JP2007271605A - Acceleration estimation device and vehicle - Google Patents

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博人 渡邊
Yoshinobu Nishiike
義延 西池
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration estimation device capable of estimating precisely an acceleration of a vehicle, and the vehicle provided therewith. <P>SOLUTION: In this acceleration estimation device, a Kalman filter 330 for a constant speed estimates an x-direction acceleration offset and a z-direction acceleration offset when a motorcycle 100 is stopped and travels at constant speed. An offset storage part 350 stores an x-direction acceleration offset estimated value and a z-direction acceleration offset estimated value. An offset correction part 360 corrects an x-direction acceleration and a z-direction acceleration, based on the x-direction acceleration offset estimated value and the z-direction acceleration offset estimated value when accelerated and decelerated. A Kalman filter 340 for acceleration/deceleration estimates a pitch angle of a vehicle body 1 when accelerated and decelerated. An acceleration correction part 370 obtains an x-direction acceleration and a z-direction acceleration, based on the estimated pitch angle. A vehicle speed computing part 380 calculates an x-direction speed by time integration of the x-direction acceleration. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

車両の加速度を推定する加速度推定装置およびそれを備えた車両に関する。   The present invention relates to an acceleration estimation device that estimates the acceleration of a vehicle and a vehicle including the same.

車両の走行速度は、車輪の回転速度に基づいて算出することができる。しかし、車両の急激な加速時には、車輪が路面に対して滑りながら回転することがある。また、急激な減速時(制動時)には、路面に対して滑ることがある。このような場合には、車輪の回転速度から算出された車両の速度は、実際の車両の走行速度と一致しない。   The traveling speed of the vehicle can be calculated based on the rotational speed of the wheels. However, during rapid acceleration of the vehicle, the wheels may rotate while sliding against the road surface. Further, during sudden deceleration (during braking), there is a possibility of slipping on the road surface. In such a case, the vehicle speed calculated from the rotational speed of the wheels does not match the actual vehicle traveling speed.

そこで、加速度センサを用いて車両の加速度を検出し、検出された加速度を積分することにより車両の速度を算出することが行われる。   Therefore, the acceleration of the vehicle is detected using an acceleration sensor, and the speed of the vehicle is calculated by integrating the detected acceleration.

加速度センサは加速度を電圧として出力する。一般に、加速度センサにはオフセットが存在する。ここで、加速度センサのオフセットとは、加速度0m/sのときの加速度センサの出力電圧の公称値と加速度センサの実際の出力電圧の値との差を加速度の単位(m/s)に換算した値をいう。 The acceleration sensor outputs acceleration as a voltage. Generally, there is an offset in the acceleration sensor. Here, the offset of the acceleration sensor is the difference between the nominal value of the output voltage of the acceleration sensor at the acceleration of 0 m / s 2 and the actual output voltage value of the acceleration sensor in the unit of acceleration (m / s 2 ). This is the converted value.

このようなオフセットは、加速度センサごとにばらつきがある。特許文献1には、前後方向の加速度を検出する加速度センサの不要成分を除去することにより前後方向の加速度の推定値を算出する車両用前後加速度推定装置が記載されている。   Such an offset varies for each acceleration sensor. Patent Document 1 describes a vehicle longitudinal acceleration estimation device that calculates an estimated value of acceleration in the longitudinal direction by removing unnecessary components of an acceleration sensor that detects acceleration in the longitudinal direction.

特許文献1の前後加速度推定装置では、加速度センサの出力電圧の変化を周波数分析し、DCオフセットによるもの、温度ドリフトによるもの、道路状況によるもの、車両の加減速によるもの、および車体のピッチングによるものに分類する。そして、カルマンフィルタを用いて加速度センサによる前後加速度の検出値から特定の周波数よりも高い周波数を有する変動成分のみを取り出す。   In the longitudinal acceleration estimation device disclosed in Patent Document 1, the change in the output voltage of the acceleration sensor is frequency-analyzed, the DC offset, the temperature drift, the road condition, the vehicle acceleration / deceleration, and the vehicle body pitching Classify into: And only the fluctuation component which has a frequency higher than a specific frequency is taken out from the detected value of the longitudinal acceleration by the acceleration sensor using the Kalman filter.

それにより、前後加速度の検出値から低い周波数を有するDCオフセットによる変動成分および温度ドリフトによる変動成分が除去される。その結果、経時変化および温度変化に影響されない前後方向加速度の推定値が得られるとされている。
特開平10−104259号公報
Thereby, the fluctuation component due to the DC offset having a low frequency and the fluctuation component due to the temperature drift are removed from the detected value of the longitudinal acceleration. As a result, an estimated value of the longitudinal acceleration that is not affected by changes with time and temperature is obtained.
JP-A-10-104259

しかしながら、急激な加速時または減速時には、ピッチングにより車体が傾斜する。すなわち、急激な加速時には、車体の前部が浮き上がり、急激な減速時には、車体の前部が沈み込む。また、車両の等速走行時においても、車体に多少のピッチングが生じる。それにより、前後方向の加速度を検出する加速度センサに重力の分力が働くことになる。その結果、加速度センサの検出値がオフセットを含むとともに重力の分力の影響を受けることになる。   However, during rapid acceleration or deceleration, the vehicle body tilts due to pitching. That is, the front part of the vehicle body is lifted during rapid acceleration, and the front part of the vehicle body is depressed during rapid deceleration. Further, even when the vehicle travels at a constant speed, some pitching occurs in the vehicle body. As a result, a gravitational force acts on the acceleration sensor that detects the acceleration in the front-rear direction. As a result, the detection value of the acceleration sensor includes an offset and is affected by the force component of gravity.

特許文献1の前後加速度推定装置では、加速度センサの検出値から特定の周波数帯域における不要成分を除去することができるが、特定の周波数帯域以外のピッチングによる重力の分力の影響を除去することはできない。そのため、車両の前後方向の加速度を正確に推定することができない。   In the longitudinal acceleration estimation device of Patent Document 1, unnecessary components in a specific frequency band can be removed from the detection value of the acceleration sensor, but removing the influence of gravity component due to pitching other than the specific frequency band is not possible. Can not. Therefore, it is impossible to accurately estimate the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle.

本発明の目的は、車両の加速度を高精度で推定することができる加速度推定装置およびそれを備えた車両を提供する。   The objective of this invention provides the acceleration estimation apparatus which can estimate the acceleration of a vehicle with high precision, and a vehicle provided with the same.

(1)第1の発明に係る加速度推定装置は、車両の加速度を推定する加速度推定装置であって、車両に設けられ、その車両の前後方向の加速度を検出する第1の加速度センサと、車両に設けられ、その車両の上下方向の加速度を検出する第2の加速度センサと、車両の車輪速度を検出する車輪速度検出器と、車両の略等速時に、第1の加速度センサの検出値、第2の加速度センサの検出値および車輪速度検出器の検出値の関係を用いて第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットを推定するオフセット推定手段と、車両の加速時または減速時に、オフセット推定手段により得られた第1の加速度センサのオフセットの推定値および第2の加速度センサのオフセットの推定値に基づいて第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値を補正する補正手段とを備えたものである。   (1) An acceleration estimation apparatus according to a first aspect of the present invention is an acceleration estimation apparatus that estimates the acceleration of a vehicle, the first acceleration sensor that is provided in the vehicle and detects the longitudinal acceleration of the vehicle, and the vehicle A second acceleration sensor for detecting the vertical acceleration of the vehicle, a wheel speed detector for detecting the wheel speed of the vehicle, and a detection value of the first acceleration sensor at a substantially constant speed of the vehicle, Offset estimation means for estimating the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor using the relationship between the detection value of the second acceleration sensor and the detection value of the wheel speed detector, and at the time of acceleration or deceleration of the vehicle Sometimes, the detected value of the first acceleration sensor based on the estimated value of the offset of the first acceleration sensor and the estimated value of the offset of the second acceleration sensor obtained by the offset estimating means Preliminary is obtained and a correction means for correcting the detected value of the second acceleration sensor.

ここで、車両の略等速時とは、車両の停止時および車両の走行速度の変化率が予め定められたしきい値以下のときをいう。しきい値は、例えば−0.2m/sから+0.2m/sの範囲である。 Here, the substantially constant speed of the vehicle means when the vehicle is stopped and when the rate of change of the traveling speed of the vehicle is equal to or less than a predetermined threshold value. Threshold, for example in the range of -0.2 m / s 2 of + 0.2m / s 2.

その加速度推定装置においては、第1の加速度センサおよび第2の加速度センサが車両に設けられる。第1の加速度センサにより車両の前後方向の加速度が検出され、第2の加速度センサにより車両の上下方向の加速度が検出される。また、車輪速度検出器により車両の車輪速度が検出される。   In the acceleration estimation device, a first acceleration sensor and a second acceleration sensor are provided in the vehicle. The first acceleration sensor detects the vehicle longitudinal acceleration, and the second acceleration sensor detects the vehicle vertical acceleration. Further, the wheel speed of the vehicle is detected by the wheel speed detector.

車両の略等速時に、第1の加速度センサの検出値、第2の加速度センサの検出値および車輪速度検出器の検出値の関係を用いてオフセット推定手段により第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットが推定される。それにより、前後方向の加速度の検出値および上下方向の加速度の検出値にピッチングによる重力の影響が与えられる場合でも、等速時に予め推定されたオフセットを用いて加速度を検出するため、進行方向の加速度を正確に検出することができる。   When the vehicle is at a substantially constant speed, the offset estimation means uses the relationship between the detection value of the first acceleration sensor, the detection value of the second acceleration sensor, and the detection value of the wheel speed detector to detect the offset of the first acceleration sensor and the first acceleration sensor. The offset of the second acceleration sensor is estimated. As a result, even when the detected value of the acceleration in the longitudinal direction and the detected value of the acceleration in the vertical direction are affected by gravity due to pitching, the acceleration is detected using the offset estimated in advance at the constant speed. The acceleration can be accurately detected.

ここで、第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットは、短時間では変化しない。   Here, the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor do not change in a short time.

車両の加速時または減速時には、車両の略等速時に得られた第1の加速度センサのオフセットの推定値および第2の加速度センサのオフセットの推定値に基づいて第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値が補正手段により補正される。それにより、車両の前後方向および上下方向の加速度を高い精度で検出することができる。   When the vehicle is accelerating or decelerating, the detected value of the first acceleration sensor based on the estimated value of the offset of the first acceleration sensor and the estimated value of the offset of the second acceleration sensor obtained when the vehicle is approximately constant speed, and The detection value of the second acceleration sensor is corrected by the correcting means. Thereby, the longitudinal acceleration and the vertical acceleration of the vehicle can be detected with high accuracy.

(2)オフセット推定手段は、重力方向に直交する車両の進行方向の加速度、重力方向に平行な鉛直方向の加速度、第1の加速度センサの検出値、第2の加速度センサの検出値、進行方向の速度、鉛直方向の速度、車輪速度検出器の検出値から得られる車両の速度、および車両のピッチ角の関係を用いて、第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットを推定する第1のカルマンフィルタを含んでもよい。   (2) The offset estimation means includes an acceleration in the traveling direction of the vehicle orthogonal to the gravity direction, a vertical acceleration parallel to the gravity direction, a detected value of the first acceleration sensor, a detected value of the second acceleration sensor, and the traveling direction. The first acceleration sensor offset and the second acceleration sensor offset are estimated using the relationship between the vehicle speed, the vertical speed, the vehicle speed obtained from the detection value of the wheel speed detector, and the vehicle pitch angle. A first Kalman filter may be included.

この場合、第1のカルマンフィルタにより第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットが推定される。それにより、前後方向の加速度の検出値および上下方向の加速度の検出値に任意の周波数のピッチングによる重力の影響が与えられる場合でも、第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットをより正確に推定することが可能となる。   In this case, the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor are estimated by the first Kalman filter. As a result, even when gravity detection is caused by pitching at an arbitrary frequency on the detected value of the longitudinal acceleration and the detected value of the vertical acceleration, the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor are set. It becomes possible to estimate more accurately.

また、第1の加速度センサおよび第2の加速度センサに与えられる観測外乱が第1のカルマンフィルタにおいて除去される。それにより、車両の前後方向および上下方向の加速度に基づいて制御される制御系が観測外乱により不安定になることが防止される。   In addition, the observation disturbance applied to the first acceleration sensor and the second acceleration sensor is removed by the first Kalman filter. This prevents the control system controlled based on the longitudinal and vertical accelerations of the vehicle from becoming unstable due to observation disturbance.

(3)加速度推定装置は、車両の加速時または減速時に、車両のピッチ角を推定するピッチ角推定手段と、補正手段により補正された第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値ならびにピッチ角推定手段により推定されたピッチ角に基づいて重力方向に直交する車両の進行方向の加速度および重力方向に平行な鉛直方向の加速度を算出する加速度算出手段とをさらに備えてもよい。   (3) The acceleration estimating device includes a pitch angle estimating unit that estimates a pitch angle of the vehicle when the vehicle is accelerated or decelerated, a detection value of the first acceleration sensor corrected by the correcting unit, and a second acceleration sensor The apparatus may further include acceleration calculation means for calculating the acceleration in the traveling direction of the vehicle orthogonal to the gravity direction and the acceleration in the vertical direction parallel to the gravity direction based on the detected value and the pitch angle estimated by the pitch angle estimation means. .

この場合、ピッチ角推定手段により車両のピッチ角が推定され、補正された第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値ならびに推定されたピッチ角に基づいて重力方向に直交する進行方向の加速度および重力方向に平行な鉛直方向の加速度が算出される。それにより、車両の加速時または減速時においても、車両の進行方向の加速度を高い精度で検出することができる。   In this case, the pitch angle of the vehicle is estimated by the pitch angle estimation means, and is orthogonal to the direction of gravity based on the corrected detection value of the first acceleration sensor and the corrected detection value of the second acceleration sensor and the estimated pitch angle. The acceleration in the traveling direction and the acceleration in the vertical direction parallel to the direction of gravity are calculated. Thereby, even when the vehicle is accelerating or decelerating, the acceleration in the traveling direction of the vehicle can be detected with high accuracy.

(4)加速度推定装置は、加速度算出手段により得られる進行方向の加速度の算出値を積分することにより進行方向の速度を算出する速度算出手段をさらに備えてもよい。この場合、車両の進行方向の速度を高い精度で検出することができる。   (4) The acceleration estimation device may further include speed calculation means for calculating the speed in the traveling direction by integrating the calculated value of the acceleration in the traveling direction obtained by the acceleration calculating means. In this case, the speed in the traveling direction of the vehicle can be detected with high accuracy.

(5)ピッチ角推定手段は、補正手段により補正された第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値、進行方向の加速度、鉛直方向の加速度、ならびに車両のピッチ角の関係を用いて車両のピッチ角を推定する第2のカルマンフィルタを含んでもよい。   (5) The pitch angle estimation means is a relationship between the detection values of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor corrected by the correction means, the acceleration in the traveling direction, the acceleration in the vertical direction, and the pitch angle of the vehicle. A second Kalman filter that estimates the pitch angle of the vehicle using may be included.

この場合、第2のカルマンフィルタにより車両のピッチ角が推定される。それにより、車両の加速時または減速時に前後方向の加速度の検出値および上下方向の加速度の検出値に任意の周波数のピッチングによる重力の影響が与えられる場合でも、車両のピッチ角をより正確に推定することが可能となる。   In this case, the pitch angle of the vehicle is estimated by the second Kalman filter. This makes it possible to estimate the pitch angle of the vehicle more accurately even when the influence of gravity due to pitching at an arbitrary frequency is applied to the detected value of the longitudinal acceleration and the detected value of the acceleration in the vertical direction when the vehicle is accelerated or decelerated. It becomes possible to do.

(6)オフセット推定手段は、車輪速度検出器により検出される車輪速度の変化率が予め定められたしきい値以下の場合に、車両が略等速状態であると判定してもよい。   (6) The offset estimation means may determine that the vehicle is in a substantially constant speed state when the rate of change of the wheel speed detected by the wheel speed detector is equal to or less than a predetermined threshold value.

この場合、車輪速度の変化率がしきい値以下の場合に車両が略等速状態であると判定され、オフセット推定手段により第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットが推定される。それにより、車両の速度が小さく変化している場合でも、第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットを高精度で検出することができる。   In this case, when the rate of change of the wheel speed is equal to or less than the threshold value, it is determined that the vehicle is in a substantially constant speed state, and the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor are estimated by the offset estimation unit. The Thereby, even when the speed of the vehicle changes small, the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor can be detected with high accuracy.

(7)第2の発明に係る車両は、車体と、車体に設けられた車輪と、車体に設けられた第1の発明に係る加速度推定装置と、加速度推定装置により補正された第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値の少なくとも一方に基づいて車輪の回転を制御する制御手段とを備えたものである。   (7) A vehicle according to a second invention is a vehicle body, wheels provided on the vehicle body, an acceleration estimation device according to the first invention provided on the vehicle body, and a first acceleration corrected by the acceleration estimation device. Control means for controlling the rotation of the wheel based on at least one of the detection value of the sensor and the detection value of the second acceleration sensor.

車両の略等速時に、加速度推定装置により第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットが推定される。また、車両の加速時または減速時には、車両の略等速時に得られた第1の加速度センサのオフセットの推定値および第2の加速度センサのオフセットの推定値に基づいて加速度推定装置により第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値が補正される。それにより、車両の前後方向および上下方向の加速度を高い精度で検出することができる。   The offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor are estimated by the acceleration estimation device when the vehicle is at substantially constant speed. Further, when the vehicle is accelerated or decelerated, the first acceleration estimation device uses the first estimated value of the offset of the first acceleration sensor and the estimated value of the offset of the second acceleration sensor obtained at the substantially constant speed of the vehicle. The detection value of the acceleration sensor and the detection value of the second acceleration sensor are corrected. Thereby, the longitudinal acceleration and the vertical acceleration of the vehicle can be detected with high accuracy.

そして、加速度推定装置により補正された第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値の少なくとも一方に基づいて制御手段により車輪の回転が制御される。   Then, the rotation of the wheel is controlled by the control means based on at least one of the detection value of the first acceleration sensor and the detection value of the second acceleration sensor corrected by the acceleration estimation device.

本発明によれば、第1の加速度センサの検出値、第2の加速度センサの検出値および車輪速度検出器の検出値の関係を用いてオフセット推定手段により第1の加速度センサのオフセットおよび第2の加速度センサのオフセットが推定される。それにより、前後方向の加速度の検出値および上下方向の加速度の検出値にピッチングによる重力の影響が与えられる場合でも、等速時に予め推定されたオフセットを用いて加速度を検出するため、進行方向の加速度を正確に検出することができる。   According to the present invention, the offset of the first acceleration sensor and the second value are detected by the offset estimation means using the relationship between the detection value of the first acceleration sensor, the detection value of the second acceleration sensor, and the detection value of the wheel speed detector. The offset of the acceleration sensor is estimated. As a result, even when the detected value of the acceleration in the longitudinal direction and the detected value of the acceleration in the vertical direction are affected by gravity due to pitching, the acceleration is detected using the offset estimated in advance at the constant speed. The acceleration can be accurately detected.

車両の加速時または減速時には、車両の略等速時に得られた第1の加速度センサのオフセットの推定値および第2の加速度センサのオフセットの推定値に基づいて第1の加速度センサの検出値および第2の加速度センサの検出値が補正手段により補正される。それにより、車両の前後方向および上下方向の加速度を高い精度で検出することができる。   When the vehicle is accelerating or decelerating, the detected value of the first acceleration sensor based on the estimated value of the offset of the first acceleration sensor and the estimated value of the offset of the second acceleration sensor obtained when the vehicle is approximately constant speed, and The detection value of the second acceleration sensor is corrected by the correcting means. Thereby, the longitudinal acceleration and the vertical acceleration of the vehicle can be detected with high accuracy.

以下の実施の形態では、本発明に係る加速度推定装置を自動二輪車に適用した例を説明する。   In the following embodiments, an example in which the acceleration estimation device according to the present invention is applied to a motorcycle will be described.

(1)本実施の形態の基本思想
まず、本実施の形態に係る加速度検出装置を備える自動二輪車の減速時の加速度の関係について説明する。
(1) Basic concept of the present embodiment First, the relationship of acceleration during deceleration of a motorcycle including the acceleration detecting device according to the present embodiment will be described.

図1は減速時に加速度センサが受ける加速度の関係を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing the relationship of acceleration received by the acceleration sensor during deceleration.

図1に示すように、自動二輪車100の前輪ブレーキによる減速時には、フロントサスペンションが縮み、かつリアサスペンションが伸びた状態となり、自動二輪車100が進行方向に対して前のめりに傾斜する。   As shown in FIG. 1, when the motorcycle 100 is decelerated by the front wheel brake, the front suspension is contracted and the rear suspension is extended, and the motorcycle 100 tilts forward with respect to the traveling direction.

自動二輪車100の地上に固定された座標系を地上座標系とし、自動二輪車100に取り付けられた加速度センサに固定された座標系をセンサ座標系とする。   A coordinate system fixed on the ground of the motorcycle 100 is a ground coordinate system, and a coordinate system fixed to an acceleration sensor attached to the motorcycle 100 is a sensor coordinate system.

地上座標系では、水平な地面600上での自動二輪車100の進行方向(重力に垂直な方向)をX方向と定義し、鉛直方向(重力の方向)をZ方向と定義する。したがって、自動二輪車100の姿勢にかかわらず地上座標系のX方向およびZ方向は変化しない。   In the ground coordinate system, the traveling direction (direction perpendicular to gravity) of the motorcycle 100 on the horizontal ground 600 is defined as the X direction, and the vertical direction (direction of gravity) is defined as the Z direction. Therefore, regardless of the attitude of the motorcycle 100, the X direction and the Z direction of the ground coordinate system do not change.

センサ座標系では、自動二輪車100が水平状態にあるときの自動二輪車100の水平軸の方向(車体1の前後方向)をx方向と定義し、自動二輪車100の水平軸に垂直な方向(車体1の上下方向)をz方向と定義する。したがって、自動二輪車100の姿勢によりセンサ座標系のx方向およびz方向は地上座標系のX方向およびZ方向に対して傾斜する。   In the sensor coordinate system, the direction of the horizontal axis of the motorcycle 100 when the motorcycle 100 is in a horizontal state (the longitudinal direction of the vehicle body 1) is defined as the x direction, and the direction perpendicular to the horizontal axis of the motorcycle 100 (the vehicle body 1 Is defined as the z direction. Therefore, the x direction and the z direction of the sensor coordinate system are inclined with respect to the X direction and the Z direction of the ground coordinate system depending on the attitude of the motorcycle 100.

以下、地上座標系のX方向を単にX方向または進行方向と呼び、地上座標系のZ方向を単にZ方向または鉛直方向と呼ぶ。   Hereinafter, the X direction of the ground coordinate system is simply referred to as the X direction or the traveling direction, and the Z direction of the ground coordinate system is simply referred to as the Z direction or the vertical direction.

図1よりセンサ座標系におけるx方向の加速度Gおよびz方向の加速度Gは、地上座標系におけるX方向の加速度aおよびZ方向の加速度aを用いて次式で表される。 Acceleration G x and z directions of the acceleration G z in the x-direction in the sensor coordinate system from FIG. 1 is expressed by the following equation using the acceleration a x and the Z-direction acceleration a z in the X direction in the ground coordinate system.

=acosθ−asinθ …(1)
=asinθ+acosθ …(2)
上式(1),(2)において、θは車体1のピッチ角である。
G x = a x cos θ p −a z sin θ p (1)
G z = a x sin θ p + a z cos θ p (2)
In the above formulas (1) and (2), θ p is the pitch angle of the vehicle body 1.

本実施の形態の自動二輪車100には、車体1のx方向の加速度Gを検出するx方向加速度センサおよびz方向の加速度Gを検出するz方向加速度センサが設けられる。 The motorcycle 100 according to the present embodiment is provided with an x-direction acceleration sensor for detecting the x-direction acceleration G x of the vehicle body 1 and a z-direction acceleration sensor for detecting the z-direction acceleration G z .

x方向加速度センサによりx方向の加速度Gを検出し、z方向加速度センサによりz方向の加速度Gを検出し、ピッチ角θを求めることにより、自動二輪車100の地上座標系におけるX方向の加速度aおよびZ方向の加速度aを測定することができる。 The x-direction acceleration sensor detects the x-direction acceleration G x , the z-direction acceleration sensor detects the z-direction acceleration G z , and obtains the pitch angle θ p, thereby obtaining the X-direction acceleration in the ground coordinate system of the motorcycle 100. it can be measured acceleration a x and the Z-direction acceleration a z.

一般に、加速度センサにはオフセットが存在する。ここで、加速度センサのオフセットとは、加速度0m/sのときの加速度センサの出力電圧の公称値と加速度センサの実際の出力電圧の値との差を加速度の単位(m/s)に換算した値をいう。 Generally, there is an offset in the acceleration sensor. Here, the offset of the acceleration sensor is the difference between the nominal value of the output voltage of the acceleration sensor at the acceleration of 0 m / s 2 and the actual output voltage value of the acceleration sensor in the unit of acceleration (m / s 2 ). This is the converted value.

以下、x方向加速度センサのオフセットをx方向加速度オフセットと呼び、z方向加速度センサのオフセットをz方向加速度オフセットと呼ぶ。   Hereinafter, the offset of the x direction acceleration sensor is referred to as an x direction acceleration offset, and the offset of the z direction acceleration sensor is referred to as a z direction acceleration offset.

本実施の形態では、自動二輪車100の略等速時に、後述する拡張カルマンフィルタを用いてx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットを推定する。   In the present embodiment, the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset are estimated using an extended Kalman filter, which will be described later, at approximately constant speed of the motorcycle 100.

ここで、略等速時とは、自動二輪車100の停止時、自動二輪車100の等速走行時および自動二輪車100の走行速度の変化率が予め定められたしきい値以下のときを含む。以下の説明では、等速走行時および走行速度の変化率がしきい値以下のときを単に等速走行時と呼ぶ。   Here, the substantially constant speed includes when the motorcycle 100 is stopped, when the motorcycle 100 is traveling at a constant speed, and when the rate of change of the traveling speed of the motorcycle 100 is equal to or less than a predetermined threshold. In the following description, the time when the vehicle travels at a constant speed and the rate of change of the travel speed is equal to or less than a threshold value are simply referred to as when traveling at a constant speed.

そして、自動二輪車100の加速時および減速時に、x方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの推定値に基づいてx方向の加速度Gおよびz方向の加速度Gを補正し、x方向の加速度Gおよびz方向の加速度Gの補正値に基づいて車体1のピッチ角θを推定する。さらに、ピッチ角θの推定値を用いて自動二輪車100のX方向の加速度およびZ方向の加速度を算出する。また、X方向の加速度を積分することにより自動二輪車100のX方向の速度を算出する。 Then, at the time of acceleration and deceleration of the motorcycle 100, and corrects the acceleration G x and z directions of the acceleration G z in the x direction based on the estimated value of the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset, x-direction acceleration G x The pitch angle θ p of the vehicle body 1 is estimated based on the correction value of the acceleration G z in the z direction. Moreover, to calculate the acceleration of the acceleration and the Z-direction of the X-direction of the motorcycle 100 by using the estimated value of the pitch angle theta p. Further, the speed in the X direction of the motorcycle 100 is calculated by integrating the acceleration in the X direction.

(2)本実施の形態に係る自動二輪車の全体の構成
図2は本実施の形態に係る自動二輪車100の全体の概略構成を示す図である。この自動二輪車100には、後述するABS(アンチロック・ブレーキ・システム)が搭載される。
(2) Overall Configuration of Motorcycle According to the Present Embodiment FIG. 2 is a diagram showing an overall schematic configuration of the motorcycle 100 according to the present embodiment. The motorcycle 100 is equipped with an ABS (anti-lock brake system) which will be described later.

図2に示すように、自動二輪車100の車体1の前部に前輪2が取り付けられ、車体1の後部に後輪3が取り付けられている。   As shown in FIG. 2, the front wheel 2 is attached to the front part of the vehicle body 1 of the motorcycle 100, and the rear wheel 3 is attached to the rear part of the vehicle body 1.

前輪2の中心部には前輪2とともに回転するセンサロータ4が設けられている。センサロータ4に前輪2の回転速度を検出する前輪速度センサ5が取り付けられている。また、前輪2を制動するために前輪2のブレーキディスクに接触するフロントブレーキキャリパ6が設けられている。   A sensor rotor 4 that rotates together with the front wheel 2 is provided at the center of the front wheel 2. A front wheel speed sensor 5 for detecting the rotational speed of the front wheel 2 is attached to the sensor rotor 4. A front brake caliper 6 that contacts the brake disc of the front wheel 2 is provided to brake the front wheel 2.

後輪3の中心部には後輪3とともに回転するセンサロータ7が設けられている。センサロータ7に後輪3の回転速度を検出する後輪速度センサ8が取り付けられている。また、後輪3を制動するために後輪3のブレーキディスクに接触するリアブレーキキャリパ9が設けられている。   A sensor rotor 7 that rotates with the rear wheel 3 is provided at the center of the rear wheel 3. A rear wheel speed sensor 8 for detecting the rotational speed of the rear wheel 3 is attached to the sensor rotor 7. A rear brake caliper 9 that contacts the brake disk of the rear wheel 3 is provided to brake the rear wheel 3.

車体1の前側の上部にはハンドル11が左右に揺動可能に設けられ、ハンドル11にフロントブレーキレバー12および警告灯13が設けられている。   A handle 11 is provided at the front upper portion of the vehicle body 1 so as to be able to swing left and right, and a front brake lever 12 and a warning lamp 13 are provided on the handle 11.

車体1の中央部には、油圧ユニット10が設けられている。車体1の中央部の下側にはリアブレーキペダル14が設けられている。車体1の重心位置には、x方向加速度センサ21およびz方向加速度センサ22が取り付けられている。x方向加速度センサ21およびz方向加速度センサ22としては、傾斜検出、エアバックの衝撃検出、ハードディスクの落下検出等に用いられる2軸加速度センサまたは3軸加速度センサを用いることができる。   A hydraulic unit 10 is provided at the center of the vehicle body 1. A rear brake pedal 14 is provided below the center of the vehicle body 1. An x-direction acceleration sensor 21 and a z-direction acceleration sensor 22 are attached to the center of gravity of the vehicle body 1. As the x-direction acceleration sensor 21 and the z-direction acceleration sensor 22, a biaxial acceleration sensor or a triaxial acceleration sensor used for inclination detection, airbag impact detection, hard disk fall detection, or the like can be used.

車体1の後部には、電子制御ユニット(以下、ECUと略記する)30およびフェイルセーフリレー31が設けられている。   An electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 30 and a fail safe relay 31 are provided at the rear of the vehicle body 1.

(3)ABSの構成
図3はABSの油圧系統および電気系統を示す模式図である。
(3) Configuration of ABS FIG. 3 is a schematic diagram showing a hydraulic system and an electrical system of ABS.

図3に示すように、フロントブレーキレバー12にマスタシリンダ15が接続され、マスタシリンダ15は油圧ユニット10に接続されている。マスタシリンダ15には、ブレーキスイッチ17が設けられている。また、リアブレーキペダル14にマスタシリンダ16が接続され、マスタシリンダ16は油圧ユニット10に接続されている。マスタシリンダ16には、ブレーキスイッチ18が設けられている。   As shown in FIG. 3, a master cylinder 15 is connected to the front brake lever 12, and the master cylinder 15 is connected to the hydraulic unit 10. The master cylinder 15 is provided with a brake switch 17. A master cylinder 16 is connected to the rear brake pedal 14, and the master cylinder 16 is connected to the hydraulic unit 10. The master cylinder 16 is provided with a brake switch 18.

運転者がフロントブレーキレバー12を操作すると、マスタシリンダ15が油圧ユニット10からフロントブレーキキャリパ6に供給される作動油の圧力を上昇させる。それにより、フロントブレーキキャリパ6が駆動され、前輪2が制動される。このとき、ブレーキスイッチ17がオンすることによりECU30に前輪ブレーキ信号Bfが与えられる。   When the driver operates the front brake lever 12, the master cylinder 15 increases the pressure of the hydraulic oil supplied from the hydraulic unit 10 to the front brake caliper 6. Thereby, the front brake caliper 6 is driven, and the front wheel 2 is braked. At this time, when the brake switch 17 is turned on, the front wheel brake signal Bf is given to the ECU 30.

また、運転者がリアブレーキペダル14を操作するとマスタシリンダ16が油圧ユニット10からリアブレーキキャリバ9に供給される作動油の圧力を上昇させる。それにより、リアブレーキキャリバ9が駆動され、後輪3が制動される。このとき、ブレーキスイッチ18がオンすることによりECU30に後輪ブレーキ信号Brが与えられる。   When the driver operates the rear brake pedal 14, the master cylinder 16 increases the pressure of the hydraulic oil supplied from the hydraulic unit 10 to the rear brake caliber 9. Thereby, the rear brake caliber 9 is driven and the rear wheel 3 is braked. At this time, when the brake switch 18 is turned on, the rear wheel brake signal Br is given to the ECU 30.

前輪2のセンサロータ4に設けられた前輪速度センサ5からECU30に前輪2の回転速度を示す前輪速度信号Rfが与えられる。また、後輪3のセンサロータ7に設けられた後輪速度センサ8からECU30に後輪3の回転速度を示す後輪速度信号Rrが与えられる。以下、前輪2の回転速度を前輪速度と呼び、後輪3の回転速度を後輪速度と呼ぶ。   A front wheel speed signal Rf indicating the rotational speed of the front wheel 2 is given to the ECU 30 from a front wheel speed sensor 5 provided in the sensor rotor 4 of the front wheel 2. Further, a rear wheel speed signal Rr indicating the rotational speed of the rear wheel 3 is given to the ECU 30 from a rear wheel speed sensor 8 provided on the sensor rotor 7 of the rear wheel 3. Hereinafter, the rotational speed of the front wheel 2 is referred to as a front wheel speed, and the rotational speed of the rear wheel 3 is referred to as a rear wheel speed.

x方向加速度センサ21からECU30にx方向加速度を示すx方向加速度信号Axが与えられる。また、z方向加速度センサ22からECU30にz方向加速度を示すz方向加速度信号Azが与えられる。   An x-direction acceleration signal Ax indicating the x-direction acceleration is supplied from the x-direction acceleration sensor 21 to the ECU 30. Further, a z-direction acceleration signal Az indicating the z-direction acceleration is given from the z-direction acceleration sensor 22 to the ECU 30.

ECU30は、前輪ブレーキ信号Bfまたは後輪ブレーキ信号Brに応答して油圧ユニット10内の油圧ポンプ用モータを駆動するためのモータ駆動信号MDをフェイルセーフリレー31を介して油圧ユニット10に出力する。   The ECU 30 outputs a motor drive signal MD for driving the hydraulic pump motor in the hydraulic unit 10 to the hydraulic unit 10 via the fail safe relay 31 in response to the front wheel brake signal Bf or the rear wheel brake signal Br.

また、ECU30は、前輪速度信号Rf、後輪速度信号Rr、x方向加速度信号Axおよびz方向加速度信号Azに基づいて、前輪用の減圧信号FPおよび後輪用の減圧信号RPをフェイルセーフリレー31を介して油圧ユニット10に出力する。   Further, the ECU 30 provides the front wheel speed signal Rf, the rear wheel speed signal Rr, the x direction acceleration signal Ax, and the z direction acceleration signal Az to the front wheel decompression signal FP and the rear wheel decompression signal RP as the fail-safe relay 31. And output to the hydraulic unit 10.

油圧ユニット10は、前輪用の減圧信号FPに応答してフロントブレーキキャリパ6に供給される作動油の圧力を減少させる。それにより、フロントブレーキキャリパ6による前輪2の制動が緩められる。また、自動二輪車100は、後輪用の減圧信号RPに応答してリアブレーキキャリパ9に供給される作動油の圧力を減少させる。それにより、リアブレーキキャリパ9による後輪3の制動が緩められる。   The hydraulic unit 10 reduces the pressure of the hydraulic oil supplied to the front brake caliper 6 in response to the pressure reduction signal FP for the front wheels. Thereby, braking of the front wheel 2 by the front brake caliper 6 is loosened. In addition, the motorcycle 100 reduces the pressure of the hydraulic oil supplied to the rear brake caliper 9 in response to the rear wheel decompression signal RP. Thereby, braking of the rear wheel 3 by the rear brake caliper 9 is loosened.

フェイルセーフリレー31は、ABSの故障時に油圧ユニット10のABSの動作を通常の制動動作に切り替える。ABSの故障時には、警告灯13が点灯する。   The fail-safe relay 31 switches the ABS operation of the hydraulic unit 10 to a normal braking operation when the ABS fails. When the ABS fails, the warning lamp 13 is turned on.

(4)車速推定部の構成
図4は車速推定部の構成を示すブロック図である。
(4) Configuration of Vehicle Speed Estimation Unit FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the vehicle speed estimation unit.

本実施の形態に係る加速度推定装置は図4の車速推定部300に用いられる。車速推定部300は、速度選択部310、フィルタ選択部320、等速用カルマンフィルタ330、加減速用カルマンフィルタ340、オフセット記憶部350、オフセット補正部360、加速度補正部370および車速演算部380を含む。車速推定部300内の各構成要素は、図2および図3のECU30およびプログラムの機能により実現される。   The acceleration estimation apparatus according to the present embodiment is used in vehicle speed estimation section 300 in FIG. The vehicle speed estimation unit 300 includes a speed selection unit 310, a filter selection unit 320, a constant speed Kalman filter 330, an acceleration / deceleration Kalman filter 340, an offset storage unit 350, an offset correction unit 360, an acceleration correction unit 370, and a vehicle speed calculation unit 380. Each component in the vehicle speed estimation unit 300 is realized by the functions of the ECU 30 and the program in FIGS. 2 and 3.

速度選択部310には、前輪速度センサ5および後輪速度センサ8からそれぞれ前輪速度信号Rfおよび後輪速度信号Rrが与えられ、x方向加速度センサ21からx方向加速度信号Axが与えられる。   The speed selector 310 is provided with a front wheel speed signal Rf and a rear wheel speed signal Rr from the front wheel speed sensor 5 and the rear wheel speed sensor 8, respectively, and is provided with an x direction acceleration signal Ax from the x direction acceleration sensor 21.

速度選択部310は、自動二輪車100の略等速時(停止時および等速走行時)には、前輪速度信号Rfを車速として選択する。加減速時には、前輪速度信号Rfおよび後輪速度信号Rrに基づいて前輪速度と後輪速度とを比較し、加速時には前輪速度および後輪速度のうち小さい方の値を車速として選択し、減速時には前輪速度および後輪速度のうち大きい方の値を車速として選択する。なお、略等速状態または加減速状態の判定は、判定時に選択されている車速の変化率に基づいて行われる。また、速度選択部310により選択された車速は車速演算部380に出力される。   Speed selection unit 310 selects front wheel speed signal Rf as the vehicle speed when motorcycle 100 is at substantially constant speed (when stopped and at constant speed). During acceleration / deceleration, the front wheel speed and the rear wheel speed are compared based on the front wheel speed signal Rf and the rear wheel speed signal Rr. During acceleration, the smaller of the front wheel speed and the rear wheel speed is selected as the vehicle speed, and during deceleration, The larger value of the front wheel speed and the rear wheel speed is selected as the vehicle speed. The determination of the substantially constant speed state or the acceleration / deceleration state is made based on the rate of change of the vehicle speed selected at the time of determination. Further, the vehicle speed selected by the speed selection unit 310 is output to the vehicle speed calculation unit 380.

等速用カルマンフィルタ330には、速度選択部310から車速が与えられ、x方向加速度センサ21およびz方向加速度センサ22からそれぞれx方向加速度信号Axおよびz方向加速度信号Azが与えられる。等速用カルマンフィルタ330は、自動二輪車100の略等速時(停止時および等速走行時)に後述する方法でx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットを推定し、x方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値を得る。   The constant speed Kalman filter 330 is supplied with the vehicle speed from the speed selection unit 310 and the x direction acceleration signal Ax and the z direction acceleration signal Az from the x direction acceleration sensor 21 and the z direction acceleration sensor 22, respectively. The constant-speed Kalman filter 330 estimates the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset by a method described later when the motorcycle 100 is at substantially constant speed (when stopped and at constant speed), and calculates the x-direction acceleration offset estimated value and z Obtain a direction acceleration offset estimate.

オフセット記憶部350は、等速用カルマンフィルタ330により得られたx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値を記憶する。   The offset storage unit 350 stores the x-direction acceleration offset estimated value and the z-direction acceleration offset estimated value obtained by the constant velocity Kalman filter 330.

オフセット補正部360には、x方向加速度センサ21およびz方向加速度センサ22からそれぞれx方向加速度信号Axおよびz方向加速度信号Azが与えられ、オフセット記憶部350からx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値が与えられる。オフセット補正部360は、自動二輪車100の加速時および減速時に、x方向加速度オフセット推定値、z方向加速度オフセット推定値、x方向加速度信号Axおよびz方向加速度信号Azに基づいてx方向加速度およびz方向加速度を補正する。   The offset correction unit 360 is provided with the x-direction acceleration signal Ax and the z-direction acceleration signal Az from the x-direction acceleration sensor 21 and the z-direction acceleration sensor 22, respectively, and the x-direction acceleration offset estimated value and the z-direction acceleration from the offset storage unit 350. An offset estimate is given. When the motorcycle 100 is accelerated and decelerated, the offset correction unit 360 determines the x direction acceleration and the z direction based on the x direction acceleration offset estimated value, the z direction acceleration offset estimated value, the x direction acceleration signal Ax, and the z direction acceleration signal Az. Correct the acceleration.

加減速用カルマンフィルタ340は、自動二輪車100の加速時および減速時に、速度選択部310から与えられる車輪速度ならびにオフセット補正部360により補正されたx方向加速度およびz方向加速度に基づいて車体1のピッチ角を推定し、ピッチ角推定値を得る。   The acceleration / deceleration Kalman filter 340 determines the pitch angle of the vehicle body 1 based on the wheel speed given from the speed selection unit 310 and the x-direction acceleration and the z-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 when the motorcycle 100 is accelerated and decelerated. And an estimated pitch angle value is obtained.

フィルタ選択部320には、速度選択部310から略等速状態または加減速状態の判定結果を示す情報が与えられる。フィルタ選択部320は、判定結果を示す情報に基づき、略等速状態のときには等速用カルマンフィルタ330を動作させ、加速または減速状態のときには加減速用カルマンフィルタ340を動作させるとともに車速演算部380を動作させる。   Information indicating the determination result of the substantially constant speed state or the acceleration / deceleration state is given to the filter selection unit 320 from the speed selection unit 310. Based on the information indicating the determination result, the filter selection unit 320 operates the constant speed Kalman filter 330 in the substantially constant speed state, operates the acceleration / deceleration Kalman filter 340 and operates the vehicle speed calculation unit 380 in the acceleration or deceleration state. Let

加速度補正部370は、加減速用カルマンフィルタ340により得られたピッチ角推定値に基づいてオフセット補正部360により補正されたx方向加速度およびz方向加速度を補正することによりX方向加速度およびZ方向加速度を得る。   The acceleration correction unit 370 corrects the x-direction acceleration and the z-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 based on the estimated pitch angle obtained by the acceleration / deceleration Kalman filter 340, thereby obtaining the X-direction acceleration and the Z-direction acceleration. obtain.

車速演算部380は、動作直前に速度選択部310から得られる車速を初期値として加速度補正部370により得られるX方向加速度を時間積分することによりX方向速度(車速)を算出し、車速を示す車速信号VXを出力する。   The vehicle speed calculation unit 380 calculates the X direction speed (vehicle speed) by time-integrating the X direction acceleration obtained by the acceleration correction unit 370 with the vehicle speed obtained from the speed selection unit 310 immediately before the operation as an initial value, and indicates the vehicle speed. A vehicle speed signal VX is output.

(5)車速推定部の動作
図5は車速推定部300におけるx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの推定動作と車輪速度の変化との関係を説明するための図である。図5の縦軸はオフセットおよび車輪速度を表し、横軸は時間を表す。太い実線が車輪速度の変化を示し、細い実線がx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値の変化を示す。
(5) Operation of Vehicle Speed Estimation Unit FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the estimation operation of the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset in the vehicle speed estimation unit 300 and the wheel speed change. The vertical axis in FIG. 5 represents offset and wheel speed, and the horizontal axis represents time. A thick solid line indicates a change in wheel speed, and a thin solid line indicates a change in the x-direction acceleration offset estimated value and the z-direction acceleration offset estimated value.

自動二輪車100の停止時および等速走行時に等速用カルマンフィルタ330においてx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの推定動作が行われ、加速時および減速時にはx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値が保持される。   The constant speed Kalman filter 330 performs an x-direction acceleration offset and a z-direction acceleration offset estimation operation when the motorcycle 100 is stopped and travels at a constant speed, and an x-direction acceleration offset estimated value and a z-direction acceleration offset estimate during acceleration and deceleration. The value is retained.

図6は車速推定部300の動作を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the vehicle speed estimation unit 300.

車速推定部300のフィルタ選択部320は、速度選択部310で選択された車輪速度の変化率が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する(ステップS1)。ここで、しきい値は、例えば−0.2〜+0.2[m/s]に設定される。 The filter selection unit 320 of the vehicle speed estimation unit 300 determines whether or not the change rate of the wheel speed selected by the speed selection unit 310 is greater than a predetermined threshold value (step S1). Here, the threshold value is set to, for example, −0.2 to +0.2 [m / s 2 ].

車輪速度の変化率が予め定められたしきい値以下の場合には、フィルタ選択部320は、自動二輪車100が停止または等速走行しているとみなし、車輪速度から車速を算出する(ステップS2)。ここで、車速は後述するX方向速度観測値に相当する。   When the change rate of the wheel speed is equal to or less than a predetermined threshold value, the filter selection unit 320 regards the motorcycle 100 as stopped or traveling at a constant speed, and calculates the vehicle speed from the wheel speed (step S2). ). Here, the vehicle speed corresponds to an X-direction speed observation value described later.

次に、等速用カルマンフィルタ330は、後述する方法でx方向加速度センサ21のオフセット(x方向加速度オフセット)およびz方向加速度センサ22のオフセット(z方向加速度オフセット)をそれぞれ推定し、x方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値を得る(ステップS3)。この場合、後述するZ方向速度観測値はたとえば0とする。その後、ステップS1に戻る。   Next, the constant velocity Kalman filter 330 estimates the offset of the x-direction acceleration sensor 21 (x-direction acceleration offset) and the offset of the z-direction acceleration sensor 22 (z-direction acceleration offset) by a method to be described later, and x-direction acceleration offset. An estimated value and a z-direction acceleration offset estimated value are obtained (step S3). In this case, a Z-direction velocity observation value to be described later is set to 0, for example. Then, it returns to step S1.

ステップS1において車輪速度の変化率が予め定められたしきい値よりも大きい場合には、フィルタ選択部320は、自動二輪車100が加速または減速しているとみなし、オフセット記憶部350はx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値の前回値(ステップS3で推定された値)を記憶する(ステップS4)。   When the change rate of the wheel speed is larger than the predetermined threshold value in step S1, the filter selection unit 320 regards the motorcycle 100 as accelerating or decelerating, and the offset storage unit 350 determines the acceleration in the x direction. The previous value of the offset estimated value and the z-direction acceleration offset estimated value (value estimated in step S3) is stored (step S4).

次に、オフセット補正部360は、オフセット記憶部350に記憶されたx方向加速度オフセット推定値およびz方向加速度オフセット推定値に基づいて後述する方法でx方向加速度センサ21の検出値およびz方向加速度センサ22の検出値をそれぞれ補正する(ステップS5)。   Next, the offset correction unit 360 uses the detected value of the x-direction acceleration sensor 21 and the z-direction acceleration sensor by a method described later based on the estimated x-direction acceleration offset value and the estimated z-direction acceleration offset value stored in the offset storage unit 350. Each of the detected values 22 is corrected (step S5).

次いで、加減速用カルマンフィルタ340は、オフセット補正部360により補正されたx方向加速度センサ21の検出値およびz方向加速度センサ22の検出値に基づいて後述する方法で車体1のピッチ角を推定し、ピッチ角推定値を得る(ステップS6)。   Next, the acceleration / deceleration Kalman filter 340 estimates the pitch angle of the vehicle body 1 by a method described later based on the detection value of the x-direction acceleration sensor 21 and the detection value of the z-direction acceleration sensor 22 corrected by the offset correction unit 360. A pitch angle estimated value is obtained (step S6).

次に、加速度補正部370は、オフセット補正部360により補正されたx方向加速度センサ21の検出値、z方向加速度センサ22の検出値およびピッチ角推定値を用いて後述する方法でx方向加速度およびz方向加速度を補正することによりX方向加速度およびY方向加速度を算出する(ステップS7)。   Next, the acceleration correction unit 370 uses the detection value of the x-direction acceleration sensor 21 corrected by the offset correction unit 360, the detection value of the z-direction acceleration sensor 22, and the estimated pitch angle by a method to be described later. X direction acceleration and Y direction acceleration are calculated by correcting the z direction acceleration (step S7).

さらに、車速演算部380は、X方向加速度を時間積分することにより車速を算出する(ステップS8)。その後、ステップS1に戻る。   Furthermore, the vehicle speed calculation unit 380 calculates the vehicle speed by time-integrating the X-direction acceleration (step S8). Then, it returns to step S1.

(6)ABS信号処理部の構成および動作
図7はABS信号処理部の構成を示すブロック図である。
(6) Configuration and Operation of ABS Signal Processing Unit FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the ABS signal processing unit.

図7のABS信号処理部は、車速推定部300、第1の信号発生部400および第2の信号発生部500を含む。図7のABS信号処理部は、図2および図3のECU30およびプログラムの機能により実現される。   The ABS signal processing unit in FIG. 7 includes a vehicle speed estimation unit 300, a first signal generation unit 400, and a second signal generation unit 500. The ABS signal processing unit in FIG. 7 is realized by the functions of the ECU 30 and the program in FIGS. 2 and 3.

第1の信号発生部400は、加速度演算部410、スリップ判定部420、加速度判定部430および減圧信号発生部440を含む。第2の信号発生部500は、加速度演算部510、スリップ判定部520、加速度判定部530および減圧信号発生部540を含む。   First signal generation unit 400 includes an acceleration calculation unit 410, a slip determination unit 420, an acceleration determination unit 430, and a decompression signal generation unit 440. Second signal generation unit 500 includes an acceleration calculation unit 510, a slip determination unit 520, an acceleration determination unit 530, and a decompression signal generation unit 540.

第1の信号発生部400のスリップ判定部420には、前輪速度センサ5から前輪速度信号Rfが与えられ、車速推定部300から車速信号VXが与えられる。加速度演算部410には、前輪速度センサ5から前輪速度信号Rfが与えられる。   The slip determination unit 420 of the first signal generation unit 400 is given a front wheel speed signal Rf from the front wheel speed sensor 5 and a vehicle speed signal VX from the vehicle speed estimation unit 300. A front wheel speed signal Rf is given to the acceleration calculation unit 410 from the front wheel speed sensor 5.

スリップ判定部420は、前輪速度信号Rfに基づいて算出される車速と車速信号VXにより示される車速との差が予め定められた基準値よりも大きいか否かに基づいて前輪2がスリップしているか否かを判定する。   The slip determination unit 420 causes the front wheel 2 to slip based on whether or not the difference between the vehicle speed calculated based on the front wheel speed signal Rf and the vehicle speed indicated by the vehicle speed signal VX is greater than a predetermined reference value. It is determined whether or not.

加速度演算部410は、前輪速度信号Rfに基づいて前輪2の加速度を算出する。加速度判定部430は、加速度演算部410により算出された加速度が負から正に変化したか否かに基づいて前輪2がスリップ状態から回復しているか否かを判定する。   The acceleration calculation unit 410 calculates the acceleration of the front wheel 2 based on the front wheel speed signal Rf. The acceleration determination unit 430 determines whether or not the front wheel 2 has recovered from the slip state based on whether or not the acceleration calculated by the acceleration calculation unit 410 has changed from negative to positive.

減圧信号発生部440は、スリップ判定部420により前輪2がスリップしていると判定されたときに減圧信号FPを図3の油圧ユニット10に与え、加速度判定部430により前輪2がスリップ状態から回復していると判定されたときに減圧信号FPを解除する。   The decompression signal generator 440 gives the decompression signal FP to the hydraulic unit 10 in FIG. 3 when the slip determination unit 420 determines that the front wheel 2 is slipping, and the acceleration determination unit 430 recovers the front wheel 2 from the slip state. The pressure reduction signal FP is canceled when it is determined that the operation is being performed.

第2の信号発生部500のスリップ判定部520には、後輪速度センサ8から後輪速度信号Rrが与えられ、車速推定部300から車速信号VXが与えられる。加速度演算部510には、後輪速度センサ8から後輪速度信号Rrが与えられる。   The slip determination unit 520 of the second signal generation unit 500 is given a rear wheel speed signal Rr from the rear wheel speed sensor 8 and a vehicle speed signal VX from the vehicle speed estimation unit 300. The acceleration calculation unit 510 is provided with a rear wheel speed signal Rr from the rear wheel speed sensor 8.

スリップ判定部520は、後輪速度信号Rrに基づいて算出される車速と車速信号VXにより示される車速との差が予め定められた基準値よりも大きいか否かに基づいて後輪3がスリップしているか否かを判定する。   The slip determination unit 520 causes the rear wheel 3 to slip based on whether or not the difference between the vehicle speed calculated based on the rear wheel speed signal Rr and the vehicle speed indicated by the vehicle speed signal VX is greater than a predetermined reference value. It is determined whether or not.

加速度演算部510は、後輪速度信号Rrに基づいて後輪3の加速度を算出する。加速度判定部530は、加速度演算部510により算出された加速度が負から正に変化したか否かに基づいて後輪3がスリップ状態から回復しているか否かを判定する。   The acceleration calculation unit 510 calculates the acceleration of the rear wheel 3 based on the rear wheel speed signal Rr. The acceleration determination unit 530 determines whether or not the rear wheel 3 has recovered from the slip state based on whether or not the acceleration calculated by the acceleration calculation unit 510 has changed from negative to positive.

減圧信号発生部540は、スリップ判定部520により後輪3がスリップしていると判定されたときに減圧信号RPを図3の油圧ユニット10に与え、加速度判定部530により後輪3がスリップ状態から回復していると判定されたときに減圧信号RPを解除する。   The decompression signal generation unit 540 gives the decompression signal RP to the hydraulic unit 10 in FIG. 3 when the slip determination unit 520 determines that the rear wheel 3 is slipping, and the acceleration determination unit 530 causes the rear wheel 3 to slip. The decompression signal RP is canceled when it is determined that the recovery has occurred.

(7)等速用カルマンフィルタ330によるオフセットの推定
次に、等速用カルマンフィルタ330によるx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの推定方法について説明する。
(7) Estimation of Offset by Constant Velocity Kalman Filter 330 Next, an estimation method of the x direction acceleration offset and the z direction acceleration offset by the constant velocity Kalman filter 330 will be described.

x方向加速度オフセット、z方向加速度オフセット、観測雑音およびプロセス雑音を考慮すると、次の状態方程式が得られる。kはステップ(離散時刻)である。   Considering the x-direction acceleration offset, z-direction acceleration offset, observation noise, and process noise, the following equation of state is obtained. k is a step (discrete time).

Figure 2007271605
Figure 2007271605

観測方程式は下記式のようになる。   The observation equation is as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(3),(4)の行列の要素を表1に示す。   Table 1 shows the matrix elements of the above equations (3) and (4).

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(4)のX方向速度観測値Vobx(k)は図4の前輪速度センサ5から与えられる前輪速度信号Rfにより得られる。Z方向速度観測値Vobz(k)は、停止時および等速走行時にはほとんど0であると考えられるので、ここでは0.0m/sに設定する。 The X direction speed observation value V obsx (k) of the above equation (4) is obtained from the front wheel speed signal Rf given from the front wheel speed sensor 5 of FIG. The Z-direction speed observation value V obsz (k) is considered to be almost 0 at the time of stopping and traveling at a constant speed, and is set to 0.0 m / s here.

x方向加速度観測値Gobx(k)はx方向加速度センサ21からのx方向加速度信号Axにより得られ、z方向加速度観測値Gobz(k)はz方向加速度センサ22からのz方向加速度信号Azにより得られる。 The x-direction acceleration observation value G obsx (k) is obtained from the x-direction acceleration signal Ax from the x-direction acceleration sensor 21, and the z-direction acceleration observation value G obsz (k) is obtained from the z-direction acceleration sensor 22. Is obtained.

観測雑音およびプロセス雑音については、現実的および経験的に妥当性のある値をそれぞれ設定し、その値を基準としてシミュレーションにより調整する。   For observation noise and process noise, realistically and empirically valid values are set, respectively, and adjusted by simulation based on these values.

上式(3)の左辺はステップk+1における状態ベクトルxk+1であり、状態ベクトルxk+1は次式のように表される。 The left side of the above equation (3) is the state vector x k + 1 at step k + 1 , and the state vector x k + 1 is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(3)の右辺第1項は係数ベクトルAおよびステップkにおける状態ベクトルxの積であり、係数ベクトルAおよび状態ベクトルxは次式のように表される。 The first term of the right side of the above equation (3) is the product of the state vector x k in the coefficient vector A and step k, the coefficient vector A and the state vector x k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(3)の右辺第2項はステップkにおけるプロセス雑音ベクトルwであり、プロセス雑音ベクトルwは次式のように表される。 The second term on the right side of the above equation (3) is the process noise vector w k at step k , and the process noise vector w k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(3)の右辺第3項はステップkにおける外力ベクトルuであり、外力ベクトルuは次式のように表される。 Third term of the right side of the above equation (3) is the external force vector u k at step k, the external force vector u k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(4)の左辺はステップkにおける観測ベクトルyであり、観測ベクトルyは次式のように表される。 The left side of the above equation (4) is an observation vector y k at step k, and the observation vector y k is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(4)の右辺第1項は係数ベクトルBおよびステップkにおける状態ベクトルxの積であり、係数ベクトルBは次式のように表される。 The first term of the right side of the above equation (4) is the product of the state vector x k in the coefficient vector B and the step k, the coefficient vector B is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(4)の右辺第2項はステップkにおける観測雑音ベクトルvであり、観測雑音ベクトルvは次式のように表される。 The second term on the right side of the above equation (4) is the observation noise vector v k at step k , and the observation noise vector v k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(5)〜(9)から上式(3)は次式のように表される。   From the above equations (5) to (9), the above equation (3) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(10)〜(12),(7)から上式(4)は次式のように表される。   From the above formulas (10) to (12) and (7), the above formula (4) is expressed as the following formula.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

ここで、ピッチ角θを状態量(状態ベクトルの要素)に含めて以下のように拡張カルマンフィルタを用いて逐次計算によりx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットを推定する。 Here, the pitch angle θ p is included in the state quantity (state vector element), and the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset are estimated by sequential calculation using an extended Kalman filter as follows.

ピッチ角θを含むステップkにおける状態ベクトルzは次式のように表される。 The state vector z k in step k including the pitch angle θ p is expressed as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

添え字Tは転置行列を表す。また、関数f(z)を次式のように表す。 The subscript T represents a transposed matrix. Further, the function f k (z k ) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(14)において、係数ベクトルFは次式のように表される。 In the above equation (14), the coefficient vector F k is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

定数Aaxは例えば0であり、定数Aθpは例えば1である。ここで、ステップkにおける状態ベクトルzの推定値をzEk|kとし、ステップk−1における状態ベクトルzの推定値をzEk|k−1とし、ステップkにおける状態ベクトルzk+1の推定値をzEk+1|kとすると、フィルタ方程式は次式のようになる。 The constant A ax is 0, for example, and the constant A θp is 1, for example. Here, the estimated value of the state vector z k at step k z Ek | a k, the estimate of the state vector z k at step k-1 z Ek | a k-1, the estimation of the state vector z k + 1 in step k If the value is zEk + 1 | k , the filter equation is as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(16)において、Kはカルマンゲインであり、観測ベクトルyは上式(10)で表される。また、関数h(zEk|k−1)については後述する。 In the above equation (16), K k is the Kalman gain, and the observation vector y k is represented by the above equation (10). The function h k (z Ek | k−1 ) will be described later.

カルマンゲインKは次式のように表される。 The Kalman gain K k is expressed as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(18)において、Σk|k−1はステップk−1における状態ベクトルzの推定誤差の共分散行列であり、Σvkは観測雑音ベクトルvの共分散行列である。行列Hについては、後述する。 In the above equation (18), Σ k | k−1 is the covariance matrix of the estimation error of the state vector z k in step k−1, and Σ vk is the covariance matrix of the observation noise vector v k . The matrix Hk will be described later.

状態ベクトルzの推定誤差の共分散行列Σk|kは次式のように表される。 The covariance matrix Σ k | k of the estimation error of the state vector z k is expressed as follows:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

誤差の共分散行列方程式は次式のように表される。   The error covariance matrix equation is expressed as:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

行列Gについては後述する。上式(18),(19)における行列Hは次式のように表される。 The matrix Gk will be described later. The matrix H k in the above equations (18) and (19) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

また、上式(16)における関数h(zEk|k−1)は次式のように表される。 In addition, the function h k (z Ek | k−1 ) in the above equation (16) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(22)において、xEk|k−1はステップk−1における状態ベクトルxの推定値である。また、θpEk|k−1はステップk−1におけるピッチ角θ(k)の推定値である。行列Cは次式のように表される。 In the above equation (22), x Ek | k−1 is an estimated value of the state vector x k in step k−1. Θ pEk | k−1 is an estimated value of the pitch angle θ p (k) at step k−1. The matrix C k is expressed as follows:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(20)における行列Gは次式のように表される。 The matrix G k in the above equation (20) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(24)において、Iは単位行列である。   In the above equation (24), I is a unit matrix.

上記の拡張カルマンフィルタにより自動二輪車100の停止時および等速走行時のx方向加速度オフセットεoffx(k)およびz方向加速度オフセットεoffz(k)とともにピッチ角θ(k)を推定することができる。 With the extended Kalman filter, the pitch angle θ p (k) can be estimated together with the x-direction acceleration offset ε offx (k) and the z-direction acceleration offset ε offz (k) when the motorcycle 100 is stopped and traveling at a constant speed. .

(8)等速用カルマンフィルタ330のシミュレーション
ここで、上記の等速用カルマンフィルタ330のシミュレーションを行い、x方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットを推定した。
(8) Simulation of constant velocity Kalman filter 330 Here, simulation of the constant velocity Kalman filter 330 was performed, and the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset were estimated.

図8は加速度オフセットの真値と加速度オフセットの推定誤差との関係を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the true value of the acceleration offset and the estimation error of the acceleration offset.

図8の横軸はx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの真値を表し、縦軸は加速度オフセットの推定誤差を表す。加速度オフセットの推定誤差は、x方向加速度オフセットの推定値とx方向加速度オフセットの真値との差およびz方向加速度オフセットの推定値とz方向加速度オフセットの真値との差である。   The horizontal axis in FIG. 8 represents the true value of the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset, and the vertical axis represents the acceleration offset estimation error. The estimation error of the acceleration offset is the difference between the estimated value of the x-direction acceleration offset and the true value of the x-direction acceleration offset, and the difference between the estimated value of the z-direction acceleration offset and the true value of the z-direction acceleration offset.

図8において、z方向加速度オフセットの推定誤差を白丸印で示し、x方向加速度オフセットの推定誤差を黒三角印で示す。図8に示すように、x方向加速度オフセットの推定誤差は0.06m/s以内であり、z方向加速度オフセットの推定誤差は0.001m/s以内であった。 In FIG. 8, the estimation error of the z-direction acceleration offset is indicated by white circles, and the estimation error of the x-direction acceleration offset is indicated by black triangles. As shown in FIG. 8, the estimation error of the x-direction acceleration offset was within 0.06 m / s 2 , and the estimation error of the z-direction acceleration offset was within 0.001 m / s 2 .

図9は加速度オフセットの推定過程における加速度オフセットの推定値の時間的変化を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a temporal change in the estimated value of the acceleration offset in the estimation process of the acceleration offset.

図9の横軸は時間を表し、縦軸は加速度オフセットを表す。図9において、z方向加速度オフセットの真値を細い実線で示し、z方向加速度オフセットの推定値を太い実線で示し、x方向加速度オフセットの真値を細い点線で示し、x方向加速度オフセットの推定値を太い点線で示す。   The horizontal axis in FIG. 9 represents time, and the vertical axis represents acceleration offset. In FIG. 9, the true value of the z-direction acceleration offset is indicated by a thin solid line, the estimated value of the z-direction acceleration offset is indicated by a thick solid line, the true value of the x-direction acceleration offset is indicated by a thin dotted line, and the estimated value of the x-direction acceleration offset Is indicated by a thick dotted line.

図9に示すように、x方向加速度オフセットの推定値およびz方向加速度オフセットの推定値は、共に2秒で完全に収束している。このことから、2秒以上の等速状態が存在すればx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットを推定することが可能となる。   As shown in FIG. 9, the estimated value of the x-direction acceleration offset and the estimated value of the z-direction acceleration offset both converge completely in 2 seconds. From this, it is possible to estimate the x-direction acceleration offset and the z-direction acceleration offset if a constant velocity state of 2 seconds or more exists.

(9)加減速用カルマンフィルタ340によるピッチ角の推定
次に、加減速用カルマンフィルタ340によるピッチ角の推定方法について説明する。
(9) Pitch Angle Estimation Using Acceleration / Deceleration Kalman Filter 340 Next, a pitch angle estimation method using the acceleration / deceleration Kalman filter 340 will be described.

観測雑音およびプロセス雑音を考慮すると、次の状態方程式が得られる。kはステップ(離散時刻)である。   Considering the observation noise and process noise, the following equation of state is obtained. k is a step (discrete time).

Figure 2007271605
Figure 2007271605

観測方程式は下記式のようになる。   The observation equation is as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(25),(26)の行列の要素を表2に示す。   Table 2 shows the matrix elements of the above equations (25) and (26).

Figure 2007271605
Figure 2007271605

ここで、x方向加速度補正値GAobx(k)は図4のオフセット補正部360により補正されたx方向加速度であり、x方向加速度観測値Gobx(k)からx方向加速度オフセットεoffx(k)を減算した値である。また、z方向加速度補正値GAobz(k)は図4のオフセット補正部360により補正されたz方向加速度であり、z方向加速度観測値Gobz(k)からz方向加速度オフセットεoffz(k)を減算した値である。 Here, the x-direction acceleration correction value G Aobx (k) is the x-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 of FIG. 4, and the x-direction acceleration offset ε offx (k) from the x-direction acceleration observation value G obsx (k). ) Is subtracted. Further, z direction acceleration correction value G Aobz (k) is the z-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 of FIG. 4, z direction acceleration observed value G obz (k) from the z-direction acceleration offset ε offz (k) Is a value obtained by subtracting.

観測雑音およびプロセス雑音については、現実的および経験的に妥当性のある値をそれぞれ設定し、その値を基準としてシミュレーションにより調整する。   For observation noise and process noise, realistically and empirically valid values are set, respectively, and adjusted by simulation based on these values.

上式(25)の左辺はステップk+1における状態ベクトルxk+1であり、状態ベクトルxk+1は次式のように表される。 The left side of the above equation (25) is the state vector x k + 1 at step k + 1 , and the state vector x k + 1 is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(25)の右辺第1項は係数ベクトルAおよびステップkにおける状態ベクトルxの積であり、係数ベクトルAおよび状態ベクトルxは次式のように表される。 The first term of the right side of the above equation (25) is the product of the state vector x k in the coefficient vector A and step k, the coefficient vector A and the state vector x k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(25)の右辺第2項はステップkにおけるプロセス雑音ベクトルwであり、プロセス雑音ベクトルwは次式のように表される。 The second term on the right side of the above equation (25) is the process noise vector w k at step k , and the process noise vector w k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(26)の左辺はステップkにおける観測ベクトルyであり、観測ベクトルyは次式のように表される。 The left side of the above equation (26) is the observation vector y k at step k, and the observation vector y k is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(26)の右辺第1項は係数ベクトルBおよびステップkにおける状態ベクトルxの積であり、係数ベクトルBは次式のように表される。 The first term of the right side of the above equation (26) is the product of the state vector x k in the coefficient vector B and the step k, the coefficient vector B is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(26)の第2項はステップkにおける観測雑音ベクトルvであり、観測雑音ベクトルvは次式のように表される。 The second term of the above equation (26) is the observation noise vector v k at step k , and the observation noise vector v k is expressed by the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(27)〜(30)から上式(25)は次式のように表される。   From the above equations (27) to (30), the above equation (25) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(31)〜(33),(29)から上式(26)は次式のように表される。   From the above equations (31) to (33), (29), the above equation (26) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

ここで、ピッチ角θを状態量(状態ベクトルの要素)に含めて以下のように拡張カルマンフィルタを用いてピッチ角θを推定する。 Here, the pitch angle θ p is estimated by using the extended Kalman filter as follows by including the pitch angle θ p in the state quantity (state vector element).

ピッチ角θを含むステップkにおける状態ベクトルzは次式のように表される。 The state vector z k in step k including the pitch angle θ p is expressed as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

添え字Tは転置行列を表す。また、関数f(z)を次式のように表す。 The subscript T represents a transposed matrix. Further, the function f k (z k ) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(35)において、係数ベクトルFは次式のように表される。 In the above equation (35), the coefficient vector F k is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

定数Aaxは例えば0であり、定数Aθpは例えば1である。ここで、ステップkにおける状態ベクトルzの推定値をzEk|kとし、ステップk−1における状態ベクトルzの推定値をzEk|k−1とし、ステップKにおける状態ベクトルzk+1の推定値をzEk+1|kとすると、フィルタ方程式は次式のようになる。 The constant A ax is 0, for example, and the constant A θp is 1, for example. Here, the estimated value of the state vector z k at step k z Ek | a k, the estimate of the state vector z k at step k-1 z Ek | a k-1, the estimation of the state vector z k + 1 in step K If the value is zEk + 1 | k , the filter equation is as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(37)において、Kはカルマンゲインであり、観測ベクトルyは上式(31)で表される。また、関数h(zEk|k−1)については後述する。 In the above equation (37), K k is the Kalman gain, and the observation vector y k is represented by the above equation (31). The function h k (z Ek | k−1 ) will be described later.

カルマンゲインKは次式のように表される。 The Kalman gain K k is expressed as follows.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(39)において、Σk|k−1はステップk−1における状態ベクトルzの推定誤差の共分散行列であり、Σvkは観測雑音ベクトルvの共分散行列である。行列Hについては、後述する。 In the above equation (39), Σ k | k−1 is the covariance matrix of the estimation error of the state vector z k in step k−1, and Σ vk is the covariance matrix of the observation noise vector v k . The matrix Hk will be described later.

状態ベクトルzの推定誤差の共分散行列Σk|kは次式のように表される。 The covariance matrix Σ k | k of the estimation error of the state vector z k is expressed as follows:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

誤差の共分散行列方程式は次式のように表される。   The error covariance matrix equation is expressed as:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

行列Gについては後述する。行列Hは次式のように表される。 The matrix Gk will be described later. The matrix H k is expressed as follows:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

また、上式(37)における関数h(zEk|k−1)は次式のように表される。 In addition, the function h k (z Ek | k−1 ) in the above equation (37) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(43)において、xEk|k−1はステップk−1における状態ベクトルxの推定値である。また、θpEk|k−1はステップk−1におけるピッチ角θ(k)の推定値である。行列Cは次式のように表される。 In the above equation (43), x Ek | k−1 is an estimated value of the state vector x k in step k−1. Θ pEk | k−1 is an estimated value of the pitch angle θ p (k) at step k−1. The matrix C k is expressed as follows:

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(41)における行列Gは次式のように表される。 The matrix G k in the above equation (41) is expressed as the following equation.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(45)において、Iは単位行列である。   In the above equation (45), I is a unit matrix.

上記の拡張カルマンフィルタにより自動二輪車100の加速時および減速時のピッチ角θ(k)を推定することができる。 The pitch angle θ p (k) at the time of acceleration and deceleration of the motorcycle 100 can be estimated by the extended Kalman filter.

(10)加速度補正部370による加速度の補正
加速度補正部370は、上記の加減速用カルマンフィルタ340により得られたピッチ角の推定値を用いて次式によりx方向加速度およびz方向加速度を補正する。それにより、X方向加速度推定値およびZ方向加速度推定値を得る。
(10) Correction of Acceleration by Acceleration Correction Unit 370 The acceleration correction unit 370 corrects the x-direction acceleration and the z-direction acceleration by the following equations using the estimated pitch angle value obtained by the acceleration / deceleration Kalman filter 340. Thereby, an X direction acceleration estimated value and a Z direction acceleration estimated value are obtained.

Figure 2007271605
Figure 2007271605

上式(46)の行列の要素を表3に示す。   Table 3 shows the elements of the matrix of the above equation (46).

Figure 2007271605
Figure 2007271605

ここで、x方向加速度補正値GAobx(k)は図4のオフセット補正部360により補正されたx方向加速度であり、x方向加速度観測値Gobx(k)からx方向加速度オフセットεoffx(k)を減算した値である。また、z方向加速度補正値GAobz(k)は図4のオフセット補正部360により補正されたz方向加速度であり、z方向加速度観測値Gobz(k)からz方向加速度オフセットεoffz(k)を減算した値である。 Here, the x-direction acceleration correction value G Aobx (k) is the x-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 of FIG. 4, and the x-direction acceleration offset ε offx (k) from the x-direction acceleration observation value G obsx (k). ) Is subtracted. Further, z direction acceleration correction value G Aobz (k) is the z-direction acceleration corrected by the offset correction unit 360 of FIG. 4, z direction acceleration observed value G obz (k) from the z-direction acceleration offset ε offz (k) Is a value obtained by subtracting.

上式(46)により自動二輪車100の加速時および減速時のX方向加速度推定値aExおよびZ方向加速度推定値aEzを算出することができる。 The X-direction acceleration estimated value a Ex and the Z-direction acceleration estimated value a Ez at the time of acceleration and deceleration of the motorcycle 100 can be calculated by the above equation (46).

(11)加減速用カルマンフィルタ340のシミュレーション
ここで、上記の加減速用カルマンフィルタ340および加速度補正部370のシミュレーションを行い、X方向加速度およびZ方向加速度を推定した。
(11) Simulation of Acceleration / Deceleration Kalman Filter 340 Here, the acceleration / deceleration Kalman filter 340 and the acceleration correction unit 370 were simulated, and the X-direction acceleration and the Z-direction acceleration were estimated.

図10はX方向加速度の推定結果を示す図である。図10の横軸は時間を表し、縦軸は加速度を表す。   FIG. 10 is a diagram showing the estimation result of the X-direction acceleration. The horizontal axis in FIG. 10 represents time, and the vertical axis represents acceleration.

図10において、X方向加速度の真値を点線で示し、加減速用カルマンフィルタ340により得られたピッチ角推定値θEpを用いて加速度補正部370により得られたX方向加速度推定値aExを実線で示し、オフセット補正部360により得られたx方向加速度補正値GAobx(k)を一点鎖線で示す。x方向加速度補正値GAobx(k)は、x方向加速度オフセットの影響が除去されているが、ピッチ角の影響を受けている。 In FIG. 10, the true value of the X-direction acceleration is indicated by a dotted line, and the estimated X-direction acceleration value a Ex obtained by the acceleration correction unit 370 using the estimated pitch angle θ Ep obtained by the acceleration / deceleration Kalman filter 340 is indicated by a solid line. The x-direction acceleration correction value G Aobx (k) obtained by the offset correction unit 360 is indicated by a one-dot chain line. The x-direction acceleration correction value G Aobx (k) is affected by the pitch angle, although the influence of the x-direction acceleration offset is removed.

図10に示すように、X方向加速度推定値aExはx方向加速度補正値GAobx(k)に比較してX方向加速度の真値に近くなった。 As shown in FIG. 10, the X-direction acceleration estimated value a Ex is closer to the true value of the X-direction acceleration than the x-direction acceleration correction value G Aobx (k).

さらに、X方向加速度の真値、X方向加速度推定値aExおよびx方向加速度補正値GAobx(k)を時間積分することにより車速を推定した。 Furthermore, the vehicle speed was estimated by integrating the true value of the X direction acceleration, the X direction acceleration estimated value a Ex, and the x direction acceleration correction value G Aobx (k) over time.

図11は車速の推定結果を示す図である。図11の横軸は時間を表し、縦軸は車速推定値を表す。   FIG. 11 is a diagram showing the estimation result of the vehicle speed. The horizontal axis in FIG. 11 represents time, and the vertical axis represents the estimated vehicle speed.

図11において、X方向加速度の真値を用いて算出された車速(X方向車速真値)を点線で示し、X方向加速度推定値aExを用いて算出されたX方向車速推定値を実線で示し、x方向加速度補正値GAobx(k)を用いて算出されたx方向車速推定値を一点鎖線で示す。 In FIG. 11, the vehicle speed calculated using the true value of the X direction acceleration (X direction vehicle speed true value) is indicated by a dotted line, and the X direction vehicle speed estimated value calculated using the X direction acceleration estimated value a Ex is indicated by a solid line. The x-direction vehicle speed estimation value calculated using the x-direction acceleration correction value G Aobx (k) is indicated by a one-dot chain line.

図11に示すように、X方向加速度推定値aExを用いて算出されたX方向車速推定値は、x方向加速度補正値GAobx(k)を用いて算出されたx方向車速推定値に比較してX方向車速真値に近くなった。 As shown in FIG. 11, the X-direction vehicle speed estimated value calculated using the X-direction acceleration estimated value a Ex is compared with the x-direction vehicle speed estimated value calculated using the x-direction acceleration correction value G Aobx (k). The X-direction vehicle speed is close to the true value.

(12)本実施の形態の効果
(12−1)
本実施の形態に係る自動二輪車100においては、停止時および等速走行時に、車速推定部300の等速用カルマンフィルタ330によりx方向加速度センサ21のオフセットおよびz方向加速度センサ22のオフセットが高精度で推定される。それにより、x方向加速度センサ21の検出値およびz方向加速度センサ22の検出値に任意の周波数のピッチングによる重力の影響が与えられる場合でも、x方向加速度センサ21のオフセットおよびz方向加速度センサ22のオフセットを正確に推定することが可能となる。
(12) Effects of the present embodiment (12-1)
In the motorcycle 100 according to the present embodiment, the offset of the x-direction acceleration sensor 21 and the offset of the z-direction acceleration sensor 22 are highly accurate by the constant-speed Kalman filter 330 of the vehicle speed estimation unit 300 when stopped and when traveling at a constant speed. Presumed. Thereby, even when the detection value of the x-direction acceleration sensor 21 and the detection value of the z-direction acceleration sensor 22 are affected by gravity due to pitching at an arbitrary frequency, the offset of the x-direction acceleration sensor 21 and the z-direction acceleration sensor 22 It is possible to accurately estimate the offset.

(12−2)
また、x方向加速度センサ21およびz方向加速度センサ22に与えられる観測外乱が等速用カルマンフィルタ330において除去される。それにより、車速推定部300により得られるX方向の車速により制御されるABSが観測外乱により不安定になることが防止される。
(12-2)
In addition, the observation disturbance applied to the x-direction acceleration sensor 21 and the z-direction acceleration sensor 22 is removed by the constant velocity Kalman filter 330. This prevents the ABS controlled by the vehicle speed in the X direction obtained by the vehicle speed estimation unit 300 from becoming unstable due to observation disturbance.

(12−3)
また、自動二輪車100の停止時または等速走行時に得られたx方向加速度センサ21のオフセットの推定値およびz方向加速度センサ22のオフセットの推定値がオフセット記憶部350に記憶され、自動二輪車100の加速時または減速時には、オフセット記憶部350に記憶されたx方向加速度センサ21のオフセットの推定値およびz方向加速度センサ22のオフセットの推定値に基づいてx方向加速度センサ21の検出値およびz方向加速度センサ22の検出値がオフセット補正部360により補正される。それにより、自動二輪車100のx方向加速度およびz方向加速度を高い精度で検出することができる。
(12-3)
Further, the estimated offset value of the x-direction acceleration sensor 21 and the estimated offset value of the z-direction acceleration sensor 22 obtained when the motorcycle 100 is stopped or traveling at a constant speed are stored in the offset storage unit 350, and During acceleration or deceleration, the detected value of the x-direction acceleration sensor 21 and the acceleration in the z-direction are based on the estimated offset value of the x-direction acceleration sensor 21 and the estimated offset value of the z-direction acceleration sensor 22 stored in the offset storage unit 350. The detection value of the sensor 22 is corrected by the offset correction unit 360. Thereby, the x-direction acceleration and the z-direction acceleration of the motorcycle 100 can be detected with high accuracy.

(12−4)
また、自動二輪車100の加速時または減速時には、加減速用カルマンフィルタ340により車体1のピッチ角が推定される。それにより、任意の周波数のピッチングによるピッチ角を高価なジャイロセンサを用いることなく低コストかつ高精度で推定することが可能となる。
(12-4)
Further, when the motorcycle 100 is accelerated or decelerated, the pitch angle of the vehicle body 1 is estimated by the acceleration / deceleration Kalman filter 340. Thereby, it is possible to estimate the pitch angle by pitching at an arbitrary frequency with low cost and high accuracy without using an expensive gyro sensor.

(12−5)
さらに、ピッチ角の推定値、x方向加速度センサ21の検出値およびz方向加速度センサ22の検出値に基づいて加速度補正部370により自動二輪車100のX方向加速度およびY方向加速度が算出される。それにより、自動二輪車100のX方向加速度を高い精度で検出することができる。
(12-5)
Further, the X direction acceleration and the Y direction acceleration of the motorcycle 100 are calculated by the acceleration correction unit 370 based on the estimated value of the pitch angle, the detection value of the x direction acceleration sensor 21, and the detection value of the z direction acceleration sensor 22. Thereby, the X direction acceleration of the motorcycle 100 can be detected with high accuracy.

また、車速演算部380によりX方向加速度からX方向の車速が高い精度で得られる。したがって、前輪2および後輪3共にブレーキをかけた場合に、前輪2および後輪3の滑りを検出することができるとともに、車速を高精度で検出することができる。   Further, the vehicle speed calculation unit 380 can obtain the vehicle speed in the X direction from the acceleration in the X direction with high accuracy. Therefore, when both the front wheel 2 and the rear wheel 3 are braked, it is possible to detect the slipping of the front wheel 2 and the rear wheel 3 and to detect the vehicle speed with high accuracy.

また、後輪3の駆動中に前輪2にブレーキをかけた場合などのように前輪2および後輪3の両方が滑っている場合には、前輪2および後輪3の車輪速度からは車体1の重心速度を求めることができない。このような場合でも、本実施の形態の車速推定部300を用いて前輪2および後輪3の滑りを検出することができるとともに、車速を高精度で検出することができる。   Further, when both the front wheel 2 and the rear wheel 3 are slipping, such as when the front wheel 2 is braked while the rear wheel 3 is being driven, the vehicle body 1 is determined from the wheel speeds of the front wheel 2 and the rear wheel 3. The center of gravity speed cannot be obtained. Even in such a case, it is possible to detect the slip of the front wheel 2 and the rear wheel 3 using the vehicle speed estimation unit 300 of the present embodiment, and it is possible to detect the vehicle speed with high accuracy.

(13)他の実施の形態
(a)上記実施の形態では、本発明の加速度推定装置をABSに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の加速度推定装置を他のブレーキコントロールシステムに適用してもよく、トラクションコントロールシステムに適用してもよく、クルーズコントロールシステムに適用してもよい。トラクションコントロールシステムとは、駆動輪の駆動力またはエンジンの出力およびブレーキ力を制御することにより旋回時、発進時または加速時に最適な駆動力を得るシステムをいう。クルーズコントロールシステムとは、長距離または長時間の走行の際に自動的に車速を一定に制御するシステムをいう。
(13) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the case where the acceleration estimation device of the present invention is applied to ABS has been described. However, the present invention is not limited to this, and the acceleration estimation device of the present invention is used. The present invention may be applied to other brake control systems, may be applied to traction control systems, and may be applied to cruise control systems. The traction control system refers to a system that obtains an optimum driving force when turning, starting, or accelerating by controlling driving force of driving wheels or output and braking force of an engine. The cruise control system refers to a system that automatically controls the vehicle speed at a long distance or for a long time.

また、本発明の加速度推定装置を電子スロットルによるドライバビリティコントロールに適用することもできる。ドライバビリティコントロールとは、運転の快適性能を得る制御をいう。本発明の加速度推定装置をドライバビリティコントロールに適用した場合には、加速度センサの誤差を低減することができるため、運転の快適性能を高精度に制御することができる。その結果、運転者に加速感の変化および変動を感じさせない滑らかな加速性を提供することが可能となる。   Moreover, the acceleration estimation apparatus of the present invention can also be applied to drivability control using an electronic throttle. Drivability control refers to control for obtaining comfortable driving performance. When the acceleration estimation device of the present invention is applied to drivability control, the error of the acceleration sensor can be reduced, so that the comfortable driving performance can be controlled with high accuracy. As a result, it is possible to provide smooth acceleration that does not cause the driver to feel changes and fluctuations in acceleration.

さらに、本発明の加速度推定装置は、ナビゲーションシステムにおいてGPS(Global Positioning System)信号が受信できない場合に車両の加速度を推定するために利用することができる。   Furthermore, the acceleration estimation device of the present invention can be used for estimating the acceleration of a vehicle when a GPS (Global Positioning System) signal cannot be received in the navigation system.

(b)上記実施の形態では、車速推定部300内の各構成要素がECU30およびプログラムの機能により実現されるが、これに限定されず、車速推定部300内の複数の構成要素の一部または全てを電子回路等のハードウエアにより実現してもよい。   (B) In the above embodiment, each component in the vehicle speed estimation unit 300 is realized by the functions of the ECU 30 and the program. However, the present invention is not limited to this, and some of the components in the vehicle speed estimation unit 300 or All may be realized by hardware such as an electronic circuit.

(c)上記実施の形態では、オフセット推定部が拡張カルマンフィルタからなる等速用カルマンフィルタ330により構成されるが、これに限定されず、オフセット推定部が他の適応フィルタリング手法により実現されてもよい。例えば、LMS(最小平均二乗)適応フィルタまたはH∞フィルタリング等を用いてもよい。   (C) In the above embodiment, the offset estimation unit is configured by the constant velocity Kalman filter 330 including an extended Kalman filter. However, the present invention is not limited to this, and the offset estimation unit may be realized by another adaptive filtering method. For example, an LMS (least mean square) adaptive filter or H∞ filtering may be used.

(d)上記実施の形態では、ピッチ角推定部が拡張カルマンフィルタからなる加減速用カルマンフィルタ340により構成されるが、これに限定されず、ピッチ角推定部が他の適応フィルタリング手法により実現されてもよい。例えば、LMS適応フィルタまたはH∞フィルタリング等を用いてもよい。   (D) In the above embodiment, the pitch angle estimation unit is configured by the acceleration / deceleration Kalman filter 340 including an extended Kalman filter. However, the present invention is not limited to this, and the pitch angle estimation unit may be realized by another adaptive filtering method. Good. For example, an LMS adaptive filter or H∞ filtering may be used.

(e)上記実施の形態の車速推定部300は、自動二輪車100に限らず、自動二輪車、四輪の自動車、三輪の自動車等の種々の車両に適用することができる。   (E) The vehicle speed estimation unit 300 of the above-described embodiment is not limited to the motorcycle 100 but can be applied to various vehicles such as a motorcycle, a four-wheeled vehicle, and a three-wheeled vehicle.

(14)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(14) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment Hereinafter, an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment will be described, but the present invention is limited to the following example. Not.

上記実施の形態では、自動二輪車100が車両の例であり、x方向加速度センサ21が第1の加速度センサの例であり、z方向加速度センサ22が第2の加速度センサの例であり、前輪速度センサ5が車輪速度検出器の例であり、等速用カルマンフィルタ330がオフセット推定手段または第1のカルマンフィルタの例であり、オフセット補正部360が補正手段の例である。   In the above embodiment, the motorcycle 100 is an example of a vehicle, the x-direction acceleration sensor 21 is an example of a first acceleration sensor, the z-direction acceleration sensor 22 is an example of a second acceleration sensor, and the front wheel speed. The sensor 5 is an example of a wheel speed detector, the constant speed Kalman filter 330 is an example of an offset estimation unit or a first Kalman filter, and the offset correction unit 360 is an example of a correction unit.

また、加減速用カルマンフィルタ340がピッチ角推定手段または第2のカルマンフィルタの例であり、加速度補正部370が加速度算出手段の例であり、車速推定部300が速度算出手段の例である。   The acceleration / deceleration Kalman filter 340 is an example of a pitch angle estimation unit or a second Kalman filter, the acceleration correction unit 370 is an example of an acceleration calculation unit, and the vehicle speed estimation unit 300 is an example of a speed calculation unit.

さらに、前輪2または後輪3が車輪の例であり、第1の信号発生部400および第2の信号発生部500が制御手段の例である。   Furthermore, the front wheel 2 or the rear wheel 3 is an example of a wheel, and the first signal generator 400 and the second signal generator 500 are examples of control means.

本発明は、自動二輪車、四輪の自動車、三輪の自動車等の種々の車両等に利用することができる。   The present invention can be used for various vehicles such as motorcycles, four-wheeled vehicles, and three-wheeled vehicles.

減速時に加速度センサが受ける加速度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the acceleration which an acceleration sensor receives at the time of deceleration. 本実施の形態に係る自動二輪車の全体の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a motorcycle according to the present embodiment. ABSの油圧系統および電気系統を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the hydraulic system and electric system of ABS. 車速推定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a vehicle speed estimation part. 車速推定部におけるx方向加速度オフセットおよびz方向加速度オフセットの推定動作と車輪速度の変化率との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the estimation operation | movement of the x direction acceleration offset and z direction acceleration offset in a vehicle speed estimation part, and the change rate of a wheel speed. 車速推定部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a vehicle speed estimation part. ABS信号処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an ABS signal processing part. 加速度オフセットの真値と加速度オフセットの推定誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the true value of acceleration offset, and the estimation error of acceleration offset. 加速度オフセットの推定過程における加速度オフセットの推定値の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the estimated value of the acceleration offset in the estimation process of an acceleration offset. X方向加速度の推定結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of a X direction acceleration. 車速の推定結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of a vehicle speed.

符号の説明Explanation of symbols

1 車体
2 前輪
3 後輪
4 センサロータ
5 前輪速度センサ
6 フロントブレーキキャリパ
7 センサロータ
8 後輪速度センサ
9 リアブレーキキャリバ
10 油圧ユニット
11 ハンドル
12 フロントブレーキレバー
13 警告灯
14 リアブレーキペダル
15,16 マスタシリンダ
17,18 ブレーキスイッチ
21 x方向加速度センサ
22 z方向加速度センサ
30 ECU
31 フェイルセーフリレー
100 自動二輪車
300 車速推定部
310 速度選択部
320 フィルタ選択部
330 等速用カルマンフィルタ
340 加減速用カルマンフィルタ
350 オフセット記憶部
360 オフセット補正部
370 加速度補正部
380 車速演算部
400 第1の信号発生部
500 第2の信号発生部
410,510 加速度演算部
420,520 スリップ判定部
430,530 加速度判定部
440,540 減圧信号発生部
600 地面
X方向の加速度
Z方向の加速度
x方向の加速度
z方向の加速度
θ ピッチ角
Ax x方向加速度信号
Az z方向加速度信号
Bf 前輪ブレーキ信号
Br 後輪ブレーキ信号
FP,RP 減圧信号
MD モータ駆動信号
Rf 前輪速度信号
Rr 後輪速度信号
VX 車速信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car body 2 Front wheel 3 Rear wheel 4 Sensor rotor 5 Front wheel speed sensor 6 Front brake caliper 7 Sensor rotor 8 Rear wheel speed sensor 9 Rear brake caliper 10 Hydraulic unit 11 Handle 12 Front brake lever 13 Warning light 14 Rear brake pedal 15, 16 Master Cylinder 17, 18 Brake switch 21 x direction acceleration sensor 22 z direction acceleration sensor 30 ECU
31 Failsafe Relay 100 Motorcycle 300 Vehicle Speed Estimation Unit 310 Speed Selection Unit 320 Filter Selection Unit 330 Constant Speed Kalman Filter 340 Acceleration / Deceleration Kalman Filter 350 Offset Storage Unit 360 Offset Correction Unit 370 Acceleration Correction Unit 380 Vehicle Speed Calculation Unit 400 First Signal Generation unit 500 Second signal generation unit 410, 510 Acceleration calculation unit 420, 520 Slip determination unit 430, 530 Acceleration determination unit 440, 540 Decompression signal generation unit 600 Ground a x X direction acceleration a z Z direction acceleration G x x direction acceleration G z z direction acceleration θ p pitch angle Ax x direction acceleration signal Az z direction acceleration signal Bf front wheel brake signal Br rear wheel brake signal FP, RP decompression signal MD motor drive signal Rf front wheel speed signal Rr rear wheel speed Signal X vehicle speed signal

Claims (7)

車両の加速度を推定する加速度推定装置であって、
前記車両に設けられ、その車両の前後方向の加速度を検出する第1の加速度センサと、
前記車両に設けられ、その車両の上下方向の加速度を検出する第2の加速度センサと、
前記車両の車輪速度を検出する車輪速度検出器と、
前記車両の略等速時に、前記第1の加速度センサの検出値、前記第2の加速度センサの検出値および前記車輪速度検出器の検出値の関係を用いて前記第1の加速度センサのオフセットおよび前記第2の加速度センサのオフセットを推定するオフセット推定手段と、
前記車両の加速時または減速時に、前記オフセット推定手段により得られた前記第1の加速度センサのオフセットの推定値および前記第2の加速度センサのオフセットの推定値に基づいて前記第1の加速度センサの検出値および前記第2の加速度センサの検出値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする加速度推定装置。
An acceleration estimation device for estimating the acceleration of a vehicle,
A first acceleration sensor provided in the vehicle for detecting acceleration in the longitudinal direction of the vehicle;
A second acceleration sensor provided in the vehicle for detecting an acceleration in a vertical direction of the vehicle;
A wheel speed detector for detecting a wheel speed of the vehicle;
The offset of the first acceleration sensor using the relationship between the detection value of the first acceleration sensor, the detection value of the second acceleration sensor, and the detection value of the wheel speed detector when the vehicle is at substantially constant speed. Offset estimating means for estimating an offset of the second acceleration sensor;
Based on the estimated value of the offset of the first acceleration sensor and the estimated value of the offset of the second acceleration sensor obtained by the offset estimating means during acceleration or deceleration of the vehicle, the first acceleration sensor An acceleration estimation apparatus comprising: a correction unit that corrects a detection value and a detection value of the second acceleration sensor.
前記オフセット推定手段は、
重力方向に直交する前記車両の進行方向の加速度、重力方向に平行な鉛直方向の加速度、前記第1の加速度センサの検出値、前記第2の加速度センサの検出値、前記進行方向の速度、前記鉛直方向の速度、前記車輪速度検出器の検出値から得られる前記車両の速度、および前記車両のピッチ角の関係を用いて、前記第1の加速度センサのオフセットおよび前記第2の加速度センサのオフセットを推定する第1のカルマンフィルタを含むことを特徴とする請求項1記載の加速度推定装置。
The offset estimation means includes
The acceleration in the traveling direction of the vehicle orthogonal to the direction of gravity, the acceleration in the vertical direction parallel to the direction of gravity, the detected value of the first acceleration sensor, the detected value of the second acceleration sensor, the speed in the traveling direction, Using the relationship between the speed in the vertical direction, the speed of the vehicle obtained from the detection value of the wheel speed detector, and the pitch angle of the vehicle, the offset of the first acceleration sensor and the offset of the second acceleration sensor The acceleration estimation apparatus according to claim 1, further comprising a first Kalman filter for estimating
前記車両の加速時または減速時に、前記車両のピッチ角を推定するピッチ角推定手段と、
前記補正手段により補正された前記第1の加速度センサの検出値および前記第2の加速度センサの検出値ならびに前記ピッチ角推定手段により推定されたピッチ角に基づいて重力方向に直交する前記車両の進行方向の加速度および重力方向に平行な鉛直方向の加速度を算出する加速度算出手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項1または2記載の加速度推定装置。
Pitch angle estimating means for estimating a pitch angle of the vehicle at the time of acceleration or deceleration of the vehicle;
Progress of the vehicle orthogonal to the direction of gravity based on the detected value of the first acceleration sensor and the detected value of the second acceleration sensor corrected by the correcting means and the pitch angle estimated by the pitch angle estimating means. 3. The acceleration estimation apparatus according to claim 1, further comprising acceleration calculation means for calculating a direction acceleration and a vertical acceleration parallel to the direction of gravity.
前記加速度算出手段により得られる前記進行方向の加速度の算出値を積分することにより前記進行方向の速度を算出する速度算出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の加速度推定装置。 4. The acceleration estimation apparatus according to claim 3, further comprising speed calculating means for calculating the speed in the traveling direction by integrating the calculated value of acceleration in the traveling direction obtained by the acceleration calculating means. 前記ピッチ角推定手段は、
前記補正手段により補正された前記第1の加速度センサの検出値および前記第2の加速度センサの検出値、前記進行方向の加速度、前記鉛直方向の加速度、ならびに前記車両のピッチ角の関係を用いて前記車両のピッチ角を推定する第2のカルマンフィルタを含むことを特徴とする請求項3または4記載の加速度推定装置。
The pitch angle estimating means includes
Using the detected value of the first acceleration sensor and the detected value of the second acceleration sensor corrected by the correcting means, the acceleration in the traveling direction, the acceleration in the vertical direction, and the pitch angle of the vehicle The acceleration estimation apparatus according to claim 3, further comprising a second Kalman filter that estimates a pitch angle of the vehicle.
前記オフセット推定手段は、前記車輪速度検出器により検出される車輪速度の変化率が予め定められたしきい値以下の場合に、前記車両が略等速状態であると判定することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の加速度推定装置。 The offset estimation means determines that the vehicle is in a substantially constant speed state when a rate of change in wheel speed detected by the wheel speed detector is equal to or less than a predetermined threshold value. The acceleration estimation apparatus in any one of Claims 1-5. 車体と、
前記車体に設けられた車輪と、
前記車体に設けられた請求項1〜6のいずれかに記載の加速度推定装置と、
前記加速度推定装置により補正された前記第1の加速度センサの検出値および前記第2の加速度センサの検出値の少なくとも一方に基づいて前記車輪の回転を制御する制御手段とを備えた車両。
The car body,
Wheels provided on the vehicle body;
The acceleration estimation device according to any one of claims 1 to 6, provided on the vehicle body,
A vehicle comprising: control means for controlling rotation of the wheel based on at least one of the detection value of the first acceleration sensor and the detection value of the second acceleration sensor corrected by the acceleration estimation device.
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