JP2003527998A - 自動車の横加速度を求めるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
に関する。公知の方法では、実質的に横加速度は操舵角および車両速度を利用し
て相応のセンサ、例えばヨーイング速度センサまたは加速度センサの信号から求
められる。同時に、測定されたデータから自動車の重心高が推定される。横加速
度と重心位置の算定は、この場合特に走行動特性の制御および傾斜防止(例えば
走行動特性制御FDR、電子的安定プログラムESP)に用いられる。しかしな
がら、相応の装置は横加速度を求めるために付加的なセンサを必要とし、多額の
コストがかかり、自動車を乱暴に使用した場合には障害の原因ともなり兼ねない
。これに関して、DE 40 03 746 C2号明細書から、レベル調節のために、空気バ
ネを備えたホイールまたは車軸のバネ伸縮距離を求める装置も公知である。セン
サは車重に依存した信号を送出し、この信号は空気バネのベローズ内の空気圧を
制御するのに使用される。この方法によれば、軸荷重に依存した制動力制御(A
LB)が可能である。
動車の横加速度を求めるための方法は、横加速度および重心高をホイールセンサ
および荷重センサの信号だけから計算するという利点を有している。原則的にさ
らなるセンサは必要とされない。
ばシャーシの制御、ブレーキ機能等のために設けられている。それゆえ、さらな
るセンサは不要である。というのも、既存の装置の信号を横加速度の計算のため
に使用することができるからである。これにより、コストが節約されるだけでな
く、制御装置の機能の信頼性もより向上する。というのも、付加的なセンサによ
り生じ得るエラー発生源がないからである。
利な変更例および改良が可能である。特に有利には、横加速度は簡単な数式に従
って計算することができ、この数式は、自動車の軸荷重、車重、重心高および長
手方向加速度のような既知のパラメータから導出可能である。
行状態に対しては有利には重心高を求めることができる。この値は横加速度を求
めるのに必要とされる。
荷重センサの信号が使用される。このようにして、ホイールに生じた力の変化に
基づいて、簡単な手法により、自動車が直進走行しているのか、またはカーブ走
行しているのかを判定することができる。というのも、横加速度はカーブ走行時
にしか生じないからである。
なセンサによって測定するか、ホイール速度から計算することができる。
とによって、長手方向加速度を求めることができる。有利には、軸荷重を移動さ
せるモーメントは長手方向加速度から計算される。
ためにバネ伸縮距離センサを使用することの利点は、これらのセンサは既に今日
の自動車に搭載されており、それゆえその信号を重複して使用することができる
という点である。
を用いて求めることから成る。有利には、長期フィルタリングにより、加速度変
化または路面のショックにより生じ得る短期間のレベル変動がマスキングされる
。
制御部により相応して処理される。
イング速度センサが設けられている場合、これらのセンサは、本発明による方法
によって有利には診断目的でコントロールし、監視することができる。これによ
り、付加的なハードウェアコストなしで、既にあるセンサを簡単にチェックする
ことができるようになる。このことが制御装置内で実現される機能の信頼性をさ
らに高める。
ンサ3、ホイールセンサ4、および代替的にはさらなるセンサ、例えば圧力セン
サ9、バネ伸縮距離センサおよび/または操舵角センサ10が接続されている。
制御部2の出力側はバルブ5と接続されており、このバルブ5の入力側は相応の
圧力ラインを介して圧力容器6と結合されている。その上、バルブ5の入力側は
、空気バネのベローズ8の圧力ラインと結合されている。バルブ5の出力側には
排気口が設けられている。バルブ5はそれ自体公知のものであり、制御部2によ
る制御に応じて、圧縮空気を圧力容器6からベローズ8内へ通すか、または逆に
ベローズ8内の空気圧を排気口7を介して低減する。その際、ベローズ8内の空
気圧は、例えば圧力センサ9により測定することができる。有利には、横加速度
またはレベル調節に依存して空気圧に影響を与えることができる。
クとして表示されている。図2には、車線から重心高の高さにある理論的な重心
Sが示されている。前輪および後輪、または前部車軸および後部車軸には、車重
に応じて垂直力Nが働き、この垂直力Nは、走行方向の加速の際に、後部車軸で
は力ΔNXの分だけ減少し、前部車軸では力ΔNXの分だけ増加する。(図2左
側の数式)。軸荷重は、ホイールベースlzの考慮のもとで、重心位置に応じて
、前部車軸または後部車軸におけるlhとlvの比に従って分散する。この場合
、インデックスは、h=後部、vは前部を表し、x、yおよびzは走行方向にお
ける車軸の方向であり、それぞれ走行方向に対して縦方向、横方向および垂直方
向を表す。インデックス0は平均値を表す。
ルは平均して距離ezだけ離れている。加速度ayzでの左カーブの際には、左
ホイールにはNl−ΔNyの垂直力が働き、右ホイールにはNr+ΔNyの垂直
力が働く。この場合、重心Sの高さは再びhzであると仮定されている。
リズムにより、以下に説明する条件および仮定のもとで横加速度を求める。ポジ
ション11では、まずホイール速度または車両速度が測定される。これは有利に
はホイールセンサ4により行われる。ホイールセンサ4は、既に自動車1に設け
られており、例えば速度測定のため、または横滑り防止システムや走行動特性制
御器やこれと同様の車両システムのために必要とされる。制御部はホイール速度
から縦方向の加速度axzを計算する。さらに、ポジション13では、横加速度
ayzが計算される。この計算は臨界的でない走行状態に対して行われる。これ
に平行して、直進走行時の重心高を識別する(ポジション16)加重センサの信
号と、すべての走行状態における横加速度(ポジション17)が計算される。そ
して、ポジション14において、求められた値から変数kxおよびkyが求めら
れる。これらの変数は、最終的にすべての走行状態における横加速度を計算する
ために必要とされる(ポジション17)。この計算の基本的な流れを以下の明細
書でより詳細に説明する。
、図2に示すような力の分散が生じる。軸荷重の分散は、直進走行時とカーブ走
行時の加速度および減速度に依存して常に変化するので、計算された値は相応の
アルゴリズムで処理されなければならない。単純化のために、車両に働く実質的
な力だけを考慮する。それゆえ、図2に従って、後部車軸に対しては垂直力N
力から生じるモーメントに起因する。図2による軸荷重の分散に基づいて、角運
動量保存則に従った分布が生じる。
によって次のように計算される。
おける軸荷重を例えば牽引車に対して求めることができる(v=前部、h=後部
、l=左、r=右)。後輪に働く垂直力は、数式(3)および(4)から計算さ
れる。
。測定信号の静的な成分を除去するオフセットトリミングに従って、センサは垂
直力の差分ΔNhlを測定する。
ように書き表される。
度から計算される長手方向加速度axzとベローズ圧信号albhlは既知であ
る。パラメータkx、kyはまだ未知である。これらは以下のようにして算定さ
れる。
もとで、パラメータkx、kyは確定的に同定される。
とができる(場合によっては、操舵角センサを用いた基準モデルによって)。
から計算されるため、定数kxおよびkyはこれら既知の車両変量に基づいて算
定することができる。この解法にはヨーイング速度に関する情報は必要とされな
い。
いて解くことができる。
速度axzならびにパラメータkxおよびkyから算定することができる。パラ
メータkxおよびkyは、車重および重心高と共に変化する。重心高hzが未知
の場合、第1の近似において、変えることのできない荷重をもつ定常値を仮定す
るならば、不利なケースにおいて重心高hz=貨物部高の2/3と仮定すること
ができる。
イング速度を考慮してもよい。
センサ10が使用される。重心高hzは、直進走行時のように横加速度ayzが
0の時に、前記仮定のもとで計算される。したがって、重心高に対しては、
ーブ走行時には、この値は凍結され、数式(9)による横加速度ayzの計算に
使用される。
合、局所的な道路条件と車両速度が考慮される。このようにして、重心高hzに
対する横加速度の計算を行うことができるが、この場合、高速走行時のように道
路への吸着性が良好な時に乱暴な運転をすると車両転倒の危険性があるというこ
とが前提とされている。その一方で低速走行時には、運転の仕方によって横加速
度が高くなることはないということが仮定されている。このケースに対しては、
重心高は相応して推定することができる。
た。事前設定した速度から離れるとつねに横加速度だけが計算される。この閾値
以下では、その時点で求められた重心高はつねに長期フィルタリングされた値と
比較される。この偏差が所定の閾値を超えると、推定の代わりに、上記方法に従
って横加速度が計算される。
になるという利点が得られる。
係が表示されている。ここで図4は荷重センサ3の時間的経過を表すダイアグラ
ムを示している。特別の実施形態では、これは圧力センサ9の信号であり、この
圧力センサ9は、空気バネのベローズ内の圧力関係を描写している。本発明の代
替的な実施形態では、荷重センサ3は、ホイールまたは車軸におけるバネ伸縮距
離からホイール荷重または軸荷重を求めるバネ伸縮距離センサであってもよい。
図4によるダイアグラムのプロフィールは、例えば車軸の左後輪において測定す
ることのできるような軸荷重albhlを示している。
度ay_rは測定されたものであり、横加速度曲線ay_r_identは数式
(10)に従って計算されたものである。曲線のプロフィールから、荷重センサ
2とホイールセンサ4のデータに基づいて算出された加速度曲線は、時間的経過
に亘って、測定された曲線ay_r_identとかなり良好に一致することが
分かる。
プログラムにより行われる。そして、このプログラムが既にある制御装置2の機
能を引き継ぐ。
Claims (12)
- 【請求項1】 自動車(1)の横加速度を求めるための方法であって、少な
くとも1つのセンサ、有利にはホイールセンサまたは速度センサ(4)が、横加
速度を求めるための相応の信号を制御部(2)に送出する形式の方法において、 さらに、1つの荷重センサ(3)が設けられており、該荷重センサ(3)は自
動車(1)のホイールまたは車軸への荷重を検出し、相応の荷重信号を前記制御
部(2)に送出し、 前記制御部(2)は、自動車の走行状態に依存して、少なくとも前記荷重セン
サ(3)およびホイールセンサ(4)の信号から所定のアルゴリズムに従って自
動車(1)の横加速度(ayz)および/または重心高(hz)を計算する、こ
とを特徴とする自動車(1)の横加速度を求めるための方法。 - 【請求項2】 前記制御部(2)は、以下の数式 【数1】 に従って横加速度(ayz)を計算し、 ここで、前記albhlは軸荷重であり、例えば左後輪(hl)であるホイー
ルに対して計算され、kxおよびkyは自動車(1)の車重および重心高hzに
依存したパラメータであり、axzは自動車の長手方向加速度である、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 前記制御部(2)はカーブ走行時の自動車(1)の横加速度
(ayz)を求める、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記制御部(2)は直進走行時の重心高(hz)を求める、
請求項1から3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 前記制御部(2)は、トラックの後輪における荷重センサ(
3)の信号から軸荷重(alb)を求める、請求項1から4のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項6】 前記制御部(2)はヨーイング速度を用いて横加速度(ay z )を求める、請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
- 【請求項7】 前記制御部(2)は前記ホイールセンサ(4)の信号から長
手方向加速度(axz)を求める、請求項1から6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 前記荷重センサ(3)は圧力センサであり、空気バネのベロ
ーズ内の圧力を測定する、請求項1から7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 前記荷重センサ(3)はバネ伸縮距離センサであり、自動車
のホイールまたは車軸のバネ伸縮距離から荷重を求める、請求項1から8のいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項10】 さらなるセンサとして、1つの操舵角センサ(10)が設
けられており、該操舵角センサは、自動車(1)の操舵角を検出し、前記制御部
(2)に送信する、請求項1から9のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 前記荷重センサ(3)および/またはホイールセンサ(4
)は、傾斜防止またはレベル調節のために設けられた装置の構成要素である、請
求項1から10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 前記横加速度(axz)および/または重心高(hz)を
求めるためのアルゴリズムは、ソフトウェアプログラムの形態で構成されている
、請求項1から11のいずれか1項記載の方法。
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