JP2019515823A - 自動二輪車のロール角を測定するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両のロール角λＥを算定するための方法に関する。前記ロール角λＥが、少なくとも第１ロール角変数λ１と第２ロール角変数λ２との組み合わせとして計算される。この場合、前記第１ロール角変数λ１が、第１方法を使用して前記車両の取得されたロールレートλ・ｍから算定される。この場合、前記第２ロール角変数λ２が、第２方法を使用して１つ以上のさらなる車両走行動特性変数から算定される。

Description

最近の二輪自動車（オートバイ）のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）及びインテグラルブレーキシステムは、非常に高く発展され、したがって真直走行中のブレーキ操作と緩やかな傾斜位置でのブレーキ操作とに対して比較的信頼できる。比較的厳しい傾斜位置では、当該ブレーキシステムのパラメータ（例えば、ブレーキ力の配分、ブレーキ圧力の勾配及び制御手法）が、コーナリングに来たときに安全な制動を保証するために当該コーナリングに対して適合される必要がある。当該傾斜位置の角度（ロール角）の知識が、これに対して必要である。しかしながら、方向指示システム、シャーシシステム及び未来の車両走行動的制御システムも、ロール角を入力変数として必要とする。運転中にロール角を測定するための既知のシステムは、連続して使用するためには非常に不正確であるか又は非常に高価である。ロール角を算定するための基本的な測定原理は、安定状態の走行条件だけに対して適しているか又は非安定状態の走行条件だけに対して適している。

独国特許第１００３９９７８号明細書は、重力の方向又は発生する接触力の方向に対する傾斜角度を測定するための装置を開示する。当該装置は、電気接続されているセンサ装置及び評価装置を有する。この場合、このセンサ装置は、２つの加速度センサを有し、この評価装置は、測定された加速度値に基づいて当該傾斜角度を計算する。

独国特許第４２４４１１２号明細書は、特に補助回路を有する二輪自動車用のアンチロックブレーキシステムを開示する。この補助回路は、２つの加速度センサによって当該車両の傾斜位置の角度を計算する。適応フィルタを使用して二輪自動車のロール角及びピッチ角を算定するための方法が、国際公開第０２／０１１５１号パンフレットに記載されている。

欧州特許第１９８９０８６号明細書は、二輪自動車のロール角を算定するため方法を開示する。

独国特許第１００３９９７８号明細書 独国特許第４２４４１１２号明細書 国際公開第０２／０１１５１号パンフレット 欧州特許第１９８９０８６号明細書

本発明の課題は、特に幾つかの及び／又はほとんどの及び／又は全ての運転条件において従来のものに比べてより信頼できるロール角の算定を可能にし、特に幾つかの及び／又はほとんどの及び／又は全ての運転条件において従来のものに比べてより高いレベルの精度を可能にする、二輪自動車又は車両のロール角を算定するため方法及び装置を提供することにある。特に、これに関しては、当該方法を実行するコスト及び当該装置を製造するコストが低くされ得る。

さらに好ましくは、本発明は、同時に高いレベルの精度でロール角の信頼できる算定を可能にする、二輪自動車及び／又は車両のロール角を算定するため方法及び装置を提供する課題に基づく。これに関しては、当該方法を実行するコスト及び当該装置を製造するコストが低くされ得る。

この課題は、請求項１に記載の方法及び請求項１５に記載の装置によって解決される。好適な実施の形態は、従属請求項に記載されている。

好ましくは、本発明による方法は、全ての走行条件（安定条件又は非安定条件）において低コストのセンサを使用して十分に正確なロール角を取得するために、互いにロール角を算定するための異なる２つ以上の方法から結果又は情報を組み合わせる思想に基づく。このため、第１ロール角変数が、第１方法を使用して車両の取得されたロールレート（ローリングレート）から算定される。少なくとも１つの第２ロール角変数が、１つ以上のさらなる車両走行動特性変数から算定される。このとき、当該ロール角が、算定された少なくとも２つのロール角変数から計算される。

好ましくは、本発明による方法は、車両のロール角を算定する思想に基づく。この場合、当該ロール角が、少なくとも第１ロール角変数と第２ロール角変数との組み合わせとして計算される。この場合、第１ロール角変数が、第１方法を使用して車両の取得されたロールレートから算定される。この場合、当該第２ロール角変数が、第２方法を使用して１つ以上のさらなる車両走行動特性変数から算定される。

当該組み合わせが、第１ロール角変数及び／又は第２ロール角変数のオフセット及び／又はノイズを排除することを保証することが好ましい。

当該組み合わせが、複数のレベルから成ることが好ましい。この場合、それぞれのレベルは、少なくとも１つのフィルタリングステップと少なくとも１つの組み合わせステップとから成る。

当該組み合わせが、２つのレベルから成ることが特に好ましい。この場合、第１レベルが、４つのフィルタリングステップ、特に２つの低域通過フィルタと２つの高域通過フィルタと、２つの組み合わせステップとから成る。この場合、第２レベルが、２つのフィルタリングステップ、特に１つの低域通過フィルタと１つの高域通過フィルタと、１つの組み合わせステップとから成る。

当該第１ロール角変数が、少なくとも２つのフィルタリングステップ、特に少なくとも２つの高域通過フィルタ及び／又は２つの高域通過フィルタに供給されることが好ましい。

当該第２ロール角変数が、少なくとも２つのフィルタリングステップ、特に少なくとも２つの低域通過フィルタ及び／又は２つの低域通過フィルタに供給されることが好ましい。

複数のレベルの数が、ｘ個であることが好ましい。この場合、ｙ番目のレベルが、２^{ｘ−ｙ＋１}個のフィルタリングステップと２^ｘ−ｙ個の組み合わせステップとを有する。この場合、レベルｙの出力は、レベルｙ＋１の入力である。この場合、特にｙ番目のレベル２^ｘ−ｙでは、複数の遮断周波数が適用される。

ｙが、全部でｘ個のレベルのそれぞれのレベルであることが特に好ましい。

当該ロール角変数が、当該第２ロール角変数とは異なる特性を有することが好ましい。

少なくとも当該第１方法が、速く変化するロール角値に対して特に高い精度でロール角値を提供することが好ましい。

少なくとも当該第２方法が、安定なロール角値に対して特に高い精度でロール角値を提供することが好ましい。

当該第２ロール角変数が、車両のヨーレートと車両速度とから算定されることが好ましい。

当該第２ロール角変数が、車両の横加速度と垂直加速度とから算定されることが好ましい。

車両が、二輪自動車であることが好ましい。特に、補正方法が、二輪自動車の動特性に適合されて適用される。

当該車両が、飛行機でないことが好ましい。

測定システムの傾斜に起因する複数の角速度間の交差効果が、慣性計測に基づいて排除されることが好ましい。

特に好ましくは、当該交差効果が、ピッチ角に基づいて排除される。この場合、当該ピッチ角は、加速度の測定に基づいて評価される。

特に好ましくは、当該ピッチ角が、二輪自動車に固定されている縦加速度に基づいて、及び／又は二輪自動車に固定されている垂直加速度に基づいて、及び／又は二輪自動車の総加速度に基づいて、及び／又は重力に基づいて評価される。

特に好ましくは、当該交差効果の排除が、ロールレートの精度及び／又はヨーレートの精度を向上させる。

特に好ましくは、当該交差効果の排除が、第１ロール角変数を算定する第１方法の精度及び／又は第２ロール角変数を算定する第２方法の精度を向上させる。

当該ロール角変数を算定する複数の方法のうちの１つの方法が、ロールレートのオフセットを排除するために、リセット可能な積分器をリセット可能な高域通過フィルタと組み合わせて適用することが好ましい。

当該第１方法が、当該第１ロール角変数を算定するために積分器を適用することが好ましい。この場合、当該積分器の出力が、既定の閾値に達した直後に、当該積分器及び後続するフィルタ、特に直接に後続する高域通過フィルタが、ほぼ同時にリセットされる。

垂直方向の遠心加速度に基づく計算の精度を向上させるため、当該ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、補正方法を使用していることが好ましい。特に、当該補正方法は、評価された遠心力に基づく。この場合、当該遠心力の評価は、ロールレート及び／又は半径に基づく。この場合、当該半径は、基本的には、地面上のタイヤの接点と二輪自動車の重心との間の距離である。

特に好ましくは、当該補正方法は、垂直加速度と評価された遠心力との比較に基づいて横加速度の精度を向上させる。

特に好ましくは、当該補正方法は、第２ロール角変数を算定する第２方法の精度を向上させる。

横加速度とロールレートとに共通の効果に基づく計算の精度を向上させるため、当該ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、補正方法を使用していることが好ましい。特に、当該補正方法は、評価された速い傾き力に基づく。この場合、当該速い傾き力の評価が、ロールレートの導関数及び／又は地面上のタイヤの接点と横加速度センサの搭載位置との間の距離に基づく。

特に好ましくは、当該補正方法は、横加速度と評価された速い傾き力との比較に基づいて横加速度の精度を向上させる。

特に好ましくは、当該補正方法は、第２ロール角変数を算定する第２方法の精度を向上させる。

総ロール角と動的ロール角との間の差及び／又は不一致を補正することによって計算の精度を向上させるため、当該ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、補正方法を使用していることが好ましい。特に、当該補正方法は、重力に対する垂直加速度の比較と、ヨーレートとに基づく。

特に好ましくは、当該補正方法は、横加速度の精度を向上させる。

特に好ましくは、当該補正方法は、第２ロール角変数を算定する第２方法の精度を向上させる。

組み合わせが、周波数の領域で実行されることが好ましい。

第１方法の当該第１ロール角変数の高い周波数の振幅が、第２方法の第２ロール角変数の高い周波数の振幅よりも高く重み付けされることが好ましい。

第２方法の第２ロール角変数の低い周波数の振幅が、第１方法の第１ロール角変数の低い周波数の振幅よりも高く重み付けさることが好ましい。

中間の周波数の振幅が、同様に重み付けされることが好ましい。

第１の組み合わせが、第１遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる第１ロール角変数と、基本的に当該第１遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる第２ロール角変数とを組み合わせることが好ましい。。

第２の組み合わせが、第２遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる第１ロール角変数と、基本的に当該第２遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる第２ロール角変数とを組み合わせることが好ましい。

第３の組み合わせが、第３遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる当該第１の組み合わせの結果である第１結合ロール角変数と、基本的に当該第３遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる当該第２の組み合わせの結果である第２結合ロール角変数結果とを組み合わせることが好ましい。

当該第１遮断周波数と当該第２遮断周波数と当該第３遮断周波数とは相違することが好ましい。

第１遮断周波数が、約０．０１Ｈｚから約０．５０Ｈｚの範囲内にあることが好ましい。特に好ましくは、当該第１遮断周波数は、約０．１Ｈｚである。

第２遮断周波数が、約０．１Ｈｚから約１０Ｈｚの範囲内にあることが好ましい。特に好ましくは、当該第２遮断周波数は、約２Ｈｚである。

第３遮断周波数が、約０．０５Ｈｚから約２Ｈｚの範囲内にあることが好ましい。特に好ましくは、当該第３遮断周波数は、約０．２Ｈｚである。

当該第３遮断周波数が、当該第１遮断周波数と当該第２遮断周波数との間にあることが好ましい。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、ノイズキャンセルを向上させ、オフセット効果を減少させるため、当該組み合わせは、フィルタリング及び加算の複数のレベルによって計算される。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、ロール角が、異なる複数の特性を有する複数のロール角値を提供する方法によって計算された複数のロール角の組み合わせとして計算される。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、組合せ中に、少なくとも６つのフィルタ操作（低域通過、高域通過、帯域通過）が適用され、少なくとも３つの異なる遮断周波数が使用される。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、ロール角が、加算によってロール角変数から計算される。

さらに、ロール角が、複数のロール角変数から計算される前に、これらのロール角変数がフィルタリングされることが好ましい。

ロールレートが、第１ロール角変数を計算するために使用される前に、当該ロールレートを高域通過フィルタによってフィルタリングすることが有益である。その結果、本発明による方法のフォールトトレランス（ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）が向上される。当該フィルタリングのために約０．０１Ｈｚの遮断周波数を有する高域通過フィルタを使用することが特に有益であることが実証されている。

ロールレートは、車両に搭載されている回転角度センサによって好適に取得される。車両全体に対する回転速度は同じであるので、二輪自動車上の回転角度センサの位置は関連しない。

第１ロール角変数が、時間積分によってロールレートから好適に計算される。小さいピッチ角に対しては、二輪自動車に固定されているロールレートと、車道に対して固定されているロールレートとは互いに非常に似ている。そして、当該二輪自動車に固定されているロールレートが積分されると、ロール角を示すロール角変数が簡単に得られる。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、第１ロール角変数が、ロール角を計算するために使用される前に、当該第１ロール角変数が、高域通過フィルタによってフィルタリングされる。その結果、回転角度センサの測定誤差に起因するロール角の変動が減少する。約０．０５Ｈｚの遮断周波数を有する高域通過フィルタが、特に好適に使用される。

さらに、第２ロール角変数の算定の基礎を形成する複数の車両走行動特性変数間の関係が、安定状態のコーナリングの場合だけで適合するので、当該第２ロール角変数が、ロール角を計算するために使用される前に、当該第２ロール角変数を低域通過フィルタによってフィルタリングすることが有益である。約０．０５Ｈｚの遮断周波数を有する高域通過フィルタが特に好ましい。

好ましくは、第２ロール角変数をフィルタリングするために使用される低域通過フィルタの遮断周波数が、第１ロール角変数をフィルタリングするために使用される高域通過フィルタの遮断周波数と同じ値又はほぼ同じ値を有する。その結果、全ての周波数範囲にわたるロール角の中断されない算定が保証される。特に好ましくは、当該遮断周波数は、約０．０１Ｈｚから約０．１０Ｈｚまでの範囲内にある。特に好ましくは、高域通過フィルタと低域通過フィルタとために使用される遮断周波数は、０．０５Ｈｚである。最も低く可能な遮断周波数が有益に選択される。

２つよりも多いロール角変数が加算されるときに、ロール角が、全ての周波数範囲にわたって算定されるように、使用される高域通過フィルタ、帯域通過フィルタ及び低域通過フィルタの遮断周波数が選択されることが好ましい。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、第２ロール角変数が、ヨーレートと車両速度との積から、又は車両のヨーレートと車両速度と垂直加速度とから、又は車両の垂直加速度から、又は車両の垂直加速度と横加速度とから取得される。特に好ましくは、当該ヨーレートは、回転角度センサによって算定される。特に好ましくは、当該車両速度は、少なくとも１つの回転角度センサの測定変数から算定される。

好ましくは、当該ロール角変数は、制御装置内に記憶されている１つ以上の特性曲線又は制御装置内に記憶されている少なくとも１つの特性グラフに基づいてそれぞれの車両走行動特性変数から算定される。第２ロール角変数が、ヨーレートと車両速度とから取得されるときに、特に好ましくは、当該算定が、特性グラフ又は特性曲線によって実行される。

代わりに、好ましくは、第２ロール角変数が、計算アルゴリズムに基づいてそれぞれの車両走行動特性変数から計算される。

本発明による方法の好適な実施の形態によれば、２つ以上の第２ロール角変数が、様々な方法で車両走行動特性変数から算定される。次いで、様々な方法で算定されるこれらの第２ロール角変数が、ロール角の妥当性チェックのために使用される。当該妥当性チェックの目的のため、様々な方法で算定されたり、及び／又は異なる複数の車両走行動特性変数から算定される複数の第２ロール角変数が、互いに比較される。代わりに、１つのロール角が、１つの第１ロール角変数と複数の第２ロール角変数のうちの１つの第２ロール角変数とからそれぞれ計算され、これらのロール角が互いに比較される。特に好ましくは、これらの第２ロール角変数のうちの少なくとも１つの第２ロール角変数が、車両の少なくとも１つの加速度から算定される。

好ましくは、使用されているセンサの故障（機能不全）が、複数の第２ロール角変数又は様々な方法で算定される複数のロール角の比較に基づいて検出される。センサの値から計算される第２ロール角変数が、その他のロール角変数と異なるならば、そのセンサが故障している（欠陥のある）可能性がある。したがって、故障しているセンサの速くて簡単な検出が可能である。こうして、特に好ましくは、加速度センサの故障が検出される。

ロールレートを算定するためには、回転角度センサのオフセットを算定するために取得された加速度値を使用することが同様に好ましい。

ロールレートの線形誤差が、こうして算定されるオフセットを使用して有益に算定される。このとき、当該線形誤差が、ロールレートを修正するために使用され得る。したがって、本発明による方法の精度がさらに向上される。

好ましくは、車両が停止しているときにも、加速度センサが、ロール角を計算するために使用される。

本発明による方法のさらに好適な実施の形態によれば、ロール角が、重み付けされた加算によって、計算された少なくとも２つのロール角変数から計算される。このとき、対応する重み付けパラメータが、現在の走行条件の関数として適合される。ここでは、当該走行条件が、以下の複数の変数：エンジン回転速度、エンジントルク、操舵角、車両速度、車両加速度、車輪速度、車道の状態、ロールレート、ヨーレート、ロール角加速度、ヨー角加速度、ロール角、車輪スリップ、車両負荷、車道の傾斜のうちの少なくとも１つの変数に基づいて検出される。特に好ましくは、計算されたロール角が、重み付けパラメータの最適化中に走行条件を評価するための入力変数として使用される（ロール角の反復計算）。

ロールレートから算定される第１ロール角変数に加えて、好ましくは、第２ロール角変数が、車両の垂直加速度と横加速度とから算定され、さらなる第２ロール角変数が、ヨーレートと車両速度との積から算定され、ロール角が、重み付けパラメータを用いて重み付けして加算することによって、特に高域通過フィルタ又は低域通過フィルタによってフィルタリングされた３つのロール角変数から計算される。このとき、当該重み付けパラメータが、現在の走行条件の関数として適合される。当該現在の走行条件は、以下の複数の変数：エンジン回転速度、エンジントルク、操舵角、車両速度、車両加速度、車輪速度、車道の状態、ロールレート、ヨーレート、ロール角加速度、ヨー角加速度、ロール角、車輪スリップ、車両負荷、及び車道の傾斜のうちの少なくとも１つの変数に基づいて検出される。

現在の走行条件の関数として選択されることが、ロール角変数をフィルタリングするために使用されるフィルタの特性にとって同様に好ましい。特に好ましくは、当該フィルタの遮断周波数が、現在の走行条件の関数として選択される。

好ましくは、本発明による装置は、加算回路が少なくとも２つのロール角変数を加算し１つのロール角を生成するために使用されるという思想に基づく。この場合、第１ロール角変数が、車両のロールレートから算定され、第２ロール角変数が、少なくとも１つの車両走行動特性変数を使用して算定される。

本発明による装置の発展した形態によれば、当該装置は、積分回路を有する少なくとも１つの評価装置を備える。当該積分回路を用いることで、第１ロール角変数が、積分によってロールレートから算定される。

好ましくは、本発明による装置は、高域通過フィルタを有する少なくとも１つの評価装置を備える。当該高域通過フィルタを用いることで、第１ロール角変数が、ロール角を計算するために使用される前に、当該第１ロール角変数がフィルタリングされる。

特に好ましくは、当該積分回路は、第１ロール角変数が算定されるリセット可能な積分回路として構成されている。

特に好ましくは、少なくとも１つの高域通過フィルタが、リセット可能な高域通過フィルタとして構成されている。第１ロール角変数が、当該高域通過フィルタによってフィルタリングされる。

さらに特に好ましくは、当該少なくとも１つの高域通過フィルタは、リセット信号によってリセット可能な積分回路にリンクされる。

さらに特に好ましくは、当該装置は、それぞれ高域通過フィルタを有する３つの評価装置を備える。この場合、第１ロール角変数が、第１高域通過フィルタと第２高域通過フィルタとによってフィルタリングされる。この場合、第１ロール角変数と第２ロール角変数との組み合わせが、第３高域通過フィルタによってフィルタリングされる。

さらに、当該装置は、少なくとも１つの評価装置内に低域通過フィルタを有する。第２ロール角変数が、ロール角を計算するために使用される前に、当該第２ロール角変数も、当該低域通過フィルタによってフィルタリングされる。

さらに特に好ましくは、当該装置は、それぞれ低域通過フィルタを有する３つの評価装置を備える。この場合、第２ロール角変数が、第１低域通過フィルタと第２低域通過フィルタとによってフィルタリングされる。この場合、第１ロール角変数と第２ロール角変数との組み合わせが、第３低域通過フィルタによってフィルタリングされる。

好ましくは、第２ロール角変数をフィルタリングするための低域通過フィルタは、第１ロール角変数をフィルタリングするための高域通過フィルタと同じ又はほぼ同じ遮断周波数を有する。その結果、ロール角の中断しない算定が、全ての周波数範囲にわたってこれらのロール角変数の引き続く加算中に保証される。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つ、特に３つの評価装置が、組み合わせ装置を有する。この場合、それぞれの組み合わせ装置が、２つのロール角変数を組み合わせる。

特に好ましくは、当該装置は、１つの評価装置、例えばマイクロプロセッサ及び／又はマイクロコントローラを有する。この場合、当該評価装置が、要求されるフィルタリング及び／又は組み合わせ及び／又は排除及び／又は補正を実行するように、当該評価装置は構成されている。

ロール角を算定するための装置が、センサ群又はセンサシステムとして構成されていることが好ましい。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの評価装置が回路を有する。当該回路を用いることで、第２ロール角変数が、ヨーレートと車両速度とから、又はヨーレートと車両速度と車両の垂直加速度とから、又は車両の垂直加速度から、又は車両の垂直加速度と横加速度とから算定される。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの評価装置が回路を有する。当該回路を用いることで、例えば測定システムの傾斜に起因する複数の角速度間の交差効果が、特に慣性計測に基づいて排除される。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの評価装置が回路を有する。当該回路を用いることで、補正方法が、垂直方向の遠心加速度に基づいて計算の精度を向上させるために実行される。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの評価装置が回路を有する。当該回路を用いることで、補正方法が、横加速度とロールレートとに共通の効果に基づいて計算の精度を向上させるために実行される。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの評価装置が回路を有する。当該回路を用いることで、補正方法が、総ロール角と動的ロール角との間の差及び／又は不一致を補正することによって計算の精度を向上させるために実行される。特に、当該補正方法は、重力に対する垂直加速度の比較と、ヨーレートとに基づく。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、ｙ番目のレベルが、２^{ｘ−ｙ＋１}個のフィルタと２^ｘ−ｙ個の組み合わせ装置とを有する。特に、これらのレベルの数は、少なくとも２個及び／又は２個である。特に好ましくは、それぞれのレベルが、高域通過フィルタの数と同じ数の低域通過フィルタを有する。

好ましくは、車両のロールレートを取得するための手段及び／又はヨーレートを取得するための手段は、１つ以上の回転角度センサである。自動車内の車両走行動的制御システムの範囲内で既知である回転角度センサが、特に有益に使用される。

好ましくは、車両の速度を取得するための手段は、少なくとも１つの車輪速度センサである。このような車輪速度センサは、アンチロックブレーキシステムの範囲内で車両において既に多くの場合で設けられている。

本発明による装置の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの加速度値を取得するための手段は、加速度センサ又は加速度センサ群である。当該センサは、特に好ましくは車両走行動的制御システムのセンサであり、さらに特に好ましくは横滑り防止装置（ＥＳＰ）のセンサである。このようなセンサは、技術的に一般的であり、したがって追加のコストなしに使用され得る。

本発明の１つの利点は、従来の技術において既知であるセンサを使用することによって、車両のロール角の低コストで且つ同時に正確な算定が可能になることある。

また、本発明は、以下の複数のシステム：電子制御されるブレーキシステム、方向指示システム、シャーシシステム、電子操舵システム及び車両走行動的制御システムのうちの少なくとも１つのシステムにおいて本発明による方法を使用することを含む。

本発明のさらに好適な実施の形態は、従属請求項と図面に基づく以下の説明とに記載されている。

傾いている姿勢にある自動二輪車の概略図である。 本発明による方法の第１の実施の形態の概略図である。 本発明による方法の第２の実施の形態の概略図である。 本発明による方法の第３の実施の形態の概略図である。 ロール角を測定するための代表的な方法の概略図である。 本発明による方法の第４の実施の形態の概略図である。 図７に示された代表的な第４の実施の形態で使用するためのロール角を適切に計算するための代表的な方法の概略図である。 ロール角を適切に計算するための代表的な方法の概略図である。 特に零以外のピッチ角のための、測定された加速度の概略図である。 組み合わせの代表的な方法の概略図である。

車両、特に二輪自動車のロール角（傾斜角）を運転中に算定するための装置又は方法の要部は、特に特殊なフィルタを用いることによる（安定状態の走行と非安定状態の走行とに対する）少なくとも２つの個別計算結果の組み合わせである。

図１は、本発明による方法に関連する複数の変数を概略的に示す。二輪自動車２が、車道１上を傾いている姿勢で走行している。この二輪自動車２のタイヤ３が、断面図で示されている。線４は、当該車道に対する垂直方向を示し、線５は、二輪自動車５の対称軸を示す。この二輪自動車に固定されている座標系が、この二輪自動車２の重心ＳＰで縦軸ｚ^Ｍと横軸ｙ^Ｍとによって示されている。縦軸ｚ^Ｍは、この二輪自動車に固定されていて、この二輪自動車５の当該対称軸に対して平行に延在する。横軸ｙ^Ｍは、この縦軸ｚ^Ｍに対して直角を成し、この二輪自動車に固定されている。線６は、二輪自動車２の重心ＳＰと車輪接触点又は車輪接触線ＲＡＰとの間のｙ／ｚ平面内に投影されている接続線を示す。総ロール角λ_ｇｅｓ（ｔｏｔａｌ ｒｏｌｌ ａｎｇｌｅ）は、当該車道に対する垂線４と当該車両の対称面５との間の角度に相当し、動的ロール角λ_ｔｈ（ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｒｏｌｌ ａｎｇｌｅ）は、当該車道に対する垂線４と線６との間の角度に相当する。例として、１つ以上のセンサ７、例えば、ロールレートλ^・Ｍ（このドットは、λの微分を意味する。以下同じ）を測定するための、当該二輪自動車に固定されているロールレートセンサ、及び／又はヨーレートΨ^・Ｍを測定するための、当該二輪自動車に固定されているヨーレートセンサが、当該二輪自動車２の側方に配置されている。代わりに又はさらに、１つ以上のセンサ又はセンサ群８が、当該二輪自動車２の特に重心ＳＰの領域内に配置され得る。当該センサ又はセンサ群８は、例えば、ヨーレートΨ^・Ｍを測定するための、当該二輪自動車に固定されている１つのヨーレートセンサであり、及び／又は、垂直加速度ｚ^・・Ｍ及び／又は横加速度ｙ^・・Ｍを測定するための、当該二輪自動車に固定されている１つの加速度センサ又は複数の加速度センサである。二輪自動車２に対する当該ロールレートセンサの位置及び当該ヨーレートセンサの位置は、相互に依存しない。

通常のタイヤでは、総ロール角λ_ｇｅｓは、動的ロール角λ_ｔｈよりも１０％〜２０％程度大きい。総ロール角λ_ｇｅｓと動的ロール角λ_ｔｈとの間の差は、付加ロール角λ_ＺＳとも呼ばれる。したがって、以下の関係が成立する。

通常のタイヤでは、タイヤの幅によって決まる付加ロール角λ_ＺＳは、既に上述したように、動的ロール角λ_ｔｈの１０％〜２０％程度の大きさの範囲内にある。λ_ＺＳは、λ_ｔｈに比べて小さいので、総ロール角λ_ｇｅｓは、多くの場合は動的ロール角λ_ｔｈによって近似される。

小さいピッチ角に対しては、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍと、車道に固定されているロールレートλ^{・ｒｏａｄｗａｙ}とは、互いにほぼ同じである。ロールレートλ^・Ｍが積分されると、（総）ロール角λ_ｇｅｓが算出される（このロール角λ_ｇｅｓは、図２、３及び４の代表的な実施の形態における第１ロール角変数λ_１に相当する）。

本発明による方法の第１の実施の形態が、図２に概略的に示されている。ここでは、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０が、第１計算結果（第１ロール角変数λ_１）である。例えば、当該計算結果λ_１は、例えば０．０５Ｈｚの遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}を有する高域通過フィルタ１１によってフィルタリングされる。図示された第１の実施の形態では、第２計算結果（第２ロール角変数λ_２）が、当該二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと当該二輪自動車の速度ｖとの積１２の関数１３として取得される。例えば、当該計算結果λ_２が、例えば高域通過フィルタ１１と同じ遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}、例えば０．０５Ｈｚを有する低域通過フィルタ１４によってフィルタリングされる。当該二輪自動車のロール角λ_Ｅを算定するため、当該二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０の計算結果λ_１と、当該二輪自動車に固定されているヨーレートヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとの積の関数１３に対する計算結果λ_２とが加算される（ブロック１５）。

二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０による第１ロール角変数λ_１の計算は、安定状態と非安定状態との双方に対して適用される。しかしながら、ロールレートλ^・Ｍの測定誤差の積分１０による計算は、長期間安定しない。すなわち、その結果は、短期間だけ有効である。使用されるロールレートセンサの設計及び精度に応じて、（ドリフトとも呼ばれる）当該測定誤差は、１°／分と１°／秒との間で増大する。

積分１０中のオーバーフローエラーを回避するため、図示されていない代表的な実施の形態にしたがって、積分１０の機能と高域通過フィルタ１１の機能とを、付加利得を有する同意義の低域通過フィルタに移行することが可能である。

二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとからの第２ロール角変数λ_２の計算は、安定状態のコーナリングだけに適用される。関数１３は、当該二輪自動車のタイヤの幾何構造とタイヤの動的挙動とに依存する。

使用されるフィルタ１１，１４は、多くの場合は一次のＰＴ_１素子である。遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}は、例えば、約０．０１Ｈｚから約０．１０Ｈｚの範囲内にある。

以下に、ヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとロール角λとの間の関係を具体的に説明する。

安定状態のコーナリングに対しては、以下が適用される：二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍが、総ロール角λ_ｇｅｓの余弦によって乗算された車道に固定されているヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}と、ピッチ角速度ｖ^・ _{ｒｏａｄｗａｙ}とによって提供される。この場合、しかしながら、ピッチ角速度ｖ^・ _{ｒｏａｄｗａｙ}は、安定状態の走行に対しては零である（ｖ^・ _{ｒｏａｄｗａｙ}＝０）。その結果、方程式（２）における第２項のｓｉｎλ_ｇｅｓ・ｖ^・ _{ｒｏａｄｗａｙ}は除去される：

安定状態のコーナリングに対しては、水平座標系（二輪自動車に固定されている座標系に対してｘ軸を中心にして回転される結果、水平方向の横加速度ｙ^・・ｈが車道に対して平行に延在する座標系）における横加速度ｙ^・・ｈと、車両の速度ｖと、車道に固定されているヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}と、有効なロール角λ_ｔｈの正接と、重力加速度ｇとの間の以下の関係も適用される：

（２）を（４）に代入すると：

が得られる。

λ_ｇｅｓ＝λ_ｔｈであると仮定すると、

に簡略化され得る。

したがって、ロール角λ_ｔｈは、に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと、二輪自動車の速度ｖとの積Ψ^・Ｍ・ｖの関数ｆである：

関数関係ｆ（λ_ｔｈ）又は上記の方程式（７）は、閉形式で解くことはできない。このため、数値的に取得された特性曲線が、ロール角λ_ｔｈ（図２に示された代表的な実施の形態によれば、ロール角変数λ_２）を二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとの積（ブロック１２）から算定するために、使用される（ブロック１３）。

図３は、本発明による方法の第２の実施の形態の概略図である。この代表的な実施の形態でも、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍの時間積分１０が、第１計算結果（第１ロール角変数λ_１）であり、ここでも、第１ロール角変数λ_１が、例えば、例えば０．０５Ｈｚの遮断周波数Ｔ_{Ｔｒｅｎｎ}を有する高域通過フィルタ１１によってフィルタリングされる。上記の第１の実施の形態の範囲内にある第１ロール角変数λ_１を計算するための説明及び別の方法は、ここで適切に適用される。第１の実施の形態とは対照的に、第２の実施の形態では、基本的に、第２計算結果（第２ロール角変数λ^′ _２）が、ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍから算定される（ブロック１６）。タイヤの幅を考慮するため、第２ロール角変数λ^′ _２が、ブロック１７内で実験的因子ｃによって乗算され得る。本発明による方法の第２の実施の形態では、第２計算結果λ^′ _２も、例えば、高域通過フィルタ１１の遮断周波数と同じ遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}を有する低域通過フィルタ１４′によってフィルタリングされる。この遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}は、例えば０．０５Ｈｚである。二輪自動車のロール角λ_Ｅを算定するため、当該二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０の計算結果λ_１と、計算結果λ^′ _２とが、ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍからロール角変数を算定するために、加算される（ブロック１５′）。

使用されるフィルタ１１，１４′は、通常は一次のＰＴ_１素子である。遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}は、例えば、約０．０１Ｈｚから約０．１０Ｈｚの範囲内にある。

ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍから第２ロール角変数λ^′ _２を計算することは、安定状態のコーナリングに対してだけ適用される。さらに、因子ｃが考慮されないならば（ｃ＝１）、これは、タイヤの幅が理想的に狭いという仮定に基づいている。さらに、ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍが、符号に依存しない場合は、その結果として、さらなる情報項目、例えば、ｙ方向に二輪自動車に固定された加速度ｙ^・・Ｍが、ロール角λの正確な符号を規定するために使用され得る。

以下に、ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍとロール角λとの間の関係を具体的に説明する。

安定状態のコーナリングに対しては、動的ロール角λ_ｔｈが、重力加速度ｇを二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍで除算したもののアークコサインによって提供される：

当該正確な符号を規定するため、二輪自動車に固定されている横加速度ｙ^・・Ｍが使用され得る：

ここで、ｓｉｇｎ（Ｘ）は、符号関数である。Ｘが、零よりも大きいならば、この符号関数は、値「１」を有し、Ｘが、零に等しいならば、この符号関数は、値「０」であり、Ｘが、零よりも小さいならば、その値は、「−１」である。

既に上述したように、総ロール角λ_ｇｅｓは、動的ロール角λ_ｔｈによって近似され得る：

例えば、第２ロール角変数λ^′ _２は、方程式（９）にしたがって算定される（ブロック１６）。

本発明による方法の第３の実施の形態が、図４に概略的に示されている。この実施の形態では、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０も、第１計算結果（第１ロール角変数λ_１）であり、ここでも、例えば０．０５Ｈｚの遮断周波数Ｔ_{Ｔｒｅｎｎ}を有する高域通過フィルタ１１によってフィルタリングされる。上記の第１の実施の形態の範囲内にある第１ロール角変数λ_１を計算するための説明及び別の方法は、ここで適切に適用される。第１の実施の形態とは対照的に、第３の実施の形態では、第２計算結果（第２ロール角変数λ^″ _２）が、二輪自動車に固定されている２つの加速度値、特にｚ方向に二輪自動車に固定された１つの加速度ｚ^・・Ｍとｙ方向に二輪自動車に固定された１つの加速度ｙ^・・Ｍとから算定される（ブロック２０）。第２計算結果λ^″ _２が、例えば、高域通過フィルタ１１の遮断周波数と同じ遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}を有する低域通過フィルタ１４″によってフィルタリングされる。この遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}は、例えば０．０５Ｈｚである。二輪自動車のロール角λ_Ｅを算定するため、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０の計算結果λ_１と、計算結果λ^″ _２とが、二輪自動車に固定されている２つの加速度値から、例えば、二輪自動車に固定されている１つの垂直加速度ｚ^・・Ｍと二輪自動車に固定されている１つの加速度ｙ^・・Ｍとからロール角変数を算定するために、加算される（ブロック１５″）。

使用されるフィルタ１１，１４″は、通常は一次のＰＴ_１素子である。遮断周波数ｆ_{Ｔｒｅｎｎ}は、例えば、約０．０１Ｈｚから約０．１０Ｈｚの範囲内にある。

ｚ方向に二輪自動車に固定された１つの加速度ｚ^・・Ｍとｙ方向に二輪自動車に固定された１つの加速度ｙ^・・Ｍとから第２ロール角変数λ^″ _２を計算することは、安定状態のコーナリングに対してだけ適用される。当該計算は、二輪自動車のタイヤの幾何構造とタイヤの動的挙動とを含む。

以下に、ｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍとｙ方向に二輪自動車に固定された加速度ｙ^・・Ｍとロール角λとの間の関係を具体的に説明する。

既に上述したように、以下の関係：

が適用される。

方程式（８）によれば、安定状態のコーナリングに対しては、動的ロール角λ_ｔｈが、重力加速度ｇを二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍで除算したもののアークコサインによって提供される：

さらに、安定状態のコーナリングに対しては、付加ロール角λ_ＺＳが、二輪自動車に固定されている横加速度ｙ^・・Ｍを二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍで除算したもののアークタンジェントによって付与される：

方程式（１１）及び（１２）を（１０）に代入すると：

が得られる。

例えば、総ロール角λ_ｇｅｓは、タイヤの幅によって条件付けられる付加ロール角λ_ＺＳのｋ倍として近似される。したがって、総ロール角λ_ｇｅｓは、以下の関係式にしたがって計算される（ブロック２０）：

ここで、係数ｋは、当該二輪自動車のタイヤの幾何構造とタイヤの動的挙動とに依存する。代表的なｋの値は、９．７である。

本発明による方法の利点は、二輪自動車のロール角λ_Ｅが、センサによって引き起こされる時間遅延を除いて、時間遅延がないことである。ロール角λ_Ｅが、安定状態の走行条件と非安定状態の走行条件との双方の下で算定され得る。さらに、２つの算定方法の組み合わせによって決定されるロール角の精度が、個別の測定方法によって可能であるよりも高い。ロールレートの時間積分自体は、ロール角を取得するための方法として適さない。時間と共に増大する測定誤差に起因して、この方法は、標準的なセンサシステムをただちに適用することができない。

さらなる利点は、本発明による方法を実行するための装置の製造コストが高精度の慣性センサシステムよりも著しく低い一方で、同程度の精度を有することである。

２つの回転速度信号（ロールレートλ^・Ｍ及びヨーレートΨ^・Ｍ）からロール角を算定する第１の実施の形態と比較すると、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にしたがってロールレートλ^・Ｍと、及び１つの加速度値ｚ^・・Ｍ又は２つの加速度値ｙ^・・Ｍ、ｚ^・・Ｍとからロール角を算定するための装置は、 製造コストが大幅に削減される。例えば、乗用車における横滑り機構（ＥＳＰ）の使用から既に知られているセンサ群を使用することが適切である。このようなセンサ群は、通常は回転速度信号と１つ又は２つの加速度信号とを提供する。このようなセンサ群は、可能ならば、９０°にわたって回転するように設置され得る。

二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍの時間積分１０の結果と、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと二輪自動車の速度ｖとの積１２の関数１３の結果とが結合されるならば（第１の実施の形態）、当該車両の全体の回転速度が同じなので、当該二輪自動車上のセンサシステムの位置に関連しない点が利点である。

本発明は、二輪自動車に固定されているヨーレートと二輪自動車の速度との積から走行中の当該二輪自動車のロール角を算定するための方法にも関する。図５は、対応する代表的な実施の形態の概略図である。当該積が、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと当該二輪自動車の速度ｖとから生成される（ブロック２３）。ロール角変数が、例えば特性曲線として予め規定されている関数関係による積から算定される（ブロック２４）。計算結果が、低域通過フィルタ２５によってフィルタリングされた後に、当該二輪自動車のロール角λ_Ｅが取得される。

フィルタ２５は、多くの場合は一次のＰＴ_１素子である。遮断周波数は、例えば、約１Ｈｚの範囲内にある。

図示されていない代表的な実施の形態によれば、複数のフィルタの組み合わせ：低域通過フィルタ（約０．０５Ｈｚの遮断周波数）、高域通過フィルタ（約０．０５Ｈｚの遮断周波数、０．５の利得係数）が、速い旋回走行中の複数の信号ピークを減少させるために使用される。２つの信号が、加算され、これらの信号を平滑するために、場合によっては低域通過フィルタ（約１Ｈｚの遮断周波数）によってさらにフィルタリングされる。上記の説明（方程式（２）〜（７））によれば、ロール角λは、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと二輪自動車の速度ｖとの積の関数ｆである（方程式（７）参照）。数値的に取得される特性曲線が、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとの積（ブロック２３）からロール角λを算定するために使用される。

（二輪自動車に固定されているヨーレートと速度との積からロール角を算定する）当該方法を実行するための装置の製造コストは、その精度が同じである一方で、高精度の慣性センサシステムのための製造コストに比べて遥かに低い。回転速度が、二輪自動車の全体にわたって同じであるので、当該二輪自動車上のセンサシステムの位置は関連しない。

加速度（ｚ^・・Ｍ又はｚ^・・Ｍ、ｙ^・・Ｍ）の測定とロールレートλ^・Ｍの測定とに基づいてロール角を算定するための方法は、上記で説明されている。当該方法のフォールトトレランスが、例えば約０．０１Ｈｚの遮断周波数を有する１次の高域通過フィルタによってロールレートλ^・Ｍをフィルタリングすることによって向上され得る。

また、本発明は、ロール角の算定アルゴリズムの測定値の妥当性をチェックするための方法に関する。当該方法の妥当性をチェックするため、ロール角が、安定状態の走行条件に対して算定され得る。すなわち、第２ロール角変数が、異なる複数の方法を使用して冗長に算定され得る。例えば、ロール角変数λ_２とλ^″ _２とが、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍと速度ｖとから、二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍと二輪自動車に固定されている横加速度ｙ^・・Ｍとからも算定され得る。２つ以上のロール角算定方法から任意の選択が考えられる。当該１つのロール角変数又は複数のロール角変数によって算定されるロール角λ_Ｅの信頼性が、当該複数の結果を比較することによって評価され得る。さらに、特定の状況下では、センサの故障が、当該妥当性チェック／当該比較によって検出され得る。著しい違いが、様々な方法で算定されるロール角変数λ_２、λ_２ ^′、λ_２ ^″間に存在するならば、複数の加速度センサ又は回転速度センサのうちの１つのセンサの故障を推測することが可能である。

当該存在する複数の加速度センサが、一定の値を特定の期間にわたって測定するならば、ロールレートλ^・Ｍは、この期間内は零でなければならない。したがって、そのロールレートセンサのオフセットが算定又は補正され得る。

零度のロール角を成す任意の２つの走行条件間では、ロールレートλ^・Ｍの積分は、零度である。ロールレートセンサの既知のオフセットを与えると、当該ロールレートセンサの線形誤差が、この条件によって算定され得る。安全の点において危険な状態にあるシステムは、ロール角信号の信頼性に関する情報を必要とする。この信頼性は、妥当性チェックを目的とした上記の方法に基づいて算定され得る。

走行している二輪自動車は、常に平衡姿勢にある必要がある。このことは、真直走行とコーナリングとの双方に対して必要である。当該二輪自動車の平衡姿勢は、異なる多数の要因、例えば、車速度ｖ、タイヤと車道との間の摩擦係数、車輪速度ω_Ｉ（ｉ＝前輪又は後輪に対する１又は２）、エンジン回転速度、操舵角、車両負荷、車道の傾斜等に依存する。これらの要因は、ロールレートλ^・ＭとヨーレートΨ^・Ｍと車両加速度の３つの成分ｘ^・・Ｍ、ｙ^・・Ｍ、ｚ^・・Ｍとに対する平衡値に影響を及ぼす。

図６は、本発明による方法の第４の実施の形態の概略図である。ロール角λ_Ｅを計算２６するための当該例によるアルゴリズムは、対応するセンサでのヨーレートΨ^・Ｍとロールレートλ^・Ｍとｚ方向に二輪自動車に固定された加速度ｚ^・・Ｍと二輪自動車に固定されたｙ方向の加速度ｙ^・・Ｍとに対するそれぞれの値の測定に基づく。高レベルの精度を保証するためには、当該アルゴリズムは、走行条件の関数として適切に変更される必要がある。このことを可能にするためには、複数の車両システム（車両センサ）からの情報を使用すること、現在の走行状態を評価すること、及び当該走行状態にしたがってロール角λ_Ｅを計算２６するための当該アルゴリズムを適合させることも必要である。このため、ブロック２７では、現在の走行状態が、以下の１つ以上の変数：
エンジン回転速度、エンジントルク、操舵角、車速度ｖ、車両加速度、車輪速度ω_Ｉ、車道の状態、車輪スリップ、車両負荷、車道の傾斜等に基づいて評価される。このとき、この評価は、ロール角λ_Ｅの計算２６に算入される。

タイヤの幅が、零に等しくないので、論理的なロール角λ_ｔｈと総ロール角λ_ｇｅｓとは相違するという事実を考慮することも必要である。

図７は、ロール角λ_Ｅを適切に計算するための代表的な方法の概略図である。高い精度を保証するため、様々な複数の方法の組み合わせが、ロール角λ_Ｅを計算するために使用される。同時に、ロールレートλ^・ＭとヨーレートΨ^・Ｍとｚ及びｙ方向の加速度ｚ^・・Ｍ、ｙ^・・Ｍとが、例えばセンサ群によって測定される。ロールレートλ^・Ｍの積分３０が生成され、その結果λ_１が、高域通過フィルタ３１によってフィルタリングされる。さらに、ブロック３２内では、ｚ方向の加速度ｚ^・・Ｍに対するｙ方向の加速度ｙ^・・Ｍの比のアークタンジェントが計算され、その結果λ_２ ^１が、低域通過フィルタ３３によってフィルタリングされる。同様、ブロック３４内では、ｚ方向の加速度ｚ^・・Ｍに対するヨーレートΨ^・Ｍと車両速度ｖとの積の比のアークタンジェントが計算され、その結果λ_２ ^２が、低域通過フィルタ３５によってフィルタリングされる。これらの３つの結果が、対応する重み付けパラメータＰ１、Ｐ２及びＰ３によって乗算され（ブロック３６）、そして加算される（ブロック３７）。

例えば個々のフィルタ３１，３３，３５の遮断周波数及び／又は重み付けパラメータＰ１、Ｐ２及びＰ３のようなシステムの特性（例えばフィルタ特性）が、現在の走行状態２７の関数として変更される。当該走行状態２７は、上記の複数の変数、例えば、車速度ｖ、車輪スリップ、車輪速度ω_Ｉ、エンジン回転速度、操舵角、車両負荷、車道の傾斜、ロールレートλ^・Ｍ、ヨーレートΨ^・Ｍ、ロール角加速度、ヨー角加速度、及び（例えば先に計算された）ロール角λ_Ｅ、のうちの少なくとも１つの変数によって検出される。これらの変数に対する当該システム特性の依存度、例えば当該フィルタの遮断周波数の依存度及び当該重み付けパラメータＰ１、Ｐ２及びＰ３の依存度が、経験的に又は理論的に算定され、特性曲線又は特性グラフ又は計算規則として制御装置内に記憶され、当該ロール角の計算で考慮される。当該システムが、任意の走行状態に対して適応され得る。そして、当該車両のロール角λ_Ｅが、（当該記憶された特性曲線、特性グラフ又は計算アルゴリズムに基づいて）当該パラメータを自動的に変更することによって正確に算定され得る。

図８は、ロール角λ_Ｅを適切に計算するための代表的な方法の概略図である。高い精度を保証するため、様々な複数の方法の組み合わせが、ロール角λ_Ｅを計算するために使用される。

ロール角λ_Ｅは、第１ロール角変数λ_１と第２ロール角変数λ_２とに基づいて算定される。

次いで、第１ロール角変数λ_１と第２ロール角変数λ_２とに基づいてロール角λ_Ｅを算定するための代表的な方法を説明する。当該方法は、周波数の領域で実行される。

第１高域通過フィルタ８３が、第１遮断周波数を有する第１ロール角変数λ_１をフィルタリングする結果、フィルタリングされた第１ロール角変数λ_１１が生成される。第２高域通過フィルタ８６が、第２遮断周波数を有する第１ロール角変数λ_１をフィルタリングする結果、フィルタリングされた第２ロール角変数λ_１２が生成される。

第１低域通過フィルタ８４が、第１遮断周波数を有する第２ロール角変数λ_２をフィルタリングする結果、フィルタリングされた第３ロール角変数λ_２１が生成される。第２低域通過フィルタ８５が、第２遮断周波数を有する第２ロール角変数λ_２をフィルタリングする結果、フィルタリングされた第４ロール角変数λ_２２が生成される。

第１結合器８９が、フィルタリングされた第１ロール角変数λ_１１とフィルタリングされた第３ロール角変数λ_２１とを結合する結果、第１結合ロール角変数λ_ａが生成される。

第２結合器９０が、フィルタリングされた第２ロール角変数λ_１２とフィルタリングされた第４ロール角変数λ_２２とを結合する結果、第２結合ロール角変数λ_ｂが生成される。

第３高域通過フィルタ８７が、第３遮断周波数を有する第１結合ロール角変数λ_ａをフィルタリングする。第３低域通過フィルタ８８が、第３遮断周波数を有する第２結合ロール角変数λ_ｂをフィルタリングする。

当該第１遮断周波数は、当該第３遮断周波数よりも低く、当該第３遮断周波数は、当該第２遮断周波数よりも低い。

第３結合器９１が、フィルタリングされた第１結合ロール角変数λ_ａ ^′とフィルタリングされた第２結合ロール角変数λ_ｂ ^′とを結合する結果、ロール角λ_Ｅが生成される。

特に、当該結合は、周波数の領域で実行され、複数の振幅が加算される。

ロールレートセンサのオフセットエラーに起因して、第１ロール角変数λ_１を取得する積分が、ランプ関数になる。この場合、オーバーフローが、積分器９３の幾つかの地点で発生する。このようなオーバーフローを回避するため、積分器９３の出力値が、特定の正又は負の閾値に達した直後に、この積分器９３がリセットされる。特に、リセットされるときに、当該特定の正又は負の閾値が、当該出力値に対して減算又は加算される。この積分器９３のリセット又はオーバーフローに起因する当該出力値におけるジャンプが、多くの場合に第１高域通過フィルタ８３と第２高域通過フィルタ８６とに伝達されることがあり、この第１高域通過フィルタ８３の出力部とこの第２高域通過フィルタ８６の出力部とで検出可能である。この第１高域通過フィルタ８３の出力部とこの第２高域通過フィルタ８６の出力部とにおける当該検出可能なジャンプを回避するため、両高域通過フィルタ８３，８６が、積分器９３と同時にリセットされ得る。このため、両高域通過フィルタ８３，８６が、積分器９３と同期され得る。特に、積分器９３と第１高域通過フィルタ８３と第２高域通過フィルタ８６との、それ以前に記憶された全ての入力状態が、零にリセットされる。特に、積分器９３と第１高域通過フィルタ８３と第２高域通過フィルタ８６との、それ以前に記憶された全ての出力状態が、零にリセットされる。

積分器９３と第１高域通過フィルタ８３と第２高域通過フィルタ８６とを同期させてリセットするので、オーバーフロー、特に積分器９３のオーバーフローが、第１高域通過フィルタ８３及び／又は第２高域通過フィルタ８６の出力に影響しない。

代表的な方法では、当該低域通過フィルタは、アークサイン関数を有する。図１０に示されている低い動的方式に由来する高いノイズに起因するクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）を回避するため、当該アークサイン関数は、非常に低い遮断周波数を有する低域通過フィルタによってフィルタリングされる信号に適用される。これとは別に、図１０に示された組み合わせ方法は、図８に示された組み合わせ方法に相当する。

測定システムの傾斜に起因する複数の角速度間の交差効果（ｃｒｏｓｓ ｅｆｆｅｃｔ）が存在する。例えば、二輪自動車のピッチ角αが、零に等しくないならば、ロールレートセンサが、車道に固定されているロールレートλ^{・ｒｏａｄｗａｙ}の一部を測定し、同様に、ヨーレートセンサが、車道に固定されているヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}の一部を測定する。これは、特に、二輪自動車が円形路上を走行するときの場合である。この交差効果は、慣性計測に基づいて排除され得る。特に、ピッチ角αは、零でない。何故なら、センサ群が、車道１に対して水平に二輪自動車に搭載されていないからであり、及び／又は、リアサスペンションを押し下げる二輪自動車に対する重い重量のためである。

アルゴリズム８１が、誤ったロールレートの一部

を排除することによって、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍを修正する。当該誤ったロールレートの一部

は、この交差効果に相当する。

アルゴリズム８２が、誤ったヨーレートの一部

を排除することによって、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍを修正する。当該誤ったヨーレートの一部

は、この交差効果に相当する。

これらの交差効果を排除するため、ピッチ角αが評価される必要がある。

アルゴリズム８１及びアルゴリズム８２は、二輪自動車に固定されている縦加速度ｘ^・・Ｍに基づいて、及び／又は二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍに基づいて、及び／又は二輪自動車の総加速度ｖ^・に基づいて、及び／又は重力ｇに基づいてピッチ角αを評価する。代わりに、これらのアルゴリズムのうちの１つのアルゴリズムが、単独でピッチ角αを評価し、当該評価されたピッチ角αが、他方のアルゴリズムに提供される。

図９は、二輪自動車に固定されている縦加速度ｘ^・・Ｍと二輪自動車の総加速度ｖ^・と二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍとピッチ角αとの少なくとも関係を例示して概略的に示す。

縦加速度センサが、二輪自動車に固定されている縦加速度ｘ^・・Ｍを測定する。当該縦加速度ｘ^・・Ｍは、ピッチ角αに依存する縦加速度の測定に影響を及ぼす重力の一部ｘ^・・ _１とピッチ角αに依存する縦加速度の測定に影響を及ぼす二輪自動車の総加速度の一部ｘ^・・ _２とから得られる：

垂直加速度センサが、二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍを測定する。当該垂直加速度ｚ^・・Ｍは、ピッチ角αに依存する垂直加速度の測定に影響を及ぼす重力の一部ｚ^・・ _１とピッチ角αに依存する垂直加速度の測定に影響を及ぼす二輪自動車の総加速度の一部ｚ^・・ _２とから得られる：

ピッチ角αの計算が、以下の手法にしたがって推測され得る：

その結果、ピッチ角αが、特に方程式１７にしたがって、二輪自動車に固定されている縦加速度ｘ^・・Ｍに基づいて、及び二輪自動車に固定されている垂直加速度ｚ^・・Ｍに基づいて、及び二輪自動車の総加速度ｖ^・に基づいて、及び重力ｇに基づいて取得可能である。

さらに特に好ましくは、アークタンジェント関数が無視され得る。

アルゴリズム８１は、車道に固定されている修正されたヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}を算定する。誤ったロールレートの一部

が、二輪自動車に固定されているロールレートλ^・Ｍをピッチ角αで乗算することによって算定される。特に、誤ったロールレートの一部

は、ロールレートλ^・Ｍをピッチ角αのサインで乗算することによって算定される。当該修正されたヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}は、特に、ヨーレートΨ^・Ｍから誤ったロールレートの一部

を減算することによって算定され得る：

アルゴリズム８２は、車道に固定されている修正されたロールレートλ^{・ｒｏａｄｗａｙ}を算定する。誤ったヨーレートの一部

が、二輪自動車に固定されているヨーレートΨ^・Ｍをピッチ角αで乗算することによって算定される。特に、当該誤ったヨーレートの一部

は、ヨーレートΨ^・Ｍをピッチ角αのサインで乗算することによって算定される。特に好ましくは、高い動的なローリング中に及び／又は常に、修正された誤ったヨーレートの一部

が、誤ったヨーレートの一部

をロールレートの二乗

で除算することによって算定される。修正されたロールレートλ^{・ｒｏａｄｗａｙ}が、特に、ロールレートλ^・Ｍから誤ったヨーレートの一部

又は修正された誤ったヨーレートの一部

を減算することによって算定され得る。

以下の補正方法では、第２ロール角変数λ_２を算定する第２方法が、垂直の遠心加速度に基づいて計算の精度を向上させるために記載されている。したがって、アルゴリズム９４は、遠心力ｆ_ｒａｄを評価する。当該遠心力は、半径ｒ_ＣＯＧで乗算されたロールレートλ^・Ｍの二乗に比例する。当該二輪自動車の重心が、円の円周上を移動する。この円の半径ｒ_ＣＯＧは、地面上のタイヤの接点と当該重心との間の距離である。

当該二輪自動車の重心が、当該二輪自動車の垂直軸上にあるならば、上記の力は、垂直加速度センサだけによって測定される。

車体の傾きに起因して、当該重心が、二輪自動車の垂直軸に対してシフトし得る。この場合、遠心力ｆ_ｒａｄが、補正される必要がある横加速度センサによって部分的に測定される。

評価された遠心力ｆ_ｒａｄと、横加速度ｙ^・・Ｍと、垂直加速度ｚ^・・Ｍとに基づいて、遠心力が、例えば方程式２５にしたがってアルゴリズム９８で補正される。

以下の補正方法では、第２ロール角変数λ_２を算定する第２方法が、当該横加速度とロールレートとに共通の効果に基づいて計算の精度を向上させるために記載されている。アルゴリズム９５が、速い傾き力ｆ_{ｒａｐ＿ｌｅａｎｉｎｇ}を評価する。この速い傾き力ｆ_{ｒａｐ＿ｌｅａｎｉｎｇ}は、ロールレートλ^・Ｍの導関数と、地面上のタイヤの接点と横加速度センサの搭載位置ｒ_{ｓｅｎｓｏｒ}との間の距離との導関数に比例する。

評価された速い傾き力ｆ_{ｒａｐ＿ｌｅａｎｉｎｇ}と、横加速度ｙ^・・Ｍとに基づいて、速い傾きが、例えば方程式２７にしたがってアルゴリズム９８で補正される。したがって、当該横加速度とロールレートとに共通の効果が補正される。

以下の補正方法では、第２ロール角変数λ_２を算定する第２方法が、総ロール角λ_ｇｅｓと動的ロール角λ_ｔｈとの間の差を補正することによって計算の精度を向上させるために記載されている。アルゴリズム９６は、タイヤプロファイルの補正値を評価する。したがって、重力ｇが、垂直加速度ｚ^・・Ｍおいて排除される。この結果が、ヨーレートΨ^・Ｍで乗算される。

当該評価されたタイヤプロファイルの補正値と、横加速度ｙ^・・Ｍとに基づいて、タイヤプロファイルが、例えば方程式２８にしたがってアルゴリズム９８で補正される。

アルゴリズム９８が、上記第２方法を使用して第２ロール角変数λ_２を算定する。特に、上記の複数の補正方法のうちの少なくとも１つの方法が適用される。この場合、修正された横加速度

が、第２ロール角変数λ_２を算定するために使用され得る。

特に、車道に固定されている修正されたヨーレートΨ^{・ｒｏａｄｗａｙ}と、車道に固定されている修正されたロールレートλ^{・ｒｏａｄｗａｙ}とが、第１ロール角変数λ_１及び／又は第２ロール角変数λ_２を算定するために適用される。

また、本発明は、以下のように説明され得る。

特に、二輪自動車のロール角を算定するための方法が、慣性計測する信号を使用している：
ａ．ヨーレート
ｂ．ロールレート
ｃ．縦加速度、横加速度及び垂直加速度
ｄ．車速度
好ましくは、測定システムの傾斜に起因する複数の角速度間の交差効果が、当該慣性計測に基づいて排除される。

好ましくは、二輪自動車のロール角が、異なる複数の特性を有する複数のロール角値を提供する方法によって計算された複数のロール角の組み合わせとして計算される。

好ましくは、ノイズキャンセルを向上させ、オフセット効果を減少させるため、当該組み合わせは、フィルタリング及び加算の複数のレベルによって計算される。

好ましくは、ロールレートのオフセット効果を排除するため、複数のロール角算定方法のうちの１つのロール角算定方法が、特別に提供された高域通過フィルタと一緒に、リセット可能な特殊な積分器を使用している。

好ましくは、垂直方向の遠心加速度に基づく計算の精度を向上させるため、複数のロール角算定方法のうちの１つのロール角算定方法が、補正方法を使用している。

横加速度とロールレートとに共通の効果に基づく計算の精度を向上させるため、複数のロール角算定方法のうちの１つのロール角算定方法が、補正方法を使用している。

１ 車道
２ 自動二輪車
３ タイヤ
４ 垂線
５ 対称軸、対称面
６ 直線（ＳＰとＲＡＰとを結ぶ接続線）
７ センサ
８ センサ又はセンサ群
１０ 積分
１１ 高域通過フィルタ
１２ 積
１３ 関数
１４ 低域通過フィルタ
１５ ブロック
２５ 低域通過フィルタ
２７ 現在の走行状態
３０ 積分
３１ 高域通過フィルタ
３３ 低域通過フィルタ
３５ 低域通過フィルタ
８３ 第１高域通過フィルタ
８４ 第１低域通過フィルタ
８５ 第２低域通過フィルタ
８６ 第２高域通過フィルタ
８７ 第３高域通過フィルタ
８８ 第３低域通過フィルタ
８９ 第１結合器
９０ 第２結合器
９１ 第３結合器
９３ 積分器
ＳＰ 重心
ＲＡＰ 車輪接触点又は車輪接触線
ｖ 速度
ｃ 実験的因子

Claims (15)

1. 車両のロール角（λ_Ｅ）を算定するための方法において、
   前記ロール角（λ_Ｅ）が、少なくとも第１ロール角変数（λ_１）と第２ロール角変数（λ_２）との組み合わせとして計算され、
   前記第１ロール角変数（λ_１）が、第１方法を使用して前記車両の取得されたロールレート（λ^・ _ｍ）から算定され、
   前記第２ロール角変数（λ_２）が、第２方法を使用して１つ以上のさらなる車両走行動特性変数から算定される当該方法。
2. 前記組み合わせは、複数のレベルから成り、
   それぞれのレベルが、少なくとも１つのフィルタリングステップと少なくとも１つの組み合わせステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 複数のレベルの数は、ｘ個であり、
   ｙ番目のレベルが、２^{ｘ−ｙ＋１}個のフィルタリングステップと２^ｘ−ｙ個の組み合わせステップとを有し、
   レベルｙの出力は、レベルｙ＋１の入力であり、
   特にｙ番目のレベル２^ｘ−ｙでは、複数の遮断周波数が適用されることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記第１ロール角変数（λ_１）は、前記第２ロール角変数（λ_２）とは異なる特性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第２ロール角変数（λ_２）は、
   −前記車両のヨーレート及び車速度、及び／又は
   −前記車両の横加速度及び垂直加速度
   から算定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 測定システムの傾斜に起因する複数の角速度間の交差効果が、前記慣性計測に基づいて排除されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、ロールレートのオフセット効果を排除するためにリセット可能な積分器をリセット可能な高域通過フィルタと組み合わせて適応することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第１方法は、前記第１ロール角変数（λ_１）を算定するために積分器を適用し、
   前記積分器の出力が、既定の閾値に達した直後に、前記積分器及び後続するフィルタ、特に直接に後続する高域通過フィルタが、ほぼ同時にリセットされることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 垂直方向の遠心加速度に基づく計算の精度を向上させるため、前記ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、補正方法を使用していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 横加速度とロールレートとに共通の効果に基づく計算の精度を向上させるため、前記ロール角変数の複数の算定方法のうちの１つの算定方法が、補正方法を使用していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. −少なくとも前記第１方法が、速く変化するロール角値に対して特に高い精度でロール角値を提供し、
    −少なくとも前記第２方法が、安定なロール角値に対して特に高い精度でロール角値を提供し、
    前記組み合わせが、周波数領域で実行されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記第１方法の前記ロール角変数の高い周波数の振幅が、前記第２方法の前記ロール角変数の高い周波数の振幅よりも高く重み付けされ、
    前記第２方法の前記ロール角変数の低い周波数の振幅が、前記第１方法の前記ロール角変数の低い周波数の振幅よりも高く重み付けされ、
    中間の周波数の振幅が、同様に重み付けされることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 第１遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる第１方法のロール角変数と、基本的に前記第１遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる第２方法のロール角変数とを組み合わせる第１の組み合わせと、
    第２遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる前記第１方法のロール角変数と、基本的に前記第２遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる前記第２方法のロール角変数とを組み合わせる第２の組み合わせと、
    第３遮断周波数によって低域通過フィルタリングされる前記第１の組み合わせのロール角変数結果と、基本的に前記第３遮断周波数によって高域通過フィルタリングされる前記第２の組み合わせのロール角変数結果とを組み合わせる第３の組み合わせと、が提供され、
    前記第１遮断周波数と前記第２遮断周波数と前記第３遮断周波数とは相違することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記第３遮断周波数は、前記第１遮断周波数と前記第２遮断周波数との間にあることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 車両のロール角（λ_Ｅ）を算定するための装置において、
    組み合わせ回路が、少なくとも第１ロール角変数（λ_１）と第２ロール角変数（λ_２）とを組み合わせ、ロール角（λ_Ｅ）を算定するために使用され、
    この場合に、前記第１ロール角変数（λ_１）が、前記車両の取得されたロールレート（λ^・ _ｍ）から算定され、前記第２ロール角変数（λ_２）が、少なくとも１つの車両走行動特性変数を使用して算定される当該装置。

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