KR20180107216A - 모터사이클의 롤 각도를 결정하는 방법 - Google Patents

모터사이클의 롤 각도를 결정하는 방법 Download PDF

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가보르 암브루주
로베르트 베이스
다비드 살로키
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

차량의 롤 각도 (λE) 를 결정하는 방법으로서, 여기서 롤 각도 (λE) 는 적어도 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 및 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 의 결합으로서 계산되고, 여기서 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 제 1 방법을 사용하여 차량의 획득된 롤링 레이트 (식 (I)) 로부터 결정되며, 여기서 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 는 제 2 방법을 사용하여 하나 이상의 추가의 차량 이동 역학 특성 변수들로부터 결정된다.

Description

모터사이클의 롤 각도를 결정하는 방법
현대의 모터사이클 안티록 브레이크 시스템들들 (ABS) 및 통합형 브레이크 시스템들은 매우 고도로 개발되었고 따라서 직진 이동 동안의 브레이킹 동작들 및 완한하게 경사진 위치들에서의 브레이킹 동작들에 대해 신뢰성이 있다. 상대적으로 심각하게 기울어진 위치들에서, 브레이크 시스템의 파라미터들 (예를 들어, 제동력의 분배, 브레이킹 압력의 구배 및 제어 전략) 은 코너링이 발생할 때 안전한 브레이킹을 보장하기 위해서도 코너링에 적응되어야 한다. 경사 위치 각도 (롤 각도) 에 대한 지식은 이를 위해 필수적이다. 그러나, 방향지시등 시스템들, 샤시 시스템들 및 미래 차량 이동 역학 제어 시스템들은 또한 입력 변수로서 롤 각도를 요구한다. 운전 동안 롤 각도를 측정하는 기지의 시스템들은 너무 부정확하거나 시리즈 어플리케이션들 (series applications) 에 대해 너무 고가이다. 롤 각도를 결정하기 위한 근본적인 측정 원리들은 정상-상태 (steady-state) 상황들에 대해서만 또는 비정상-상태 이동 상황들에 대해서만 적합하다.
문서 DE 100 39 978 C2 는 도전성 방식으로 연결되는 평가 유닛 및 센서 배열을 포함하는 중력의 방향 또는 결과적인 접촉력의 방향에 대한 경사의 각도를 측정하기 위한 디바이스를 개시하며, 이러한 경우에 센서 배열은 2 개의 가속도 센서들을 가지며, 평가 유닛은 측정된 가속도 값들에 기초하여 경사의 각도를 계산한다.
문서 DE 42 44 112 C2 는 특히 2 개의 가속도 센서들에 의해 차량의 경사진 위치의 각도를 계산하는 보조 회로를 포함하는 모터사이클들을 위한 안티록 브레이크 시스템을 개시한다.
적응형 필터를 사용하여 이륜 차량의 롤 각도 및 피치 각도를 결정하는 방법이 WO 02/01151 에 기술되어 있다.
문서 EP 1 989 086 B1 은 모터사이클의 롤 각도를 결정하는 방법을 개시한다.
본 발명의 목적은 특히 수개의 및/또는 대부분의 및/또는 모든 운전 조건들에서, 현존하는 구현들에 비해 롤 각도의 더 신뢰성있는 결정, 및/또는 특히 수개의 및/또는 대부분의 및/또는 모든 드라이빙 조건들에서, 현존하는 구현들에 비해 더 높은 레벨의 정확성을 허용하는, 모터사이클 및/또는 차량의 롤 각도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다. 특히 이러한 맥락에서, 방법을 구현하고 디바이스를 제조하는 비용은 낮아질 수 있다.
대안적으로 바람직하다면, 본 발명은 동시에 고레벨의 정확성으로 롤 각도의 신뢰가능한 결정을 허용하는 모터사이클 및/또는 차량의 롤 각도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스를 이용가능하게 하는 목적에 기초한다. 이러한 맥락에서, 방법을 구현하고 디바이스를 제조하는 비용은 낮아질 수 있다.
그 목적은 청구항 1 에 따른 방법 및 청구항 15 에 따른 디바이스에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 개발들이 종속항들에 의해 커버된다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 롤 각도를 결정하는 2 이상의 상이한 방법들로부터의 결과들 또는 정보를 서로 결합하여 모든 이동 상황들 (정상-상태 또는 비정상-상태) 에서 비용-효과적인 센서들을 사용하여 충분히 정확한 롤 각도를 획득하는 아이디어에 기초한다. 이러한 목적을 위해, 제 1 롤 각도 변수가 제 1 방법을 사용하여 차량의 획득된 롤링 레이트로부터 결정된다. 적어도 제 2 롤 각도 변수가 하나 이상의 추가의 차량 이동 역학 특성 변수들로부터 결정된다. 롤 각도는 그 후 결정되는 적어도 2 개의 롤 각도 변수들로부터 계산된다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 차량의 롤 각도를 결정하기 위한 아이디어에 기초하며, 여기서 롤 각도는 적어도 제 1 롤 각도 변수 및 제 2 롤 각도 변수의 결합으로서 계산되며, 여기서 제 1 롤 각도 변수는 제 1 방법을 사용하여 차량의 획득된 롤링 레이트로부터 결정되며, 여기서 제 2 롤 각도 변수는 제 2 방법을 사용하여 하나 이상의 추가의 차량 이동 역학 특성 변수들로부터 결정된다.
그 결합은 제 1 롤 각도 변수 및/또는 제 2 롤 각도 변수의 오프셋 및/또는 노이즈를 제거하는 것을 보장하는 것이 바람직하다.
그 결합은 다수의 레벨들을 포함하는 것이 바람직하며, 여기서 각 레벨은 적어도 하나의 필터링 스텝 및 적어도 하나의 결합 스텝을 포함한다.
그 결합은 2 개의 레벨들을 포함하는 것이 특히 바람직하며, 여기서 제 1 레벨은 4 개의 필터링 스텝들, 특히 2 개의 로우 패스 필터 및 2 개의 하이 패스 필터, 및 2 개의 결합 스텝들을 포함하며, 여기서 제 2 레벨은 2 개의 필터링 스텝들, 특히 1 개의 로우 패스 필터 및 1 개의 하이 패스 필터, 및 1 개의 결합 스텝을 포함한다.
제 1 롤 각도 변수는 적어도 2 개의 필터링 스텝들, 특히 적어도 2 개의 하이 패스 필터 및/또는 2 개의 하이 패스 필터에 피딩되는 것이 바람직하다.
제 2 롤 각도 변수는 적어도 2 개의 필터링 스텝들, 특히 적어도 2 개의 로우 패스 필터 및/또는 2 개의 로우 패스 필터에 피딩되는 것이 바람직하다.
레벨들의 수는 x 인 것이 바람직하며, 여기서 y-st 레벨은 2^(x-y+1) 개의 필터링 스텝들 및 2^(x-y) 개의 결합 스텝들을 포함하며, 여기서 레벨 y 의 출력은 레벨 y+1 의 입력이며, 특히 y-st 레벨에서 2^(x-y) 개의 컷오프 주파수들이 적용된다.
y 는 레벨들의 총수 x 의 각각의 레벨인 것이 특히 바람직하다.
제 1 롤 각도 변수는 제 2 롤 각도 변수와는 상이한 특성들을 갖는 것이 바람직하다.
적어도 제 1 방법은 빠르게 변화하는 롤 각도 값들에 대해 특히 높은 정확도로 롤 각도 값들을 제공하는 것이 바람직하다.
적어도 제 2 방법은 안정된 롤 각도 값들에 대해 특히 높은 정확도로 롤 각도 값들을 제공하는 것이 바람직하다.
제 2 롤 각도 변수는 차량의 요 레이트 및 차량 속도로부터 결정되는 것이 바람직하다.
제 2 롤 각도 변수는 차량의 수직 가속도 및 측방향 가속도로 부터 결정되는 것이 바람직하다.
차량은 모터사이클인 것이 바람직하다. 특히, 보상 방법들은 모터사이클 역학들에 피팅되어 적용된다.
차량은 비행기가 아닌 것이 바람직하다.
측정 시스템의 경사들로 인한 각속도들 사이의 크로스 효과들은 관성 측정에 기초하여 제거되는 것이 바람직하다.
특히 바람직하게는, 크로스 효과 제거는 피치 각도에 기초하며, 여기서 피치 각도는 가속도 측정들에 기초하여 추정된다.
특히 바람직하게는, 피치 각도는 모터사이클에 고정되는 길이방향 가속도에 기초하여 및/또는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도에 기초하여 및/또는 모터사이클의 전체 가속도에 기초하여 및/또는 중력에 기초하여 추정된다.
특히 바람직하게는, 크로스 효과 제거는 롤 레이트의 정확성 및/또는 요 레이트의 정확성을 증가시킨다.
특히 바람직하게는, 크로스 효과 제거는 제 1 롤 각도 변수를 결정하는 제 1 방법의 정밀도 및/또는 제 2 롤 각도 변수를 결정하는 제 2 방법의 정밀도를 증가시킨다.
롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 롤 레이트 오프셋 효과들을 제거하기 위해 리셋가능한 하이 패스 필터와 결합한 리셋가능한 적분기를 적용하는 것이 바람직하다.
제 1 방법은 제 1 롤 각도 변수를 결정하기 위해 적분기를 적용하는 것이 바람직하며, 여기서 적분기 및 후속하는 필터들, 특히 직접 후속하는 하이 패스 필터들은 적분기의 출력이 미리 정의된 임계값에 도달하자마자 본질적으로 동시에 리셋된다.
롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하고 있는 것이 바람직하다. 특히 보상 방법은 추정된 원심력에 기초하며, 여기서 원심력의 추정은 롤 레이트 및/또는 반경에 기초하며, 여기서 그 반경은 본질적으로 그라운드상의 타이어 접촉 포인트와 모터사이클의 중력의 중심 사이의 거리이다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 수직 가속도와 추정된 원심력의 비교에 기초하여 측방향 가속도의 정확성을 증가시킨다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 제 2 롤 각도 변수를 결정하는 제 2 방법의 정밀도를 증가시킨다.
롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하고 있는 것이 바람직하다. 특히 그 보상 방법은 추정된 급격한 리닝 포스 (leaning force) 에 기초하며, 여기서 급격한 리닝 포스의 추정은 롤 레이트의 도함수 및/또는 그라운드상의 타이어 접촉 포인트와 측방향 가속도 센서의 장착 로케이션 사이의 거리에 기초한다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 측방향 가속도 및 추정된 급격한 리닝 포스의 비교에 기초하여 측방향 가속도의 정확성을 증가시킨다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 제 2 롤 각도 변수를 결정하는 제 2 방법의 정밀도를 증가시킨다.
롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 총 롤 각도와 물리적으로 활성인 롤 각도 사이의 차이 및/또는 불일치 (discrepancy) 를 보상함으로써 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하고 있는 것이 바람직하다. 특히 그 보상 방법은 중력과 수직 가속도 사이의 비교 및 요 레이트에 기초한다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 측방향 가속도의 정확성을 증가시킨다.
특히 바람직하게는 보상 방법은 제 2 롤 각도 변수를 결정하는 제 2 방법의 정밀도를 증가시킨다.
결합이 주파수 도메인에서 발생하는 것이 바람직하다.
제 1 방법의 제 1 롤 각도 변수의 고주파수들의 진폭은 제 2 방법의 제 2 롤 각도 변수의 고주파수들의 진폭보다 더 높게 가중되는 것이 바람직하다.
제 2 방법의 제 2 롤 각도 변수의 저주파수들의 진폭은 제 1 방법의 제 1 롤 각도 변수의 저주파수들의 진폭보다 더 높게 가중되는 것이 바람직하다.
중간 주파수들의 진폭은 유사하게 가중되는 것이 바람직하다.
제 1 결합은 제 1 컷오프 주파수로 하이 패스 필터링된 제 1 롤 각도 변수 및 제 1 컷오프 주파수로 본질적으로 로우 패스 필터링된 제 2 롤 각도 변수를 결합하는 것이 바람직하다.
제 2 결합은 제 2 컷오프 주파수로 하이 패스 필터링된 제 1 롤 각도 변수 및 제 2 컷오프 주파수로 본질적으로 로우 패스 필터링된 제 2 롤 각도 변수를 결합하는 것이 바람직하다.
제 3 결합은 제 3 컷오프 주파수로 로우 패스 필터링된, 제 1 결합의 결과인 제 1 결합된 롤 각도 변수 및 제 3 컷오프 주파수로 본질적으로 하이 패스 필터링된, 제 2 결합의 결과인 제 2 결합된 롤 각도 변수를 결합하는 것이 바람직하다.
제 1, 제 2 및 제 3 컷오프 주파수들은 상이한 것이 바람직하다.
제 1 컷오프 주파수는 대략 0.01 Hz 로부터 대략 0.50 Hz 까지의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 제 1 컷오프 주파수는 본질적으로 0.1 Hz 이다.
제 2 컷오프 주파수는 대략 0.1 Hz 로부터 대략 10 Hz 까지의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 제 2 컷오프 주파수는 본질적으로 2 Hz 이다.
제 3 컷오프 주파수는 대략 0.05 Hz 로부터 대략 2 Hz 까지의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 제 3 컷오프 주파수는 본질적으로 0.2 Hz 이다.
제 3 컷오프 주파수는 제 1 컷오프 주파수와 제 2 컷오프 주파수 사이에 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 결합은 노이즈 소거를 개선하고 오프셋 효과들을 감소시키기 위해 다수의 레벨들의 필터링 및 합산에 의해 계산된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 롤 각도는 상이한 특성들을 갖는 롤 각도 변수들을 제공하는 방법들에 의해 계산된 롤 각도들의 결합으로서 계산된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 그 결합 동안 적어도 6 개의 필터 동작들 (로우패스, 하이패스, 밴드패스) 이 적용되고 적어도 3 개의 상이한 컷오프 주파수들이 사용된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 롤 각도는 가산에 의해 롤 각도 변수들로부터 계산된다.
더욱이, 롤 각도 변수들은 롤 각도가 그들로부터 계산되기 전에 필터링되는 것이 바람직하다.
제 1 롤 각도 변수를 계산하기 위해 그것이 사용되기 전에 하이 패스 필터로 롤링 레이트를 필터링하는 것이 이롭다. 이것은 본 발명에 따른 방법의 고장 허용오차를 증가시킨다. 필터링을 위해 대략 0.01 Hz 의 컷오프 주파수를 갖는 하이 패스 필터를 사용하는 것이 특이 이로운 것으로 증명되었다.
롤링 레이트는 바람직하게는 차량에 장착되는 회전 속도 센서에 의해 획득된다. 모터사이클상의 회전 속도 센서의 위치는 전체 차량상의 회전 속도들이 동일하기 때문에 무의미하다.
제 1 롤 각도 변수는 바람직하게는 시간의 경과에 따라 적분에 의해 롤링 레이트로부터 계산된다. 작은 피치 각도들의 경우, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 및 도로에 고정되는 롤링 레이트는 서로 밀접하게 유사하고, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트의 적분은 롤 각도를 나타내는 롤 각도 변수를 간단히 야기한다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 제 1 롤 각도 변수는 롤 각도를 계산하기 위해 그것이 사용되기 전에 하이 패스 필터로 필터링된다. 이것은 회전 속도 센서의 측정 에러들에 기인하여 롤 각도의 허위들 (falsifications) 을 감소시킨다. 대략 0.05 Hz 의 컷오프 주파수를 갖는 하이 패스 필터가 특히 바람직하게 사용된다.
더욱이, 제 2 롤 각도 변수의 결정의 기초를 형성하는 차량 이동 역학 특성 변수들 사이의 관계들은 정상 상태 관계의 경우에만 적용되기 때문에, 롤링 각도를 계산하기 위해 그것을 사용하기 전에 로우 패스 필터로 제 2 롤 각도 변수를 필터링하는 것이 이롭다. 대략 0.05 Hz 의 컷오프 주파수를 갖는 하이 패스 필터가 특히 바람직하다.
제 2 롤 각도 변수를 필터링하기 위해 사용되는 로우 패스 필터의 컷오프 주파수는 바람직하게는 제 1 롤 각도 변수를 필터링하기 위해 사용되는 하이 패스 필터의 컷오프 주파수와 동일한 값, 또는 대략 동일한 값을 갖는다. 이것은 전체 주파수 범위에 대한 롤 각도의 방해받지 않는 결정을 보장한다. 컷오프 주파수는 특히 바람직하게는 대략 0.01 Hz 로부터 대략 0.10 Hz 까지의 범위에 있다. 하이 패스 필터 및 로우 패스 필터에 대해 사용되는 컷오프 주파수는 아주 특히 바람직하게는 0.05 Hz 이다. 가장 낮은 가능한 컷오프 주파수가 이롭게는 선택된다.
3 이상의 롤 각도 변수들이 가산될 때, 사용되는 하이 패스 필터, 밴드패스 필터 및 로우 패스 필터의 컷오프 주파수들은 롤 각도가 전체 주파수 범위에 대해 결정되는 방식으로 선택된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 제 2 롤 각도 변수는 요 레이트 및 차량 속도의 곱으로부터, 또는 요 레이트, 차량 속도 및 차량의 수직 가속도로부터, 또는 차량의 수직 가속도로부터, 또는 차량의 수직 가속도 및 측방향 가속도로부터 획득된다. 요 레이트는 특히 바람직하게는 회전 속도 센서에 의해 결정된다. 차량 속도는 특히 바람직하게는 적어도 하나의 회전 속도 센서의 측정 변수들로부터 결정된다.
롤 각도 변수 또는 변수들은 바람직하게는 제어 유닛에 저장되는 하나 이상의 특성 곡선들 또는 제어 유닛에 저장되는 적어도 하나의 특성 다이어그램에 기초하여 각각의 차량 이동 역학 특성 변수 또는 변수들로부터 결정된다. 제 2 롤 각도 변수가 요 레이트 및 차량 속도로부터 획득되는 경우, 그 결정은 특히 바람직하게는 특성 다이어그램 또는 특성 곡선에 의해 수행된다.
대안적으로, 제 2 롤 각도 변수 또는 변수들은 바람직하게는 계산 알고리즘에 기초하여 각각의 차량 이동 역학 특성 변수 또는 변수들로부터 계산된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 개발에 따르면, 2 이상의 제 2 롤 각도 변수들은 차량 이동 역학 특성 변수들과는 상이한 방식들로 결정된다. 상이한 방식들로 결정되는 이들 제 2 롤 각도 변수들은 그 후 롤 각도의 타당성 확인을 위해 사용된다. 타당성 확인의 목적을 위해, 상이한 방식들로 및/또는 상이한 차량 이동 역학 특성 변수들로부터 결정되는 제 2 롤 각도 변수들은 특히 바람직하게는 서로 비교된다. 대안적으로, 롤 각도는 제 1 롤 각도 변수 및 제 2 롤 각도 변수들 중 하나로부터 각각 계산되고, 이들 롤 각도들은 서로 비교된다. 아주 특히 바람직하게는, 제 2 롤 각도 변수들 중 적어도 하나는 차량의 적어도 하나의 가속도로부터 결정된다.
사용되고 있는 센서의 고장은 바람직하게는 상이한 방식들로 결정되는 제 2 롤 각도 변수들 또는 롤 각도들의 비교에 기초하여 검출된다. 센서의 값들로부터 계산되는 제 2 롤 각도 변수가 다른 롤 각도 변수들과 상이한 경우, 센서의 고장이 가능하게는 발생하고 있다. 결함 센서의 신속하고 간단한 검출이 따라서 가능하다. 이러한 방식으로, 가속도 센서에서의 결함이 특히 바람직하게는 검출된다.
롤링 레이트를 결정하기 위해 회전 속도 센서의 오프셋을 결정하기 위해 획득된 가속도 값들을 사용하는 것은 마찬가지로 바람직하다.
롤링 레이트의 선형성 결함은 이롭게는 이러한 방식으로 결정되는 오프셋을 사용하여 결정된다. 상기 선형성 결합은 그 후 롤링 레이트를 정정하기 위해 사용될 수 있고 본 발명에 따른 방법의 정확성이 따라서 더욱 개선된다.
가속도 센서들은 바람직하게는 또한 차량이 정지해 있을 때 롤링 각도를 계산하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 롤 각도는 결정되는 적어도 2 개의 롤 각도 변수들로부터 가중된 합산에 의해 계산되며, 대응하는 가중 파라미터들은 현재의 이동 상황의 함수로서 적응된다. 이동 상황은 다음의 변수들 중 적어도 하나에 기초하여 여기서 검출된다: 엔진 속도, 엔진 토크, 스티어링 각도, 차량 속도, 차량 가속도, 차륜 속도들, 도로의 상태, 롤링 레이트, 요 레이트, 롤 각도 가속도, 요 각도 가속도, 롤 각도, 차륜 슬립, 차량 하중, 도로의 경사도. 계산된 롤 각도는 특히 바람직하게는, 가중 파라미터들의 최적화 동안, 이동 상황을 평가하는 것 (롤 각도의 반복적 계산) 을 위한 입력 변수로서 사용된다 .
롤링 레이트로부터 결정되는 제 1 롤 각도 변수에 더하여, 제 2 롤 각도 변수가 바람직하게는 차량의 측방향 가속도 및 수직 가속도로부터 결정되고, 추가의 제 2 롤 각도 변수는 요 레이트 및 차량 속도의 곱으로부터 결정되며, 롤 각도는 가중 파라미터들로 가중된 합산에 의해, 특히 하이 패스 필터 또는 로우 패스 필터로 필터링된 3 개의 롤 각도 변수들로부터 계산되며, 가중 파라미터들은 다음의 변수들 중 적어도 하나에 기초하여 검출되는 현재의 이동 상황의 함수로서 적응된다: 엔진 속도, 엔진 토크, 스티어링 각도, 차량 속도, 차량 가속도, 차륜 속도들, 도로의 상태, 롤링 레이트, 요 레이트, 롤 각도 가속도, 요 각도 가속도, 롤 각도, 차륜 슬립, 차량 하중, 도로의 경사도.
롤 각도 변수들을 필터링하기 위해 사용되는 필터들의 특성들이 현재의 이동 상황의 함수로서 선택되는 것이 마찬가지로 바람직하다. 필터들의 컷오프 주파수들은 특히 바람직하게는 현재의 이동 상황의 함수로서 선택된다.
본 발명에 따른 디바이스는 바람직하게는 롤 각도를 형성하기 위해 적어도 2 개의 롤 각도 변수들을 가산하기 위해 가산 회로가 사용된다는 아이디어에 기초하며, 그러한 경우에 제 1 롤 각도 변수는 차량의 롤링 레이트로부터 결정되고, 제 2 롤 각도 변수는 적어도 하나의 차량 이동 역학 특성 변수를 사용하여 결정된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 개발에 따르면, 상기 디바이스는 적분 회로를 포함하는 적어도 하나의 평가 유닛을 가지며, 그 적분 회로를 사용하여 제 1 롤 각도 변수가 적분에 의해 롤링 레이트로부터 결정된다.
본 발명에 따른 디바이스는 이롭게는 하이 패스 필터를 갖는 적어도 하나의 평가 유닛을 포함하며, 그 하이 패스 필터로 제 1 롤 각도 변수가 그것이 롤 각도를 계산하기 위해 사용되기 전에 필터링된다.
리셋가능한 적분 회로로서 설계된, 제 1 롤 각도 변수가 그것을 사용하여 결정되는 적분 회로가 특히 바람직하다.
리셋가능한 하이 패스 필터로서 설계된, 제 1 롤 각도 변수가 그것을 사용하여 필터링되는 적어도 하나의 하이 패스 필터가 특히 바람직하다.
리셋가능한 적분 회로에 리셋 신호에 의해 링크된 적어도 하나의 하이 패스 필터가 더욱 특히 바람직하다.
디바이스는 각각 하이 패스 필터를 갖는 3 개의 평가 유닛들을 포함하는 것이 더욱 특히 바람직하며, 여기서 제 1 하이 패스 필터로 및 제 2 하이 패스 필터로 제 1 롤 각도 변수가 필터링되며, 여기서 제 3 하이 패스 필터로 제 1 롤 각도 변수 및 제 2 롤 각도 변수의 결합이 필터링된다.
더욱이, 디바이스는 바람직하게는, 적어도 하나의 평가 유닛 내에, 로우 패스 필터를 포함하며, 그 로우 패스 필터로 제 2 롤 각도 변수가 또한 그것이 롤 각도를 계산하기 위해 사용되기 전에 필터링된다.
더욱 특히 바람직하게는, 디바이스는 각각 로우 패스 필터를 갖는 3 개의 평가 유닛들을 포함하며, 여기서 제 1 로우 패스 필터로 및 제 2 로우 패스 필터로 제 2 롤 각도 변수가 필터링되며, 여기서 제 3 로우 패스 필터로 제 1 롤 각도 변수 및 제 2 롤 각도 변수의 결합이 필터링된다.
제 2 롤 각도 변수를 필ㅌ링하기 위한 로우 패스 필터는 바람직하게는 제 1 롤 각도 변수를 필터링하기 위한 하이 패스 필터와 동일하거나 대략 동일한 컷오프 주파수를 갖는다. 결과적으로, 롤 각도의 방해받지 않는 결정이 롤 각도 변수들의 후속적인 가산 동안 전체 주파수 범위에 대해 보장된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나, 특히 3 개의 평가 유닛은 결합 유닛을 포함하고, 여기서 각각의 결합 유닛은 2 개의 롤 각도 변수들을 결합한다.
특히 바람직하게는, 디바이스는 하나의 평가 유닛, 예를 들어, 마이크로프로세서 및/또는 마이크로제어기를 포함하며, 여기서 평가 유닛은 그것이 요구된 필터링 및/또는 결합들 및/또는 제거들 및/또는 보상들을 수행하는 그러한 방식으로 설계된다.
롤 각도를 결정하기 위해 디바이스는 센서 클러스터 또는 센서 시스템으로서 설계된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 평가 유닛은 제 2 롤 각도 변수가 요 레이트 및 차량 속도로부터, 또는 요 레이트, 차량 속도 및 차량의 수직 가속도로부터, 또는 차량의 수직 가속도로부터, 또는 차량의 수직 가속도 및 측방향 가속도로부터 획득되는 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 평가 유닛은 예를 들어 측정 시스템의 경사들로 인한 각속도들 사이의 크로스 효과들이 특히 관성 측정에 기초하여 제거되는 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 평가 유닛은 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법이 수행되는 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 평가 유닛은 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법이 수행되는 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 평가 유닛은 총 롤 각도와 물리적으로 활성인 롤 각도 사이의 차이 및/또는 불일치를 보상함으로써 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법이 수행되는 회로를 포함한다. 특히 그 보상 방법은 중력과 수직 가속도 사이의 비교 및 요 레이트에 기초한다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, y-st 레벨은 2x-y+ 1 개의 필터들 및 2x-y 개의 결합 유닛들을 포함한다. 특히 레벨들의 수는 적어도 2 이고 및/또는 2 이다. 특히 바람직하게는, 각각의 레벨들은 하이 패스 필터들과 동일한 수의 로우 패스 필터들을 포함한다.
차량의 롤링 레이트를 획득하는 수단 및/또는 요 레이트를 획득하는 수단은 바람직하게는 하나 이상의 회전 속도 센서들이다. 자동차들에서의 차량 이동 역학 제어 시스템들의 범위 내에서 이미 알려져있는 회전 속도 센서 또는 센서들이 특히 바람직하게 사용된다.
차량의 속도를 획득하는 수단은 바람직하게는 적어도 하나의 차륜 속도 센서이다. 그러한 차륜 속도 센서는 보통 안티록 브레이크 시스템의 범위 내에서 차량에 이미 제공된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 가속도 값을 획득하는 수단은 가속도 센서 또는 가속도 센서들의 그룹이다. 그 센서는 특히 바람직하게는 차량 이동 역학 제어 시스템의 센서, 아주 특히 바람직하게는 전자 안정성 프로그램 (electronic stability program: ESP) 의 센서이다. 그러한 센서들은 기술적으로 성숙해 있고, 따라서 추가적인 개발 비용들 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 이점은, 종래 기술에서 이미 알렬져 있는 센서들을 사용함으로써, 차량의 롤 각도의 비용 효과적이고 동시에 정확한 결정이 가능하다는 것이다.
본 발명은 또한 다음의 시스템들 중 적어도 하나에서 본 발명에 따른 방법의 사용을 포함한다: 전자 제어 브레이크 시스템, 방향지시등 시스템, 샤시 시스템, 전기 스티어링 시스템 및 차량 이동 역학 제어 시스템.
본 발명의 추가의 바람직한 예시적인 실시형태들은 종속항들로부터 및 도면들에 기초한 후속적인 설명으로부터 나온다.
도 1 은 경사 위치에서의 모터사이클의 개략 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 방법의 제 1 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 제 2 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법의 제 3 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 5 는 롤 각도를 결정하기 위한 예시적인 방법의 개략도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 방법의 제 4 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 7 은 도 7 에 도시된 제 4 예시적인 실시형태에서의 사용을 위한 롤 각도의 적응적 계산을 위한 예시적인 방법의 개략도이다.
도 8 은 롤 각도의 적응적 계산을 위한 예시적인 방법의 개략도이다.
도 9 는 특히 비제로 피치 각도에 대한 측정된 가속도의 개략도이다.
도 10 은 결합의 예시적인 방법의 개략도이다.
운전 중에 차량, 특히 모터사이클의 롤 각도 (경사의 각도) 를 결정하기 위한 디바이스 또는 방법의 핵심은 특히 특정의 필터에 의해 (정상 상태 이동 및 비정상 상태 이동에 대한) 적어도 2 개의 개개의 계산 결과들의 결합이다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법과 관련되는 다수의 변수들의 개략 도면이다. 모터사이클 (2) 은 도로 (1) 상에서 경사 위치에서 이동한다. 모터사이클 (2) 의 타이어 (3) 는 단면 형태로 도시된다. 라인 (4) 은 도로에 대한 수직선의 방향을 나타내고 라인 (5) 은 모터사이클의 대칭의 축 (5) 을 나타낸다. 모터사이클 (2) 의 중력의 중심 (SP) 에서, 모터사이클에 고정되는 좌표 시스템은 모터사이클에 고정되고 모터사이클의 대칭의 축 (5) 에 평행하게 주행하는 수직 축 (ZM), 및 모터사이클에 수직이고 모터사이클에 고정되는 횡단 축 (yM) 에 의해 표시된다. 라인 (6) 은 모터사이클 (2) 의 중력의 중심 (SP) 과 차륜 접촉 포인트 또는 차륜 접촉 라인 (RAP) 사이의, y/z 평면으로 투영된 연결 라인을 나타낸다. 총 롤 각도 (λges) 는 도로에 대한 수직선 (4) 과 차량의 대칭의 평면 (5) 사이의 각도에 대응하고, 물리적 활성 롤 각도 (λth) 는 도로에 대한 수직선 (4) 과 라인 (6) 사이의 각도에 대응한다. 예시로써, 하나 이상의 센서들 (7), 예를 들어 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00001
) 를 결정하기 위한 롤링 레이트 센서 및/또는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00002
) 를 결정하기 위한 요 레이트 센서가 모터사이클 (2) 에 측방향으로 배열된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 센서들 또는 센서 클러스터 (8) 가, 특히 중력의 중심 (SP) 의 영역에서 모터사이클 (2) 에 배열될 수 있으며, 이들은 예를 들어 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00003
) 를 결정하기 위한 요 레이트 센서 및/또는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00004
) 및/또는 모터사이클에 고정되는 측방향 가속도 (
Figure pct00005
) 를 결정하기 위한 가속도 센서 또는 센서들이다. 모터사이클 (2) 상의 롤링 레이트 센서의 위치 및 요 레이트 센서의 위치는 이롭게도 무의미하다.
관례적인 타이어들에서, 총 롤 각도 (λges) 는 물리적 활성 롤 각도 (λth) 의 대략 10% 내지 20% 위이다. 총 롤 각도 (λges) 와 물리적 활성 롤 각도 (λth) 사이의 차이는 또한 추가의 롤 각도 (
Figure pct00006
) 로서 지칭된다.
따라서, 다음이 적용된다:
Figure pct00007
=
Figure pct00008
+
Figure pct00009
(1)
관례적인 타이어들에서, 타이어의 폭에 의해 컨디셔닝되는 추가의 롤 각도 (
Figure pct00010
) 는, 이미 상술된 바와 같이, 물리적 활성 롤 각도 (λth) 의 대략 10% 내지 20% 의 크기의 정도이다.
Figure pct00011
는 λth 에 비해 작기 때문에, 총 롤 각도 (λges) 는 종종 물리적 활성 롤 각도 (λth) 에 의해 근사화된다:
Figure pct00012
작은 피치 각도들의 경우, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00013
) 및 도로에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00014
) 는 서로 유사하다. 롤링 레이트 (
Figure pct00015
) 의 적분은 (총) 롤 각도 (λges) (이것은 도 2, 도 3 및 도 4 의 예시적인 실시형태들에서 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 에 대응한다) 를 야기한다.
본 발명에 따른 방법의 제 1 예시적인 실시형태가 도 2 에 개략적으로 도시된다. 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00016
) 의 시간에 대한 적분 (10) 은 여기서 제 1 계산 결과 (제 1 롤 각도 변수 (λ1)) 이다. 예를 들어, 계산 결과 (λ1) 는 예를 들어 0.05 Hz 의 컷오프 주파수 (fTrenn) 를 갖는 하이 패스 필터 (11) 로 필터링된다. 도시된 제 1 예시적인 실시형태에서, 제 2 계산 결과 (제 2 롤 각도 변수 (λ2)) 는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00017
) 와 모터사이클의 속도 (v) 의 곱의 함수 (13) 로서 획득된다. 예를 들어, 계산 결과 (λ2) 는 예를 들어 하이 패스 필터 (11) 와 동일한 컷오프 주파수 (fTrenn), 예를 들어, 0.05 Hz 를 갖는 로우 패스 필터 (14) 로 필터링된다. 모터사이클의 롤 각도 (λE) 를 결정하기 위해, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00018
) 의 시간에 대한 적분 (10) 의 계산 결과 (λ1) 및 계산 결과 (λ2) 는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00019
) 및 속도 (v) 의 곱 (12) 의 함수 (13) 에 가산된다 (블록 15).
모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00020
) 의 적분 (10) 에 의한 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 의 계산은 정상 상태 및 비정상 상태 이동 양자 모두에 적용된다. 그러나, 롤링 레이트 (
Figure pct00021
) 의 측정 에러의 적분 (10) 에 의한 계산은 장기적으로 안정하지 않으며, 즉 그 결과는 짧은 시간 동안만 유효하다. 사용되는 롤링 레이트 센서의 설계 및 정확성에 따라, (드리프트로서 지칭되는) 측정 에러에서의 증가는 1 도/분 및 1 도/초 사이이다.
적분 (10) 동안 오버플로우 에러들을 회피하기 위해, 도시되지 않은 예시적인 실시형태에 따르면, 적분 (10) 및 하이 패스 필터 (11) 의 함수들을 추가적인 이득을 갖는 등가의 로우 패스 필터로 전달하는 것이 가능하다.
모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00022
) 및 차량 속도 (v) 로부터의 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 의 계산은 정상 상태 관계에만 적용된다. 함수 (13) 는 타이어 지오메트리 및 모터사이클의 동적 타이어 거동에 종속한다.
사용되는 필터들 (11, 14) 은 보통 1차 PT1 엘리먼트들이다. 컷오프 주파수 (fTrenn) 는, 예를 들어, 대략 0.01 Hz 내지 대략 0.10 Hz 의 범위에 있다.
다음의 설명은 요 레이트 (
Figure pct00023
), 차량 속도 (v) 및 롤 각도 (λ) 사이의 관계를 입증하도록 작용한다.
정상 상태 관계의 경우, 다음이 적용된다: 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00024
) 는 도로에 고정되고 총 롤 각도 (λges) 의 코사인에 의해 승산되는 요 레이트 (
Figure pct00025
) 에 의해, 및 피치 각 속도 (
Figure pct00026
) 에 의해 제공되며, 여기서, 그러나, 피치 각 속도 (
Figure pct00027
) 는 정상 상태 이동에 대해 제로이며 (
Figure pct00028
= 0), 그 결과 식 (2) 에서의 제 2 항
Figure pct00029
는 제거된다:
Figure pct00030
정상 상태 관계의 경우, 다음의 관계들이 또한 수평화된 좌표 시스템 (모터사이클에 고정되는 좌표 시스템에 대해 x 축 주위로 회전되는 좌표 시스템, 그 결과 수평화된 측방향 가속도 (
Figure pct00031
) 는 도로에 대해 평행하게 연장된다) 에서의 측방향 가속도 (
Figure pct00032
), 자동차 속도 (v), 도로에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00033
), 효과적인 롤 각도 (λth) 의 탄젠트 및 중력 가속도 (g) 사이에 적용된다:
Figure pct00034
(2) 의 (4) 로의 삽입은 다음을 제공한다:
Figure pct00035
λges = λth 를 가정하면, 이것은 또한 단순화되어 다음을 산출한다:
Figure pct00036
따라서, 롤 각도 (λth) 는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00037
) 및 모터사이클의 속도 (v) 의 곱 (
Figure pct00038
·v) 의 함수 (f) 이다:
Figure pct00039
함수 관계 f(λth) 또는 상기 식 (7) 은 폐쇄된 방식으로 풀어질 수 없다. 이러한 이유로, 수치적으로 획득된 특성 곡선이 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00040
) 및 속도 (v) 의 곱 (블록 12) 으로부터 롤 각도 (λth) (도 2 에 도시된 예시적인 실시형태에 따르면 롤 각도 변수 (λ2)) 를 결정하기 위해 사용된다 (블록 13).
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 제 2 예시적인 실시형태의 개략도이다. 이러한 예시적인 실시형태에서도, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00041
) 의 시간에 대한 적분 (10) 은 제 1 계산 결과 (제 1 롤 각도 변수 (λ1)) 이고, 여기서 또한 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 예를 들어 0.05 Hz 의 컷오프 주파수 (fTrenn) 를 갖는, 예를 들어, 하이 패스 필터 (11) 로 필터링된다. 제 1 예시적인 실시형태의 범위 내에서의 위에서 더 제공되는 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 를 계산하는 것에 대한 설명 및 대안적인 방법들이 여기서 대응적으로 적용된다. 제 1 예시적인 실시형태와 대조적으로, 제 2 예시적인 실시형태에서는, 제 2 계산 결과 (제 2 롤 각도 변수 (λ2')) 가 z 방향에서, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00042
) 로부터 본질적으로 결정된다 (블록 16). 타이어의 폭을 고려하기 위해, 블록 17 에서 제 2 롤 각도 변수 (λ2') 는 실험적 팩터 (c) 에 의해 승산될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 제 2 예시적인 실시형태에서, 제 2 계산 결과 (λ2') 는 또한, 예를 들어, 0.05 Hz 인, 예를 들어, 하이 패스 필터 (11) 의 컷오프 주파수와 동일한 컷오프 주파수 (fTrenn) 를 갖는 로우 패스 필터 (14') 로 필터링된다. 모터사이클의 롤 각도 (λE) 를 결정하기 위해, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00043
) 의 시간에 대한 적분 (10) 의 계산 결과 (λ1) 및 계산 결과 (λ2') 는 z 방향에서 모터사이클에 고정되는 가속도 (
Figure pct00044
) 로부터의 롤 각도 변수의 결정에 가산된다 (블록 15')
사용되는 필터들 (11, 14') 은 관례적으로 1차 PT1 엘리먼트들이다. 컷오프 주파수 (fTrenn) 는, 예를 들어, 대략 0.01 Hz 로부터 대략 0.10 Hz 의 범위에 있다.
z 방향에서의, 모터사이클에 고정되는 가속도 (
Figure pct00045
) 로부터의 제 2 롤 각도 변수 (λ2') 의 계산은 정상 상태 관계에만 적용된다. 더욱이, 팩터 (c) 가 고려죄지 않는 경우 (c = 1), 그것은 이상적으로 좁은 타이어들의 가정에 기초한다. 더욱이, z 방향에서의, 모터사이클에 고정되는 가속도 (
Figure pct00046
) 는 부호에 종속되지 않으며, 결과적으로 추가의 정보, 예를 들어, y 방향에서의, 모터사이클에 종속되는 가속도 (
Figure pct00047
) 가 롤 각도 (λ) 의 올바른 부호를 정의하기 위해 사용될 수 있다.
다음의 설명은 z 방향에서의, 모터사이클에 고정되는 가속도 (
Figure pct00048
) 와 롤 각도 (λ) 사이의 관계를 입증하도록 작용한다:
정상 상태 관계의 경우, 물리적 활성 롤 각도 (λth) 는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00049
) 에 대한 중력 가속도 (g) 의 몫의 아크 코사인에 의해 제공된다:
Figure pct00050
올바른 부호를 정의하기 위해, 모터사이클에 고정되는 측방향 가속도 (
Figure pct00051
) 가 사용될 수 있다:
Figure pct00052
여기서, sign(X) 는 X 가 제로보다 크면 값 "1" 을 갖는, X 가 제로와 동일하면 "0" 인, 및 X 가 제로보다 작으면 "-1" 인 부호 함수이다.
이미 상술된 바와 같이, 총 롤 각도 (λges) 는 물리적 활성 롤 각도 (λth) 에 의해 근사화될 수 있다:
Figure pct00053
예를 들어, 제 2 롤 각도 변수 (λ2') 는 식 (9) 에 따라 결정된다 (블록 16).
본 발명에 따른 방법의 제 3 예시적인 실시형태가 도 4 에 개략적으로 도시된다. 이러한 예시적인 실시형태에서, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00054
) 의 시간에 대한 적분 (10) 은 또한 제 1 계산 결과 (제 1 롤 각도 변수 (λ1)) 이고, 예를 들어, 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 또한, 예를 들어, 0.05 Hz 의 컷오프 주파수 (fTrenn)를 갖는 하이 패스 필터 (11) 로 여기서 필터링된다. 제 1 예시적인 실시형태의 범위 내에서 위에서 제공되는 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 의 계산에 대한 설명 및 대안들이 여기서 대응적으로 적용된다. 제 1 예시적인 실시형태와 대조적으로, 제 3 예시적인 실시형태에서는, 제 2 계산 결과 (제 2 롤 각도 변수 (λ2'')) 가 모터사이클에 고정되는 2 개의 가속도 값들, 특히 z 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00055
) 및 y 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00056
) 로부터 결정된다 (블록 20). 제 2 계산 결과 (λ2'') 는 예를 들어, 0.05 Hz 인, 예를 들어, 하이 패스 필터 (11) 의 컷오프 주파수와 동일한 컷오프 주파수 (fTrenn) 를 갖는 로우 패스 필터 (14'') 로 필터링된다. 모터사이클의 롤 각도 (λE) 를 결정하기 위해, 모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00057
) 의 시간에 대한 적분 (10) 의 계산 결과 (λ1) 및 계산 결과 (λ2'') 는 모터사이클에 고정되는 2 개의 가속도 값들, 예를 들어, 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00058
) 및 모터사이클에 고정되는 측방향 가속도 (
Figure pct00059
) 로부터의 롤 각도 변수의 결정에 가산된다 (블록 15'').
사용되는 필터들 (11, 14'') 은 관례적으로 1차 PT1 엘리먼트들이다. 컷오프 주파수 (fTrenn) 는, 예를 들어, 대략 0.01 Hz 로부터 대략 0.10 Hz 의 범위에 있다.
z 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00060
) 및 y 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00061
) 로부터의 제 2 롤 각도 변수 (λ2'') 의 계산은 정상 상태 관계에만 적용된다. 그 계산은 타이어의 지오메트리 및 모터사이클의 동적 타이어 거동을 포함한다.
다음의 설명은 z 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00062
), y 방향에서의, 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00063
) 및 롤 각도 (λ) 사이의 관계를 입증하도록 작용한다:
이미 상술된 바와 같이, 다음의 관계가 적용된다:
Figure pct00064
식 (8) 에 따르면, 정상 상태 관계의 경우, 물리적 활성 롤 각도 (λth) 는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00065
) 에 대한 중력 가속도 (g) 의 몫의 아크 코사인에 의해 제공된다:
Figure pct00066
더욱이, 정상 상태 관계의 경우, 추가의 롤 각도 (λZS) 는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00067
) 에 대한 모터사이클에 고정되는 측방향 가속도 (
Figure pct00068
) 의 몫의 아크 탄젠트에 의해 제공된다:
Figure pct00069
식들 (11 및 12) 의 (10) 으로의 삽입은 다음을 제공한다:
Figure pct00070
예를 들어, 총 롤 각도 (λges) 는 타이어의 폭에 의해 컨디셔닝되는 추가의 롤 각도 (λZS) 의 배수 (k) 로서 근사화된다. 따라서, 그것은 다음의 관계에 따라 계산된다 (블록 20):
Figure pct00071
여기서, 팩터 (k) 는 타이어의 지오메트리 및 모터사이클의 동적 타이어 거동에 의존한다. 예시의 값은 k = 9.7 이다.
본 발명에 따른 방법의 이점은 모터사이클의 롤 각도 (λE) 가 센서들에 의해 야기된 시간 지연들 외에는 시간 지연이 없다는 것이다. 롤 각도 (λE) 는 정상 상태 및 비정상 상태 이동 조건들 양자 모두 하에서 결정될 수 있다. 또한, 2 개의 계산 방법들의 결합에 의해 결정되는 롤 각도의 정확성은 개개의 측정 방법으로 가능한 것보다 높다. 시간에 대한 롤링 레이트의 적분은 본질적으로 롤 각도를 획득하기 위한 방법으로서 적합하지 않다. 시간에 따라 증가하는 측정 에러에 기인하여, 이러한 방법은 표준 센서 시스템에 직접 적용될 수 없다.
추가의 이점은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 디바이스의 제조 비용들은 동일한 레벨의 정확성을 가지면서, 고도로 정확한 관성 센서 시스템보다 상당히 낮다는 것이다.
2 개의 회전 속도 신호들 (롤링 레이트 (
Figure pct00072
) 및 요 레이트 (
Figure pct00073
)) 로부터의 롤링 각도의 결정을 갖는 제 1 예시적인 실시형태 (도 2) 와 비교할 때, 롤링 레이트 (
Figure pct00074
), 및 하나의 가속도 값 (
Figure pct00075
) 또는 2 개의 가속도 값들 (
Figure pct00076
,
Figure pct00077
) 로부터 제 2 및 제 3 예시적인 실시형태들에 따라 롤링 각도를 결정하기 위한 디바이스의 제조 비용들은 상당히 감소된다. 예를 들어, 승용차들의 전자 안정성 프로그램들 (ESP) 에서의 사용으로부터, 이미 알려져 있는 센서 클러스터의 사용은 적절하다. 그러한 센서 클러스터는 관례적으로 회전 속도 신호 및 하나 또는 2 개의 가속도 신호들을 제공한다. 그러한 센서 클러스터는, 적절한 경우, 90 도들을 통해 회전되게 설치될 수 있다.
모터사이클에 고정되는 롤링 레이트 (
Figure pct00078
) 의 시간에 대한 적분 (10) 의 결과들 및 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00079
) 및 모터사이클의 속도 (v) 의 곱 (12) 의 함수 (13) (제 1 예시적인 실시형태) 가 결합된다면, 전체 차량상의 회전 속도가 동일하기 때문에 모터사이클상의 센서 시스템의 위치가 무의미하다는 것은 이롭다.
본 발명은 또한 모터사이클에 고정되는 요 레이트 및 모터사이클의 속도의 곱으로부터 이동 중의 모터 사이클의 롤 각도를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 도 5 는 대응하는 예시적인 실시형태의 개략도이다. 곱은 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00080
) 및 모터사이클의 속도 (v) 로부터 형성된다 (블록 23). 롤 각도 변수는 예를 들어 특성 곡선의 형태로 미리 정의되는 함수 관계에 의해 그 곱으로부터 결정된다 (블록 24). 계산 결과가 로우 패스 필터 (25) 로 필터링된 후, 모터사이클의 롤 각도 (λE) 가 획득된다.
필터 (25) 는 보통 1차 PT1 엘리먼트이다. 컷오프 주파수는, 예를 들어, 대략 1 Hz 의 영역에 있다.
도시되지 않은 예시적인 실시형태에 따르면, 복수의 필터들의 결합이 빠른 슬랄롬 (slalom) 이동 동안 신호 피크들을 감소시키기 위해 사용된다: 로우 패스 필터 (대략 0.05 Hz 의 컷오프 주파수), 하이 패스 필터 (대략 0.05 Hz 의 컷오프 주파수, 0.5 의 이득 팩터), 2 개의 신호들의 가산 및 신호들을 평활화하기 위해 가능하게는 로우 패스 필터 (대략 1 Hz 의 컷오프 주파수) 로 추가의 필터링. 상기 설명들 (식들 (2 내지 7)) 에 따르면, 롤 각도 (λ) 는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00081
) 및 모터사이클의 속도 (v) 의 곱 (
Figure pct00082
·v) 의 함수 (f) 이다 (식 (7) 참조). 수치적으로 획득된 특성 곡선이 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00083
) 및 속도 (v) 의 곱 (블록 23) 으로부터 롤 각도 (λ) 를 결정하기 위해 사용된다 (블록 24).
방법을 구현하기 위한 (모터사이클에 고정되는 요 레이트 및 속도의 곱으로부터 롤 각도의 결정을 위한) 디바이스의 제조 비용들은 정확성은 동일하면서 고도로 정확한 관선 센서 시스템에 대한 제조 비용들에 비해 상당히 낮다. 모터사이클상의 센서 시스템의 위치는 회전 속도가 전체 차량에 대해 동일하기 때문에 무의미하다.
가속도 측정 (
Figure pct00084
또는
Figure pct00085
,
Figure pct00086
) 및 롤링 레이트 (
Figure pct00087
) 의 측정에 기초하여 롤 각도를 결정하기 위한 방법들이 위에 기술되어 있다. 이들 방법들의 고장 허용오차는 예를 들어 대략 0.01 Hz 의 컷오프 주파수를 갖는 1차 하이 패스 필터로 롤링 레이트 (
Figure pct00088
) 를 필터링함으로써 증가될 수 있다.
본 발명은 또한 롤 각도 결정 알고리즘의 측정된 값의 타당성을 확인하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법의 타당성을 확인하기 위해, 롤 각도는 상이한 방법들을 사용하여 중복적으로, 정상 상태 이동 조건, 즉 제 2 롤 각도 변수에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 롤 각도 변수 (λ2 및, 각각, λ2'') 는 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00089
) 및 속도 (v) 로부터 뿐아니라 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00090
) 및 모터사이클에 고정되는 측방향 가속도 (
Figure pct00091
) 로부터 결정될 수 있다. 2 이상의 롤 각도 결정 방법들 중 임의의 선택이 생각될 수 있다. 롤 각도 변수 또는 변수들에 의해 결정되는 롤 각도 (λE) 의 신뢰성은 결과들을 비교함으로써 추정될 수 있다.
또한, 소정의 환경들 하에서, 센서 고장이 타당성 확인/비교에 의해 검출될 수 있다. 다양한 방식들로 결정되는 롤 각도 변수들 (λ2, λ2', λ2'') 사이에 상당한 차이가 존재하는 경우, 가속도 센서들 또는 회전 속도 센서들 중 하나의 고장을 추론하는 것이 가능하다.
존재하는 가속도 센서들이 특정의 시간 주기에 대해 일정한 값들을 측정한다면, 롤링 레이트 (
Figure pct00092
) 는 이러한 시간 주기에서 제로이어야 한다. 롤링 레이트 센서의 오프셋이 따라서 결정되고 보상될 수 있다.
제로 도들의 롤 각도를 갖는 임의의 2 개의 이동 조건들 사이에서, 롤링 레이트 (
Figure pct00093
) 의 적분은 제로 도들이다. 롤링 레이트 센서의 알려진 오프셋이 주어지면, 롤링 레이트 센서의 선형성 결함이 이러한 조건에 의해 결정될 수 있다.
안전의 면에서 중요한 시스템들은 롤 각도 신호의 신뢰성에 대한 정보를 요구한다. 이러한 신뢰성은 타당성 확인의 목적으로 기술된 방법에 기초하여 결정될 수 있다.
이동하는 모터사이클은 항상 평형의 위치에 있어야 한다. 이것은 직선 이동에 대해 및 코너링을 위해 양자 모두를 위해 필요하다. 모터사이클의 평형의 위치는 다수의 상이한 팩터들, 예를 들어, 차량 속도 (v), 타이어와 도로 사이의 마찰의 계수, 차륜 속도들 (ωI) (전방 차륜 또는 후방 차륜에 대해 i = 1 또는 2), 엔진 속도, 스티어링 각도, 차량 하중, 도로의 경사도 등에 의존한다. 이들 팩터들은 롤링 레이트 (
Figure pct00094
), 요 레이트 (
Figure pct00095
) 및 차량 가속도의 3 개의 성분들 (
Figure pct00096
,
Figure pct00097
및
Figure pct00098
) 에 대한 평형 값들에 영향을 준다.
도 6 은 본 발명에 따른 방법의 제 4 예시적인 실시형태의 개략도이다. 롤 각도 (λE) 의 계산 (26) 에 대한 예에 따른 알고리즘은 대응하는 센서들로의 요 레이트 (
Figure pct00099
), 롤링 레이트 (
Figure pct00100
), z 방향에서의 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00101
) 및 y 방향에서의 모터사이클에 고정된 가속도 (
Figure pct00102
) 에 대한 값들이 측정들에 기초한다. 고레벨의 정확성을 보장하기 위해, 알고리즘은 이동 상황의 함수로서 적응적으로 변화해야 한다. 이것을 가능하게 하기 위해, 복수의 차량 시스템들 (차량 센서들) 로부터의 정보를 사용하는 것, 현재의 이동 상황을 추정하는 것 및 이동 상황에 따라 롤 각도 (λE) 의 계산 (26) 을 위해 알고리즘을 적응시키는 것이 또한 필요하다. 이러한 목적을 위해, 블록 (27) 에서, 현재의 이동 상황이 다음의 변수들 중 하나 이상에 기초하여 추정된다: 엔진 속도, 엔진 토크, 스티어링 각도, 차량 속도 (v), 차량 가속도, 차륜 속도들 (ωi) , 도로의 상태, 차륜 슬립, 차량 하중, 도로의 경사도. 이러한 추정은 그 후 롤 각도 (λE) 의 계산 (26) 에 포함된다.
타이어의 폭이 제로와 동일하지 않기 때문에 이론적인 롤 각도 (λth) 및 총 롤 각도 (λges) 가 상이하다는 사실을 고려하는 것이 또한 필요하다.
도 7 은 롤 각도 (λE) 를 적응적으로 계산하기 위한 예시적인 방법의 개략도이다. 고도의 정확성을 보장하기 위해, 여러 방법들의 결합이 롤 각도 (λE) 를 계산하기 위해 사용된다. 동시에, 롤링 레이트 (
Figure pct00103
), 요 레이트 (
Figure pct00104
), 및 z 및 y 방향에서의 가속도들 (
Figure pct00105
,
Figure pct00106
) 의 측정들이 예를 들어 센서 클러스터로 수행된다. 롤링 레이트 (
Figure pct00107
) 의 적분 (30) 이 형성되고, 그 결과 (λ1) 는 하이 패스 필터 (31) 로 필터링된다. 또한, 블록 (32) 에서, z 방향에서의 가속도 (
Figure pct00108
) 에 대한 y 방향에서의 가속도 (
Figure pct00109
) 의 몫의 아크 탄젠트가 계산되고, 그 결과 (λ2 1) 는 로우 패스 필터 (33) 로 필터링된다. 마찬가지로, 블록 (34) 에서, z 방향에서의 가속도 (
Figure pct00110
) 를 형성하기 위해 요 레이트 (
Figure pct00111
) 와 차량 가속도 (v) 의 곱의 몫의 아크 탄젠트가 계산되고, 그 결과 (λ2 2) 는 로우 패스 필터 (35) 로 필터링된다. 그 3 개의 결과들은 대응하는 가중 파라미터들 (P1, P2 및 P3) 에 의해 승산되고 (블록 36), 합산된다 (블록 37).
예를 들어 개개의 필터들 (31, 33, 35) 의 컷오프 주파수들 및/또는 가중 파라미터들 (P1, P2, P3) 과 같은 시스템의 특성들 (예를 들어, 필터 특성들) 은 상술된 변수들, 예를 들어 차량 속도 (v), 차륜 슬립, 차륜 속도들 (ωi), 엔진 속도들, 스티어링 각도, 차량 하중, 도로의 경사도, 롤링 레이트 (
Figure pct00112
), 요 레이트 (
Figure pct00113
), 롤 각 가속도, 요 각 가속도, 및 (예를 들어, 이전에 계산된) 롤 각도 (λE) 중 적어도 하나에 의해 검출되는 현재의 이동 상황 (27) 의 함수로서 변화된다. 이들 변수들에 대한 시스템 특성들의 종속성, 예를 들어 필터들의 컷오프 주파수들의 종속성 및 가중 파라미터들 (P1, P2, P3) 의 종속성은 경험적으로 또는 이론적으로 결정되고, 특성 곡선들 또는 특성 다이어그램들 또는 계산 규칙들의 형태로 제어 유닛에 저장되며, 롤 각도의 계산에서 고려된다. 시스템은 임의의 이동 상황에 대해 적응될 수 있고, 차량의 롤 각도 (λE) 는 (저장된 특성 곡선들, 특성 다이어그램들 또는 계산 알고리즘들에 기초하여) 파라미터들을 자동적으로 변경함으로써 정확하게 결정될 수 있다.
도 8 은 롤 각도 (λE) 를 적응적으로 결정하기 위한 예시적인 방법의 개략도이다. 고도의 정확성을 보장하기 위해, 여러 방법들의 결합이 롤 각도 (λE) 를 계산하기 위해 사용된다.
롤 각도 (λE) 는 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 에 기초하여 및 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 에 기초하여 결정된다.
후속적으로 제 1 및 제 2 롤 각도 변수들 (λ1, λ2) 에 기초하여 롤 각도 (λE) 를 결정하기 위한 예시적인 방법이 기술될 것이다. 그 방법은 주파수 도메인에서 발생한다.
제 1 하이 패스 필터 (83) 는 제 1 컷오프 주파수로 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 를 필터링하며, 그것은 필터링된 제 1 롤 각도 변수 (λ11) 를 야기한다. 제 2 하이 패스 필터 (86) 는 제 2 컷오프 주파수로 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 를 필터링하며, 그것은 필터링된 제 2 롤 각도 변수 (λ12) 를 야기한다.
제 1 로우 패스 필터 (84) 는 제 1 컷오프 주파수로 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 필터링하며, 그것은 필터링된 제 3 롤 각도 변수 (λ21) 를 야기한다. 제 2 로우 패스 필터 (85) 는 제 2 컷오프 주파수로 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 필터링하며, 그것은 필터링된 제 4 롤 각도 변수 (λ22) 를 야기한다.
제 1 결합 (89) 은 필터링된 제 1 롤 각도 변수 (λ11) 및 필터링된 제 3 롤 각도 변수 (λ21) 를 결합하며, 그것은 제 1 결합된 롤 각도 변수 (λa) 를 야기한다.
제 2 결합 (90) 은 필터링된 제 2 롤 각도 변수 (λ12) 및 필터링된 제 4 롤 각도 변수 (λ22) 를 결합하며, 그것은 제 2 결합된 롤 각도 변수 (λb) 를 야기한다.
제 3 하이 패스 필터 (87) 는 제 3 컷오프 주파수로 제 1 결합된 롤 각도 변수 (λa) 를 필터링한다. 제 3 로우 패스 필터 (88) 는 제 3 컷오프 주파수로 제 2 결합된 롤 각도 변수 (λb) 를 필터링한다.
제 1 컷오프 주파수는 제 3 컷오프 주파수보다 낮고, 제 3 컷오프 주파수는 제 2 컷오프 주파수보다 낮다.
제 3 결합 (91) 은 필터링된 제 1 결합된 롤 각도 변수 (λa') 및 필터링된 제 2 결합된 롤 각도 변수 (λb') 를 결합하며, 그것은 롤 각도 (λE) 를 야기한다.
특히 그 결합은 주파수 도메인에서 발생하고 진폭들은 가산된다.
롤 레이트 센서의 오프셋 에러에 기인하여, 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 를 획득하는 적분은 램프 함수를 야기할 것이며, 오버플로우가 적분기 (93) 에서 일부 포인트에서 나타날 것이다. 그러한 오버플로우를 회피하기 위해, 적분기 (93) 는 적분기 (93) 의 출력 값이 소정의 포지티브, 각각 네거티브 임계값에 도달하자마자 리셋될 것이다. 특히, 리셋할 때, 그 소정의 포지티브, 각각 네거티브 임계값이 출력 값에 감산되고, 각각 가산될 수도 있다. 적분기 (93) 의 리셋 또는 오버플로우에 기인한 출력 값에서의 점프는 보통 제 1 하이 패스 필터 (83) 로 및 제 2 하이 패스 필터 (86) 로 전파되고 제 1 하이 패스 필터 (83) 의 출력에서 및 제 2 하이 패스 필터 (86) 의 출력에서 검출가능할 수도 있다. 제 1 하이 패스 필터 (83) 의 출력에서 및 제 2 하이 패스 필터 (86) 의 출력에서의 검출가능한 점프를 회피하기 위해, 하이 패스 필터 (83, 86) 양자 모두는 적분기 (93) 와 동일한 시간에 리셋될 수도 있다. 그렇게 하기 위해, 하이 패스 필터들 (83, 86) 양자 모두는 적분기 (93) 와 동기화될 수도 있다. 특히 적분기 (93), 제 1 하이 패스 필터 (83) 및 제 2 하이 패스 필터 (86) 의 모든 이전에 저장된 입력 상태들은 제로로 리셋된다. 특히 적분기 (93), 제 1 하이 패스 필터 (83) 및 제 2 하이 패스 필터 (86) 의 모든 이전에 저장된 출력 상태들은 제로로 리셋된다.
적분기 (93) 및 제 1 및 제 2 하이 패스 필터 (83, 86) 의 동기화된 리셋팅에 기인하여, 오버플로우, 특히 적분기 (93) 의 오버플로우는 제 1 및/또는 제 2 하이 패스 필터 (83, 86) 의 출력에 영향을 주지 않는다.
예시적인 방법에서, 로우 패스 필터들은 아크사인 함수를 포함한다. 아크 사인 함수들은 도 10 에 도시되는 낮은 동적 방법으로부터오는 높은 노이즈에 기인한 클립핑을 회피하기 위해 매우 낮은 컷오프 주파수들을 갖는 로우 패스 필터들에 의해 필터링된 신호들에 적용된다. 이와는 별도로, 도 10 에 도시된 결합 방법은 도 8 에 도시된 결합 방법에 대응한다.
측정 시스템의 경사들로 인한 각도 레이트들 사이의 크로스 효과가 존재한다. 예를 들어, 모터사이클의 피치각 (α) 이 제로와 동일하지 않다면, 요 레이트 센서는 도로에 고정되는 롤 레이트 (
Figure pct00114
) 의 부분을 측정하고, 반대로 롤 레이트 센서는 도로에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00115
) 의 부분을 측정한다. 이것은 특히 모터사이클이 원형 경로상에서 이동할 때의 경우이다. 이러한 크로스 효과는 관성 측정에 기초하여 제거될 수 있다. 특히 피치각 (α) 은, 센서 클러스터가 도로 (1) 에 대해 모터사이클상에서 수평으로 장착되지 않기 때문에 및/또는 후방 서스펜션이 푸시 다운되게 하는 모터사이클 상의 무거운 중량으로 인해, 제로가 아니다.
알고리즘 (81) 은 잘못된 롤 레이트 부분 (
Figure pct00116
) 을 제거함으로써 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00117
) 를 정정한다. 잘못된 롤 레이트 부분 (
Figure pct00118
) 은 이러한 크로스 효과에 대응한다.
알고리즘 (82) 은 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00119
) 을 제거함으로써 모터사이클에 고정되는 롤 레이트 (
Figure pct00120
) 를 정정한다. 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00121
) 은 이러한 크로스 효과에 대응한다.
이들 크로스 효과들을 제거하기 위해, 피치각 (α) 이 추정되어야 한다.
알고리즘 (81) 및 알고리즘 (82) 은 모터사이클에 고정되는 길이방향 가속도 (
Figure pct00122
) 에 기초하여 및/또는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00123
)에 기초하여 및/또는 모터사이클의 전체 가속도 (
Figure pct00124
) 에 기초하여 및/또는 중력 (g) 에 기초하여 피치각 (α) 을 추정한다. 대안적으로, 이들 알고리즘들 중 하나 만이 피치각 (α) 을 추정하고 다른 알고리즘은 그 추정된 피치각 (α) 이 제공된다.
도 9 는 적어도 모터사이클에 고정되는 길이방향 가속도 (
Figure pct00125
), 모터사이클의 전체 가속도 (
Figure pct00126
), 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00127
) 및 피치각 (α) 의 관계를 예시적으로 개략적으로 도시한다.
길이방향 가속도 센서는 모터사이클에 고정되는 길이방향 가속도 (
Figure pct00128
) 를 측정한다. 길이방향 가속도 (
Figure pct00129
) 는 피치각 (α) 에 종속하는 길이방향 가속도 측정에 영향을 주는 중력 부분 (
Figure pct00130
) 으로부터 및 피치각 (α) 에 종속하는 길이방향 가속도 측정에 영향을 주는 모터사이클의 전체 가속도 부분 (
Figure pct00131
) 으로부터 야기된다:
Figure pct00132
수직 가속도 센서는 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00133
) 를 측정한다. 수직 가속도 (
Figure pct00134
) 는 피치각 (α) 에 종속하는 수직 가속도 측정에 영향을 주는 중력 부분 (
Figure pct00135
) 으로부터 및 피치각 (α) 에 종속하는 수직 가속도 측정에 영향을 주는 모터사이클의 전체 가속도 부분 (
Figure pct00136
) 으로부터 야기된다:
Figure pct00137
다음의 접근법에 따르면, 피치각 (α) 의 계산은 다음과 같이 추론된다:
Figure pct00138
결과적으로 피치각 (α) 은, 특히 식 (17) 에 따라, 모터사이클에 고정되는 길이방향 가속도 (
Figure pct00139
) 에 기초하여 및 모터사이클에 고정되는 수직 가속도 (
Figure pct00140
)에 기초하여 및 모터사이클의 전체 가속도 (
Figure pct00141
) 에 기초하여 및 중력 (g) 에 기초하여 획득가능하다. 더욱 특히 바람직하게는, 아크탄젠트 함수는 무시될 수 있다.
알고리즘 (81) 은 도로에 고정되는 정정된 요 레이트 (
Figure pct00142
) 를 결정한다. 잘못된 롤 레이트 부분 (
Figure pct00143
) 은 피치각 (α) 으로 모터사이클에 고정되는 롤 레이트 (
Figure pct00144
) 를 승산함으로써 결정된다. 특히, 잘못된 롤 레이트 부분 (
Figure pct00145
) 은 피치각 (α) 의 사인으로 롤 레이트 (
Figure pct00146
) 를 승산함으로써 결정된다. 정정된 요 레이트 (
Figure pct00147
) 는 특히 요 레이트 (
Figure pct00148
) 로부터 잘못된 롤 레이트 부분 (
Figure pct00149
) 을 감산함으로써 결정될 수도 있다:
Figure pct00150
알고리즘 (82) 은 도로에 고정되는 정정된 롤 레이트 (
Figure pct00151
) 를 결정한다. 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00152
) 은 피치각 (α) 으로 모터사이클에 고정되는 요 레이트 (
Figure pct00153
) 를 승산함으로써 결정된다. 특히, 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00154
) 은 피치각 (α) 의 사인으로 요 레이트 (
Figure pct00155
) 를 승산함으로써 결정된다. 특히 바람직하게는, 높은 동적 롤링 동안 및/또는 항상 정정된 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00156
) 은 제곱된 롤 레이트
Figure pct00157
에 의해 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00158
) 을 제산함으로써 결정된다. 정정된 롤 레이트 (
Figure pct00159
) 는 특히 롤 레이트 (
Figure pct00160
) 로부터 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00161
) 또는 정정된 잘못된 요 레이트 부분 (
Figure pct00162
) 을 감산함으로써 결정될 수 있다:
Figure pct00163
Figure pct00164
다음에서, 보상 방법이 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 결정하는 제 2 방법에 대해 기술된다. 이것에 의해, 알고리즘 (94) 은 원심력 (frad) 을 추정한다. 원심력은 반경 (rCOG) 으로 승산된 제곱된 롤 레이트 (
Figure pct00165
) 에 비례한다. 모터사이클의 중력의 중심은 원의 원주상에서 이동하며, 그 원의 반경 (rCOG) 은 그라운드상의 타이어 접촉 포인트와 중력의 중심 사이의 거리이다.
Figure pct00166
모터사이클의 중력의 중심이 모터사이클의 수직축상에 있다면, 이러한 언급된 힘은 단지 수직 가속도 센서에 의해서 측정된다.
바디 리닝 (body leaning) 에 기인하여, 중력의 중심은 모터사이클의 수직축에 대해 시프트할 수 있다. 이 경우, 원심력 (frad) 은 보상되어야 하는 측방향 원심 센서에 의해 부분적으로 측정된다.
Figure pct00167
추정된 원심력 (frad) 에, 측방향 가속도 (
Figure pct00168
) 에 및 수직 가속도 (
Figure pct00169
) 에 기초하여, 원심력 보상이 예를 들어 식 (25) 에 따라 알고리즘 (98) 에서 발생한다.
다음에서, 보상 방법이 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 결정하는 제 2 방법에 대해 기술된다. 알고리즘 (95) 은 급격한 리닝 포스 (
Figure pct00170
) 를 추정한다. 급격한 리닝 포스 (
Figure pct00171
) 는 롤 레이트의 도함수 (
Figure pct00172
) 및 그라운드상의 타이어 접촉 포인트와 측방향 가속도 센서의 장착 로케이션 사이의 거리 (
Figure pct00173
) 에 비례한다.
추정된 급격한 리닝 포스 (
Figure pct00174
) 에 그리고 측방향 가속도 (
Figure pct00175
) 에 기초하여, 급격한 리닝 보상이 예를 들어 식 (27) 에 따라 알고리즘 (98) 에서 발생한다. 이것에 의해, 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과가 보상된다.
Figure pct00176
다음에, 보상 방법이 총 롤 각도 (λges) 와 물리적 활성 롤 각도 (λth) 사이의 차이를 보상함으로써 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 결정하는 제 2 방법에 대해 기술된다. 알고리즘 (96) 은 타이어 프로파일 보상 값을 추정한다. 이것에 의해, 중력 (g) 은 수직 가속도 (
Figure pct00177
) 에서 제거된다. 이러한 결과는 요 레이트 (
Figure pct00178
) 에 의해 승산된다.
추정된 타이어 프로파일 보상 값에 및 측방향 가속도 (
Figure pct00179
) 에 기초하여, 타이어 프로파일 보상이 예를 들어 식 (28) 에 따라 알고리즘 (98) 에서 발생한다.
Figure pct00180
알고리즘 (98) 은 제 2 방법을 사용하여 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 결정한다. 특히 이전에 기술된 보상 방법들 중 적어도 하나가 인가되며, 여기서 정정된 측방향 가속도 (
Figure pct00181
) 는 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
특히 도로에 고정되는 정정된 요 레이트 (
Figure pct00182
) 및 도로에 고정되는 정정된 롤 레이트 (
Figure pct00183
) 는 제 1 (λ1) 및/또는 제 2 (λ2) 롤 각도 변수를 결정하기 위해 적용된다.
대안적으로, 본 발명은 다음과 같이 기술될 수 있다.
특히, 모터사이클의 롤 각도를 결정하는 방법은 관성 측정 신호들:
a. 요 레이트
b. 롤 레이트
c. 길이방향 가속도, 측방향 가속도 및 수직 가속도
d. 차량 속도
을 사용하는 것이다.
바람직하게는, 측정 시스템의 경사들로 기인한 각도 레이트들 사이의 크로스 효과들은 관성 측정에 기초하여 제거된다.
바람직하게는, 모터사이클 롤 각도는 상이한 특성들을 갖는 롤 각도 값들을 제공하는 방법들에 의해 계산된 롤 각도들의 결합으로서 계산된다.
바람직하게는, 그 결합은 오프셋 효과들을 감소시키기 위해 그리고 노이즈 소거를 개선하기 위해 다중 레벨의 필터링 및 합산에 의해 게산된다.
바람직하게는, 롤 각도 계산 방법들 중 하나는 롤 레이트 오프셋 효과들을 제거하기 위해 특수하게 준비된 하이 패스 필터와 함께 특수한 리셋가능한 적분기를 사용하는 것이다.
바람직하게는 롤 각도 계산 방법들 중 하나는 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하는 것이다.
바람직하게는, 롤 각도 계산 방법들 중 하나는 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하는 것이다.
바람직하게는, 롤 각도 계산 방법들 중 하나는 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하는 것이다.

Claims (15)

  1. 차량의 롤 각도 (λE) 를 결정하는 방법으로서,
    상기 롤 각도 (λE) 는 적어도 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 및 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 의 결합으로서 계산되고,
    상기 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 제 1 방법을 사용하여 상기 차량의 획득된 롤링 레이트 (
    Figure pct00184
    ) 로부터 결정되며,
    상기 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 는 제 2 방법을 사용하여 하나 이상의 추가의 차량 이동 역학 특성 변수들로부터 결정되는, 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합은 다수의 레벨들을 포함하며, 각 레벨은 적어도 하나의 필터링 스텝 및 적어도 하나의 결합 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    레벨들의 수는 x 이고,
    y-st 레벨은 2x-y+ 1 개의 필터링 스텝들 및 2x-y 개의 결합 스텝들을 포함하며,
    레벨 y 의 출력은 레벨 y+1 의 입력이며, 특히 y-st 레벨에서 2x-y 개의 컷오프 주파수들이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 상기 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 와는 상이한 특성들을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 는,
    - 상기 차량의 요 레이트 및 차량 속도; 및/또는
    - 상기 차량의 측방향 가속도 및 수직 가속도
    로 부터 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 시스템의 경사들로 인한 각속도들 사이의 크로스 효과들은 관성 측정에 기초하여 제거되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 롤 레이트 오프셋 효과들을 제거하기 위해 리셋가능한 하이 패스 필터와 결합한 리셋가능한 적분기를 적용하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 방법은 상기 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 를 결정하기 위해 적분기를 적용하고,
    상기 적분기 및 후속하는 필터들, 특히 직접 후속하는 하이 패스 필터들은 상기 적분기의 출력이 미리 정의된 임계값에 도달하자마자 본질적으로 동시에 리셋되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 수직 원심 가속도에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하는 것인 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    롤 각도 변수 결정 방법들 중 하나는 측방향 가속도 및 롤 레이트의 공통 효과에 기초하여 계산의 정밀도를 증가시키기 위해 보상 방법을 사용하는 것인 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 적어도 상기 제 1 방법은 빠르게 변화하는 롤 각도 값들에 대해 특히 높은 정확도로 롤 각도 값들을 제공하고,
    - 적어도 상기 제 2 방법은 안정된 롤 각도 값들에 대해 특히 높은 정확도로 롤 각도 값들을 제공하며,
    상기 결합은 주파수 도메인에서 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방법의 롤 각도 변수의 고주파수들의 진폭은 상기 제 2 방법의 롤 각도 변수의 고주파수들의 진폭보다 더 높게 가중되고,
    상기 제 2 방법의 롤 각도 변수의 저주파수들의 진폭은 상기 제 1 방법의 롤 각도 변수의 저주파수들의 진폭보다 더 높게 가중되며,
    중간 주파수들의 진폭은 유사하게 가중되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 제 1 결합은 제 1 컷오프 주파수로 하이 패스 필터링된 상기 제 1 방법의 롤 각도 변수 및 상기 제 1 컷오프 주파수로 본질적으로 로우 패스 필터링된 상기 제 2 방법의 롤 각도 변수를 결합하고,
    - 제 2 결합은 제 2 컷오프 주파수로 하이 패스 필터링된 상기 제 1 방법의 롤 각도 변수 및 상기 제 2 컷오프 주파수로 본질적으로 로우 패스 필터링된 상기 제 2 방법의 롤 각도 변수를 결합하며,
    - 제 3 결합은 제 3 컷오프 주파수로 로우 패스 필터링된 상기 제 1 결합의 롤 각도 변수 결과 및 상기 제 3 컷오프 주파수로 본질적으로 하이 패스 필터링된 상기 제 2 결합의 롤 각도 변수 결과를 결합하고,
    상기 제 1, 상기 제 2 및 상기 제 3 컷오프 주파수들은 상이한 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 컷오프 주파수는 상기 제 1 컷오프 주파수와 상기 제 2 컷오프 주파수 사이에 있는 것을 특징으로 하는 차량의 롤 각도를 결정하는 방법.
  15. 차량의 롤 각도 (λE) 를 결정하는 디바이스로서,
    결합 회로가 롤 각도 (λE) 를 계산하기 위해 적어도 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 및 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 의 결합하기 위해 사용되고,
    상기 제 1 롤 각도 변수 (λ1) 는 상기 차량의 획득된 롤링 레이트 (
    Figure pct00185
    ) 로부터 결정되며,
    상기 제 2 롤 각도 변수 (λ2) 는 적어도 하나의 차량 이동 역학 특성 변수를 사용하여 결정되는, 차량의 롤 각도를 결정하는 디바이스.
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