JP6628702B2 - Vehicle state quantity estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、車両の状態量を推定する車両状態量推定装置に関する。   The present invention relates to a vehicle state quantity estimation device that estimates a state quantity of a vehicle.

センサでの直接検出が困難な車体の横すべり角や横方向速度、ロール角などの状態量は、慣性センサなどの検出値と車両運動モデルを用いて推定しているが、モデルパラメータの誤差などによって推定誤差が生じる。この推定誤差を小さくするため、従来はオブザーバやカルマンフィルタを用いた推定値の補正の他、例えば特許文献1に記載されているようなカメラやGPSなどの外界認識手段を用いて直接検出した相対ヨー角を用いて推定横すべり角を補正する車両状態量の推定方法が知られている。   State quantities such as sideslip angle, lateral speed, and roll angle of the vehicle body, which are difficult to detect directly with sensors, are estimated using detection values from inertial sensors and vehicle motion models, but due to errors in model parameters, etc. An estimation error occurs. Conventionally, in order to reduce the estimation error, in addition to correcting the estimation value using an observer or a Kalman filter, for example, a relative yaw directly detected using an external recognition unit such as a camera or GPS described in Patent Document 1 is used. There is known a method of estimating a vehicle state quantity that corrects an estimated sideslip angle using an angle.

特許第5402244号Patent No. 5402244

しかしながら、特許文献1に記載された車両状態量の推定方法では、良好な環境条件であれば高精度な推定値が得られるものの、雨天などの外界認識手段が検出困難な悪条件では推定値を補正することができず、精度が大幅に低下する可能性がある。   However, in the method of estimating the state of a vehicle described in Patent Literature 1, a high-precision estimated value can be obtained under favorable environmental conditions, but the estimated value can be obtained under bad conditions such as rainy weather, which is difficult to detect by the outside world recognition means. It cannot be corrected and the accuracy may be significantly reduced.

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、外界認識手段が検出困難な悪条件であっても車体の横すべり角や横方向速度、ロール角などの状態量を高精度に推定できる車両状態量推定装置を提供することを目的とする。   The present invention is to solve the above-mentioned problem, and highly accurately estimates a state quantity such as a side slip angle, a lateral speed, and a roll angle of a vehicle body even under bad conditions where the external recognition means is difficult to detect. It is an object of the present invention to provide a vehicle state quantity estimating device capable of performing the above.

前記目的を達成するため、本発明の車両状態量推定装置は、慣性センサの検出値と、外界認識手段の検出値が入力され、該慣性センサの検出値と予め設定されている車両パラメータに基づいて車両の状態量を出力する車両状態量推定装置において、前記外界認識手段の検出値を用いて、前記車両パラメータを更新することを特徴する。   In order to achieve the above object, a vehicle state quantity estimating apparatus according to the present invention is configured such that a detection value of an inertial sensor and a detection value of an external recognition unit are input, and the detection value of the inertia sensor and a preset vehicle parameter are used. In the vehicle state quantity estimating apparatus for outputting the state quantity of the vehicle, the vehicle parameter is updated using a detection value of the external world recognition means.

本発明によれば、車両状態量を高精度に推定することができる。   According to the present invention, a vehicle state quantity can be estimated with high accuracy.

車両状態量推定装置1の概念図。The conceptual diagram of the vehicle state quantity estimation apparatus 1. 4輪車モデルを示す図。The figure which shows a four-wheeled vehicle model. 4輪車の等価的な2輪車モデルを示す図。The figure which shows the equivalent two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle. 重心点11に作用する横加速度に伴うロール運動を示す図。The figure which shows the roll motion accompanying the lateral acceleration which acts on the center-of-gravity point 11. FIG. 重心点11に作用する前後加速度に伴うピッチ運動を示す図。The figure which shows the pitch motion accompanying longitudinal acceleration which acts on the center of gravity 11. 重心点などの位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of a center of gravity etc. 実施形態1に係る車両状態量推定装置1を搭載した車両構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a vehicle configuration equipped with a vehicle state quantity estimation device 1 according to a first embodiment. 実施形態1に係る車両状態量推定装置1による処理概要を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an outline of processing by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the first embodiment. 実施形態1に係る車両状態量推定装置1による安定度判断を示すフローチャート。5 is a flowchart showing stability determination by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the first embodiment. 実施形態1に係る車両状態量推定装置1によるパラメータ更新を示すフローチャート。5 is a flowchart showing parameter updating by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the first embodiment. 実施形態1に係る車両状態量推定装置1による処理結果の時間変化を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a time change of a processing result by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the first embodiment. 実施形態1に係る地面に固定した座標系に対する重心点11の位置関係を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a positional relationship of a center of gravity point 11 with respect to a coordinate system fixed to the ground according to the first embodiment. 実施形態1に係る定常円旋回時の重心点11の軌跡を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a locus of a center of gravity 11 during a steady circular turn according to the first embodiment. 実施形態2に係る車両状態量推定装置1による安定度判断を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating stability determination by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the second embodiment. 実施形態2に係る車両状態量推定装置1による処理結果の時間変化を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a time change of a processing result by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the second embodiment. 実施形態3に係る車両状態量推定装置1によるパラメータ更新を示すフローチャート。9 is a flowchart showing parameter updating by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the third embodiment. 実施形態3に係る車両状態量推定装置1による処理結果の時間変化を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a time change of a processing result by the vehicle state quantity estimation device 1 according to the third embodiment. 実施形態4に係る車両状態量出力装置30の概念図。FIG. 9 is a conceptual diagram of a vehicle state quantity output device 30 according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る車両状態量出力装置30による出力値判断を示すフローチャート。13 is a flowchart showing output value determination by the vehicle state quantity output device 30 according to the fourth embodiment. 実施形態4に係る車両状態量出力装置30による処理結果の時間変化を示す図。The figure which shows the time change of the processing result by the vehicle state quantity output device 30 which concerns on Embodiment 4. 実施形態5に係る車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30を搭載した車両構成を示す図。The figure which shows the vehicle structure mounted with the vehicle state quantity estimation apparatus 1 or the vehicle state quantity output device 30 which concerns on Embodiment 5. 実施形態5に係る制御サスペンション装置41の1機能である乗心地制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図。FIG. 17 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs ride comfort control, which is one function of the control suspension device 41 according to the fifth embodiment. 実施形態5に係る制御サスペンション装置41の1機能であるアンチロール制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図。FIG. 17 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs anti-roll control, which is one function of the control suspension device 41 according to the fifth embodiment. 実施形態5に係る制御サスペンション装置41の1機能であるアンチダイブ制御およびアンチスクワット制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図。FIG. 17 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs anti-dive control and anti-squat control, which are one function of the control suspension device 41 according to the fifth embodiment. 実施形態5に係るサスペンション制御ユニットの処理結果の加速度PSDを示す図。FIG. 18 is a diagram showing an acceleration PSD as a processing result of the suspension control unit according to the fifth embodiment. 実施形態5に係るサスペンション制御ユニットの処理結果の時間変化を示す図。FIG. 17 is a diagram illustrating a time change of a processing result of the suspension control unit according to the fifth embodiment. 実施形態6に係る車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30を搭載した車両構成を示す図。The figure which shows the vehicle structure which mounts the vehicle state quantity estimation apparatus 1 or the vehicle state quantity output device 30 which concerns on Embodiment 6. 実施形態6に係る質量mの質点が作用した車体の上下変位を示す図。Shows a vertical displacement of the vehicle body mass point of mass m p according to the sixth embodiment is applied. 実施形態7に係る車両状態量推定装置1’の概念図。The conceptual diagram of the vehicle state quantity estimation apparatus 1 'which concerns on Embodiment 7. 実施形態7に係る2自由度の1/4車両モデルを示す図。The figure which shows the 1/4 vehicle model of 2 degrees of freedom which concerns on Embodiment 7. 実施形態7に係る車両状態量推定装置1’によるパラメータ更新を示すフローチャート。17 is a flowchart showing parameter updating by the vehicle state quantity estimation device 1 'according to the seventh embodiment. 実施形態7に係る重心点11に作用する加速度に伴う荷重移動を示す図。The figure which shows the load movement accompanying the acceleration which acts on the center-of-gravity point 11 concerning Embodiment 7. 実施形態7に係るカント角σのバンク路を走行する車両の重心点11に作用する加速度を示す図。The figure which shows the acceleration which acts on the center of gravity 11 of the vehicle which runs on the bank road of cant angle (sigma) which concerns on Embodiment 7. FIG.

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。   An embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

図1〜図5を用いて、本発明における外界認識手段の検出値の安定度判断、前記検出値に基づくパラメータ更新や、前記パラメータを用いた車両状態量推定の方法について説明する。   With reference to FIGS. 1 to 5, a method of determining the stability of the detection value of the external recognition unit, updating a parameter based on the detection value, and estimating a vehicle state quantity using the parameter will be described with reference to FIGS.

図1は、外界認識手段2の検出値の安定度判断や、前記検出値に基づくパラメータ更新や、前記パラメータを用いた車両状態量推定を行う車両状態量推定装置1の概念図である。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a vehicle state quantity estimating apparatus 1 that determines the stability of a detection value of the external world recognition means 2, updates a parameter based on the detection value, and estimates a vehicle state quantity using the parameter.

車両状態量推定装置1には、例えば、慣性センサやジャイロセンサで検出した第一の車両運動状態量検出値100や、舵角センサやストロークセンサなどで検出したドライバ入力量検出値や、外界認識手段で検出した第二の車両運動状態量検出値200が入力される。そして、入力された信号に基づき、車両運動量状態量推定値300を出力する。   The vehicle state quantity estimating apparatus 1 includes, for example, a first vehicle movement state quantity detection value 100 detected by an inertia sensor or a gyro sensor, a driver input quantity detection value detected by a steering angle sensor or a stroke sensor, an external world recognition. The second vehicle motion state amount detection value 200 detected by the means is input. Then, based on the input signal, it outputs a vehicle momentum state quantity estimation value 300.

ここで、第一の車両運動状態量検出値100は、車輪速や車体の前後加速度、横加速度、ヨーレートなどの値である。ドライバ入力量検出値は、操舵角やアクセル開度、ブレーキ踏力などの値である。また、第二の車両運動状態量検出値200は、外界認識手段2で検出した車体の横すべり角や横方向速度、ヨー角、ロール角、ピッチ角などの値である。また、車両運動状態量推定値300は、車体の横すべり角や横方向速度、ロール角、ピッチ角などである。   Here, the first vehicle motion state quantity detection value 100 is a value such as a wheel speed, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration, and a yaw rate of the vehicle body. The driver input amount detection value is a value such as a steering angle, an accelerator opening, and a brake pedal force. The second vehicle motion state quantity detection value 200 is a value such as a side slip angle, a lateral speed, a yaw angle, a roll angle, and a pitch angle of the vehicle body detected by the external environment recognizing means 2. The vehicle motion state estimated value 300 is a side slip angle, a lateral speed, a roll angle, a pitch angle, or the like of the vehicle body.

車両状態量推定装置1は、安定度判断部21と、パラメータ更新部22と、状態量推定部23を備える。車両状態量推定装置1は、安定度判断部21と、パラメータ更新部22と、状態量推定部23を備える。   The vehicle state quantity estimating device 1 includes a stability determining unit 21, a parameter updating unit 22, and a state amount estimating unit 23. The vehicle state quantity estimating device 1 includes a stability determining unit 21, a parameter updating unit 22, and a state amount estimating unit 23.

状態量推定部23には、予め設定された車両のパラメータが記憶されており、車両運動状態量検出値100とパラメータを用いて、車両状態量推定値300を算出する。   The state quantity estimating unit 23 stores preset vehicle parameters, and calculates a vehicle state quantity estimated value 300 using the vehicle motion state quantity detected value 100 and the parameters.

安定度判断部21は、外界認識手段2や、慣性センサからの入力値を用いて外界認識手段2からの入力値である第二の車両運動状態量検出値200が安定しているかを判断し、その判断結果を出力する。   The stability determination unit 21 determines whether the second vehicle motion state amount detection value 200, which is the input value from the external world recognition unit 2, is stable using the input value from the external world recognition unit 2 and the inertial sensor. , And outputs the determination result.

パラメータ更新部22は、外界認識手段2や慣性センサからの入力値および安定度判断部21からの判断結果を用いて、状態量推定部23に記憶されているパラメータの更新を行う。具体的には、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200と、慣性センサやパラメータを用いて状態量推定部で算出した推定値の値が同じとなるように車両パラメータを更新する。言い換えると、パラメータを更新することにより、状態量推定部23で求めた推定値を外界認識手段で求めた実測値により同定している。   The parameter updating unit 22 updates the parameters stored in the state quantity estimating unit 23 using the input values from the external world recognizing unit 2 and the inertia sensor and the determination result from the stability determining unit 21. Specifically, the vehicle parameters are updated so that the detected value of the vehicle motion state amount 200 detected by the external world recognizing means 2 and the value of the estimated value calculated by the state amount estimating unit using the inertial sensor and the parameter are the same. . In other words, by updating the parameters, the estimated value obtained by the state quantity estimating unit 23 is identified by the actually measured value obtained by the external recognition means.

ここで、本発明におけるパラメータ更新とは、人の乗り降りやタイヤ交換などによって変化する車両の質量や重心位置、慣性モーメント、コーナリングパワーなどのパラメータを入力値に基づいて算出し、記憶されているパラメータを、算出したパラメータに置き換えることである。   Here, the parameter update in the present invention means that parameters such as mass and center of gravity of the vehicle, moment of inertia, cornering power, and the like that change due to getting on and off of a person or changing tires are calculated based on input values, and stored parameters. Is replaced with the calculated parameter.

車両パラメータは、人の乗り降りやタイヤ交換、タイヤの劣化などによって変化する。そのため、予め記憶されている車両パラメータと実際の車両パラメータに差異が生じ、この差異が車両運動状態量推定値300の誤差となる。本発明は、外界認識手段2の検出値と、状態量推定部23での推定値とが合うようにパラメータを更新し、更新したパラメータと慣性センサの値に基づいて車両運動状態量推定値300を算出している。そのため、車両パラメータの変動に対応可能となり、横すべり角や横方向速度、ロール角などの慣性センサでは直接検出が難しい状態量を、慣性センサの値を用いて高精度に推定できる。   The vehicle parameters change due to getting on / off of a person, tire replacement, tire deterioration, and the like. Therefore, a difference occurs between the vehicle parameters stored in advance and the actual vehicle parameters, and this difference becomes an error of the vehicle motion state amount estimated value 300. The present invention updates the parameters so that the detection value of the external world recognition means 2 matches the estimation value of the state quantity estimating unit 23, and based on the updated parameters and the value of the inertial sensor, the vehicle motion state quantity estimation value 300 Is calculated. Therefore, it is possible to cope with fluctuations in vehicle parameters, and it is possible to highly accurately estimate a state quantity, such as a side slip angle, a lateral speed, and a roll angle, which is difficult to directly detect with an inertial sensor using the value of the inertial sensor.

ここで、状態量推定部23における推定精度は、この更新パラメータの精度に左右されるため、更新に用いる車両運動状態量検出値200が安定している、つまり信頼性が高い値のみを用いることが好ましいので、安定度判断部21における車両運動状態量検出値200の安定度判断を行う。また、図1には車両運動状態量推定値300のみを出力する場合を記載しているが、必要に応じて安定度判断結果や更新パラメータを出力しても良く、車両状態量推定装置1の出力値は限定しない。   Here, since the estimation accuracy in the state quantity estimating unit 23 depends on the accuracy of the update parameter, the vehicle motion state quantity detection value 200 used for updating is stable, that is, only a highly reliable value is used. Therefore, the stability determination of the vehicle motion state amount detection value 200 in the stability determination unit 21 is performed. Although FIG. 1 illustrates a case where only the vehicle motion state quantity estimation value 300 is output, a stability determination result and an update parameter may be output as necessary. The output value is not limited.

外界認識手段2が検出困難な状況であっても、慣性センサの検出値と更新したパラメータを用いて車両の状態量を推定しているため、本発明によれば、従来よりも精度よく車両の状態量が推定可能である。   According to the present invention, since the state quantity of the vehicle is estimated using the detection value of the inertial sensor and the updated parameter even in a situation where the external world recognition means 2 is difficult to detect, The state quantity can be estimated.

図2〜図5を用いて、状態量推定部23における車両運動状態量の推定方法、パラメータ更新部22におけるパラメータ算出方法の具体例を説明する。   A specific example of a method of estimating a vehicle motion state amount in the state amount estimating unit 23 and a parameter calculating method in the parameter updating unit 22 will be described with reference to FIGS.

最初に、状態量推定部23における車両運動状態量の推定方法の一例を説明する。   First, an example of a method of estimating the vehicle motion state amount in the state amount estimation unit 23 will be described.

図2は、4輪車モデルを示す図である。本実施例では車両の重心点11を原点とし、車両の前後方向をx、車両の左右方向をy、車両の上下方向をzとする。図2は旋回中の4輪車の運動を示したものであり、実舵角をδ、車両の進行方向の速度をV、車両の前後方向の速度をV、車両の左右方向の速度をV、速度Vで旋回する車両に生じる進行方向と車体前後方向のなす角を横すべり角β、前輪右タイヤ、前輪左タイヤ、後輪右タイヤ、後輪左タイヤのそれぞれの移動速度方向とタイヤ前後方向が成す角であるタイヤの横すべり角をβfr、βfl、βrr、βrl、これらタイヤに働くコーナリングフォースをYfr、Yfl、Yrr、Yrlとする。また、重心点11を通るz軸周りに生じるヨーレートをr、重心点11と前輪軸との距離、および後輪軸との距離をそれぞれl、l、前輪軸と後輪軸との距離であるホイールベースをl、車両前後輪のトレッド幅をそれぞれd、dとする。 FIG. 2 is a diagram showing a four-wheeled vehicle model. In the present embodiment, the center of gravity 11 of the vehicle is set as the origin, the front-back direction of the vehicle is x, the left-right direction of the vehicle is y, and the up-down direction of the vehicle is z. FIG. 2 shows the motion of the four-wheeled vehicle during turning. The actual steering angle is δ, the speed in the traveling direction of the vehicle is V, the speed in the front-rear direction of the vehicle is V x , and the speed in the left-right direction of the vehicle is V y , the side slip angle β, which is the angle between the traveling direction generated by the vehicle turning at the speed V and the front-rear direction of the vehicle, the moving speed directions and tires of the front right wheel, the front left wheel, the rear right wheel, and the rear left wheel The sideslip angles of the tire, which are angles formed by the front-rear direction, are β fr , β fl , β rr , β rl , and the cornering forces acting on these tires are Y fr , Y fl , Y rr , Y rl . Further, the yaw rate generated around the z-axis passing through the center of gravity point 11 is r, the distance between the center of gravity 11 and the front wheel axis, and the distance between the center and rear wheel axes are l f and l r , respectively, and the distance between the front and rear wheel axes. wheelbase l, respectively d f a tread width of the vehicle front and rear wheels, and d r.

図3は、4輪車の等価的な2輪車モデルを示す図である。図3は、図2に対して左右タイヤの横すべり角が小さく、かつその値が小さく、実舵角も小さいとみなした範囲において、車両のトレッドを無視して前後の左右輪が前後輪軸と車軸との交点に集中しているモデルに置き換えたものである。ここでコーナリングフォース2Y、2Yは、図2に示した前後輪タイヤの左右に働くコーナリングフォースの合力である。 FIG. 3 is a diagram showing an equivalent two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle. FIG. 3 shows that the front and rear left and right wheels and the axle are ignoring the tread of the vehicle in a range in which the side slip angles of the right and left tires are small and the value is small and the actual steering angle is small. It has been replaced with a model that concentrates on the intersection with. Here, the cornering forces 2Y f and 2Y r are the resultant forces of the cornering forces acting on the left and right wheels of the front and rear wheels shown in FIG.

図4は、重心点11に作用する横加速度に伴うロール運動を示す図である。図4は、横加速度Gが作用するばね上質量mの車両にロール角φが生じる様子を示したものである。ここで単位ロール角あたりの前後サスペンションの伸縮で生じるモーメントの大きさであるロール剛性をKφf、Kφr、車体の幾何学的な瞬間回転中心であるロールセンタの地面からの高さをh、h、重心点11の高さをh、前後のロールセンタを結ぶロール軸12と重心点11の間の距離をhφ、タイヤを含む前後のサスペンションのばね定数をKsf、Ksr、タイヤを含む前後のサスペンションの減衰係数をCsf、Csrとする。 FIG. 4 is a diagram showing a roll motion accompanying the lateral acceleration acting on the center of gravity 11. Figure 4 is a lateral acceleration G y is showing how vehicle roll angle φ of the sprung mass m b occurs acting. Here the moment generated by the expansion and contraction of the front and rear suspension per unit roll angle is sized roll stiffness K φf, K φr, the height from the ground of the roll center is a body of the geometric instantaneous rotation center h f , h r, the height of the center of gravity 11 h, the distance h phi between the roll shaft 12 and the center of gravity 11 connecting the front and rear roll center, K the spring constant of the front and rear suspensions containing tire sf, K sr, Let C sf and C sr be the damping coefficients of the suspension before and after including the tire.

図5は、重心点11に作用する前後加速度に伴うピッチ運動を示す図である。図5は、前後加速度Gが作用するばね上質量mの車両にピッチ角ψが生じる様子を示したものである。ここで単位ピッチ角あたりのタイヤを含む前後のサスペンションの伸縮で生じるモーメントの大きさであるピッチ剛性をKψ、車体の幾何学的な瞬間回転中心であるピッチ軸13と重心点11の間の距離をhψとする。 FIG. 5 is a diagram showing a pitch motion accompanying the longitudinal acceleration acting on the center of gravity 11. Figure 5 is a graph showing how the pitch angle ψ occurs in the vehicle sprung mass m b acting longitudinal acceleration G x. Here, the pitch rigidity, which is the magnitude of the moment generated by the expansion and contraction of the front and rear suspensions including the tires per unit pitch angle, is K 、, and the pitch stiffness between the pitch axis 13 and the center of gravity 11 which is the geometric instantaneous center of rotation of the vehicle body. Let the distance be .

ここで図1に示した状態量推定部23における状態量推定の一例として、まず図3に示した4輪車の等価的な2輪車モデルを用いた車体の横すべり角βと横方向速度Vの算出方法を説明する。横方向速度Vの時間微分であるdV/dtとz軸周りに生じるヨーレートrの時間微分であるdr/dtは、車両の質量をm、前後タイヤの単位横すべり角あたりのコーナリングフォースであるコーナリングパワーをそれぞれK、K、車両のヨー慣性モーメントをIとして、以下の式(1)、式(2)で表される。 Here, as an example of the state quantity estimation in the state quantity estimating unit 23 shown in FIG. 1, first, the side slip angle β and the lateral velocity V of the vehicle body using the equivalent two-wheeled vehicle model of the four-wheeled vehicle shown in FIG. A method for calculating y will be described. DV y / dt, which is the time derivative of the lateral velocity V y , and dr / dt, which is the time derivative of the yaw rate r generated around the z-axis, are the cornering force per unit slip angle of the front and rear tires with m as the vehicle mass. the cornering power each K f, K r, the yaw inertia moment of the vehicle as I z, the following equation (1), the formula (2).

Figure 0006628702
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Figure 0006628702
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更にヨーレートrの出力偏差をフィードバックするオブザーバを構成し、式(1)、式(2)を状態方程式と出力方程式で表すと以下の式(3)、式(4)になる。   Further, an observer that feeds back the output deviation of the yaw rate r is configured, and the following equations (3) and (4) are obtained by expressing the equations (1) and (2) by a state equation and an output equation.

Figure 0006628702
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Figure 0006628702
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であり、(V^,r^)は,(V,r)の推定値である。オブザーバでは偏差eが減少するようにオブザーバ入力が補正され、状態量の推定誤差が低減される。この式(3)、式(4)から横方向速度の推定値V^が得られ、車体の横すべり角の推定値β^は以下の式(5)を用いて算出できる。 And (V y ^, r ^) is an estimated value of (V y , r). In the observer, the observer input is corrected so that the deviation e decreases, and the estimation error of the state quantity is reduced. The estimated value V y横 of the lateral speed is obtained from the formulas (3) and (4), and the estimated value β ^ of the side slip angle of the vehicle body can be calculated using the following formula (5).

Figure 0006628702
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次に図4に示した重心点11に作用する横加速度Gに伴うロール運動モデルを用いた車体のロール角φの算出方法と、図5に示した重心点11に作用する前後加速度Gに伴うピッチ運動モデルを用いた車体のピッチ角ψの算出方法の一例を説明する。車両が一定の加速度を持ち、重心点11に一定の慣性力が働いていると仮定した場合、ロール角φとピッチ角ψは重力加速度をgとして、以下の式(6)、式(7)で表される方程式を用いて算出できる。 Then the method for calculating the vehicle body roll angle φ using a roll motion model with the lateral acceleration G y acting on the center-of-gravity point 11 shown in FIG. 4, the longitudinal acceleration G x acting on the center-of-gravity point 11 shown in FIG. 5 An example of a method of calculating the pitch angle ψ of the vehicle body using the pitch motion model accompanying the above will be described. Assuming that the vehicle has a constant acceleration and a constant inertia force acts on the center of gravity 11, the roll angle φ and the pitch angle ψ are represented by the following equations (6) and (7), where g is the gravitational acceleration. It can be calculated using the equation represented by

Figure 0006628702
Figure 0006628702

Figure 0006628702
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以上の式(1)〜式(7)において、車両の質量m、ばね上質量m、重心点11と前輪軸との距離、および後輪軸との距離l、l、車両のヨー慣性モーメントI、コーナリングパワーK、K、ロール剛性Kφf、Kφr、ピッチ剛性Kψ、前後のロールセンタを結ぶロール軸12と重心点11の間の距離hφ、車体の幾何学的な瞬間回転中心であるピッチ軸13と重心点11の間の距離hψはパラメータであり、それ以外の前後加速度Gやヨーレートrなどは図1で述べた検出値である。 In formulas (1) to (7) above, the mass m of the vehicle, the sprung mass m b, the distance between the center of gravity 11 and the front wheel shaft, and the distance l f of the rear wheel axle, l r, yaw inertia of the vehicle Moment I z , cornering power K f , K r , roll stiffness K φf , K φr , pitch stiffness K ψ , distance h φ between roll axis 12 connecting the front and rear roll centers and center of gravity 11, body geometry The distance between the pitch axis 13 as the center of instantaneous rotation and the center of gravity 11 is a parameter, and the longitudinal acceleration Gx , the yaw rate r, and the like other than those are the detection values described in FIG.

これらのパラメータには従来、車両設計時の走行試験や数値解析の結果などに基づいて、経年劣化や環境変化などに対応するロバスト性を考慮した値が定義され、定数として状態量推定などに用いられている。しかし、ロバスト性を考慮した定数であるため、常に推定誤差が生じるという課題があった。それに対して本発明では、このパラメータを変数として扱い、図1で述べた外界認識手段2の検出値に基づいて実車に即した値に更新することで推定誤差を低減し、前記課題を解決する。   Conventionally, based on the results of running tests and numerical analysis at the time of vehicle design, these parameters have been defined as values that take into account robustness corresponding to aging and environmental changes, and are used as constants for estimating state quantities. Has been. However, there is a problem that an estimation error always occurs because the constant is a value considering the robustness. On the other hand, in the present invention, this parameter is treated as a variable, and the estimation error is reduced by updating the parameter to a value suitable for the actual vehicle based on the detection value of the external recognition means 2 described in FIG. .

次に、パラメータ更新部22におけるパラメータ算出方法の一例を説明する。図6は、車両に質量mの質点16が加わることによって重心点が14から15へ移動した様子を示す図である。なお、本実施例では理解が容易になるように、車体のロール角φが生じない位置に質点16が作用しているものと仮定した一例であり、より詳細に荷重移動を算出する場合には車体のロール角φを考慮することが望ましい。また、本実施例では車両設計時の走行試験や数値解析の結果などに基づくパラメータを設計値、更新パラメータを更新値とし、以降で述べる式の’が付く記号は更新値とする。ここでl’、l’は重心点(更新値)15と前輪軸との距離、および後輪軸との距離、xは重心点(設計値)14と重心点(更新値)15との距離、xは質点16と重心点(更新値)15との距離である。 Next, an example of a parameter calculation method in the parameter update unit 22 will be described. 6, the center of gravity by mass 16 mass m p is applied to the vehicle is a diagram showing a state that has moved to 14 from 15. In this embodiment, for ease of understanding, it is assumed that the mass point 16 is acting at a position where the roll angle φ of the vehicle body does not occur. It is desirable to consider the roll angle φ of the vehicle body. Further, in the present embodiment, parameters based on the results of a running test or numerical analysis at the time of vehicle design are design values, update parameters are update values, and symbols with 'in the formulas described below are update values. Here, l f ′ and l r ′ are the distance between the center of gravity (updated value) 15 and the front wheel axis and the distance between the rear wheel axle, and xG is the center of gravity (design value) 14 and the center of gravity (updated value) 15. the distance, x P is the distance between the mass point 16 and the center of gravity point (updated value) 15.

まず、検出値に基づいて車両の質量mとばね上質量mを算出する方法を説明する。 First, a method of calculating the mass m and the sprung mass m b of the vehicle based on the detected value.

ばね定数などのサスペンション関連のパラメータが変化しておらず、タイヤを含む前後のサスペンションのばね定数Ksf、Ksrを線形ばねと仮定した場合、車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’は、以下の式(8)で表される方程式を用いて算出できる。 If the suspension-related parameters such as the spring constant have not changed and the spring constants K sf and K sr of the suspension before and after including the tire are assumed to be linear springs, the updated value m ′ of the mass of the vehicle and the sprung mass, mb ′ can be calculated using the equation represented by the following equation (8).

Figure 0006628702
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ここで式(8)のm、mは車両の質量とばね上質量の設計値、mは質点16の質量、zf、はそれぞれ車体の前側、後側の上下変位であり、以下の式(9)で表される方程式を用いて算出できる。 Here m, m b is the mass and the sprung mass of the design value of the vehicle of the formula (8), m P is the mass of mass point 16, z f, z r is a vehicle body front side, the rear vertical displacement, respectively, It can be calculated using the equation represented by the following equation (9).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(9)のピッチ角ψは、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200である。また、式(9)のl’、l’は、図6に示す重心点(更新値)15と前輪軸との距離、および後輪軸との距離の更新値であり、以下の式(10)で表される方程式を用いて算出できる。 Here, the pitch angle の in the equation (9) is the vehicle motion state amount detection value 200 detected by the external world recognition means 2. In addition, l f ′ and l r ′ in equation (9) are updated values of the distance between the center of gravity (updated value) 15 shown in FIG. 6 and the front wheel axle, and the distance between the center of gravity 15 and the rear wheel axle. It can be calculated using the equation represented by 10).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(10)は車速Vが0とみなせるほどの低速で旋回している時に成立し、車体の横すべり角βは外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200、実舵角δはドライバ入力量検出値の換算値である。以上の式(8)〜式(10)を用いることで、車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’を算出できる。 Here, equation (10) is satisfied when the vehicle is turning at a low speed enough to consider the vehicle speed V to be 0. The vehicle sideslip angle β is obtained by detecting the vehicle motion state quantity 200 detected by the external recognition means 2 and the actual steering angle δ. Is a converted value of the driver input amount detection value. By using the above equations (8) to (10), the updated values m ′ and mb ′ of the vehicle mass and the sprung mass can be calculated.

但し、この算出方法は車体の質量変化に伴ってピッチ角ψが変化することが前提であり、車内の人や荷物の質量および位置によってはそれらが変化せず、式(8)〜式(10)だけでは正しい質量を算出できない場合が考えられる。そのため、以下の式(11)で表される方程式を用いて算出する方法を併用することが望ましい。ここで式(11)のTはタイヤ出力トルク、Rはタイヤ半径である。なお、タイヤ出力トルクTは、例えばエンジンやモータのトルクマップ、変速機の変速比、効率などから算出する方法や、トルクセンサを用いて駆動軸のトルクを直接検出する方法により取得できる。なお、式(11)を併用した場合、車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’がそれぞれ2つ算出されるが、ピッチ角ψが変化する場合にはそれらの値は等しくなり、ピッチ角ψが変化しない場合には式(11)による更新値が式(8)〜式(10)による更新値より大きくなるため、値が大きい方を選定することで正しい車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’を算出できる。 However, this calculation method is based on the premise that the pitch angle 変 化 changes in accordance with the change in the mass of the vehicle body, and does not change depending on the mass and position of the people and luggage in the vehicle. ) Alone may not be able to calculate the correct mass. Therefore, it is desirable to use a method of calculating using the equation represented by the following equation (11). Here, T in the equation (11) is a tire output torque, and R is a tire radius. The tire output torque T can be obtained by, for example, a method of calculating from a torque map of an engine or a motor, a speed ratio of a transmission, efficiency, or the like, or a method of directly detecting the torque of the drive shaft using a torque sensor. When equation (11) is used together, two updated values m ′ and mb ′ of the vehicle mass and the sprung mass are respectively calculated, but when the pitch angle 変 化 changes, the values are equal. When the pitch angle し な い does not change, the updated value obtained by the equation (11) becomes larger than the updated value obtained by the equations (8) to (10). updated value of the sprung mass m ', m b' can be calculated.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで、外界認識手段2の検出値を用いた車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’の算出方法は、上記で述べた方法に限定されるものではなく、例えばサスペンションジオメトリを考慮した外界認識手段2の検出値と車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’の関係を表す特性マップを予め車両状態量推定装置1に記憶しておき、その特性マップに外界認識手段2の検出値を入力することで車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’を算出しても良い。更に、前記特性マップに加速度の軸を追加することで、路面傾斜による重力加速度の影響を除去した車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’を算出できる。 Here, the method of calculating the updated values m ′ and mb ′ of the mass of the vehicle and the sprung mass using the detection values of the external world recognition means 2 is not limited to the method described above. Is stored in the vehicle state quantity estimating apparatus 1 in advance, and the characteristic map representing the relationship between the detected value of the external world recognizing means 2 and the updated values m ′ and mb ′ of the sprung mass of the vehicle in consideration of external mass and the sprung mass of the vehicle by inputting the detected value of the recognition unit 2 of the updated value m ', m b' may be calculated in. Further, the characteristic map in by adding the axis of the acceleration, updated value of the mass and the sprung mass of the vehicle to remove the influence of the gravitational acceleration due to road surface inclination m ', m b' can be calculated.

次に、検出値に基づいて重心高さhやロール軸12と重心11の間の距離hφなどの重心位置を算出する方法を説明する。 Next, a method of calculating the position of the center of gravity such as the height h of the center of gravity and the distance between the roll shaft 12 and the center of gravity 11 based on the detected value will be described.

ロール剛性Kφf、Kφr、ピッチ剛性Kψなどのサスペンション関連のパラメータが変化していないと仮定した場合、ロール軸12と重心11の間の距離、ピッチ軸13と重心11の間の距離、重心高さの更新値hφ’、hψ’、h’は、以下の式(12)で表される方程式を用いて算出できる。 Roll stiffness K .phi.f, K [phi] r, assuming that the suspension-related parameters, such as pitch stiffness K [psi has not changed, the distance between the roll shaft 12 and the center of gravity 11, the distance between the pitch axis 13 and the center of gravity 11, The updated values h φ ′, h ψ ′, and h ′ of the height of the center of gravity can be calculated using an equation represented by the following equation (12).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

次に検出値に基づいて図6に示す重心点(設計値)14と重心点(更新値)15との距離x、質点16と重心点(更新値)15との距離xを算出する方法を説明する。距離xは重心点と後輪軸との距離の設計値lrと更新値lrの差の絶対値であり、距離xは重心点(更新値)15を中心とした車両の質量の設計値mと質点16の質量mによるモーメントの釣り合いより、以下の式(13)で表される方程式を用いて算出できる。 Next, based on the detected values, the distance x G between the centroid point (design value) 14 and the centroid point (update value) 15 and the distance x P between the mass point 16 and the centroid point (update value) 15 shown in FIG. 6 are calculated. The method will be described. The distance x G is the absolute value of the difference between the design value lr and updating values lr of the distance between the center of gravity and a rear wheel axle, the distance x P is the design value of the mass of the vehicle around the center of gravity (updated value) 15 m From the balance between the moment and the mass m P of the mass point 16, the moment can be calculated using the equation represented by the following equation (13).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで、外界認識手段2の検出値を用いた重心高さhなどの重心位置の算出方法は、上記で述べた方法に限定されるものではなく、例えばサスペンションジオメトリを考慮した外界認識手段2の検出値と重心位置の関係を表す特性マップを予め車両状態量推定装置1に記憶しておき、その特性マップに外界認識手段2の検出値を入力することで重心位置を算出しても良い。更に、前記特性マップに加速度の軸を追加することで、路面傾斜による重力加速度の影響を除去した重心位置を算出できる。   Here, the method of calculating the position of the center of gravity such as the height h of the center of gravity using the detection value of the external world recognition means 2 is not limited to the method described above. A characteristic map representing the relationship between the detected value and the position of the center of gravity may be stored in the vehicle state quantity estimating device 1 in advance, and the position of the center of gravity may be calculated by inputting the detected value of the external environment recognizing means 2 into the characteristic map. Further, by adding an axis of acceleration to the characteristic map, it is possible to calculate the position of the center of gravity excluding the influence of the gravitational acceleration due to the road surface inclination.

次に、検出値に基づいてヨー慣性モーメントIなどの慣性モーメントを算出する方法を説明する。 Next, a method of calculating the moment of inertia of such a yaw inertia moment I z on the basis of the detection value.

慣性モーメントの算出方法の一例として、ヨー慣性モーメントの更新値I’は、平行軸の定理を用いた以下の式(14)で表される方程式で算出できる。ここで、式(14)のIはヨー慣性モーメントの設計値である。 As an example of a method of calculating the moment of inertia, the updated value Iz 'of the yaw moment of inertia can be calculated by the following equation (14) using the parallel axis theorem. Here, I z in formula (14) is a design value of the yaw moment of inertia.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

次に、検出値に基づいてコーナリングパワーK、Kなどのタイヤ特性を算出する方法を説明する。 Next, cornering power K f, a method for calculating a tire characteristic such as K r will be described on the basis of the detection value.

タイヤ特性の算出方法の一例として、コーナリングパワーの更新値K’、K’は、以下の式(15)で表される方程式を用いて算出できる。 As an example of a method for calculating the tire characteristics, the updated cornering power values K f ′ and K r ′ can be calculated using an equation represented by the following equation (15).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(15)に示すコーナリングフォースY、Y、タイヤの横すべり角β、βは、それぞれ以下の式(16)、式(17)で表される方程式を用いて算出できる。 Here, the cornering forces Y f , Y r and the sideslip angles β f , β r of the tire shown in the equation (15) can be calculated using the equations represented by the following equations (16) and (17), respectively.

Figure 0006628702
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Figure 0006628702
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以上が本発明における車両運動状態量の推定方法、パラメータ算出方法の一例である。   The above is an example of the method of estimating the vehicle motion state quantity and the parameter calculating method according to the present invention.

前述した本発明の車両状態量推定装置1における具体的な実施形態について、図7から図13を用いて説明する。   A specific embodiment of the above-described vehicle state quantity estimation device 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図7は、本発明の実施形態による車両状態量推定装置1を搭載した車両10の構成図を示したものである。   FIG. 7 shows a configuration diagram of a vehicle 10 equipped with the vehicle state quantity estimation device 1 according to the embodiment of the present invention.

本実施形態の車両状態量推定装置1は車両10に搭載され、カメラやGPSなどの外界認識手段2、加速度センサ3、ジャイロセンサ4、車輪速センサ6から車両運動に関する状態量、操作角センサ5からドライバ操作に関する状態量の検出値を取得する。車両状態量推定装置1は、図1で述べたように検出値を用いて外界認識手段2の安定度を判断し、その判断結果に基づいてパラメータを更新、更新したパラメータと検出値を用いて車体の横すべり角や横方向速度などを推定し、その結果を車両の制駆動力を制御する駆動制御ユニット8とブレーキ制御ユニット9に出力する。   The vehicle state quantity estimating apparatus 1 according to the present embodiment is mounted on a vehicle 10. The vehicle state quantity estimating apparatus 1 includes a camera, GPS or other external environment recognizing means 2, an acceleration sensor 3, a gyro sensor 4, and a wheel speed sensor 6. The detection value of the state quantity related to the driver operation is acquired from the. The vehicle state quantity estimating apparatus 1 determines the stability of the external world recognizing means 2 using the detected value as described in FIG. 1, updates the parameter based on the determination result, and uses the updated parameter and the detected value. It estimates the side slip angle and lateral speed of the vehicle body and outputs the results to a drive control unit 8 and a brake control unit 9 for controlling the braking / driving force of the vehicle.

図8は、車両状態量推定装置1の処理概要を示すフローチャートである。まず、車両状態量推定装置1はパラメータ更新や状態量推定に必要な車両運動状態量およびドライバ操作量の検出値を、加速度センサ3やジャイロセンサ4などから取得する(ステップS801)。次にステップS801で取得した加速度センサ3などの検出値である車両運動状態量検出値100と、外界認識手段2の検出値である車両運動状態量検出値200を比較し、その大小関係に基づいて車両運動状態量検出値200が安定しているか否かを判断し、その安定度判断結果を出力する(ステップS802)。次にステップS802において安定判断がなされた場合、検出値に基づいて前述の式(8)〜式(18)を用いて車両の質量mやヨー慣性モーメントIなどのパラメータを更新し、その更新パラメータを出力する(ステップS803)。最後にステップS803で更新されたパラメータと車両運動状態量検出値100、ドライバ操作量検出値に基づいて、上述の式(1)〜式(7)を用いて車体の横すべり角βや横方向速度V、ロール角φ、ピッチ角ψを推定し、その車両運動状態量推定値300を駆動制御ユニット8やブレーキ制御ユニット9に出力し、終了する。なお、一般的に外界認識手段2の検出値の出力周期は、加速度センサなどの慣性センサの検出値の出力周期より遅い。そのため、後述する安定度判断やパラメータ更新などにおいて、出力周期の差による誤処理を防ぐには、処理周期を最も出力周期が遅いセンサの出力周期に合わせる、または最も出力周期が遅いセンサの検出値を時間微分し、その時間微分値に基づいて予測した値を用いることが望ましい。また、燃料ゲージや着座センサ、シートベルトセンサなどから取得した情報に基づいて更新パラメータの信頼性を評価し、その評価結果に基づいてパラメータ更新を行うか否かを判断する処理をステップS803とステップS804の間に追加しても良い。 FIG. 8 is a flowchart illustrating an outline of processing of the vehicle state quantity estimation device 1. First, the vehicle state quantity estimating apparatus 1 obtains, from the acceleration sensor 3 and the gyro sensor 4, the detected values of the vehicle motion state quantity and the driver operation quantity necessary for parameter updating and state quantity estimation (step S801). Next, the vehicle motion state quantity detection value 100, which is the detection value of the acceleration sensor 3 and the like acquired in step S801, is compared with the vehicle motion state quantity detection value 200, which is the detection value of the external environment recognizing means 2, and based on the magnitude relation thereof. It is determined whether the vehicle motion state amount detection value 200 is stable, and the stability determination result is output (step S802). Then if the stability determination is made in step S802, the updated parameters such as the mass m and the yaw inertia moment I z of the vehicle based on the detection value using the above equations (8) to (18), the update The parameters are output (step S803). Finally, based on the parameters updated in step S803, the vehicle motion state amount detection value 100, and the driver operation amount detection value, the side slip angle β and the lateral speed of the vehicle body are calculated using the above-described equations (1) to (7). V y , roll angle φ, and pitch angle 推定 are estimated, and the vehicle motion state quantity estimated value 300 is output to the drive control unit 8 and the brake control unit 9 and the processing is terminated. In general, the output cycle of the detection value of the external world recognition means 2 is later than the output cycle of the detection value of the inertial sensor such as the acceleration sensor. Therefore, in order to prevent erroneous processing due to a difference in the output cycle in the stability determination and parameter update described later, the processing cycle is adjusted to the output cycle of the sensor having the slowest output cycle, or the detection value of the sensor having the slowest output cycle is detected. Is time-differentiated, and a value predicted based on the time-differentiated value is preferably used. In addition, the process of evaluating the reliability of the updated parameter based on information obtained from the fuel gauge, the seat sensor, the seat belt sensor, and the like, and determining whether to update the parameter based on the evaluation result includes steps S803 and S803. It may be added during S804.

図9は、車両状態量推定装置1の安定度判断部21の処理概要を示すフローチャートである。本実施例ではジャイロセンサ4で検出したヨーレートrの時間積分値であるヨー角θを真値と仮定し、その真値に対する外界認識手段2で検出したヨー角θ^の誤差に基づいて安定度を判断する方法を説明する。まず、安定度判断部21はジャイロセンサ4からヨーレートr、外界認識手段2からヨー角θ^を取得する(ステップS901)。次にステップS901で取得したヨーレートrを時間積分し、ヨー角θを算出する(ステップS902)。次にステップS902で算出したヨー角θを真値として、真値とステップS901で取得したヨー角θ^の差であるヨー角誤差を算出する(ステップS903)。次にステップS903で算出したヨー角誤差が所定の閾値に対して小さいか否かを判定し(ステップS904)、小さい場合は(ステップS904、YES)、ステップS905に進んでカウント値に所定の値を加算するカウントアップ処理を行い、大きい場合は(ステップS904、NO)、ステップS906に進んでカウント値を0にするカウントリセット処理を行う。次にステップS905でのカウントアップ処理、またはステップS906でのカウントリセット処理をしたカウント値が所定の閾値に対して大きいか否かを判定し(ステップS907)、大きい場合は(ステップS907、YES)、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定し、信頼できると判断してステップS908に進んで安定判断を出力し、小さい場合は(ステップS907、NO)、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定しておらず、信頼できないと判断してステップS909に進んで不安定判断を出力し、処理を終了する。ここでステップS901〜ステップS909における安定度を判断する方法は、上記で述べたカウントアップによる処理に限定されるものではなく、例えばカウント値から所定の値を減算するカウントダウンによる判断方法や、外界認識手段2が自己診断した情報に基づく判断方法であっても良い。また、安定度の判断対象は、上記で述べたヨー角誤差に限定されるものではなく、例えばジャイロセンサ4で検出したヨーレートrを真値とし、真値と外界認識手段2で検出したヨー角を時間微分したヨーレートr^との差であるヨーレート誤差を判断対象としても良い。   FIG. 9 is a flowchart illustrating an outline of processing of the stability determining unit 21 of the vehicle state quantity estimation device 1. In the present embodiment, it is assumed that the yaw angle θ, which is the time integrated value of the yaw rate r detected by the gyro sensor 4, is a true value, and the stability is determined based on the error of the yaw angle θ ^ detected by the external environment recognizing means 2 with respect to the true value. The method for determining is described. First, the stability determining unit 21 acquires the yaw rate r from the gyro sensor 4 and the yaw angle θ ^ from the external world recognizing means 2 (step S901). Next, the yaw rate r acquired in step S901 is integrated over time to calculate the yaw angle θ (step S902). Next, the yaw angle θ calculated in step S902 is set as a true value, and a yaw angle error which is a difference between the true value and the yaw angle θ ^ obtained in step S901 is calculated (step S903). Next, it is determined whether or not the yaw angle error calculated in step S903 is smaller than a predetermined threshold (step S904). If it is smaller (step S904, YES), the process proceeds to step S905, and the count value is set to a predetermined value. Is performed, and if it is larger (step S904, NO), the process proceeds to step S906 to perform a count reset process for setting the count value to 0. Next, it is determined whether or not the count value subjected to the count-up process in step S905 or the count reset process in step S906 is larger than a predetermined threshold value (step S907). If the count value is larger (step S907, YES). The vehicle motion state amount detection value 200 detected by the external world recognizing means 2 is determined to be stable and reliable for a predetermined period of time, and the process proceeds to step S908 to output a stability determination. If the value is small (step S907, NO), it is determined that the vehicle motion state quantity detection value 200 detected by the external world recognition means 2 is not stable for a predetermined period and is not reliable, and the process proceeds to step S909 to output an unstable determination, and To end. Here, the method of determining the degree of stability in steps S901 to S909 is not limited to the above-described process of counting up, and for example, a determination method of counting down by subtracting a predetermined value from a count value, an external world recognition The determination method based on the information self-diagnosed by the means 2 may be used. The target of the stability determination is not limited to the yaw angle error described above. For example, the yaw rate r detected by the gyro sensor 4 is set as a true value, and the true value and the yaw angle detected by the external field recognizing means 2 are used. The yaw rate error, which is the difference from the yaw rate r ^ obtained by time-differentiating the above, may be determined.

図10は、車両状態量推定装置1のパラメータ更新部22の処理概要を示すフローチャートである。まず、パラメータ更新部22は安定度判断部21の出力である安定度判断結果を取得する(ステップS1001)。次にステップS1001で取得した安定度判断結果が安定判断であるか不安定判断であるかを判定し(ステップS1002)、安定判断である場合は(ステップS1002、YES)、外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性があると判断してステップS1003に進み、不安定判断である場合は(ステップS1002、NO)、外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性がないと判断してパラメータの更新を行わずに処理を終了する。ステップS1002において外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性があると判断された場合、車両運動状態量およびドライバ操作量の検出値を、加速度センサ3やジャイロセンサ4などから取得し(ステップS1003)、ステップS1004に進む。ステップS1004〜ステップS1007では、ステップS1003で取得した検出値に基づいて、上述の式(8)〜式(17)を用いて質量、重心位置、慣性モーメント、タイヤ特性を算出し、パラメータを更新、更新したパラメータを出力して、処理を終了する。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an outline of processing of the parameter updating unit 22 of the vehicle state quantity estimation device 1. First, the parameter updating unit 22 obtains a stability determination result output from the stability determining unit 21 (step S1001). Next, it is determined whether the stability determination result obtained in step S1001 is a stability determination or an unstable determination (step S1002). If the stability determination is a stability determination (step S1002, YES), the detection of the outside world recognizing means 2 is performed. It is determined that the value has reliability for updating the parameter, and the process proceeds to step S1003. If the determination is unstable (step S1002, NO), the reliability for updating the parameter to the detection value of the external environment recognizing unit 2 is determined. It is determined that there is no possibility, and the process ends without updating the parameters. If it is determined in step S1002 that the detection value of the external environment recognizing means 2 has reliability for updating the parameter, the detection values of the vehicle motion state amount and the driver operation amount are obtained from the acceleration sensor 3, the gyro sensor 4, and the like. Then (step S1003), the process proceeds to step S1004. In steps S1004 to S1007, based on the detection values acquired in step S1003, the mass, the center of gravity position, the moment of inertia, and the tire characteristics are calculated using the above equations (8) to (17), and the parameters are updated. The updated parameters are output, and the process ends.

ここでパラメータの更新方法は上記の方法に限定されるものではなく、例えば最適化手法やシステム同定手法を用いて走行中にセンサで取得した時系列データからパラメータを更新しても良い。また、パラメータ更新部22において更新するパラメータの値の範囲は、センサの誤検出による更新値の発散などを防ぐため、例えば質量の場合は空車時の質量を下限値、最大積載時の質量を上限値とするなど、各パラメータで変化する可能性がある範囲を予め定義し、その範囲内で更新することが望ましい。また、更新パラメータの保存形態は数値に限定せず、例えば式(16)と式(17)を用いて算出したコーナリングフォースY、Yとタイヤの横すべり角β、βに基づくタイヤ特性のマップとして保存しても良い。 Here, the parameter updating method is not limited to the above method, and the parameter may be updated from time-series data acquired by a sensor during traveling using, for example, an optimization technique or a system identification technique. In addition, in order to prevent the divergence of the updated value due to erroneous detection of the sensor, the range of the parameter value updated in the parameter updating unit 22 is, for example, in the case of mass, the empty mass is the lower limit, and the maximum loaded mass is the upper limit. It is desirable to define in advance a range that may vary with each parameter, such as a value, and update within that range. The storage form of the update parameter is not limited to a numerical value. For example, the tire characteristics based on the cornering forces Y f , Y r calculated using Equations (16) and (17) and the tire slip angles β f , β r. May be saved as a map.

図11は、車両状態量推定装置1の検出値、検出値の誤差、安定期間のカウント値、推定値と検出値の時間変化を示す図である。検出値、検出値の誤差、安定期間のカウント値は、図9で述べた安定度判断部21における処理結果の一例である。また、推定値は図10で述べたパラメータ更新部22から出力された更新パラメータを用いて状態量推定部23が推定した結果の一例である。図11に示す安定判断期間は、検出値の誤差(Q)が閾値(a)より小さく、そのカウント値(J)が閾値(b)より大きい期間であり、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定し、信頼できるとして、安定度判断部21が安定判断を出力した期間である。パラメータ更新部22は、前記の安定判断期間内にパラメータ更新を行い、それ以外の期間(不安定判断期間)ではパラメータ更新を中止する。その結果、状態量推定部23は安定判断期間において従来方法と同様に真値と概ね等しい高精度な推定値を出力できる。更に本実施例の状態量推定部23は、安定判断期間で更新された最新のパラメータを用いて推定を行うため、不安定判断期間において外界認識手段2の検出値による推定値の補正ができない従来方法に比べて真値に近い推定値を出力することができる。このように従来方法では定数として扱っていたパラメータを変数として扱い、そのパラメータを外界認識手段2の検出値に基づいて実車に即した値に更新し、その更新したパラメータを用いて推定を行うことで従来方法より推定誤差を低減できる。   FIG. 11 is a diagram showing the detection value of the vehicle state quantity estimation device 1, the error of the detection value, the count value of the stable period, and the time change of the estimation value and the detection value. The detected value, the error of the detected value, and the count value of the stable period are examples of the processing result in the stability determining unit 21 described with reference to FIG. The estimated value is an example of a result obtained by the state quantity estimating unit 23 using the updated parameters output from the parameter updating unit 22 described in FIG. The stability judgment period shown in FIG. 11 is a period in which the error (Q) of the detected value is smaller than the threshold (a) and the count value (J) is larger than the threshold (b). This is a period in which the stability determining unit 21 outputs a stability determination assuming that the state quantity detection value 200 is stable and reliable over a predetermined period. The parameter update unit 22 updates the parameter during the stability determination period, and stops updating the parameter during the other period (unstable determination period). As a result, the state quantity estimating unit 23 can output a highly accurate estimated value substantially equal to the true value during the stability determination period, similarly to the conventional method. Further, since the state quantity estimating unit 23 of the present embodiment performs estimation using the latest parameters updated during the stability determination period, the state value estimation unit 23 cannot correct the estimated value based on the detection value of the external world recognition unit 2 during the unstable determination period. An estimated value closer to the true value can be output as compared with the method. As described above, the parameter which has been treated as a constant in the conventional method is treated as a variable, the parameter is updated to a value corresponding to the actual vehicle based on the detection value of the external environment recognizing means 2, and estimation is performed using the updated parameter. Thus, the estimation error can be reduced as compared with the conventional method.

以上のような車両状態量推定装置1を適用した場合の効果を以下で説明する。   Effects when the above-described vehicle state quantity estimation device 1 is applied will be described below.

横滑り防止装置の場合、例えば設計時より低性能なタイヤに交換、またはタイヤ空気圧が低下、または磨耗したタイヤを使用した際、従来方法では横滑り防止装置の制動力指令が不足して横すべりが増大し、走行安定性が低下する恐れがあった。それに対して本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、現状のタイヤ特性に基づいて横滑り防止装置の制動力指令を補正できるため、従来方法より横すべりを低減し、走行安定性を向上させることができる。   In the case of a skid prevention device, for example, when replacing a tire with lower performance than at the time of design, or when tire pressure is reduced or a worn tire is used, in the conventional method, the braking force command of the skid prevention device is insufficient and the skid increases. However, running stability may be reduced. On the other hand, when the vehicle state quantity estimating apparatus 1 of the present embodiment is applied, the braking force command of the anti-skid device can be corrected based on the current tire characteristics, so that the sideslip is reduced and the running stability is improved as compared with the conventional method. Can be done.

また、本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、真値と概ね等しい高精度な推定値が得られる、つまりドライバの操作入力に対する状態量の予測値が得られるため、その予測値に基づいて横滑り防止装置の制動力指令を補正でき、従来方法より横すべりを低減し、走行安定性を向上できる。   Further, when the vehicle state quantity estimating apparatus 1 of the present embodiment is applied, a highly accurate estimated value substantially equal to a true value is obtained, that is, a predicted value of a state quantity with respect to a driver's operation input is obtained. The braking force command of the sideslip prevention device can be corrected on the basis of the above, the sideslip can be reduced as compared with the conventional method, and the running stability can be improved.

また、パワーステアリング装置の場合、例えば設計時より低性能なタイヤに交換、またはタイヤ空気圧が低下、または磨耗したタイヤを使用した場合、従来方法ではパワーステアリング装置のアシストが変化しないため、タイヤ特性相応の車両挙動が生じていた。それに対して本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、現状のタイヤ特性に応じてパワーステアリング装置のアシスト力や舵角を増減できるため、限界域を除いて純正タイヤ時や新品タイヤ時と同等の車両挙動を実現することができる。また、本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、ノミナルモデルと最新パラメータの推定モデルによる推定値を比較する事でタイヤ空気圧の低下などを検出でき、ドライバに伝達する事ができる。   Also, in the case of a power steering device, for example, when replacing the tire with a lower-performance tire than at the time of design, or when using a tire with reduced tire pressure or worn tire, the assist of the power steering device does not change in the conventional method, so that the tire characteristic is not changed. Vehicle behavior occurred. On the other hand, when the vehicle state quantity estimation device 1 of the present embodiment is applied, the assist force and the steering angle of the power steering device can be increased or decreased according to the current tire characteristics. The same vehicle behavior as at the time can be realized. Further, when the vehicle state quantity estimating apparatus 1 of the present embodiment is applied, a decrease in tire air pressure can be detected by comparing the estimated value of the nominal model with the estimated value of the latest parameter estimation model, and can be transmitted to the driver.

また、電動ブースタ装置の場合、例えば設計時より低性能なタイヤに交換、またはタイヤ空気圧が低下、または磨耗したタイヤを使用した場合、従来方法では電動ブースタ装置の制動力指令が変化しないため、タイヤ特性相応の制動力が生じる。それに対して本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、現状のタイヤ特性に応じて電動ブースタ装置の制動力指令を補正できるため、限界域を除いて純正タイヤ時や新品タイヤ時と同等の制動力を発生させる事ができる。   Further, in the case of an electric booster device, for example, when replacing the tire with a lower-performance tire than at the time of design, or when the tire pressure is reduced, or when a worn tire is used, the braking force command of the electric booster device does not change in the conventional method. A braking force corresponding to the characteristic is generated. On the other hand, when the vehicle state quantity estimation device 1 of the present embodiment is applied, the braking force command of the electric booster device can be corrected in accordance with the current tire characteristics. An equivalent braking force can be generated.

また、電動パーキングブレーキ装置の場合、最新の質量に基づいて適切な制動力指令を生成できるため、従来方法より電力消費を削減する事ができる。   In the case of an electric parking brake device, an appropriate braking force command can be generated based on the latest mass, so that power consumption can be reduced as compared with the conventional method.

図12は、地面に固定した座標系に対する車両の重心点11の位置関係を示す図である。車両の重心点11の軌跡は、車両の重心点11の地面に固定された座標系に対する位置を(X,Y)、車両のX軸に対するヨー角をθとして、以下の式(18)で表される。   FIG. 12 is a diagram illustrating a positional relationship of the center of gravity 11 of the vehicle with respect to a coordinate system fixed to the ground. The locus of the center of gravity 11 of the vehicle is expressed by the following equation (18), where (X, Y) is the position of the center of gravity 11 of the vehicle with respect to the coordinate system fixed to the ground, and θ is the yaw angle with respect to the X axis of the vehicle. Is done.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで、X、Y、θはそれぞれt=0でのX、Y、θの値、tは任意の時間である。この式(18)は車両の進行方向の速度Vや車体の横すべり角βといった外界認識手段2の検出値、または車両モデルを用いた式(1)などで算出される推定値を用いる。また、これらの外界認識手段2の検出値や車両モデルを用いて算出した推定値を用いずに車両の重心点11の軌跡を算出するには、例えば以下の式(19)を用いる方法がある。 Here, X 0 , Y 0 , and θ 0 are the values of X, Y, and θ at t = 0, respectively, and t is an arbitrary time. The expression (18) uses a detection value of the external recognition means 2 such as the speed V in the traveling direction of the vehicle and the side slip angle β of the vehicle, or an estimated value calculated by the expression (1) using a vehicle model. In order to calculate the trajectory of the center of gravity 11 of the vehicle without using the detected value of the external recognition unit 2 or the estimated value calculated using the vehicle model, there is a method using, for example, the following equation (19). .

Figure 0006628702
Figure 0006628702

図13は、低性能なタイヤへの交換やタイヤ空気圧の低下に伴ってコーナリングパワーが低下した車両の定常円旋回時の重心点11の軌跡を示す図である。真値(e)は、外界認識手段2の検出値である車両運動状態量検出値200および式(18)を用いて算出した車両の重心点11の実軌跡である。車両モデルなし(f)は、式(19)を用いて算出した車両の重心点11の推定軌跡である。車両モデルあり, パラメータ更新なし(g)は、パラメータを更新していない車両モデルを用いて算出した推定値および式(18)を用いて算出した車両の重心点11の推定軌跡である。車両モデルあり, パラメータ更新なし(h)は、パラメータを更新した車両モデルを用いて算出した推定値および式(18)を用いて算出した車両の重心点11の推定軌跡である。   FIG. 13 is a diagram showing a locus of the center of gravity 11 at the time of steady circular turning of a vehicle whose cornering power has been reduced due to replacement with a low-performance tire or a decrease in tire air pressure. The true value (e) is the actual locus of the center of gravity 11 of the vehicle calculated using Expression (18) and the detected value of the vehicle motion state amount 200, which is the detection value of the external world recognition means 2. No vehicle model (f) is the estimated locus of the center of gravity 11 of the vehicle calculated using equation (19). The vehicle model is present and the parameter is not updated (g) is the estimated value calculated using the vehicle model whose parameter is not updated and the estimated trajectory of the center of gravity 11 of the vehicle calculated using Expression (18). The vehicle model is present and the parameter is not updated (h) is an estimated value calculated using the vehicle model with updated parameters and the estimated trajectory of the center of gravity 11 of the vehicle calculated using Expression (18).

図13に示すように車両の重心点11の実軌跡である真値(e)に対して、車両モデルあり, パラメータ更新あり(h)の推定軌跡は概ね等しいが、車両モデルなし(f)と車両モデルあり, パラメータ更新なし(g)の推定軌跡は推定誤差が大きい。   As shown in FIG. 13, the estimated trajectory with the vehicle model and the parameter update (h) is substantially equal to the true value (e), which is the actual trajectory of the center of gravity 11 of the vehicle. The estimated trajectory with the vehicle model and no parameter update (g) has a large estimation error.

自動運転装置の場合、従来方法では外界認識手段の検出値に基づいて自己位置推定を行っており、雨天やレンズ汚れなどの悪条件では検出精度が低下し、自動運転が継続できなくなる恐れがあった。この外界認識手段の検出精度低下に対して、自動運転を継続する方法として、式(18)や式(19)を用いて推定した車両の軌跡などの情報に基づいてマップマッチングを行う方法が考えられるが、上記の車両モデルなし(f)や車両モデルあり, パラメータ更新なし(g)のように軌跡の推定誤差が大きい方法では安全な自動運転を継続できない恐れがあった。それに対して本実施例の車両状態量推定装置1を適用した場合、車両の軌跡などを高精度に推定できるため、少なくとも安全に停車できる場所まで自動運転を継続することができる。   In the case of an automatic driving device, in the conventional method, the self-position estimation is performed based on the detection value of the external recognition means, and in bad conditions such as rainy weather or lens contamination, the detection accuracy is reduced, and there is a possibility that the automatic driving cannot be continued. Was. As a method of continuing the automatic driving in response to the decrease in the detection accuracy of the external world recognition means, a method of performing map matching based on information such as a trajectory of a vehicle estimated using Expressions (18) and (19) is considered. However, there is a risk that safe automatic driving cannot be continued in a method having a large trajectory estimation error, such as the case without the vehicle model (f), the case with the vehicle model, and no parameter update (g). On the other hand, when the vehicle state quantity estimating apparatus 1 of the present embodiment is applied, since the trajectory of the vehicle and the like can be estimated with high accuracy, the automatic driving can be continued at least to a place where the vehicle can be safely stopped.

実施例2では、実施例1との差分について説明し、実施例1と同じ説明は省略する。   In the second embodiment, differences from the first embodiment will be described, and the same description as in the first embodiment will be omitted.

なお、実施例2と実施例1の主な違いは安定度判断部21における安定度の判断方法であり、図14と図15を用いて、実施例2における車両状態量推定装置1の処理概要を説明する。   Note that the main difference between the second embodiment and the first embodiment is a method of determining the stability in the stability determining unit 21. The processing outline of the vehicle state quantity estimation device 1 in the second embodiment will be described with reference to FIGS. Will be described.

図14は、実施例2における車両状態量推定装置1の安定度判断部21の処理概要を示すフローチャートである。図14のステップS1401〜ステップS1403の処理は、実施例1における図9のステップS901〜ステップS903と同じであり、説明は省略する。ステップS1404では、ステップS1403で算出したヨー角誤差を所定の期間で時間積分した値を算出する。次にステップS1404で算出したヨー角誤差の積分値が所定の閾値に対して小さいか否かを判定し(ステップS1405)、小さい場合は(ステップS1405、YES)、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定し、信頼できると判断してステップS1406に進んで安定判断を出力し、大きい場合は(ステップS1405、NO)、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定しておらず、信頼できないと判断してステップS1407に進んで不安定判断を出力し、処理を終了する。ここでステップS1404、ステップS1405における安定度の判断方法は、上記で述べた積分値による判断方法に限定されるものではなく、例えば平均値による判断方法であっても良い。   FIG. 14 is a flowchart illustrating an outline of a process performed by the stability determination unit 21 of the vehicle state quantity estimation device 1 according to the second embodiment. The processing in steps S1401 to S1403 in FIG. 14 is the same as the processing in steps S901 to S903 in FIG. 9 in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. In step S1404, a value obtained by time-integrating the yaw angle error calculated in step S1403 for a predetermined period is calculated. Next, it is determined whether or not the integrated value of the yaw angle error calculated in step S1404 is smaller than a predetermined threshold value (step S1405). If it is smaller (step S1405, YES), the vehicle detected by the external environment recognizing means 2 is determined. It is determined that the motion state amount detection value 200 is stable for a predetermined period and is reliable, and the process proceeds to step S1406 to output a stability determination. If it is large (step S1405, NO), the external world recognition unit 2 detects the stability value. The determined vehicle motion state amount detection value 200 is not stable for a predetermined period and is determined to be unreliable, and the process advances to step S1407 to output an unstable determination, and the process ends. Here, the method of determining the stability in step S1404 and step S1405 is not limited to the above-described method of determining the integrated value, and may be, for example, a method of determining the average value.

図15は、実施例2における車両状態量推定装置1の検出値、検出値の誤差、検出値の誤差の積分値、推定値と検出値の時間変化を示す図である。図15に示す安定判断期間は、検出値の誤差(Q)を所定の期間で積分した積分値(N)が閾値(c)より小さい期間であり、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200が所定の期間において継続して安定し、信頼できるとして、安定度判断部21が安定判断を出力した期間である。図15の検出値と検出値の誤差に示す閾値(a)を超過する瞬間的なノイズは、実際の車両の使用環境下において生じる可能性がある。このようなノイズが生じた場合、実施例1における車両状態量推定装置1ではカウント値がリセットされ、パラメータ更新が中止される。それに対して実施例2における車両状態量推定装置1では、ノイズの大きさが小さく、積分値(N)が閾値(c)より小さくなる期間を安定判断期間とすることで、実際の車両の使用環境下において、パラメータの更新にある一定の精度を確保しながら、パラメータの更新頻度を増やすことができる。   FIG. 15 is a diagram illustrating a detection value, an error of the detection value, an integral value of the error of the detection value, and a temporal change of the estimation value and the detection value of the vehicle state quantity estimation device 1 according to the second embodiment. The stability determination period shown in FIG. 15 is a period in which the integrated value (N) obtained by integrating the error (Q) of the detected value in a predetermined period is smaller than the threshold value (c). This is a period in which the stability determination unit 21 outputs a stability determination assuming that the detection value 200 is stable and reliable over a predetermined period. The instantaneous noise exceeding the threshold value (a) shown in the error between the detection value and the detection value in FIG. 15 may occur under the actual usage environment of the vehicle. When such noise occurs, the count value is reset in the vehicle state quantity estimation device 1 according to the first embodiment, and the parameter update is stopped. On the other hand, in the vehicle state quantity estimating apparatus 1 according to the second embodiment, the period during which the magnitude of noise is small and the integrated value (N) is smaller than the threshold (c) is set as the stability determination period, so that actual use of the vehicle is performed. In an environment, the parameter update frequency can be increased while ensuring a certain accuracy in parameter update.

実施例3では、実施例1および実施例2との差分について説明し、実施例1および実施例2と同じ説明は省略する。   In the third embodiment, the difference between the first and second embodiments will be described, and the same description as in the first and second embodiments will be omitted.

なお、実施例3と実施例1および実施例2の主な違いは、パラメータ更新部22におけるパラメータの更新/未更新の判断方法であり、図16と図17を用いて、実施例3における車両状態量推定装置1の処理概要を説明する。   The main difference between the third embodiment, the first embodiment, and the second embodiment is a method of determining whether the parameter is updated / not updated in the parameter update unit 22. FIG. 16 and FIG. The processing outline of the state quantity estimation device 1 will be described.

図16は、実施例3における車両状態量推定装置1のパラメータ更新部22の処理概要を示すフローチャートである。まず、実施例3のパラメータ更新部22は、1処理周期前の外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200と、状態量推定部23で推定した推定値を取得する(ステップS1601)。ここで本実施例では、図8で述べた車両状態量推定装置1の処理概要を示すフローチャートのSTARTからENDまでを1処理として定義する。次にステップS1601で取得した検出値、推定値の差である推定誤差を算出する(ステップS1602)。次にステップS1602で算出した推定誤差が所定の閾値に対して大きいか否かを判定し(ステップS1603)、大きい場合は(ステップS1603、YES)、推定値の精度が不十分と判断してステップS1604に進み、小さい場合は(ステップS1603、NO)、推定値の精度が必要十分であり、パラメータの更新は不要と判断して処理を終了する。ステップS1604では、図10で述べたフローに従ってパラメータを更新し、処理を終了する。   FIG. 16 is a flowchart illustrating an outline of processing of the parameter updating unit 22 of the vehicle state quantity estimation device 1 according to the third embodiment. First, the parameter updating unit 22 of the third embodiment acquires the vehicle motion state amount detection value 200 detected by the external world recognition unit 2 one processing cycle before and the estimated value estimated by the state amount estimation unit 23 (step S1601). . Here, in the present embodiment, the process from START to END in the flowchart showing the outline of the process of the vehicle state quantity estimation device 1 described in FIG. 8 is defined as one process. Next, an estimation error, which is a difference between the detected value and the estimated value acquired in step S1601, is calculated (step S1602). Next, it is determined whether or not the estimation error calculated in step S1602 is larger than a predetermined threshold (step S1603). If it is larger (step S1603, YES), it is determined that the accuracy of the estimated value is insufficient. Proceeding to S1604, if small (step S1603, NO), the accuracy of the estimated value is necessary and sufficient, and it is determined that updating of the parameter is unnecessary, and the process ends. In step S1604, the parameters are updated according to the flow described in FIG. 10, and the process ends.

図17は、実施例3における車両状態量推定装置1の検出値、検出値の誤差、安定期間のカウント値、推定誤差、推定値と検出値の時間変化を示す図である。図17に示すように、安定判断期間であっても推定誤差が所定の閾値(d)より小さい場合にはパラメータ更新を中止する。このように推定誤差の大きさに基づいてパラメータの更新/未更新を判断することで、ある一定の推定精度を確保しながら、車両状態量推定装置1の計算負荷を下げることができ、消費電力や発熱などを低減できる。   FIG. 17 is a diagram illustrating a detection value, an error of a detection value, a count value of a stable period, an estimation error, and a temporal change of the estimation value and the detection value of the vehicle state quantity estimation device 1 in the third embodiment. As shown in FIG. 17, when the estimation error is smaller than the predetermined threshold (d) even during the stability determination period, the parameter update is stopped. By determining whether the parameter is updated / not updated based on the magnitude of the estimation error, the calculation load of the vehicle state quantity estimation device 1 can be reduced while securing a certain estimation accuracy, and the power consumption can be reduced. And heat generation can be reduced.

実施例4では、実施例1〜実施例3との差分について説明し、実施例1〜実施例3と同じ説明は省略する。   In the fourth embodiment, differences from the first to third embodiments will be described, and the same description as the first to third embodiments will be omitted.

なお、実施例4と実施例1〜実施例3の主な違いは、実施例1〜実施例3の車両状態量推定装置1に出力値判断部24を追加した車両状態量出力装置30を構成したことであり、図18〜図20を用いて実施例4における車両状態量出力装置30の処理概要を説明する。   The main difference between the fourth embodiment and the first to third embodiments is that the vehicle state quantity output device 30 in which the output value determination unit 24 is added to the vehicle state quantity estimation device 1 of the first to third embodiments is configured. The processing outline of the vehicle state quantity output device 30 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

図18は、実施例4における車両状態量出力装置30の概念図である。図18に示すように、車両状態量出力装置30は実施例1〜実施例3の車両状態量推定装置1に出力値判断部24を追加した構成になっている。出力値判断部24は、状態量推定部23の出力である車両運動状態量推定値300と、安定度判断部21の出力である安定度判断結果と、外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200に基づいて、車両運動状態量推定値300と車両運動状態量検出値200のどちらを車両運動状態量出力値400として出力するかを判断する。ここで、図18には車両運動状態量出力値400のみを出力する場合を記載しているが、必要に応じて安定度判断結果や更新パラメータ、車両運動状態量推定値300を出力しても良く、車両状態量出力装置30の出力値は限定しない。   FIG. 18 is a conceptual diagram of the vehicle state quantity output device 30 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 18, the vehicle state quantity output device 30 has a configuration in which an output value determination unit 24 is added to the vehicle state quantity estimation device 1 of the first to third embodiments. The output value judging section 24 calculates the vehicle motion state quantity estimated value 300 output from the state quantity estimating section 23, the stability judgment result output from the stability judging section 21, and the vehicle motion state detected by the external world recognition means 2. Based on the amount of detected value 200, it is determined which of the vehicle motion state amount estimated value 300 and the vehicle motion state amount detected value 200 is to be output as the vehicle motion state amount output value 400. Here, FIG. 18 illustrates a case where only the vehicle motion state amount output value 400 is output. However, the stability determination result, the update parameter, and the vehicle motion state amount estimated value 300 may be output as necessary. The output value of the vehicle state quantity output device 30 is not limited.

図19は、実施例4における車両状態量出力装置30の出力値判断部24の処理概要を示すフローチャートである。まず、出力値判断部24は安定度判断部21の出力である安定度判断結果を取得する(ステップS1901)。次にステップS1901で取得した安定度判断結果が安定判断であるか不安定判断であるかを判定し(ステップS1902)、安定判断である場合は(ステップS1902、YES)、外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性があると判断してステップS1903に進み、不安定判断である場合は(ステップS1902、NO)、外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性がないと判断してステップS1907に進み、推定値を出力して処理を終了する。ステップS1902において外界認識手段2の検出値にパラメータを更新するための信頼性があると判断された場合、1処理周期前の外界認識手段2で検出した車両運動状態量検出値200と、状態量推定部23で推定した推定値を取得する(ステップS1903)。ここで本実施例では、実施例1の図8で述べた車両状態量推定装置1の処理概要を示すフローチャートのSTARTからENDまでを1処理として定義する。次にステップS1903で取得した検出値、推定値の差である推定誤差を算出する(ステップS1904)。次にステップS1904で算出した推定誤差が所定の閾値に対して大きいか否かを判定し(ステップS1905)、大きい場合は(ステップS1905、YES)、推定値の精度が不十分と判断してステップS1906に進んで検出値を出力し、小さい場合は(ステップS1905、NO)、推定値の精度が必要十分であると判断してステップS1907に進んで推定値を出力し、処理を終了する。   FIG. 19 is a flowchart illustrating an outline of a process performed by the output value determination unit 24 of the vehicle state quantity output device 30 according to the fourth embodiment. First, the output value determining unit 24 obtains a stability determination result output from the stability determining unit 21 (step S1901). Next, it is determined whether the stability determination result obtained in step S1901 is a stability determination or an unstable determination (step S1902). If the stability determination is a stability determination (step S1902, YES), the detection of the outside world recognizing means 2 is performed. It is determined that the value has reliability for updating the parameter, and the process proceeds to step S1903. If the determination is unstable (NO in step S1902), the reliability for updating the parameter to the detection value of the external environment recognizing unit 2 is determined. The process proceeds to step S1907 after judging that there is no possibility, and the process is terminated after outputting the estimated value. If it is determined in step S1902 that the detection value of the external environment recognizing unit 2 has reliability for updating the parameter, the vehicle motion state amount detection value 200 detected by the external world recognizing unit 2 one processing cycle before, and the state amount The estimation value estimated by the estimation unit 23 is obtained (Step S1903). Here, in the present embodiment, one process from START to END in the flowchart showing the outline of the process of the vehicle state quantity estimation device 1 described in FIG. 8 of the first embodiment is defined. Next, an estimation error which is a difference between the detection value and the estimation value acquired in step S1903 is calculated (step S1904). Next, it is determined whether the estimation error calculated in step S1904 is larger than a predetermined threshold (step S1905). If it is larger (step S1905, YES), it is determined that the accuracy of the estimated value is insufficient. Proceeding to S1906, the detection value is output. If it is smaller (step S1905, NO), it is determined that the accuracy of the estimated value is necessary and sufficient, and the flow proceeds to step S1907 to output the estimated value, thus ending the process.

図20は、実施例4における車両状態量出力装置30の検出値、検出値の誤差、安定期間のカウント値、推定誤差、推定値と検出値と出力値の時間変化を示す図である。図20に示すように車両状態量出力装置30は、安定判断期間であり、かつ推定誤差が閾値(d)より大きい場合には検出値を出力値として出力し、それ以外では推定値を出力値として出力する。このように安定度判断結果および推定誤差の大きさに基づいて、車両状態量出力装置30から出力する出力値を判断することで、車両状態量出力装置30の中で真値に最も近い値を出力することができる。   FIG. 20 is a diagram illustrating the detection value, the error of the detection value, the count value of the stable period, the estimation error, and the temporal change of the estimation value, the detection value, and the output value of the vehicle state quantity output device 30 in the fourth embodiment. As shown in FIG. 20, the vehicle state quantity output device 30 outputs the detected value as the output value when the stability determination period is over and the estimation error is larger than the threshold (d), and otherwise outputs the estimated value as the output value. Output as By determining the output value output from the vehicle state quantity output device 30 based on the stability determination result and the magnitude of the estimation error, the value closest to the true value in the vehicle state quantity output device 30 is determined. Can be output.

実施例5では、実施例1〜実施例4との差分について説明し、実施例1〜実施例4と同じ説明は省略する。   In the fifth embodiment, differences from the first to fourth embodiments will be described, and the same description as in the first to fourth embodiments will be omitted.

なお、実施例5と実施例1〜実施例4の主な違いは、実施例1〜実施例4の車両10にサスペンション制御ユニット40と制御サスペンション装置41を追加した車両10’を構成したことであり、図21〜図24を用いて主に実施例5におけるサスペンション制御ユニット40の処理概要を説明する。なお、実施例5における車両状態量推定装置1は、車両状態量出力装置30であっても良い。   The main difference between the fifth embodiment and the first to fourth embodiments is that a vehicle 10 'in which a suspension control unit 40 and a control suspension device 41 are added to the vehicle 10 of the first to fourth embodiments is configured. The processing outline of the suspension control unit 40 according to the fifth embodiment will be mainly described with reference to FIGS. Note that the vehicle state quantity estimation device 1 in the fifth embodiment may be the vehicle state quantity output device 30.

図21は、実施例5における車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30を搭載した車両10’の構成図を示したものである。図21は、図7に対してサスペンション制御ユニット40と制御サスペンション装置41を追加した構成になっている。制御サスペンション装置41は、減衰特性を調整可能な減衰力調整式のショックアブソーバあるいは車体と車輪の間の上下方向の力を調整可能なアクティブサスペンションである。サスペンション制御ユニット40は、慣性センサやジャイロセンサなどの検出値や車両状態量推定装置1で更新した質量や重心位置などの更新パラメータに基づいて、乗心地制御やアンチロール制御などに必要な車両状態量を推定し、制御サスペンション装置41の減衰特性あるいは上下方向の力を制御する制御信号を生成する。   FIG. 21 shows a configuration diagram of a vehicle 10 ′ equipped with the vehicle state quantity estimation device 1 or the vehicle state quantity output device 30 in the fifth embodiment. FIG. 21 shows a configuration in which a suspension control unit 40 and a control suspension device 41 are added to FIG. The control suspension device 41 is a shock absorber of a damping force adjustment type capable of adjusting a damping characteristic or an active suspension capable of adjusting a vertical force between a vehicle body and wheels. The suspension control unit 40 determines a vehicle state necessary for ride comfort control, anti-roll control, and the like based on detection values of an inertial sensor, a gyro sensor, and the like, and updated parameters such as a mass and a center of gravity updated by the vehicle state quantity estimation device 1. The control signal for controlling the damping characteristic of the control suspension device 41 or the force in the vertical direction is generated by estimating the amount.

次に図22〜図24を用いて車両状態量推定装置1で更新した更新パラメータを用いたサスペンション制御ユニット40における乗心地制御、アンチロール制御、アンチダイブ・アンチスクワット制御の処理概要を説明する。   Next, a processing outline of the ride comfort control, the anti-roll control, and the anti-dive / anti-squat control in the suspension control unit 40 using the updated parameters updated by the vehicle state quantity estimation device 1 will be described with reference to FIGS.

図22は実施例5における制御サスペンション装置41の1機能である乗心地制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図である。サスペンション制御ユニット40には、車両状態量推定装置1で更新された質量や重心位置などの更新パラメータや、慣性センサで検出したばね上上下加速度やばね下上下加速度などの車両運動状態量検出値100が入力される。   FIG. 22 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs ride comfort control, which is one function of the control suspension device 41 in the fifth embodiment. The suspension control unit 40 includes updated parameters such as the mass and the center of gravity updated by the vehicle state quantity estimating device 1 and vehicle motion state quantity detection values 100 such as sprung vertical acceleration and unsprung vertical acceleration detected by an inertial sensor. Is entered.

サスペンション制御ユニット40は、上下速度推定部43と、目標減衰力算出部44と、減衰力マップ45を備える。   The suspension control unit 40 includes a vertical speed estimation unit 43, a target damping force calculation unit 44, and a damping force map 45.

上下速度推定部43は、車両状態量推定装置1の更新パラメータと車両運動状態量検出値100を入力として、ばね上およびばね下の上下速度を推定する。   The vertical speed estimating unit 43 receives the update parameters of the vehicle state quantity estimating apparatus 1 and the vehicle motion state amount detection value 100 as inputs and estimates the sprung and unsprung vertical speeds.

目標減衰力算出部44は、上下速度推定部42で推定した上下速度と車両運動状態量検出値100に基づいて、制御サスペンション装置41の目標減衰力を算出する。   The target damping force calculating unit 44 calculates a target damping force of the control suspension device 41 based on the vertical speed estimated by the vertical speed estimating unit 42 and the vehicle motion state amount detection value 100.

減衰力マップ45は、予め記憶された制御サスペンション装置41の特性のマップ情報であり、目標減衰力算出部44で算出した目標減衰力と車両運動状態量検出値100を入力として、制御サスペンション装置41を制御する指令電流を導出し、出力する。   The damping force map 45 is map information of characteristics of the control suspension device 41 stored in advance, and receives the target damping force calculated by the target damping force calculation unit 44 and the vehicle motion state amount detection value 100 as inputs, and outputs the control suspension device 41. Derives and outputs a command current for controlling.

図23は実施例5における制御サスペンション装置41の1機能であるアンチロール制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図である。サスペンション制御ユニット40には、車両状態量推定装置1で更新された質量や重心位置などの更新パラメータや、慣性センサで検出したばね上上下加速度やばね下上下加速度などの車両運動状態量検出値100、舵角センサで検出した操舵角などのドライバ入力量検出値が入力される。   FIG. 23 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs anti-roll control, which is one function of the control suspension device 41 in the fifth embodiment. The suspension control unit 40 includes updated parameters such as the mass and the center of gravity updated by the vehicle state quantity estimating device 1 and vehicle motion state quantity detection values 100 such as sprung vertical acceleration and unsprung vertical acceleration detected by an inertial sensor. A driver input amount detection value such as a steering angle detected by a steering angle sensor is input.

サスペンション制御ユニット40は、主に車両運動モデル46と、予め記憶されたロール制御ゲイン、ピッチ制御ゲインを備える。   The suspension control unit 40 mainly includes a vehicle motion model 46, and a roll control gain and a pitch control gain stored in advance.

車両運動モデル46は、車両状態量推定装置1の更新パラメータと、車両運動状態量検出値100と、ドライバ入力量検出値を入力として車両の横加速度を推定する。   The vehicle motion model 46 estimates the lateral acceleration of the vehicle by using the updated parameters of the vehicle state quantity estimating device 1, the vehicle motion state amount detection value 100, and the driver input amount detection value as inputs.

サスペンション制御ユニット40は、車両運動モデル46で推定した横加速度を微分した横加加速度とロール制御ゲイン、車両運動モデル46で推定した横加速度の絶対値とピッチ制御ゲインに基づいて、制御サスペンション装置41を制御する指令電流を算出し、出力する。   The suspension control unit 40 controls the control suspension device 41 based on the lateral jerk and the roll control gain obtained by differentiating the lateral acceleration estimated by the vehicle motion model 46, and the absolute value of the lateral acceleration and the pitch control gain estimated by the vehicle motion model 46. Calculate and output the command current to be controlled.

図24は実施例5における制御サスペンション装置41の1機能であるアンチダイブ制御およびアンチスクワット制御を行うサスペンション制御ユニット40の概念図である。サスペンション制御ユニット40には、車両状態量推定装置1で更新された質量や重心位置などの更新パラメータと、ブレーキマスタシリンダ圧やエンジントルク、ギア位置などの車両運動状態量検出値100が入力される。   FIG. 24 is a conceptual diagram of a suspension control unit 40 that performs anti-dive control and anti-squat control, which are one function of the control suspension device 41 in the fifth embodiment. The suspension control unit 40 receives the updated parameters such as the mass and the center of gravity updated by the vehicle state quantity estimating device 1 and the vehicle motion state quantity detected values 100 such as the brake master cylinder pressure, engine torque, and gear position. .

サスペンション制御ユニット40は、主に車両運動モデル46と、予め記憶されたピッチ制御ゲインを備える。   The suspension control unit 40 mainly includes a vehicle motion model 46 and a pitch control gain stored in advance.

車両運動モデル46は、車両状態量推定装置1の更新パラメータと、車両運動状態量検出値100を入力として車両の前後加速度を推定する。   The vehicle motion model 46 estimates the longitudinal acceleration of the vehicle using the updated parameters of the vehicle state quantity estimation device 1 and the vehicle motion state amount detection value 100 as inputs.

サスペンション制御ユニット40は、車両運動モデル46で推定した前後加速度を微分した前後加加速度とピッチ制御ゲインに基づいて、制御サスペンション装置41を制御する指令電流を算出し、出力する。   The suspension control unit 40 calculates and outputs a command current for controlling the control suspension device 41 based on a longitudinal jerk and a pitch control gain obtained by differentiating the longitudinal acceleration estimated by the vehicle motion model 46.

図25と図26は実施例5における更新パラメータを入力とした効果を示すシミュレーションの結果の一例である。図25と図26は共に高速うねり路において更新パラメータである質量の更新有無が乗心地に与える影響を比較した結果であり、図25はフロア、Frタワー、Rrタワーの上下加速度PSD、図26はフロア上下変位、ピッチ角、ロール角の時間変化を示す図である。図25と図26に示すようにパラメータ更新あり(本発明)は、予め記憶したロバスト性を考慮した設計時のパラメータを用いたパラメータ更新なし(従来方法)に対して、特にRrタワーの上下加速度PSDとピッチ角が小さくなっており、より高性能な乗心地制御が実現できる。   FIG. 25 and FIG. 26 are examples of simulation results showing the effect of inputting update parameters in the fifth embodiment. FIGS. 25 and 26 show the results of comparing the influence of the update of the mass, which is the update parameter, on the riding comfort on a high-speed undulating road. FIG. 25 shows the vertical acceleration PSD of the floor, the Fr tower, and the Rr tower, and FIG. It is a figure which shows the time change of a floor vertical displacement, a pitch angle, and a roll angle. As shown in FIG. 25 and FIG. 26, the parameter update (in the present invention) is more effective than the parameter update using the parameter at the time of design in consideration of the previously stored robustness (the conventional method). Since the PSD and the pitch angle are small, higher-performance riding comfort control can be realized.

以上の構成により、最新の質量や重心位置などのパラメータを用いて高精度に推定したばね上上下速度や横加速度などの車両状態量に基づいてサスペンションを制御する指令電流を生成できるため、従来の予め記憶したロバスト性を考慮した設計時のパラメータを用いた場合より高性能なサスペンション制御を実現できる。また、質量や重心位置などが影響する予め記憶された減衰力マップやロール制御ゲイン、ピッチ制御ゲインは、最新の質量や重心位置などのパラメータを用いて更新することが望ましい。   With the above configuration, it is possible to generate a command current for controlling the suspension based on vehicle state quantities such as sprung vertical velocity and lateral acceleration estimated with high accuracy using the latest parameters such as mass and center of gravity. Higher-performance suspension control can be realized as compared with the case where parameters at the time of design in consideration of robustness stored in advance are used. In addition, it is desirable to update the previously stored damping force map, roll control gain, and pitch control gain, which are affected by the mass and the position of the center of gravity, using the latest parameters such as the mass and the position of the center of gravity.

実施例6では、実施例5との差分について説明し、実施例5と同じ説明は省略する。   In the sixth embodiment, differences from the fifth embodiment will be described, and the same description as in the fifth embodiment will be omitted.

なお、実施例6と実施例5の主な違いは、実施例5の車両10’に車高センサ42を追加した車両10”を構成したことであり、図27〜図28を用いて主に実施例6におけるサスペンション制御ユニット40の処理概要を説明する。   Note that the main difference between the sixth embodiment and the fifth embodiment is that a vehicle 10 ″ in which a vehicle height sensor 42 is added to the vehicle 10 ′ of the fifth embodiment is configured, and is mainly described with reference to FIGS. 27 to 28. The processing outline of the suspension control unit 40 in the sixth embodiment will be described.

図27は、実施例6における車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30を搭載した車両10”の構成図を示したものである。図27は、図21に対して車高センサ42を追加した構成になっている。   FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a vehicle 10 ″ equipped with the vehicle state quantity estimation device 1 or the vehicle state quantity output device 30 according to the sixth embodiment. Has been added.

車高センサ42は、路面と車体の相対的なz軸方向の距離、あるいは車両のサスペンションの変位量を検出する。サスペンション制御ユニット40は、車高センサ42などの各種センサの検出値や車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30の更新パラメータに基づいて制御サスペンション装置41の減衰特性あるいは上下方向の力を制御する。車高センサ42は、車体の右前側、左前側、右後側、左後側の上下変位zfr、zfl、zrr、zrlを直接検出することができるため、車両の質量とばね上質量の更新値m’、m’は、以下の式(20)で表される方程式を用いて算出できる。 The vehicle height sensor 42 detects the relative distance between the road surface and the vehicle body in the z-axis direction or the amount of displacement of the vehicle suspension. The suspension control unit 40 determines the damping characteristic of the control suspension device 41 or the vertical force based on the detection values of various sensors such as the vehicle height sensor 42 and the update parameters of the vehicle state quantity estimation device 1 or the vehicle state quantity output device 30. Control. The vehicle height sensor 42 can directly detect the vertical displacements z fr , z fl , z rr , and z rl of the right front side, the left front side, the right rear side, and the left rear side of the vehicle body. mass updated value m ', m b' can be calculated using the equation represented by the following formula (20).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

一般的に外界認識手段2で検出したピッチ角ψなどに基づいて算出した上下変位に比べて、車高センサ42は上下変位を直接検出できるために精度が高く、車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30において高精度なパラメータ更新と、それを用いた高性能なサスペンション制御を実現できる。また、質量や重心位置、慣性モーメントは外界認識手段2および車高センサ42の検出値から算出できるため、これらのパラメータに関してはどちらか一方が故障した場合であっても車両状態量推定装置1あるいは車両状態量出力装置30によるパラメータ更新を継続することができる。
In general, the vehicle height sensor 42 can directly detect the vertical displacement, so that the accuracy is higher than the vertical displacement calculated based on the pitch angle で detected by the external world recognizing means 2. In the state quantity output device 30, highly accurate parameter updating and high-performance suspension control using the updated parameters can be realized. Further, since the mass, the position of the center of gravity, and the moment of inertia can be calculated from the detection values of the external environment recognizing means 2 and the vehicle height sensor 42, even if one of these parameters fails, the vehicle state quantity estimating apparatus 1 or The parameter update by the vehicle state quantity output device 30 can be continued.

図28は、質量mの質点が作用する車両に生じる上下変位を示す図である。図28は、質量mの質点が作用する車体の右前側、左前側、右後側、左後側の上下変位zfr、zfl、zrr、zrlが生じる様子を示したものである。この車体の上下変位を用いて、車体のロール角φとピッチ角ψは、以下の式(21)で表される方程式を用いて算出できる。ここで本実施例では理解を容易にするために、車両前後輪のトレッド幅が等しいdと仮定する。 FIG. 28 is a diagram illustrating vertical displacement that occurs in a vehicle on which a mass point of mass m P acts. FIG. 28 shows a manner in which a vertical displacement z fr , z fl , z rr , z rl on the right front side, the left front side, the right rear side, and the left rear side of the vehicle body on which the mass point of mass m P acts. . Using this vertical displacement of the vehicle body, the roll angle φ and the pitch angle の of the vehicle body can be calculated using an equation represented by the following equation (21). Here, in this embodiment, in order to facilitate understanding, it is assumed that the tread width of the front and rear wheels of the vehicle is equal to d.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

この式(21)を用いて算出したロール角φとピッチ角ψを外界認識手段2の検出値と比較することで、センサ故障の有無や検出値の信頼性を判断することができる。   By comparing the roll angle φ and the pitch angle ψ calculated using this equation (21) with the detection value of the external environment recognizing means 2, it is possible to determine the presence or absence of a sensor failure and the reliability of the detection value.

実施例7では、実施例5および実施例6との差分について説明し、実施例5および実施例6と同じ説明は省略する。なお、実施例7と実施例5および実施例6の主な違いは、サスペンション制御ユニット40で算出したタイヤの接地荷重に基づいて、車両状態量推定装置1がパラメータ更新の可否を判断することであり、図29〜図33を用いて、主に実施例7におけるサスペンション制御ユニット40と車両状態量制御装置1あるいは車両状態量出力装置30の処理概要を説明する。   In the seventh embodiment, differences from the fifth and sixth embodiments will be described, and the same description as in the fifth and sixth embodiments will be omitted. The main difference between the seventh embodiment, the fifth embodiment, and the sixth embodiment is that the vehicle state quantity estimation device 1 determines whether or not the parameter can be updated based on the tire contact load calculated by the suspension control unit 40. The processing outline of the suspension control unit 40 and the vehicle state quantity control device 1 or the vehicle state quantity output device 30 in the seventh embodiment will be mainly described with reference to FIGS.

図29は、実施例7における車両状態量推定装置1’の概念図である。図29に示すように、車両状態量推定装置1’は実施例1〜実施例3の車両状態量推定装置1のパラメータ更新部22にサスペンション制御ユニット40で算出したタイヤの接地荷重計算値を入力する構成になっている。なお、式(15)などで述べたコーナリングパワーK、Kは接地荷重によって大きさが変化するため、車両運動状態量推定値300の推定精度を向上させるためには接地荷重計算値を状態量推定部23に入力する構成にすることが望ましい。また、接地荷重計算値は実施例4の車両状態量出力装置30のパラメータ更新部22に入力する構成であっても良い。 FIG. 29 is a conceptual diagram of a vehicle state quantity estimation device 1 'according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 29, the vehicle state quantity estimating apparatus 1 ′ inputs the tire contact load calculation value calculated by the suspension control unit 40 to the parameter updating unit 22 of the vehicle state quantity estimating apparatus 1 of the first to third embodiments. Configuration. In addition, since the cornering powers K f and K r described in the equation (15) and the like change in magnitude depending on the ground contact load, in order to improve the estimation accuracy of the vehicle motion state quantity estimated value 300, the ground contact load calculated value must be changed to a state. It is desirable that the input to the quantity estimating unit 23 be made. Further, a configuration in which the calculated contact load value is input to the parameter update unit 22 of the vehicle state quantity output device 30 according to the fourth embodiment may be employed.

次にサスペンション制御ユニット40におけるタイヤの接地荷重計算値の推定方法を説明する。   Next, a method of estimating the calculated value of the ground contact load of the tire in the suspension control unit 40 will be described.

図30は、1自由度の1/4車両モデルを示す図である。図30は、質量mのばね下上下変位zによって質量mのばね上が上下変位する様子を示したものである。ここでサスペンションのばね定数をK、サスペンションの減衰係数をC、ばね上の上下変位をz、ばね下の上下変位をz、タイヤの接地荷重をWとする。ばね上およびばね下の運動は、それぞれ以下の式(22)、式(23)で表される。 FIG. 30 is a diagram illustrating a 車 両 vehicle model with one degree of freedom. Figure 30 is one in which the sprung mass m b showed how the vertical displacement by the unsprung vertical displacement z t of the mass m t. Here, the spring constant of the suspension is K s , the damping coefficient of the suspension is C s , the vertical displacement above the spring is z b , the vertical displacement below the spring is z t , and the ground contact load of the tire is W 0 . The sprung and unsprung motions are represented by the following equations (22) and (23), respectively.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(22)、式(23)のサスペンションの減衰係数Cには、制御サスペンション装置41が減衰特性を調整可能な減衰力調整式のショックアブソーバの場合はサスペンション制御ユニット40の指令電流に基づく減衰係数を入力する。また、車体と車輪の間の上下方向の力を調整可能なアクティブサスペンションの場合には、式(22)、式(23)の右辺をサスペンション制御ユニット40で導出した上下方向の力に置き換える。また、d/dt、dt/dtは、ばね上およびばね下に設置した上下加速度センサの検出値およびそれらに基づく推定値に限定されるものではなく、例えば加速度センサ3や車高センサ42などの検出値に基づく推定値であっても良い。 Here Equation (22), the suspension damping coefficient C s of formula (23), when controlled suspension apparatus 41 of the shock absorber of adjustable damping force adjustable damping characteristics to the command current of the suspension control unit 40 Enter the damping coefficient based on In the case of an active suspension in which the vertical force between the vehicle body and the wheels can be adjusted, the right side of Expressions (22) and (23) is replaced with the vertical force derived by the suspension control unit 40. Further, d 2 z b / dt 2 and d 2 z t / dt 2 are not limited to the detection values of the vertical acceleration sensors installed on the sprung and unsprung parts and the estimated values based on them. It may be an estimated value based on the detection value of the vehicle height sensor 3 or the vehicle height sensor 42 or the like.

式(23)のΔWは接地荷重の変動分であり、接地荷重Wは静止時の接地荷重にこの変動分を加算した以下の式(24)で表される。 ΔW 0 in the equation (23) is a variation of the contact load, and the contact load W 0 is represented by the following equation (24) in which the variation is added to the contact load at rest.

Figure 0006628702
Figure 0006628702

以上の方法により、タイヤの接地荷重を算出することができる。   With the above method, the contact load of the tire can be calculated.

図31は、実施例7における車両状態量推定装置1’のパラメータ更新部22の処理概要を示すフローチャートである。図31に示すフローチャートでは、パラメータを補正するにあたって、接地荷重変動周波数と接地荷重変動差の算出を行う。この接地荷重変動周波数と接地荷重変動差は、荒れた路面によって生じる接地荷重の振動や路面のくぼみによって生じる接地荷重の抜けなどのパラメータを補正する補正ゲインを導出するために算出する。まず、図31の説明に先立ち、図31の理解が容易になるように、図32、図33を用いて接地荷重変動差の算出方法について説明する。   FIG. 31 is a flowchart illustrating an outline of a process performed by the parameter updating unit 22 of the vehicle state quantity estimation device 1 'in the seventh embodiment. In the flowchart shown in FIG. 31, when correcting the parameters, the ground contact load fluctuation frequency and the ground contact load fluctuation difference are calculated. The ground load fluctuation frequency and the ground load fluctuation difference are calculated in order to derive a correction gain for correcting parameters such as vibration of the ground load generated by a rough road surface and slippage of the ground load generated by a depression on the road surface. First, prior to the description of FIG. 31, a method of calculating the difference in the variation in the contact load will be described with reference to FIGS. 32 and 33 so that FIG. 31 is easily understood.

図32は、重心点11に作用する加速度に伴う荷重移動を示す図である。図32は、前後加速度Gと横加速度Gが作用するばね上質量mの車両の各タイヤに接地荷重の変動量ΔWfl、ΔWfr、ΔWrl、ΔWrrが生じる様子を示したものである。なお、図32は理解が容易になるように、車体のロール角φおよびピッチ角ψが生じないと仮定した一例であり、より詳細に荷重移動を算出する場合には車体のロール角φおよびピッチ角ψに伴う荷重移動を考慮することが望ましい。 FIG. 32 is a diagram illustrating a load movement accompanying acceleration acting on the center of gravity 11. Figure 32 shows how the variation amount [Delta] W fl ground load on each tire of the vehicle sprung mass m b acting longitudinal acceleration G x and the lateral acceleration G y, ΔW fr, ΔW rl , the [Delta] W rr occur It is. FIG. 32 is an example in which the roll angle φ and the pitch angle 車体 of the vehicle body are assumed not to be generated for easy understanding, and when calculating the load movement in more detail, the roll angle φ and the pitch It is desirable to consider the load shift accompanying the angle ψ.

図33は、カント角σのバンク路を走行する車両の重心点11に作用する加速度を示す図である。なお、図33は理解が容易になるように、車体のロール角φおよび車両の横すべり角βなどが生じないと仮定した一例であり、より詳細に荷重移動を算出する場合にはそれらを考慮して荷重移動を計算することが望ましい。   FIG. 33 is a diagram showing acceleration acting on the center of gravity 11 of a vehicle traveling on a bank road having a cant angle σ. FIG. 33 is an example assuming that the roll angle φ of the vehicle body and the side slip angle β of the vehicle do not occur, for the sake of easy understanding. It is desirable to calculate the load transfer by using

図32、図33に示したモデルを用いて、各タイヤの接地荷重の変動量ΔWfl、ΔWfr、ΔWrl、ΔWrrの算出方法の一例を説明する。車両が一定の加速度を持ち、重心点11に一定の慣性力が働いていると仮定した場合、接地荷重変動量の推定値ΔWfl、ΔWfr、ΔWrl、ΔWrrは、以下の式(25)で表される。 An example of a method of calculating the variation amounts ΔW fl , ΔW fr , ΔW rl , and ΔW rr of the ground contact load of each tire will be described using the models shown in FIGS. Assuming that the vehicle has a constant acceleration and a constant inertial force is acting on the center of gravity 11, the estimated values ΔW fl , ΔW fr , ΔW rl , and ΔW rr of the amount of variation in the contact load are calculated by the following equation (25). ).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(25)の右辺第一項は前後加速度Gxに伴う接地荷重変動量、右辺第二項は左右加速度Gyに伴う接地荷重変動量、右辺第三項はカント角σによって生じる上下加速度の変化に伴う接地荷重変動量である。また、式(25)で用いるカント角σは、以下の式(26)で表される方程式で算出できる。   Here, the first term on the right side of the equation (25) is the variation in the contact load associated with the longitudinal acceleration Gx, the second term on the right is the variation in the contact load associated with the lateral acceleration Gy, and the third term on the right is the vertical acceleration caused by the cant angle σ. This is the amount of change in the contact load due to the change. Further, the cant angle σ used in the equation (25) can be calculated by an equation represented by the following equation (26).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

次に接地荷重変動差ΔWFY、ΔWRY、ΔWLX、ΔWRXは、サスペンション制御ユニット40から入力された最新の接地荷重をWfl、Wfr、Wrl、Wrr、最新の静止時の接地荷重をWfl0、Wfr0、Wrl0、Wrr0として、式(25)、式(26)から算出した接地荷重変動量の推定値ΔWfl、ΔWfr、ΔWrl、ΔWrrを用いて、以下の式(27)で表される。 Next, the ground contact load fluctuation differences ΔW FY , ΔW RY , ΔW LX , and ΔW RX calculate the latest ground load input from the suspension control unit 40 as W fl , W fr , W rl , W rr , and the latest ground contact at rest. Assuming that the loads are W fl0 , W fr0 , W rl0 , and W rr0 , using the estimated values ΔW fl , ΔW fr , ΔW rl , and ΔW rr of the contact load fluctuation amount calculated from Expressions (25) and (26), Expression (27).

Figure 0006628702
Figure 0006628702

ここで式(27)の第一式は前輪左右の接地荷重変動量の計算値と推定値の差、第二式は後輪左右の接地荷重変動量の計算値と推定値の差、第三式は左輪前後の接地荷重変動量の計算値と推定値の差、第四式は右輪前後の接地荷重変動量計算値と推定値の差である。   Here, the first expression of Expression (27) is the difference between the calculated value and the estimated value of the front-wheel left and right contact load fluctuation amount, the second expression is the difference between the calculated value of the rear-wheel left and right contact load fluctuation amount and the estimated value, The equation is the difference between the calculated value of the ground contact load fluctuation before and after the left wheel and the estimated value, and the fourth equation is the difference between the calculated value of the ground load fluctuation before and after the right wheel and the estimated value.

図31に戻り、実施例7における車両状態量推定装置1’のパラメータ更新部22の処理概要を示すフローチャートを説明する。   Returning to FIG. 31, a flowchart illustrating an outline of processing of the parameter updating unit 22 of the vehicle state quantity estimation device 1 ′ in the seventh embodiment will be described.

まず、実施例7のパラメータ更新部22は、サスペンション制御ユニット40で算出した接地荷重計算値を取得する(ステップS3101)。ここで本実施例では、図8で述べた車両状態量推定装置1の処理概要を示すフローチャートのSTARTからENDまでを1処理として定義する。   First, the parameter updating unit 22 of the seventh embodiment acquires the contact load calculation value calculated by the suspension control unit 40 (Step S3101). Here, in the present embodiment, the process from START to END in the flowchart showing the outline of the process of the vehicle state quantity estimation device 1 described in FIG. 8 is defined as one process.

次にステップS3001で取得した接地荷重計算値をFFT処理することで接地荷重の変動周波数を算出する(ステップS3102)。   Next, the fluctuating frequency of the contact load is calculated by performing the FFT processing on the contact load calculation value acquired in step S3001 (step S3102).

次に前後加速度Gや横加速度G、ヨーレートrなどの検出値と、式(25)と式(26)に基づいて接地荷重変動量推定値を算出する(ステップS3103)。 Next, an estimated value of the contact load fluctuation amount is calculated based on the detected values of the longitudinal acceleration Gx , the lateral acceleration Gy , the yaw rate r, and the like, and the equations (25) and (26) (step S3103).

次にステップS3103で算出した接地荷重変動量推定値と、ステップS3101で取得した接地荷重計算値と、式(27)に基づいて接地荷重変動差を算出する(ステップS3104)。   Next, a difference in the contact load variation is calculated based on the estimated value of the contact load variation calculated in step S3103, the calculated value of the contact load acquired in step S3101, and equation (27) (step S3104).

次にステップS3102で算出した接地荷重変動周波数、ステップS3104で算出した接地荷重変動差に基づいて補正ゲインを算出する。補正ゲインの算出方法としては、接地荷重変動周波数と接地荷重変動差を入力とし、予め記憶された補正ゲインマップに基づいて導出する方法が考えられるが、数式であっても良く、補正ゲインを算出する方法を限定しない。   Next, a correction gain is calculated based on the contact load variation frequency calculated in step S3102 and the contact load variation difference calculated in step S3104. As a method of calculating the correction gain, a method of inputting a grounding load fluctuation frequency and a grounding load fluctuation difference and deriving the correction gain map based on a correction gain map stored in advance may be considered. There is no limitation on how to do this.

ステップS3105では、ステップS3105で算出した補正ゲインを用いてパラメータを補正する。補正する方法はパラメータに補正ゲインを乗算する方法が考えられるが、除算する方法であっても良く、補正ゲインによるパラメータの補正方法を限定しない。   In step S3105, the parameters are corrected using the correction gain calculated in step S3105. A method of correcting the parameter may be a method of multiplying the parameter by a correction gain, but may be a method of division, and the method of correcting the parameter by the correction gain is not limited.

以上の構成により、外界認識手段2の検出値が不安定な状態で、接地荷重の変動が大きい悪路を走行している場合であっても接地状態に応じた適切なパラメータを用いることができるため、状態量推定部23においてより高精度な推定や、サスペンション制御ユニット40においてより高性能なサスペンション制御を実現できる。   With the above-described configuration, even when the vehicle is running on a rough road having a large variation in the ground contact load in a state where the detection value of the external world recognition unit 2 is unstable, it is possible to use an appropriate parameter according to the ground contact state. Therefore, more accurate estimation in the state quantity estimating unit 23 and higher-performance suspension control in the suspension control unit 40 can be realized.

1:車両状態量推定装置
2:外界認識手段
3:加速度センサ
4:ジャイロセンサ
5:操舵角センサ
6:車輪速センサ
7:タイヤ
8:駆動制御ユニット
9:ブレーキ制御ユニット
10、10’:車両
11:重心点
12:ロール軸
13:ピッチ軸
14:重心点(設計値)
15:重心点(更新値)
16:質点
21:安定度判断部
22:パラメータ更新部
23:状態量推定部
24:出力値判断部
30:車両状態量出力装置
40:サスペンション制御ユニット
41:制御サスペンション装置
42:車高センサ
43:上下速度推定部
44:目標減衰力算出部
45:減衰力マップ
46:車両運動モデル
100:車両状態量検出値
200:車両状態量検出値
1: vehicle state quantity estimation device 2: external world recognition means 3: acceleration sensor 4: gyro sensor 5: steering angle sensor 6: wheel speed sensor 7: tire 8: drive control unit 9: brake control unit 10, 10 ': vehicle 11 : Center of gravity 12: Roll axis 13: Pitch axis 14: Center of gravity (design value)
15: Center of gravity (updated value)
16: Mass point 21: Stability determining unit 22: Parameter updating unit 23: State quantity estimating unit 24: Output value determining unit 30: Vehicle state quantity output device 40: Suspension control unit 41: Control suspension device 42: Vehicle height sensor 43: Vertical speed estimating unit 44: target damping force calculating unit 45: damping force map 46: vehicle motion model 100: vehicle state quantity detection value 200: vehicle state quantity detection value

Claims (5)

加速度センサまたはジャイロセンサの検出値と、外界認識手段の検出値が入力され、該加速度センサまたは前記ジャイロセンサの検出値と車両の質量、重心位置、慣性モーメント、およびコーナリングパワーのいずれかを含む車両パラメータに基づいて、前記車両の車体の横すべり角、横方向速度、ロール角、および、ピッチ角のいずれかを含む車両の状態量を推定する車両状態量推定装置であって
前記車両状態量推定装置は、安定度判断部と、パラメータ更新部とを備え、
前記安定度判断部は、所定の期間における前記加速度センサまたは前記ジャイロセンサの検出値の時間積分値と前記外界認識手段の検出値との差が所定の値より小さい場合に、前記外界認識手段の検出値が安定していると判断し、
前記パラメータ更新部は、前記安定度判断部により前記外界認識手段の検出値が安定していると判断した場合に、前記外界認識手段の検出値を用いて、前記車両パラメータを更新することを特徴する車両状態量推定装置。
Vehicle including the detected value of the acceleration sensor or a gyro sensor, is inputted detected value of the external world recognizing unit, the acceleration sensor or the detection value and the vehicle of mass of the gyro sensor, the center of gravity position, moment of inertia, and any of the cornering power based on the parameters, the side slip angle of the vehicle body of the vehicle, lateral velocity, roll angle, and a vehicle state quantity estimation apparatus for estimating a state quantity of the vehicle including one of the pitch angle,
The vehicle state quantity estimation device includes a stability determination unit and a parameter update unit,
The stability determination unit is configured to determine whether the time difference between the time integration value of the acceleration sensor or the gyro sensor during a predetermined period and the detection value of the external world recognition unit is smaller than a predetermined value. Judge that the detection value is stable,
The parameter updating unit updates the vehicle parameter using the detection value of the external world recognition unit when the stability determination unit determines that the detection value of the external world recognition unit is stable. Vehicle state quantity estimating device.
前記加速度センサまたは前記ジャイロセンサの検出値と、前記外界認識手段の検出値を入力として、前記車両パラメータを出力する特性マップを予め備え、前記特性マップに基づいて前記車両パラメータを更新することを特徴とする請求項1に記載の車両状態量推定装置。 A characteristic map for outputting the vehicle parameters with the detection value of the acceleration sensor or the gyro sensor and the detection value of the external world recognizing means being input, and updating the vehicle parameters based on the characteristic map. The vehicle state quantity estimation device according to claim 1 . 前記車両パラメータは所定の上限値および所定の下限値の範囲内で更新されることを特徴とする請求項1に記載の車両状態量推定装置。   The vehicle state quantity estimation device according to claim 1, wherein the vehicle parameter is updated within a range between a predetermined upper limit value and a predetermined lower limit value. 請求項1から3のいずれか一項に記載の車両状態量推定装置更新された車両パラメータを入力され、前記車両を制御する制御指令値を出力する車両運動制御装置であって、
前記更新された車両パラメータと、前記加速度センサまたは前記ジャイロセンサの検出値と異なる第2の検出値に基づいて、前記車両状態量推定装置で更新された前記車両の状態量と異なる第二の車両の状態量を推定し、前記制御指令値を出力することを特徴とする車両運動制御装置。
Wherein the claim 1 is input vehicle parameters updated in the vehicle state quantity estimating apparatus according to any one of 3, a vehicle motion control device you output a control command value for controlling the vehicle,
A second vehicle different from the vehicle state quantity updated by the vehicle state quantity estimation device based on the updated vehicle parameter and a second detection value different from the detection value of the acceleration sensor or the gyro sensor. A vehicle motion control device for estimating a state quantity of the vehicle and outputting the control command value .
路面のくぼみを検出する手段と、前記路面のくぼみの検出値を入力とする特性マップまたはゲインを備え、前記特性マップまたはゲインを用いて、前記車両パラメータを更新することを特徴とする請求項に記載の車両運動制御装置。 5. The vehicle according to claim 4 , further comprising: means for detecting a depression on the road surface ; and a characteristic map or gain to which the detected value of the depression on the road surface is input, wherein the vehicle parameter is updated using the characteristic map or the gain. A vehicle motion control device according to claim 1.
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