JP2000074935A - Estimation operation device for center-of-gravity moving speed of vehicle - Google Patents

Estimation operation device for center-of-gravity moving speed of vehicle

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JP2000074935A
JP2000074935A JP24378998A JP24378998A JP2000074935A JP 2000074935 A JP2000074935 A JP 2000074935A JP 24378998 A JP24378998 A JP 24378998A JP 24378998 A JP24378998 A JP 24378998A JP 2000074935 A JP2000074935 A JP 2000074935A
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啓一 北沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make estimatingly calculable the center-of-gravity moving speed with less error by detecting the steering angle of a vehicle, yaw rate, and the condition of a vehicle stabilization device and selecting and switching the output of a wheel rotary sensor to be inputted to a vehicle speed operation means according to the detection result. SOLUTION: A control device 51 calculates the vehicle speed according to the rotary speed of wheel being detected by a wheel rotary sensor 55 and estimatingly calculates the center-of-gravity moving speed of the vehicle according to the calculated vehicle speed. More specifically, when a steering angle is equal to or less than a specific value, the control device 51 selects the output of the wheel rotary sensor 55 being provided at left/right and front/rear wheels. Also, when the vehicle stabilization control device is operating, the output of the wheel rotary sensor 55 being provided at the front/rear wheels at a side that is not damped is selected. Further, the output of a yaw rate sensor 52 is monitored and the output of the wheel rotary sensor 55 being provided at the front/rear wheels on the left side (right side) is selected when the yaw rate indicates counterclockwise turn (clockwise turn).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の姿勢安定制
御に関する。本発明は、ヨーあるいはロールなど走行中
の車両の挙動に基づいて、車両の姿勢を安定な方向に自
動的に制御する装置に利用する。本発明は、例えば、車
両が走行中に横すべり状態になる可能性があることを自
動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ
圧力を自動的に制御することにより、その車両を横すべ
りが生じる可能性の小さい状態に回復させる自動制御装
置に利用することができる。本発明は、例えば高速走行
中の大きいハンドル操作など、車両の特性を越える運転
操作により車両が運転者の意図しない挙動に達したとき
に自動的に安定な状態を回復させる姿勢制御に関する。
本発明は、バス・トラックなど商業車両の横転防止に利
用する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to attitude control of an automobile. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for a device that automatically controls the attitude of a vehicle in a stable direction based on the behavior of a running vehicle such as yaw or roll. The present invention, for example, by automatically detecting and calculating that the vehicle may be in a skidding state while traveling, by automatically controlling the brake pressure of all or some wheels, the vehicle The present invention can be used for an automatic control device that recovers to a state in which a side slip is less likely to occur. The present invention relates to attitude control for automatically restoring a stable state when a vehicle reaches a behavior not intended by a driver due to a driving operation exceeding the characteristics of the vehicle, such as a large steering wheel operation during high-speed running.
INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized for rollover prevention of commercial vehicles, such as a bus and a truck.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からブレーキの電子制御装置や車両
安定化制御装置(VSC、Vehicle Stability Control)
などが知られている。ブレーキにかかわる電子制御装置
の代表的なシステムはABS(Antilock Brake System)
である。これは車輪に回転センサを設けて車輪回転を検
出し、ブレーキ圧力が大きいときに車輪回転が停止する
と、車輪と路面との間にスリップがあったものとして、
ブレーキ圧力を断続制御するものである。ABSは乗用
車あるいは貨物車に広く普及し、ブレーキをかけながら
もハンドルがきく装置として広く知られるところとなっ
た。車両安定化制御装置(VSC)の代表的な装置とし
ては、横すべり防止装置が知られている。これは、運転
者が操作入力する操舵角(ハンドル角度)から、運転者
が進もうとしている針路を読取り、その針路に対して車
速が大きすぎると、運転者がブレーキペダルを踏まなく
とも自動的に減速のための制御がなされ、さらに針路か
ら外れないように左右のブレーキ圧力を配分するなどの
制御が行われる装置である。
2. Description of the Related Art Conventionally, electronic control devices for brakes and vehicle stability control devices (VSC, Vehicle Stability Control) have been used.
Etc. are known. ABS (Antilock Brake System) is a typical system for electronic control devices related to brakes.
It is. This is to provide a rotation sensor on the wheel to detect the wheel rotation, and when the wheel rotation stops when the brake pressure is large, assuming that there was a slip between the wheel and the road surface,
The brake pressure is intermittently controlled. ABS has become widespread in passenger cars and freight cars, and has become widely known as a device that can handle while braking. As a typical device of the vehicle stabilization control device (VSC), a skid prevention device is known. This means that the course the driver is going to travel is read from the steering angle (steering angle) input by the driver, and if the vehicle speed is too high for that course, the driver will automatically enter without having to press the brake pedal. This is a device in which control for deceleration is performed and control such as distributing left and right brake pressures so as not to deviate from the course is performed.

【0003】すでに知られている車両姿勢安定化装置
(VSC)(特開昭63−279976号公報、特開平
2−112755号公報など)をさらに説明すると、車
両の走行中に運転者が操舵を行うと、車両の向きが変化
し車両にロールが生じる。このとき操舵による旋回内輪
のタイヤが路面のグリップ限界を越えると、内輪がいわ
ゆるホイール・リフト傾向となり、車両が横すべりをは
じめる。例えば、直線走行状態から運転者が左に操舵を
行うと車両は右に傾斜する。このとき、正常な状態では
その操舵に応じて車両が旋回するが、走行速度に対して
操舵の速さが大きすぎると、車両は右に傾斜しながら左
車輪が浮きぎみな状態となり、運転者の意図する方向よ
り右寄りに進行することになる。このような車両の挙動
は、走行レーンの逸脱や、極端な場合には車両の横転を
招く原因となる。
[0003] A known vehicle attitude stabilizing device (VSC) (JP-A-63-279976, JP-A-2-112755, etc.) will be further described. When this is done, the direction of the vehicle changes and the vehicle rolls. At this time, when the tire of the inner wheel turning by steering exceeds the grip limit of the road surface, the inner wheel tends to be a so-called wheel lift, and the vehicle starts skidding. For example, when the driver steers to the left from a straight running state, the vehicle leans to the right. At this time, the vehicle turns in accordance with the steering in a normal state, but if the steering speed is too high relative to the traveling speed, the vehicle leans to the right and the left wheel is in a floating state, so that the driver Will move to the right from the intended direction. Such a behavior of the vehicle causes a deviation from the traveling lane or, in an extreme case, a rollover of the vehicle.

【0004】通常走行状態において、操舵の大きさと速
さ、車両の速度、車両の横移動の速さ、および車両の向
きの変化の速さ(ヨーレイト、垂直軸まわりの車両の回
転加速度)を検出して演算することにより、車輪の横す
べり開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測
し、横すべりあるいはホイールリフトが始まる前に車輪
のブレーキ圧力を制御する装置が開発された。この車輪
のブレーキ圧力制御は、必ずしも全輪同一のブレーキ圧
力ではなく、一つの車輪について大きいあるいは小さい
ブレーキ圧力を印加して、車両の横すべりを防止するも
のである。このような装置は、原理的な構造や設計のみ
ならず、経済性および耐久性などもよく検討され、乗用
車については市販品に実装される段階に達した。
In a normal running state, the magnitude and speed of steering, the speed of the vehicle, the speed of lateral movement of the vehicle, and the speed of change in the direction of the vehicle (yaw rate, rotational acceleration of the vehicle around the vertical axis) are detected. A device has been developed which predicts the starting point of a skid of a wheel or the starting point of a wheel lift of an inner wheel by controlling the brake pressure of the wheel before the skid or the wheel lift starts. The brake pressure control of the wheels does not necessarily apply the same brake pressure to all the wheels, but applies a large or small brake pressure to one wheel to prevent the vehicle from skidding. Such an apparatus has been well studied not only for its basic structure and design, but also for its economy and durability, and has reached the stage of being mounted on a commercial product for a passenger car.

【0005】このような従来例装置は、現在の操舵およ
び制動を含む運転操作に係るパラメータと、現在の車両
の挙動に係るパラメータから、すなわち現時点のパラメ
ータからヨーレイトを演算し、これがあらかじめその車
両について設定記憶された横すべりの可能性があるヨー
レイトに達すると判定されたときに、自動的に車両のブ
レーキ圧力を制御するように構成されている。この横す
べりの可能性は、運転操作入力および各種センサ出力で
ある車両の挙動データから伝達関数による演算が実行さ
れる。
[0005] Such a conventional apparatus calculates a yaw rate from parameters relating to the current driving operation including steering and braking and parameters relating to the current behavior of the vehicle, that is, from the parameters at the current time. When it is determined that the yaw rate having the possibility of the sideslip that has been set and stored is reached, the brake pressure of the vehicle is automatically controlled. The possibility of this side slip is calculated by a transfer function from the vehicle operation data which is a driving operation input and various sensor outputs.

【0006】従来の伝達関数演算装置ではこの伝達関数
による演算は、高速フーリエ演算が広く用いられている
演算方法である。すなわち操作入力についてのデータお
よび挙動データを周波数分解し、フーリエ関数を利用し
て応答を近似演算するものである。高速フーリエ演算
は、コンピュータ装置にインストールして利用できる汎
用のアナライザが簡単に入手できるなど便利な点があ
る。
In the conventional transfer function calculation device, the calculation using the transfer function is a calculation method in which fast Fourier calculation is widely used. That is, the frequency of the operation input data and the behavior data is frequency-decomposed, and the response is approximated using a Fourier function. The fast Fourier operation has a convenient point such that a general-purpose analyzer that can be installed and used in a computer device can be easily obtained.

【0007】従来の姿勢制御装置を図3ないし図5を参
照して説明する。図3は従来の姿勢制御の全体構成例を
示す図である。車両1は姿勢制御装置の被制御対象であ
る。車両1には、操舵、制動、加速、その他運転操作入
力が与えられ、それに対する応答が車両の挙動である。
この車両1には姿勢制御装置2が搭載される。そしてこ
の姿勢制御装置2は車両安定化制御装置(VSC)3お
よび電子制御制動装置4を含む。この電子制御制動装置
4は従来のABS手段に代表される装置である。
A conventional attitude control device will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of the overall configuration of conventional attitude control. The vehicle 1 is a controlled object of the attitude control device. The vehicle 1 is provided with steering, braking, acceleration, and other driving operation inputs, and the response thereto is the behavior of the vehicle.
The vehicle 1 has an attitude control device 2 mounted thereon. The attitude control device 2 includes a vehicle stabilization control device (VSC) 3 and an electronic control braking device 4. The electronic control braking device 4 is a device represented by a conventional ABS means.

【0008】その車両の挙動をデータとして観測するた
めに、その車両1に搭載されたセンサ類11からは挙動
データが出力される。挙動データは、速度、横方向加速
度、ヨーレイト、ロールレイト、車輪回転情報、その他
である。
In order to observe the behavior of the vehicle as data, behavior data is output from sensors 11 mounted on the vehicle 1. The behavior data includes speed, lateral acceleration, yaw rate, roll rate, wheel rotation information, and others.

【0009】車両安定化制御装置3は、運転操作入力お
よび挙動データを入力として、車両の挙動を予測演算
し、その結果を電子制御制動装置4に与える。電子制御
制動装置4は、同じく運転操作入力および挙動データを
取込み、それに加えて車両安定化制御装置(VSC)3
の出力を取込み、車両1に対する運転操作入力および外
乱入力に対する安全方向への自動制御出力を送出し、こ
れは修正入力となる。
The vehicle stabilization control device 3 predicts and calculates the behavior of the vehicle using the driving operation input and the behavior data as input, and gives the result to the electronic control braking device 4. The electronically controlled braking device 4 also takes in driving operation input and behavior data, and additionally, a vehicle stabilization control device (VSC) 3
And outputs an automatic control output in a safe direction with respect to the driving operation input and the disturbance input to the vehicle 1, and this is a correction input.

【0010】図4は従来の姿勢制御装置のシステム構成
図である。制御装置51はプログラム制御されるコンピ
ュータ回路を含む車両に搭載された電子装置であり、車
両の運転操作入力およびその車両の挙動データを入力と
しその車両の運動状態を演算出力する車両安定化制御装
置(VSC)と、この車両安定化制御装置の演算出力に
したがって運転操作入力および外乱入力を安全側に修正
する修正入力をその車両に与える制御手段とを含む。
FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional attitude control device. The control device 51 is an electronic device mounted on a vehicle including a computer circuit controlled by a program, and is a vehicle stabilization control device that receives a driving operation input of the vehicle and behavior data of the vehicle and calculates and outputs a motion state of the vehicle. (VSC) and control means for providing the vehicle with a correction input for correcting the driving operation input and the disturbance input to a safe side in accordance with the calculation output of the vehicle stabilization control device.

【0011】この車両にはヨーレイトセンサ52、横方
向加速度センサ53、ロールレイトセンサ60、および
前後方向加速度センサ61が実装され、これらの各検出
出力は制御装置51に接続されている。4個の車輪54
にはそれぞれ車輪回転センサ55が取付けられ、これら
の検出出力も制御装置51に接続される。ブレーキ・ブ
ースタ・アクチュエータ56にはブレーキ圧センサ57
が取付けられ、この検出出力は同じく制御装置51に接
続される。操舵ハンドル58には操舵角センサ59が取
付けられ、その出力は制御装置51に接続される。内燃
機関を制御するガバナ62にはガバナセンサ63が組み
込まれ、ガバナ62の状態を検出しその検出出力は制御
装置51に接続される。図5は前記各センサの車両への
実装例を示す斜視図である。図4および図5には2軸構
造の車両が示されているが、大型車両の場合には3軸あ
るいは4軸構造が用いられる。
The vehicle is equipped with a yaw rate sensor 52, a lateral acceleration sensor 53, a roll rate sensor 60, and a longitudinal acceleration sensor 61. The detection outputs of these sensors are connected to a control unit 51. Four wheels 54
Are respectively attached with wheel rotation sensors 55, and their detection outputs are also connected to the control device 51. A brake pressure sensor 57 is provided for the brake booster actuator 56.
The detection output is also connected to the control device 51. A steering angle sensor 59 is attached to the steering wheel 58, and the output is connected to the control device 51. A governor sensor 63 is incorporated in the governor 62 for controlling the internal combustion engine, detects the state of the governor 62, and a detection output thereof is connected to the control device 51. FIG. 5 is a perspective view showing an example of mounting each sensor on a vehicle. FIGS. 4 and 5 show a vehicle having a two-axis structure. However, in the case of a large vehicle, a three-axis or four-axis structure is used.

【0012】このような車両の姿勢制御を行う装置で
は、車両の重心位置はきわめて重要なパラメータであ
る。大型貨物自動車に代表される大型商業車両では、積
荷の状態によってその重心位置が変化する。バスの場合
には、特に路線バスでは、乗客の乗り降りにより車両の
重心位置が変化する。車両の横転防止をはかる姿勢制御
に関しては、車両の重心高さが重要なパラメータにな
る。
In such an apparatus for controlling the attitude of a vehicle, the position of the center of gravity of the vehicle is a very important parameter. The position of the center of gravity of a large commercial vehicle represented by a large truck changes depending on the state of the cargo. In the case of a bus, particularly in a route bus, the position of the center of gravity of the vehicle changes as passengers get on and off. Regarding the attitude control for preventing the rollover of the vehicle, the height of the center of gravity of the vehicle is an important parameter.

【0013】従来、車両の重心は静的に計測することが
できるが、走行状態でリアルタイムに計測する方法はな
い。すなわち、重心位置を計測しようとする車両を水平
な路面に停車させた状態で各車輪の荷重分担を計測し、
つぎにその車両を前後方向に勾配のある路面および左右
方向に勾配のある路面に移動させて、各車輪の荷重分担
を計測することにより、重心高さを含む重心位置を三次
元的に計測することができる。
Conventionally, the center of gravity of a vehicle can be statically measured, but there is no method for measuring the center of gravity of a vehicle in real time in a running state. That is, while the vehicle whose center of gravity is to be measured is stopped on a horizontal road surface, the load distribution of each wheel is measured,
Next, the vehicle is moved to a road surface having a gradient in the front-rear direction and a road surface having a gradient in the left-right direction, and the load distribution of each wheel is measured, so that the position of the center of gravity including the height of the center of gravity is three-dimensionally measured. be able to.

【0014】そこで、本願出願人は、特願平10−11
5601号あるいは特願平10−115622号(いず
れも本願出願時に未公開、以降、先願という)により、
このような姿勢制御装置に用いるために、リアルタイム
で重心位置およびその高さを推定演算するための装置を
提案した。すなわち、この先願は、車両の右左折または
車線変更のときの操舵角およびその際発生するロール角
にしたがって重心高さを求めるものである。ロールを含
む自由度を持つ力学モデルの操舵角に対するロールの伝
達関数と、実車より採取されるデータよりAR法(自己
回帰法)を用いて求められる操舵角に対するロールの伝
達関数とは相等しいということから、係数比較を行い重
心高さの導出を試みるものである。
Therefore, the applicant of the present application has filed Japanese Patent Application No. 10-11 / 1998.
No. 5601 or Japanese Patent Application No. Hei 10-115622 (both unpublished at the time of filing the present application, hereinafter referred to as prior application)
For use in such a posture control device, a device for estimating and calculating the position of the center of gravity and its height in real time has been proposed. That is, the prior application seeks the height of the center of gravity according to the steering angle when the vehicle turns right or left or changes lanes and the roll angle generated at that time. It is said that the transfer function of the roll to the steering angle of the dynamic model having the degree of freedom including the roll is equal to the transfer function of the roll to the steering angle obtained by using the AR method (autoregression method) from the data collected from the actual vehicle. Therefore, the coefficient comparison is performed to derive the height of the center of gravity.

【0015】ここで、AR法とは、現在のデータを得る
ために、過去のデータに重み係数をかけて逆上って演算
を行う方法である。一般にAR法と高速フーリエ演算法
(FFT)を比較すると、FFTでは汎用のアナライザ
が簡単に入手できること、計算が開始されると演算は短
時間で完結すること、などの利点があるが、周波数の低
い(周期の長い)成分に対して適正な分解能を得るため
には、その周期の2倍ほどの時間にわたるデータが必要
である。例えば大型車両の挙動データには、百分の1ヘ
ルツ(周期百秒)というような周波数成分が含まれてい
るので、実時間により演算ができないことになる。これ
に対してAR法では、過去のデータに重み係数をかけて
逆上って演算を行うので、相応の結果が逐一得られるこ
とになり実時間制御のための演算として適している。ま
た、FFT法ではデータの数が2の冪乗、すなわち2n
でなければならないが、AR法ではデータの数に制約が
なくその時点毎に保持するデータを用いて演算できるか
ら自由度が大きくなる。またFFT法ではクローズド・
ループ、すなわち演算結果が挙動データに直ちに帰還さ
れるループ制御を行うような場合の演算が原理的に不可
能であるが、AR法ではクローズド・ループ演算に適す
るものであり、自動車の姿勢制御のようにつねにループ
制御が行われている装置では有利である。
Here, the AR method is a method in which past data is multiplied by a weighting coefficient to perform a backward calculation in order to obtain current data. In general, when comparing the AR method and the fast Fourier calculation method (FFT), the FFT has advantages such as that a general-purpose analyzer can be easily obtained, and that when the calculation is started, the calculation is completed in a short time. In order to obtain an appropriate resolution for a low (long period) component, data over twice as long as the period is required. For example, the behavior data of a large vehicle includes a frequency component such as 1/100 Hertz (period of 100 seconds), so that the calculation cannot be performed in real time. On the other hand, in the AR method, a past data is multiplied by a weighting coefficient and the calculation is performed in reverse, so that a corresponding result can be obtained one by one, which is suitable as a calculation for real-time control. In the FFT method, the number of data is a power of 2, that is, 2 n
However, in the AR method, the number of data is not limited and the calculation can be performed using the data held at each time, so that the degree of freedom is increased. In the FFT method,
In principle, it is impossible to perform a loop, that is, a loop control in which the calculation result is immediately fed back to the behavior data. However, the AR method is suitable for closed-loop calculation, and is suitable for the attitude control of a vehicle. This is advantageous in a device in which loop control is always performed.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】先願では重心位置およ
びその高さをリアルタイムで求める技術を提案したが、
重心移動速度を求めることについては言及していない。
重心移動速度は車輪のスリップ等を制御する際に重要な
パラメータである。この重心移動速度は、車両が旋回す
るとき、あるいは、加速または減速するときに、重心位
置が移動する速度のことをいう。
The prior application proposed a technique for determining the position of the center of gravity and its height in real time.
It does not mention obtaining the center of gravity moving speed.
The speed of moving the center of gravity is an important parameter when controlling wheel slippage and the like. The center of gravity moving speed refers to the speed at which the position of the center of gravity moves when the vehicle turns, or accelerates or decelerates.

【0017】先願の重心位置および高さの推定演算で
は、車速を求めるために、前輪の左右車輪回転速度の平
均値を車速として採用している。しかし、旋回中の車速
を求める場合にも直進中と同じように、単に、前輪の左
右の車輪回転速度の平均値を求めるとしたら、フロント
アクスルから重心位置の距離分のズレを生じ、各輪のス
リップ率を制御する際に誤動作を生じる結果となる。さ
らに、前述した車両安定化装置(VSC)を搭載してい
る場合には、旋回時のブレーキが左右の車輪に対してそ
れぞれ独立に効くことがあり、車速の演算に誤差を生じ
る可能性が大きい。
In the calculation for estimating the position and height of the center of gravity of the prior application, the average value of the rotational speeds of the left and right wheels of the front wheels is adopted as the vehicle speed in order to obtain the vehicle speed. However, when calculating the vehicle speed during a turn, as in the case of straight ahead, if the average value of the rotational speeds of the left and right wheels of the front wheels is simply calculated, a shift of the distance from the front axle to the position of the center of gravity occurs. When the slip ratio is controlled, a malfunction occurs. Further, when the above-mentioned vehicle stabilizing device (VSC) is mounted, the brake at the time of turning may act on the left and right wheels independently, and there is a high possibility that an error occurs in the calculation of the vehicle speed. .

【0018】そこで、正確な車速データを得るために、
現在の車両の状況に適合した最適な車輪回転センサの出
力を切替選択することが要求される。
In order to obtain accurate vehicle speed data,
It is required to switch and select the optimum output of the wheel rotation sensor suitable for the current vehicle situation.

【0019】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、誤差の少ない重心移動速度を推定演算すること
ができる重心移動速度推定演算装置を提供することを目
的とする。本発明は、大型車両とくに商業車に適する姿
勢制御装置を提供することを目的とする。本発明は、挙
動データに低い周波数成分が多く含まれる大型車両に適
応するための姿勢制御装置を提供することを目的とす
る。本発明は、積荷あるいは乗客の状態が変化する車両
に適応するための姿勢制御装置を提供することを目的と
する。本発明は、積荷あるいは乗客の状態が変化して
も、車両モデルが自動的に追従する姿勢制御装置を提供
することを目的とする。本発明は、車両の特性を越えた
運転制御による大型自動車の走行レーンからの逸脱防止
および横転防止を目的とする。本発明は、車両の重心高
さをリアルタイムに推定することができる装置を提供す
ることを目的とする。本発明は、車両の姿勢制御装置の
制御精度を向上させることを目的とする。
The present invention has been made in such a background, and an object of the present invention is to provide a center-of-gravity moving speed estimating operation device capable of estimating and calculating a center-of-gravity moving speed with a small error. An object of the present invention is to provide an attitude control device suitable for a large vehicle, particularly a commercial vehicle. An object of the present invention is to provide a posture control device for adapting to a large vehicle in which behavior data includes many low frequency components. An object of the present invention is to provide a posture control device for adapting to a vehicle in which the state of a load or a passenger changes. An object of the present invention is to provide a posture control device in which a vehicle model automatically follows a change in the state of a load or a passenger. An object of the present invention is to prevent a large vehicle from deviating from a traveling lane and to prevent rollover by driving control that exceeds the characteristics of the vehicle. An object of the present invention is to provide a device that can estimate the height of the center of gravity of a vehicle in real time. An object of the present invention is to improve control accuracy of a vehicle attitude control device.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、幾何モデルに
より各輪の車輪速より重心の前後左右速度をヨーレイ
ト、操舵角およびVSCの作動状況を加味して推定する
ことを特徴とする。すなわち、重心移動速度を推定する
基準となる車輪を操舵角、ヨーレイト、VSC作動状況
に合わせて切替えることを特徴とする。
The present invention is characterized by estimating the front-rear and left-right speeds of the center of gravity from the wheel speed of each wheel by taking into account the yaw rate, the steering angle, and the operating state of the VSC from the wheel speed of each wheel. In other words, a wheel serving as a reference for estimating the center-of-gravity moving speed is switched according to the steering angle, the yaw rate, and the VSC operating state.

【0021】すなわち、本発明は車両の重心移動速度推
定演算装置であって、車輪毎の回転速度をそれぞれ検出
する車輪回転センサと、この車輪回転センサにより検出
された車輪の回転速度にしたがって車速を演算する手段
と、この車速を演算する手段により演算された車速にし
たがって車両の重心移動速度を推定演算する手段とを備
えた車両の重心移動速度推定演算装置である。
That is, the present invention relates to a vehicle center-of-gravity moving speed estimating and calculating device, which comprises a wheel rotation sensor for detecting a rotation speed of each wheel, and a vehicle speed according to the wheel rotation speed detected by the wheel rotation sensor. An apparatus for estimating and moving the center of gravity of a vehicle, comprising: means for calculating, and means for estimating and calculating the center of gravity of the vehicle according to the vehicle speed calculated by the means for calculating the vehicle speed.

【0022】ここで、本発明の特徴とするところは、車
両の操舵角およびヨーレイトおよび車両安定化装置の状
況を検出する手段と、この検出する手段の検出結果にし
たがって前記車速を演算する手段に入力される前記車輪
回転センサの出力を切替選択する手段とを備えたところ
にある。これにより、誤差の少ない重心移動速度を推定
演算することができる。
Here, the features of the present invention include a means for detecting a steering angle and a yaw rate of a vehicle and a state of a vehicle stabilizing device, and a means for calculating the vehicle speed in accordance with the detection result of the detecting means. Means for switching and selecting the input of the output of the wheel rotation sensor. As a result, the center-of-gravity moving speed with less error can be estimated and calculated.

【0023】前記切替選択する手段は、前記状況を検出
する手段の検出結果にしたがって前記操舵角が所定値以
下を示すとき左右前輪に設けられた車輪回転センサの出
力を選択する手段を含むことが望ましい。この所定値
は、例えば、操舵角の遊びの範囲であり、操舵角が所定
値以下を示すときには、車両は直進状態であると判定す
ることができるので、左右前輪の車輪回転速度の平均値
により車速を演算することが適当である。
The switching selecting means may include means for selecting an output of a wheel rotation sensor provided on the left and right front wheels when the steering angle indicates a predetermined value or less according to a detection result of the state detecting means. desirable. This predetermined value is, for example, a range of play of the steering angle, and when the steering angle is equal to or smaller than the predetermined value, the vehicle can be determined to be in a straight running state. It is appropriate to calculate the vehicle speed.

【0024】また、前記切替選択する手段は、前記状況
を検出する手段の検出結果にしたがって前記車両安定化
装置が作動中であるとき当該車両安定化装置による制動
を受けない側の前後輪に設けられた車輪回転センサの出
力を選択する手段を含むことが望ましい。車両安定化装
置は、左右輪を独立に制動制御することができる。この
とき、制動制御が行われている側の車輪では、スリップ
が発生している可能性もある。したがって、制動制御を
行っていない側の車輪についてその車輪回転センサの出
力を選択することにより、正確な車速を演算することが
できる。
The switching selecting means is provided on the front and rear wheels on the side which is not subjected to braking by the vehicle stabilizing device when the vehicle stabilizing device is in operation according to the detection result of the condition detecting means. It is desirable to include means for selecting the output of the wheel rotation sensor provided. The vehicle stabilization device can independently control the braking of the left and right wheels. At this time, there is a possibility that a slip has occurred on the wheel on the side where the braking control is being performed. Therefore, an accurate vehicle speed can be calculated by selecting the output of the wheel rotation sensor for the wheel on which the braking control is not being performed.

【0025】さらに、前記切替選択する手段は、前記状
況を検出する手段の検出結果にしたがってヨーレイトが
左旋回を示すとき左側の前後輪に設けられた車輪回転セ
ンサの出力を選択しヨーレイトが右旋回を示すとき右側
の前後輪に設けられた車輪回転センサの出力を選択する
手段を含むことが望ましい。ヨーレイトを監視すること
により、旋回方向を検出し、旋回方向の内側となる車輪
の車輪回転センサを選択することにより、重心移動方向
側の車輪回転速度を得ることができる。したがって、旋
回方向の外側となる車輪の車輪回転センサを選択した場
合と比較して重心移動速度推定演算結果の誤差を小さく
することができる。
Further, the switching selecting means selects the output of a wheel rotation sensor provided on the front left and right wheels when the yaw rate indicates left turning according to the detection result of the situation detecting means, and turns the yaw rate right. It is desirable to include means for selecting the output of a wheel rotation sensor provided on the right and left front wheels when indicating the time. By monitoring the yaw rate, the turning direction is detected, and by selecting the wheel rotation sensor of the wheel located inside the turning direction, the wheel rotation speed on the side of the center of gravity moving direction can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the error of the calculation result of the center-of-gravity moving speed estimation calculation as compared with the case where the wheel rotation sensor of the wheel outside the turning direction is selected.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図1を参照し
て説明する。図1は本発明実施例の幾何モデルを示す図
である。なお、全体構成は図3ないし図5と共通であ
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a geometric model according to an embodiment of the present invention. Note that the entire configuration is common to FIGS. 3 to 5.

【0027】本発明は車両の重心移動速度推定演算装置
であって、図4および図5に示すように、車輪毎の回転
速度をそれぞれ検出する車輪回転センサ55と、この車
輪回転センサ55により検出された車輪の回転速度にし
たがって車速を演算する手段である制御装置51とを備
え、さらに、この制御装置51は、演算された車速にし
たがって車両の重心移動速度を推定演算する車両の重心
移動速度推定演算装置である。
The present invention relates to a calculation device for estimating the center of gravity of a vehicle, as shown in FIGS. 4 and 5, a wheel rotation sensor 55 for detecting the rotation speed of each wheel, and a wheel rotation sensor 55 for detecting the rotation speed. And a control unit 51 for calculating a vehicle speed according to the calculated rotation speed of the wheels. The control unit 51 further estimates and calculates a center of gravity movement speed of the vehicle according to the calculated vehicle speed. It is an estimation operation device.

【0028】ここで、本発明の特徴とするところは、制
御装置51は、車両の操舵角およびヨーレイトおよび自
己に内蔵されている車両安定化制御装置3の状況を検出
し、この検出結果にしたがって自己に入力される車輪回
転センサ55の出力を切替選択するところにある。
Here, the feature of the present invention is that the control device 51 detects the steering angle and the yaw rate of the vehicle and the status of the vehicle stabilization control device 3 incorporated therein, and according to the detection result. This is to switch and select the output of the wheel rotation sensor 55 input to itself.

【0029】制御装置51は、前記操舵角が所定値以下
を示すとき左右前輪に設けられた車輪回転センサ55の
出力を選択する。また、車両安定化制御装置3が作動中
であるとき当該車両安定化制御装置3による制動を受け
ない側の前後輪に設けられた車輪回転センサ55の出力
を選択する。さらに、ヨーレイトセンサ52の出力を監
視し、ヨーレイトが左旋回を示すとき左側の前後輪に設
けられた車輪回転センサ55の出力を選択しヨーレイト
が右旋回を示すとき右側の前後輪に設けられた車輪回転
センサ55の出力を選択する。
The control device 51 selects the output of a wheel rotation sensor 55 provided on the left and right front wheels when the steering angle is smaller than a predetermined value. Further, when the vehicle stabilization control device 3 is in operation, the output of the wheel rotation sensor 55 provided on the front and rear wheels on the side not subjected to braking by the vehicle stabilization control device 3 is selected. Furthermore, the output of the yaw rate sensor 52 is monitored, and when the yaw rate indicates left turning, the output of the wheel rotation sensor 55 provided on the left front and rear wheels is selected, and when the yaw rate indicates right turning, the output is provided on the right front and rear wheels. The output of the wheel rotation sensor 55 is selected.

【0030】[0030]

【実施例】本発明実施例を図1および図2を参照して説
明する。図2は本発明実施例の動作を示すフローチャー
トである。図1に示すように幾何モデルを用い、重心の
前後速度Vx、左右速度Vyとしたときの重心に対する
車輪位置を基準にヨーレイトおよびタイヤ切れ角による
各輪の前後左右車輪回転速度の変動分を加味し、各輪の
車輪回転速度を求める式(1)〜(4)を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, using the geometric model, the variation of the front-rear left-right wheel rotation speed of each wheel due to the yaw rate and the tire turning angle is added based on the wheel position with respect to the center of gravity when the front-rear speed Vx and the left-right speed Vy of the center of gravity are used. Equations (1) to (4) for determining the wheel rotation speed of each wheel are shown below.

【0031】[0031]

【数1】 この式(1)および式(3)を展開すれば、右側ブレー
キング時は左側の前後車輪回転速度より、重心の速度V
x、Vyは式(5)および式(6)のように求まる。
(Equation 1) If the equations (1) and (3) are developed, the speed V of the center of gravity can be calculated from the rotation speed of the left and right wheels during braking on the right side.
x and Vy are obtained as in Expressions (5) and (6).

【0032】式(3)より、From equation (3),

【0033】[0033]

【数2】 同様に、この式(2)および式(4)を展開すれば、左
側ブレーキング時は右側の前後車輪回転速度より、重心
の速度Vx、Vyは式(7)および式(8)のように求
まる。
(Equation 2) Similarly, if the formulas (2) and (4) are developed, the speeds Vx and Vy of the center of gravity can be calculated from the rotational speeds of the right and left wheels during braking on the left side as shown in formulas (7) and (8). I get it.

【0034】式(4)より、From equation (4),

【0035】[0035]

【数3】 これを実車の制御に適用する場合には、ハンドルの遊び
の除去および旋回内輪の判定、VSC制御の判定により
車速推定輪を切替えるロジックが必要であり、これを図
2に示す。図2に示すように、操舵角が±5°以上か否
かを判定し(S1)、±5°以下であれば車両はほぼ直
進状態であり、前車輪の左右回転速度の平均値を車速と
する(S2)。したがって、制御装置51は、前左右輪
に設けられた車輪回転センサ55の出力を選択する。ま
た、±5°以上であれば、車両は旋回状態であり、VS
Cが動作中か否かを判定し(S3)、VSCが作動中で
あれば、VSC非作動側の前後車輪回転速度より車速を
推定する(S4)。したがって、制御装置51は、右前
後輪または左前後輪に設けられた車輪回転センサ55の
出力を選択する。このとき、式(5)、(6)または式
(7)、(8)を用いる。また、VSCが作動中でなけ
れば、ヨーレイトの符号を判定する(S5)。このとき
ヨーレイトの符号が正であれば左旋回中であり、左(内
輪側)前後車輪回転速度により車速を推定する(S
6)。したがって、制御装置51は、左前後輪に設けら
れた車輪回転センサ55の出力を選択する。このとき、
式(5)、(6)を用いる。ヨーレイトの符号が負であ
れば右旋回中であり、右(内輪側)前後車輪回転速度に
より車速を推定する(S7)。したがって、制御装置5
1は、右前後輪に設けられた車輪回転センサ55の出力
を選択する。このとき、式(7)、(8)を用いる。こ
のようにして求めた前後方向の重心移動速度Vxおよび
左右方向の重心移動速度Vyにしたがって、 重心移動速度V=√(Vx2 +Vy2 ) を求めることができる。
(Equation 3) When this is applied to the control of an actual vehicle, a logic for switching the vehicle speed estimation wheel based on the elimination of the play of the steering wheel, the determination of the turning inner wheel, and the determination of the VSC control is required, and this is shown in FIG. As shown in FIG. 2, it is determined whether or not the steering angle is ± 5 ° or more (S1). If the steering angle is ± 5 ° or less, the vehicle is almost in a straight running state, and the average value of the left and right rotational speeds of the front wheels is calculated as the vehicle speed. (S2). Therefore, the control device 51 selects the output of the wheel rotation sensor 55 provided for the front left and right wheels. If the angle is ± 5 ° or more, the vehicle is in a turning state and VS
It is determined whether or not C is operating (S3). If VSC is operating, the vehicle speed is estimated from the front and rear wheel rotation speeds on the VSC non-operating side (S4). Therefore, the control device 51 selects the output of the wheel rotation sensor 55 provided on the right front and rear wheels or the left front and rear wheels. At this time, equations (5) and (6) or equations (7) and (8) are used. If the VSC is not operating, the sign of the yaw rate is determined (S5). At this time, if the sign of the yaw rate is positive, the vehicle is turning left, and the vehicle speed is estimated from the left (inner wheel side) front and rear wheel rotation speed (S
6). Therefore, the control device 51 selects the output of the wheel rotation sensor 55 provided on the left front and rear wheels. At this time,
Equations (5) and (6) are used. If the sign of the yaw rate is negative, the vehicle is turning right, and the vehicle speed is estimated from the right (inner wheel side) front and rear wheel rotation speed (S7). Therefore, the control device 5
1 selects the output of the wheel rotation sensor 55 provided on the right front and rear wheels. At this time, equations (7) and (8) are used. The center-of-gravity moving speed V = √ (Vx 2 + Vy 2 ) can be obtained according to the center-of-gravity moving speed Vx in the front-rear direction and the center-of-gravity moving speed Vy in the left-right direction thus obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誤差の少ない重心移動速度を推定演算することができ
る。大型車両とくに商業車に適する姿勢制御装置を実現
することができる。挙動データに低い周波数成分が多く
含まれる大型車両に適応するための姿勢制御装置を実現
することができる。積荷あるいは乗客の状態が変化する
車両に適応するための姿勢制御装置を実現することがで
きる。積荷あるいは乗客の状態が変化しても、車両モデ
ルが自動的に追従する姿勢制御装置を実現することがで
きる。車両の特性を越えた運転制御による大型自動車の
走行レーンからの逸脱防止および横転防止を行うことが
できる。車両の重心高さをリアルタイムに推定すること
ができる。車両の姿勢制御装置の制御精度を向上させる
ことができる。
As described above, according to the present invention,
The center-of-gravity moving speed with less error can be estimated and calculated. An attitude control device suitable for a large vehicle, particularly a commercial vehicle, can be realized. It is possible to realize a posture control device for adapting to a large vehicle in which behavior data includes many low frequency components. An attitude control device for adapting to a vehicle in which the state of a load or a passenger changes can be realized. Even if the state of the cargo or the passenger changes, it is possible to realize a posture control device in which the vehicle model automatically follows. It is possible to prevent a large vehicle from deviating from the traveling lane and to prevent rollover by driving control that exceeds the characteristics of the vehicle. The height of the center of gravity of the vehicle can be estimated in real time. The control accuracy of the vehicle attitude control device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例の幾何モデルを示す図。FIG. 1 is a diagram showing a geometric model according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例の動作を示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【図3】従来の姿勢制御の全体構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of the overall configuration of a conventional attitude control.

【図4】従来の姿勢制御装置のシステム構成図。FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional attitude control device.

【図5】前記各センサの車両への実装例を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing an example of mounting each sensor on a vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 2 姿勢制御装置 3 車両安定化制御装置(VSC) 4 電子制御制動装置 (EBS) 5 オブザーバ 6 数値モデル 7 演算手段 8 評価手段 9 制御量演算手段 11 センサ類 51 制御装置 52 ヨーレイトセンサ 53 横方向加速度センサ 54 車輪 55 車輪回転センサ 56 ブレーキ・ブースタ・アクチュエータ 57 ブレーキ圧センサ 58 操舵ハンドル 59 操舵角センサ 60 ロールレイトセンサ 61 前後方向加速度センサ 62 ガバナ 63 ガバナセンサ REFERENCE SIGNS LIST 1 vehicle 2 attitude control device 3 vehicle stabilization control device (VSC) 4 electronic control braking device (EBS) 5 observer 6 numerical model 7 calculation means 8 evaluation means 9 control amount calculation means 11 sensors 51 control device 52 yaw rate sensor 53 side Direction acceleration sensor 54 Wheel 55 Wheel rotation sensor 56 Brake booster actuator 57 Brake pressure sensor 58 Steering handle 59 Steering angle sensor 60 Roll rate sensor 61 Forward / backward acceleration sensor 62 Governor 63 Governor sensor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車輪毎の回転速度をそれぞれ検出する車
輪回転センサと、この車輪回転センサにより検出された
車輪の回転速度にしたがって車速を演算する手段と、こ
の車速を演算する手段により演算された車速にしたがっ
て車両の重心移動速度を推定演算する手段とを備えた車
両の重心移動速度推定演算装置において、 車両の操舵角およびヨーレイトおよび車両安定化装置の
状況を検出する手段と、この検出する手段の検出結果に
したがって前記車速を演算する手段に入力される前記車
輪回転センサの出力を切替選択する手段とを備えたこと
を特徴とする車両の重心移動速度推定演算装置。
1. A wheel rotation sensor for detecting a rotation speed of each wheel, a means for calculating a vehicle speed according to a rotation speed of a wheel detected by the wheel rotation sensor, and a means for calculating the vehicle speed. Means for estimating and calculating the center of gravity moving speed of the vehicle according to the vehicle speed, means for detecting the steering angle and yaw rate of the vehicle and the status of the vehicle stabilizing device, and means for detecting this Means for switching and selecting the output of the wheel rotation sensor which is input to the means for calculating the vehicle speed according to the detection result of the vehicle.
【請求項2】 前記切替選択する手段は、前記状況を検
出する手段の検出結果にしたがって前記操舵角が所定値
以下を示すとき左右前輪に設けられた車輪回転センサの
出力を選択する手段を含む請求項1記載の車両の重心移
動速度推定演算装置。
2. The switching selecting means includes means for selecting an output of a wheel rotation sensor provided on the left and right front wheels when the steering angle indicates a predetermined value or less according to a detection result of the condition detecting means. An apparatus for estimating and moving the center of gravity of a vehicle according to claim 1.
【請求項3】 前記切替選択する手段は、前記状況を検
出する手段の検出結果にしたがって前記車両安定化装置
が作動中であるとき当該車両安定化装置による制動を受
けない側の前後輪に設けられた車輪回転センサの出力を
選択する手段を含む請求項1記載の車両の重心移動速度
推定演算装置。
3. The switching selection means is provided on the front and rear wheels on the side that is not subjected to braking by the vehicle stabilization device when the vehicle stabilization device is operating according to a detection result of the condition detection means. 2. The calculation device for estimating the center of gravity of a vehicle according to claim 1, further comprising means for selecting the output of the wheel rotation sensor.
【請求項4】 前記切替選択する手段は、前記状況を検
出する手段の検出結果にしたがってヨーレイトが左旋回
を示すとき左側の前後輪に設けられた車輪回転センサの
出力を選択しヨーレイトが右旋回を示すとき右側の前後
輪に設けられた車輪回転センサの出力を選択する手段を
含む請求項1記載の車両の重心移動速度推定演算装置。
4. The switching selecting means selects an output of a wheel rotation sensor provided on the left and right front wheels when the yaw rate indicates a left turn according to a detection result of the state detecting means, and sets the yaw rate to a right turn. 2. The apparatus for estimating the center of gravity of a vehicle according to claim 1, further comprising means for selecting an output of a wheel rotation sensor provided on the right and left front wheels when the time is indicated.
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