JPH04204349A - 車両諸元検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、４輪操舵システム等に適用され、走行中の車
両の動特性を表現する運動方程式に必要な車両諸元値を
検出する車両諸元検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、車両諸元検出装置としては、例えば、「計測自動
制御学会論文集Ｖｏ１．２３．Ｎｏ、８　Ｊｌ　　（昭
和６２年８月発行）の５５ページ〜６１ベージに記載さ
れている装置が知られている。

この従来出典には、四輪操舵制御車両にあって、ヨー角
速度検出手段と、操舵角検出手段を備え、両手段からの
検出信号によりパラメータ同定手法を用いて車両諸元値
を検出する装置が示されていて、検出した車両諸元値と
操舵角に応じた目標ヨー角速度を算圧し、ヨー角速度検
出手段の信号が目標ヨー角速度と一致するように後輪舵
角を制御することで、車両運動特性が環境等の変化によ
り受ける影響を小さくするようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の車両諸元検出装置にあっては
、パラメータ同定則を設計する際、車速Ｖを時間関数で
はなく定数として取り扱っている為、一定車速で走行し
ているという仮定のもとでは問題は生じないが、車速Ｖ
の変化がある場合には、パラメータは真値に収束しない
。

ｄつ乙車両が加速走行していると、算出されたパラメー
タは真価に対して誤差が発生する。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、走行中の車両の動特性を表現する運動方程式に必要な
車両諸元値を検出する車両諸元検出装置において、車両
の加減速といった走行状態にかかわらず正確に車両諸元
を検出することを共通の課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために請求項１記載の車両諸元検出
装置では、ヨー角速度検出手段、操舵角検出手段に前後
加速度検出手段を加え、車速を時間関数として取り扱う
手段とした。

即ち、第１Ａ図のクレーム対応図に示すように、車両の
平面運動を表現したシステムａと、ステアリングホイー
ルのハンドル角もしくは前輪舵角を検出する前輪舵角検
出手段すと、車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角
速度検出手段Ｃと、車両走行中の前後方向加速度を検出
する前後加速度検出手段ｄと、上記３種の検出手段す、
ｃ、ｄからの検ａ値を入力し、上記システムａのパラメ
ータを同定するパラメータ調整手段ｅと、前記パラメー
タ調整手段ｅにより算出されたパラメータにより車両諸
元値を算出する車両諸元値算出手段十とを備えている事
を特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２記載の車両諸元検出
装置では、ヨー角速度検出手段、操舵角検出手段にヨー
角加速度検出手段と車両速度検出手段を加え、車速を時
間関数として取り扱う手段とした。

即ち、第１８図のクレーム対応図に示すように、車両の
平面運動を表現したシステムａと、ステアリングホイー
ルのハンドル角もしくは前輪舵角を検出する前輪舵角検
出手段すと、車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角
速度検出手段Ｃと、車両走行中のヨー角加速度を検ａす
るヨー角加速度検出手段９と、車両走行中の速度を検出
する車両速度検出手段りと、上記４種の検出手段す、　
　ｃ。

９、ｈからの検出値を入力し、上記システムａのパラメ
ータを同定するパラメータ調整手段ｌと、前記パラメー
タ調整手段ｌにより算出されたパラメータにより車両諸
元値を算出する車両諸元値算出手段Ｊとを備えている事
を特徴とする。

（作　用） 請求項１記載の発明の詳細な説明する。

車両諸元値を算出する時は、まず、パラメータ調整手段
ｅにおいて、前輪舵角検出手段すとヨー角速度検出手段
Ｃと前後加速度検出手段ｄからの検出値を入力し、車両
の平面運動を表現したシステムａのパラメータが同定さ
れる。そして、車両諸元値算出手段ｆにおいて、パラメ
ータ調整手段ｅにより算出されたパラメータに基づいて
車両諸元値が算出される。

従って、パラメータを同定する場合の検出手段として前
後加速度検出手段ｄを含むことで車速か時間関数として
取り扱われ、これによって、車速に変化がある加減速時
でもパラメータが真価に収束する。

請求項２記載の発明の詳細な説明する。

車両諸元値を算出する時は、まず、パラメータ調整手段
１において、前輪舵角検出手段すとヨー角速度検出手段
Ｃとヨー角加速度検出手段９と車両速度検出手段りから
の検出値を入力し、車両の平面運動を表現したシステム
ａのパラメータが同定される。そして、車両諸元演算装
置段」において、パラメータ調整手段１により算出され
たパラメータに基づいて車両諸元値が算出される。

従って、パラメータを同定する場合の検出手段としてヨ
ー角加速度検出手段９と車両速度検出手段りを含むこと
で車速か時間関数として取り扱われ、これによって、車
速に変化がある加減速時でもパラメータが真価に収束す
る。

（第１実施例） まず、構成を説明する。

第２図は請求項１記載の本発明に対応する第１実施例の
車両諸元検出装置が適用された四輪操舵車を示す全体シ
ステム図である。

第１実施例の車両諸元検出装置は、ステアリングホイー
ルの操舵角ｅ、を検出する操舵角センサ１　（前輪舵角
検出手段に相当）と、車両走行中のヨー角速度φを検出
するヨー角速度センサ２（ヨー角速度検出手段に相当）
と、車両走行中の前後方向加速度安を検出する前後加速
度センサ３（前後加速度検出手段に相当）と、上記３種
のセンサ１．２．３からのセンサ信号を入力し、パラメ
ータ同定手法により車両諸元値を算出する車両諸元演算
装置４（パラメータ調整手段及び車両諸元演算装置段に
相当）とを備えている。

そして、上記パラメータ同定手法により未知のパラメー
タが同定される四輪操舵システムは、ヨーイングと横方
向の運動に関する平面２自由度車両モデルに基づく伝達
関数で表現されるシステムであり、四輪操舵システムと
しては、前記車両諸元演算装置４から車両諸元値を入力
すると共に操舵角センサ１とヨー角速度センサ２からの
センサ信号を入力し、所定の制御則に従って接輪舵角指
令値を算出する接輪舵角演算装置５と、後輪舵角指令値
に従い接輪６を転舵する後輪転舵用アクチュエータ７と
を備えている。

次に、作用を説明する。

まず、車両諸元値の算出について詳細に述べる。

尚、各式の符号は下記の通りである。

φ　、ヨー角速度 Ｖ７、横方向速度 Ｍ　、質量 Ｖ　二車速 ■２．ヨー慣性モーメント Ｌｌ、前軸〜重心間距離 Ｌ８．債軸〜重心間距離 にＦ、前輪等価コーナリングパワー に□、後輪コーナリングパワー θ９．操舵角 Ｎ　、ステアリングギヤ比 車両の動特性を表す式として車両の平面２自由度運動方
程式は次式となる。

ｘ＝Ａ−ｘ＋Ｂ　＊　ｕ　　　　　　　　　　　　　（
１）ただし、 ×”＝［φ　Ｖ、］　　　ｕ“＝［ｅｓ　　５．］（１
）式を展開すると（ｓ　＝　ｄ／ｄｔ）（２）式を書き
直し 両辺を微分して整理する。ただし、■は時間関数である
ので以下のようになる。

（４１，（５１式を（３）に代入する。

ただし、 ゛　Ｂ、＝ａｘ＋ａｚ２ ａν２＝　ａ　ｚａ　２２ａ　１ｙａ　２□ａｖ３８ａ
Ｉ２ ｂＶ１＝ｂ１１ ｂ　ｙｏ；ａ　＋２ｂ　２＋　　ａ　２２ｂ　、。

ｂ、＝２ｂ、。

ｂ　ｏ１＝　ａ　１２ｂ　２２−　ａ　ｚ２ｂ　＋２こ
こで、次数２の安定多項式Ｆ　（Ｓ）を導入する。

Ｆ　（Ｓ）　＝Ｓ２＋　（ｆｏ”９ｏ）Ｓ＋ｆａ・９ｏ
　　　　　　　　（？）（７）式を用いて（６）式は次
のように書き換えられる。

上式は等価的に以下のように表せる。

ｎ（ｔ）＝ｅ”・ξｆｔ）　　　　　　　　　　　　（
９）ただし、 ｎ工θ”　−Ｅ　　　　　　　　　　　　　　　（１０
）ただし、 のようにパラメータ同定器を設定する。

サンプリング時間をΔ下とすると、ｔ＝ｋ・６丁（１（
＝Ｑ、１．２．・・・）時点において（９）、（ＩＱ）
式は次のように表わすことができる。

口（ｋ）＝ｅＴ−石（ｋ）　　　　　　　　　　　　（
Ｉ＋）△ ｎ（ｋ＞＝θ”　（ｋ）　　−ξ（ｋ）　　　　　　　
　　　（＋２）ここで同定則として重み付の最小二乗法
を用いるが、同定則について時に開眼はない。

Ｅ　（ｋ）　＝ｎ　（ｋ）−θ（ｋ）　ＴＥ　（ｋ）　
　　　　’　　　　　　　　（＋５）ただし、 「（，５）　＝ｒ　（０）　”＞刀、刀≦β（ｋ）　＜
２第３図は上記車両諸元演算装置法に基づいて車両諸元
演算装置４で行なわれる車両諸元値の算出処理の流れを
示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明
する。

ステップ３ｏでは、例えば、旋回時であるかどうかの判
断等によって車両諸元値を算出するかどうかが判断され
る。

ステップ３０でＹＥＳと判断された場合には、ステップ
３１へ進み、サンプリング時間ΔＴかどうかが判断され
る。

ステップ３２では、ステップ３１でサンプリング時間Δ
丁であることが判断された場合、操舵角Ｏ８とヨー角速
度ψと前後方向加速度Ｑが入力される。

ステップ３３では、上記（１１）式及び（１２）式に基
づいてパラメータが演算されると共に、上記（１５）式
に基づいて同定則が実行される。

ステップ３４では、ε（ｋ）＝Ｏかどうかの判断により
パラメータ同定を終了したかどうかが判断され、ε（ｋ
）≠０の時にはステップ３１へ戻り、ε（ｋ）＝Ｏの時
にはステップ３５へ進み、車両諸元値が算出される。

以上説明してきたように、第１實施例の車両諸元検出装
置にあっては、走１斤中に車両の操舵角θ５とヨー角速
度φと前復方向加速度Ｖとを検出し、これらの検出信号
に基づいてパラメータを同定するようにした為、車速に
変化がある加減速時でもパラメータが真価に収束し、車
両諸元を正確に算出することが出来る。

即ち、上震ａ（９）式に前接方向加速度Ｖの項が含まれ
、車速か時間関数として取り扱われることによる。

例えば、以下に示す車両諸元を持つ車両が４ｍ／ｓ’の
加速度で走行している場合、 Ｍ　＝Ｉ３９．０Ｂ（ｋｇｆ−ｓ’／ｍ）　　　Ｉｚ＝
２３０（ｋｇｆ−ｍ−ｓ’１ＬＦ＝　１．０３９（ｍ）
　　　　　　　ＩＲ＝　１．１５１（ｍ）Ｌ　＝　４３
４５　（ｋｇｆ／ｒａｄ）　　　　ｌ１ｌ＝　６４６４
　（ｋｇｆ／ｒａｄ）Ｎ＝＋７．６ 従来の方法では、θの第１項が、 △ ａｙ＋　　＝３５．９４９ と算出されてしまい、真価から５．８９％ずれた結果に
なってしまう。

（第２実施例） まず、構成を説明する。

第４図は請求項２記載の本発明に対応する第２実施例の
車両諸元横８装置が連用された四輪操舵車を示す全体シ
ステム図である。

第２実施例の車両諸元検出装置は、ステアリングホイー
ルの操舵角θ８を検ａする操舵角センサ１　（前輪舵角
検出手段に相当）と、車両走行中のヨー角速度φを検出
するヨー角速度センサ２（ヨー角速度検出手段に相当）
と、車両走行中のヨー角加速度φを検出するヨー角加速
度センサ８（ヨー角加速度検出手段に相当）と、車両走
行中の車速Ｖを検出する車速センサ９（車両速度検出手
段）と、上記３種のセンサー、２．８．９からのセンサ
信号を入力し、パラメータ同定手法により車両諸元値を
算出する車両諸元演算装置１０（パラメータ調整手段及
び車両諸元値算出手段に相当）とを備えている。

尚、ヨー角加速度センサ８に関しては、例えば、特開昭
６２−７０７６７号公報を参照のこと。

そして、上記パラメータ同定手法により未知のパラメー
タが同定される四輪操舵システムは、ヨーイングと横方
向の運動に関する平面２自由度車両モデルに基づく伝達
関数で表現されるシステムであり、四輪操舵システムと
しては、前記車両諸元演算装置１０から車両諸元値を入
力すると共に操舵角センサ１とヨー角速度センサ２と車
速センサ９からのセンサ信号を入力し、所定の制御則に
従って接輪舵角指令値を算出する後輪舵角演算装置１１
と、後輪舵角指令値に従い後輪６を転舵する接輪転舵用
アクチュエータ７とを備えている。

次に、作用を説明する。

まず、車両諸元値の算出について詳細に述べる。

車両の動特性を表す式として車両の平面２自由度運動方
程式［は次式となる。

ｘ＝＝Ａ−ｘ十Ｂ−ｕ　　　　　　　　　　　　（２１
）ただし、 ×Ｔ−「ψ　Ｖ、コ　　　Ｕ′−「θ、　６１（２１）
式を展開すると（Ｓ＝ｄ／ｄ↑）（２２）式を書き直し 両辺を微分して整理する。ただし、は時間関数であるの
で以下のようになる。

ｂ、。

一−ｓ（ＶＯ２） ａ　、２Ｎ （２４）、　［２５）式を（２３）に代入する。

ただし、 ａ　ｖ、＝　８　＋１＋　８２２ ａｖ２：ａ１１ａ２２−ａ１２ａ２ｔ ａ　ｖ３：　ａ　、２ ｂｙ　、＝　ｂ　ｌ　１ ｂＹｏ：ａ１２ｂ２Ｉ−ａ２２ｂ１１ ｂ、＝２ｂ。

ｂ　ｏ、＝ａ　＋ｚｂ　２２　　ａ　２ｚｂ　ｉ２ここ
で、次数２の安定多項式Ｆ　（Ｓ）を導入する。

Ｆ　（Ｓ）　＝Ｓ’＋　（ｆｏ”９ｏ）Ｓ＋ｆｏ・９゜
　　　　　　（２７）（２７）式を用いて（２６）式は
次のように書き換えられる。

＋　ｂ　　、−（ｖろ、）＋４ｂｏ１□ろ□Ｆ　（ｓ）
　　　　　　　　　　　Ｆ　（ｓ）上式は等価的に以下
のように表せる。

ｎ　ｆｔ）　＝ｅ　”　−１：　ｍ　　　　　　　　　
　　　（２９）ただし、 θ’＝Ｅａｖ＋＋ａｖ２−ａＶｓ、ｂ２．ｂ６５．ｔ）
ｙｌ、ｂＹｏコ（２９）式に対応して △　　　△ ｎ＝０７・ξ　　　　　　　　　　　　　　（３０）た
だし、 △　　△　△　△　△　△　△　△ ｅ　１”　［ａｙｌ、　ａｖ’ｈ　ａｖｖ、　　ｂｌ、
　　ｂｏｌ、　　ｂｙｌ、　ｂｙｏ］のようにパラメー
タ同定器を設定する。

サンプリング時間を△工とすると、ｔ＝ｋ・ΔＴ（ｋ＝
ｏ、１．２．・・・）時点において（２９）、　Ｔ３０
）式は次のように表わすことができる。

Ｔ１　（ｋ）　＝ｅ　Ｔ−Ｅ　（ｋ）　　　　　　　　
　　　　（３１）△ ｎ　（ｋ）　＝ｅ　Ｔ−Ｅ　ｆｋ）　　　　　　　　　
　　　（３２］ここで同定則として重み付の最小二乗法
を用いる。しかし同定則の方法については特に指定はな
い。

Ｅ　（ｋ）　＝ｎ　（ｋ）−θ（ｋ）　　’Ｆ、（ｋ）
ただし。

ｒ　（０）　＝「（０）　”＞Ｍ、　Ｂ≦β（ｋ）＜２
第５図は上記車両諸元値算出手法に基づいて車両諸元演
算装置１０で行なわれる車両諸元値の電比処理の流れを
示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明
する。

ステップ５０では、例えば、旋回時であるがどうかの判
断等によって車両諸元（−を算出するかどうかが判断さ
れる。

ステップ５０でＹＥＳと判断された場合には、ステップ
５１へ進み、サンプリング時間△Ｔかどうかが判断され
る。

ステップ５２では、ステップ５１でサンプリング時間△
Ｔであることが判断された場合、操舵角０、とヨー角速
度ψとヨー角加速度かと車速Ｖが入力される。

ステップ５３では、上記（３１）式及び（３２）式に基
づいてパラメータが演算されると共に、上記（３５）式
に基づいて同定則が実行される。

ステップ５４では、ε（ｋ）＝Ｏかどうかの判断により
パラメータ同定を終了したかどうかか判断され、ε（ｋ
）≠Ｏの時にはステップ５１へ戻り、εｆｋ＋＝Ｏの時
にはステップ５５へ進み、車両諸元値が算出される。

以上説明してきたように、第２実施例の車両諸元検出装
置にあっては、走行中に車両の操舵角ｅｓとヨー角速度
φとヨー角加速度φと車速Ｖとを検出し、これらの検出
信号に基づいてパラメータを同定するようにした為、車
速に変化がある加減速時でもパラメータが真値に収束し
、車両諸元を正確に算出することが出来る。

即ち、上記（２９）式のξにヨー角加速度φと車速Ｖの
項が含まれ、車速か時間関数として取り扱われることに
よる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではない。

例えば、実施例では四輪操舵システムへの適用例を示し
たが、サスペンション制御システム等の車載の他の制御
システムに適用しても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、請求項１記載の本発明にあっ
ては、走行中の車両の動特性を表現する運動方程式に必
要な車両諸元値を検出する車両諸元検出装置において、
ヨー角速度検出手段、操舵角検出手段に前接加速度検出
手段を加え、車速を時間関数として取り扱う手段とした
為、車両の加；ｉ＊連といった走行状態にかかわらず正
確に車両諸元を検出することが出来るという効果が得ら
れる。

また、請求項２記載の本発明にあっては、走行中の車両
の動特性を表現する運動方程式に必要な車両諸元値を検
出する車両諸元検出装置において、ヨー角速度検出手段
、操舵角検出手段に三−角加速度検出手段と車両速度検
出手段を加え、車速を時間関数として取り扱う手段とし
た為、車両の加減速といった走行状態にかかわらず正確
に車両諸元を検出することが出来るという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１八図及び第１日図は本発明の車両諸元検出装置を示
すクレーム対応図、第２図は第１実施例の車両諸元検出
装置が連用された四輪操舵車を示す全体システム図、第
３図は第１実施例装置の車両諸元演算装置で行なわれる
車両諸元演算処理作動の流れを示すフローチャート、第
４図は第２実施例の車両諸元検出装置が適用された四輪
操舵車を示す全体システム図、第５図は第２実施例装置
の車両諸元演算袋！で行なわれる車両諸元演算処理作動
の流れを示すフローチャートである。 ａ・・・システム ｂ・・・前輪舵角検出手段 Ｃ・・・ヨー角速度検出手段 ｄ・・・前後加速度検出手段 ｅ・・・パラメータ調整手段 ｆ・・・車両諸元値算出手段 ９・・・ヨー角加速度検出手段 ｈ・・・車両速度検出手段 １・・・パラメータ調整手段 ｊ・・・車両諸元値算出手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車両の平面運動を表現したシステムと、ステアリン
   グホィールのハンドル角もしくは前輪舵角を検出する前
   輪舵角検出手段と、 車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段
   と、 車両走行中の前後方向加速度を検出する前後加速度検出
   手段と、 上記３種の検出手段からの検出値を入力し、上記システ
   ムのパラメータを同定するパラメータ調整手段と、 前記パラメータ調整手段により算出されたパラメータに
   より車両諸元値を算出する車両諸元値算出手段と、 を備えている事を特徴とする車両諸元検出装置。 ２）車両の平面運動を表現したシステムと、ステアリン
   グホィールのハンドル角もしくは前輪舵角を検出する前
   輪舵角検出手段と、 車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段
   と、 車両走行中のヨー角加速度を検出するヨー角加速度検出
   手段と、 車両走行中の速度を検出する車両速度検出手段と、 上記４種の検出手段からの検出値を入力し、上記システ
   ムのパラメータを同定するパラメータ調整手段と、 前記パラメータ調整手段により算出されたパラメータに
   より車両諸元値を算出する車両諸元値算出手段と、 を備えている事を特徴とする車両諸元検出装置。