JP2008055927A - 車両状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動モデルを用いた車両状態量の算出を精度良く行う。
【解決手段】 振動モデル記憶手段Ｍ１はばね下部分、ばね上部分、ダンパー、タイヤおよび懸架ばねから構成される振動モデルを記憶し、実相対距離検出手段Ｍ２はばね下部分およびばね上部分の実相対距離を検出し、偏差算出手段Ｍ３は振動モデルにより推定したばね下部分およびばね上部分の推定相対距離および前記実相対距離の偏差δを算出する。入力パラメータ算出手段Ｍ４は前記偏差δに基づいて路面から振動モデルに入力する入力パラメータｘ０を算出し、車両状態量算出手段Ｍ５は前記入力パラメータｘ０を振動モデルに適用して車両状態量を算出する。このように、ばね下部分およびばね上部分の推定相対距離および実相対距離の偏差δに基づいて算出した入力パラメータｘ０を振動モデルに入力して車両状態量を算出するので、実相対距離を検出するだけで路面変位を含む複数の車両状態量を精度良く算出することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の振動モデルにばね下部分およびばね上部分の実相対距離（ダンパーのストローク）を適用することで、路面変位やばね上加速度を含む種々の車両状態量を算出可能な車両状態推定装置に関する。

ばね下部分、ばね上部分、ダンパー、タイヤおよび懸架ばねから構成される振動モデルに、センサで検出したばね上部分の加速度および推定したばね下部分の加速度の偏差を適用することで、ばね下部分およびばね上部分の相対速度を推定するものが、下記特許文献１により公知である。
特許第３０９８４２５号公報

ところで上記従来のものは、路面の変位（凹凸）を外乱として扱っているため、振動モデルは車両の振動状態を正確に示しておらず、路面変位を含む種々の車両状態量を精度良く算出することが難しいという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、振動モデルを用いた車両状態量の算出を精度良く行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ばね下部分、ばね上部分、ダンパー、タイヤおよび懸架ばねから構成される振動モデルを記憶する振動モデル記憶手段と、ばね下部分およびばね上部分の実相対距離を検出する実相対距離検出手段と、前記振動モデルにより推定したばね下部分およびばね上部分の推定相対距離および前記実相対距離検出手段で検出した実相対距離の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段で算出した偏差に基づいて路面から前記振動モデルに入力する入力パラメータを算出する入力パラメータ算出手段と、前記入力パラメータ算出手段で算出した入力パラメータを前記振動モデルに適用して車両状態量を算出する車両状態量算出手段とを備えたことを特徴とする車両状態推定装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記車両状態量算出手段が算出する車両状態量はばね上加速度を含むことを特徴とする車両状態推定装置が提案される。

尚、実施の形態の路面変位ｘ０は本発明の入力パラメータに対応する。

請求項１の構成によれば、振動モデル記憶手段はばね下部分、ばね上部分、ダンパー、タイヤおよび懸架ばねから構成される振動モデルを記憶し、実相対距離検出手段はばね下部分およびばね上部分の実相対距離を検出し、偏差算出手段は振動モデルにより推定したばね下部分およびばね上部分の推定相対距離および前記実相対距離の偏差を算出する。入力パラメータ算出手段は前記偏差に基づいて路面から振動モデルに入力する入力パラメータを算出し、車両状態量算出手段は前記入力パラメータを振動モデルに適用して車両状態量を算出する。このように、ばね下部分およびばね上部分の推定相対距離および実相対距離の偏差に基づいて算出した入力パラメータを振動モデルに入力して車両状態量を算出するので、実相対距離を検出するだけで路面変位を含む複数の車両状態量を精度良く算出することができる。

また請求項２の構成によれば、車両状態量算出手段が算出する車両状態量がばね上加速度を含むので、スカイフック制御等に用いる重要なパラメータであるばね上加速度を、ばね上加速度センサを必要とせずに算出することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両状態推定装置のブロック図、図２はＰＩＤゲインの設定時の作用説明図である。

図１に示すように、本実施の形態の車両状態推定装置は、振動モデル記憶手段Ｍ１と、実相対距離検出手段Ｍ２と、偏差算出手段Ｍ３と、入力パラメータ算出手段Ｍ４と、車両状態量算出手段Ｍ５とを備える。

振動モデル記憶手段Ｍ１は、ばね下質量ｍ１を有するばね下部分１１と、ばね上質量ｍ２を有するばね上部分１２と、減衰係数Ｃ１を有するダンパー１３と、ばね定数Ｋ１を有するタイヤ１４と、ばね定数Ｋ２を有する懸架ばね１５とから構成される振動モデルを記憶する。ｘ０、ｘ１およびｘ２は空間に固定されて鉛直方向に延びる座標系であって、ｘ０は路面の変位（路面の凹凸）、ｘ１はばね下部分１１の変位、ｘ２はばね上部分１２の変位である。

実相対距離検出手段Ｍ２は、ばね下部分１１およびばね上部分１２の実際の相対距離である実相対距離Ｌ^* を検出するもので、具体的にはダンパー１３の伸縮ストロークを検出するストロークセンサで構成される。

偏差算出手段Ｍ３は、振動モデル記憶手段Ｍ１に記憶された振動モデルに基づいて車両状態量算出手段Ｍ５が算出（推定）したばね下部分１１およびばね上部分１２の相対距離である推定相対距離Ｌ＝（ｘ２−ｘ１）と、前記実相対距離検出手段Ｍ２で検出した実相対距離Ｌ^* との偏差δ＝Ｌ^* −Ｌを算出する。

入力パラメータ算出手段Ｍ４は、前記偏差算出手段Ｍ３で算出した偏差δにＰＩＤゲインを与えて路面から振動モデルに入力する入力パラメータである路面変位ｘ０を算出する。前記ＰＩＤゲインは以下のようにして設定される。即ち、図２に示すように、実車に実際のばね下加速度を検出するばね下加速度センサ１６を仮に設けておき、振動モデルにより推定した推定ばね下加速度と、ばね下加速度センサ１６で検出した実ばね下加速度とを比較する。推定ばね下加速度はＰＩＤゲインの値に応じて変化するため、推定ばね下加速度が実ばね下加速度に一致するようにＰＩＤゲインを設定（チューニング）する。このようにしてＰＩＤゲインの設定が完了すると、前記振動モデルは実車の路面変位ｘ０、ばね下変位ｘ１およびばね上変位ｘ２を正確にシミュレートすることが保証されるため、ばね下加速度センサ１６は不要になって取り外される。

図１に戻り、入力パラメータ算出手段Ｍ４が算出した入力パラメータである路面変位ｘ０を入力として振動モデルが加振されると、車両状態量算出手段Ｍ５は振動モデルの振動状態（路面変位ｘ０、ばね下変位ｘ１およびばね上変位ｘ２）に基づいて複数の車両状態量を算出する。

前記車両状態量には、ｘ０そのものである路面変位、ｘ１そのものであるばね下変位、ｄｘ１／ｄｔに相当するばね下速度、ｄ² ｘ１／ｄｔ² に相当するばね下加速度、ｘ２そのものであるばね上変位、ｄｘ２／ｄｔに相当するばね上速度、ｄ² ｘ２／ｄｔ² に相当するばね上加速度、ｄ（ｘ２−ｘ１）／ｄｔに相当するダンパー１３のストローク速度等が含まれる。

以上のように、振動モデルにより推定した推定ばね下加速度と、ばね下加速度センサ１６で検出した実ばね下加速度とが一致するように振動モデルのＰＩＤゲインを設定するとともに、このＰＩＤゲインに基づいて算出した入力路面変位ｘ０を用いて振動モデルを加振するので、振動モデルと実車との一致度の信頼性を高めて車両状態量を精度良く算出することができる。

また路面変位ｘ０を算出することができるので、上記特許文献１に記載されたものでは不可能であった路面状態の判別が可能になる。しかも、ばね上加速度ｄ² ｘ２／ｄｔ² を算出することができるので、特別のばね上加速度センサを必要とせずに、ばね上加速度ｄ² ｘ２／ｄｔ² を用いたスカイフック制御を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、車両状態量算出手段Ｍ５で算出する車両状態量は、路面変位、ばね下変位、ばね下速度、ばね下加速度、ばね上変位、ばね上速度、ばね上加速度およびストローク速度に限定されるものではない。

車両状態推定装置のブロック図 ＰＩＤゲインの設定時の作用説明図

符号の説明

１１ ばね下部分
１２ ばね上部分
１３ ダンパー
１４ タイヤ
１５ 懸架ばね
Ｌ^* 実相対距離
Ｌ 推定相対距離
Ｍ１ 振動モデル記憶手段
Ｍ２ 実相対距離検出手段
Ｍ３ 偏差算出手段
Ｍ４ 入力パラメータ算出手段
Ｍ５ 車両状態量算出手段
ｘ０ 路面変位（入力パラメータ）
δ 偏差

Claims (2)

1. ばね下部分（１１）、ばね上部分（１２）、ダンパー（１３）、タイヤ（１４）および懸架ばね（１５）から構成される振動モデルを記憶する振動モデル記憶手段（Ｍ１）と、 ばね下部分（１１）およびばね上部分（１２）の実相対距離（Ｌ^* ）を検出する実相対距離検出手段（Ｍ２）と、
   前記振動モデルにより推定したばね下部分（１１）およびばね上部分（１２）の推定相対距離（Ｌ）および前記実相対距離検出手段（Ｍ２）で検出した実相対距離（Ｌ^* ）の偏差（δ）を算出する偏差算出手段（Ｍ３）と、
   前記偏差算出手段（Ｍ３）で算出した偏差（δ）に基づいて路面から前記振動モデルに入力する入力パラメータ（ｘ０）を算出する入力パラメータ算出手段（Ｍ４）と、
   前記入力パラメータ算出手段（Ｍ４）で算出した入力パラメータ（ｘ０）を前記振動モデルに適用して車両状態量を算出する車両状態量算出手段（Ｍ５）と、
   を備えたことを特徴とする車両状態推定装置。
2. 前記車両状態量算出手段（Ｍ５）が算出する車両状態量はばね上加速度を含むことを特徴とする、請求項１に記載の車両状態推定装置。
   

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