DE112017007602T5

DE112017007602T5 - Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung, steuervorrichtung, aufhängungssteuervorrichtung und aufhängungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007602T5
Application number: DE112017007602.1T
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Minakuchi; Masaki Izawa
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2020-04-16
Also published as: JP6286091B1; JP2018202894A; US11318804B2; WO2018220861A1; CN110573362A; US20200039314A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zustand eines Fahrzeugs geeignet abzuschätzen. Ein Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst: einen Hauptberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine lineare Berechnung in Bezug auf einen mit einem Zustand eines Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag auszuführen; und einen Reifenmodellberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Hauptberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung, eine Steuervorrichtung, eine Aufhängungssteuervorrichtung und eine Aufhängungsvorrichtung, von denen jede einen Zustand eines Fahrzeugs abschätzt.
Allgemeiner Stand der Technik
Es ist eine Technologie zum Verbessern des Fahrkomforts eines Fahrzeugs durch Abschätzen eines Zustands des Fahrzeugs und Steuern des Fahrzeugs basierend auf dem abgeschätzten Zustand bekannt. Diese Technologie verwendet ein Modell eines Fahrzeugs, um einen Zustand des Fahrzeugs abzuschätzen.
Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine Technologie, bei der ein Steuerbetrag, durch den ein Fahrzeuganpassungselement gesteuert wird, basierend auf einer optimalen Rückführungsverstärkung bestimmt wird, die gemäß einem mit einer Höhe eines Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Dynamikmodell voreingestellt wurde.
Patentliteratur 2 offenbart ferner eine Technologie zum Erlangen einer abgeschätzten Giergeschwindigkeit und einer Referenzgiergeschwindigkeit basierend auf einem Modell eines Fahrzeugs und zum Steuern einer Lenkcharakteristik basierend auf diesen Giergeschwindigkeiten.
Quellenangabe
Patentliteratur

Patentliteratur 1 Veröffentlichte japanische Patentanmeldung, Tokukaisho Nr. 61-178212 (Veröffentlichungstag: 9. August 1986)
Patentliteratur 2 Japanische veröffentlichte Patentanmeldung, Tokukai Nr. 2004-189117 Veröffentlichungstag: 8. Juli 2004)

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Folgendes bereitzustellen: eine Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung und eine Steuervorrichtung, von denen jede einen Zustand eines Fahrzeugs geeignet abschätzen kann; und eine Aufhängungssteuervorrichtung und eine Aufhängungsvorrichtung, von denen jede einen hervorragenden Fahrkomfort erreichen kann.
Lösung des Problems
Um die Aufgabe zu erreichen, ist eine Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug, die konfiguriert ist, einen Zustand eines Fahrzeugs abzuschätzen, wobei die Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug einen Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst, um eine Berechnung unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell auszuführen, wobei der Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst: einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Um die Aufgabe zu erreichen, ist ferner eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung, die umfasst: einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt, der zum Abschätzen eines Zustands eines Fahrzeugs konfiguriert ist; einen Referenzfahrzeugmodell-Berechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine mit einem Referenzfahrzeugmodell in Zusammenhang stehende Berechnung auszuführen; einen Subtrahierer, der konfiguriert ist, eine Subtraktion einer Referenzausgabe, die ein Ausgabewert ist, der von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt ausgegeben wird, von einer Abschätzungsausgabe, die ein Ausgabewert ist, der von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt ausgegeben wird, auszuführen; einen Integrator, der konfiguriert ist, eine Integration eines Resultats der durch den Subtrahierer ausgeführten Subtraktion auszuführen; einen ersten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Abschätzungszustandsbetrags, der ein Gegenstand einer Berechnung ist, die durch den Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt ausgeführt wird, auszuführen; einen zweiten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Resultats der von dem Integrator ausgeführten Integration auszuführen; einen dritten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Zustandsbetrags auszuführen, der ein Gegenstand der Berechnung ist, die durch den Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt ausgeführt wird; und einen Addierer, der konfiguriert ist, eine Addition eines Resultats der Verstärkung, die durch den ersten Verstärker ausgeführt wird, ein Resultat der Verstärkung, die durch den zweiten Verstärker ausgeführt wird, und ein Resultat der Verstärkung, die durch den dritten Verstärker ausgeführt wird, auszuführen, wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt einen Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, eine Berechnung unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell auszuführen, wobei der Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst: einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Ferner ist eine Aufhängungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aufhängungssteuervorrichtung, die konfiguriert ist, eine Dämpfungskraft einer Aufhängung zu steuern, wobei die Aufhängungssteuervorrichtung einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, einen Zustand eines Fahrzeugs abzuschätzen, wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst: einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Ferner ist eine Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aufhängungsvorrichtung, die umfasst: eine Aufhängung; und einen Aufhängungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, eine Dämpfungskraft der Aufhängung zu steuern, wobei der Aufhängungssteuerabschnitt einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, einen Zustand eines Fahrzeugs abzuschätzen, wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst: einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß einer Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Zustand eines Fahrzeugs geeignet abzuschätzen. Ferner ist es gemäß einer Aufhängungssteuervorrichtung und einer Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen hervorragenden Fahrkomfort zu erreichen.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Hydraulikstoßdämpfers einer Aufhängung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines ECU gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitts gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Die folgende Beschreibung beschreibt Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung im Detail.
Konfiguration des Fahrzeugs 900
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrzeugs 900 gemäß Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst das Fahrzeug 900 die Aufhängungen 100, eine Fahrzeugkarosserie 200, die Räder 300, Reifen 310, ein Lenkelement 410, eine Lenkwelle 420, einen Drehmomentsensor 430, einen Ruderwinkelsensor 440, einen Drehmomentanwendungsabschnitt 460, einen Zahnstangenlenkmechanismus 470, eine Zahnstangenachse 480, einen Motor 500, eine ECU (elektronische Steuereinheit) (Steuervorrichtung, Lenksteuervorrichtung, Aufhängungssteuervorrichtung, Aufhängungssteuerabschnitt) 600, einen Stromerzeuger 700 und eine Batterie 800. Es ist zu beachten, dass die Aufhängungen 100 und die ECU 600 eine Aufhängungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 bilden.
Die Räder 300, an denen die Reifen 310 befestigt sind, werden von der Fahrzeugkarosserie 200 unter Verwendung der Aufhängungen 100 abgefedert. Das Fahrzeug 900 ist ein Vierradfahrzeug und umfasst entsprechend vier Aufhängungen 100, vier Räder 300 und vier Reifen 310.
Zu beachten ist, dass ein Reifen und ein Rad für ein linkes vorderes Rad, ein rechtes vorderes Rad, ein linkes Hinterrad und ein rechtes Hinterrad entsprechend als ein Reifen 310A und ein Rad 300A, ein Reifen 310B und ein Rad 300B, ein Reifen 310C und ein Rad 300C und ein Reifen 310D und ein Rad 300D bezeichnet sein können. Desgleichen kann eine Konfiguration, die mit dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad in Zusammenhang steht, im Folgenden unter Verwendung der Bezugszeichen „A“, „B“, „C“ und „D“ entsprechend dargestellt sein.
Jede der Aufhängungen 100 umfasst einen Hydraulikstoßdämpfer, einen oberen Arm und einen unteren Arm. Der Hydraulikstoßdämpfer umfasst beispielsweise ein Magnetventil, das ein elektromagnetisches Ventil ist, welches eine durch den Hydraulikstoßdämpfer erzeugte Dämpfungskraft anpasst. Es ist jedoch zu beachten, dass Ausführungsform 1 nicht darauf beschränkt ist. Der Hydraulikstoßdämpfer kann als elektromagnetisches Ventil, das eine Dämpfungskraft anpasst, ein anderes elektromagnetisches Ventil als ein Magnetventil verwenden. Der Hydraulikstoßdämpfer kann beispielsweise als das elektromagnetische Ventil ein elektromagnetisches Ventil umfassen, das einen Magnetohydrodynamikfluss (ein magnetisches Fluid) verwendet.
Der Stromerzeuger 700 ist an dem Motor 500 angeschlossen und Elektrizität, die durch den Stromerzeuger 700 erzeugt wird, wird in der Batterie 800 angesammelt.
Das Lenkelement 410, das von einem Fahrer betätigt wird, ist mit einem Ende der Lenkwelle 420 verbunden, sodass das Lenkelement 410 ein Drehmoment auf das eine Ende übertragen kann. Das andere Ende der Lenkwelle 420 ist mit dem Zahnstangenlenkmechanismus 470 verbunden.
Der Zahnstangenlenkmechanismus 470 ist ein Mechanismus zum Umwandeln einer Drehung um eine Achse der Lenkwelle 420 in eine Verschiebung der Zahnstangenachse 480 entlang einer axialen Richtung der Zahnstangenachse 480. Wenn die Zahnstangenachse 480 entlang der axialen Richtung verschoben wird, wird sowohl das Rad 300A als auch das Rad 300B über eine Spurstange und einen Spurhebel gelenkt.
Der Drehmomentsensor 430 detektiert ein Lenkmoment, das auf die Lenkwelle 420 ausgeübt wird, d. h., ein Lenkmoment, das auf das Lenkelement 410 ausgeübt wird, und stellt der ECU 600 ein Drehmomentsensorsignal bereit, das ein derart detektiertes Resultat angibt. Der Drehmomentsensor 430 detektiert insbesondere eine Verdrehung eines Drehstabs, der innerhalb der Lenkwelle 420 vorgesehen ist, und gibt ein als das Drehmomentsensorsignal detektiertes Resultat aus. Zu beachten ist, dass der Drehmomentsensor 430 ein magnetostriktiver Drehmomentsensor sein kann.
Der Ruderwinkelsensor 440 detektiert einen Ruderwinkel des Lenkelements 410 und stellt der ECU 600 ein derart detektiertes Resultat bereit.
Der Drehmomentanwendungsabschnitt 460 übt ein Unterstützungsdrehmoment oder ein Gegendrehmoment gemäß einem von der ECU 600 bereitgestellten Lenksteuerbetrag auf die Lenkwelle 420 aus. Der Drehmomentanwendungsabschnitt 460 umfasst (i) einen Motor, der das Unterstützungsdrehmoment oder Gegendrehmoment gemäß dem Lenksteuerbetrag erzeugt und (ii) einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der das durch den Motor erzeugte Drehmoment auf die Lenkwelle 420 überträgt.
Zu beachten ist, dass spezifische Beispiele eines „Steuerbetrags“ hierin einen elektrischen Stromwert, eine relative Einschaltdauer, einen Dämpfungsfaktor, ein Dämpfungsverhältnis und dergleichen umfassen.
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Beschreibung der Ausdruck „verbunden, sodass... ein Drehmoment übertragen kann“ bedeutet, dass ein Element mit dem anderen Element verbunden ist, sodass eine Drehbewegung eines Elements eine Drehbewegung des anderen Elements bewirkt. Der Ausdruck umfasst beispielsweise mindestens (i) einen Fall, bei dem ein Element und das andere Element einstückig geformt sind, (ii) einen Fall, bei dem ein Element an dem anderen Element direkt oder indirekt befestigt ist, und (iii) einen Fall, bei dem ein Element und das andere Element derart miteinander verbunden sind, dass sich das eine Element und das andere Element über ein Verbindungselement oder dergleichen gemeinsam bewegen.
Obwohl das vorstehende Beispiel einer Lenkvorrichtung eine Konfiguration aufweist, bei der die Elemente von dem Lenkelement 410 durch die Zahnstangenachse 480 immer mechanisch miteinander verbunden sind, ist die Ausführungsform 1 ferner nicht darauf beschränkt. Die Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 kann beispielsweise eine Steer-by-wire-Lenkvorrichtung sein. Die folgende Beschreibung in der vorliegenden Patentschrift ist auch auf die Steer-by-wire-Lenkvorrichtung anwendbar.
Die ECU 600 steuert zentral verschiedene in dem Fahrzeug 900 beinhaltete elektronische Vorrichtungen. Die ECU 600 passt insbesondere einen Lenkregelungsbetrag an, welcher dem Drehmomentanwendungsabschnitt 460 bereitzustellen ist, und steuert dadurch eine Intensität eines Unterstützungsdrehmoments oder eines Gegendrehmoments, das auf die Lenkwelle 420 auszuüben ist.
Die ECU 600 steuert ferner die Aufhängungen 100 durch Bereitstellen eines Aufhängungssteuerbetrags. Die ECU 600 liefert dem Magnetventil des Hydraulikstoßdämpfers, der in jeder der Aufhängungen 100 beinhaltet ist, insbesondere einen Aufhängungssteuerbetrag, um das Öffnen und Schließen des Magnetventils zu steuern. Um diese Steuerung zu ermöglichen, ist eine Starkstromleitung vorgesehen, um das Magnetventil von der ECU 600 mit Strom zu versorgen und das Magnetventil anzutreiben.
Das Fahrzeug 900 umfasst ferner (i) Radgeschwindigkeitssensoren 320, die für die entsprechenden Räder 300 vorgesehen sind, und von denen jeder eine Radgeschwindigkeit eines der entsprechenden Räder 300 (eine Winkelgeschwindigkeit des entsprechenden der Räder) detektiert, (ii) einen seitlichen G-Sensor 330, der eine Beschleunigung in einer Querrichtung des Fahrzeugs 900 detektiert, (iii) einen vorderen und hinteren G-Sensor 340, der eine Beschleunigung in einer vorderen und hinteren Richtung des Fahrzeugs 900 detektiert, (iv) einen Giergeschwindigkeitssensor 350, der eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 900 detektiert, (v) einen Motordrehmomentsensor 510, der ein durch den Motor 500 erzeugtes Drehmoment detektiert, (vi) einen Motordrehzahlsensor 520, der eine Drehzahl des Motors 500 detektiert und (vii) einen Bremsdrucksensor 530, der einen Druck detektiert, der auf eine Bremsflüssigkeit, die eine Bremsvorrichtung aufweist, ausgeübt wird. Durch diese verschiedenen Sensoren detektierte Resultate werden an die ECU 600 bereitgestellt.
Obwohl dies nicht veranschaulicht ist, umfasst das Fahrzeug 900 die Bremsvorrichtung, die gesteuert werden kann durch (i) ein Antiblockiersystem (ABS), das ein System zum Verhindern, dass Räder während des Bremsens blockieren, ist, (ii) eine Traktionskontrolle (TCS) zum Verhindern, dass Räder während der Beschleunigung durchdrehen oder dergleichen, und (iii) ein elektronisches Stabilitätsprogramm (VSA), das ein Steuersystem zum Stabilisieren des Fahrzeugverhaltens ist und zu einer Giermomentsteuerung während des Abbiegens, automatischem Bremsen für eine Bremsassistentenfunktion und dergleichen fähig ist.
Zu beachten ist, dass ABS, TCS und VSA (i) eine Radgeschwindigkeit vergleichen, die gemäß einer abgeschätzten Karosseriegeschwindigkeit mit einer Radgeschwindigkeit bestimmt wird, die durch jeden Radgeschwindigkeitssensor 320 detektiert wird, und (ii) wenn sich die Werte dieser zwei Radgeschwindigkeiten durch einen vorbestimmten Wert oder mehr unterscheiden, bestimmen, dass das Rad rutscht. Durch diesen Prozess führen ABS, TCS und VSA eine optimale Bremsensteuerung und/oder eine optimale Traktionskontrolle gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs 900 aus, um zur Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs 900 beizutragen.
Das Bereitstellen von Resultaten, die durch die vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren detektiert werden, und die Übertragung eines Steuersignals von der ECU 600 an Abschnitte erfolgen über ein Controller Area Network (CAN) 370.
Aufhängungen 100
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Hydraulikstoßdämpfers von jeder Aufhängung 100 gemäß Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Aufhängung 100 einen Zylinder 101, einen innerhalb des Zylinders 101 verschiebbar vorgesehenen Kolben 102 und eine an dem Kolben 102 befestigte Kolbenstange 103. Der Zylinder 101 ist durch den Kolben 102 in eine obere Kammer 101a und eine untere Kammer 101b unterteilt. Die obere Kammer 101a und die untere Kammer 101b sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Aufhängung 100 einen Kommunikationsdurchgang 104, der ermöglicht, dass die obere Kammer 101a und die untere Kammer 101b miteinander kommunizieren, und es ist ein Magnetventil 105, das eine Dämpfungskraft der Aufhängung 100 anpasst, an dem Kommunikationsdurchgang 104 vorgesehen.
Das Magnetventil 105 umfasst ein Magnetventil 105a und ein Ventil 105b, das durch das Magnetventil 105a angetrieben wird, um eine Querschnittsfläche eines Strömungskanals des Kommunikationsdurchgangs 104 zu ändern.
Das Magnetventil 105a fährt das Ventil 105b gemäß einem von der ECU 600 bereitgestellten Aufhängungssteuerbetrag aus und ein. Dies bewirkt eine Änderung der Querschnittsfläche des Strömungskanals des Kommunikationsdurchgangs 104 und bewirkt eine dementsprechende Änderung der Dämpfungskraft der Aufhängung 100.
Zu beachten ist, dass die Aufhängung 100 eine aktive Aufhängung oder eine Luftfederung sein kann.
ECU 600
Die folgende Beschreibung beschreibt Details der ECU 600 unter Bezugnahme auf andere Zeichnungen. 3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration der ECU 600 schematisch veranschaulicht.
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die ECU 600 einen Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 und einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt (Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung) 1200. Zu beachten ist, dass die Abschnitte 1300 des Fahrzeugs, das in 4 veranschaulicht ist, (i) Abschnitte des Fahrzeugs 900, die unter Bezugnahme auf ein Resultat der Berechnung gesteuert werden, das durch den Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 ausgeführt wird, und (ii) verschiedene Sensoren zum Erlangen eines Zustandsbetrags des Fahrzeugs 900 darstellen. Beispiele der Abschnitte, die von dem Fahrzeug 900 zu steuern sind, umfassen die Aufhängungen 100 und den Drehmomentanwendungsabschnitt 460 und Beispiele der verschiedenen Sensoren umfassen den Giergeschwindigkeitssensor 350.
Steuerbetragsberechnungsabschnitt
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst der Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 einen Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100, einen Subtrahierer 1012, einen Integrator 1014, einen ersten Verstärker 1021, einen zweiten Verstärker 1022, einen dritten Verstärker 1023 und einen Addierer 1024.
Der Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 führt eine Berechnung in Bezug auf einen Eingabewert unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell zur Referenz aus und stellt an den Subtrahierer 1012 eine Referenzausgabe bereit, die ein Resultat der Berechnung ist. Ferner stellt der Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 verschiedene Zustandsbeträge, die Gegenstände der Berechnung sind, jeweils als Referenzzustandsbeträge an den dritten Verstärker 1023 bereit. Die von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 ausgegebene Referenzausgabe dient als ein Sollwert in der Fahrzeugsteuerung. Zu beachten ist, dass die Referenzausgabe mindestens einen Teil der verschiedenen Zustandsbeträge darstellt, die Gegenstände der Berechnung sind.
Beispiele einer Eingabe in den Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 umfassen einen Straßenoberflächenversatz und eine Bedienungseingabe, wie es in 3 veranschaulicht ist. Zu beachten ist, dass die Bedienungseingabe einen Lenkwinkel des Lenkelements 410 umfasst.
Beispiele des Referenzzustandsbetrags, die von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 an den Subtrahierer 1012 und den dritten Verstärker 1023 bereitgestellt werden, umfassen mindestens eine von der gefederten vertikalen Geschwindigkeit (d. h., vertikale Geschwindigkeit eines gefederten Abschnitts) w der Fahrzeugkarosserie 200, der Rollgeschwindigkeit p der Fahrzeugkarosserie 200, der Neigungsgeschwindigkeit q der Fahrzeugkarosserie 200 und der Giergeschwindigkeit r der Fahrzeugkarosserie 200. Zu beachten ist, dass eine spezifischere Konfiguration des Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts 1100 später beschrieben wird.
Der Subtrahierer 1012 erlangt eine Abschätzungsausgabe von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 (später beschrieben), subtrahiert von der derart erlangten Abschätzungsausgabe die Referenzausgabe, die von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 ausgegeben wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Subtraktion an den Integrator 1014 bereit.
Beispiele der Abschätzungsausgabe und eines Abschätzungszustandsbetrags, der von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 entsprechend an den Subtrahierer 1012 und den ersten Verstärker 1021 bereitgestellt werden, umfassen einen geschätzten Wert der gefederten vertikalen Geschwindigkeit, einen geschätzten Wert der Rollgeschwindigkeit und einen geschätzten Wert der Neigungsgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 200 und dergleichen.
Der Integrator 1014 integriert das Resultat der Subtraktion, die durch den Subtrahierer 1012 ausgeführt wird. Ein Resultat der ausgeführten Integration wird an den zweiten Verstärker 1022 bereitgestellt.
Der erste Verstärker 1021 verstärkt unter Verwendung von einem Verstärkungsfaktor K1 den Abschätzungszustandsbetrag, der von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 bereitgestellt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Verstärkung an den Addierer 1024 bereit.
Der zweite Verstärker 1022 verstärkt unter Verwendung von einem Verstärkungsfaktor K2 das Resultat der Integration, die von dem Integrator 1014 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Verstärkung an den Addierer 1024 bereit.
Der dritte Verstärker 1023 integriert unter Verwendung von einem Verstärkungsfaktor K3 den Referenzzustandsbetrag, der von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 bereitgestellt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Integration an den Addierer 1024 bereit.
Der Addierer 1024 addiert das Resultat der Verstärkung, die durch den ersten Verstärker 1021 ausgeführt wird, das Resultat der Verstärkung, die durch den zweiten Verstärker 1022 ausgeführt wird, und das Resultat der Verstärkung, die durch den dritten Verstärker 1023 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Addition an den Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 und die Abschnitte 1300 des Fahrzeugs bereit. Das Resultat der durch den Addierer 1024 ausgeführten Addition stellt ein Resultat der durch den Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 ausgeführten Berechnung dar.
Es ist möglich, einer Referenzmodellcharakteristik ohne Abweichung zu folgen, da der Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 Folgendes umfasst: (i) den Subtrahierer 1012, der die Referenzausgabe, die ein Ausgabewert ist, der von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 ausgegeben wird, von der Abschätzungsausgabe subtrahiert, die ein Ausgabewert ist, der von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 ausgegeben wird, (ii) den Integrator 1014, der das Resultat der Subtraktion integriert, die durch den Subtrahierer 1012 ausgeführt wird, (iii) den ersten Verstärker 1021, der den Abschätzungszustandsbetrag verstärkt, der Gegenstand der Berechnung ist, die durch die Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung 1200 ausgeführt wird, (iv) den zweiten Verstärker 1022, der das Resultat der Integration verstärkt, die von dem Integrator 1014 ausgeführt wird, (v) den dritten Verstärker 1023, der den Referenzzustandsbetrag verstärkt, der Gegenstand der Berechnung ist, die durch den Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 ausgeführt wird, und (vi) den Addierer 1024, der das Resultat der Verstärkung addiert, die durch den ersten Verstärker 1021 ausgeführt wird, das Resultat der Verstärkung, die durch den zweiten Verstärker 1022 ausgeführt wird, und das Resultat der Verstärkung, die durch den dritten Verstärker 1023 ausgeführt wird.
Da der Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 den Integrator 1014 umfasst, ist es ferner möglich, der Referenzmodellcharakteristik ohne Abweichung zu folgen.
Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt
Die folgende Beschreibung beschreibt im Detail eine Konfiguration des Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts 1100 unter Bezugnahme auf 4. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts 1100 veranschaulicht. Wie in 4 veranschaulicht, umfasst der Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 einen Hauptberechnungsabschnitt 1110, einen Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1120, einen Schräglaufberechnungsabschnitt 1130 und einen Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140.
Hauptberechnungsabschnitt
Der Hauptberechnungsabschnitt 1110 bezieht sich auf einen oder mehrere Eingabewerte und führt eine lineare Berechnung für einen mit einem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag aus, um einen oder mehrere Ausgabewerte zu berechnen.
Wie in 4 veranschaulicht, umfasst der Hauptberechnungsabschnitt 1110 einen ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111, einen zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1112, einen dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113, einen vierten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1118, einen Addierer 1114, einen Integrator 1115, einen Systemmatrixberechnungsabschnitt 1116 und einen Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117. Zu beachten ist, dass der erste Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111, der zweite Eingabematrixberechnungsabschnitt 1112, der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113 und der vierte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1118 als ein erster Berechnungsabschnitt bezeichnet werden können.
In den ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B0 in Bezug auf eine Fahrbahnoberflächeneingabe ausführt, werden beispielsweise die Straßenoberflächenversätze (vertikale Versätze) z_0fl, z_0fr, z_0rl und z_0rr eingegeben. Zu beachten ist, dass die Indizes „fl“, „fr“, „rl“ und „rr“ angeben, dass der Straßenoberflächenversatz entsprechend das linke Vorderrad, das rechte Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad betrifft. Im Folgenden können z_0fl, z_0fr, z_0rl und z_0rr gemeinsam als z_0fl bis z_0rr angegeben sein. Das Gleiche gilt auch für andere Parameter.
Der erste Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111 führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B0 in Bezug auf die eingegebenen Straßenoberflächenversätze z_0rr bis z_0rr aus und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1114 bereit.
Der zweite Eingabematrixberechnungsabschnitt 1112, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B1' in Bezug auf einen Operationsbetrag ausführt, führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B1' beispielsweise in Bezug auf einen Lenkwinkel des Lenkelements 410 aus und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1114 bereit.
Der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B2 in Bezug auf eine vordere und hintere Kraft eines Reifens und eine Reifenseitenkraft ausführt, führt unter Verwendung der Eingabematrix B2 in Bezug auf die vorderen und hinteren Kräfte von Reifen F_x0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder und der Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr der entsprechenden Räder eine Berechnung aus, wobei die vorderen und hinteren Kräfte von Reifen F_x0fl bis F_x0rr und die Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr von dem Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 bereitgestellt werden (später beschrieben). Der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113 stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1114 bereit.
Der vierte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1118, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B3 in Bezug auf eine Kraft ausführt, die durch einen verstellbaren Dämpfer oder eine aktive Aufhängung bewirkt wird, führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B3 in Bezug auf eine Ausgabe von einem Lenkstabilitäts- und Fahrkomfortsteuerabschnitt 1150 (später beschrieben) aus und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1114 bereit.
Der Addierer 1114 addiert entsprechende Ausgaben von dem ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111, dem zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1112, dem dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113, dem vierten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1118 und dem Systemmatrixberechnungsabschnitt 1116 (später beschrieben) und stellt ein Resultat der ausgeführten Addition an den Integrator 1115 bereit.
Der Integrator 1115 integriert das Resultat der Addition, das von dem Addierer 1114 bereitgestellt wird. Ein Resultat der von dem Integrator 1115 ausgeführten Integration wird dem vorstehend beschriebenen dritten Verstärker 1023, dem Systemmatrixberechnungsabschnitt 1116 und dem Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 bereitgestellt.
Der Systemmatrixberechnungsabschnitt (der zweite Berechnungsabschnitt) 1116 führt eine Berechnung unter Verwendung einer Systemmatrix A in Bezug auf das Resultat der Integration aus, die von dem Integrator 1115 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1114 bereit.
Der Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt (dritter Berechnungsabschnitt) 1117 führt eine Berechnung unter Verwendung einer Beobachtungsmatrix C in Bezug auf das Resultat der Integration aus, die von dem Integrator 1115 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den vorstehend beschriebenen Subtrahierer 1012 als die Referenzausgabe bereit. Das Resultat der unter Verwendung der Beobachtungsmatrix C ausgeführten Berechnung wird auch an den Schräglaufberechnungsabschnitt 1130 bereitgestellt.
Zu beachten ist, dass die durch jeden Abschnitt des Hauptberechnungsabschnitts 1110 ausgeführte Berechnung als lineare Berechnung ausgeführt wird. Dementsprechend macht es der Hauptberechnungsabschnitt 1110 mit der obigen Konfiguration möglich, eine geeignete lineare Berechnung in Bezug auf einen Zustandsbetrag, der mit einem Zustand des Fahrzeugs verbunden ist, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte auszuführen.
Eine Eingabe in den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ist ferner nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der mindestens eines von:

einem Lenkmoment;
einer Radwinkelgeschwindigkeit jedes Rads;
einem tatsächlichen Ruderwinkel jedes Rads; und
einem Antriebsmoment jedes Rads

1110

A

B

C

Es ist auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der das Fahrzeug 900 einen Lastdetektionssensor umfasst und ein durch den Lastdetektionssensor detektierter Wert in den Hauptberechnungsabschnitt 1110 eingegeben wird. In solch einem Fall kann der Hauptberechnungsabschnitt 1110 beispielsweise einen Fahrzeugmodellwechselabschnitt umfassen, der zwischen Fahrzeugmodellen wechselt, die abhängig von jeder Last entsprechend durch die Systemmatrix A, die Eingabematrix B und die Beobachtungsmatrix C dargestellt sind, und der Fahrzeugmodellwechselabschnitt kann zwischen den Fahrzeugmodellen gemäß dem durch den Lastdetektionssensor detektierten Wert umschalten.
Die Eingabe(n) in den Hauptberechnungsabschnitt 1110 kann bzw. können ferner mindestens eines umfassen von:

einer Giergeschwindigkeit;
einem vorderen und hinteren G;
einem seitlichen G;
einem Bremsdruck;
einem VSA-Flag, TCS-Flag und ABS-Flag;
einem Motordrehmoment; und
einer Motordrehzahl.

1110

A

B

C

Beispiel eines Zustandsbetrags, der Gegenstand der Berechnung durch den Hauptberechnungsabschnitt ist
Der Zustandsbetrag, der Gegenstand der Berechnung durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ist, wird beispielsweise wie folgt als ein Zustandsbetragsvektor x dargestellt. $\begin{matrix} x = [u, v, w, p, q, r, φ, θ, ψ, D a m p S t_{f l}, D a m p S t_{f r}, D a m p S t_{r l}, D a m p S t_{r r} \\ {z_{1 f l m}, z_{1 f r m}, z_{1 r l m}, z_{1 r r m}, w_{1 f l m}, w_{1 f r m}, w_{1 r l m}, w_{1 r r m}, δ, d δ]}^{T} \end{matrix}$
wobei:

u, v und w entsprechend x-, y- und z-Richtungskomponenten einer gefederten Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 200 sind; und
p, q und r entsprechend x-, y- und z-Richtungskomponenten einer gefederten Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 200 sind, d. h. eine Rollgeschwindigkeit, eine Neigungsgeschwindigkeit und eine Giergeschwindigkeit. Ferner sind

φ, θ, ψ

DampSt_fl bis DampSt_rr sind Dämpferhübe der entsprechenden Räder;
z_1flm bis z_1rrm sind ungefederte Verschiebungen (Verschiebungen von ungefederten Abschnitten) der entsprechenden Räder;
w_1flm bis w_1rrm sind ungefederte Geschwindigkeiten (Geschwindigkeiten von ungefederten Abschnitten) der entsprechenden Räder;
δ ist ein tatsächlicher Ruderwinkel; und
dδ ist eine tatsächliche Ruderwinkelgeschwindigkeit.

Hier ist zu beachten, dass eine x-Richtung eine Fahrtrichtung (vordere und hintere Richtung) des Fahrzeugs 900 angibt, eine z-Richtung eine vertikale Richtung angibt und eine y-Richtung eine Richtung (Querrichtung) senkrecht zu sowohl der x-Richtung als auch der z-Richtung angibt.
Zu beachten ist, dass der tatsächliche Ruderwinkel δ und die tatsächliche Ruderwinkelgeschwindigkeit dδ individuell für jedes Rad 300 eingestellt werden können.
Beispiel eines von dem Hauptberechnungsabschnitt ausgegebenen Zustandsbetrags
Eine Art der von dem Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgegebenen Referenzausgabe wird abhängig davon bestimmt, wie die Beobachtungsmatrix C ausgewählt wird. Wenn beispielsweise die von dem Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgegebene Referenzausgabe als ein spezifischer Zustandsbetragsvektor y dargestellt ist, umfasst der spezifische Zustandsbetragsvektor y eine gefederte vertikale Geschwindigkeit w, eine Rollgeschwindigkeit p und eine Neigungsgeschwindigkeit q, wie es nachfolgend gezeigt ist.
$y = {[w, p, q, e t c]}^{T}$
Daher ist die von dem Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgegebene Referenzausgabe eine physikalische Größe, die unter Verwendung von einem Zustandsbetrag oder einer Kombination aus Zustandsbeträgen dargestellt werden kann, die in dem vorstehend beschriebenen Zustandsbetragsvektor x beinhaltet sind.
Beispiel einer Bewegungsgleichung, die Gegenstand der Berechnung durch den Hauptberechnungsabschnitt ist
Eine Bewegungsgleichung, die ein Gegenstand der Berechnung durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ist, ist beispielsweise wie folgt.
Bewegungsgleichungen, die mit gefederten Translations- und Drehbewegungen in Zusammenhang stehen:
$\begin{array}{l} F_{x} = m \dot{u} + m (q w - r v) & M_{x} - I_{x} \dot{p} - I_{z x} \dot{r} - (I_{y} - I_{z}) q r - I_{z x} p q \\ F_{y} = m \dot{v} + m (r u - p w) & M_{y} = I_{y} \dot{q} - (I_{z} - I_{x}) r p - I_{z x} (r^{2} - p^{2}) \\ F_{z} = m \dot{v} + m (p v - q u) & M_{z} = I_{z} \dot{r} - I_{z x} \dot{p} - (I_{x} - I_{y}) p q + I_{z x} q r \end{array}$
Mit Eulerwinkeln in Zusammenhang stehende Bewegungsgleichungen:
$\begin{array}{l} \dot{φ} = p + q tan θ sin φ + r tan θ cos φ \\ \dot{θ} = q cos φ - r sin φ \\ \dot{ψ} = r cos φ / cos θ + q sin φ / cos θ \end{array}$
Bewegungsgleichungen, die mit einer ungefederten vertikalen Bewegung in Zusammenhang stehen:
$\begin{array}{l} m_{1} {\dot{w}}_{1 f l m} = - F_{z f l m} - k_{1 f} (z_{1 f l m} - z_{0 f l}) \\ m_{1} {\dot{w}}_{1 r l m} = - F_{z r l m} - k_{1 r} (z_{1 r l m} - z_{0 r l}) \\ m_{1} {\dot{w}}_{1 f r m} = - F_{z f r m} - k_{1 f} (z_{1 f r m} - z_{0 f r}) \\ m_{1} {\dot{w}}_{1 r r m} = - F_{z r r m} - k r (z_{1 r r m} - z_{0 r r}) \end{array}$
Bewegungsgleichung, die mit dem tatsächlichen Ruder in Zusammenhang steht:
$\dot{d} δ = \frac{1}{I_{s}} (- C_{s} d δ - K_{s} (δ - α))$
In den vorstehenden Bewegungsgleichungen,
ist m eine gefederte Masse des Fahrzeugs (d. h., eine Masse der Fahrzeugkarosserie 200),
F_x, F_y und F_z sind entsprechend x-, y- und z-Richtungskräfte, die auf einen gefederten Abschnitt des Fahrzeugs (d. h., auf die Fahrzeugkarosserie 200) ausgeübt werden,
M_x, M_y und M_z sind entsprechend x-, y- und z-Axialmomente, die auf den gefederten Abschnitt des Fahrzeugs ausgeübt werden,
I_x, I_y und I_z sind entsprechend x-, y- und z-Axialmassenträgheitsmomente, die auf den gefederten Abschnitt des Fahrzeugs ausgeübt werden, und
I_zx ist ein Zentrifugalmoment der y-Achse.
Ferner sind F_zflm usw. Aufhängungskräfte der entsprechenden Räder und
m₁ ist eine ungefederte Masse. Ferner stellt der Punkt „.“, der über jede physikalische Größe geschrieben ist, eine Zeitableitung dar.
Ferner ist α ein Lenkwinkel,
I_s ist ein Radmassenträgheitsmoment um eine Achse eines Achsschenkelbolzens herum,
C_s ist ein äquivalenter viskoser Dämpfungskoeffizient des Achsschenkelbolzens und
K_s ist ein äquivalenter Elastikkoeffizient um die Achse des Achsschenkelbolzens herum.
Abgesehen von den vorstehenden Bewegungsgleichungen ist eine mit einer Drehbewegung eines Rades in Zusammenhang stehende Bewegungsgleichung auch ein Gegenstand einer durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführten Berechnung. Ferner gibt es mehrere Vergleichsausdrücke (z. B. Vergleichsausdrücke, die eine physikalische Größe eines gefederten Abschnitts und eine physikalische Größe eines aufgefederten Abschnitts miteinander verbinden), die in jenen Bewegungsgleichungen vorhandene physikalische Größen miteinander in Beziehung setzen. Die Bewegungsgleichungen werden zusammen mit diesen Vergleichsausdrücken gelöst.
Linearisierung von Bewegungsgleichungen und Implementierung in den Hauptberechnungsabschnitt
Die vorstehend beschriebenen Bewegungsgleichungen sind im Allgemeinen nicht linear und können wie folgt ausgedrückt werden. $\dot{x} = f (x) + g (x) U$
wobei x ein Vektor ist, der einen Zustandsbetrag angibt, und f(x) und g(x) Funktionen von x sind und als Vektoren ausgedrückt werden können.
Wenn eine Taylorentwicklung der vorstehenden nicht linearen Bewegungsgleichung erlangt wird und ein Anfangswert von jedem Zustandsbetrag in eine Jacobimatrix ersetzt wird, erhält man eine Matrix A, wie sie nachfolgend gezeigt ist. Die Matrizen B und C erhält man wie nachfolgend gezeigt in einer ähnlichen Weise.
Linearisierte Bewegungsgleichungen werden daher in einem Zustandsraum wie folgt ausgedrückt. $\begin{array}{l} \dot{x} = A x + B u \\ y = C x \end{array}$
wobei die Matrix A der vorstehend beschriebenen Systemmatrix A entspricht, die Matrix B den vorstehend beschriebenen Eingabematrizen B0, B1, B2 und B3 entspricht und die Matrix C der vorstehend beschriebenen Beobachtungsmatrix C entspricht.
Es wird daher in der obigen Beschreibung gezeigt, dass der Hauptberechnungsabschnitt 1110, der in 4 veranschaulicht ist, konfiguriert ist, eine Bewegungsgleichung, die ein Gegenstand einer Berechnung ist, linear zu berechnen.
Andere Konfigurationen eines Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts Die folgende Beschreibung beschreibt andere Konfigurationen des Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitts 1100 als der Hauptberechnungsabschnitt 1110.
Der Schräglaufberechnungsabschnitt 1130 berechnet unter Bezugnahme auf ein Resultat der Berechnung, die durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 ausgeführt wird und die Radwinkelgeschwindigkeiten ω_fl bis w_rr der entsprechenden Räder, die durch die Radgeschwindigkeitssensoren 320 detektiert werden, die Schräglaufverhältnisse s_fl bis s_rr der entsprechenden Räder und berechnet infolge der durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 ausgeführten Berechnung die Schräglaufwinkel β_fl bis β_rr der entsprechenden Räder. Der Schräglaufberechnungsabschnitt 1130 stellt die Resultate der ausgeführten Berechnungen an den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 bereit.
Der Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1120 berechnet basierend auf den ungefederten Verschiebungen z_1flm bis z_1frrm der entsprechenden Räder, die durch die Berechnung durch den Integrator 1115 erlangt sind, und den Straßenoberflächenversätzen z_0fl bis z_0rr der entsprechenden Räder die Bodenberührungslasten F_z0fl bis F_z0rr der entsprechenden Räder und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 bereit.
Der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 führt eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführten Berechnung aus. Bei dem in 4 veranschaulichten Beispiel führt der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 die nicht lineare Berechnung unter Bezugnahme auf die Schräglaufverhältnisse s_fl bis s_rr der entsprechenden Räder, die durch die Berechnung erlangt sind, die durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 ausgeführt wird, die Schräglaufwinkel β_fl bis β_rr der entsprechenden Räder und die Bodenberührungslasten F_z0fl bis F_z0rr der entsprechenden Räder, die durch den Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1120 berechnet werden, aus. Das heißt, dass in dem in 4 veranschaulichten Beispiel der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 die nicht lineare Berechnung mit indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats einer durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführten Berechnung ausführt.
Insbesondere berechnet der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 unter Verwendung eines arithmetischen Ausdrucks, der mit einem Reifenmodell in Zusammenhang steht, und unter Bezugnahme auf die Schräglaufverhältnisse s_fl bis s_rr der entsprechenden Räder, die Schräglaufwinkel β_fl bis β_rr der entsprechenden Räder und die Bodenberührungslasten F_z0fl bis F_z0rr der entsprechenden Räder die vorderen und hinteren Kräfte eines Reifens F_x0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder und die Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr der entsprechenden Räder. Ein spezifisches Beispiel des durch den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 verwendeten arithmetischen Ausdrucks kann sein $\begin{array}{l} F_{P x 0 f l} = D_{x f l} \cdot s i n [C_{x f l} \cdot t a n^{- 1} {B_{x f l} \cdot s_{x f l} - E_{x f l} (B_{x f l} \cdot s_{x f l} - t a n^{- 1} (B_{x f l} \cdot s_{x f l}))}] + S_{v x f l} \\ F_{P y 0 f l} = D_{y f l} \cdot s i n [C_{y f l} \cdot t a n^{- 1} {B_{y f l} \cdot β_{y f l} - E_{y f l} (B_{y f l} \cdot β_{y f l} - t a n^{- 1} (B_{y f l} \cdot β_{y f l}))}] + S_{v y f l} \\ F_{x 0 f l} = F_{P x 0 f l} \cdot G_{x β f l} \\ F_{y 0 f l} = F_{P y 0 f l} \cdot G_{y s f l} + S_{v y s f l} \\ s_{x f l} = s_{f l} + S_{H x f l} \\ β_{y f l} = β_{f l} + S_{H y f l} \end{array}$
aber die Ausführungsform 1 ist nicht darauf beschränkt. Zu beachten ist, dass in einem ersten Ausdruck F_Px0fl eine vordere und hintere Kraft des Reifens des linken Vorderrads angibt, wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt. Jede Variable ist ein Wert, der von einer Charakteristik des Reifens und/oder von F_z0fl abhängt. Bei einem zweiten Ausdruck gibt F_Py0fl eine Reifenseitenkraft an, wenn keine vordere und hintere Kraft des Reifens involviert ist.
Zu beachten ist, dass der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140, der eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der Berechnung ausführt, die durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführt wird, als eine Reifenkraftabschätzungsvorrichtung betrachtet werden kann, welche die vorderen und hinteren Kräfte des Reifens F_x0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder und die Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr der entsprechenden Räder berechnet.
Wie vorstehend beschrieben führt der Hauptberechnungsabschnitt 1110 in dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt 1100 gemäß Ausführungsform 1 eine lineare Berechnung aus und der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 führt eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführten Berechnungsresultats aus. Durch Verwenden einer Konfiguration, bei der ein linearer Berechnungsabschnitt und ein nicht linearer Berechnungsabschnitt separat voneinander bereitgestellt werden, ist es möglich, eine Berechnung in Bezug auf einen Zustandsbetrag unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell geeignet auszuführen.
Da der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 eine nicht lineare Berechnung basierend auf einem Reifenmodell ausführt, kann eine nicht lineare Berechnung von einer linearen Berechnung ferner geeignet getrennt werden.
Ferner nimmt wie vorstehend beschrieben der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113 ein Resultat der durch den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 ausgeführten nicht linearen Berechnung als eine Eingabe auf. Dies macht es möglich, das Resultat der nicht linearen Berechnung in die durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführte lineare Berechnung geeignet aufzunehmen. Dies ermöglicht, dass der Hauptberechnungsabschnitt 1110 eine hochgenaue Berechnung erreicht, während er eine lineare Berechnung ausführt.
Lenkstabilitäts- und Fahrkomfortsteuerabschnitt 1150
Der Lenkstabilitäts- und Fahrkomfortsteuerabschnitt 1150 bestimmt einen Steuerbetrag zum Steuern jedes Abschnitts eines Referenzfahrzeugmodells und beeinflusst die von dem Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 ausgegebene Referenzausgabe, um den Steuerbetrag an die Abschnitte bereitzustellen. Eine Ausgabe von dem Lenkstabilitäts- und Fahrkomfortsteuerabschnitt 1150 wird an den vierten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1118 bereitgestellt und eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B3 ausgeführt.
Der Lenkstabilitäts- und Fahrkomfortsteuerabschnitt 1150 führt beispielsweise (i) Prozesse einer Skyhook-Steuerung, einer Rollverhaltensteuerung, einer Neigungsverhaltensteuerung und einer Steuerung eines ungefederten Abschnitts und (ii) einen Prozess des Auswählens eines Steuerbetrags aus.
Zu beachten ist, dass die Skyhook-Steuerung eine Fahrkomfortsteuerung (Dämpfungssteuerung) zum Verbessern des Fahrkomforts durch Unterdrücken von Schwingung des Referenzfahrzeugmodells bezeichnet, die zum Zeitpunkt des Fahrens über unregelmäßige Straßenoberflächen verursacht wird.
In der Skyhook-Steuerung wird beispielsweise ein Skyhook-Sollsteuerbetrag unter Bezugnahme auf eine gefederte Geschwindigkeit eines Referenzfahrzeugmodells, eine Vierradhubgeschwindigkeit, eine Neigungsgeschwindigkeit und eine Rollgeschwindigkeit bestimmt und ein derart bestimmtes Resultat als Gegenstand des Prozesses des Auswählens eines Steuerbetrags berücksichtigt.
In der Rollverhaltensteuerung werden Sollsteuerbeträge unter Bezugnahme auf eine Rollgeschwindigkeit während des Lenkens und einen Ruderwinkel berechnet und ein Resultat der ausgeführten Berechnung wird als Gegenstand des Prozesses des Auswählens eines Steuerbetrags berücksichtigt.
In der Neigungsverhaltensteuerung wird eine Neigungssteuerung unter Bezugnahme auf eine Neigungsgeschwindigkeit während der Beschleunigung ausgeführt, um einen Sollneigungssteuerbetrag zu berechnen, und ein Resultat der ausgeführten Berechnung wird als Gegenstand des Prozesses des Auswählens eines Steuerbetrags berücksichtigt.
Bei der Steuerung des ungefederten Abschnitts wird eine Dämpfungssteuerung eines ungefederten Abschnitts des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf eine Vierrad-Radgeschwindigkeit ausgeführt, um einen Solldämpfungssteuerbetrag eines ungefederten Abschnitts zu bestimmen, und es wird ein derart bestimmtes Resultat als Gegenstand des Prozesses des Auswählens eines Steuerbetrags verwendet.
Bei dem Prozess zum Auswählen eines Steuerbetrags kann ein Sollsteuerbetrag mit dem höchsten Wert ausgewählt und von dem Skyhook-Sollsteuerbetrag, den in der Rollverhaltensteuerung berechneten Sollsteuerbeträgen, dem Sollneigungssteuerbetrag und dem Solldämpfungssteuerbetrag eines ungefederten Abschnitts ausgegeben werden.
Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt
Die folgende Beschreibung beschreibt Details des Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitts 1200 unter Bezugnahme auf eine andere Zeichnung.
Der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 führt eine Berechnung in Bezug auf einen Eingabewert unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell zur Abschätzung aus, und stellt eine Abschätzungsausgabe, die ein Resultat der Berechnung ist, an den Subtrahierer 1012 bereit. Ferner stellt der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 an den ersten Verstärker 1021 verschiedene Zustandsbeträge bereit, die Gegenstände der Berechnung sind. Die von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 ausgegebene Abschätzungsausgabe dient als ein geschätzter Wert von jeder mit dem Fahrzeug in Zusammenhang stehenden physikalischen Größe.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration des Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitts 1200 veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, umfasst der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 einen Hauptberechnungsabschnitt 1210, einen Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1220, einen Schräglaufberechnungsabschnitt 1230 und einen Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240.
Hauptberechnungsabschnitt
Der Hauptberechnungsabschnitt 1210 bezieht sich auf einen oder mehrere Eingabewerte und führt eine lineare Berechnung für einen mit einem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag aus, um einen oder mehrere Ausgabewerte zu berechnen.
Wie in 5 veranschaulicht, umfasst der Hauptberechnungsabschnitt 1210 einen ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211, einen zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1212, einen dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213, einen fünften Eingabematrixberechnungsabschnitt 1219, einen Addierer 1214, einen Integrator 1215, einen Systemmatrixberechnungsabschnitt 1216 und einen Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217. Zu beachten ist, dass der erste Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211, der zweite Eingabematrixberechnungsabschnitt 1212, der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213 und der fünfte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1219 als ein erster Berechnungsabschnitt bezeichnet werden können.
In den ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B0 in Bezug auf eine Fahrbahnoberflächeneingabe ausführt, werden beispielsweise die Straßenoberflächenversätze (vertikale Versätze) z_0fl, z_0fr , z_0rl und z_0rr eingegeben.
Der erste Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211 führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B0' in Bezug auf die eingegebenen Straßenoberflächenversätze z_0fl bis z_0rr aus und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1214 bereit. Zu beachten ist, dass die Eingabematrix B0, die in der durch den ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211 ausgeführten Berechnung verwendet wird, gleich der Eingabematrix B0 oder verschieden davon sein kann, die in der durch den ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1111 ausgeführten Berechnung verwendet wird.
Der zweite Eingabematrixberechnungsabschnitt 1212, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B1' in Bezug auf einen Operationsbetrag ausführt, führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B1' beispielsweise in Bezug auf einen Lenkwinkel des Lenkelements 410 aus und stellt dem Addierer 1214 ein Resultat der ausgeführten Berechnung bereit. Zu beachten ist, dass die Eingabematrix B1', die in der durch den zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1212 ausgeführten Berechnung verwendet wird, gleich der Eingabematrix B1 oder verschieden davon sein kann, die in der durch den zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1112 ausgeführten Berechnung verwendet wird.
Der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B2' in Bezug auf eine vordere und hintere Kraft eines Reifens und eine Reifenseitenkraft ausführt, führt unter Verwendung der Eingabematrix B2' beispielsweise in Bezug auf die vorderen und hinteren Kräfte von Reifen F_x0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder und der Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr der entsprechenden Räder eine Berechnung aus, wobei die vorderen und hinteren Kräfte von Reifen F_x0fl bis F_x0rr und die Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_y0rr von dem Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 bereitgestellt werden (später beschrieben). Der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213 stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1214 bereit. Zu beachten ist, dass die Eingabematrix B2', die in der durch den dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213 ausgeführten Berechnung verwendet wird, gleich der Eingabematrix B2 oder verschieden davon sein kann, die in der durch den dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1113 ausgeführten Berechnung verwendet wird.
In den fünften Eingabematrixberechnungsabschnitt 1219, der eine Berechnung bezüglich einer Eingabematrix B4 in Bezug auf eine Ausgabe von dem Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 ausführt, wird eine Ausgabe von dem Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 eingegeben. Der fünfte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1219 führt eine Berechnung unter Verwendung der Eingabematrix B4 in Bezug auf die Ausgabe von dem Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 aus und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1214 bereit.
Der Addierer 1214 addiert entsprechende Ausgaben von dem ersten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1211, dem zweiten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1212, dem dritten Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213, dem fünften Eingabematrixberechnungsabschnitt 1219 und dem Systemmatrixberechnungsabschnitt 1216 (später beschrieben) und stellt ein Resultat der ausgeführten Addition an den Integrator 1215 bereit.
Der Integrator 1215 integriert das Resultat der Addition, das von dem Addierer 1214 bereitgestellt wird. Ein Resultat einer von dem Integrator 1215 ausgeführten Integration wird als ein Abschätzungszustandsbetrag ausgegeben und an den Systemmatrixberechnungsabschnitt 1216 und den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217 bereitgestellt.
Der Systemmatrixberechnungsabschnitt (der zweite Berechnungsabschnitt) 1216 führt eine Berechnung unter Verwendung einer Systemmatrix A in Bezug auf das Resultat der Integration aus, die von dem Integrator 1215 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Addierer 1214 bereit. Zu beachten ist, dass die Systemmatrix“ gleich der Systemmatrix A oder verschieden davon sein kann, die in der durch den Systemmatrixberechnungsabschnitt 1116 ausgeführten Berechnung verwendet wird.
Der Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt (dritter Berechnungsabschnitt) 1217 führt eine Berechnung unter Verwendung einer Beobachtungsmatrix C in Bezug auf das Resultat der Integration aus, die von dem Integrator 1215 ausgeführt wird, und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den vorstehend beschriebenen Subtrahierer 1012 als die Abschätzungsausgabe bereit. Das Resultat der unter Verwendung der Beobachtungsmatrix C ausgeführten Berechnung wird auch an den Schräglaufberechnungsabschnitt 1230 bereitgestellt. Zu beachten ist, dass die Beobachtungsmatrix C' gleich der Beobachtungsmatrix C oder verschieden davon sein kann, die in der durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1117 ausgeführten Berechnung verwendet wird.
Zu beachten ist, dass die durch jeden Abschnitt des Hauptberechnungsabschnitts 1210 ausgeführte Berechnung als lineare Berechnung ausgeführt wird. Dementsprechend macht es der Hauptberechnungsabschnitt 1210 mit der obigen Konfiguration möglich, eine geeignete lineare Berechnung in Bezug auf einen Zustandsbetrag, der mit einem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte auszuführen.
Ferner ist wie auch bei dem Hauptberechnungsabschnitt 1110 eine Eingabe in den Hauptberechnungsabschnitt 1210 nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der mindestens eines von:

1210

A

B

C

Es ist auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der das Fahrzeug 900 einen Lastdetektionssensor umfasst und ein durch den Lastdetektionssensor detektierter Wert in den Hauptberechnungsabschnitt 1210 eingegeben wird. In solch einem Fall kann der Hauptberechnungsabschnitt 1210 beispielsweise einen Fahrzeugmodellwechselabschnitt umfassen, der zwischen Fahrzeugmodellen wechselt, die abhängig von jeder Last entsprechend durch die Systemmatrix A, die Eingabematrix B und die Beobachtungsmatrix C dargestellt sind, und der Fahrzeugmodellwechselabschnitt kann zwischen den Fahrzeugmodellen gemäß dem durch den Lastdetektionssensor detektierten Wert umschalten.
Die Eingabe(n) in den Hauptberechnungsabschnitt 1210 kann weiter mindestens eines umfassen von:

1210

A

B

C

Beispiel eines Zustandsbetrags, der Gegenstand der Berechnung durch den Hauptberechnungsabschnitt ist
Ein Zustandsbetrag, der ein Gegenstand der durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführten Berechnung ist, ist einem Zustandsbetrag ähnlich, der Gegenstand der Berechnung ist, die durch den Hauptberechnungsabschnitt 1110 ausgeführt wird, und wird hierin nicht im Detail beschrieben werden. Zu beachten ist, dass die von dem Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgegebene Referenzausgabe eine physikalische Größe ist, die unter Verwendung von einem Zustandsbetrag oder einer Kombination aus Zustandsbeträgen, die in dem vorstehend beschriebenen Zustandsbetragsvektor x beinhaltet sind, dargestellt werden kann, wie es auch bei dem Hauptberechnungsabschnitt 1110 der Fall ist.
Linearisierung von Bewegungsgleichungen und Implementierung in den Hauptberechnungsabschnitt
Eine Linearisierung von Bewegungsgleichungen und eine Implementierung der Bewegungsgleichungen in den Hauptberechnungsabschnitt 1210 sind denjenigen ähnlich, die in den Beschreibungen der Implementierung in den Hauptberechnungsabschnitt 1110 beschrieben sind, und werden hierin nicht im Detail beschrieben werden. Zu beachten ist, dass die Matrizen A und C in den linearisierten Bewegungsgleichungen, die in den Beschreibungen der Implementierung in den Hauptberechnungsabschnitt 1110 beschrieben sind, den Matrizen A' und C' in dem Hauptberechnungsabschnitt 1210 entsprechen und die Matrix B in der linearisierten Bewegungsgleichung den Matrizen B0', B1', B2' und B4 in dem Hauptberechnungsabschnitt 1210 entspricht.
Es wird daher in der obigen Beschreibung gezeigt, dass der Hauptberechnungsabschnitt 1210, der in 5 veranschaulicht ist, konfiguriert ist, eine Bewegungsgleichung, die ein Gegenstand einer Berechnung ist, linear zu berechnen.
Andere Konfigurationen des Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitts
Die folgende Beschreibung beschreibt andere Konfigurationen des Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitts 1200 als die des Hauptberechnungsabschnitts 1210.
Der Schräglaufberechnungsabschnitt 1230 berechnet unter Bezugnahme auf ein Resultat einer Berechnung, die durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217 ausgeführt wird, und die Radwinkelgeschwindigkeiten ω_fl bis w_rr der entsprechenden Räder, die durch die Radgeschwindigkeitssensoren 320 detektiert werden, die Schräglaufverhältnisse s_fl bis s_rr der entsprechenden Räder und berechnet infolge der durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217 ausgeführten Berechnung die Schräglaufwinkel β_fl bis β_rr der entsprechenden Räder. Der Schräglaufberechnungsabschnitt 1230 stellt die Resultate von derart ausgeführten Berechnungen an den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1140 bereit.
Der Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1220 berechnet basierend auf den ungefederten Verschiebungen z_1flm bis z_1frrm der entsprechenden Räder, die durch die Berechnung durch den Integrator 1215 erlangt sind, und den Straßenoberflächenversätzen z_0fl bis z_0rr der entsprechenden Räder die Bodenberührungslasten F_z0fl bis F_z0rr der entsprechenden Räder und stellt ein Resultat der ausgeführten Berechnung an den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 bereit.
Der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 führt eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführten Berechnung aus. Bei dem in 5 veranschaulichten Beispiel führt der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 die nicht lineare Berechnung unter Bezugnahme auf die Schräglaufverhältnisse s_fl bis s_rr der entsprechenden Räder, die durch die Berechnung erlangt sind, die durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217 ausgeführt wird, die Schräglaufwinkel β_fl bis β_rr der entsprechenden Räder, die durch die Berechnung erlangt sind, die durch den Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt 1217 ausgeführt wird, und die Bodenberührungslasten F_z0fl bis F_z0rr der entsprechenden Räder, die durch den Reifenbodenberührungslastberechnungsabschnitt 1220 berechnet werden, aus. Das heißt, dass in dem in 5 veranschaulichten Beispiel der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 die nicht lineare Berechnung mit indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats einer durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführten Berechnung ausführt.
Details eines durch den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 ausgeführten Berechnungsprozesses sind denjenigen des Reifenmodellberechnungsabschnitts 1140 ähnlich und werden hierin nicht im Detail beschrieben werden.
Zu beachten ist, dass der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240, der eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der Berechnung ausführt, die durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführt wird, als eine Reifenkraftabschätzungsvorrichtung betrachtet werden kann, welche die vorderen und hinteren Kräfte des Reifens F_x0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder und die Reifenseitenkräfte F_y0fl bis F_x0rr der entsprechenden Räder berechnet.
Wie vorstehend beschrieben führt der Hauptberechnungsabschnitt 1210 in dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200 gemäß Ausführungsform 1 eine lineare Berechnung aus und der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 führt eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführten Berechnungsresultats aus. Durch Verwenden einer Konfiguration, bei der ein linearer Berechnungsabschnitt und ein nicht linearer Berechnungsabschnitt separat voneinander bereitgestellt werden, ist es möglich, eine Berechnung in Bezug auf einen Zustandsbetrag unter Verwendung von einem Fahrzeugmodell geeignet auszuführen.
Da der Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 eine nicht lineare Berechnung basierend auf einem Reifenmodell ausführt, kann eine nicht lineare Berechnung von einer linearen Berechnung ferner geeignet getrennt werden.
Ferner nimmt wie vorstehend beschrieben der dritte Eingabematrixberechnungsabschnitt 1213 ein Resultat der durch den Reifenmodellberechnungsabschnitt 1240 ausgeführten nicht linearen Berechnung als eine Eingabe auf. Dies macht es möglich, das Resultat der nicht linearen Berechnung in die durch den Hauptberechnungsabschnitt 1210 ausgeführte lineare Berechnung geeignet aufzunehmen. Dies ermöglicht, dass der Hauptberechnungsabschnitt 1210 eine hochgenaue Berechnung erreicht, während er eine lineare Berechnung ausführt.
Softwareimplementierungsbeispiel
Steuerblöcke der ECU 600 (insbesondere der Steuerbetragsberechnungsabschnitt 1000 und der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt 1200) können durch eine Logikschaltung (Hardware) realisiert werden, die in einer integrierten Schaltung (IC-Chip) oder dergleichen vorgesehen sind, oder sie können alternativ durch eine Software realisiert werden, wie sie durch eine Zentraleinheit (CPU) ausgeführt wird.
Im letzteren Fall umfasst die ECU 600 eine CPU, die Befehle eines Programms ausführt, das Software ist, welche die vorhergehenden Funktionen realisiert; einen Read Only Memory (ROM) oder eine Speichervorrichtung (von denen jede als „Speichermedium“ bezeichnet wird), in dem das Programm und die verschiedenen Arten von Daten gespeichert sind, sodass sie durch einen Computer (oder eine CPU) lesbar sind; und einen Random Access Memory (RAM) in den das Programm geladen ist. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch einen Computer (oder eine CPU) erreicht werden, der das in dem Speichermedium gespeicherte Programm liest und ausführt. Beispiele des Speichermediums umfassen „ein nicht flüchtiges körperliches Medium“ wie ein Band, eine Disc, eine Karte, einen Halbleiterspeicher und eine programmierbare Logikschaltung. Das Programm kann dem Computer über jedes Übertragungsmedium verfügbar gemacht werden (wie beispielsweise ein Kommunikationsnetzwerk oder eine Broadcast-Wave), welches das Übertragen des Programms ermöglicht. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung auch in der Form eines Computerdatensignals erreicht werden kann, in welches das Programm mittels einer elektronischen Übertragung verkörpert ist und das in einer Trägerwelle eingebettet ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch einen Fachmann innerhalb des Umfangs der Ansprüche verändert werden. Die vorliegende Erfindung umfasst in ihrem technischen Umfang auch jede Ausführungsform, die durch Kombinieren von in unterschiedlichen Ausführungsformen offenbarten technischen Mitteln abgeleitet ist.
Bezugszeichenliste

100: Aufhängung
200: Fahrzeugkarosserie
600: ECU (Steuervorrichtung, Aufhängungssteuervorrichtung, Aufhängungs
1000: steuerabschnitt) Steuerbetragsberechnungsabschnitt
1012: Subtrahierer
1014: Integrator
1021: Erster Verstärker
1022: Zweiter Verstärker
1023: Dritter Verstärker
1024: Addierer
1100: Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt
1110: Hauptberechnungsabschnitt
1111: Erster Eingabematrixberechnungsabschnitt
1112: Zweiter Eingabematrixberechnungsabschnitt
1113: Dritter Eingabematrixberechnungsabschnitt
1114: Addierer
1115: Integrator
1116: Systemmatrixberechnungsabschnitt
1117: Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt
1140: Reifenmodellberechnungsabschnitt
1200: Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt (Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung)
1210: Hauptberechnungsabschnitt (linearer Berechnungsabschnitt)
1211: Erster Eingabematrixberechnungsabschnitt (erster Berechnungsabschnitt)
1212: Zweiter Eingabematrixberechnungsabschnitt (erster Berechnungsabschnitt)
1213: Dritter Eingabematrixberechnungsabschnitt (erster Berechnungsabschnitt)
1214: Addierer
1215: Integrator
1216: Systemmatrixberechnungsabschnitt (zweiter Berechnungsabschnitt)
1217: Beobachtungsmatrixberechnungsabschnitt (dritter Berechnungsabschnitt)

1240: Reifenmodellberechnungsabschnitt (nicht linearer Berechnungsabschnitt)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 61178212 [0004]

Claims

Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug, die konfiguriert ist, einen Zustand eines Fahrzeugs abzuschätzen, wobei die Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug einen Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, eine Berechnung unter Verwendung eines Fahrzeugmodells auszuführen, wobei der Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst: - einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und - einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Nichtlinearberechnungsabschnitt konfiguriert ist, die nicht lineare Berechnung basierend auf einem Reifenmodell auszuführen.
Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Linearberechnungsabschnitt konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf ein Resultat der nicht linearen Berechnung, die durch den Nichtlinearberechnungsabschnitt ausgeführt wird, die lineare Berechnung in Bezug auf den mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag auszuführen.
Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehende Zustandsbetrag eine gefederte Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine gefederte Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine ungefederte Geschwindigkeit eines Rads umfasst.
Fahrzeugzustandsabschätzungsvorrichtung im Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: - der eine oder die mehreren Eingabewerte einen Straßenoberflächenversatz und eine Bedienungseingabe umfassen; und - der eine oder die mehreren Ausgabewerte eine gefederte vertikale Geschwindigkeit, eine Rollgeschwindigkeit und eine Neigungsgeschwindigkeit umfassen.
Steuervorrichtung, umfassend: - einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt, der zum Abschätzen eines Zustands eines Fahrzeugs konfiguriert ist; - einen Referenzfahrzeugmodell-Berechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine mit einem Referenzfahrzeugmodell in Zusammenhang stehende Berechnung auszuführen; - einen Subtrahierer, der konfiguriert ist, eine Subtraktion einer Referenzausgabe, die ein Ausgabewert ist, der von dem Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt ausgegeben wird, von einer Abschätzungsausgabe, die ein Ausgabewert ist, der von dem Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt ausgegeben wird, auszuführen; - einen Integrator, der konfiguriert ist, eine Integration eines Resultats der durch den Subtrahierer ausgeführten Subtraktion auszuführen; - einen ersten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Abschätzungszustandsbetrags auszuführen, der ein Gegenstand einer Berechnung ist, die durch den Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt ausgeführt wird; - einen zweiten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Resultats der von dem Integrator ausgeführten Integration auszuführen; - einen dritten Verstärker, der konfiguriert ist, eine Verstärkung eines Zustandsbetrags auszuführen, der ein Gegenstand der Berechnung ist, die durch den Referenzfahrzeugmodellberechnungsabschnitt ausgeführt wird; und - einen Addierer, der konfiguriert ist, eine Addition eines Resultats der durch den ersten Verstärker ausgeführten Verstärkung, eines Resultats der durch den zweiten Verstärker ausgeführten Verstärkung und eines Resultats der durch den dritten Verstärker ausgeführten Verstärkung auszuführen, wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt einen Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, eine Berechnung unter Verwendung eines Fahrzeugmodells auszuführen, und wobei der Fahrzeugmodellberechnungsabschnitt Folgendes umfasst: - einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und - einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Aufhängungssteuervorrichtung, die zum Steuern einer Dämpfungskraft einer Aufhängung konfiguriert ist, wobei die Aufhängungssteuervorrichtung einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst, der zum Abschätzen eines Zustands eines Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst: - einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und - einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.
Aufhängungsvorrichtung, umfassend: - eine Aufhängung; und - einen Aufhängungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, eine Dämpfungskraft der Aufhängung zu steuern; wobei der Aufhängungssteuerabschnitt einen Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst, der zum Abschätzen eines Zustands eines Fahrzeugs konfiguriert ist, und wobei der Fahrzeugzustandsabschätzungsabschnitt umfasst: - einen Linearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Ausgabewerte durch Ausführen, unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Eingabewerte, einer linearen Berechnung in Bezug auf einen mit dem Zustand des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Zustandsbetrag zu berechnen; und - einen Nichtlinearberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine nicht lineare Berechnung mit direkter oder indirekter Bezugnahme auf mindestens einen Teil eines Resultats der durch den Linearberechnungsabschnitt ausgeführten linearen Berechnung auszuführen.