hinteren Rads. ∂ auf der linken Seite der [Formel 24] gibt eine partielle Ableitung an. In der Übertragungsfunktion, die in der [Formel 24] angegeben ist, rollt das Fahrzeug 100 bei der Eingabe der Straßenoberfläche des vorderen Rads (wankt), und das Fahrzeug 100 rollt ebenfalls bei der Eingabe der Straßenoberfläche des hinteren Rads (wankt), und somit wird die Bewegung des Rollens des Fahrzeugs 100 mit der Gleichung einer mehrfachen linearen Regressionsanalyse in der Form einer Kombination von zwei Eingängen ausgedrückt. Das Berechnungskonzept der Übertragungsfunktion, die in der [Formel 24] angegeben ist, erfolgt gemäß dem Dokument „Analysis method of gravity center position of vehicle during actual traveling" von Tsuyoshi Yoshimi; Shingo Koumura; Takahiro Shionoya; Bericht vom JSAE-Kongress (Frühling); Nr. 69–13; S. 27–32; veröffentlicht am 22. Mai 2013.
Die Lastzustandsschätzeinheit schätzt den Lastzustand anhand der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz (ω_n), dem maximalen Wert (p) etc. der Übertragungsfunktion, die anhand der berechneten Übertragungsfunktion bestimmt wird, die in der [Formel 24] angegeben ist, mit dem Lastzustand. Wie es in 11 dargestellt ist, wird die Rollresonanzfrequenz (ω_n) niedrig, wenn die Lastgröße bzw. Größe der Last erhöht wird und die Schwerpunktshöhe angehoben wird, und die Rollresonanzfrequenz (ω_n) wird hoch, wenn die Lastgröße verringert wird und die Schwerpunktshöhe verringert wird. Außerdem wird, wie es in 12 dargestellt ist, der maximale Wert (p) der Übertragungsfunktion klein, wenn die Lastgröße erhöht wird und die Schwerpunktshöhe angehoben wird, und der maximale Wert (p) der Übertragungsfunktion wird groß, wenn die Lastgröße verringert wird und die Schwerpunktshöhe verringert wird. Wenn die Rollresonanzfrequenz (ω_n) und der maximale Wert (p) der Übertragungsfunktion, die in den 11 und 12 dargestellt sind, mathematisch in einer Beziehung zwischen der Lastgröße (M) und der Schwerpunktshöhe (H) ausgedrückt werden, wird die folgende [Formel 25] erhalten. [Formel 25]
In der [Formel 25] ist ω_n die Rollresonanzfrequenz, p ist der maximale Wert der Übertragungsfunktion, M ist die Lastgröße, H ist die gefederte Schwerpunktshöhe (Differenz zum leeren Fahrzeug), ∂φ_n/∂M ist die Empfindlichkeit der Rollresonanzfrequenz in Bezug auf die Lastgröße, ∂φ_n/∂H ist die Empfindlichkeit der Rollresonanzfrequenz in Bezug auf die Schwerpunktshöhe, ∂p/∂M ist die Empfindlichkeit des maximalen Werts der Übertragungsfunktion in Bezug auf die Lastgröße, ∂p/∂H ist die Empfindlichkeit des maximalen Werts der Übertragungsfunktion in Bezug auf die Schwerpunktshöhe, ω_n0 ist die Rollresonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eines leeren Fahrzeugs und p₀ ist der maximale Wert der Übertragungsfunktion zu dem Zeitpunkt eines leeren Fahrzeugs.
Die Lastzustandsschätzeinheit schätzt durch Rückwärtsberechnung die Lastgröße (M) und die gefederte Schwerpunktshöhe (H) als Lastzustand des Fahrzeugs 100, wie es in der [Formel 26] angegeben ist, unter Verwendung der [Formel 25] aus der Rollresonanzfrequenz (ω_n) und dem maximalen Wert (p) der Übertragungsfunktion, die gemäß der [Formel 24] berechnet wird. [Formel 26]
Daher kann die Lastzustandsschätzeinheit der vorliegenden Ausführungsform den Lastzustand (Lastgröße (M) und gefederte Schwerpunktshöhe (H)) auf der Grundlage der Rollresonanzfrequenz (ω_n) und des maximalen Werts (p) der Übertragungsfunktion des gefederten Abschnitts in Bezug auf den ungefederten Abschnitt, die anhand der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels (φ_BG) berechnet wird, schätzen. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Lastzustand des Fahrzeugs 100 mit hoher Genauigkeit anhand der erfassten Raddrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden, ohne einen zusätzlichen Sensor etc. zu verwenden.
Außerdem enthält die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Steuereinheit, die die Aufhängungsvorrichtungen 10 des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der ungefederten Zustandsgröße (der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads und der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (Z_AR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads) und der gefederten Zustandsgröße (gefederter Rollwinkel (φ_BG)), die von der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 geschätzt werden, steuert. Insbesondere steuert die Steuereinheit die Aufhängungsvorrichtung 10 des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage des Lastzustands (Lastgröße (M) und gefederte Schwerpunktshöhe (H)) des Fahrzeugs 100, der von der Lastzustandsschätzeinheit wie oben beschrieben geschätzt wird.
Wie es oben beschrieben wurde, enthält eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Raddrehzahlerfassungseinheit, die eine Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs erfasst; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst; und eine Zustandsgrößenschätzeinheit, die eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit erfasst wird, erhalten wird, schätzt. Gemäß der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Zustandsgröße des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit anhand der Raddrehzahl unabhängig von der Änderung der Fahrzeugeigenschaft geschätzt werden.
Außerdem können die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 und die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das oben beschriebene Fahrzeugzustandsschätzverfahren ausführen.
Das Fahrzeugzustandsschätzverfahren, das von der Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 und der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 102 ausgeführt wird, enthält: einen Raddrehzahlerfassungsschritt zum Erfassen einer Raddrehzahl jedes Rads des Fahrzeugs 100; einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100; und einen Zustandsgrößenschätzschritt zum Schätzen einer ungefederten Zustandsgröße und/oder einer gefederten Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der Raddrehzahl einer umgekehrten Phase der linken und rechten Räder auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die in dem Raddrehzahlerfassungsschritt erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen der Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100, die in dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt erfasst wird, erhalten wird. Das Fahrzeugzustandsschätzverfahren enthält außerdem einen Lastzustandsschätzschritt zum Berechnen der Rollresonanzfrequenz und des maximalen Werts der Übertragungsfunktion der gefederten Zustandsgröße in Bezug auf die ungefederte Zustandsgröße auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels, die in dem Zustandsgrößenschätzschritt geschätzt werden, und zum Schätzen des Lastzustands des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der berechneten Rollresonanzfrequenz und des maximalen Werts der Übertragungsfunktion. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die Raddrehzahlerfassungseinheit 4 den Raddrehzahlerfassungsschritt aus. Die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 führt den Zustandsgrößenschätzschritt aus. Die Lastzustandsschätzeinheit führt den Lastzustandsschätzschritt aus.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird manchmal ein Näherungsausdruck in der theoretischen Formel verwendet, aber es kann ein detaillierterer Ausdruck (höherer Ordnung) anstelle des Näherungsausdrucks verwendet werden. Es kann beispielsweise ein Ausdruck höherer Ordnung, der die Verformung des Reifens des Rads 2 berücksichtigt, verwendet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform dient die ECU 1 als Steuereinheit, die die Aufhängungsvorrichtungen 10 auf der Grundlage der ungefederten Zustandsgröße und der gefederten Zustandsgröße steuert, aber die Zustandsgröße, die bei der Steuerung verwendet wird, ist nicht darauf beschränkt. Die Steuereinheit kann die Aufhängungsvorrichtungen 10 auf der Grundlage mindestens einer aus der ungefederten Zustandsgröße und der gefederten Zustandsgröße steuern.
Das Ziel der Steuerung basierend auf der ungefederten Zustandsgröße und/oder der gefederte Zustandsgröße kann ein anderes als die Aufhängungsvorrichtung 10 sein. Es können andere Vorrichtungen auf der Grundlage des Verhaltens des Fahrzeugs 100, beispielsweise die Bremsvorrichtung, die Beschleunigungs-/Verzögerungsvorrichtung und die Lenkvorrichtung, von der Steuereinheit gesteuert werden.
Auch wenn die Erfindung mit Bezug auf eine spezielle Ausführungsform zur Verdeutlichung der Erfindung beschrieben wurde, sind die zugehörigen Ansprüche nicht darauf beschränkt, sondern umfassen sämtliche Modifikationen und alternative Konstruktionen, die für den Fachmann im Lichte der hier beschriebenen Lehre offensichtlich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5-319051 A [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Analysis method of gravity center position of vehicle during actual traveling” von Tsuyoshi Yoshimi; Shingo Koumura; Takahiro Shionoya; Bericht vom JSAE-Kongress (Frühling); Nr. 69–13; S. 27–32; veröffentlicht am 22. Mai 2013 [0081]

Claims

Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung (101), die aufweist: eine Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4), die ausgelegt ist, eine Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs (100) zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1), die ausgelegt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) zu erfassen; und eine Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21), die ausgelegt ist, eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4) erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1) erfasst wird, erhalten wird, zu schätzen.
Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung (101) nach Anspruch 1, wobei die Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21) als Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder, [Formel 1], die eine Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer vorderen Radposition und eine Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer hinteren Radposition repräsentiert, in [Formel 2] unter Verwendung eines Werts, der durch Teilen der Radbasis des vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Raddrehzahl erhalten wird, umwandelt, als ungefederte Zustandsgröße eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs (100), die in [Formel 3] angegeben ist, und eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs (100), die in [Formel 4] angegeben ist, aus der [Formel 2] schätzt und als gefederte Zustandsgröße einen gefederten Rollwinkel des Fahrzeugs (100), der in [Formel 5] angegeben ist, schätzt, mit [Formel 1]
[Formel 2]
[Formel 3]
[Formel 4]
[Formel 5]
wobei in [Formel 1] bis [Formel 5] bedeuten: Δω_F: Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer Vorderradposition; Δω_R: Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer Hinterradposition; Δω₁: Raddrehzahl eines FR-Rads; Δω₂: Raddrehzahl eines FL-Rads; Δω₃: Raddrehzahl eines RR-Rads; Δω₄: Raddrehzahl eines RL-Rads; α_XF, α_XR: Vorwärts-Rückwärts-Achsverschiebung in Bezug auf einen Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; α_θF, α_θR: Achsnickwinkel in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; r_F, r_R: Reifenradius (vorderes Rad, hinteres Rad); W_F, W_R: Links-Rechts-Abstand (Gerüsthälfte) von einer Achsposition zu einem Karosserieschwerpunkt; φ_BG: gefederter Rollwinkel; Z_A1 bis Z_A4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des vorderen rechten, vorderen linken, hinteren rechten, hinteren linken Rads; Z_AF: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads; Z_AR: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads; L: Radbasis; U: Fahrzeuggeschwindigkeit; und s: Laplace-Operator.
Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung (101) nach Anspruch 2, die außerdem aufweist: eine Lastzustandsschätzeinrichtung, die ausgelegt ist, eine Rollresonanzfrequenz und einen maximalen Wert einer Übertragungsfunktion der gefederten Zustandsgröße in Bezug auf die ungefederte Zustandsgröße auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels, die von der Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21) geschätzt werden, zu berechnen und einen Lastzustand des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage der berechneten Rollresonanzfrequenz und des maximalen Werts der Übertragungsfunktion zu schätzen.
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, die aufweist: eine Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4), die ausgelegt ist, eine Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs (100) zu erfassen; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1), die ausgelegt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) zu erfassen; eine Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21), die ausgelegt ist, eine ungefederte Zustandsgröße und/oder eine gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die von der Raddrehzahlerfassungseinrichtung (4) erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (1) erfasst wird, erhalten wird, zu schätzen; und eine Steuereinrichtung (1), die ausgelegt ist, eine Aufhängungsvorrichtung (10) des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage der ungefederten Zustandsgröße und/oder der gefederten Zustandsgröße, die von der Zustandsgrößenschätzeinrichtung (21) geschätzt wird, zu steuern.
Fahrzeugzustandsschätzverfahren, das aufweist: einen Raddrehzahlerfassungsschritt zum Erfassen einer Raddrehzahl jedes Rads eines Fahrzeugs (100); einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (100); einen Zustandsgrößenschätzschritt zum Schätzen einer ungefederten Zustandsgröße und/oder einer gefederten Zustandsgröße des Fahrzeugs (100) auf der Grundlage einer Raddrehzahl einer umgekehrten Phase von linken und rechten Rädern auf der Grundlage der Raddrehzahl jedes Rads, die in dem Raddrehzahlerfassungsschritt erfasst wird, und eines Werts, der durch Teilen einer Radbasis eines vorbestimmten Vorder-Hinter-Rads durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die in dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt erfasst wird, erhalten wird.