KR20190058643A - 차량 운동 상태 추정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 전후, 횡 방향의 차륜 슬립이 발생하는 가감속이나 선회 등의 주행 시에 있어서, 차륜속 센서 신호로부터 차량의 상하 운동량을 고정밀도로 추정할 수 있는 차량 운동 상태 추정 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 차륜속 센서 신호의 변동 성분으로부터 차륜 슬립에 의하여 발생하는 변동 성분을 추정, 제거함으로써 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 변동 성분을 추출하고, 추출한 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 변동 성분으로부터 차량의 상하 운동량을 추정한다.

Description

차량 운동 상태 추정 장치
본 발명은 차량의 운동 상태 추정에 관한 것이며, 예를 들어 상하 운동량을 추정하는 차량 운동 상태 추정 장치에 관한 것이다.
차 높이 센서나 상하 가속도 센서 등의 추가 센서를 사용하여 차량의 상하 운동량을 직접 검출하는 방법에 대하여, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은, 차륜속 센서 등을 사용한 추가 센서 없이의 상하 운동량의 추정 방법이 알려져 있다.
일본 특허 공개 평6-48139호 공보
그러나 특허문헌 1에 기재된 상하 운동량의 추정 방법에서는, 가감속이나 선회 등에 의하여 발생하는 전후, 횡 방향의 차륜 슬립에 기인하는 차륜속의 변동이 고려되어 있지 않아 정밀도가 대폭 저하될 가능성이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 발명이며, 전후, 횡 방향의 차륜 슬립이 발생하는 가감속이나 선회 등의 주행 시에 있어서, 차륜속 센서 신호로부터 차량의 상하 운동량을 고정밀도로 추정할 수 있는 차량 운동 상태 추정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량 운동 상태 추정 장치는, 차륜속 센서 신호의 변동 성분으로부터 차륜 슬립 기인 성분을 추정, 제거함으로써 서스펜션의 변위에 의한 서스펜션 변위 기인 성분을 추출하고, 서스펜션 변위 기인 성분으로부터 차량의 상하 운동량을 추정한다.
본 발명에 의하면, 차륜 슬립의 유무와 무관하게 차량 운동 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다.
본 발명에 관련되는 추가적인 특징은 본 명세서의 기술, 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다. 또한 상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는 이하의 실시 형태의 설명에 의하여 밝혀진다.
도 1은 차량 운동 상태 추정 장치(50a)의 개념도.
도 2는 차량 운동 상태 추정 장치(50b)의 개념도.
도 3은 서스펜션 변위와 차륜속 변동의 기하학적 관계를 나타내는 도면.
도 4는 4륜 풀 비히클 모델을 도시하는 도면.
도 5는 타이어 상하력과 타이어 유효 회전 반경의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 실시 형태 1에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)를 탑재한 차량 구성을 도시하는 도면.
도 7은 평면 운동량 추정부(51)의 개념도.
도 8은 실시 형태 1에 따른 4륜차 평면 모델을 도시하는 도면.
도 9는 실시 형태 1에 따른 4륜차의 등가적인 2륜차 평면 모델을 도시하는 도면.
도 10은 실시 형태 1에 따른 차륜 슬립률과 타이어 전후력의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 실시 형태 1에 따른 차륜속 변동 추정부(52)의 개념도.
도 12는 실시 형태 1에 따른 가감속에 수반하는 타이어의 전후 방향의 운동을 나타내는 도면.
도 13은 실시 형태 1에 따른 차륜속 변동 추정부(52')의 개념도.
도 14는 실시 형태 1에 따른 차륜속 변동 추정부(52')에 의한 추정 판단을 도시하는 흐름도.
도 15는 실시 형태 1에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)에 의한 처리 결과의 시간 변화를 나타내는 도면.
도 16은 실시 형태 2에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50c)의 개념도.
도 17은 실시 형태 2에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50c)에 의한 처리 결과의 시간 변화를 나타내는 도면.
도 18은 실시 형태 3에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50d)의 개념도.
도 19는 실시 형태 3에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50d)에 의한 보정 판단을 도시하는 흐름도.
도 20은 실시 형태 3에 따른 차륜 회전 가속도와 예측 추정 오차의 관계를 나타내는 도면.
도 21은 실시 형태 3에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50d)에 의한 처리 결과의 시간 변화를 나타내는 도면.
도 22는 실시 형태 4에 따른 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b 또는 50c 또는 50d)를 탑재한 차량 구성을 도시하는 도면.
도 23은 실시 형태 4에 따른 서스펜션 제어 유닛(81)의 개념도.
도 24는 실시 형태 4에 따른 서스펜션 제어 유닛(81)에 의한 처리 결과의 시간 변화를 나타내는 도면.
본 발명을 실시하기 위한 실시 형태에 대하여 적절히 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
실시 형태의 설명에 앞서, 본 발명의 이해가 용이해지도록 이하, 도 1 내지 도 3을 이용하여 차륜속 센서와 가속도 센서 등의 검출값에 기초하는 차량의 상하 운동량의 추정 방법에 대하여 설명한다.
도 1은, 차륜속 센서나 가속도 센서 등의 검출값에 기초하여 상대 속도나 피치 레이트 등의 상하 운동량의 추정을 행하는 차량 운동 상태 추정 장치(50a)의 개념도이다.
차량 운동 상태 추정 장치(50a)에는, 예를 들어 차륜속 센서나 가속도 센서 등에서 검출한 차량 운동 상태량 검출값과, 조타각 센서나 스트로크 센서 등에서 검출한 드라이버 입력량 검출값이 입력된다.
그리고 입력된 검출값에 기초하여 상하 운동량 추정값을 출력한다. 여기서 차량 운동 상태량 검출값은 차륜속이나 차체의 전후 가속도, 횡 가속도, 요우 레이트 등의 값이다. 또한 드라이버 입력량 검출값은 조타각이나 액셀러레이터 개방도, 브레이크 답력 등의 값이다.
차량 운동 상태 추정 장치(50a)는 평면 운동량 추정부(51)와 차륜속 변동 추정부(52)와 상하 운동량 추정부(53)를 구비한다.
평면 운동량 추정부(51)는 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정부(53)의 상하 운동량 추정값을 이용하여 타이어의 전후 방향의 차륜 슬립인 슬립률이나 횡 방향의 차륜 슬립인 횡활각, 타이어의 전후 방향으로 발생하는 타이어 전후력 등의 차량의 평면 운동량을 추정하여 평면 운동량 추정값으로서 출력한다.
여기서 타이어의 횡 방향이란, 타이어의 회전면과 수직 방향(타이어의 회전축 방향), 타이어의 전후 방향이란, 타이어의 설치 평면 상에서 상기 타이어의 횡 방향과 직교하는 방향(타이어의 구름 방향)이다.
차륜속 변동 추정부(52)는 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 평면 운동량 추정부(51)의 평면 운동량 추정값과 상하 운동량 추정부(53)의 상하 운동량 추정값을 이용하여 차륜 슬립에 의하여 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정, 차륜속 센서(1)의 신호 변동 성분으로부터 제거함으로써, 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추출하여 차륜속 변동 추정값으로서 출력한다.
상하 운동량 추정부(53)는 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 차륜속 변동 추정부(52)의 차륜속 변동 추정값을 이용하여 상대 속도나 피치 레이트 등의 차량의 상하 운동량을 추정하여 상하 운동량 추정값으로서 출력한다.
이상과 같은 구성의 차량 운동 상태 추정 장치(50a)를 사용함으로써, 차륜 슬립이 발생한 경우에도 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동만을 추출할 수 있기 때문에, 종래보다도 고정밀도의 상하 운동량의 추정이 가능하다.
도 2는, 차륜속 센서나 가속도 센서 등의 검출값, 슬립률이나 타이어 전후력 등의 평면 운동량 추정값에 기초하여 상대 속도나 피치 레이트 등의 상하 운동량의 추정을 행하는 차량 운동 상태 추정 장치(50b)의 개념도이다.
도 2의 차량 운동 상태 추정 장치(50b)와 도 1의 차량 운동 상태 추정 장치(50a)의 주된 차이는, 평면 운동량 추정부(51)을 제거하고, 차량에 별도 탑재되어 접속된 횡활 방지 장치(ESC)나 ABS 장치 등의 외부 장치에서 추정한 평면 운동량 추정값을 입력하는 구성으로 변경한 것이다. 도 2에 도시하는 구성에서는, 슬립률이나 타이어 전후력 등의 평면 운동량 추정값은 외부 장치에서 추정된다.
이와 같이 추정값의 일부를 차량 운동 상태 추정 장치의 외부 장치에서 추정된 값으로 대체함으로써 차량 운동 상태 추정 장치의 계산 부하를 낮출 수 있어, 보다 저렴한 계산기로 차량의 운동 상태의 추정을 실현할 수 있다.
도 3, 도 4를 이용하여 상하 운동량 추정부(53)에 있어서의 상하 운동량의 추정 방법의 구체예를 설명한다.
도 3은, 서스펜션 변위와 차륜속 변동의 기하학적 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 차량을 좌우 방향에서 본 서스펜션 변위에 수반하는 타이어(7)의 회전 속도의 변화인 차륜속 변동을 나타낸 것이며, 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 ωz, 타이어 유효 회전 반경을 R, 서스펜션의 순간 회전 중심을 Os, 타이어(7)와 노면의 접촉점을 Og, Os와 Og 사이를 연결하는 선과 노면이 이루는 각을 θ, 서스펜션의 스프링 상수를 ks, 서스펜션의 감쇠 계수를 cs, 서스펜션 변위인 스프링 위와 스프링 아래의 상대 변위를 zbw라 한다.
상대 변위 zbw의 시간 미분인 상대 속도 dzbw/dt는 이하의 식 (1)로 표시된다.
Figure pct00001
여기서, 식 (1)은 상대 속도 dzbw/dt의 추정 방법의 일례이며, 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동 ωz를 입력으로 하여 상대 속도 dzbw/dt를 출력하는 게인이나 특성 맵을 이용해도 되고, 상대 속도 dzbw/dt의 추정 방법은 한정되지 않는다.
종래 기술에서는 차륜속 센서 신호의 변동 성분 자체를 식 (1)의 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동 ωz로서 취급하고 있다. 그러나 이 차륜속 센서 신호의 변동 성분은, 서스펜션 변위뿐 아니라 차륜 슬립에 의한 변동 성분이 포함되기 때문에, 차륜 슬립이 발생한 경우에 추정 오차가 커진다는 과제가 있었다.
그에 비해 본 발명에서는, 차륜속 센서의 신호 등으로부터 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정, 차륜속 센서 신호의 변동 성분으로부터 제거함으로써 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동 ωz를 추출하여 상기 과제를 해결한다.
또한 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동의 추정 방법 등의 구체예는 후술하는 실시 형태 1 이후에 설명한다.
이상이 본 발명에 있어서의 상대 속도 dzbw/dt의 추정 방법의 일례이며, 이 상대 속도의 추정값을 이용하여 스프링 위 상하 속도나 피치 레이트 등의 기타 상하 운동량을 추정할 수 있다.
다음으로 도 4, 도 5를 이용하여, 추정한 상대 속도로부터 스프링 위 상하 속도나 피치 레이트 등 상하 운동량을 추정하는 방법을 설명한다.
도 4는, 4륜 풀 비히클 모델을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는 차량의 무게 중심점(8)을 원점으로 하고, 차량의 전후 방향을 x, 차량의 좌우 방향을 y, 차량의 상하 방향을 z라 한다.
도 4는, 가감속 중이나 선회 중, 또는 노면 변위의 입력을 받는 4륜차의 운동을 도시한 것이다.
여기서, 차량의 전후 가속도를 Gx, 차량의 좌우 방향 가속도인 횡 가속도를 Gy, 스프링 위 질량을 mb, 전후의 서스펜션의 스프링 아래 질량을 mwf, mwr, 스프링 상수를 ksf, ksr, 감쇠 계수를 csf, csr, 전후의 스태빌라이저의 스프링 상수를 kstf, kstr, 전후의 타이어의 상하 스프링 상수를 ktf, ktr이라 한다.
또한 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 서스펜션에 있어서의 스프링 위 상하 변위를 zbfl, zbfr, zbrl, zbrr, 스프링 아래 상하 변위를 zwfl, zwfr, zwrl, zwrr, 노면 변위를 zgfl, zgfr, zgrl, zgrr, 타이어 상하력의 변동을 ΔFzfl, ΔFzfr, ΔFzrl, ΔFzrr이라 한다.
또한 스프링 위 질량 mb가 작용하는 무게 중심점(8)의 노면으로부터의 높이를 h, 무게 중심점(8)과 전륜축의 거리 및 후륜축의 거리를 lf, lr, 전륜축과 후륜축의 거리인 휠 베이스를 l, 차량 전후륜의 트레드 폭을 df, dr이라 한다.
스프링 위의 상하 운동은, 스프링 위 상하 가속도를 d2zb/dt2라 하여 이하의 식 (2)로 표시된다.
Figure pct00002
여기서, Fbwfr, Fbwfl, Fbwrr, Fbwrl은 스프링 상에 작용하는 상하력이며, 이하의 식 (3)으로 표시된다.
Figure pct00003
여기서, zbwfl, zbwfr, zbwrl, zbwrr는 스프링 위와 스프링 아래의 상대 변위이며, 이하의 식 (4)로 표시된다.
또한 dzbwfl/dt, dzbwfr/dt, dzbwrl/dt, dzbwrr/dt는, 상대 변위 zbwfl, zbwfr, zbwrl, zbwrr의 시간 미분인 스프링 위와 스프링 아래의 상대 속도이다.
또한 상대 변위 zbwfl, zbwfr, zbwrl, zbwrr는, 식 (1)을 이용하여 추정한 상대 속도 dzbwfl/dt, dzbwfr/dt, dzbwrl/dt, dzbwrr/dt를 각각 시간 적분하여 산출한다.
Figure pct00004
다음으로, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 서스펜션에 있어서의 스프링 아래의 상하 운동은, 스프링 아래 상하 가속도를 d2zwfl/dt2, d2zwfr/dt2, d2zwrl/dt2, d2zwrr/dt2라 하여 이하의 식 (5)로 표시된다.
Figure pct00005
다음으로, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 상하력의 변동 ΔFzfl, ΔFzfr, ΔFzrl, ΔFzrr은, 식 (5)을 이용하여 이하의 식 (6)으로 표시된다.
또한 본 발명이 대상으로 하는 일반적인 차량의 스프링 아래 질량은 스프링 위 질량에 비해 매우 작다. 그 때문에, 상대 속도 dzbwfl/dt, dzbwfr/dt, dzbwrl/dt, dzbwrr/dt의 시간 미분인 스프링 위와 스프링 아래의 상대 가속도 d2zbwfl/dt2, d2zbwfr/dt2, d2zbwrl/dt2, d2zbwrr/dt2에 있어서, 스프링 아래 상하 가속도 d2zwfl/dt2, d2zwfr/dt2, d2zwrl/dt2, d2zwrr/dt2가 지배적이며, 이하의 식 (6)과 같이 근사할 수 있다.
Figure pct00006
여기서, d2zbwfl/dt2, d2zbwfr/dt2, d2zbwrl/dt2, d2zbwrr/dt2는, 상대 속도 dzbwfl/dt, dzbwfr/dt, dzbwrl/dt, dzbwrr/dt의 시간 미분인 스프링 위와 스프링 아래의 상대 가속도이다.
또한 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 상하력 Fzfl, Fzfr, Fzrl, Fzrr은, 정지 시의 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 상하력을 Fz0fl, Fz0fr, Fz0rl, Fz0rr이라 하고 식 (6)으로 표시되는 타이어 상하력의 변동을 이용하여 이하의 식 (7)로 표시된다.
Figure pct00007
도 5는, 타이어 상하력과 타이어 유효 회전 반경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타내는 특성 맵에, 식 (7)을 이용하여 추정한 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 상하력 Fzfl, Fzfr, Fzrl, Fzrr을 입력함으로써, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 유효 회전 반경 Rfl, Rfr, Rrl, Rrr을 추정할 수 있다.
또한 이 방법은 타이어 유효 회전 반경의 추정 방법의 일례이며, 도 5에 나타내는 특성의 근사식이나 게인 등을 이용해도 되고, 타이어 유효 회전 반경의 추정 방법은 한정되지 않는다.
다음으로, 스프링 위 상하 속도 dzb/dt, 피치 레이트 dθy/dt, 롤 레이트 dθx/dt는, 차체의 피치 관성 모멘트를 Iy, 롤 관성 모멘트를 Ix라 하여 이하의 식 (8) 내지 식 (10)으로 표시된다.
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
이상이 본 발명에 있어서의 차량의 상하 운동량의 추정 방법의 일례이다.
[실시 형태 1]
도 6 내지 도 15를 이용하여 실시 형태 1에 있어서의 차량 운동 상태 추정 장치(50a 및 50b)의 처리 개요를 설명한다.
도 6은, 제구동력에 의하여 차량 운동을 제어하는 차량에 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)를 적용한 차량(10a)의 구성도를 도시한 것이다.
본 실시 형태의 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)는 차량(10a)에 탑재되어, 차륜속 센서(1), 가속도 센서(2), 자이로 센서(3), 구동 제어 유닛(5), 브레이크 제어 유닛(6)으로부터 차량 운동에 관한 상태량, 조타각 센서(4)로부터 드라이버 조작에 관한 상태량의 검출값을 취득한다.
여기서, 구동 제어 유닛(5)은, 드라이버의 조작이나 컨트롤러로부터의 명령에 기초하여 내연 기관이나 전동기에서 발생한 제구동 토크를 변속기나 차동 장치 등을 통하여 타이어에 전달하여 타이어에 제구동력을 발생시키는 유닛이다.
또한 브레이크 제어 유닛(6)은, 드라이버의 조작이나 컨트롤러로부터의 명령에 기초하여 마스터 실린더나 펌프 등에서 발생한 액압을 각 바퀴에 전달하여, 각 바퀴에 구비되는 브레이크 캘리퍼를 작동시킴으로써 타이어에 제동력을 발생시키는 유닛이다.
차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)는, 도 1 또는 도 2에서 설명한 바와 같이 검출값이나 추정값을 이용하여 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정, 차륜속 센서 신호의 변동 성분으로부터 제거함으로써 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추출, 스프링 위 상하 속도나 피치 레이트 등의 상하 운동량을 추정하여, 그 결과를 구동 제어 유닛(5) 혹은 브레이크 제어 유닛(6), 또는 그 양쪽에 출력한다.
여기서, 차량 운동 상태 추정 장치(50b)에 입력되는 평면 운동량 추정값은, 예를 들어 브레이크 제어 유닛(6)을 구성하는 장치의 하나인 횡활 방지 장치나, 도시하지는 않지만 자동 운전 제어 장치 등에서 추정된 값을 취득하여 이용한다.
맨 처음에, 평면 운동량 추정부(51)에 있어서의 평면 운동량의 추정 방법의 일례를 설명한다.
도 7은, 차량 운동 상태 추정 장치(50a)를 구성하는 추정부의 하나인 평면 운동량 추정부(51)의 개념도이다.
평면 운동량 추정부(51)는, 도 1에서 설명한 바와 같이 차륜속 센서와 가속도 센서 등의 검출값인 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과, 상하 운동량 추정부(53)의 추정값인 상하 운동량 추정값을 이용하여, 전후 방향의 차륜 슬립인 슬립률이나 횡 방향의 차륜 슬립인 횡활각, 타이어의 전후 방향으로 발생하는 타이어 전후력 등의 평면 운동량을 추정, 출력한다.
평면 운동량 추정부(51)는 차륜속 환산부(51a)와 차체 전후속 추정부(51b)와 노면 마찰 계수 추정부(51c)와 슬립률 추정부(51d)와 횡활각 추정부(51e)와 타이어 전후력 추정부(51f)를 구비한다.
차륜속 환산부(51a)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값과, 횡활각 추정부(51e)의 횡활각 추정값을 이용하여, 차륜속 센서(1)의 신호를 차량의 무게 중심점(8)의 전후 방향의 속도로 환산한 값인 차륜속 환산값을 추정하여 출력한다.
좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 차륜속 환산값 Vxfl, Vxfr, Vxrl, Vxrr은, 실제 타각을 δ, 요우 레이트를 r, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 차륜 회전 속도를 ωfl, ωfr, ωrl, ωrr, 타이어 유효 회전 반경을 Rfl, Rfr, Rrl, Rrr, 타이어 횡활각을 βfl, βfr, βrl, βrr이라 하여 이하의 식 (11)로 표시된다.
Figure pct00011
다음으로, 차체 전후속 추정부(51b)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값과, 차륜속 환산부(51a)의 추정값을 이용하여, 차량의 무게 중심점(8)의 전후 방향의 속도인 차체 전후속을 추정, 출력한다.
차체 전후속 Vx는 이하의 식 (12), 식 (13)으로 표시된다.
Figure pct00012
Figure pct00013
여기서, 식 (12), 식 (13)은 차체 전후속 Vx의 추정 방법의 일례이며, GPS를 이용하여 검출한 위치 정보를 시간 미분하여 추정한 값이어도 되고, 차체 전후속 Vx의 추정 방법은 상기의 것에 한정되지 않는다.
다음으로, 노면 마찰 계수 추정부(51c)는 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값을 이용하여 노면 마찰 계수를 추정하여 출력한다. 노면 마찰 계수 μ는 이하의 식 (14)로 표시된다.
Figure pct00014
다음으로, 슬립률 추정부(51d)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값과, 차륜속 환산부(51a)와 차체 전후속 추정부(51b)의 추정값을 이용하여, 차륜의 전후 방향 슬립인 슬립률을 추정, 출력한다.
좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 슬립률 λfl, λfr, λrl, λrr은 이하의 식 (15), 식 (16)으로 표시된다.
Figure pct00015
Figure pct00016
다음으로, 횡활각 추정부(51e)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값과, 차체 전후속 추정부(51b)와 노면 마찰 계수 추정부(51c)와 슬립률 추정부(51d)의 추정값을 이용하여, 차륜의 횡 방향 슬립인 횡활각을 추정, 출력한다.
도 8은, 4륜차 모델을 도시하는 도면이다.
도 8은, 선회 중인 4륜차의 운동을 도시한 것이며, 실제 타각을 δ, 차량의 진행 방향의 속도를 V, 차량의 좌우 방향의 속도를 Vy, 속도 V로 선회하는 차량에 발생하는 진행 방향과 차체 전후 방향이 이루는 각을 횡활각 β, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어에 작용하는 코너링 포스를 Yfl, Yfr, Yrl, Yrr이라 한다.
도 9는, 4륜차의 등가적인 2륜차 모델을 도시하는 도면이다.
도 9는, 도 8에 대하여 좌우 타이어의 횡활각이 작고, 또한 그 값이 작아 실제 타각도 작다고 간주한 범위에 있어서, 차량의 트레드를 무시하고 전후의 좌우륜이 전후륜축과 차축의 교점에 집중되어 있는 모델로 치환한 것이다.
여기서 코너링 포스(2Yf, 2Yr)는, 도 9에 도시한 전후 타이어의 좌우에 작용하는 코너링 포스의 합력이다.
여기서 횡활각 추정부(51e)에 있어서의 횡활각 추정의 일례로서, 도 9에 도시한 4륜차의 등가적인 2륜차 모델을 이용한, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 횡활각 βfl, βfr, βrl, βrr의 추정 방법을 설명한다.
먼저, 횡 방향 속도 Vy의 시간 미분인 dVy/dt와, z축 둘레에 발생하는 요우 레이트 r의 시간 미분인 dr/dt는, 차량의 질량을 m, 전후 타이어의 단위 횡활각당 코너링 포스인 코너링 파워를 각각 Kf, Kr, 차량의 요우 관성 모멘트를 Iz라 하여 이하의 식 (17), 식 (18)로 표시된다.
Figure pct00017
Figure pct00018
또한 요우 레이트 r의 출력 편차를 피드백하는 옵저버를 구성하여 식 (17), 식 (18)을 상태 방정식과 출력 방정식으로 나타내면 이하의 식 (19), 식 (20)으로 된다.
Figure pct00019
Figure pct00020
이고, (Vy ^, r^)은 (Vy, r)의 추정값이다.
옵저버에서는 편차 e가 감소하도록 옵저버 입력이 보정되어 상태량의 추정 오차가 저감된다. 이 식 (19), 식 (20)로부터 횡 방향 속도의 추정값 Vy ^이 얻어지며, 차체의 횡활각의 추정값 β^은 이하의 식 (21)로 표시된다.
Figure pct00021
그리고 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 횡활각 βfl, βfr, βrl, βrr은 이하의 식 (22)로 표시된다.
Figure pct00022
다음으로, 타이어 전후력 추정부(51f)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 상하 운동량 추정값과, 노면 마찰 계수 추정부(51c)와 슬립률 추정부(51d)와 횡활각 추정부(51e)의 추정값을 이용하여, 타이어의 전후 방향으로 발생하는 힘인 타이어 전후력을 추정, 출력한다. 타이어 전후력은, 차량 탑재 센서로부터의 검출값으로부터 추정한 노면 마찰 계수와 차륜 슬립과 타이어 상하력에 기초하여 추정된다.
도 10은, 노면 마찰 계수 μ가 1.0이고 소정의 타이어 상하력이 작용할 때의 차륜 슬립과 타이어 전후력의 관계를 나타내는 도면이다.
타이어 전후력 추정부(51f)에서는, 도 10에 나타낸 바와 같은 특성 맵을 타이어 상하력마다 복수 갖고 있다.
이 특성 맵에 타이어의 상하력, 슬립률, 횡활각을 입력, 출력된 값에 노면 마찰 계수를 승산함으로써 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 타이어 전후력 Fxfl, Fxfr, Fxrl, Fxrr을 추정한다.
또한 이 방법은 타이어 전후력의 추정 방법의 일례이며, 도 10에 나타내는 특성의 근사식이나 게인 등을 이용해도 되고, 타이어 전후력의 추정 방법은 한정되지 않는다.
이상이 실시 형태 1에 있어서의 평면 운동량 추정부(51)의 차륜 슬립이나 타이어 전후력 등의 평면 운동량의 추정 방법의 일례이다.
다음으로, 차륜속 변동 추정부(52)에 있어서의 차륜속 변동의 추정 방법의 일례를 설명한다.
도 11은, 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)를 구성하는 추정부의 하나인 차륜속 변동 추정부(52)의 개념도이다.
차륜속 변동 추정부(52)는, 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 차륜속 센서와 가속도 센서 등의 검출값인 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과, 평면 운동량 추정부(51)의 추정값 또는 횡활 방지 장치 등에서 추정한 평면 운동량 추정값과, 상하 운동량 추정부(53)의 추정값인 상하 운동량 추정값을 이용하여, 차륜 슬립에 의하여 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정, 차륜속 센서(1)의 신호 변동 성분으로부터 제거함으로써, 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추출, 출력한다.
차륜속 변동 추정부(52)는 차륜속 변동 추정부(차륜 슬립 기인)(52a)와 차륜속 변동 추정부(서스펜션 변위 기인)(52b)를 구비한다.
차륜속 변동 추정부(차륜 슬립 기인)(52a)는 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 평면 운동량 추정값과 상하 운동량 추정값을 이용하여, 차륜 슬립에 의하여 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정, 출력한다.
도 12는, 가감속에 수반하는 타이어의 전후 방향의 운동을 나타내는 도면이다.
도 12는, 차량을 좌우 방향에서 본 가감속에 수반하는 타이어(7)의 회전 속도의 변화인 차륜속 변동을 나타낸 것이며, 차륜 회전각 가속도를 dωxy/dt, 타이어의 회전 관성 모멘트를 It, 타이어 유효 회전 반경을 R, 제구동 토크를 T, 타이어 전후력을 Fx, 서스펜션의 스프링 상수를 ks, 서스펜션의 감쇠 계수를 cs라 한다.
차륜 회전각 가속도 dωxy/dt의 시간 적분인 차륜 회전 속도ωxy는 이하의 식 (23)으로 표시된다. 또한 이 차륜 회전 속도ωxy가, 어느 순간의 타이어가 발생시킬 수 있는 타이어 전후력에 대하여 과잉의 제구동 토크가 입력된 경우에 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동이다. 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동은 타이어 제구동력과 타이어 전후력에 기초하여 추정된다. 타이어 제구동 토크는, 차량 탑재 센서에서 검출, 또는 차량 탑재 센서에서 검출한 검출값으로부터 추정한다.
Figure pct00023
여기서, 식 (23)은 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동 ωxy의 추정 방법의 일례이며, 제구동 토크 등을 입력으로 하여 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동 ωxy를 출력하는 게인이나 특성 맵을 이용해도 되고, 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동 ωxy의 추정 방법은 한정되지 않는다.
다음으로, 차륜속 변동 추정부(52b)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과 평면 운동량 추정값과 상하 운동량 추정값과, 차륜속 변동 추정부(차륜 슬립 기인)(52a)의 추정값을 이용하여, 서스펜션 변위에 의하여 발생하는 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추정, 출력한다.
좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동 ωzfl, ωzfr, ωzrl, ωzrr은, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 차륜속 센서(1)의 신호 변동 성분을 ωsfl, ωsfr, ωsrl, ωsrr이라 하여 이하의 식 (24)로 표시된다.
Figure pct00024
도 13은, 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)를 구성하는 추정부의 하나인 차륜속 변동 추정부(52')의 개념도이다.
도 13의 차륜속 변동 추정부(52')와 도 11의 차륜속 변동 추정부(52)의 주된 차이는, 추정 판단부(52c)를 추가 구성한 점이다.
도 14는, 차륜속 변동 추정부(52')의 추정 판단부(52c)에 의한 처리 개요를 도시하는 흐름도이다.
먼저, 추정 판단부(52c)는, 차륜속 센서와 가속도 센서 등의 검출값인 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과, 평면 운동량 추정부(51)의 추정값 또는 횡활 방지 장치 등에서 추정한 평면 운동량 추정값과, 상하 운동량 추정부(53)의 추정값인 상하 운동량 추정값을 취득한다(스텝 S1401).
다음으로, 스텝 S1401에서 취득한 차륜 슬립이 소정의 역치에 비해 큰지의 여부를 판정하여(스텝 S1402), 큰 경우에는(스텝 S1402, "예") 스텝 S1403으로 나아가 추정 허가 판단을 출력하고, 작은 경우에는(스텝 S1402, "아니오") 스텝 S1404로 나아가 추정 금지 판단을 출력한다.
이 추정 판단부(52c)에 의한 추정 판단 결과에 대하여 차륜속 변동 추정부(52')의 차륜속 변동 추정부(차륜 슬립 기인)(52a)에서는, 추정 허가 판단 시에는 통상의 처리를 행하며, 추정 금지 판단 시에는 추정 처리를 행하지 않고, 통상 처리에서 출력하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동에 0을 정의하고 출력하는 처리만을 행한다. 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동은, 차륜 슬립이 소정의 역치보다 큰 경우에 추정된다.
이와 같이 차륜 슬립의 크기에 따라 추정 처리의 허가/금지를 판단함으로써, 정속 주행 시 등의 차륜 슬립이 작은 상황에서의 차량 운동 상태 추정 장치의 계산 부하를 낮출 수 있어 소비 전력이나 발열 등을 저감시킬 수 있다.
이상이 실시 형태 1에 있어서의 차륜속 변동 추정부(52)의 차륜 슬립 기인 및 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동의 추정 방법의 일례이며, 이 차륜속 변동 추정부(52)에서 추정한 서스펜션 변위 기인의 ωz를 식 (1)에 입력함으로써 종래보다도 고정밀도의 상하 운동량의 추정이 가능하다.
도 15는, 노면 상하 변위, 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)에서 추정한 슬립률, 차륜속 변동, 차륜속 변동(서스펜션 변위 기인), 상대 속도의 시간 변화를 나타내는 도면이다. 슬립률은, 도 7에서 설명한 슬립률 추정부(51d), 차륜속 변동과 차륜속 변동(서스펜션 변위 기인)은, 도 12 내지 도 14에서 설명한 차륜속 변동 추정부(52 또는 52'), 상대 속도는, 도 1 및 도 2에서 설명한 상하 운동량 추정부(53)에 있어서의 처리 결과의 일례이다. 여기서, 차륜속 변동은 서스펜션 변위 및 차륜 슬립에 의해서만 발생한다고 가정하고 있다.
먼저, 도 15에 나타내는 시간 t까지의 기간은, 슬립률이 거의 0인 정속 주행을 행하고 있어서, 차륜속 변동의 ③서스펜션 변위 기인의 변동분은 ①차륜속 센서 신호의 변동 성분과 대략 동등해진다.
그 결과, 차륜속 변동의 ①차륜속 센서 신호의 변동 성분에 기초하여 상하 운동량을 추정하는 차륜 슬립 미고려(종래)와, 차륜속 변동의 ③서스펜션 변위 기인의 변동분에 기초하여 상하 운동량을 추정하는 차륜 슬립 고려(본 발명)의 상대 속도의 추정값은 대략 동등하여, 양자는 참값에 가까운 값으로 된다.
다음으로, 도 15에 나타내는 시간 t 이후의 기간은 가속 주행을 행하고 있으며, 가속에 의하여 발생한 차륜 슬립에 수반하여 차륜속 변동에는 ②차륜 슬립 기인의 변동분이 발생한다.
차륜속 변동의 ①차륜속 센서 신호의 변동 성분은 ②차륜 슬립 기인의 변동분과 ③서스펜션 변위 기인의 변동분의 합으로 표시되기 때문에, 차륜속 변동의 ①차륜속 센서 신호의 변동 성분에 기초하여 상하 운동량을 추정하는 차륜 슬립 미고려(종래)의 상대 속도의 추정값은, 참값과의 사이에 차륜 슬립에 의한 추정 오차가 발생한다.
그에 비해, 차륜속 변동의 ①차륜속 센서 신호의 변동 성분으로부터 ②차륜 슬립 기인의 변동분을 제거, 추출한 ③서스펜션 변위 기인의 변동분에만 기초하여 상하 운동량을 추정하는 차륜 슬립 고려(본 발명)의 상대 속도의 추정값은, 종래보다도 고정밀도의 추정이 가능하다.
[실시 형태 2]
실시 형태 2에서는 실시 형태 1과의 차분에 대하여 설명하며, 실시 형태 1과 동일한 설명은 생략한다.
또한 실시 형태 2와 실시 형태 1의 주된 차이는, 제1 상하 운동량 추정부(53)(실시 형태 1의 상하 운동량 추정부(53)와 동일)와는 상이한 방법으로 상하 운동량을 추정하는 제2 상하 운동량 추정부(54)와, 제1 상하 운동량 추정부(53)와 제2 상하 운동량 추정부(54)의 추정값에 기초하여 제1 상하 운동량 추정부(53)의 추정값을 보정하는 보정 처리부(55)를 추가한 것이며, 도 16과 도 17을 이용하여 실시 형태 2에 있어서의 차량 운동 상태 추정 장치(50c)의 처리 개요를 설명한다.
도 16은, 차륜속 센서나 가속도 센서 등의 검출값에 기초하여 상대 속도나 피치 레이트 등의 상하 운동량의 추정을 행하는 차량 운동 상태 추정 장치(50c)의 개념도이다.
차량 운동 상태 추정 장치(50c)는 평면 운동량 추정부(51)와 차륜속 변동 추정부(52)와 제1 상하 운동량 추정부(53)와 제2 상하 운동량 추정부(54)와 보정 처리부(55)를 구비한다.
제2 상하 운동량 추정부(54)는, 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값과, 평면 운동량 추정부(51)와 차륜속 변동 추정부(52)의 추정값을 이용하여, 제1 상하 운동량 추정부(53)와는 상이한 방법으로 피치 레이트 등의 상하 운동량을 추정하여 출력한다.
이 제2 상하 운동량 추정부(54)에 의한 상하 운동량의 추정 방법의 일례로서, 피치 레이트 dθy2/dt, 롤 레이트 dθx2/dt는, 피치 보정 게인을 Jx, 롤 보정 게인을 Jy, 롤 축으로부터 무게 중심점(8)까지의 높이를 hx, 선회 횡 가속도를 Gyc라 하여 이하의 식 (25), 식 (26)으로 표시된다.
Figure pct00025
Figure pct00026
다음으로, 보정 처리부(55)는 제2 상하 운동량 추정부(54)의 추정값을 참값으로 가정하여, 제1 상하 운동량 추정부(53)와 제2 상하 운동량 추정부(54)의 추정값의 차에 기초하여 제1 상하 운동량 추정부(53)의 추정값을 보정한 값인 추정 보정값을 산출하여 출력한다.
이 보정 처리부(55)에 의한 상하 운동량의 보정 방법의 일례로서, 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 서스펜션에 있어서의 스프링 위와 스프링 아래의 상대 속도의 추정 보정값 dzbwcfl/dt, dzbwcfr/dt, dzbwcrl/dt, dzbwcrr/dt는, 제1 상하 운동량 추정부(53)에 의한 좌전방, 우전방, 좌후방, 우후방의 서스펜션에 있어서의 스프링 위와 스프링 아래의 상대 속도의 추정값을 각각 dzbwfl/dt, dzbwfr/dt, dzbwrl/dt, dzbwrr/dt, 제1 상하 운동량 추정부(53)에 의한 피치 레이트와 롤 레이트의 추정값을 각각 dθy1/dt, dθx1/dt라 하여 이하의 식 (27)로 표시된다.
Figure pct00027
이 식 (27)로부터 구한 보정한 스프링 위와 스프링 아래의 상대 속도의 추정 보정값 dzbwcfl/dt, dzbwcfr/dt, dzbwcrl/dt, dzbwcrr/dt를 시간 미분이나 시간 적분하여 식 (2) 내지 식 (10)에 입력, 타이어 상하력 등의 제1 상하 운동량 추정부(53)의 기타 추정값을 보정함으로써, 종래보다도 고정밀도의 상하 운동량의 추정이 가능하다.
도 17은, 노면 상하 변위, 차량 운동 상태 추정 장치(50c)에서 추정한 슬립률, 차륜속 변동, 피치 레이트, 상대 속도의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 17은, 상하 변위의 주기가 일정한 노면 상을 가감속 주행하고 있으며, 가감속에 의하여 차륜 슬립, 차륜속 변동에 ②차륜 슬립 기인의 변동분이 발생하고 있다.
또한 제1 상하 운동량 추정부(53)의 피치 레이트 추정값은 제2 상하 운동량 추정부(54)보다 추정 오차가 크고, 또한 보정 없음의 상대 속도(제1 상하 운동량 추정부(53)의 추정값)는 추정 오차가 크다.
그에 비해, 제1 상하 운동량 추정부(53)와 제2 상하 운동량 추정부(54)의 추정값의 차에 기초하여 제1 상하 운동량 추정부(53)의 추정값을 보정한 보정 있음의 상대 속도(보정 처리부(55)의 출력값)는, 보정 없음보다도 고정밀도의 상하 운동량의 추정이 가능하다.
[실시 형태 3]
실시 형태 3에서는 실시 형태 2와의 차분에 대하여 설명하며, 실시 형태 2와 동일한 설명은 생략한다.
또한 실시 형태 3과 실시 형태 2의 주된 차이는, 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차에 기초하여 제1 상하 운동량 추정부(53)의 추정값 보정 허가 또는 금지를 판단하는 보정 판단부(56)를 추가한 것이며, 도 18 내지 도 21을 이용하여 실시 형태 3에 있어서의 차량 운동 상태 추정 장치(50d)의 처리 개요를 설명한다.
도 18은, 차륜속 센서나 가속도 센서 등의 검출값에 기초하여 상대 속도나 피치 레이트 등의 상하 운동량의 추정을 행하는 차량 운동 상태 추정 장치(50d)의 개념도이다.
차량 운동 상태 추정 장치(50d)는 평면 운동량 추정부(51)와 차륜속 변동 추정부(52)와 제1 상하 운동량 추정부(53)와 제2 상하 운동량 추정부(54)와 보정 처리부(55)와 보정 판단부(56)를 구비한다.
도 19는, 차량 운동 상태 추정 장치(50d)의 보정 판단부(56)에 의한 처리 개요를 도시하는 흐름도이다.
먼저, 보정 판단부(56)는, 차륜속 센서와 가속도 센서 등의 검출값인 차량 운동 상태량 검출값과 드라이버 입력량 검출값을 취득한다(스텝 S1901).
다음으로, 스텝 S1901에서 취득한 차륜속 센서 신호를 시간 미분하여 차륜 회전 가속도를 산출한다(스텝 S1902).
다음으로, 스텝 S1902에서 산출한 차륜 회전 가속도에 기초하여 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차를 도출한다(스텝 S1903).
여기서, 제2 상하 운동량 추정부(54)는, 도 20에 나타낸 바와 같은 특성 맵을 미리 구비하며, 스텝 S1903에서는 이 특성 맵에 차륜 회전 가속도를 입력하여 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차(추정 오차의 예측값)를 도출한다.
도 20은, 차륜 회전 가속도와 예측 추정 오차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20에 나타내는 예측 추정 오차는, 미리 자이로 센서 등에서 검출, 및 제2 상하 운동량 추정부(54)에서 추정한 상하 운동량의 추정 오차의 크기이다.
다음으로, 스텝 S1903에서 도출한 예측 추정 오차가 소정의 역치에 비해 작은지의 여부를 판정하여(스텝 S1904), 작은 경우에는(스텝 S1904, "예") 스텝 S1905로 나아가 보정 허가 판단을 출력하고, 큰 경우에는(스텝 S1904, "아니오") 스텝 S1906으로 나아가 보정 금지 판단을 출력한다. 즉, 특성 맵이 출력하는 추정 오차의 예측값이 소정의 값보다 작은 경우에, 제1 상하 운동량 추정 수단으로 추정한 상하 운동량을 보정한다.
이 보정 판단부(56)에 의한 보정 판단 결과에 대하여 차량 운동 상태 추정 장치(50d)의 제2 상하 운동량 추정부(54)에서는, 보정 허가 판단 시에는 통상의 처리를 행하며, 보정 금지 판단 시에는 추정 처리를 행하지 않고, 통상 처리에서 출력하는 피치 레이트 등에 0을 정의하고 출력하는 처리만을 행한다.
이와 같이 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차에 따라 보정 처리의 허가/금지를 판단함으로써, 보정에 의한 추정 정밀도의 악화를 억제할 수 있다.
도 21은, 노면 상하 변위, 차량 운동 상태 추정 장치(50d)에서 추정한 슬립률, 차륜속 변동, 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차, 피치 레이트, 상대 속도의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 21은, 상하 변위의 주기가 변화되는 노면 상을 가감속 주행하고 있으며, 가감속에 의하여 차륜 슬립, 차륜속 변동에 ②차륜 슬립 기인의 변동분이 발생하고 있다.
또한 도 21에 나타내는 시간 t1까지의 기간과 시간 t2 이후의 기간은, 제2 상하 운동량 추정부(54)의 예측 추정 오차가 역치보다 큰 기간이며, 제2 상하 운동량 추정부(54)의 피치 레이트 추정값은 제1 상하 운동량 추정부(53)보다 추정 오차가 크고, 또한 보정 판단부(56)에 의한 보정 판단이 없는 경우의 상대 속도의 추정값은 추정 오차가 크다.
그에 비해 보정 판단 있음의 상대 속도의 추정값은, 보정 금지 판단 기간에 있어서 보정 판단 없음의 상대 속도의 추정값보다 추정 오차가 작아, 보정 판단 없음보다도 항시 고정밀도의 상하 운동량의 추정이 가능하다.
[실시 형태 4]
실시 형태 4에서는 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과의 차분에 대하여 설명하며, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 동일한 설명은 생략한다.
또한 실시 형태 4과 실시 형태 1 내지 실시 형태 3의 주된 차이는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3의 차량(10a)에 서스펜션 제어 유닛(81)과 제어 서스펜션 장치(82)를 추가한 차량(10b)을 구성한 것이며, 도 22 내지 도 24를 이용하여 주로 실시 형태 4에 있어서의 서스펜션 제어 유닛(81)의 처리 개요를 설명한다. 또한 실시 형태 4에 있어서의 차량 운동 상태 추정 장치는, 실시 형태 1의 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b), 또는 실시 형태 2의 차량 운동 상태 추정 장치(50c), 또는 실시 형태 3의 차량 운동 상태 추정 장치(50d) 중 어느 것이어도 된다.
도 22는, 실시 형태 4에 있어서의 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b 또는 50c 또는 50d)를 탑재한 차량(10b)의 구성도를 도시한 것이다.
도 22는, 도 6에 대하여 서스펜션 제어 유닛(81)과 제어 서스펜션 장치(82)를 추가한 구성으로 되어 있다.
제어 서스펜션 장치(82)는, 감쇠 특성을 조정 가능한 감쇠력 조정식의 쇼크 업소버, 또는 차체와 차륜 사이의 상하 방향의 힘을 조정 가능한 액티브 서스펜션이다.
서스펜션 제어 유닛(81)은, 가속도 센서나 자이로 센서 등의 검출값과, 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b 또는 50c 또는 50d)에서 추정한 스프링 위 상하 속도 등의 추정값에 기초하여, 제어 서스펜션 장치(82)의 감쇠 특성 또는 상하 방향의 힘을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
다음으로, 서스펜션 제어 유닛(81)에 의한 제어의 일례로서, 도 23을 이용하여 승차감 제어의 처리 개요를 설명한다.
도 23은, 실시 형태 4에 있어서의 제어 서스펜션 장치(82)의 일 기능인 승차감 제어를 행하는 서스펜션 제어 유닛(81)의 개념도이다.
서스펜션 제어 유닛(81)에는, 가속도 센서나 자이로 센서에서 검출한 차량 운동 상태량 검출값과, 차량 운동 상태 추정 장치(50a 또는 50b)에서 추정한 상하 운동량 추정값, 또는 차량 운동 상태 추정 장치(50c 또는 50d)에서 추정한 상하 운동량 추정 보정값이 입력된다.
서스펜션 제어 유닛(81)은 목표 감쇠력 산출부(81a)와 감쇠력 맵(81b)을 구비한다.
목표 감쇠력 산출부(81a)는 차량 운동 상태량 검출값과 상하 운동량 추정값 또는 상하 운동량 추정 보정값에 기초하여 제어 서스펜션 장치(82)의 목표 감쇠력을 산출한다.
감쇠력 맵(81b)은, 미리 기억된 제어 서스펜션 장치(82)의 특성의 맵 정보이며, 목표 감쇠력 산출부(81a)에서 산출한 목표 감쇠력과 차량 운동 상태량 검출값을 입력으로 하여, 제어 서스펜션 장치(82)를 제어하는 명령 전류를 도출하여 출력한다.
도 24는, 실시 형태 4에 있어서의 서스펜션 제어 유닛(81)의 처리 결과의 일례이다.
도 24는, 차륜 슬립이 거의 0인 조건에서의 처리 결과를 참값으로 하여, 시간 t 이후에 차륜 슬립이 증가하는 장파상로에 있어서 차륜 슬립의 고려 유무가 승차감에 미치는 영향을 비교한 결과이며, 스프링 위 상하 속도와 피치 레이트, 롤 레이트의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 24에 나타낸 바와 같이 차륜 슬립 고려 있음(본 발명)은, 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 포함하는 차륜속 센서 신호의 변동 성분에 기초하여 상하 운동량을 추정하는 차륜 슬립 고려 없음(종래)에 비해 스프링 위 상하 속도와 피치 레이트가 작아 참값에 대략 동등하게 되어 있어 종래보다도 승차감을 개선할 수 있다.
이상의 구성에 의하여, 차륜 슬립이 발생한 경우에도 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동만을 추출, 추정한 상하 운동량에 기초하여 서스펜션을 제어하는 명령 전류를 생성할 수 있기 때문에, 종래의 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 포함하는 차륜속 센서 신호의 변동 성분을 이용한 경우보다 고성능의 서스펜션 제어를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 설계 변경을 행할 수 있는 것이다. 예를 들어 상기한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이며, 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 반드시 한정되는 것은 아니다. 또한 어느 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어느 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
1: 차륜속 센서
2: 가속도 센서
3: 자이로 센서
4: 조타각 센서
5: 구동 제어 유닛
6: 브레이크 제어 유닛
7: 타이어
8: 무게 중심점
10a, 10b: 차량
50a, 50b, 50c, 50d: 차량 운동 상태 추정 장치
51: 평면 운동량 추정부
51a: 차륜속 환산부
51b: 차체 전후속 추정부
51c: 노면 마찰 계수 추정부
51d: 슬립률 추정부
51e: 횡활각 추정부
51f: 타이어 전후력 추정부
52, 52': 차륜속 변동 추정부
52a: 차륜속 변동 추정부(차륜 슬립 기인)
52b: 차륜속 변동 추정부(서스펜션 변위 기인)
52c: 추정 판단부
53: 상하 운동량 추정부, 제1 상하 운동량 추정부
54: 제2 상하 운동량 추정부
55: 보정 처리부
56: 보정 판단부
81: 서스펜션 제어 유닛(서스펜션 제어 장치)
81a: 목표 감쇠력 산출부
81b: 감쇠력 맵
82: 제어 서스펜션 장치

Claims (10)

  1. 전후, 횡 방향의 차륜 슬립에 의하여 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정하고, 차륜속 센서의 신호와 상기 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동에 기초하여 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추정하고, 상기 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동에 기초하여 차량의 상하 운동량을 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동은, 타이어 제구동 토크와 타이어 전후력에 기초하여 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 타이어 제구동 토크는, 차량 탑재 센서에서 검출, 또는 상기 차량 탑재 센서에서 검출한 검출값으로부터 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 타이어 전후력은, 차량 탑재 센서의 검출값으로부터 추정한 노면 마찰 계수와 상기 차륜 슬립과 타이어 상하력에 기초하여 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이어 전후력은, 상기 차량 운동 상태 추정 장치의 외부에 접속되는 외부 장치에서 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동은, 상기 차륜 슬립이 소정의 값보다 큰 경우에 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차륜 슬립은, GPS에 의한 상기 차량의 위치 정보로부터 추정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    전후, 횡 방향의 차륜 슬립에 의하여 발생하는 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동을 추정하고, 상기 차륜속 센서의 신호와 상기 차륜 슬립 기인의 차륜속 변동에 기초하여 서스펜션의 변위에 의하여 발생하는 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동을 추정하고, 상기 서스펜션 변위 기인의 차륜속 변동에 기초하여 차량의 상하 운동량을 추정하는 제1 상하 운동량 추정 수단과,
    해당 제1 상하 운동량 추정 수단과는 상이한 방법으로 상기 상하 운동량을 추정하는 제2 상하 운동량 추정 수단을 갖고,
    상기 제1 상하 운동량 추정 수단에 의하여 추정한 상하 운동량과 상기 제2 상하 운동량 추정 수단에 의하여 추정한 상하 운동량의 차에 기초하여, 상기 제1 상하 운동량 추정 수단으로 추정한 상기 상하 운동량을 보정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 상하 운동량 추정 수단의 추정 오차의 예측값을 출력하는 특성 맵을 미리 구비하고, 상기 특성 맵이 출력하는 추정 오차의 예측값이 소정의 값보다 작은 경우에, 상기 제1 상하 운동량 추정 수단으로 추정한 상하 운동량을 보정하는
    것을 특징으로 하는, 차량 운동 상태 추정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 차량 운동 상태 추정 장치에서 추정된 상하 운동량이 입력되는 서스펜션 제어 장치이며, 상기 추정된 상하 운동량을 서스펜션의 감쇠력을 통하여 제어하는
    것을 특징으로 하는, 서스펜션 제어 장치.
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