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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung, eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugzustandsschätzverfahren.
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Stand der Technik
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Eine Technik zum Schätzen einer Zustandsgröße eines Fahrzeugs anhand einer Raddrehzahl ist bekannt.
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Die
JP H5 - 319 051 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.
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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.
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Die
DE 44 32 893 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung oder Überwachung von Radaufhängungskomponenten in Kraftfahrzeugen mittels Messung aller Radgeschwindigkeiten und mittels Bildung eines Beschleunigungssignals aus den Radgeschwindigkeitssignalen, wobei zur Bildung eines zur vertikalen Dombeschleunigung direkt proportionalen Beschleunigungssignals ein Differenzsignal der Radgeschwindigkeitssignale einer Fahrzeugseite gebildet wird und aus diesem Differenzsignal die Signalanteile des für den Fahrzeugaufbau charakteristischen Frequenzbereiches extrahiert werden.
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Die
DE 41 41 931 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Signals zur Ansteuerung eines Fahrwerkregelungssystems bei Kraftfahrzeugen, wobei erste Signale erfasst werden, die die Drehzahl wenigstens eines Rades repräsentieren, und- ausgehend von den ersten Signalen zweite Signale ermittelt werden, die die mittlere Drehzahl wenigstens eines Rades wenigstens einer Achse repräsentieren, und zur Bildung dritter Signale zur Ansteuerung eines Fahrwerkregelungssystems die Differenz der ersten Signale zu den zweiten Signalen herangezogen wird.
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Die
DE 42 19 012 A1 offenbart ein Aufhängungssteuersystem zur Steuerung einer Aufhängung eines Kraftfahrzeuges, das aufweist: eine Radgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeuges; eine Extraktionsvorrichtung zur Extrahierung von mindestens einer aus einer gefederten Resonanzfrequenzkomponente der Aufhängung und einer ungefederten Resonanzfrequenzkomponenten der Aufhängung, welche in einem durch die Radgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung erfassten Radgeschwindigkeitssignal enthalten sind; und eine Änderungsvorrichtung zur Änderung der Steifigkeit der Aufhängung auf der Grundlage der mindestens einen Resonanzfrequenzkomponente.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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Die Aufgabe wird mit einer Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 sowie einem Fahrzeugzustandsschätzverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Der abhängige Anspruch betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
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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 (Umkehrphase) 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 des Fahrzeugs durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit erfasst wird, erhalten wird, zu schätzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wandelt die Zustandsgrößenschätzeinheit als Raddrehzahl der umgekehrten Phase (Umkehrphase) 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 Fahrzeugs durch die Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, schätzt als ungefederte Zustandsgröße eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts der vorderen Räder des Fahrzeugs auf der Grundlage von [Formel 3] und eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder eines ungefederten Abschnitts der hinteren Räder des Fahrzeugs auf der Grundlage von [Formel 4] anhand der [Formel 2] und schätzt als gefederte Zustandsgröße einen gefederten Rollwinkel des Fahrzeugs auf der Grundlage von [Formel 5], mit
wobei
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(In der [Formel 1] bis [Formel 5] bedeuten ΔωF: Raddrehzahl der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder an einer Vorderradposition; ΔωR: 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; αXF, αXR: Vorwärts-Rückwärts-Achsverschiebung in Bezug auf einen Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; αθF, αθR: Achsnickwinkel in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub; rF, rR: Reifenradius (vorderes Rad, hinteres Rad); WF, WR: Links-Rechts-Abstand (Gerüsthälfte) von einer Achsposition zu einem Karosserieschwerpunkt; φBG: gefederter Rollwinkel; ZA1 bis ZA4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des vorderen rechten, vorderen linken, hinteren rechten, hinteren linken Rads; ZAF: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts der vorderen Räder; ZAR: Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts der hinteren Räder; L: Radbasis; U: Fahrzeuggeschwindigkeit; und s: Laplace-Operator)
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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.
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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 des Fahrzeugs 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.
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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 des Fahrzeugs durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, die in dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsschritt erfasst wird, erhalten wird.
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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.
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Figurenliste
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- 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.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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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.
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Ausführungsform
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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.
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Eine Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet das Merkmal, dass die Beziehung zwischen den Raddrehzahlen der umgekehrten Phase (Umkehrphase) 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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. ZAF gibt eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads an. ZAR gibt eine Aufwärts-Abwärts-Verschiebung der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads an. φBC gibt einen gefederten Rollwinkel an. WF, WR geben jeweils einen Links-Rechts-Abstand (Gerüsthälfte) von der Achsposition zu dem Karosserieschwerpunkt an. αXF, αXR geben jeweils eine Vorwärts-Rückwärts-Achsverschiebung in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub an. αθF, αθR geben jeweils einen Achsnickwinkel in Bezug auf den Aufwärts-Abwärts-Aufhängungshub an. rF, rR 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.
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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 (ZAF, ZAR) und/oder einer gefederten Zustandsgröße (φBC) 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.
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Die Zustandsgrößenschätzeinheit 21 enthält Schätzeinheiten 21 a 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 „-Δω)1 + Δω2“, der von der Schätzeinheit 21a erhalten wird, und die Schätzeinheit 21c multipliziert außerdem „1/(WF(αXF/rF - αθF))“ mit dem Wert „(-Δω1 + Δω2)/2“, der von der Schätzeinheit 21b erhalten wird.
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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/(WR(uxR/rR - αθR))“ mit dem Wert ,,(-Δω3 + Δω4)/2", der von der Schätzeinheit 21e erhalten wird.
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Die Schätzeinheit 21g subtrahiert den Wert „{(-Δω3 + Δω4)/2}•{1/(WR(αXR/rR - αθR))}“, der von der Schätzeinheit 21f erhalten wird, von dem Wert „{(-Δω1 + Δω2)/2} • {1/(WF(αXR/rR - αθR))}“, der von der Schätzeinheit 21c erhalten wird. Die Schätzeinheit 21h multipliziert „1/{(1/WF) - (1/WR)e^-L/U·s}‟ mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21g erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAF) 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 21i „e^-L/U·s“ mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAR) 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/WF“ (21j) mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, erhalten wird, um den gefederten Rollwinkel (φBG) 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.
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Im Folgenden werden die Details des Schätzprozesses der ungefederten Zustandsgröße (ZAF, ZAR) und der gefederten Zustandsgröße (φBC) des Fahrzeugs 100, der von der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, beschrieben.
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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.
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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 XA des ungefederten Abschnitts. Die Schwankungsgröße β des Drehwinkels des Rads 2, die mit der Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße XA des ungefederten Abschnitts korrespondiert, kann mit XA/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.
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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 XB 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 XB des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC kann als eine Summe aus einer Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße XBG des gefederten Abschnitts (Schwerpunktsposition PG), die in 4 dargestellt ist, einer Schwankungsgröße, die auf einem gefederten Nickwinkel θBG basiert, wie es in 5 dargestellt ist, und einer Schwankungsgröße, die auf einem gefederten Gierwinkel ΨBG basiert, wie es in 6 dargestellt ist, ausgedrückt werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
-
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.
-
Hier ist ZA die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts, ZB ist die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs und αx 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.
-
Im Folgenden wird der ungefederte Nickwinkel θA mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. Der ungefederte Nickwinkel θA 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 θBG und der ungefederte Nickwinkel θA durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Aufhängungsvorrichtung 10 voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten, der ungefederte Nickwinkel θA enthält eine Komponente θAa, die dem gefederten Nickwinkel θBG entspricht, und eine Komponente θAb 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.
-
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.
-
Hier ist αθ 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.
-
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 Δω durch Ausschließen bzw. Eliminieren der Raddrehzahl, die der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, von der Raddrehzahl, die von der Raddrehzahlerfassungseinheit
4 erfasst wird.
-
[Formel 10] wird durch Einsetzen der [Formel 7] und der [Formel 8] in die [Formel 9] hergeleitet.
-
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.
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Hier ist L der Abstand zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs (siehe 4) und φBG ist der gefederte Rollwinkel. Für den Abstand L zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG können der Abstand LF in dem Fall der vorderen Räder 2FR, 2FL und der Abstand LR 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 ZB1 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 ZBG der Schwerpunktsposition PG erhalten werden. Wenn beispielsweise der gefederte Abschnitt derart nickt, dass die vordere Radseite absinkt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (L × θBC) durch das Nicken des gefederten Abschnitts von der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße ZBG der Schwerpunktsposition PG subtrahiert. Wenn der gefederte Abschnitt derart rollt, dass die rechte Seite des Fahrzeugs absinkt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (W × (φBG) 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 × θBC) durch das Nicken des gefederten Abschnitts zu der Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße ZBG der Schwerpunktsposition PG addiert. Wenn der gefederte Abschnitt derart rollt, dass sich die rechte Seite des Fahrzeugs anhebt, wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße (W × (φBG) durch das Rollen des gefederten Abschnitts addiert. Für die anderen Räder 2FL, 2RR, 2RL wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße ZB des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC auf ähnliche Weise berechnet.
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Gemäß der Gleichung (8) wird die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgeschwindigkeit des gefederten Abschnitts an der Achsposition
TC anhand der [Formel 11] ausgedrückt.
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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.
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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.
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Die anderen Variablen sind die folgenden:
- ω1, ω2, ω3, ω4: Raddrehzahlschwankungsgröße des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- θA1, θA2, θA3, θA4: ungefederter Nickwinkel an der Position des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- XA1, XA2, XA3, XA4: ungefederte Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- XB1, XB2, XB3, XB4: Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- ZA1, ZA2, ZA3, ZA4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des ungefederten Abschnitts des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- ZB1, ZB2, ZB3, ZB4: Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts an der Achsposition TC des jeweiligen Rads 2 vorne rechts, vorne links, hinten rechts, hinten links
- YBG: Links-Rechts-Verschiebungsschwankungsgröße der Schwerpunktsposition PG des gefederten Abschnitts
- rF: Radius des vorderen Rads 2FR, 2FL
- rR: Radius des hinteren Rads 2RR, 2RL
- LF: Abstand in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
- LR: Abstand in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
- WF: Abstand in der Links-Rechts-Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung) zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
- WR: Abstand in der Links-Rechts-Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung) zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
- HF: Abstand in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des vorderen Rads 2FR, 2FL
- HR: Abstand in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zwischen der Achsposition TC und der Schwerpunktsposition PG des hinteren Rads 2RR, 2RL
- αXF: 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
- αXR: 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
- αθF: ungefederter Nickwinkel an dem jeweiligen vorderen Rad 2FR, 2FL je Hubgrößeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10FR, 10FL
- αθR: ungefederter Nickwinkel an dem jeweiligen hinteren Rad 2RR, 2RL je Hub-größeneinheitsgröße der Aufhängungsvorrichtung 10RR, 10RL
-
Durch die Entwicklung der [Formel 12] wird die [Formel 18] erhalten.
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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. ZBG, θBC, XBG, YBG, φBG, ΨBG geben jeweils die Aufwärts-Abwärts-Verschiebungsschwankungsgröße des gefederten Abschnitts für die jeweiligen sechs Richtungen, d. h. die Aufwärts-Abwärts-Richtung (ZBG), die Federnickwinkelrichtung (θBG), die Fahrzeug-Vorwärts-Rückwärts-Richtung (XBG), die Fahrzeug-Links-Rechts-Richtung (YBG), die Federrollwinkelrichtung (φBG) und die Federgierwinkelrichtung (ΨBG) an. ZA1 bis ZA4 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 „ΔωF = (-Δω1 + Δω2)/2“ der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „ΔωR = (-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 „ΔωF = (-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 „ΔwR = (-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.
-
Insbesondere gibt es unter Berücksichtigung der Umkehrphaseneingänge der linken und rechten Räder sechs Bewegungen {ZBG, θBG, XBG, YBG, φBG, ΨBG} für den gefederten Abschnitt, wie es in der [Formel 18] angegeben ist, wobei drei Bewegungen {ZBG, θBG, XBG} 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 (ZBG), die Federnickwinkelrichtung (θBC) und die Fahrzeug-Vorwärts-Rückwärts-Richtung (XBG) zu null angenommen werden. Es treten somit drei Bewegungen des gefederten Abschnitts in der Fahrzeug-Links-rechts-Richtung (YBG), der Federrollwinkelrichtung (φBC) und der Federgierwinkelrichtung (ΨBG) in den Umkehrphaseneingängen auf. Außerdem ist die Bewegung in vier Richtungen des Eingangs der Straßenoberfläche sehr klein, und somit kann die Federgierwinkelrichtung (ΨBG) auch zu null angenommen werden. Daher können vier {ZBG, θBG, XBG, ΨBG} der sechs {ZBG, θBG, XBG, YBG, φBG, ΨBC} Bewegungen des gefederten Abschnitts, die in der [Formel 18] angegeben sind, zu null angenommen werden. Somit können die Raddrehzahl „ΔωF = (-Δω1 + Δw2)/2“ der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „ΔωR = (-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. φBG, {(-ZA1 + ZA2) / 2} und {(-ZA3 + ZA4) / 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
AF e^-(L/U•s)“ ersetzt werden können, wie es in der [Formel 20] angegeben ist.
wobei
-
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.
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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 „ΔωF = (-Δω1 + Δω2)/2“ der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder der vorderen Radposition und die Raddrehzahl „ΔwR = (-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 „ZAF“ 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 „ZAR“ 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 „φBG“ 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 (ZBG), dem gefederten Nickwinkel (θBG) und der gefederten Vorwärts-Rückwärts-Verschiebungsschwankung (XBG), 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.
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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.
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In dem Abschnitt, der der [Formel 21] der 10 entspricht, subtrahiert die Schätzeinheit 21g der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 den Wert „{(-Δω3 + Δω4)/2} • {1/(WR(αXR/rR - αθR))}“, der von der Schätzeinheit 21f der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 erhalten wird, von dem Wert „{(-Δω1 + Δω2)/2}•{1/(WF(αXF/rF - αθF))}“, der von der Schätzeinheit 21c der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 erhalten wird. Die Schätzeinheit 21h der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 multipliziert ,,1/{(1/WF) - (1/WR) e^-L/U•s}‟ mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21g erhalten wird, um die Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAF) 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 (ZAF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 21] angegeben.
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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 (ZAR) 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 (ZAR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 22] angegeben.
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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/WF“ mit dem Wert, der von der Schätzeinheit 21h erhalten wird, erhalten wird, um den gefederten Rollwinkel (φBG) des Fahrzeugs 100 als gefederte Zustandsgröße des Fahrzeugs 100 zu erhalten. Der erhaltene gefederte Rollwinkel (φBC) des Fahrzeugs 100 ist in der [Formel 23] angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 außerdem eine Lastzustandsschätzeinheit, die die Rollresonanzfrequenz (ωn) und den maximalen Wert (p) der Übertragungsfunktion der gefederten Zustandsgröße in Bezug auf die ungefederte Zustandsgröße auf der Grundlage der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels (φBG), die von der Zustandsgrößenschätzeinheit 21 geschätzt werden, berechnet und den Lastzustand des Fahrzeugs 100 auf der Grundlage der berechneten Rollresonanzfrequenz (ωn) 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).
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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.
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Der Ausdruck (∂φBG/∂ZAF) 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 (∂φBG/∂ZAR) 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.
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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.
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In der [Formel 25] ist ωn, die Rollresonanzfrequenz, p ist der maximale Wert der Übertragungsfunktion, M ist die Lastgröße, H ist die gefederte Schwerpunktshöhe (Differenz zum leeren Fahrzeug), ∂φn/∂M ist die Empfindlichkeit der Rollresonanzfrequenz in Bezug auf die Lastgröße, ∂φn/∂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, ωn0 ist die Rollresonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt eines leeren Fahrzeugs und po ist der maximale Wert der Übertragungsfunktion zu dem Zeitpunkt eines leeren Fahrzeugs.
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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.
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Daher kann die Lastzustandsschätzeinheit der vorliegenden Ausführungsform den Lastzustand (Lastgröße (M) und gefederte Schwerpunktshöhe (H)) auf der Grundlage der Rollresonanzfrequenz (ωn) und des maximalen Werts (p) der Übertragungsfunktion des gefederten Abschnitts in Bezug auf den ungefederten Abschnitt, die anhand der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads, der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads und des gefederten Rollwinkels (φBG) 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.
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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 (ZAF) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des vorderen Rads und der Aufwärts-Abwärts-Verschiebung (ZAR) der umgekehrten Phase der linken und rechten Räder des ungefederten Abschnitts des hinteren Rads) und der gefederten Zustandsgröße (gefederter Rollwinkel (φBG)), 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.
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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.
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Außerdem können die Fahrzeugzustandsschätzvorrichtung 101 und die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das oben beschriebene Fahrzeugzustandsschätzverfahren ausführen.
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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.
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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.
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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.
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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-Nerzögerungsvorrichtung und die Lenkvorrichtung, von der Steuereinheit gesteuert werden.
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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.