DE69804723T2

DE69804723T2 - Radzustands- Abschätzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69804723T2
Application number: DE69804723T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Asano; Eiichi Ono; Masaru Sugai; Takaji Umeno; Hiroyuki Yamaguchi
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: EP0891904A3; EP0891904B1; US6264292B1; EP0891904A2; DE69804723D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radzustands- Abschätzvorrichtung und genauer auf eine Radzustands- Abschätzvorrichtung zum Abschätzen eines Radzustandes aus einer Ausgangsantwort oder ähnlichem eines Radresonanzsystems auf Basis eines Schwingungsmodells des Radresonanzsystems, das eine Reibungskennlinie zwischen einem Rad und einer Straßenoberfläche enthält.

Beschreibung des Standes der Technik

In neuerer Zeit wurden entsprechend zunehmenden Anstrengungen, die Sicherheit von Automobilen zu verbessern, präventive Sicherheitstechniken erforscht und entwickelt. Antiblockierbremssysteme (ABS), die eine beispielhafte Sicherheitsvorrichtung sind, wurden bereits in vielen Fahrzeugen verwendet.
Es wurde eine ABS-Steuerung auf Basis eines neuen Prinzips vorgeschlagen, das das Resonanzphänomen des Reifens beachtet, und das Studium dieses Prinzips dauert an (Japanische Patentanmeldung Nr. 7-220920, EP-A-0747691 und ähnliches). Diese Technik ist derart, dass der Bremsdruck mit einer Mikroschwingung beaufschlagt wird, die eine Frequenzkomponente gleich einer Resonanzfrequenz enthielt, wenn der Reifen auf einer Straße greift, und der mittlere Bremsdruck wird auf Basis einer Resonanzverstärkung (Mikroamplitude der Raddrehzahl bei der Resonanzfrequenz/Schwingungsamplitude des Bremsdrucks) eines Reifenresonanzsystems zu diesem Zeitpunkt gesteuert.
Es ist bekannt, dass die Resonanzverstärkung eine physikalische Größe ist, die mit dem Gradienten eines Reibungskoeffizienten u bezüglich eines Schlupfverhältnisses S (nachfolgend als u-Gradient bezeichnet) eines Reibungskoeffizienten u in einer sogenannten S-u-Kennlinie (eine sich verändernde Kurve eines Reibungskoeffizienten u bezüglich eines Schlupfverhältnisses S) in Beziehung steht. Es ist zu erwarten, dass eine Reibungskennlinie, die mit der Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen einem Rad und einer Straßenoberfläche beim Bremsen in Beziehung steht, auf Basis der Resonanzverstärkung abgeschätzt bzw. ermittelt werden kann.
Da der vorgenannte Stand der Technik davon ausgeht, dass die Resonanzfrequenz des Reifenresonanzsystems bekannt ist, besteht jedoch ein Problem darin, dass es nicht unmittelbar in dem Fall antworten bzw. reagieren kann, indem die Resonanzfrequenz sich ändert, weil der Reifen ersetzt ist oder der Luftdruck im Reifen sich ändert. Wenn beispielsweise der Luftdruck im Reifen abnimmt, ändert sich die Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, zu dem der Reifen auf der Straßenoberfläche greift, zur niedrigeren Seite hin. Der Wert der Resonanzverstärkung wird daher klein und die Genauigkeit des Erfassens, ob der gegenwärtige Zustand ein Zustand unmittelbar vor einem Spitzen u- Wert ist, indem ein Vergleich mit einer vorbestimmten Bezugsverstärkung erfolgt, verschlechtert sich.
Weiter wird bei dem vorgenannten Stand der Technik der Bremsdruck sehr wenig schwingungsmäßig verändert, während die Resonanzverstärkung berechnet wird. Da die Mikrovibration nur zum Zeitpunkt des Bremsens aufgrund des Aufbaus eines Bremsteils aufgebracht werden kann, besteht ein Problem darin, dass die Gelegenheit zur Abschätzung eines Straßenoberflächenzustandes auf die Zeitdauer des Bremsens in dem Fall begrenzt ist, in dem ein Fahrzeug einen Bremsenteil dieser Bauart aufweist. Weiter treten Fehler auf, bei denen eine Mikrovibration des Bremsdruckes nicht vorteilhaft ist, beispielsweise beim Antreiben, bei gleichmäßiger Fahrt und ähnliches.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, indem die vorgenannten Fakten in Betracht gezogen wurden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Radzustands- Abschätzvorrichtung zu schaffen, die einen Straßenoberflächenzustand unter verschiedenen Fahrzuständen, wie Bremsen, Antreiben, gleichmäßiges Fahren und ähnliches gleichermaßen abschätzen kann, und die ständig mit hoher Genauigkeit eine Reibungscharakteristik abschätzen kann, die mit der Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen einem Rad und einer Straßenoberfläche in Beziehung steht, unabhängig von Veränderungen einer Resonanzfrequenz aufgrund des Austausches eines Reifens oder Änderungen des Reifenluftdrucks, und die eine hochgenaue ABS- Steuerung auf Basis der Reibungscharakteristik bzw. Reibungskennlinie ermöglicht.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, ist entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Radzustands- Abschätzvorrichtung zum Schätzen eines Radzustandes in einem Radresonanzsystem mit einer Reibungskennlinie zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche geschaffen, die enthält:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausgangsantwort bezüglich einer Schwingungseingabe an das Radresonanzsystem; und, eine Schätzeinrichtung zum Ausdrücken einer Übertragungscharakteristik des Radresonanzsystems von dem Schwingungseingang zu der Ausgangsantwort mittels eines Schwingungsmodells, das wenigstens eine physikalische Größe enthält, die eine Beziehung zur Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche als eine unbekannte Komponente eines Radzustandes hat, und zum Schätzen wenigstens der unbekannten Komponente, die im wesentlichen die von der Erfassungseinrichtung erfasste Ausgangsantwort auf Basis des Schwingungsmodells erfüllt.
Weiter enthält entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Radzustands-Abschätzvorrichtung des ersten Aspektes zusätzlich eine Modifiziereinrichtung zum Modifizieren des Schwingungsmodells auf Basis der von der Erfassungseinrichtung erfassten Antwort.
Weiter enthält entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Radzustands-Abschätzvorrichtung des ersten Aspektes oder des zweiten Aspektes das Schwingungsmodell eine physikalische Größe, die in Beziehung zu einer Konstanten einer Torsionsfeder des Reifens als eine unbekannte Komponente des Radzustandes steht.
Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Radzustands-Abschätzvorrichtung gemäß jedem von erstem Aspekt bis zum dritten Aspekt zusätzlich eine Schwingungseinrichtung zum Anlegen einer Schwingungseingabe an das Radresonanzsystem.
Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Radzustands-Abschätzvorrichtung des vierten Aspektes zusätzlich eine Schwingungseingangs- Erfassungseinrichtung zum Erfassen des von der Schwingungseinrichtung an das Radresonanzsystem gelegten Schwingungseingabe.
Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Radzustands-Abschätzvorrichtung jedes des ersten bis fünften Aspektes weiter eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Bestimmungswertes zum Bestimmen ob oder ob nicht die von der Erfassungsvorrichtung erfasste Ausgangsantwort ein periodischer Ausgang auf Basis der Ausgangsantwort ist, und eine Selektionseinrichtung zum Selektieren des an die Schätzeinrichtung zu gebenden Ausgangs unter den von der Erfassungseinrichtung erfassten Ausgangsantworten auf Basis des von der Berechnungseinrichtung berechneten Bestimmungswertes, wobei die Schätzeinrichtung die Ausgangsantwort verwendet, die von der Selektionseinrichtung zum Zeitpunkt der Schätzung der unbekannten Komponente selektiert wird.
Entsprechend einem siebten Aspekt der Erfindung berechnet bei der Radzustands-Abschätzvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt die Berechnungseinrichtung einen Korrelationskoeffizienten zwischen der von der Erfassungseinrichtung erfassten Ausgangsantwort und einem konvertierten Wert, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort derart, dass der periodische Teil der Ausgangsantwort sich entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort ändert, erhalten wird, als den Bestimmungswert berechnet.

(Prinzipien der vorliegenden Erfindung)

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert.
Fig. 1 zeigt ein äquivalentes dynamisches Modell eines Radresonanzsystems, Fig. 2 zeigt eine Reibungscharakteristik bzw.. Reibungskennlinie zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche, die eine Übertragungscharakteristik bzw. Übertragungskennlinie des Radresonanzsystems gemäß Fig. 1 definiert, und Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Schwingungsmodells von einer Schwingungseingabe zu einer Ausgangsantwort in der Übertragungscharakteristik des Radresonanzsystems gemäß Fig. 1.
Zunächst wird, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Schwingungsphänomen in einem Rad, wenn ein Fahrzeug mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V (einer Winkelgeschwindigkeit ωV), d. h. ein Schwingungsphänomen eines wenigstens aus einem Rad und einer Straßenoberfläche gebildeten Radresonanzsystems, unter Bezugnahme auf eine dynamisches Modell betrachtet, das durch äquivalente Modellbildung unter Verwendung einer Raddrehachse erhalten wird. Die verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Größen sind folgende:
J&sub1;: Trägheitsmoment an der Felge
J&sub2;: Trägheitsmoment am Gürtel
K: Konstante der Torsionsfeder des Reifens
T&sub2;: Brems- und Antriebsmoment (Antriebsmoment ist positiv, Bremsmoment ist negativ)
ω&sub1;: Winkelgeschwindigkeit an der Felge
ω&sub2;: Winkelgeschwindigkeit am Gürtel
θs: Torsionswinkel zwischen der Felge und dem Gürtel
Td: Störung von der Straßenoberfläche
TL: zwischen dem Reifen und det Straßenoberfläche erzeugte Kraft
Bei dem dynamischen Modell des Radresonanzsystems der Fig. 1 wird das Brems- und Antriebsmoment T&sub1;, das auf die Felge wirkt, auf den Gürtel über die Torsionsfederkonstante K des Reifens übertragen und über die Gürteloberfläche auf die Straßenoberfläche aufgebracht. Dabei wird die erzeugte Kraft TL, die als die Reaktion des Brems- und Antriebsmoments T&sub1; dient, von der Straßenoberfläche auf das Rad aufgebracht, wobei eine Berührstelle zwischen dem Gürtel und der Straßenoberfläche ein Bezugspunkt ist.
Diese erzeugte Kraft TL ist durch die Reibungskraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche verursacht und wirkt in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Brems- und Antriebsmoments T&sub1;. Entsprechend wirkt die erzeugte Kraft TL in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rades (die Richtung von ω&sub1;), wenn zum Zeitpunkt des Fahrens das Antriebsmoment T&sub1; auf die Felge wirkt, und die erzeugte Kraft TL wirkt in der Drehrichtung des Rades, wenn zum Zeitpunkt des Bremsens das Bremsmoment T&sub1; aufgebracht wird. Wenn die Straßenoberfläche uneben ist, wirkt ein Moment einer Straßenoberflächenstörung ΔTd auf den Reifen, das durch die Unebenheit erzeugt wird.
Wenn die Bremse zu einem Zeitpunkt betätigt wird, zu dem das Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit V (bei Umwandlung in ein Rotationssystem ist der Wert ωV), wird in diesem Fall ein Schlupf zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche erzeugt. Die zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche erzeugte Kraft TL ändert sich jedoch dabei wie die funktionale Beziehung, die in Fig. 2 dargestellt ist, bezüglich des Schlupfve±hältnisses S&sub1;, ausgedrückt durch die folgende Formel (δas Schlupfverhältnis ist in einem positiven Bereich).
Ähnlich wird auch in dem Fall, in dem der Fahrer auf das Gaspedal tritt, um zu einem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug mit einer bestimmten. Geschwindigkeit V fährt, zu beschleunigen, ein Schlupf zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche erzeugt. Die erzeugte Kraft TL ändert sich dabei jedoch ähnlich wie die in Fig. 2 dargestellte Beziehung bezüglich eines Schlupfverhältnisses S&sub2; ausgedrückt durch die folgende Formel.
Wenn in diesem Fall die Drehrichtung des Rades die Vorwärtsrichtung ist, kann die zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche erzeugte Kraft TL durch die folgenden Formen ausgedrückt werden:
Beim Bremsen: TL = WRu(s&sub1;)
Beim Antreiben: TL = -WRu(S&sub2;)
Dabei ist W die Radlast, R ist der Radius der dynamischen Radlast und u ist der Reibungskoeffizient zwischen dem Reifen der Straßenoberfläche. Dabei wird u als eine Funktion des Schlupfverhältnisses S&sub1; oder S&sub2; ausgedrückt.
Wie durch die S-u-Kurve in Fig. 2 dargestellt, leuchtet ein, dass eine Beziehung besteht, bei der die erzeugte Kraft TL Null ist, wenn das Schlupfverhältnis Null beträgt, die erzeugte Kraft TL beim Bremsen bei einem bestimmten positiven Schlupfverhältnis einen positiven Spitzenwert hat, und die erzeugte Kraft TL beim Antreiben bei einem bestimmten negativen Schlupfverhältnis einen negativen Spitzenwert hat. Weiter nimmt bei verschiedenen Betriebspunkten der Gradient der erzeugten Kraft bezüglich des Schlupfverhältnisses einen charakteristischen Wert an, beispielsweise einen Wert nahe Null beim Spitzen- bzw. Scheitelwert. Daher kann die Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche unter Verwendung des Gradienten ausgedrückt werden.
Wenn das an der Felge liegende Brems- und Antriebsmoment um das mittlere Brems- und Antriebsmoment T&sub1; in dem dynamischen Modell der Fig. 1 um eine Amplitude ΔT&sub1; schwingt, ist die Schwingungsmomentkomponente als die Schwingungskomponente Δω&sub1; um die Raddrehzahl ω&sub1; herum vorhanden. Wenn die Schwingungskomponente ΔTd in der Straßenoberflächenstörung Td vorhanden ist, wird die von der Störung erzeugte Schwingungskomponente ebenfalls der Schwingungskomponente Δω&sub1; der Raddrehzahl zuaddiert.
Wenn die Übertragungscharakteristik des in Fig. 1 dargestellten Radresonanzsystems durch das Schwingungsmodell an den verschiedenen Betriebspunkten der Fig. 2 ausgedrückt wird, kann die folgende Formel gelten:
Δω&sub1; = H&sub1;(s)ΔT&sub1; + H&sub2;(s)ΔTd (4)
Dabei können folgende Formeln verwendet werden:
Dabei zeichnet s einen Laplace-Operator.
Weiter wird D&sub0; in den folgenden Formeln durch D&sub1;&sub0; und D&sub2;&sub0; entsprechend dem Zeitpunkt des Bremsens und dem Zeitpunkt des Antreibens dargestellt.
S&sub1;&sub0; und S&sub2;&sub0; stellen Schlupfverhältnisse bei einem bestimmten Betriebspunkt zum Zeitpunkt des Bremsens und zum Zeitpunkt des Antreibens dar und ωV0 bezeichnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit an diesem Betriebspunkt.
Entsprechend der Formel (7) ist D&sub1;&sub0; proportional zur Radlast W und zum Gradienten (δu/δS&sub1;) der S-u-Kurve beim Schlupfverhältnis S&sub1;&sub0; an dem Betriebspunkt und ist umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ω am Betriebspunkt. Weiter gilt, wenn S&sub2;&sub0; nahe Null ist, das gleiche für D&sub2;&sub0;.
Es wird angenommen, dass in der vorstehenden Beschreibung u vom Schlupfverhältnis abhängt. Wenn u von der Schlupfgeschwindigkeit bzw. der Schlupfdrehzahl abhängt, kann die folgende Formel durch Definition von S&sub1; = ωv - ω&sub2; und S&sub2; = ω&sub2; - ωv gelten:
Dabei sind D&sub1;&sub0; und D&sub2;&sub0; proportional zu der Radlast W und zum Gradienten der S-u-Kurve bei den Schlupfverhältnissen. S&sub1;&sub0; und S&sub2;&sub0; am Betriebspunkt.
Da das vorstehend beschriebene Schwingungsmodell den Betrieb an einem willkürlichen Betriebspunkt beschreibt, beschreibt es auch einen Spezialfall des gleichmäßigen Fahrens, bei dem kein Bremsen oder Antreiben erfolgt. Beim gleichmäßigen Fahren bzw. Rollen wird der Betriebspunkt ein Ursprung der S-u-Kurve und D&sub0; = D&sub1;&sub0; = D&sub2;&sub0; drückt den u-Gradienten am Ursprung aus.
Das vorstehend beschriebene Schwingungsmodell wird weiter durch ein System dritter Ordnung bezüglich eines Laplace- Operators s ausgedrückt. Um das physikalische Schwingungsphänomen zu beschreiben, reicht jedoch ein System zweiter Ordnung. Wenn das Modell dritter Ordnung durch das Modell zweiter Ordnung angenähert wird, ergeben sich die folgenden Formeln:
Es ist auf diese Weise verständlich, dass das vorstehend beschriebene Schwingungsmodell eine Antwort der Raddrehzahlschwingung (Δω&sub1;) als Ausgangsantwort bezüglich des Schwingungseingabemoments (ΔT&sub1;) in das Resonanzsystem und der Straßenoberflächenschwingung (ΔTd), das für das Radresonanzsystem durch den auf einer unebenen Straßenoberfläche drehenden Reifen erzeugt wird, in dem Radresonanzsystem beschreibt, das die Reibungskennlinie zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche enthält. Weiter ist verständlich, dass das Schwingungsmodell eine physikalische Größe D&sub0; enthält, die in Beziehung zu der Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche steht.
Fig. 3 stellt den Übertragungszustand von der Schwingungseingabe zu der Ausgangsantwort in dem vorstehend beschriebenen Schwingungsmodell dar.
Die Eignung des Schwingungsmodells kann mittels experimenteller Ergebnisse gezeigt werden. Die Fig. 4A und 4B zeigen Ergebnisse, die mittels eines Experiments bezüglich der Schwingungscharakteristik aus der Schwingungseingabe auf die Raddrehzahlschwingung zu einem Zeitpunkt erhalten wurden, wenn bei einer gegebenen konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit die Schwingungseingabe dem Bremsdruck Pm, um zu bremsen, zuaddiert wurde, bei verschiedenen Werten (0,98 [MPa] bis 4,90 [MPa]) des Bremsdrucks Pm. Fig. 4A zeigt die Frequenzcharakteristik (Amplitudenchatakteristik) des Verhältnisse s der Raddrehzahlschwingung zur Schwingungsamplitude des Bremsdruckes Pm (Resonanzverstärkung), und Fig. 4B zeigt die Phasencharakteristik aus der Schwingung des Bremsdruckes Pm zur Raddrehzahlschwingung.
Aus Fig. 4A ist ersichtlich, dass der Spitzenwert der Resonanzverstärkung nähe der Resonanzfrequenz (etwa 40 Hertz) bei Zunahme des Bremsdrucks abnimmt. Weiter ist aus Fig. 4B ersichtlich, dass in der Phase aus dem Bremsdruck zur Raddrehzahlschwingung die Phasencharakteristik in dem Fall der Einstellung eines Wertes nahe der Resonanzfrequenz als eine Grenze sich stark mit der Größe des Bremsdrucks Pm ändert.
Das Schlupfverhältnis und die Bremskraft nehmen zu und somit wird der Gradient der S-u-Kurve durch eine Zunahme des Bremsdrucks % vermindert. Daher haben die Zunahme von Pm und die Abnahme des Gradienten D&sub0; der S-u-Kurve im wesentlichen die gleiche physikalische Bedeutung. Entsprechend kann, selbst wenn D&sub0; verändert wird, erwartet werden, dass Ergebnisse ähnlich denen der Fig. 4A und 4B erhalten werden.
Wenn dagegen die Antwortcharakteristik der Raddrehzahlschwingung auf die Bremsschwingungseingabe auf Basis des oben beschriebenen Schwingungsmodells der Erfindung berechnet wird, werden die Amplitudencharakteristika der Fig. 5A und die Phasencharakteristika der Fig. 5B erhalten. Aus Fig. 5A ist ersichtlich, dass, wenn der Gradient D&sub0; der S-u-Kurve bei der Resonanzfrequenz (40 Hertz) vermindert wird, die Resonanzspitze in gleicher Weise wie in Fig. 4A vermindert wird. Weiter ist aus Fig. 5B ersichtlich, dass die Phasencharakteristik bzw. Kennlinie im Falle des Einstellens eines Wertes nahe der Resonanzfrequenz als eine Grenze sich stark mit der Größe des Gradienten D&sub0; ändert, so dass eine Charakteristik ähnlich Fig. 4B vorliegt. Entsprechend drückt das erfindungsgemäße Schwingungsmodell die Übertragungscharakteristik eines aktuellen Radresonanzsystems aus.
Weiter zeigen die Fig. 6A und 6B Frequenzspektren der Raddrehzahlschwingung von Antriebsrädern (ein rechtes Hinterrad und ein linkes Hinterrad), die beim aktuellen Fahren auf einer Asphaltstraße (trockene Straße) und einer schmutzigen Straße erhalten wurden.
Es ist ersichtlich, dass bei einer Asphaltstraße (Fig. 6A) die Resonanzspitze klar erscheint. Bei einer schmutzigen Straße (Fig. 6B) dagegen erscheint keine Resonanzspitze, wobei der Reifen in einem Zustand fast wie bei einem Rennen (Leerlaufdrehzahl) aufgrund eines Power Slide und ähnlichem läuft.
Fig. 7A und 7B zeigen die Amplitudencharakteristik und die Phasencharakteristik der Raddrehzahlschwingung bezüglich der Reifenstraßenoberflächenschwingungseingabe auf Basis des erfindungsgemäßen Schwingungsmodells. Auch aus diesen Figuren ist ersichtlich, da, weil die Schwingungsspitze bei Abnahme des Gradienten D&sub0; der S-u-Kurve verschwindet, die Amplitudencharakteristik und die Phasencharakteristik gut mit den Charakteristika der experimentellen Ergebnisse übereinstimmen.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Erfindung derart strukturiert, dass die physikalische Größe D&sub0;, die mit der Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche in Beziehung steht, auf Basis des Schwingungsmodells abgeschätzt wird, das die aktuelle Übertragungscharakteristik gut wiedergibt. Entsprechend schätzt auf Basis des vorbeschriebenen Schwingungsmodells, das als die unbekannte Komponente des Radzustandes wenigstens eine physikalische Größe enthält, die zu der Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche in Beziehung steht, die erfindungsgemäße Schätzeinrichtung wenigstens eine unbekannte Komponente, die im wesentlichen der von der Erfassungseinrichtung erfassten Ausgangsantwort genügt.
Weiter können wie bei dem dritten Aspekt in dem Fall, dass das Schwingungsmodell weiter als eine unbekannte Komponente des Radzustandes eine mit der Torsionsfederkonstanten K des Reifens in Beziehung stehende physikalische Größe enthält, die Torsionsfederkonstante K des Reifens und die mit der Konstanten in Beziehung stehende physikalische Größe durch die Abschätzeinrichtung abgeschätzt werden. Die Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems und ähnliches können als die physikalische Größe verwendet werden, die mit der Torsionsfederkonstanten des Reifens in Beziehung steht.
Im folgenden werden die Prinzipien der Abschätzung mittels der Abschätzeinrichtung entsprechend der Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist in dem Fall, in dem das Schwingungsmodell der Erfindung durch eine Übertragungsfunktion 1 und eine Übertragungsfunktion 2 ausgedrückt wird, die Abschätzung der unbekannten Komponente mittels der Abschätzeinrichtung äquivalent zu der Identifizierung dieser Übertragungsfunktionen.
Häufig wird als eine Übertragungsfunktion zur Identifizierung ein diskretes Z-Transformationsmodell verwendet. Beim Identifizieren eines diskreten Zeitmodells bestehen jedoch die folgenden Probleme:
(1) Da die Identifizierungsgenauigkeit des diskreten Zeitmodells von der Sampling Periode (Austastzeit) abhängt, sind zahlreiche Versuche und Fehler erforderlich, um eine geeignete Sampling Periode zu erhalten.
(2) Nach Identifizierung durch das diskrete Zeitmodell ist es notwendig, invers zu einem kontinuierlichem Zeitmodell zu konvertieren, um die physikalische Größe, die das System bildet, zu berechnen. Für die Berechnung ist jedoch eine höhere Funktion erforderlich, so dass die Berechnungszeitdauer und die Berechnungsfehler zunehmen. Weiter wird die inverse Konvertierung nicht gleichmäßig erhalten.
Entsprechend ist das Modell der diskreten Z-Transformation nicht für ein Modell zum Berechnen der physikalischen Größe geeignet, die der Leichtigkeit des Schlupfes auf der Straßen-, oberfläche entspricht.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung ein kontinuierliches Zeitmodell identifiziert. In der Identifizierung des kontinuierlichen Zeitmodells bestehen keine der Probleme, die durch die Identifizierung des diskreten Zeitmodells verursacht sind, so dass ein Vorteil dahingehend besteht, dass die der Leichtigkeit des Schlupfes auf der Straßenoberfläche entsprechende physikalische Größe direkt berechnet werden kann.
Im Falle einer Identifizierung der Übertragungsfunktion eines kontinuierlichen Zeitmodells zweiten Grades (quadratisch) können beispielsweise die folgenden durch Modifizierung der Formeln 11 und 12 erhaltenen Übertragungsfunktionen als zu identifizierende Übertragungsfunktionen verwendet werden:
Wie bei dem vierten Aspekt kann dabei in dem Fall, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; als Schwingungseingabe auf das Radresonanzsystem gegeben wird, Δω&sub1; = ΔG&sub1;(s)ΔT&sub1; durch die Formel (4) erhalten werden, wenn die Straßenoberflächenstörung ignoriert wird, da die Straßenoberflächenstörung im Vergleich zu dem Schwingungsmoment klein ist.
Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Methode kleinster Quadrate verwendet wird, der unbekannte Parameter abgeschätzt werden, indem die Methode kleinster Quadrate auf jeden der Werte angewendet wird, die durch sukzessives Anwenden des erfassten Δω&sub1; auf eine Formel erhalten werden, die die vorgenannte Formel bezüglich des unbekannten Parameters [a&sub1; a&sub2;] oder [a&sub1; a&sub2; b&sub0; b&sub1; b&sub2;] entsprechend einer linearen Funktion modifiziert.
Wie beim fünften Aspekt können in diesem Fall, wenn die Schwingungseingabeerfassungseinrichtung die Schwingungseingabe ΔT&sub1; erfassen kann, die auf das Radresonanzsystem durch die Schwingungseinrichtung aufgebracht wird, alle die unbekannten Parameter [a&sub1; a&sub2; b&sub0; b&sub1; b&sub2;] abgeschätzt werden. Wenn ΔT&sub1; nicht erfaßt wird, kann dagegen [a&sub1; a&sub2;] abgeschätzt werden.
Auf diese Weise kann, wenn die Schwingungseingabe auf das Radresonanzsystem gegeben wird, der unbekannte Parameter genau abgeschätzt werden, selbst wenn der Reifen auf einer guten Straßenoberfläche läuft, die größtenteils eben ist.
Wenn dagegen das Schwingungsmoment ΔT&sub1; nicht aufgebracht wird, kann der unbekannte Parameter abgeschätzt werden, indem die Methode der kleinsten Fehlerquadrate auf jedes Datum bzw. jeden Wert angewendet wird, der durch sukzessives Anwenden des erfaßten Δω&sub1; auf eine Formel erhalten wird, die durch Modifizierung der Formel Δω&sub2; = ΔG&sub2;(s) ΔTd, erhalten aus der Formel (4) bei ΔT&sub1; = 0, zu einer linearen Funktionsform bezüglich des unbekannten Parameters [a&sub1; a&sub2;] erhalten wird. In diesem Fall besteht ein Vorteil dahingehend, dass der unbekannte Parameter abgeschätzt werden kann, selbst wenn kein Schwingungsmoment ΔT&sub1; angelegt werden kann.
Jede der verschiedenen Arten von modifizierten kleinsten Fehlerquadratverfahren kann verwendet werden, um den Identifikationsfehler zu unterdrücken. Das Verfahren einer Instrumentvariablen, das vergrößerte kleinste Quadratverfahren und das verallgemeinerte kleinste Quadratverfahren, die bekannt sind, können als das modifizierte kleinste Quadratverfahren verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Abschätzeinrichtung kann, wie die folgende Formel (13) die mit dem Straßenoberflächen-u- Gradienten D&sub0; in Beziehung stehende physikalische Größe aus der entsprechenden Beziehung zwischen den Übertragungsfunktionen (11) und (11-2) oder den Funktionen (12) und (12-2) des Schwingungsmodells unter Verwendung der abgeschätzten Parameter a&sub1; und a&sub2; abschätzen.
Die Abschätzeinrichtung kann die in Beziehung zu der Torsionsfederkonstanten des Reifens stehende physikalische Größe als a&sub2; = K/J&sub1; abschätzen. Weiter kann die Abschätzeinrichtung dadurch die Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems abschätzen.
Auf diese Weise kann, wenn die mit dem u-Gradienten D&sub0; der Straßenoberfläche in Beziehung stehende physikalische Größe berechnet werden kann, beurteilt werden, dass die Reibungscharakteristik zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche in einem gesättigten Zustand ist, wenn die physikalische Größe klein ist, so dass die Leichtigkeit des Schlupfes auf der Straßenoberfläche unmittelbar beurteilt werden kann. Weiter kann der u-Gradienten D&sub0; berechnet werden, ohne vorauszusetzen, dass die Torsionsteilerkonstante des Reifens bekannt ist. Daher kann die in Beziehung zur Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche stehende physikalische Größe genau bestimmt werden, unabhängig davon, ob die Resonanzfrequenz sich aufgrund eines Austausches des Reifens oder einer Änderung des Reifenluftdrucks ändert.
Weiter kann der Luftdruck des Reifens auf Basis des abgeschätzten Wertes der in Beziehung zu der Torsionsfederkonstanten des Reifens stehenden physikalischen Größe beurteilt werden.
Weiter wird entsprechend dem zweiten Aspekt das Schwingungsmodell auf Basis der erfassten Ausgangsantwort modifiziert. Beispielsweise, um die Identifikationsgenauigkeit zu verbessern, wird, in dem Fall, in dem eine Vorbehandlungseinrichtung mit einer Frequenzcharakteristik, die der Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems entspricht, an einer Stufe vor der Übertragungsfunktion des Schwingungsmodells vorgesehen ist, der Parameter der Vorbehandlungseinrichtung in geeigneter Weise zusammen mit der Berechnung in geeigneter Weise geändert, die mittels des kleinsten Fehlerquadratverfahrens auf der Basis der erfassten Ausgangsantwort durchgeführt wird. In diesem Fall kann der Parameter der Vorbehandlungseinrichtung durch den Parameter der Übertragungsfunktion ausgedrückt werden. Der Parameter der Übertragungsfunktion kann wieder durch die Ausgangsantwort aktualisiert werden, die durch die geänderte Vorbehandlungseinrichtung und die Übertragungsfunktion hindurchgelangt. Auf diese Weise kann, da die Frequenzcharakteristik der Vorbehandlungseinrichtung sich der Frequenzcharakteristik nähert, die für die der Veränderung der Torsionsfederkonstante des Reifens entsprechende Resonanzfrequenz geeignet ist, eine Abschätzung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden als in dem Fall, in dem der Vorbehandlungsparameter fest ist.
Die Berechnungseinrichtung entsprechend dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet den Bestimmungswert zum Bestimmen ob oder ob nicht die Ausgangsantwort ein periodischer Ausgang ist, auf der Basis der Ausgangsantwort, die von der Erfassungseinrichtung erfasst ist. In diesem Fall kann die Berechnungseinrichtung derart aufgebaut sein, dass sie den Beziehungskoeffizienten zwischen der von der Erfassungseinrichtung erfassten Ausgangsantwort und einem konvertiertem Wert berechnet, der erhalten wird, indem die Ausgangsantwort derart konvertiert wird, dass der periodische Teil der Ausgangsantwort sich entsprechend der. Änderung der Ausgangsantwort ändert, als den Entscheidungswert. In diesem Fall wird die vorgenannte Umwandlung durch jedwelche einer geraden Zahl von Differenzierungen, einer geraden Zahl von Differenzen, einer geraden Zahl von Integrationen und einer geraden Zahl von Summationen durchgeführt.
Selbst wenn im vorliegenden Fall die Ausgangsantwort mit einem unerwartet hohen Wert in der vorstehenden Weise umgewandelt wird, enthält der umgewandelte Wert eine Menge von Komponenten, mit Ausnahme der periodischen Teile. Da der durch die Umwandlung der unerwarteten Ausgangsantwort in der vorstehend beschriebnen Weise erhaltene Wert sich nicht entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort ändert, besteht entsprechend nur eine schwache Beziehung zwischen der unerwarteten Ausgangsantwort und dem durch Umwandlung der Ausgangsantwort in der vorstehend genannten Weise erhaltenen Wert.
Weiter hat der Wert, der durch Konvertieren des Ausgangssignals in der vorstehenden Weise erhalten wird, in dem die periodische Änderung nicht signifikant auftritt, eine kleine Anzahl von Komponenten, die derart konvertiert sind, dass sie sich entsprechend der Änderung de Ausgangsantwort ändern. Entsprechend besteht nur eine schwache Beziehung zwischen dem Ausgangssignal, in dem die periodische Änderung nicht signifikant auftritt, und dem durch Konvertieren der Ausgangsantwort in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Wert.
In diesem Fall kann die Berechnungseinrichtung derart aufgebaut sein, dass sie den vorstehend genannten Bestimmungswert jedes Mal berechnet, wenn eine vorbestimmte Anzahl von (beispielsweise eine) Ausgangsantworten von der Erfassungseinrichtung erfasst wurde.
Die Selektionseinrichtung selektiert dann Ausgangsantworten, die in die Schätzeinrichtung eingegeben werden sollen, unter den Ausgangsantworten, die von der Erfassungseinrichtung erfasst wurden, auf Basis des Bestimmungswertes, der von der Berechnungseinrichtung berechnet wurde.
Entsprechend verwendet die Schätzeinrichtung die Ausgangssignale, die von der Selektionseinrichtung zu einem Zeitpunkt des Abschätzens der unbekannten Komponente, wie oben erwähnt, ausgewählt wurde.
Da die Vorrichtung, wie vorstehend erläutert, derart aufgebaut ist, dass sie den Bestimmungswert zum Bestimmen, ob und ob nicht die Ausgangsantwort der periodische Ausgang ist, berechnet, die für die Abschätzung unter den erfassten Ausgangsantworten auf Basis des berechneten Bestimmungswertes zu verwendenden Ausgangsantworten selektiert und die unbekannte Komponente unter Verwendung der selektierten Ausgangssignale abschätzt, kann die Vorrichtung die oben erwähnte unbekannte Komponente auf Basis der Ausgangsantwort abschätzen mit Ausnahme der Ausgangsantwort mit einem unerwartet hohem Wert und dem Ausgangssignal, bei dem die periodische Änderung nicht signifikant auftritt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein erfindungsgemäßes dynamisches Modell zeigt, das dem Radresonanzsystem äquivalent ist.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Reibungskennlinie zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugresonanzsystem zeigt.
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Schwingungsmodells.
Fig. 4A und 4B sind Diagramme, die Ergebnisse eines Versuches bezüglich einer Frequenzcharakteristik in einem Fahrzeugresonanzsystem bei einem tatsächlich unterschiedlich veränderten Bremsdruck Pm zeigen, wobei Fig. 4A eine Amplitudencharakteristik und 4B eine Phasencharakteristik zeigen.
Fig. 5A und 5B sind Diagramme, die Frequenzcharakteristika des erfindungsgemäßen Schwingungsmodells, die jeweils bei unterschiedlich veränderter physikalischer Größe D&sub0; berechnet sind, die mit der Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche in dem Schwingungsmodell in Beziehung steht, wobei Fig. 5A eine Amplitudencharakteristik und 5B eine Phasencharakteristik zeigen.
Fig. 6A und 6B sind Diagramme, die Ergebnisse der Analyse einer Frequenz einer aktuell an einem Antriebsrad erfassten Raddrehzahlsignals zeigen, wobei Fig. 6A sich auf eine Asphaltstraße und Fig. 6B auf eine schmutzige Straße beziehen.
Fig. 7A und 7B sind Diagramme, die Frequenzcharakteristika eines erfindungsgemäßen Schwingungsmodells zeigen, die jeweils bei unterschiedlichem Verändern einer physikalischen Größe D&sub0; berechnet sind, die sich auf die Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche in dem Schwingungsmodell bezieht, wobei Fig. 7A eine Amplitudencharakteristik und Fig. 7B eine Phasencharakteristik zeigen;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines ersten Aspektes zeigt, der sich auf eine erste Ausführungsform bezieht.
Fig. 9 ist eine Blockdiagramm, das den Aufbau eines zweiten Aspektes zeigt, der sich auf eine erste Ausführungsform bezieht.
Fig. 10 ist eine Kurve, die Ergebnisse der Abschätzung einer in Beziehung zur Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche stehenden physikalischen Größe D&sub0; zeigt, welche Ergebnisse von einer Radzustandsschätzeinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform geschätzt sind.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
Fig. 12 ist eine Kurve, die Ergebnisse der Abschätzung einer Resonanzfrequenz eines Radresonanzsystems zeigt, welche Ergebnisse von einer Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform geschätzt sind.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines ersten Aspektes zeigt, der sich auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Fig. 14A bis 14C sind Kurven, die eine Schwingungseingabewellenform einer Schwingungseingabeeinrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform zeigen, wobei Fig. 14A eine Pseudozufallswellenform zeigt, Fig. 14B eine abgestufte Wellenform zeigt und Fig. 14C eine Impulswellenform zeigt.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das einen zweiten Aspekt zeigt, der sich auf die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das einen ersten Aspekt zeigt, der sich auf eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das einen zweiten Aspekt zeigt, der sich auf die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau zeigt, der sich auf eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Fig. 19 ist eine Kurve, die zwei Signale zeigt, die ein periodisches Signal und ein nicht periodisches Signal enthalten.
Fig. 20A und 20B sind Kurven, die ein nichtperiodisches Signal zeigen, und Fig. 20B ist eine Kurve, die einperiodisches Signal zeigt.
Fig. 21 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen einer Ausgangsantwort X und einem Wert Y zeigt, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort derart erhalten ist, dass ein periodischer Teil sich entsprechend einer Änderung der Ausgangsantwort ändert.
Fig. 22 ist ein Flußdiagramm, das eine mittels der Selektionseinrichtung durchgeführte Selektionsbetriebsroutine zeigt.
Fig. 23A ist eine Kurve, die einen Beziehungskoeffizienten zwischen einem periodischen Signal und einem nichtperiodischen Signal (einem Rauschen) in Zeitsequenzart zeigt, und Fig. 23B ist eine Kurve, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit des periodischen Signals und des nichtperiodischen Signals (dem Rauschen) in einer Zeitsequenzart zeigt.
Fig. 24A und 24B sind Kurven, die ein Raddrehzahlsignal relativ geringer Periodizität zeigen, und Fig. 24C und 24D sind Kurven, die ein Raddrehzahlsignal relativ hoher Periodizität zeigen, wobei Fig. 24A und 24C sich auf ein vorderes rechtes Raddrehzahlsignal und Fig. 24B und 24D auf ein vorderes linkes Raddrehzahlsignal beziehen.
Fig. 25 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen der Frequenz und einem Spektrum eines periodischen Signals zeigt und die eines Signals, bei dem die periodische Änderung nicht deutlich in Erscheinung tritt.
Fig. 26A ist eine Kurve, die im Zeitverlauf den Korrelationskoeffizienten eines periodischen Signals und den eines Signals zeigt, in dem eine periodische Änderung nicht deutlich auftritt. Fig. 26B ist eine Kurve, die im Zeitverlauf eine einem periodischen Signal entsprechende Raddrehzahl und ein Signal zeigt, in dem eine periodische Änderung nicht merklich auftritt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden werden im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Radzustands-Abschätzvorrichtung beschrieben.

Erste Ausführungsform

Eine Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass in dem Fall, in dem nur eine Straßenoberflächenstörung ΔTd in ein Radresonanzsystem als eine Schwingungseingabe eingegeben wird, ein u- Gradient berechnet wird, und enthält einen ersten Aspekt und einen zweiten Aspekt.
Ein Aufbau eines ersten Aspektes der Radzustands- Abschätzvorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt, ist diese Radzustands-Abschätzvorrichtung durch eine Raddrehzahlerfassungseinrichtung 1 zum Erfassen einer. Raddrehzahl ω&sub1; jedes der Räder, ein Vorfilter 2 zum Erfassen einer Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; jedes der Räder als eine Ausgangsantwort eines Radresonanzsystems, das eine Straßenzustandsstörung ΔTd empfängt, aus der erfassten Raddrehzahl ω&sub1; von jedem der Räder, einer Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 zum Identifizieren der Übertragungsfunktion jedes der Räder, die der erfassten Raddrehzahlschwingung Aω&sub1; unter Verwendung einer Methode kleinster Quadrate auf Basis des in Fig. 3 gezeigten Schwingungsmodells, und eine u- Gradientenberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Gradienten eines Reibungskoeffizienten u zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche auf der Basis der identifizierten Übertragungsfunktion gebildet.
In Fig. 8 kann die Raddrehzahlerfassungseinrichtung 1 durch einen sogenannten Raddrehzahlsensor gebildet sein, der ein der Raddrehzahl entsprechendes Sensorausgangssignal ausgibt, und einer Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines aktuellen Drehzählsignals für jedes der Räder aus dem Sensorausgangssignal.
Weiter kann das Vorfilter 2 durch einen Bandpassfilter gebildet sein, das nur eine Frequenzkomponente eines festen Bandbereiches um eine als eine Resonanzfrequenz des vorliegenden Radresonanzsystems herum erwartete Frequenz durchläßt, ein Hochpassfilter zum Durchlassen nur einer Frequenzkomponente in einem hohen Bandbereich, der die Resonanzfrequenzkomponente enthält usw. Im vorliegenden Fall ist entsprechend dem ersten Aspekt der Parameter zum Definieren der Frequenzcharaktetistik des Bandpassfilters oder des Hochpassfilters auf einen konstanten Wert festgelegt und in einem zweiten, nachfolgend erwähnten Aspekt wird der Parameter derart geändert, dass er dem von der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 identifizierten Parameter entspricht.
Im vorliegenden Fall ist ein Ausgang des Vorfilters 2 derart aufgebaut, dass eine Gleichstromkomponente entfernt wird. Entsprechend kann nur die Raddrehzahlschwingung mm um die Raddrehzahl ω&sub1; herum extrahiert werden.
Eine Übertragungsfunktion F(s) des Vorfilters 2 ist wie folgt gegeben:
Dabei ist ci ein Koeffizient der Filterübertragungsfunktion und s ist ein Laplace-Operator.
Als nächstes wird eine Berechnungsformel, von der die Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 abhängt, eingeführt. Im vorliegenden Fall wird entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der Vorgang derart durchgeführt, dass die Berechnung des Vorfilters 2 in der Berechnung der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 enthalten ist.
Zunächst wird eine in der ersten Ausführungsform zu identifizierende Übertragungsfunktion derart gewählt, dass ein quadratisches Modell vorliegt, wobei die von dem Vorfilter 2 erfasste Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; dabei eine Ausgangsantwort ist, in dem Fall, dass die Straßenoberflächenstörung ΔTd der Schwingungseingang ist. Entsprechend wird das Schwingungsmodell entsprechend folgender Formel angenommen:
In der vorstehenden Formel ist v ein beobachtetes Rauschen, das beim Beobachten des Raddrehzahlsignals vorhanden ist. Wenn die Formei (15) umgeschrieben wird, kann die folgende Formel erhalten werden:
ais2-iΔω&sub1; = b&sub2;ΔTd + ais2-iν
Zunächst wird nach Anwenden des Vorfilters auf die Formel (14) auf die Formel (16) die erhaltene Formel diskret gemacht. Dabei werden Δω&sub1;, ΔTd und v als die diskreten Werte Δω&sub1;(k), ΔTd(k) und v(k) (wobei k eine Sampling Austastzahl ist: k = 1, 2, 3 ... ) zu jeder Austastperiode Ts ausgetastet. Weiter kann der Laplace-Operator s diskret gemacht werden, indem ein vorbestimmtes Diskretisierungsverfahren verwendet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Diskretisierung beispielsweise durch die folgende bilineare Transformation durchgeführt. Dabei ist d ein Austastverzögerungsoperator.
Weiter wird, da eine Dimension m des Vorfilters vorteilhafterweise zwei oder mehr beträgt, bei der vorliegenden Ausführungsform m = 2 gesetzt, indem eine Berechnungszeit berücksichtigt wird, so dass die folgende Formel erhalten werden kann:
aiξyi(k) = b&sub2;ξu2(k) + aiξvi(k) (17)
wobei
ξyi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-i(f&sub0;(d)Δω1(k) (18)
ξu2(k) = (Ts/2)²(1 + d)²F&sub0;(d)ΔTd(k) (19)
ξvi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)v(k)
F0(d) = 1/ ci(Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-i (21)
Weiter wird, um die Übertragungsfunktion aus jedem der Werte der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; auf Basis der Methode der kleinsten Quadrate zu identifizieren, die Formel (17) in die folgende Formel derart umgewandelt, dass sie ein linearer Funktionstyp bezüglich des zu identifizierenden Parameters ist. In diesem Fall wird "T" eine Transposition einer Matrix gemacht.
ξyo(k) = T(k)θ + r(k) (22)
wobei
(k) = [- y1(k) - y2(k)]T
q = [a&sub1;a&sub2;]T
r(k) = b&sub2; u2(k) + aiξvi(k) (23)
In der vorstehenden Formel ist θ ein Parameter einer Übertragungsfunktion, die zu identifizieren ist.
Anschließend wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
In der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 wird der unbekannte Parameter θ abgeschätzt, in dem die Methode der kleinsten Quadrate auf jedes der Daten angewendet wird, die durch sukzessive Anwendung der diskreten Daten der erfassten Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; auf die Formel (22) erhalten werden, wodurch die Übertragungsfunktion identifiziert wird. Genauer ausgedrückt, wird die erfasste Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; in die diskreten Werte Δω(k) (k = 1, 2, 3...) umgewandelt, die Werte werden an N-Stellen ausgetastet und es wird die Berechnungsformel der Methode der kleinsten Quadrate, dargestellt in der nachfolgenden Formel verwendet, so dass der Parameter θ der Übertragungsfunktion abgeschätzt wird.
Dabei wird eine Größe, zu der ein Symbol "^" addiert wird, als ein geschätzter Wert davon definiert.
Weiter kann die vorgenannte Methode der kleinsten Quadrate als eine Methode der kleinsten Quadrate vom sukzessiven Typ berechnet werden, indem der Parameter θ mit folgender Rekursionsformel berechnet wird.
h(N) = P(N - 1) (N)/ρ + T(N)P(N - 1) (N) (26)
P(N) = 1/ρ{I - h(N) T(N)}P(N - 1) (27)
Dabei ist ρ ein sogenannter Vergess-Faktor und ist normalerweise auf einen Wert von 0,95 bis 0,99 eingestellt. Dabei kann ein Anfangswert entsprechend der folgenden Formel gewählt sein.
(-1) = 0, P(-1) = αI. α: genügend große positive Zahl
Weiter können als ein Verfahren zum Vermindern eines Schätzfehlers bei der vorstehend erwähnten Methode der kleinsten Quadrate versdhiedene Arten von modifizierten Methoden der kleinsten Quadrate angewendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Beispiel der Verwendung des Verfahrens einer Instrumentenvariablen entsprechend der Methode der kleinsten Quadrate erläutert, die eine Instrumentenvariable verwendet. Entsprechend diesem Verfahren wird mit der Wahl von m(k) als die Instrumentenvariable in dem Zustand, in dem die Beziehung der Formel (22) erhalten wird, der Parameter der Übertragungsfunktion unter Verwendung der folgenden Formel abgeschätzt.
Weiter werden die nachfolgenden Berechnungen wie folgt gezeigt:
P(N) = 1/ρ {I - h(N) T(N)}P(N - 1) (31)
Ein Prinzip des Verfahrens der Instrumentenvariablen wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Formel (22) in die Formel (28) eingesetzt wird, wird die folgende Formel erhalten:
Der Schätzwert von θ fällt mit dem wahren Wert von θ zusammen, wenn der beobachtete Wert der konkomitanten Variablen derart gewählt wird, dass ein zweiter Term auf der rechten Seite in der Formel (30) Null wird. Dann wird entsprechend dieser Ausführungsform ein beobachteter Wert der konkomitanten Variablen, der (k) = -ξy1(k) - ξy2(k)]T in einem Ausmaß verzögert, das keine Beziehung bezüglich eines Formelfehlers r(k) hat, als der beobachtete Wert der konkomitanten Variablen verwendet.

Entsprechend gilt

m(k) = [-ξy1(k - L) - ξy2(k - L)]T (33)
Dabei ist L ein Wert der Verzögerung.
Wie vorstehend erläutert, wird nach Identifizieren der Übertragungsfunktion in der u-Gradienten Berechnungseinrichtung 4 die in Verbindung mit dem Gradienten D&sub0; der Straßenoberfläche u stehende physikalische Größe wie folgt berechnet:
Wenn die physikalische Größe in Verbindung mit dem Gradienten D&sub0; der Sttaßenoberfläche u durch die Formel (34) wie vorstehend erläutert, berechnet werden kann, können beispielsweise die Reibungscharakteristik zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche auf einfache Weise als in einem gesättigten Zustand diagnostiziert werden, wenn die physikalische Größe klein ist.
Im folgenden wird ein zweiter Aspekt unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Wie in Fig. 9 dargestellt, ist entsprechend dem zweiten Aspekt eine Anpassungs- bzw. Adaptionse inrichtung 5 zum Ändern der Charakteristik des Vorfilters 6 entsprechend dem von der Übertragungsfunktion Identifiziereinrichtung 3 identifizierten Parameter zusätzlich vorgesehen.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist es vorteilhaft, dass die Übertragungsfunktion des Vorfilters 6 die gleiche Charakteristik hat wie die eines polynomialen Ausdrucks in einem Denominator der zu identifizierenden Übertragungsfunktion. Da die zu identifizierende Übertragungsfunktion jedoch unbekannt ist, wird die Übertragungsfunktion des Vorfilters 6 durch die folgende Formel gebildet, indem der Parameter der von der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 identifizierten Übertragungsfunktion verwendet wird.
In der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 wird dabei die folgende Berechnung in gleicher Weise wie die Methode der kleinsten Quadrate der sukzessiven Art entsprechend dem ersten Aspekt durchgeführt.
wobei
(k) = [-ξy1(k) - ξy2(k)]T (39)
ξyi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)Δω&sub1;(k) (40)
Anschließend wird in der Adaptionseinrichtung 5 der Koeffizient der Übertragungsfunktion der Formel (35) des Vorfilters 6 aus jeder der Komponenten a&sub1; und a&sub2; des Parameters θ der geschätzten Übertragungsfunktion konstruiert. Dann schätzt die Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 den Parameter der Übertragungsfunktion des Radresonanzsystems aus der von dem Vorfilter 2 erfassten Raddrehzahlschwingung Δω wiederum ab, an die der Koeffizient angepasst wird.
Da die Charakteristik des Vorfilters entsprechend dem abgeschätzten Parameter in geeigneter Weise verändert wird, besteht entsprechend dem zweiten Aspekt eine Wirkung darin, dass im Vergleich mit dem ersten Aspekt, bei dem der Parameter des Vorfilters fest ist, ein besserer abgeschätzter Wert erhalten werden kann.
Ein Schätzergebnis für den Fall der Durchführung des zweiten Aspektes ist in Fig. 10 dargestellt. In der Zeichnung bezeichnet die horizontale Achse einen wahren Wert der mit der Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche in Verbindung stehenden physikalischen Größe D&sub0;, und eine vertikale Achse bezeichnet einen geschätzten Wert von D&sub0; entsprechend dem zweiten Aspekt. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist ersichtlich, dass die in Verbindung mit der Leichtigkeit des Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche stehende physikalische Größe D&sub0; mittels des vorliegenden Aspektes gut abgeschätzt wird.
Wenn die vorliegende Erfindung für eine Antiblockierbremssteuervorrichtung verwendet wird, wird die Bremskraft derart gesteuert, dass die geschätzte physikalische Größe D&sub0; mit dem Bezugswert übereinstimmt. Da die physikalische Größe D&sub0; berechnet wird, ohne dass vorausgesetzt wird, dass die Resonanzfrequenz bekannt ist, kann der Antiblockierbremssteuervorgang genau durchgeführt werden, unabhängig davon, ob die Resonanzfrequenz durch Austausch des Reifens, die Verminderung des Reifenluftdrucks oder ähnliches sich ändert. Weiter kann die gleiche Wirkung auch in der Anwendung für die Traktionskontrolle erzielt werden.

(Zweite Ausführungsform)

Aus den Formeln (6) und (12) ist weiter ersichtlich, dass eine Konstante K der Torsionsfeder des Reifens in dem erfindungsgemäßen Schwingungsmodell als die unbekannte Komponente des Radzustandes enthalten ist. Unter Beachtung dieses Punktes entsprechend der zweiten Ausführungsform in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform besteht ein Aufbau dahingehend, dass die physikalische Größe in Verbindung mit der Torsionsfederkonstanten K des Reifens aus der Übertragungsfunktion des Schwingungsmodells in dem Fall geschätzt wird, dass nur die Straßenoberflächenstörung ΔTa in das Radresonanzsystem als die Schwingungseingabe eingegeben wird.
Die zweite Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm gemäß Fig. 11 erläutert. Dabei sind gleiche Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen belegt und deren detaillierte Erläuterung wird weggelassen.
Gemäß Fig. 11 ist die zweite Ausführungsform derart aufgebaut, dass die Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 zum Berechnen der in Verbindung mit der Torsionsfederkonstanten des Reifens stehenden physikalischen Größe auf Basis des von der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 identifizierten Parameters mit dem Ausgangsende der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 verbunden ist.
Nachfolgend wird ein Berechnungsablauf der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 erläutert.
Wenn der Parameter der Übertragungsfunktion von der in Fig. 11 dargestellten Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifiziert ist, kann die identifizierte Übertragungsfunktion durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
Entsprechend kann aus der entsprechenden Beziehung mit dem Schwingungsmodell, die durch die Formel (12) ausgedrückt ist, folgende Formel erhalten werden:
&sub2; = K/J&sub1; (43)
Anschließend wird in der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 anhand der Formel (43) die Torsionsfederkonstante K des Reifens aus dem geschätzten Wert (^ wird zugefügt) des Parameter a&sub2;, der von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifiziert wird, und dem vorbestimmten Trägheitsmoment J&sub1; in dem Felgenende berechnet.
Weiter drückt die folgende Formel die Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems aus.
Anschließend kann in der Federkonstantenberechnungseinheit 7 die Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems ebenfalls mittels der Formel (44) als eine der physikalischen Größen berechnet werden, die in Verbindung mit der Federkonstanten K des Reifens stehen.
Da die Torsionsfederkonstante K des Reifens und die mittels der vorliegenden Ausführungsform erhaltene Resonanzfrequenz von dem Reifenluftdruck abhängen, können sie des weiteren als Information für eine Reifenluftdruckbeurteilungsvorrichtung verwendet werden, so dass ein sicheres Fahren durchgeführt werden kann.
Entsprechend dieser Reifenluftdruckbeurteilungsvorrichtung wird beispielsweise in dem Fall, dass die geschätzte Torsionsfederkonstante K des Reifens und der vorbestimmte Bezugswert miteinander verglichen werden und die Konstante gleich oder größer ist als der Bezugswert, beurteilt, dass "Reifenluftdruck ist normal", und in dem. Fall, dass die Konstante kleiner als der Bezugswert ist, wird beurteilt dass "Reifenluftdruck ist unnormal", wodurch der Fahrer gewarnt wird. Weiter kann der Aufbau derart sein, dass ein zweiter Bezugswert, der einem für Fähren auf einer Autobahn geeigneter Reifenluftdruck entspricht, vorbereitet wird, und in dem Fall, dass die Federkonstante K kleiner ist als der zweite Bezugswert, wird dem Fahrer eine Warnung hinsichtlich des Nachfüllens des Reifenluftdrucks angezeigt. In diesem Fall können, indem die Bezugswerte für unterschiedliche Arten von Reifen vorbereitet werden, der Bezugswert zum Beurteilen des Reifenluftdrucks gleichgehalten werden, selbst wenn der Reifen ausgetauscht wird.
Weiter besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Schwingungsfrequenz der Antiblockiersteuervorrichtung zum Steuern der Bremskraft auf Basis der Schwingung der Bremskraft bereitgestellt werden kann. Selbst wenn die Resonanzfrequenz sich aufgrund einer Änderung des Reifenluftdrucks oder des Austausches des Reifens ändert, zeigt beispielsweise die in dem gleichen Reibungszustand berechnete Resonanzverstärkung im wesentlichen den gleichen Wert, in dem die Bremskraft durch die veränderte Resonanzfrequenz leicht oszilliert, so dass die Erfassungsgenauigkeit des Spitzenwertes von u, beibehalten werden kann. In der Antiblockiersteuervorrichtung zum Erfassen eines Zustandes unmittelbar vor dem Spitzenwert von u, indem die Resonanzfrequenz aus dem Spitzenwert des Frequenzspektrums im Raddrehzahlsignal erfaßt wird und die erfaßte Resonanzfrequenz mit der Resonanzfrequenz beim Greifen des Reifens verglichen wird, kann des weiteren ein Zustand unmittelbar vor dem Spitzenwert von u ständig auf genaue Weise ohne Beziehung zu der Änderung des Reifenluftdrucks oder ähnlichem erfaßt werden, indem die mittels dieser Ausführungsform geschätzte Resonanzfrequenz als Bezugswert für einen Vergleich genommen wird. Im vorliegenden Fall ist entsprechend der zweiten Ausführungsform der Parameter des Vorfilters 2 fest. Der Aufbau kann jedoch auch derart sein, dass der Koeffizient des Vorfilters 2 entsprechend dem Parameter der abgeschätzten Übertragungsfunktion wie bei dem zweiten Aspekt der ersten Ausführungsform in geeigneter Weise geändert wird.
Ein Schätzergebnis der Resonanzfrequenz beim Betrieb der zweiten Ausführungsform ist in Fig. 12 dargestellt. In der Figur zeigt die horizontale Achse einen wahren Wert der Resonanzfrequenz an und die vertikale Achse zeigt die unter Verwendung der Formel (44) entsprechend der vorliegenden Ausführungsform berechnete Resonanzfrequenz an. Wie dargestellt ist ersichtlich, dass die Resonanzfrequenz mit dieser Ausführungsform bemerkenswert gut geschätzt werden kann.

(Dritte Ausführungsform)

Eine Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass die Übertragungsfunktion des Radresonanzsystems in dem Fall identifiziert werden kann, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; dem Radresonanzsystem als Schwingungseingabe eingegeben wird und hat einen ersten Aspekt zum Berechnen des u-Gradienten und einen zweiten Aspekt zum Berechnen der Torsionsfederkonstanten des Reifens.
Ein Aufbau eines ersten Aspektes der Radzustands- Abschätzvorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform ist in Fig. 13 dargestellt. Dabei sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 8 bezeichnet und deren detaillierte Erläuterung wird weggelassen.
Wie in Fig. 13 dargestellt, ist in der Radzustands- Abschätzvorrichtung zusätzlich eine Schwingungseinrichtung 8 zum Hinzufügen des Schwingungsmoments ΔT&sub1; als Schwingungseingang um das mittlere Brems- und Antriebsmoment T&sub1; vorgesehen. Die Schwingungseinrichtung 8 schwingt das Rad um dessen zentrale Achse herum, indem der Bremsdruck und der Motorausgang vibriert werden. Wenn beispielsweise das Bremsmoment vibriert wird, kann das Bremsmoment vibriert werden, indem ein Druckerhöhungs- und Verminderungsbefehl mit einer vorbestimmten Frequenz einem mittleren Bremsdruckbefehl in einem Steuerbefehl eines Druckerhöhungs- und Verminderungsventils in einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für einen Bremsdruck zugefügt wird.
Anschließend wird eine Berechnungsformel, von der die Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform abhängt, eingeführt. Im vorliegenden Fall und entsprechend dieser Ausführungsform wird die Berechnung des Vorfilters 2 derart ausgeführt, dass sie in der Berechnung der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 enthalten ist.
Zunächst wird ein quadratisches Modell vorbereitet, bei dem die zu Identifizierung der Übertragungsfunktion der dritten Ausführungsform derart gestaltet wird, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; eine Schwingungseingabe und die Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; die von dem Vorfilter 2 dabei erfaßt wird, eine Ausgangsantwort ist. Entsprechend wird angenommen, dass das Schwingungsmodell durch folgende Formel angegeben werden kann:
Dabei ist v ein festgestelltes Rauschen, das beim Beobachten des Raddrehzahlsignals enthalten ist. Die folgende Formel wird durch Modifizieren der Formel (45) erhalten
Zunächst wird nach Anwenden des Vorfilters der Formel (14) auf die Formel (46) die erhaltene Formel diskret gemacht. Dabei werden Δω&sub1;, ΔTd und v durch die diskreten Werte Δω&sub1;(k), ΔTd(k) und v(k) (wobei k eine Samplenummer: k = 1, 2, 3, ...) ausgedrückt werden, die zu jedem Samplingzeitpunkt Ts ausgetastet werden. Weiter kann der Laplace-Operator. s durch die bilineare Transformation diskret gemacht werden, die oben erwähnt wird, wobei eine verzögerte Berechnungskomponente d verwendet wird.
Da eine Dimension m des Vorfilters vorteilhafterweise zwei oder mehr beträgt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform m = 2 gewählt, indem die Berechnungszeit berücksichtigt wird, so dass die folgende Formel erhalten werden kann:
wobei
ξyi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)Δω&sub1;(k)
ξui(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)ΔT&sub1;(k) (49)
ξvi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)ν(k) (50)
F&sub0;(d) = 1/ ci(Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-i (51)
Weiter wird, um die Übertragungsfunktion aus jedem der diskreten Werte der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; auf Basis der Methode der kleinsten Quadrate zu identifizieren, die Formel (47) in die folgende Formel derart umgewandelt, dass bezüglich des zu identifizierenden Parameters ein linearer Funktionstyp vorhanden ist, wobei "T" eine Transposition einer Matrix ist.
ξyo(k) = T(k)θ + r(k) (52)
wobei
(k) = [-ξy1(k) - ξy2(k)]T
θ = [a&sub1;a&sub2;]T
r(k) = biξui(k) + aiξvi(k) (53)
In der vorstehenden Formel ist θ ein Parameter einer zu identifizierenden Übertragungsfunktion.
Im folgenden wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In der Übertragungsfunktionsidentifizierungseinrichtung 3 wird der unbekannte Parameter θ durch Anwenden der Methode der kleinsten Quadrate auf jeden der Werte abgeschätzt, die erhalten wurden, indem sukzessive die diskreten Werte der erfaßten Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; auf die Formel (52) angewendet werden, wodurch die Übertragungsfunktion identifiziert wird.
Genauer ausgedrückt, wird die erfaßte Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; in diskrete Werte Δω(k) (k = 1, 2, 3, ...) umgewandelt und die Werte werden von N-Stellen gesammelt bzw. ausgetastet.
Dann wird unter Verwendung der obigen Formeln (k) und ξyo(k) die geschätzten Werte (^ wird zugefügt) der Parameter a&sub1; und a&sub2; der Übertragungsfunktion entsprechend der gleichen Berechnung wie die der Formel (24) und anschließend der ersten Ausführungsform berechnet. Dabei kann im vorliegenden Fall bei der vorliegenden Ausführungsform die Methode der kleinsten Quadrate vom sukzessiven Typ und die Methode des beobachteten Wertes einer konkomitanten Variablen verwendet werden, und wie beim zweiten Aspekt der ersten Ausführungsform kann der Koeffizient des Vorfilters 2 in geeigneter Weise entsprechend dem Parameter der identifizierten Übertragungsfunktion verändert werden.
Im vorliegenden Fall ist in den Fig. 14A, 14B und 14C ein Beispiel der Signalwellenform des Schwingungsmoments ΔT&sub1;, gegeben durch die Schwingungseinrichtung 8, dargestellt.
Weiter ist das Signal in Fig. 14A ein Pseudozufallssignal, das beispielsweise auf Basis eines M-Gruppensignals hergestellt werden kann, wie es als eines der Pseudozufallssignale bekannt ist. Da die Schwingungseingabe eine Menge an Frequenzkomponenten hat, liegt in diesem Fall ein Vorteil darin, dass die Genauigkeit des Abschätzens der Übertragungsfunktion verbessert ist.
Weiter ist das Signal gemäß Fig. 14B ein Stufensignal, das plötzlich zu einem bestimmten Zeitpunkt aus einem Zustand erscheint, in dem das Schwingungsmoment Null ist, und danach ein konstantes Schwingungsmoment beibehält. Bei Verwendung des Stufensignals werden die Schwingung und das Rauschen vermindert, da es nicht notwendig ist, das Moment häufig zu ändern wie bei dem Pseudozufallssignal, so dass ein Vorteil darin liegt, dass die Belastung der Betätigungseinrichtung vermindert ist.
Das Signal gemäß Fig. 14C ist ein Impulssignal, das plötzlich zu einem bestimmten Zeitpunkt aus einem Zustand heraus, in dem das Schwingungsmoment Null ist, auftritt und anschließend zu einem Zustand zurückkehrt, in dem das Schwingungsmoment nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer Null ist. Bei Verwendung des Impulssignals kann die Übertragungsfunktion in einem willkürlichen Fahrzustand abgeschätzt werden, da keine Offset-Komponente im Drehmoment vorhanden ist und das Signal unmittelbar in verschiedenen Fahrzuständen gegeben werden kann, wie beim Bremsen, Antreiben und gleichmäßigem Fahren.
Als nächstes wird als ein zweiter Aspekt eine Radzustands- Abschätzvorrichtung beschrieben, die weiter die physikalische Größe in Verbindung mit der Torsionsfederkonstanten des Reifens in dem Schwingungsmodell entsprechend dem vorgenannten ersten Aspekt enthält.
Wie aus den Formeln (5) und (11) ersichtlich, ist in dem erfindungsgemäßen Schwingungsmodell die Torsionsfederkonstante K des Reifens als eine unbekannte Komponente des Radzustandes enthalten. Wenn dieser Punkt beachtet wird, ist es entsprechend dem zweiten Aspekt derart aufgebaut, dass die in Verbindung mit der Torsionsfederkonstante des Reifens stehende physikalische Größe aus der Übertragungsfunktion des Schwingungsmodells für den Fall abgeschätzt wird, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; dem Radresonanzsystem als Schwingungseingabe eingegeben wird.
Der zweite Aspekt wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm gemäß Fig. 15 erläutert.
Wie in Fig. 15 dargestellt, ist der zweite Aspekt derart aufgebaut, dass, wie bei der zweiten Ausführungsform, die Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 zum Berechnen der mit der Federkonstanten des Reifens in Verbindung stehenden physikalischen Größe auf Basis des von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifizierten Parameters mit der Ausgangsseite der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 verbunden ist.
Im folgenden wird ein Ablauf der Berechnung der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 beschrieben.
Wenn der Parameter der Übertragungsfunktion von der. Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 gemäß Fig. 15 identifiziert ist, kann die identifizierte Übertragungsfunktion durch folgende Formel ausgedrückt werden:
Entsprechend kann die folgende Formel aus der entsprechenden Beziehung mit dem Schwingungsmodell, ausgedrückt durch die Formel (11), erhalten werden:
&sub2; = K/J&sub1; (55)
Anschließend wird entsprechend der Formel (55) in der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 die Torsionsfederkonstante K des Reifens aus dem geschätzten Wert (^ wird zuaddiert) des Parameters a&sub2;, der von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifiziert ist, und dem vorbestimmten Trägheitsmoment J&sub1; in dem Felgenende berechnet.
Weiter drückt die folgende Formel die Resonanzfrequenz der Radresonanzsystems aus:
Anschließend kann in der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 die Resonanzfrequenz des Radresonanzsystems ebenfalls mittels der Formel (44) als eine der physikalischen Größen berechnet werden, die in Verbindung mit der Torsionsfederkonstanten K des Reifens steht.
Da die Torsionsfederkonstante K des Reifens und die mittels des vorliegenden Aspekts erhaltene Resonanzfrequenz vom Reifenluftdruck abhängen, können sie weiter als Information für eine Reifenluftdruckbeurteilungsvorrichtung verwendet werden. Weiter besteht ein Vorteil darin, dass die Schwingungsfrequenz bezüglich der Antiblockierbremssteuervorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann, um die Bremskraft auf Basis der Schwingung der Bremskraft zu steuern.
Im vorliegenden Fall kann entsprechend dem vorliegenden Aspekt die Signalwellenform der Schwingungseingabe irgendeine der Wellenformen gemäß Fig. 14A, 14B und 14C des ersten Aspekts haben.
Da die Ausgangsantwort, die gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, immer erhalten werden kann, indem das Schwingungsmoment ΔT&sub1; auf das Radresonanzsystems angewendet wird, selbst in dem Fall, dass die Amplitude der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; aufgrund einer kleinen Unebenheit der Straßenoberfläche klein ist, können, wie oben erwähnt, bei der dritten Ausführungsform die Abschätzung des u-Gradienten und der Torsionsfederkonstanten des Reifens genau durchgeführt werden, ohne Bezug zum Straßenoberflächenzustand.

(Vierte Ausführungsform)

Eine Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend, einer vierten Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass die Übertragungsfunktion des Radresonanzsystems aus der erfaßten Schwingungseingabe und der Ausgangsanwort in dem Fall, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; dem Radresonanzsystem als Schwingungseingabe eingegeben wird, identifiziert wird, und hat einen ersten Aspekt zum Berechnen des u-Gradienten und einen zweiten Aspekt zum Berechnen der Torsionsfelderkonstanten des Reifens.
Ein Aufbau eines ersten Aspekts der Radzustands- Abschätzvorrichtung entsprechend dem ersten Aspekt der vierten Ausführungsform ist- in Fig. 16 dargestellt. Dabei sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie die der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 13 belegt und eine detaillierte Erläuterung entfällt.
Wie in Fig. 16 dargestellt, ist diese Radzustands- Abschätzvorrichtung weiter mit einer Schwingungseingabeerfassungseinrichtung 9 zum Erfassen eines aktuellen Wertes des Schwingungsmoments ΔT&sub1; als die Schwingungseingabe ausgerüstet, die dem Rad von der Schwingungseinrichtung 8 erteilt wird. Anschließend erfahren die erfaßte Schwingungseingabe zusammen mit der Raddrehzahl ω&sub1; eine vorbestimmte Filterbehandlung durch das Vorfilter 2, und die Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 schätzt den Parameter der Übertragungsfunktion aus der filterbehandelten Schwingungseingabekomponente und der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1;.
Ein Verfahren zum Erfassen der Schwingungseingabe mittels der Schwingungseingabeerfassungseinrichtung 9 ist beispielsweise im Fall des Vibrierens des Bremsmomentes, derart aufgebaut, dass der Bremsdruck (der Radzylinderdruck), der dem Bremsmoment entspricht, mittels des Drucksensors oder ähnlichem erfaßt wird, in das Bremsmoment, das die Schwingungskomponente enthält, durch Multiplizieren mit einer vorbestimmten Konstanten umgewandelt wird, und der Wert des mittleren Bremsmomentes von diesem Bremsmoment subtrahiert wird, so dass nur die Schwingungsmomentkomponente als die Schwingungseingabe extrahiert wird.
Im folgenden wird eine Berechnungsformel, von der die Übert ragungsfunktionsidentifiziereinrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform abhängt, eingeführt. Dabei wird, ebenfalls entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, die. Berechnung des Vorfilters 2 derart durchgeführt, dass sie in der Berechnung der Übertragungsfunktionsidentifziereinrichtung 3 enthalten ist.
Zunächst wird ein quadratisches Modell vorbereitet, in der die in der vierten. Ausführungsform zu identifizerende Übertragungsfunktion derart gestaltet ist, dass das Schwingungsmoment ΔT&sub1; eine Schwingungseingabe ist und die Raddrehzahlschwingung ω&sub1;, die von dem Vorfilter 3 dabei erfaßt wird, eine Ausgangsantwort ist. Entsprechend wird angenommen, dass das Schwingungsmodell durch die folgende Formel ausgedrückt werden kann.
In der vorstehenden Formel ist ΔT&sub1; ein aktuelles Schwingungsmoment, das von der Schwingungseingabeerfassungseinrichtung 9 erfaßt ist, und ist v ein Beobachtungsrauschen, das zum Zeitpunkt des Beobachtens des Raddrehzahlsignals enthalten ist. Die folgende Formel wird durch Modifizieren der Formel (57) erhalten.
Zunächst wird durch Anwenden des Vorfilters der Formel (14) auf die Formel (58) die erhaltene Formel diskret gemacht.
Dabei werden Δω&sub1;, ΔTd und v als die diskreten Werte Δω&sub1;(k), ΔTd(k) und v(k) (dabei ist k eine Samplenummer: k = 1, 2, 3...) ausgedrückt, die zu jedem Samplezeitpunkt Ts gesampelt werden. Weiter kann der Laplace-Operator s durch die bilineare Transformation-diskret gemacht werden, die oben erwähnt ist, wobei eine verzögerte Berechnungskomponente d verwendet wird.
Da eine Dimension m des Vorfilters vorteilhafterweise 2 oder mehr beträgt, wird des weiteren entsprechend der vorliegenden Ausführungsform m = 2 gesetzt, indem eine Berechnungszeitdauer berücksichtigt wird, so dass die folgende Formel erhalten werden kann.
wobei
ξyi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)Δω&sub1;(k)
ξui(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)ΔT&sub1;(k) (49)
ξvi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d)ν(k) (50)
F&sub0;(d) = 1/ ci(Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-i (51)
Um die Übertragungsfunktion von jedem der diskreten Werte der Raddrehzählschwingung Δω&sub1; auf Basis der Methode der kleinsten Quadrate zu identifizieren, wird die Formel. (47) weiter in die folgende Formel derart umgewandelt, dass sie bezüglich des zu identifizierenden Parameters ein linearer Funktionstyp ist. In diesem Fall wird "T" als eine Transposition einer Matrix gesetzt.
ξyo = T(k)θ + r(k) (64)
wobei
(k) = [-ξy1(k) - ξy2(k)ξu0(k)ξu1(k)ξu2(k)]T
q = [a&sub1;a&sub2;b&sub0;b&sub1;b&sub2;]T
r(k) = aiξvi(k)
In der vorstehenden Formel ist θ ein Parameter einer zu identifizierenden Übertragungsfunktion. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, da ΔT&sub1; erfaßt wird, ersichtlich, dass die Koeffizienten b&sub0;, b&sub1; und b&sub2; auch im Unterschied zu der vorstehenden Ausführungsform geschätzt werden können.
Im weiteren wird ein Betrieb eines ersten Aspektes entsprechend der vierten Ausführungsform beschrieben.
In der Übertragungsfunktionsidentifzierungseinrichtung 3 wird der unbekannte Parameter θ durch Anwenden der Methode der kleinsten Quadrate auf jeden der Werte geschätzt, die durch sukzessive Anwendung der diskreten Werte der erfassten Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; auf die Formel 64 erhalten wurden, wodurch die Übertragungsfunktion identifiziert wird.
Genauer gesagt, wird die erfasste Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; in die diskreten Werte Δω(k) (k = 1, 2, 3, ...) umgewandelt und die Werte werden an N-Stellen gesammelt. Dann werden unter
Verwendung der vorgenannten Formeln (k) und yo(k), die geschätzten Werte (^ wird zuaddiert) der Parameter a&sub1; und a&sub2; der Übertragungsfunktion entsprechend der gleichen Berechnung wie mit der Formel (24) und darauffolgend bei der ersten Ausführungsform berechnet. Dabei können bei dieser Ausführungsform die Methode der kleinsten Quadrate vom sukzessiven Typ und die Methode des beobachteten Wertes einer konkomitanten Variablen verwendet werden. Im Falle der Verwendung der Methode des beobachteten Wertes einer konkomitanten Variablen wird der geschätzte Wert (^ wird addiert) des wahren Ausgangs x(k)sukzessiv berechnet, indem der Parameter der identifizierte n Übertragungsfunktion entsprechend der folgenden Formel verwendet, wird.
Entsprechend kann der beobachtete Wert der konkomitanten Variablen in der folgenden Formel unter Verwendung des geschätzten Wertes konstruiert werden.
ξxi(k) = (Ts/2)i(1 + d)i(1 - d)2-iF&sub0;(d) (k) (67)
m(k) = [ξx1(k) - ξx2(k)ξu0(k)ξu1(k)ξu2(k)]T (68)
Weiter wird eine Formel, die derart strukturiert ist, dass die folgende Formel derart verzögert wird, dass keine Beziehung mit dem Formelfehler r(k) besteht, werwendet.
(k) = [-ξy1(k) - ξy2(k)ξu0(k)ξu1(k)ξu2(k)]T (69)
Entsprechend ist die folgende Formel gegeben, in der L eine Verzögerungszeitdauer bedeutet.
m(k) = [-ξy1(k - L) - ξy2(k - L)ξu0(k - L)ξu1(k - L)ξu2(k - L)]T (70)
Weiter kann entsprechend dem vorliegenden Aspekt, wie bei dem zweiten Aspekt die erste Ausführungsform, der Koeffizient des Vorfilters 2 entsprechend dem Parameter der identifizierten Übertragungsfunktion in geeigneter Weise verändert werden.
Weiterhin kann die Wellenform der Schwingungseingabe in gleicher Weise wie in den Fig. 14A, 14B und 14C dargestellt, strukturiert sein. Wenn die Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, zu dem der Reifen auf der Straßenoberfläche greift, im vorliegenden Aspekt (nachfolgend als "Reifenresonanzfrequenz" bezeichnet) scheinbar bekannt ist, kann sie mit der Reifenresonanzfrequenz vibriert werden. Entsprechend der experimentellen Forschung der Erfinder ist bekannt, dass das durch die Formel (11) beschreibbare Schwingungsmodell die folgende Formel wird:
J&sub1; &sim; J&sub2; (71)
Wenn die Übertragungscharakteristik von der Schwingungseingabe auf die Ausgangsantwort zum Zeitpunkt der Vibration mit der Reifenresonanzfrequenz auf Basis der berechnet wird, kann entsprechend erhalten werden.
Δω&sub1; = D&sub0;/2KJi (72)
Dann wird die Übertragungsfunktion als die folgende Formel identifiziert, indem die Methode der kleinsten Fehlerquadrate in der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 verwendet wird, indem die zu identifizierende Übertragungsfunktion gesetzt wird zu
Δω&sub1; = GdΔT&sub1;
wobei
(k) = ξu0
= Gd (75)
ξy0(k) = Δωi(k) (76)
ξu0(k) = ΔTi(k) (77)
Weiter kann die vorgenannte Methode der kleinsten Quadrate als Methode der kleinsten Fehlerquadrate vom sukzessiven Typ wie in der folgenden Formel berechnet werden.
In der obigen Formel ist ρ ein sogenannte Vergessfaktor und wird normalerweise auf eine Wert von 0,95, bis 0,99 gesetzt. Dabei kann ein Anfangswert entsprechend der folgenden Formel gesetzt werden:
(-1) = 0,P(-1) = αI, α: genügend große positive Zahl
Weiter kann ein weiterer genau geschätzter Wert erhalten werden, indem eine modifizierte Methode der kleinsten Quadrate angewendet wird, wie die Methode des beobachteten Wertes einer konkumitanten Variablen oder ähnlichem bei der vorgenannten Methode der kleinsten Quadrate.
Dann wird der geschätzte Wert des Parameters Gd der identifizierten Übertragungsfunktion durch die folgende Formel in Übereinstimmung mit der entsprechenden Beziehung zwischen den Formeln (72) und (73) ausgedrückt.
d = D&sub0;/2KJ&sub1; (81)
Entsprechend berechnet die u-Gradienten- Berechnungseinrichtung 4, die in Verbindung mit der Leichtigkeit des Rutschens D&sub0; auf der Straßenoberfläche stehende physikalische Größe entsprechend der Formel (81) unter Verwendung des geschätzten Wertes von Gd.
Dabei kann die Frequenz der Schwingungseingabe, die durch die Torsionsfehlerkonstante des Reifens berechnete Resonanzfrequenz sein, die entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem zweiten Aspekt der dritten Ausführungsform berechnet wird. In dem Fall, dass nur mit der Reifenresonanzfrequenz, wie vor erwähnt, vibriert wird, wird ein SN-Verhältnis des Ausgangs aus der Schwingungseingabeerfassungseinrichtung 9 und der Ausgangsantworterfassungseinrichtung 1 verbessert, da die Leistung der Schwingungseingabe auf die Frequenzkomponente konzentriert werden kann, so dass ein Vorteil dahingehend besteht, dass die Berechnungsgenauigkeit verbessert ist.
Im folgenden wird als ein zweiter Aspekt eine Radzustands- Abschätzvorrichtung, die weiter eine in Verbindung mit der Torsionsfehlerkonstanten des Reifens des Schwingungsmodells in dem oben genannten ersten Aspekt stehende physikalische Größe enthält, unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Fig. 17 beschrieben.
Wie in Fig. 17 dargestellt, ist der zweite Aspekt derart aufgebaut, dass anstelle der u-Gradienten-Berechnungseinrichtung 4 entsprechend dem ersten Aspekt die Fehlerkonstantenberechnungseinrichtung 7 zum Berechnen der in Verbindung mit der Torsionsfelderkonstanten des Reifens stehenden physikalischen Größe auf Basis des Parameters, der von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifiziert wird, mit dem Ausgangsende der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 verbunden ist.
Im folgenden wird der Berechnungsablauf der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 beschrieben.
Wenn der Parameter der Übertragungsfunktion von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 gemäß Fig. 17 identifiziert wird, kann die identifizierte Übertragungsfunktion durch die folgende Formel ausgedrückt werden.
Entsprechend kann aus der entsprechenden Beziehung zu dem Schwingungsmodell, ausgedrückt durch die Formel (11), die folgende Formel erhalten werden:
&sub2; = K/J&sub1; (83)
Dann wird in der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 entsprechend der Formel (83) die Torsionsfederkonstante K des Reifens aus dem geschätzten Wert (^ wird zugefügt) des Parameters a&sub2;, der von der Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 identifiziert ist, und dem vorbestimmten Trägheitsmoment J&sub1; in dem Felgenende berechnet.
Weiter gibt die folgende Formel die Resonanzfrequenz des Reifenresonanzsystems an.
Anschließend kann in der Federkonstantenberechnungseinrichtung 7 die Resonanzfrequenz des Reifenresonanzsystems ebenfalls mit der Formel (44) als eine der mit der Torsionsfederkonstanten K des Reifens in Beziehung stehenden physikalischen Größen berechnet werden.
Da die Torsionsfederkonstante K des Reifens und die entsprechend diesem Aspekt erhaltene Resonanzfrequenz vom Reifenluftdruck abhängen, können sie des weiteren als Information für eine Reifenluftdruckbeurteilungsvorrichtung verwendet werden. Weiter besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Schwingungsfrequenz bezüglich der Antiblockierbremssteuervorrichtung bereitgestellt werden kann, um den Bremsdruck auf Basis der Schwingung der Bremskraft zu steuern.
Im vorliegenden Fall und entsprechend dem vorliegenden Aspekt kann die Signalweilenform der Schwingungseingabe jede der Wellenformen gemäß Fig. 14A, 14B und 14C wie beim ersten Aspekt annehmen, mit Ausnahme des Falles der Vibration mit der Reifenresonanzfrequenz.
Wie oben erwähnt, können bei der vierten Ausführungsform, da die aktuell erfasste Schwingungseingabe verwendet wird, mehrere Übertragungsfunktionsparameter geschätzt werden.

(Fünfte Ausführungsform)

Eine Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass eine Ausgangsantwort ausgewählt wird, die eine große Menge eines periodischen Signals unter den Ausgangsantworten enthält, eine Übertragungsfunktion in einem Radresonanzsystem auf Basis der ausgewählten Ausgangsantwort identifiziert wird und ein u- Gradierit berechnet wird.
Ein Aufbau der Radzustands-Abschätzvorrichtung entsprechend der fünften Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm gemäß Fig. 18 beschrieben. Wie in Fig. 18 dargestellt, ist der Aufbau der gleiche wie der Aufbau der ersten Ausführungsform mit Ausnahme, dass eine Selektionseinrichtung 10 zwischen dem Vorfilter 2 und der Übertraguhgsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 vorgesehen ist, welche Selektionseinrichtung 10 ein periodisches Signal unter dem Raddrehzahlschwingungsausgang Δω&sub1; aus dem Vorfilter 2 auswählt und die selektierte Ausgangsantwort an die Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 ausgibt.
In dem Fall, dass die Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; ein periodisches Signal ist, wird erwartet, dass, wenn die Raddrehzahlschwingungseingabe Δω&sub1; während einer vorbestimmten Zeitdauer auf der Frequenz-Amplituden (Leistungs-) Kurve aufgetragen wird, eine Kurve gemäß 100 in Fig. 19 erhalten werden kann. Wenn die Übertragungsfunktion in dem Radresonanzsystem jedoch identifiziert wird, indem ein Ausgangssignal 102 mit einer unerwartet großen Amplitude verwendet wird (beispielsweise ein rückkehrendes Rauschen durch Aliase oder ähnliches) und eines Ausgangs 104, in dem kein deutlicher periodischer Wechsel auftritt (ein Ausgang mit einem kleinen S/N-Verhältnis) und der u- Gradient berechnet wird, besteht eine große Dispersion und eine Schätzgenauigkeit ist verschlechtert. Entsprechend ist es notwendig, die Ausgangsantwort entsprechend dem periodischen Signal zu selektieren.
Im Vergleich mit der Fig. 20B, die den periodischen Ausgang 100 in Zeitsequenzart zeigt, hat der Ausgang 102 mit einer unerwartet großen Amplitude eine schlechte periodische Charakteristik, wenn er in Zeitsequenzart gemäß Fig. 20A aufgetragen wird. Weiter hat der Ausgang 104, in dem keine deutliche periodische Änderung auftritt, eine sehr schlechte periodische Charakteristik, wenn er in Zeitsequenzart aufgetragen wird, wie in Fig. 20C.
Dagegen haben der mit einer durchgehenden Linie in Fig. 20B dargestellte periodische Ausgang 100 und der Wert (dargestellt durch eine gestrichelte Linie in Fig. 20B), der durch Konvertieren des periodischen Ausgangs 100 derart, dass der periodische Bereich des periodischen Ausgangs 100 sich entsprechend der Änderung des periodischen Ausgangs 100 ändert, erhalten wird, eine bestimmte Beziehung.
Wie in der oben genannten Ausführungsform erläutert, ist entsprechend, wenn der periodische Ausgang 100 auf ξyo gesetzt wird und der durch Konvertieren des periodischen Ausgangs 100 in vorstehender Weise erhaltene Wert, beispielsweise mittels Durchführen einer geraden Zahl (beispielsweise zweimal) von Differenzierungen (oder jedwelche einer geraden Zahl von Differenzen, einer geraden Zahl von Integrationen und einer geraden Zahl von Summationen), auf ξy2 gesetzt wird, ein durch ξyo (= x) und ξy2 (= y) definierter Punkt innerhalb eines bestimmten Bereiches 110 positioniert, wie in Fig. 21 dargestellt. Wenn der Ausgang vollständig periodisch ist, ist der Punkt auf einer vorbestimmten geraden Linie 112 positioniert und ist der Punkt in einem weiteren Bereich 114 positioniert, entsprechend wie die periodische Charakteristik schlechter wird.
Dann ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Vorrichtung derart aufgebaut, dass der Beziehungskoeffizient σ (die folgende Formel (85)) zwischen der. Ausgangsantwort ξy0, entsprechend der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; und dem Wert ξy2, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort ξy0 auf vorstehend beschriebene Weise erhalten wird, berechnet wird und die Ausgangsantwort entsprechend dem periodischen Signal auf Basis des Beziehungskoeffizienten σ selektiert wird.
Bei der obigen Formel ist ρc ein Vergessfaktor und N ist eine Anzahl von Ausgangsantworten.
Entsprechend führt die Selektiereinrichtung 10 eine in Fig. 22 dargestellte Selektionsroutine jedesmal durch, wenn die Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; aus dem Vorfilter 2 eingegeben wird.
In einer Stufe 22 erfolgt eine Vorfilterung (ein Betrieb mit Durchlaß eines Bandbereiches). In diesem Fall ist der Bandbereich der Vorfilterung weiter als der Bandbereich des Vorfilters 2.
In einem Schritt 24 wird der Beziehungskoeffizient σ (die Formel (85)) zwischen der Ausgangsantwort ξyo, die der Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; nach der Vorfilterung entspricht, und dem Wert ξy2 berechnet, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort ξc0 auf vorstehende Weise erhalten wird.
In einem Schritt 26 wird unabhängig davon, ob die Raddrehzahlschwingung Δω&sub1; Angabe zu diesem Zeitpunkt ein periodisches Signal ist, bestimmt, indem bestimmt wird, ob oder ob nicht der berechnete Bezugskoeffizient σ innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt (σ&sub1; < σ&sub2;)
Wenn der berechnete Beziehungskoeffizient σ nicht innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, ist die zu diesem Zeitpunkt vorhandene Raddrehzahlschwingungs-Δω&sub1;-Eingabe kein periodisches Signal, so dass diese Routine beendet wird. Da die Raddrehzahlschwingungs-Δω&sub1;-Eingabe zu diesem Zeitpunkt nicht in die Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 eingegeben wird, wird entsprechend verhindert, dass die Übertragungsfunktion in dem Radresonanzsystem auf Basis des nicht periodischen Signals identifiziert wird, um den u-Gradienten zu berechnen. In dem Fall dagegen, in dem der berechnete Beziehungskoeffizient σ innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, ist die Raddrehzahlschwingungs-Δω&sub1;- Eingabe zu diesem Zeitpunkt ein periodisches Signal, so dass in einem Schritt 28 die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Raddrehzahlschwingungs-Δω&sub1;- Eingabe in die Übertragungsfunktionsidentifiziereinrichtung 3 eingegeben wird. Entsprechend wird die Übertragungsfunktion des Radresonanzsystems auf der Basis des periodischen Signals identifiziert und wird der u-Gradient berechnet. Daher kann die Genauigkeit der Identifizierung der Übertragungsfunktion und des Abschätzens des u-Gradienten verbessert werden.
Selbst wenn der Ausgang mit einer unerwartet großen Amplitude (ein Rauschen) auf vorstehende Weise konvertiert wird, enthält in diesem Fall der konvertierte Wert eine große Anzahl von Komponenten, die nicht die periodischen Bestandteile sind. Da der durch Konvertieren des Ausgangs mit einer unerwünscht großen Amplitude in der vorstehend genannten Weise erhaltene Wert sich nicht entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort ändert, liegt der Beziehungskoeffizient σ zwischen dem Ausgang mit einer unerwünscht großen Amplitude und der durch Konvertieren der Ausgangsantwort auf vorstehend beschriebene Weise erhaltene Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches. Von der Selektiereinrichtung 10 wird beispielsweise, wie in Fig. 24A und 24B gezeigt, eine Gruppe von Signalen A (siehe Fig. 23A) entfernt, die eine Frequenz haben, die ein Rauschen K innerhalb eines vorbestimmten Bereiches mit einer Frequenz F1 enthält und einen Beziehungskoeffizienten σ außerhalb eines vorbestimmten Bereiches hat.
Wie in Fig. 25 dargestellt, ist in dem durch Konvertieren des Ausgangs C, in dem eine periodische Änderung nicht merklich vorhanden ist, auf vorstehend genannte Weise eine kleine Anzahl von konvertierten Komponenten, so dass eine Änderung entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort vorhanden ist. Entsprechend liegt der. Korrelationskoeffizient σ zwischen dem Ausgang C, in dem die periodische Änderung nicht merklich auftritt, und dem konvertierten Wert, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort in der vorbeschriebenen Weise erhalten wird, nicht in dem vorgenannten vorbestimmten Bereich. Beispielsweise, wie in Fig. 26A und 26B gezeigt, wird eine Gruppe von Signalen C mit einem Korrelationskoeffizienten σ, der außerhalb des vorbestimmten Bereiches (siehe Fig. 26a) liegt, von der Selektiereinrichtung 10 entfernt. Der Ausgang C, in dem die periodische Änderung nicht signifikant auftritt, wurde erhalten, wenn das Fahrzeug auf einer schmutzigen Straße fuhr.
Wie in Fig. 24C und 24D gezeigt, wird dagegen eine Gruppe von Signalen B (siehe Fig. 23A) mit keiner Rauschkomponente und mit einem Beziehungskoeffizienten σ innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von der Selektiereinrichtung 10 selektiert und in die Transferfunktionsidentifiziereinrichtung 3 eingegeben. Wie in Fig. 25 gezeigt, ist in dem durch Konvertieren des periodischen Ausgangs D auf vorbeschriebene Weise erhaltenen Wert eine große Anzahl von konvertierten Komponenten enthalten, so dass eine Änderung entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort vorhanden ist.
Entsprechend liegt der Korrelationskoeffizient σ zwischen dem periodischen Ausgang D und dem durch. Konvertieren der Ausgangsantwort auf vorbeschriebene Weise erhaltenen Wert in dem vorbestimmten, oben genannten Bereich. Beispielsweise wird, wie in Fig. 26A und 26B gezeigt, eine Gruppe von Signalen D mit einem innerhalb des vorbestimmten Bereiches (siehe Fig. 26A) liegenden Korrelationskoeffizienten σ von der Selektiereinrichtung 10 nicht entfernt. Entsprechend wird die Gruppe von Signalen D in die Transferfunktionsidentifiziereinrichtung 3 eingegeben. Der periodische Ausgangs D, der in Fig. 25 gezeigt ist, wurde erhalten, wenn das Fahrzeug auf einer Asphaltstraße fuhr.
Die oben genannte unbekannte Komponente kann somit auf Basis der Ausgangsantwort geschätzt werden, von der die Ausgangsantwort mit einer unerwartet großen Größe und der Ausgang, in dem keine periodische Änderung merklich auftritt, entfernt werden.
Entsprechend der fünften vorgenannten Ausführungsform wird der u-Gradient berechnet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann eine Torsionsfederkonstante eines Reifens berechnet werden. Entsprechend wird die vorliegende Ausführungsform nicht nur für die vorgenannte erste Ausführungsform (den ersten Aspekt) verwendet, sondern kann auch für alle anderen oben genannten Ausführungsformen verwendet werden.
Bei jeder der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen können, da der Aufbau derart ist, dass die Übertragungsfunktion des kontinuierlichen Zeitmodells identifiziert wird und der Parameter der Übertragungsfunktion direkt geschätzt wird, die oben genannten Probleme vermieden werden, die zusammen mit dem Identifizieren des diskreten Zeitmodells entstehen.
Da der in dem in den verschiedenen Arten von Fahrzuständen eingerichteten Schwingungsmodell enthaltene Radzustand identifiziert wird, kann der Radzustand in den verschiedenen Fahrzuständen, wie Bremsen, Antreiben und gleichmäßiges Fahren und ähnliches abgeschätzt werden, ohne die Bremszeit zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern diese Ausführungsformen können optional und vorteilhaft innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung abgeändert werden.
Beispielsweise wird bei der ersten der fünf vorgenannten Ausführungsformen die Erläuterung auf der Basis gegeben, dass das Radresonanzsystem ein quadratisches Schwingungsmodell ist, das durch die Formeln (11) und (12) ausgedrückt wird. Es leuchtet jedoch ein, dass die Radzustandsabschätzung auch auf. Basis eines kubischen Schwingungsmodells durchgeführt werden kann, das durch die Formeln (5) und (6) gegeben ist.

Claims

1. Radzustands-Abschätzvorrichtung zum Schätzen eines Radzustandes in einem Radresonanzsystem mit einer Reibungskennlinie zwischen einem Reifen und einer Straßenoberfläche, enthaltend:

eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ausgangsantwort bezüglich einer Schwingungseingabe an das Radresonanzsystem; und

eine Schätzeinrichtung zum Ausdrücken einer Übertragungscharakteristik des Radresonanzsystems von dem Schwingungseingang zu der Ausgangsantwort mittels eines Schwingungsmodells, das wenigstens eine physikalische Größe enthält, die eine Beziehung zur Leichtigkeit eines Schlupfes zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche als eine unbekannte Komponente eines Radzustandes hat, und zum Schätzen wenigstens der unbekannten Komponente, die im wesentlichen die von der Erfassungseinrichtung erfaßte Ausgangsantwort auf Basis des Schwingungsmodells erfüllt.

2. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Modell eine Übertragungsfunktion des Radresonanzsystems von dem Schwingungseingang auf die Ausgangsantwort ist und die Schätzeinrichtung die unbekannte Komponente mittels Identifizierung der Übertragungsfunktion schätzt.

3. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schätzeinrichtung die Übertragungsfunktion durch eine Funktion eines Parameters zum Ausdrücken der physikalischen Größe als die unbekannte Komponente ausdrückt, den Parameter auf Basis der Funktion und der von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Ausgangsantwort schätzt und die unbekannte Komponente auf Basis des geschätzten Parameters schätzt.

4. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, weiter enthaltend eine Modifiziereinrichtung zum Modifizieren des Schwingungsmodells auf Basis der von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Ausgangsantwort.

5. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schwingungsmodell weiter eine physikalische Größe enthält, die in Beziehung zu einer Konstanten einer Torsionsfeder des Reifens als eine unbekannte Komponente des Radzustandes steht.

6. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, weiter enthaltend eine Schwingungsvorrichtung zum Anlegen eines Schwingungseingangs an das Radresonanzsystem.

7. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 6, weiter enthaltend eine Schwingungseingangs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des von der Schwingungsvorrichtung an das Radresonanzsystem gelegten Schwingungseingangs.

8. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwingungseingang wenigstens einer aus einem Schwingungsmoment an dem Radresonanzsystem und einem Straßenoberflächen-Schwingungsmoment von einer Straßenoberfläche an dem Radresonanzsystem ist.

9. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsantwort eine Raddrehzahl ist.

10. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 1, weiter enthaltend:

eine Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Bestimmungswertes zum Bestimmen, ob oder ob nicht die von der Erfassungsvorrichtung erfaßte Ausgangsantwort ein periodischer Ausgang auf Basis der Ausgangsantwort ist; und

eine Selektionsvorrichtung zum Selektieren einer der Schätzvorrichtung einzugebenden Ausgangsantwort unter den von der Erfassungseinrichtung erfaßten Ausgangsantworten auf Basis des von der Berechnungsvorrichtung berechneten Bestimmungswertes, wobei

die Schätzeinrichtung die Ausgangsantwort verwendet, die von der Selektionsvorrichtung zum Zeitpunkt der Schätzung der unbekannten Komponente selektiert wird.

11. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Berechnungsvorrichtung einen Korrelationskoeffizienten zwischen der von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Ausgangsantwort und einem konvertierten Wert, der durch Konvertieren der Ausgangsantwort derart, daß der periodische Teil der Ausgangsantwort sich entsprechend der Änderung der Ausgangsantwort ändert, erhalten wird, als den Bestimmungswert berechnet.

12. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Konvertierung durch jedwelche einer geradzahligen Anzahl an Differentiation, einer geradzahligen Anzahl an Differenz, einer geradzahligen Anzahl an Integration und einer geradzahligen Anzahl an Summation durchgeführt wird.

13. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Berechnungsvorrichtung den relativen Koeffizienten σ aus der folgenden Formel berechnet:

wobei ξy0 die Ausgangsantwort ist, ξy2 der konvertierte Wert ist, ρc ein Vergeßlichkeitsfaktor ist, N eine Anzahl von Ausgangsantworten ist, die von der Erfassungsvorrichtung erfaßt werden, und σ ein Beziehungskoeffizient ist.

14. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Berechnungsvorrichtung den Bestimmungswert jedesmal berechnet, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsantworten von der Erfassungsvorrichtung erfaßt ist.

15. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 10, weiter enthaltend eine Modifiziervorrichtung zum Modifizieren des Schwingungsmodells auf Basis der von der Erfassungsvorrichtung erfaßten Ausgangsantwort.

16. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Schwingungsmodell weiter eine physikalische Größe enthält, die in Beziehung zu einer Konstanten einer Torsionsfeder des Reifens als eine unbekannte Komponente des Radzustandes steht.

17. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 10, weiter enthaltend eine Schwingungsvorrichtung zum Anlegen eines Schwingungseingangs an das Radresonanzsystem.

18. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 17, weiter enthaltend eine Schwingungseingangs-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des von der Schwingungsvorrichtung an das Radresonanzsystem gelegten Schwingungseingangs.

19. Radzustands-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schwingungseingang wenigstens einer aus einem Schwingungsmoment an dem Radresonanzsystem und einem Straßenoberflächen-Schwingungsmoment von einer Straßenoberfläche an dem Radresonanzsystem ist.

20. Radzustands-Abschätzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Ausgangsantwort eine Raddrehzahl ist.