DE102018115449A1

DE102018115449A1 - Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018115449A1
Application number: DE102018115449.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Furuta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2038-06-28
Also published as: JP6589943B2; US20190001781A1; CN109203904B; CN109203904A; US10759248B2; JP2019010912A; DE102018115449B4

Abstract

Ein Fortbewegungssteuerungssystem (100, 100A, 100B) für ein Fahrzeug enthält einen ersten Beschleunigungssensor (10-1), einen zweiten Beschleunigungssensor (10-2), einen dritten Beschleunigungssensor (10-3), einen vierten Beschleunigungssensor (10-4) und eine Einheit zur elektronischen Steuerung (50). Die Einheit zur elektronischen Steuerung (50) ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung, eine Rollbeschleunigung und eine Nickbeschleunigung an einer Schwerpunktposition zu berechnen, vertikalen Beschleunigungen einer gefederten Struktur (3) an Positionen eines vorderen rechten Rades (2-1), eines vorderen linken Rades (2-2), eines hinteren rechten Rades (2-3) und eines hinteren linken Rades (2-4) zu berechnen, und ein Fortbewegen des Fahrzeugs auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur (3) an den Positionen des vorderen rechten Rades (2-1), des vorderen linken Rades (2-2), des hinteren rechten Rades (2-3) und des hinteren linken Rades (2-4) zu steuern.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug, welches ein Fortbewegen des Fahrzeugs steuert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug, welches ein Fortbewegen des Fahrzeugs auf der Basis einer vertikalen Beschleunigung einer gefederten Struktur des Fahrzeugs steuert.
Beschreibung der diesbezüglichen Technik
Als ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug wird ein Stoßdämpfer mit einer variablen Dämpfungskraft verwendet. Typischerweise wird eine Steuerung einer Dämpfungskraft auf der Basis einer Hubgeschwindigkeit durchgeführt, welche eine Relativgeschwindigkeit zwischen einer gefederten Struktur des Fahrzeugs (die im Folgenden als eine „gefederte Struktur“ bezeichnet wird) und einer ungefederten Struktur des Fahrzeugs ist.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2016-002844 ( JP 2016-002844 A ) offenbart eine Hubgeschwindigkeitsschätzungsvorrichtung, welche eine Hubgeschwindigkeit schätzt. Die Hubgeschwindigkeitsschätzungsvorrichtung schätzt die Hubgeschwindigkeit auf der Basis einer vertikalen Beschleunigung einer gefederten Struktur. Die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur wird durch einen in der gefederten Struktur vorgesehenen Beschleunigungssensor erfasst. In einem Schätzungsverarbeiten der Hubgeschwindigkeit werden ein Regelstreckenmodell und ein Beobachter verwendet, die auf der Basis eines Zustandsraums der Bewegungsgleichung gemäß einem EinRad-Zwei-Freiheitsgrade-Modell konfiguriert sind.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2016-002778 ( JP 2016-002778 A ) offenbart ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug mit einer variablen Dämpfungskraft. Das Aufhängungssystem für ein Fahrzeug enthält auch einen in der gefederten Struktur vorgesehenen Beschleunigungssensor, welcher eine vertikale Beschleunigung einer gefederten Struktur an jeder Radposition erfasst, und welches bzw. welcher eine Hubgeschwindigkeit auf der Basis eines Erfassungswerts des Beschleunigungssensors schätzt.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß der in der JP 2016-002844 A und der JP 2016-002778 A offenbarten Techniken wird eine zum Steuern der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers benötigte Hubgeschwindigkeit auf der Basis der vertikalen Beschleunigung der gefederten Struktur geschätzt. Die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur wird durch den in der gefederten Struktur vorgesehenen Beschleunigungssensor erfasst. In einem Fall, wo eine Torsionsvibration in der gefederten Struktur (dem Körper) auftritt, wird jedoch eine Komponente der Torsionsvibration als ein Rauschen auf den Erfassungswert des Beschleunigungssensors überlagert. Das vorstehend beschriebene Rauschen verursacht eine Verschlechterung der Schätzungsgenauigkeit der Hubgeschwindigkeit und eine Verschlechterung der Leistung (der Wirkung) der Dämpfungskraftsteuerung auf der Basis der geschätzten Hubgeschwindigkeit.
Eine Steuerung auf der Basis der vertikalen Beschleunigung der gefederten Struktur ist nicht auf eine Steuerung der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers beschränkt. In einer darüber hinaus gehenden generalisierten Weise wird eine Steuerung eines Fortbewegens des Fahrzeugs auf der Basis der vertikalen Beschleunigung der gefederten Struktur berücksichtigt. In dem vorstehend beschriebenen Fall ist dann, wenn die Komponente der Torsionsvibration als ein Rauschen auf den Erfassungswert des Beschleunigungssensors überlagert wird, die Leistung (die Wirkung) einer Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug verschlechtert.
Die Erfindung sieht ein Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug vor, welches dazu in der Lage ist, eine Leistung einer Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug auf der Basis einer vertikale Beschleunigung einer gefederten Struktur zu verbessern.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug enthält eine gefederte Struktur, ein vorderes rechtes Rad, ein vorderes linkes Rad, ein hinteres rechtes Rad und ein hinteres linkes Rad. Das Fortbewegungssteuerungssystem enthält einen ersten Beschleunigungssensor, einen zweiten Beschleunigungssensor, einen dritten Beschleunigungssensor, einen vierten Beschleunigungssensor und eine Einheit zur elektronischen Steuerung bzw. Elektroniksteuerungseinheit. Der erste Beschleunigungssensor ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur an einer ersten Position der gefederten Struktur in einer Richtung des vorderen rechten Rades von einer Schwerpunktposition der gefederten Struktur aus gesehen zu erfassen. Der zweite Beschleunigungssensor ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur an einer zweiten Position der gefederten Struktur in einer Richtung des vorderen linken Rades von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur aus gesehen zu erfassen. Der dritte Beschleunigungssensor ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur an einer dritten Position der gefederten Struktur in einer Richtung des rechten hinteren Rades von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur aus gesehen zu erfassen. Der vierte Beschleunigungssensor ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur an einer vierten Position der gefederten Struktur in einer Richtung des hinteren linken Rades von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur aus gesehen zu erfassen. Die Einheit zur elektronischen Steuerung ist dazu konfiguriert, eine vertikale Beschleunigung, eine Rollbeschleunigung und eine Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen an den durch den ersten Beschleunigungssensor, den zweiten Beschleunigungssensor, den dritten Beschleunigungssensor und den vierten Beschleunigungssensor erfassten vier Positionen zu berechnen, vertikale Beschleunigungen der gefederten Struktur an Positionen des vorderen rechten Rads, des vorderen linken Rads, des hinteren rechten Rads und des hinteren linken Rads auf der Basis der vertikalen Beschleunigung, der Rollbeschleunigung und der Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition unter einer Bedingung bzw. Voraussetzung, wonach die gefederte Struktur ein steifer Körper ist, zu berechnen, und ein Fortbewegen des Fahrzeugs auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades zu steuern.
Es kann sein, dass das Fortbewegungssteuerungssystem gemäß dem Aspekt der Erfindung darüber hinaus vier Aufhängungen enthält, welche dazu konfiguriert sind, eine Dämpfungskraft zu ändern. Es kann sein, dass die Aufhängungen jeweils für das vordere rechte Rad, das vordere linke Rad, das hintere rechte Rad und das hintere linke Rad angeordnet sind. Es kann sein, dass die Einheit zur elektronischen Steuerung dazu konfiguriert ist, die Dämpfungskraft der Aufhängungen auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades zu steuern.
Die Schwerpunktposition der gefederten Struktur ist nahe einem „Knoten“ einer Torsion, und sie wird durch eine Torsion kaum beeinflusst. In einem Fall, wo die vertikale Beschleunigung, die Rollbeschleunigung und die Nickbeschleunigung an der vorstehend beschriebenen Schwerpunktposition bekannt sind, kann es sein, dass die vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades auf der Basis der Beschleunigungen unter der Bedingung, wonach „die gefederte Struktur ein steifer Körper ist“, berechnet werden. In den durch die vorstehend beschriebene Berechnung gewonnenen vertikalen Beschleunigungen ist der Einfluss einer Torsionsvibration ausgenommen bzw. ausgeschlossen. Das heißt, die vertikalen Beschleunigungen werden mit einem weiter reduzierten Einfluss der Torsionsbeschleunigung gewonnen.
Mit der vorstehenden Beschreibung wird gemäß dem Aspekt der Erfindung das folgende Verarbeiten durchgeführt. Das heißt, mit dem Verwenden der vier Beschleunigungssensoren werden die vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den vier Positionen erfasst. Die vertikale Beschleunigung, die Rollbeschleunigung und die Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition der gefederten Struktur werden auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen an den vier Positionen einmal berechnet. Danach werden die vertikalen Beschleunigungen an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades auf der Basis der vertikalen Beschleunigung, der Rollbeschleunigung und der Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition der gefederten Struktur unter der Bedingung, wonach „die gefederte Struktur ein steifer Körper ist“, berechnet. Ein Fortbewegen des Fahrzeugs wird auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, der hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades gesteuert. Mit dem vorstehend beschriebenen Verarbeiten werden die vertikalen Beschleunigungen mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration gewonnen.
Mit der Verwendung der der vertikalen Beschleunigungen mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration ist es möglich, eine Fortbewegungsteuerung für ein Fahrzeug effektiv auszuführen. Das heißt, die Leistung einer Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug auf der Basis der vertikalen Beschleunigung ist verbessert.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung wird die Dämpfungskraft der Aufhängungen auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades gesteuert. Mit der Verwendung der vertikalen Beschleunigungen mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration ist es möglich, eine Dämpfungskraftsteuerung effektiv auszuführen.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnehmen auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ein Konzeptdiagramm ist, welches den Entwurf einer Ausführungsform der Erfindung illustriert,
2 ein Blockdiagramm ist, welches ein Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeiten gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
3 ein Flussdiagramm ist, welches das Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeiten gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
4 ein Konzeptdiagramm ist, welches einen Schritt S2 des Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeitens gemäß der Ausführungsform der Erfindung illustriert,
5 ein Konzeptdiagramm ist, welches einen Schritt S3 des Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeitens gemäß der Ausführungsform der Erfindung illustriert,
6 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration eines Fortbewegungssteuerungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt,
7 ein Blockdiagramm ist, welches ein Beispiel des Fortbewegungssteuerungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
8 ein Blockdiagramm ist, welches ein anderes Beispiel des Fortbewegungssteuerungssystems für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnehmen auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Entwurf
Die 1 ist ein Konzeptdiagramm, welches den Entwurf der Ausführungsform der Erfindung illustriert. Ein Fahrzeug 1 enthält Räder 2 und eine gefederte Struktur 3. Die Räder 2 enthalten ein vorderes rechtes Rad 2-1, ein vorderes linkes Rad 2-2, ein hinters rechtes Rad 2-3 und ein hinteres linkes Rad 2-4. Vertikale Beschleunigungen der gefederten Struktur 3 an Positionen des vorderen rechten Rades 2-1, des vorderen linken Rades 2-2, des hinteren rechten Rades 2-3 und des hinteren linken Rades 2-4 werden als a₁ , als a₂ , als a₃ und als a₄ repräsentiert.
Es wird eine Steuerung eines Fortbewegens des Fahrzeugs 1 auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i an der Position eines jeweiligen Rades 2-i (wobei i = 1 - 4) betrachtet. Ein einfaches Verfahren eines Erfassens der vertikalen Beschleunigung a_i ist, dass ein Beschleunigungssensor in der gefederten Struktur 3 an der Position des jeweiligen Rades 2-i vorgesehen wird (siehe zum Beispiel die JP 2016-002778 A ). In einem Fall, wo eine Torsionsvibration in der gefederten Struktur 3 (dem Körper bzw. Body) auftritt, wird jedoch eine Komponente einer Torsionsvibration als ein Rauschen auf einen Erfassungswert des Beschleunigungssensors überlagert. Das vorstehend beschriebene Rauschen verursacht eine Verschlechterung der Leistung (der Wirkung bzw. des Effekts) der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug. Zu dem Zweck, die Leistung der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug zu verbessern, gibt es einen Bedarf, die vertikale Beschleunigung a_i mit einem weiter reduzierten Einfluss der Torsionsvibration zu erlangen.
Die Ausführungsform sieht eine Technik vor, die dazu in der Lage ist, die vertikale Beschleunigung a_i mit einem weitere reduzierten Einfluss einer Torsionsvibration zu erlangen, und dann die Leistung der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i zu verbessern.
Eine Schwerpunktposition GC der gefederten Struktur 3 (die im Folgenden als eine „gefederte Schwerpunktposition GC“ bezeichnet wird) wird betrachtet bzw. fokussiert. Die gefederte Schwerpunktposition GC ist nahe einem „Knoten“ einer Torsion der gefederten Struktur 3, und sie wird durch eine Torsion kaum beeinflusst. Das heißt, jeweilige Modenbeschleunigungen bzw. Modebeschleunigungen (vertikale Beschleunigung, Rollbeschleunigung und Nickbeschleunigung) an der gefederten Schwerpunktposition GC werden durch eine Torsionsvibration kaum beeinflusst. In einem Fall, wo die vertikale Beschleunigung, die Rollbeschleunigung und die Nickbeschleunigung an der gefederten Schwerpunktposition GC bekannt sind, kann es demgemäß sein, dass die vertikale Beschleunigung a_i der gefederten Struktur an der Position eines jeden bzw. jeweiligen Rades 2-i auf der Basis der vorstehend beschriebenen Beschleunigungen unter einer Bedingung, wonach „die gefederte Struktur 3 (der Körper) ein steifer Körper ist“, berechnet wird. Aus der durch die vorstehend beschriebene Berechnung gewonnenen vertikalen Beschleunigung a_i ist der Einfluss einer Torsionsvibration ausgeschlossen. Das heißt, die vertikale Beschleunigung a_i wird mit einem weiter reduzierten Einfluss einer Torsionsvibration gewonnen.
Eine Berechnung der Modenbeschleunigungen (vertikale Beschleunigung, Rollbeschleunigung und Nickbeschleunigung) wird an der gefederten Schwerpunktposition GC betrachtet. Gemäß der Ausführungsform werden zu dem Zweck, die Modenbeschleunigung an der gefederten Schwerpunktposition GC zu berechnen, vertikale Beschleunigungen der gefederten Struktur 3 an vier Positionen verwendet. Die vier Positionen sind eine erste Position der gefederten Struktur in einer Richtung der vorderen rechten Rads 2-1 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen bzw. wenn es von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen betrachtet wird, eine zweite Position der gefederten Struktur in einer Richtung des vorderen linken Rades 2-2 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen, eine dritte Position der gefederten Struktur in einer Richtung des rechten hinteren Rades 2-3 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen und eine vierte Position der gefederten Struktur in einer Richtung des hinteren linken Rades 2-4 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen. Der Abstand zwischen der gefederten Schwerpunktposition GC und jeder der Positionen erste bis vierte Position ist ein vorab bestimmter Abstand.
Ein Beschleunigungssensor 10 wird zu dem Zweck verwendet, die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur 3 an jeder Position bzw. einer jeweiligen Position zu erfassen. Das heißt, wie es in der 1 gezeigt wird, dass die Beschleunigungssensoren erster Beschleunigungssensor 10-1 bis vierter Beschleunigungssensor 10-4 an vier Positionen der gefederten Struktur 3 vorgesehen sind. Der erste Beschleunigungssensor 10-1 erfasst die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur 3 an der ersten Position der gefederten Struktur in der Richtung des vorderen rechten Rades 2-1 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen. Der zweite Beschleunigungssensor 10-2 erfasst die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur 3 an der zweiten Position der gefederten Struktur in der Richtung des vorderen linken Rades 2-2 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen. Der dritte Beschleunigungssensor 10-3 erfasst die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur 3 an der dritten Position der gefederten Struktur in der Richtung des rechten hinteren Rades 2-3 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen. Der vierte Beschleunigungssensor 10-4 erfasst die vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur 3 an der vierten Position der gefederten Struktur in der Richtung des hinteren linken Rades 2-4 von der gefederten Schwerpunktposition GC aus gesehen.
Ein Erfassungswert der vertikalen Beschleunigung, welcher durch einen i-ten Beschleunigungssensor 10-i (wobei i = 1 - 4) erfasst wird, wird im hier Folgenden als eine „Erfassungsbeschleunigung Z_i “ bezeichnet. Die Erfassungsbeschleunigung Z_i ist durch eine Torsionsvibration beeinflusst; mit der Verwendung der Erfassungsbeschleunigungen Z_i an den vier Positionen kann jedoch der Einfluss einer Torsionsvibration ausgelöscht werden, und können die vertikale Beschleunigung, die Rollbeschleunigung und die Nickbeschleunigung an der gefederten Schwerpunktposition GC mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
In den Erfassungsbeschleunigungen Z_i an drei Orten kann der Einfluss einer Torsionsvibration nicht erfolgreich ausgelöscht werden. Dies kommt daher, dass nur eine Ebene durch drei Punkte definiert wird, und nur „eine Bewegung einer Ebene“ aus einer Bewegung der drei Punkte festgestellt bzw. ermittelt werden kann. Es ist nicht möglich, eine „Bewegung einer Torsion“ nur mit einer Bewegung der drei Punkte zuverlässig bzw. genau festzustellen.
Wie es vorstehend beschrieben wird, werden gemäß der Ausführungsform mit der Verwendung des ersten bis vierten Beschleunigungssensors 10-i (wobei i = 1 - 4) die vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur 3 an den vier Positionen als die Erfassungsbeschleunigungen Z_i erfasst. Die Erfassungsbeschleunigungen Z_i an den vier Positionen werden zu der vertikale Beschleunigung, der Rollbeschleunigung und der Nickbeschleunigung an der gefederten Schwerpunktposition GC umgewandelt. Unter einer Bedingung, wonach „die gefederte Struktur 3 ein steifer Körper ist“, werden danach die vertikale Beschleunigung, die Rollbeschleunigung und die Nickbeschleunigung an der gefederten Schwerpunktposition GC zu der vertikalen Beschleunigung a_i an der Position jedes bzw. eines jeweiligen Rades 2-i umgewandelt. Mit dem vorstehend beschriebenen Verarbeiten wird die vertikale Beschleunigung a_i mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration gewonnen. Mit der Verwendung der vertikalen Beschleunigung a_i mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration ist es möglich, die Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug effektiv auszuführen. Das heißt, dass die Leistung (die Wirkung) der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i verbessert ist.
Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel eines Berechnungsverarbeitens der vertikalen Beschleunigung a_i gemäß der Ausführungsform beschrieben werden.
Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeiten
Die 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeiten gemäß der Ausführungsform zeigt. Eine Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 ist mit den Beschleunigungssensoren erster Beschleunigungssensor 10-1 bis vierter Beschleunigungssensor 10-4 verbunden, und sie empfängt eine Information betreffend die Erfassungsbeschleunigung Z_i von dem i-ten Beschleunigungssensor 10-i (wobei i = 1 - 4). Die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet die vertikale Beschleunigung a_i an der Position jeden bzw. eines jeweiligen Rades 2-i auf der Basis der Erfassungsbeschleunigung Z_i .
Die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 ist durch eine Einheit zur elektronischen Steuerung (ECU) implementiert. Die ECU ist eine Steuerungsvorrichtung enthaltend einen Prozessor, einen Speicher und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle. Der Speicher speichert ein Steuerungsprogramm, welches durch den Prozessor ausführbar ist. Der Prozessor führt das Steuerungsprogramm aus, wodurch ein Verarbeiten der ECU implementiert wird.
Die 3 ist ein Flussdiagramm, welches das Vertikalbeschleunigungsberechnungsverarbeiten in der Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 gemäß der Ausführungsform zeigt.
Schritt S1 (Erlangung der Erfassungsbeschleunigung): Die Beschleunigungssensoren erster Beschleunigungssensor 10-1 bis vierter Beschleunigungssensor 10-4 erfassen die Erfassungsbeschleunigung Z₁ bis Z₄ an den jeweiligen Positionen. Die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 erlangt eine Information bezüglich der Erfassungsbeschleunigung Z₁ bis Z₄ von den Beschleunigungssensoren erster Beschleunigungssensor 10-1 bis vierter Beschleunigungssensor 10-4.
Schritt S2 (Berechnung der Modenbeschleunigungen an der gefederten Schwerpunktposition): Die 4 ist ein Konzeptdiagramm, welches den Schritt S2 illustriert. Die X-Richtung ist eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1. Die Y-Richtung ist eine Querrichtung des Fahrzeugs 1, und sie ist senkrecht zu der X-Richtung. Die Z-Richtung ist eine Auf-und-ab-Richtung des Fahrzeugs 1, und sie ist zu der X-Richtung und der Y-Richtung senkrecht. Eine X-Richtungsposition und eine Y-Richtungsposition des i-ten-Beschleunigungssensors 10-i (wobei i = 1 - 4) werden jeweils als L_i und W_i repräsentiert. Eine X-Richtungsposition und eine Y-Richtungsposition der gefederten Schwerpunktposition GC werden jeweils als L_g und W_g repräsentiert. Die vorstehend beschriebenen Parameter (L_i , W_i , L_g und W_g ) werden im Voraus erlangt, und sie werden in dem Speicher der Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 gespeichert.
Es kann sein, dass als die gefederte Schwerpunktposition GC eine Knotenpunktposition mit keiner Torsion in der gefederten Struktur 3 verwendet wird. Die vorstehend beschriebene Knotenpunktposition kann im Voraus durch ein Experiment oder eine Simulation gewonnen werden.
Die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet eine vertikale Beschleunigung Z_g , eine Rollbeschleunigung Φ_g und eine Nickbeschleunigung Θ_g an der gefederten Schwerpunktposition GC aus bzw. von den Erfassungsbeschleunigungen Z₁ bis Z₄ an den vier Positionen. Beispielsweise berechnet die Vertikalbeschleunigungsberechnung 20 die vertikale Beschleunigung Z_g , die Rollbeschleunigung Φ _g und die Nickbeschleunigung Θ_g gemäß den Gleichungen (1) bis (4). $M = {[\begin{matrix} L_{1} W_{1} & L_{1} & W_{1} & 1 \\ L_{2} W_{2} & L_{2} & W_{2} & 1 \\ L_{3} W_{3} & L_{3} & W_{3} & 1 \\ L_{4} W_{4} & L_{4} & W_{4} & 1 \end{matrix}]}^{- 1}$
$Z_{g} = \sum_{i = 1}^{4} {M (2, i) L_{g} + M (4, i)} Z_{i}$
$Φ_{g} = - \sum_{i = 1}^{4} {M (1, i) L_{g} + M (3, i)} Z_{i}$
$Θ_{g} = \sum_{i = 1}^{4} M (2, i) Z_{i}$
Mit der Verwendung der Erfassungsbeschleunigung Z_i an den vier Positionen kann der Einfluss einer Torsionsvibration ausgelöscht werden, und können die vertikale Beschleunigung Z_g , die Rollbeschleunigung Φ_g und die Nickbeschleunigung Θ_g an der gefederten Schwerpunktposition GC mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Schritt S3 (Berechnung der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur an vier Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades): Die 5 ist ein Konzeptdiagramm, welches den Schritt S3 illustriert. Eine Spurweite bzw. Spurweitenbreite bzw. Profilbreite der Fronträder (2-1, 2-2) wird als T_f repräsentiert, und eine Spurweite der Hinterräder (2-3, 2-4) wird als T_r repräsentiert. Der Abstand zwischen einer Vorderradachse und der gefederten Schwerpunktposition GC wird als I_f repräsentiert, und der Abstand zwischen einer Hinterradachse und der gefederten Schwerpunktposition GC wird als I_r repräsentiert.
Die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet vertikale Beschleunigung a₁ bis a₄ der gefederten Struktur an den Positionen des vorderen rechten Rades, des vorderen linken Rades, des hinteren rechten Rades und des hinteren linken Rades auf der Basis der vertikalen Beschleunigung Z_g , der Rollbeschleunigung Φ_g und der Nickbeschleunigung Θ_g an der gefederten Schwerpunktposition GC unter einer Bedingung, wonach die gefederte Struktur 3 ein steifer Körper ist. Zum Beispiel berechnet die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 die vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ auf der Basis der vertikalen Beschleunigung Z_g , der Rollbeschleunigung Φ_g und der Nickbeschleunigung Θ_g an der gefederten Schwerpunktposition GC gemäß einer Gleichung (5). $[\begin{matrix} a_{1} \\ a_{2} \\ a_{3} \\ a_{4} \end{matrix}] = [\begin{array}{l} 1 & - \frac{T_{f}}{2} & - l_{f} \\ 1 & \frac{T_{f}}{2} & - l_{f} \\ 1 & - \frac{T_{r}}{2} & l_{r} \\ 1 & \frac{T_{r}}{2} & l_{r} \end{array}] [\begin{matrix} Z_{g} \\ Φ_{g} \\ Θ_{g} \end{matrix}]$
In der vorstehend beschriebenen Weise kann die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 die vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ mit einem weiter reduzierten Einfluss einer Torsionsvibration berechnen. Die berechneten vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ werden in der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug verwendet. Im Folgenden wird ein Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform beschrieben werden.
Fortbewegungssteuerungssystem für ein Fahrzeug
Die 6 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration des Fortbewegungssteuerungssystems 100 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform zeigt. Das Fortbewegungssteuerungssystem 100 für ein Fahrzeug ist in dem Fahrzeug 1 angebracht, und es steuert ein Fortbewegen des Fahrzeugs 1. Detaillierter beschrieben, das Fortbewegungssteuerungssystem 100 für ein Fahrzeug enthält eine Fortbewegungsvorrichtung 30 und eine Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 zusätzlich zu den Beschleunigungssensoren erster Beschleunigungssensor 10-1 bis vierter Beschleunigungssensor 10-4 und der Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20, welche vorstehend beschrieben werden bzw. wird.
Die Fortbewegungsvorrichtung 30 ist eine Vorrichtung betreffend ein Fortbewegen des Fahrzeugs 1, und sie enthält eine Aufhängung, eine Antriebsvorrichtung, eine Bremsvorrichtung, eine Lenkungsvorrichtung, ein Getriebe und dergleichen.
Die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 führt eine Steuerung der Fortbewegungsvorrichtung 30 aus, wodurch ein Fortbewegen des Fahrzeugs 1 gesteuert wird. Insbesondere steuert die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform ein Fortbewegen des Fahrzeugs 1 auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ , welche durch die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet werden. Wie es vorstehend beschrieben wird, ist in den vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ , welche durch die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet werden, der Einfluss einer Torsionsvibration weiter reduziert. Mit der Verwendung der vorstehend beschriebenen vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ ist es möglich, die Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug effektiv auszuführen. Das heißt, dass die Leistung (die Wirkung) der Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i verbessert ist.
Sowohl die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 als auch die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 werden durch eine Einheit zur elektronischen Steuerung (ECU) 50 implementiert. Das heißt, die ECU 50 wirkt bzw. fungiert nicht nur als die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20, sondern auch als die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40.
Steuerung einer Dämpfungskraft der Aufhängung
Als ein Beispiel einer Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform wird eine Steuerung einer Dämpfungskraft einer Aufhängung betrachtet. Die Dämpfungskraft einer Aufhängung wird gemäß einem Fortbewegungszustand des Fahrzeugs 1 fein gesteuert, wodurch der Aufbau des Fahrzeugs 1 weiter stabilisiert und ein angenehmer Fahrkomfort und eine Handhabungsstabilität implementiert werden.
Die 7 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel eines Fortbewegungssteuerungssystems 100A für ein Fahrzeug zeigt, welches eine Dämpfungskraft einer Aufhängung steuert. In dem Konfigurationsbeispiel enthält die Fortbewegungsvorrichtung 30 eine erste Aufhängung 30A-1, eine zweite Aufhängung 30A-2, eine dritte Aufhängung 30A-3 und eine vierte Aufhängung 30A-4. Die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 enthält eine Aufhängungssteuerungsvorrichtung 40A.
Die erste Aufhängung 30A-1 ist für das vordere rechte Rad 2-1 vorgesehen. Die zweite Aufhängung 30A-2 ist für das vordere linke Rad 2-2 vorgesehen. Die dritte Aufhängung 30A-3 ist für das hintere rechte Rad 2-3 vorgesehen. Die vierte Aufhängung 30A-4 ist für das hintere linke Rad 2-4 vorgesehen. In jeder bzw. einer jeweiligen Aufhängung 30A-i (wobei i = 1 - 4) werden die gefederte Struktur 3 und eine (nicht gezeigte) ungefederte Struktur durch einen Stoßdämpfer verbunden. Die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers ist variabel bzw. veränderlich.
Die Aufhängungssteuerungsvorrichtung 40A steuert die Dämpfungskraft jeder bzw. einer jeweiligen Aufhängung 30A-i auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i der gefederten Struktur 3 an der Position jeden bzw. eines jeweiligen Rades 2-i (wobei i = 1 - 4). Als ein Verfahren eines Steuerns der Dämpfungskraft jeder Aufhängung 30A-i auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i der gefederten Struktur 3 sind verschiedene Verfahren bekannt (siehe zum Beispiel die JP 2016-002844 A und die JP 2016-002778 A ). In der Ausführungsform ist ein Steuerungsverfahren einer Dämpfungskraft nicht gesondert beschränkt.
Die Aufhängungssteuerungsvorrichtung 40A schätzt zum Beispiel eine Hubgeschwindigkeit einer i-ten Aufhängung 30A-i auf der Basis der vertikalen Beschleunigung a_i . Die Hubgeschwindigkeit ist eine Relativgeschwindigkeit zwischen der gefederten Struktur 3 und der ungefederten Struktur. Zum Beispiel kann, wie in der JP 2016-002844 A beschrieben, die Hubgeschwindigkeit aus der vertikalen Beschleunigung a_i der gefederten Struktur 3 geschätzt werden. Die Aufhängungssteuerungsvorrichtung 40A steuert die Dämpfungskraft der i-ten Aufhängung 30A-i auf der Basis der geschätzten Hubgeschwindigkeit.
Gemäß der Ausführungsform wird die vertikale Beschleunigung a_i mit weiter reduziertem Einfluss einer Torsionsvibration durch die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet. Mit der Verwendung der vorstehend beschriebenen vertikalen Beschleunigung a_i wird die Schätzungsgenauigkeit der Hubgeschwindigkeit verbessert. Im Ergebnis wird die Leistung (der Effekt) der Dämpfungskraftsteuerung auf der Basis der geschätzten Hubgeschwindigkeit verbessert.
Steuerung einer Antriebsleistung
Als ein anderes Beispiel einer Fortbewegungssteuerung für ein Fahrzeug wird eine Steuerung einer Antriebsleistung betrachtet. Die Antriebsleistung jedes bzw. eines jeweiligen Rades 2-i des Fahrzeugs 1 wird unabhängig gesteuert, wodurch ein gewünschtes Moment erzeugt und der Aufbau des Fahrzeugs 1 stabilisiert wird.
Die 8 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel eines Fortbewegungssteuerungssytems 100B für ein Fahrzeug zeigt, welches eine Antriebsleistung steuert. In dem Konfigurationsbeispiel enthält die Fortbewegungsvorrichtung 30 einen ersten Rad-internen Motor 30B-1 bzw. einen Radeigenen Motor, einen zweiten Rad-internen Motor 30B-2, einen dritten Rad-internen Motor 30B-3 und einen vierten Rad-internen Motor 30B-4. Die Fortbewegungssteuerungsvorrichtung 40 enthält eine Antriebssteuerungsvorrichtung 40B.
Der erste Rad-interne Motor 30B-1 ist für das vordere rechte Rad 2-1 vorgesehen. Der zweite Rad-interne Motor 30B-2 ist für das vordere linke Rad 2-2 vorgesehen. Der dritte Rad-interne Motor 30B-3 ist für das hintere rechte Rad 2-3 vorgesehen. Der vierte Rad-interne Motor ist für das hintere linke Rad 2-4 vorgesehen. Jeder Rad-interne Motor 30B-i (wobei i = 1 - 4) erzeugt eine Antriebsleistung.
Die Antriebssteuerungsvorrichtung 40B steuert die Antriebsleistung des Rad-internen Motors 30B-i (wobei i = 1 - 4) unabhängig. Zum Beispiel steuert die Antriebssteuerungsvorrichtung 40B eine Antriebsleistung auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen a₁ bis a₄ der gefederten Struktur 3, so dass eine Vibration der gefederten Struktur 3 gehemmt wird.
Gemäß der Ausführungsform wird die vertikale Beschleunigung a_i mit einem weiter reduzierten Einfluss einer Torsionsvibration durch die Vertikalbeschleunigungsberechnungsvorrichtung 20 berechnet. Mit der Verwendung der vorstehend beschriebenen vertikalen Beschleunigung a_i ist die Leistung (der Effekt) der Antriebsleistungssteuerung verbessert.
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 2016002844 A [0003, 0005, 0044, 0045]
JP 2016002778 A [0004, 0005, 0017, 0044]

Claims

Ein Fortbewegungssteuerungssystem (100, 100A, 100B) für ein Fahrzeug (1) enthaltend eine gefederte Struktur (3), ein vorderes rechtes Rad (2-1), ein vorderes linkes Rad (2-2), ein hinteres rechtes Rad (2-3) und ein hinteres linkes Rad (2-4), wobei das Fortbewegungssteuerungssystem (100) aufweist: einen ersten Beschleunigungssensor (10-1), der dazu konfiguriert ist, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur (3) an einer ersten Position der gefederten Struktur (3) in einer Richtung des vorderen rechten Rades (2-1) von einer Schwerpunktposition der gefederten Struktur (3) aus gesehen zu erfassen, einen zweiten Beschleunigungssensor (10-2), der dazu konfiguriert ist, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur (3) an einer zweiten Position der gefederten Struktur (3) in einer Richtung des vorderen linken Rades (2-2) von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur (3) aus gesehen zu erfassen, einen dritten Beschleunigungssensor (10-3), der dazu konfiguriert ist, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur (3) an einer dritten Position der gefederten Struktur (3) in einer Richtung des hinteren rechten Rades (2-3) von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur (3) aus gesehen zu erfassen, einen vierten Beschleunigungssensor (10-4), der dazu konfiguriert ist, eine vertikale Beschleunigung der gefederten Struktur (3) an einer vierten Position der gefederten Struktur (3) in einer Richtung des hinteren linken Rades (2-4) von der Schwerpunktposition der gefederten Struktur (3) aus gesehen zu erfassen, und eine Einheit zur elektronischen Steuerung (50), die dazu konfiguriert ist, eine vertikale Beschleunigung, eine Rollbeschleunigung und eine Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen an den durch den ersten Beschleunigungssensor (10-1), den zweiten Beschleunigungssensor (10-2), den dritten Beschleunigungssensor (10-3) und den vierten Beschleunigungssensor (10-4) erfassten vier Positionen zu berechnen, vertikale Beschleunigungen der gefederten Struktur (3) an den Positionen des vorderen rechten Rades (2-1), des vorderen linken Rades (2-2), des hinteren rechten Rades (2-3) und des hinteren linken Rades (2-4) auf der Basis der vertikalen Beschleunigung, der Rollbeschleunigung und der Nickbeschleunigung an der Schwerpunktposition unter einer Bedingung, wonach die gefederte Struktur (3) ein steifer Körper ist, zu berechnen, und ein Fortbewegen des Fahrzeugs auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur (3) an den Positionen des vorderen rechten Rades (2-1), des vorderen linken Rades (2-2), des hinteren rechten Rades (2-3) und des hinteren linken Rades (2-4) zu steuern.
Das Fortbewegungssteuerungssystem (100A) gemäß dem Anspruch 1, darüber hinaus aufweisend vier Aufhängungen, die dazu konfiguriert sind, eine Dämpfungskraft zu ändern, wobei die Aufhängungen jeweils für das vordere rechte Rad (2-1), das vordere linke Rad (2-2), das hintere rechte Rad (2-3) und das hintere linke Rad (2-4) angeordnet sind, wobei die Einheit zur elektronischen Steuerung (50) dazu konfiguriert ist, die Dämpfungskraft der Aufhängungen auf der Basis der vertikalen Beschleunigungen der gefederten Struktur (3) an den Positionen des vorderen rechten Rades (2-1), des vorderen linken Rades (2-2), des hinteren rechten Rades (2-3) und des hinteren linken Rades (2-4) zu steuern.