JP6817483B1 - 路面荷重推定装置、車両制御装置および路面荷重推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[接地荷重推定装置の機能的構成]
図1は、本発明の実施形態1に係る接地荷重推定装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。図1に示されるように、接地荷重推定装置100は、慣性荷重推定部110、路面荷重推定部120、前後加速度センサおよび横加速度センサ(前後、横加速度センサ)131、操舵角センサまたはヨーレートセンサ(操舵角/ヨーレートセンサ)132、車輪速センサ133、定常荷重提供部141、遅延部142および加算部143、144を備えている。
本実施形態における接地荷重は、以下の式(1)により表される。式(1)において、Fz0nomは、1G状態における接地荷重を表し、dFz0,inertiaは、慣性荷重を表し、dFz0,roadは、路面荷重を表す。
図2は、本実施形態における路面荷重推定部の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態において、路面荷重推定部120は、図2に示されるように、タイヤ有効半径変動演算部121および第一ゲイン演算部122を有している。
車両の車輪について、非線形なタイヤ特性は、下記式(2)および式(3)で表される。式(3)においては、「Fz0」は、式(4)に示されるように、定常荷重と慣性荷重の和である。
第二ゲインa2は、車輪角速度の変動と、路面荷重の変動との間のヒステリシス特性を表現する伝達関数モデルを表す。
・正の相関性を有するが、その傾き方向に対してやや幅を有する領域に存在する。
・走行速度が速くなるほど傾きは大きくなる。
・走行速度が速くなるほど、傾き方向における幅は大きくなる。
・走行速度が速くなるほど、傾き方向の長さが長くなる。
路面荷重推定部120において、第一ゲイン演算部122は、少なくとも定常荷重および慣性荷重を用いて第一ゲインa1を演算する(図2参照)。路面荷重推定部120は、慣性荷重推定部110で得られた慣性荷重の推定値と、定常荷重提供部141から出力される定常荷重との合計値を取得する。第一ゲインa1は、前述したように車両が備える車輪(タイヤ)の剛性(バネ定数)で表され、接地荷重に対する当該バネ定数の非線形の曲線に近似する一次式で表すことができる。ここでの接地荷重は、上記の定常荷重と慣性荷重との合計値である。第一ゲイン演算部122は、式(3)に当該合計値を代入することにより、第一ゲインを演算する。
慣性荷重推定部110は、慣性荷重dFz0,inertiaを遅延部142に出力する(図1参照)。遅延部142は、必要に応じて、その後の制御に応じた適当なタイミングとなるように遅らせて当該慣性荷重を出力する。たとえば、遅延部142は、前述した式(40)におけるmovavg(ω)による遅延に合わせて同位相となるように慣性荷重を出力する。加算部143は、定常荷重提供部141から出力された定常荷重Fz0nomと慣性荷重とを合算する。定常荷重と慣性荷重との合計値は、路面荷重推定部120および加算部144に出力される。
前述した接地荷重推定装置を、車両が有する懸架装置を制御する制御装置に適用する例について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
接地荷重推定装置100の制御ブロック(特に慣性荷重推定部110および路面荷重推定部120)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
本発明は、上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。また、前述の実施形態における接地荷重を推定するための機能的構成は、所望の精度に応じて適宜に簡略化されてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態における接地荷重推定装置(100)は、車両(900)の路面荷重を参照して車両の接地荷重を推定する接地荷重推定装置であって、車両の車輪角速度を取得する車輪速センサ(133)と、車輪速センサが取得した車輪角速度の変動、車両の運動に関する特性を表す第一ゲイン、および、車両が備えるタイヤのヒステリシス特性を表す第二ゲインをそれぞれ乗じて車両の路面荷重を推定する路面荷重推定部(120)とを備える。この構成によれば、実際の測定により近い十分に高い精度で車両における接地荷重を推定することができる。
110 慣性荷重推定部
111 基準慣性荷重演算部
112 補正値演算部
120 路面荷重推定部
121 タイヤ有効半径変動演算部
122 第一ゲイン演算部
131 横加速度センサ
132 操舵角/ヨーレートセンサ
133 車輪速センサ
141 定常荷重提供部
142、304 遅延部
143、144、303 加算部
150 懸架装置(サスペンション)
200 車体
300 車輪
340 前後加速度センサ
370 CAN
450 車速センサ
500 エンジン
600 ECU
900 車両
Claims (7)
- 路面の効果による車両の接地荷重の変動である路面荷重を推定する路面荷重推定装置であって、
前記車両の車輪角速度を取得する車輪速センサと、
前記車輪速センサが取得した前記車輪角速度の変動、前記車両が備える車輪の剛性を示す第一ゲイン、および、前記車輪角速度の変動と路面荷重との間のヒステリシス特性を表す第二ゲインをそれぞれ乗じて前記車両の路面荷重を推定する路面荷重推定部と、
を備える路面荷重推定装置。 - 前記剛性は、前記車輪のタイヤの前記接地荷重に対するバネ定数の関係におけるバネ定数で表される、請求項1に記載の路面荷重推定装置。
- 前記第二ゲインが表す前記車両のヒステリシス特性は、前記車両が備えるタイヤの粘弾性特性による前記車輪角速度の変動と、前記路面荷重との間のヒステリシス特性である、請求項1または2に記載の路面荷重推定装置。
- 前記第二ゲインは、前記ヒステリシス特性を表現する伝達関数モデルで表される、請求項3に記載の路面荷重推定装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の路面荷重推定装置を備え、前記路面荷重推定装置が推定した路面荷重を用いて、前記車両が備える懸架装置、電子制御式サスペンション、操舵装置、および、電子制御式駆動力伝達装置からなる群から選ばれる一以上の装置を制御する車両制御装置。
- 前記路面荷重推定装置は、前記車両の慣性運動による接地荷重の変動である慣性荷重を推定する慣性荷重推定部をさらに備え、
前記路面荷重推定部は、前記慣性荷重推定部が推定した前記慣性荷重の一次式を用いて前記第一ゲインを演算する第一ゲイン演算部をさらに備える、
請求項1に記載の路面荷重推定装置。 - 路面の効果による車両の接地荷重の変動である路面荷重を推定する路面荷重推定方法であって、
前記車両の車輪角速度を車輪速センサによって取得するステップと、
前記車輪速センサによって取得した前記車輪角速度の変動、前記車両が備える車輪の剛性を示す第一ゲイン、および、前記車輪角速度の変動と路面荷重との間のヒステリシス特性を表す第二ゲインをそれぞれ乗じて前記車両の路面荷重を推定するステップと、
を含む路面荷重推定方法。
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