車身狀態(tài)量估計裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及車身狀態(tài)量估計裝置。裝置包括路面輸入計算單元，路面輸入計算單元通過使車輛運動模型矩陣和輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣作用在車輛的輪速上來計算對于車輪的路面輸入的估計值。車輛運動模型矩陣代表了力學(xué)的車輛運動模型，且輪速影響元素模型矩陣使用由于圍繞車身的重心的俯仰而導(dǎo)致的影響量、懸架幾何影響量和車輪滾動半徑的變化的影響量。所述裝置也包括車身狀態(tài)量計算單元，車身狀態(tài)量計算單元通過使車輛運動模型矩陣作用在計算出的路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估計值。
【專利說明】
車身狀態(tài)量估計裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及車身狀態(tài)量估計裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 公開了從使用輪速的時間微分值計算出的車輪轉(zhuǎn)矩來計算車身俯仰的技術(shù)(見日 本專利申請公布No. 2011-17303(肝2011-17303 A))。也公開了基于輪速的波動來保證對 于從路面施加到車輪的豎直力的估計的精度的技術(shù)(見日本專利申請公布No. 2014-19252 (JP 2014-19252 A))。此外，公開了基于輪速的波動估計車輪上的豎直載荷的波動的技術(shù) (見日本專利申請公布No.2014-8884(肝2014-8884 A))。^上所述的技術(shù)用于估計車身狀 態(tài)量且基于估計進(jìn)行車輛控制，例如阻尼控制。在此，車身狀態(tài)量包括車身的俯仰、跳動等。
[0003] 然而，希望W更高的精度估計車身狀態(tài)量來W更高的精度控制車輛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明考慮到W上情況而已經(jīng)被開發(fā)出來，且提供了能夠W提高的精度估計車身 狀態(tài)量的車身狀態(tài)量估計裝置。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的車身狀態(tài)量估計裝置是能夠適應(yīng)于車輛的車身狀態(tài)量 估計裝置，車輛包括輪速傳感器，輪速傳感器獲得被安裝到車輛上的車輪的輪速。車身狀態(tài) 量估計裝置包括:路面輸入計算單元，所述路面輸入計算單元通過使車輛運動模型矩陣和 輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣作用在所獲得的輪速上來計算對于車輪的路面輸 入的估計值。車輛運動模型矩陣代表了車輛的力學(xué)的車輛運動模型，且輪速影響元素模型 矩陣代表使用Ξ個輪速影響元素作為影響輪速的元素的輪速影響元素模型。輪速影響元素 包括由于圍繞車身重屯、的俯仰導(dǎo)致的影響量、懸架幾何影響量和車輪滾動半徑的變化的影 響量。估計裝置也包括車身狀態(tài)量計算單元，所述車身狀態(tài)量計算單元通過使車輛運動模 型矩陣作用在由路面輸入計算單元計算出的路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估 計值。
[0006] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的車身狀態(tài)量估計裝置中，在車輛運動模型中，車輛的 車身的歸一化的慣性矩為1，且輪速可包括車輛的前輪的輪速和車輛的后輪的輪速，而路面 輸入可包括對于車輛的前輪的路面輸入和對于后輪的路面輸入。路面輸入計算單元可通過 使與前輪相關(guān)的逆矩陣的元素作用在所獲得的前輪的輪速上來計算對于前輪的路面輸入 的估計值，且可通過使與后輪相關(guān)的逆矩陣的元素作用在所獲得的后輪的輪速上來計算對 于后輪的路面輸入的估計值。因此，與前輪相關(guān)的估計值和與后輪相關(guān)的估計值被彼此獨 立地計算，使得降低了對于車身狀態(tài)量估計裝置的計算負(fù)荷。
[0007] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的車身狀態(tài)量估計裝置中，在車輛運動模型中，車輛的 車身的歸一化的慣性矩為1，且輪速可包括車輛的前輪的輪速。路面輸入計算單元可通過使 與前輪相關(guān)的逆矩陣的元素作用在所獲得的前輪的輪速上來計算對于前輪的路面輸入的 估計值，且可通過使車輛的軸距延遲量作用在對于前輪的路面輸入的估計值上來計算對于 后輪的路面輸入的估計值。因此，對于后輪的路面輸入的估計值使用對于前輪的路面輸入 的估計值來計算，且隨后的估計值的計算與前輪和后輪獨立地或分開地進(jìn)行，使得降低了 對于車身狀態(tài)量估計裝置的計算負(fù)荷。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面的車輛的阻尼控制系統(tǒng)包括獲得車輛的輪速的傳感器和 電子控制單元，所述電子控制單元構(gòu)造為：i)通過使車輛運動模型矩陣和輪速影響元素模 型矩陣的乘積的逆矩陣作用在所獲得的輪速上來計算對于車輪的路面輸入的估計值，車輛 運動模型矩陣代表車輛的力學(xué)的車輛運動模型，輪速影響元素模型矩陣代表使用Ξ個輪速 影響元素作為影響輪速的元素的輪速影響元素模型，輪速影響元素包括由于圍繞車身重屯、 的俯仰導(dǎo)致的影響量、懸架幾何影響量和車輪滾動半徑的變化的影響量;ii)通過使車輛運 動模型矩陣作用在計算出的路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估計值;和iii)基于 車身狀態(tài)量的估計值控制車輛的動力源。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，通過使車輛運動模型矩陣和輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣 作用在由輪速傳感器所獲得的輪速上來計算對于車輪的路面輸入的估計值，且通過使車輛 運動模型矩陣進(jìn)一步作用在因此計算出的路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估計 值。在計算中，使用了輪速影響元素模型矩陣，所述輪速影響元素模式矩陣代表使用如下至 少Ξ個輪速影響元素的輪速影響元素模型，即由于圍繞車身重屯、的俯仰導(dǎo)致的影響量、懸 架幾何影響量和車輪滾動半徑的變化的影響量。輪速影響元素模型矩陣的使用使得可設(shè)及 Ξ個輪速影響元素對于輪速的影響而計算車身狀態(tài)量的估計值；因此，可有利地W提高的 精度估計車身狀態(tài)量。
【附圖說明】
[0010] 將在下文中參考附圖描述本發(fā)明的典型實施例的特征、優(yōu)點和技術(shù)和工業(yè)重要 性，其中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件，且其中：
[0011] 圖1A是示出了車輛的一般構(gòu)造的示例的圖，在所述車輛中使用了根據(jù)本發(fā)明的第 一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置；
[0012] 圖1B是示出了根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置的一般構(gòu)造的圖；
[0013] 圖2A和圖2B是用于解釋在根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置中使用的車輛 的力學(xué)的車輛運動模型的一個示例的圖；
[0014] 圖3A和圖3B是用于解釋作為影響輪速的元素的由于圍繞車身的重屯、的俯仰導(dǎo)致 的影響量的圖，其中圖3A是俯仰發(fā)生前的圖，且圖3B是俯仰發(fā)生后的圖；
[0015] 圖4是用于解釋作為影響輪速的元素的懸架幾何影響量的圖；
[0016] 圖5A是用于解釋作為影響輪速的元素的車輪的滾動半徑的變化的影響量的圖；
[0017] 圖5B是用于解釋作為影響輪速的元素的車輪的滾動半徑的變化的影響量的圖；
[0018] 圖6是指示了根據(jù)第一實施例的呈控制塊的形式的車身狀態(tài)量估計裝置的功能的 示意圖；
[0019] 圖7是指示了根據(jù)第二實施例的呈控制塊的形式的車身狀態(tài)量估計裝置的功能的 示意圖；
[0020] 圖8是指示了根據(jù)第Ξ實施例的呈控制塊的形式的車身狀態(tài)量估計裝置的功能的 示意圖；并且
[0021] 圖9A至圖9C是示出了根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置的一個示例中的俯 仰率的估計值和實測值W及設(shè)及運些值的傳遞函數(shù)的圖，其中圖9A示出了俯仰率的估計值 和實測值隨時間的變化，圖9B使用對數(shù)軸示出了通過將估計值除W實測值而獲得的值的增 益比的頻率分布，且圖9C使用對數(shù)軸示出了通過將估計值除W實測值得到的值的相位比的 頻率分布。
【具體實施方式】
[0022] 參考附圖，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的車身狀態(tài)量估計裝置。應(yīng)理解 的是本發(fā)明不限制于運些實施例。
[0023] (第一實施例）
[0024] 圖1A和圖1B圖示了車輛的一般構(gòu)造的示例，在所述車輛中使用了根據(jù)本發(fā)明的第 一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置。在圖1中所圖示的車輛10上安裝了例如汽油發(fā)動機(jī)、柴油 發(fā)動機(jī)或LPG發(fā)動機(jī)的內(nèi)燃機(jī)作為動力源21。然而，動力源21可W是電機(jī)，例如馬達(dá)，或可W 包括例如馬達(dá)的電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。
[0025] 當(dāng)在車輛10的行駛方向上觀察時，動力源21安裝在車輛10的前部分中，且車輛10 是使用左后輪30化和右后輪30RR作為驅(qū)動輪的后輪驅(qū)動車輛。在此方面，車輛10的動力源 21的安裝位置不限制于前部分，而是動力源21可W安裝在車輛10的后部分或中間部分中。 車輛10的驅(qū)動類型也不限制于后輪驅(qū)動，而是可W具有任何其它驅(qū)動類型，例如使用左前 輪30化和右前輪30FR的前輪驅(qū)動類型和四輪驅(qū)動類型。
[0026] 如在圖1B中所示，通過安裝在車輛10上的電子控制單元化CU)50(將在后文中描 述)的功能實現(xiàn)作為車身狀態(tài)量估計裝置的車身狀態(tài)量估計單元1。然而，車身狀態(tài)量估計 單元1不限制于ECU 50,而是可W由不同于EOJ50的ECU構(gòu)成，且可連接到ECU 50。
[0027] 如在圖1A中所示，其中使用了車身狀態(tài)量估計單元1的車輛10除四個車輪外具有 由駕駛員操作的加速器踏板60和加速器踏板傳感器70。加速器踏板傳感器70檢測作為加速 器踏板60的下壓量的加速器踏板下壓量目a，且向ECU 50輸出對應(yīng)于加速器踏板下壓量目a的 電信號。車輛10包括動力源21和傳動系20,該傳動系20構(gòu)造為將由動力源21生成的動力(驅(qū) 動轉(zhuǎn)矩)經(jīng)由變速器(例如包括變矩器)22、差速裝置23等傳遞到車輪30化、30RR。車輛10也 包括將車輛10的車身分別與車輪3(FL、30FR、30化、30RR連接的懸架機(jī)構(gòu)8(FL、80FR、80化、 80RR和分別檢測懸架機(jī)構(gòu)80化、80FR、80化、80RR的行程量SFL、SFR、SRL、SRR且輸出指示了 所述行程量的信號的行程傳感器9(FL、90FR、90化、90RR。車輛10進(jìn)一步包括輪速傳感器 40化、40FR、40化、40RR，所述輪速傳感器設(shè)置在各車輪中且輸出指示了各車輪的輪速Vw化、 VwFR、Vw化、VwRR的信號。雖然在附圖中未圖示，但車輛10設(shè)置有用于控制前輪或前輪和后 輪的轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向裝置，運類似于多種已知的車輛的情況。
[0028] 通過包括車身狀態(tài)量估計單元1的ECU 50來控制傳動系20dECU 50包括:微型計算 機(jī)，所述微型計算機(jī)具有經(jīng)由多種已知類型中的任何類型的雙向公用總線而彼此連接的 CPU、ROM、RAM和輸入/輸出端口裝置;和驅(qū)動電路。ECU 50從在車輛10的各部分中設(shè)置的傳 感器接收多種信號。信號包括指示了如下量的信號：輪速Vw化、VwFR、Vw化、VwRR;行程量 S化、SFR、S化、SRR;發(fā)動機(jī)速度(動力源21的輸出轉(zhuǎn)速或當(dāng)動力源21是馬達(dá)時馬達(dá)的輸出軸 的轉(zhuǎn)速化r;變速器22的輸出轉(zhuǎn)速化;加速器踏板下壓量目a;對應(yīng)于動力源21的運行環(huán)境的 參數(shù);和在車輛10中設(shè)置的換檔桿(未示出）的換檔位置。當(dāng)動力源21是汽油發(fā)動機(jī)時，w上 所指示的參數(shù)包括冷卻劑溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、大氣壓力、節(jié)氣口開度、燃料噴射量、 燃料噴射正時和點火正時。當(dāng)動力源21是馬達(dá)時，參數(shù)包括供給到馬達(dá)的電流的量和電池 的蓄電狀態(tài)(SOC)dECU 50也接收不同于W上所指示的信號的多種檢測信號，W獲得對于應(yīng) 在第一實施例的車輛10中執(zhí)行(進(jìn)行)的各種控制所要求的各種參數(shù)。
[0029] 然后，將描述車身狀態(tài)量估計單元1。如在圖1B中所示，車身狀態(tài)量估計單元1包括 路面輸入計算單元la和車身狀態(tài)量計算單元化。
[0030] 路面輸入計算單元la構(gòu)造為通過使預(yù)先確定的逆矩陣作用在分別從輪速傳感器 40化、40。3、40化、401?1?獲得的輪速\%化、￥*。1?、￥*化、￥*1?1?上來計算對于車輪3(^1?、30尸尺、 30RL、30RR的路面輸入的估計值。
[0031] 車身狀態(tài)量計算單元lb通過使車輛運動模型矩陣作用在由路面輸入計算單元la 計算出的路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估計值。
[0032] 路面輸入計算單元la和車身狀態(tài)量計算單元化將在下文中更具體地描述。路面輸 入計算單元la通過使預(yù)先確定的逆矩陣作用在輪速VwFL、VwFR、Vw化、VwRR上來計算對于車 輪30FR、30FR、30化、30RR的路面輸入的估計值。在此，預(yù)先確定的逆矩陣是作為車輛運動模 型矩陣和輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣，所述車輛運動模型矩陣代表了車輛的力 學(xué)的車輛運動模型，所述輪速影響元素模型矩陣代表了包括影響輪速的元素的輪速影響元 素模型。
[0033] 然后，將描述車輛10的力學(xué)的車輛運動模型。圖2A和圖2B是用于解釋車輛的力學(xué) 的車輛運動模型的一個示例的圖，在根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置中使用所述車 輛的力學(xué)的車輛運動模型。
[0034] 如在圖2A中所示，在車輛10的車身中規(guī)定了車身的重屯、Gg在豎直方向（Z方向）上 的跳動振動（在跳動方向上的振動）和圍繞車身的重屯、在俯仰方向（0方向）上的俯仰振動 (在俯仰方向上的振動）。在圖2A的模型中使用了二輪模型，其中車輪由作為前輪的車輪30F 和作為后輪的車輪30R代表。在圖2A中，zwf、zwr是從路面RS對于車輪30F和車輪30R的路面輸 入，且特別地是路面RS在Z方向上的高度改變。
[0035] 在設(shè)及車輛10的車身的跳動方向或俯仰方向的力學(xué)的車輛運動模型中，如在圖2B 中通過示例所示，車身被視作具有質(zhì)量mb和慣性矩Ip的剛體S，且剛體S被認(rèn)為由前輪懸架和 后輪懸架支承，所述前輪懸架具有彈性模量ksf和阻尼比Csf，所述后輪懸架具有彈性模量ksr 和阻尼比Csr(車輛10的車身的黃載質(zhì)量振動模型）。在圖2B中，r是車輪半徑，且h是重屯、Cg距 路面的高度，而1:、以分別是從重屯、Cg到前輪的車軸和后輪的車軸的距離，且T是施加到后輪 的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。在此情況中，車身的重屯、Cg在跳動方向上的運動方程(在跳動方向上的力學(xué)的 運動模型）和在俯仰方向上的運動方程（在俯仰方向上的力學(xué)的運動模型）可由如下方程 (1)表達(dá)。
[0039]
[0040] 在W上的方程（1)中，Zb是重屯、Cg在z方向上的坐標(biāo)，且Zsf、Zsr分別是車輪30F、30R 的中屯、在的Z方向上的坐標(biāo)，而Fzf、Fzr分別是從路面施加到車輪30F、30R的力。θρ是圍繞車身 的重屯、的俯仰角。
[0041 ] 在此方面，Zsf、Zsr、Zbf、Zbr可由如下的方程（2)表達(dá)，其中Zbf、Zbr是通過重屯、Cg且平 行于車輛10的縱向方向延伸的線在前輪的車軸和后輪的車軸上的坐標(biāo)。
[0042]
[0043] 在此情況中，作為車身狀態(tài)量的dz/dt、d目/dt和狀態(tài)變量Fzf、Fzr、dZsf/dt、dZsr/dt 可相對于Zwf、Zwr使用給定的矩陣A(t)表達(dá)。如果對此方程進(jìn)行拉普拉斯變換，則可由如下 的方程(3)表達(dá)：
[0044]
[0045] 其中s = jw，且矩陣A(s)是6X2的矩陣。如在下面的方程(6)中所指示，可使用在 方程(4)中所指示的Tf、Tf和在方程(5)中所指示的A1、B1、C1、D1、E1、F1來表達(dá)A(s)。在dz/ 化、d目/化、dzsf/dt、dzsr/dt通過拉普拉斯變換被轉(zhuǎn)換為ZS、目S、ZsrS、ZsrS的同時，S被包括在 上面的方程(3)中的矩陣A(s)中。在下文中，A(s)將簡單地標(biāo)示為"矩陣A"。
[0050]矩陣A是代表了車輛的力學(xué)的車輛運動模型的車輛運動模型矩陣，且車身狀態(tài)量 可通過使矩陣A作用在路面輸入上來計算。
[0051] 然后，將描述車輪影響元素模型。在第一實施例中，將參考其中包括如下Ξ個車輪 影響元素作為影響輪速的元素的情況描述模型，即：由于圍繞車身重屯、的俯仰導(dǎo)致的影響 量、懸架幾何的影響量和車輪的滾動半徑的變化的影響量。
[0052] 圖3A和圖3B是用于解釋作為影響輪速的元素的由于圍繞車身重屯、的俯仰導(dǎo)致的 影響量的圖。在此示例中，輪速傳感器的主體部分設(shè)置在車身（剛體S)中，且由傳感器的主 體部分檢測在車輪上設(shè)置的被檢測體的旋轉(zhuǎn)，使得車輪角速度作為輪速被獲得。
[0053] 將考慮由圍繞車身的重屯、Cg的俯仰而對于車輪角速度施加的影響量。當(dāng)如在圖3A 和圖3B中所示發(fā)生俯仰運動時，由于圍繞車身的重屯、的俯仰導(dǎo)致的對于車輪角速度的影響 量大致由如下的方程(7)表示為角速度WbDdy，其中由于圍繞車身的重屯、Cg的俯仰而發(fā)生兩 個旋轉(zhuǎn)，即0是輪速中屯、安裝在其上的載架的旋轉(zhuǎn)，并且0W是由于車輪30(車輪30F或車輪 30R)的前/后移動而導(dǎo)致的車輪的旋轉(zhuǎn)。
[0化4]
[0055]圖4是用于解釋作為影響車輪角速度的元素的由于懸架的幾何規(guī)格導(dǎo)致的懸架幾 何影響量的圖。符號0標(biāo)示了如在車輛的側(cè)視圖中觀察的懸架的瞬時中屯、。符號L標(biāo)示了從 瞬時中屯、昭Ij車輪30的中屯、的距離。在圖4中，Θ是當(dāng)車輪30從由實線指示的位置改變到由虛 線指示的位置時基于車輪30的外周的位置改變而進(jìn)行的載架的旋轉(zhuǎn)，且0W是由于車輪30的 前/后移動導(dǎo)致的車輪的旋轉(zhuǎn)。在此情況中，懸架幾何影響量的平移分量(沿車輛的縱向方 向的分量)和旋轉(zhuǎn)分量大致由如下的方程(8a)代表為角速度〇3。3*、《3。36，其中*3110*等于 化η目W，且dzsAlt是車輪30的中屯、在Z方向上的速度。懸架幾何影響量大致由如下的方程(8b) 代表為角速度ω SUS，所述角速度ω SUS是ω sust和ω susb的加和，其中0b是抗俯沖角或抗提升 角。
[0058] 圖5A和圖5B是用于解釋作為影響車輪角速度的元素的車輪滾動半徑的變化的影 響量的圖。在圖5A中，當(dāng)路面RS是平路面時，V是車輪30的旋轉(zhuǎn)速度，且r是滾動半徑，而ω是 角速度。Fzo是車輪30從路面RS接收的力。如在圖5Β中所示，當(dāng)路面RS上存在隆起時，F(xiàn)zo改變 為Fz日+SFz〇, ω改變?yōu)棣?+ δω，且車輪30的滾動半徑r改變?yōu)閞-Sr，而V維持恒定。
[0059] 在此情況中，ω滿足在方程(9a)中指示的關(guān)系。車輪滾動半徑的變化的影響量也 大致地由方程(9b )代表為角速度ω tire。在方程(9b )中，壯tire是FzO的無限小的改變，且kt是 車輪30的彈性模量。η也是滾動半徑相對于載荷的斜率與車輪30的靜載荷半徑相對于載荷 的斜率的比。
[0062] 考慮到包括影響車輪角速度的Ξ個影響量的模型，來自W上的方程（7) (8b)和 (9b)的車輪角速度ω由如下的方程(10)表達(dá)。
[0063]
[0064] 在方程（10)中，系數(shù)曰1、曰2、曰3是作為前輪的車輪30F和作為后輪的車輪30R之間的 差異，且相對于車輪30F、30R的車輪角速度〇:、〇,分別成列地表示為表1中的片、也。在此， 帶有后綴?'和V'的參數(shù)分別指示了與車輪30F和車輪30R相關(guān)的參數(shù)。Rw標(biāo)示了車輪的滾 動半徑。θτ也是抗提升角，且0f也是抗俯沖角。
[00化]表1
[0066]
[0067]因此，使用拉普拉斯變換由方程(11)代表車輪角速度Of、Or。此外，如果方程(11) W矩陣形式表達(dá)，則所述方程(11)表達(dá)為2X6矩陣B(s)(將在下文中簡稱為"矩陣B")，如在 方程(12)中所指示。
[0070] 矩陣B是代表了輪速影響元素模型的輪速影響元素模型矩陣，且可通過使矩陣B作 用在車身狀態(tài)量上來計算車輪角速度。
[0071] 因此，如果使用如上所指示的方程(3)和方程（12)，則具有作為分量的車輪角速度 ωf、ωr的向量表達(dá)為通過如下方式獲得的向量，即通過使作為矩陣B和矩陣A的乘積的矩陣 BA作用在(乘W)路面輸入上，如在下面的方程(13)中所指示。具有作為分量的路面輸入zwf、 zwr的向量也表達(dá)為通過如下方式獲得的向量，即通過使作為矩陣BA的逆矩陣的矩陣(ΒΑΓ? 作用在(乘W)車輪角速度上，如由下面的方程（14)所指示。此外，具有作為車身狀態(tài)量的Ζ、 Θ且具有作為分量的狀態(tài)變量Fzf、、Fzr、Zsf、Zsr的向量通過順序地使矩陣(BAΓl和矩陣A作用 在(乘W)車輪角速度上來獲得，如在下面的方程(15)中所指示。W此方式，可W估計所有車 身狀態(tài)量，例如dzAlt和d目/化。
[0075] 相應(yīng)地，d目/化(通過拉普拉斯變換為目S)例如可根據(jù)如下的方程(16)獲得。
[0076]
[0077] 圖6是指示了具有控制塊的形式的車身狀態(tài)量估計單元1的功能的示意圖。如在圖 6中所示，路面輸入計算單元la通過將具有所獲得的車輪角速度ω f、ω r作為分量的向量與 逆矩陣(BA)~1相乘來計算路面輸入Zwf、Zwr的估計值。車身狀態(tài)量計算單元lb通過將具有路 面輸入Zwf、Zwr的估計值的向量與矩陣A相乘來計算具有Z、θ、Fzf、Fzr、Zsf、Zsr作為分量的向量 X的估計值。對于作為結(jié)果的向量X進(jìn)行拉普拉斯變換，使得可獲得車身狀態(tài)量的估計值，例 如俯仰率d0/dt的估計值。
[0078] 根據(jù)第一實施例，通過使車輛運動模型矩陣A和輪速影響元素模型矩陣B的乘積的 逆矩陣(BA)~1作用在所獲得的車輪角速度ωf、ωr上來計算對于車輪的路面輸入Zwf、Zwr的估 計值，且通過使車輛運動模型矩陣A進(jìn)一步作用在因此計算出的路面輸入的估計值上來計 算車身狀態(tài)量的估計值。此時，使用了輪速影響元素模型矩陣，所述輪速影響元素模型矩陣 代表使用了如下至少Ξ個輪速影響元素的輪速影響元素模型，即由于圍繞車輛的重屯、的俯 仰導(dǎo)致的影響量、懸架幾何影響量和車輛的滾動半徑的變化的影響量。通過使用此模型矩 陣，可考慮到Ξ個輪速影響元素對于輪速的影響來計算車身狀態(tài)量的估計值;因此，可 更高的精度估計車身狀態(tài)量。
[0079] (第二實施例）
[0080] 將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的車身狀態(tài)量估計裝置。根據(jù)第二實施例的車身 狀態(tài)量估計裝置具有大體上與根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計單元1相同的構(gòu)造;因此， 將僅描述差異。
[0081] 在根據(jù)第二實施例的車身狀態(tài)量估計裝置中，在如在圖3A和圖3B中所示的車輛10 的車身的力學(xué)的車輛運動模型中，將車輛的車身的歸一化的慣性矩設(shè)定為1。作為結(jié)果，質(zhì) 量郵（=皿Xレ/αr+Lf))，mr(=皿XLf/αr+Lf))被視作分別放置在前輪的車軸上和后輪的 車軸上，且因此矩陣A和矩陣(BA)-i被對角化。
[0082] 圖7是指示了具有控制塊的形式的根據(jù)第二實施例的車身狀態(tài)量估計裝置的功能 的示意圖。因為矩陣A和矩陣(BA)~i如上所述被對角化，所W路面輸入計算單元la通過使矩 陣(BA)~i中的與前輪相關(guān)的元素(BA)f~i作用在作為所獲得的車輪角速度Of、Or中的一個 車輪角速度的車輪角速度Wf上來計算路面輸入Zwf的估計值。車身狀態(tài)量計算單元lb通過 使矩陣A中的與前輪相關(guān)的元素 Af作用在路面輸入zwf的估計值上來計算dzbf/dt的估計值。 也與W上的計算獨立地，路面輸入計算單元la通過使矩陣（ΒΑΓ1中的與后輪相關(guān)的元素 (BA)r~l作用在作為所獲得的車輪角速度ωτ上來計算路面輸入Zwr的估計值。車身狀態(tài)量計 算單元化通過使矩陣A中的與后輪相關(guān)的元素 Ar作用在路面輸入Zwr的估計值上來計算dzbr/ dt的估計值。此外，車身狀態(tài)量計算單元lb可估計俯仰率d目/dt的估計值，運通過由減法器 化a獲得dzbf/化的估計值與化br/化的估計值之間的差且由除法器化b將所述差除Wwb來進(jìn) 行。在此，wb是軸距（=：U+Lf)。
[0083] 根據(jù)第二實施例，與前輪相關(guān)的估計值和與后輪相關(guān)的估計值可彼此獨立地計 算;因此，降低了車身狀態(tài)量估計裝置的計算負(fù)荷。
[0084] (第=實施例）
[0085] 將描述根據(jù)本發(fā)明的第Ξ實施例的車身狀態(tài)量估計裝置。根據(jù)第Ξ實施例的車身 狀態(tài)量估計裝置具有大體上與根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計單元1相同的構(gòu)造;因此， 將僅描述差異。
[0086] 在根據(jù)第Ξ實施例的車身狀態(tài)量估計裝置中，在車輛10的車身的力學(xué)的車輛運動 模型中，車輛的車身的歸一化的慣性矩也被設(shè)定為1。因此，矩陣A和矩陣(BA)~i被對角化。
[0087] 圖8是指示了具有控制塊的形式的根據(jù)第Ξ實施例的車身狀態(tài)量估計裝置的功能 的示意圖。因為如上所述矩陣A和矩陣(BA)~i被對角化，所W路面輸入計算單元la通過使矩 陣(BA)~i中的與前輪相關(guān)的元素(BA)f~i作用在作為所獲得的車輪角速度Of上來計算路面 輸入zwf的估計值。車身狀態(tài)量計算單元lb通過使矩陣A中的與前輪相關(guān)的元素 Af作用在路 面輸入Zwf的估計值上來計算dzbf/dt的估計值。也與W上的計算獨立地，車身狀態(tài)量計算單 元lb通過將軸距濾波器Ibc應(yīng)用于計算出的路面輸入Zwf而從所述路面輸入Zwf計算路面輸 入Zwr的估計值，且通過使矩陣A中的與后輪相關(guān)的元素 Ar進(jìn)一步作用在路面輸入Zwr的估計 值上來計算dzbrMt的估計值。軸距濾波器化C使得軸距延遲量(e-(LWs，其中V是車輛速度，L 是軸距（ = k+Lf))作用在計算出的路面輸入Zwf上，。此外，車身狀態(tài)量計算單元lb可獲得俯 仰率d目/dt的估計值，運通過由減法器化a獲得dzbr/dt的估計值與dzbf/dt的估計值之間的 差且由除法器化b將所述差除Wwb來進(jìn)行。
[0088] 根據(jù)第Ξ實施例，后輪的路面輸入Zwr的估計值使用前輪的路面輸入Zwf的估計值 來計算，且估計值的隨后的計算相對于前輪和后輪獨立地進(jìn)行。因此，降低了車身狀態(tài)量估 計裝置的計算負(fù)荷。
[0089] 然后，作為本發(fā)明的示例，在車輛上進(jìn)行了行駛實驗，所述車輛上安裝了基于第一 實施例的車身狀態(tài)量估計裝置，且車身的俯仰率由在車身中設(shè)置的傳感器測量且與由車身 狀態(tài)量估計裝置估計的俯仰率進(jìn)行比較。
[0090] 圖9A至圖9巧旨示了在根據(jù)第一實施例的車身狀態(tài)量估計裝置的示例中的俯仰率 的估計值和實測值W及與運些值相關(guān)的傳遞函數(shù)。圖9A示出了俯仰率的估計值和實測值隨 時間的變化。圖9B和圖9C使用對數(shù)軸示出了每個通過將估計值除W實測值所獲得的增益比 和相位比的頻率分布。在圖9A至圖9C中的每個圖中，實線指示了估計值，且虛線指示了實測 值。如在圖9B和圖9帥所示，增益比接近1，且相位比接近零，由此可確認(rèn)估計值相對于實測 值W高精度被估計。
[0091] 通過根據(jù)W上所述的實施例中的每個實施例的車身狀態(tài)量估計裝置估計的車身 狀態(tài)量可用于車輛10的阻尼控制，所述阻尼控制根據(jù)類似于肝2011-17303A的情況中的構(gòu) 造和方法來執(zhí)行。
[0092] 在執(zhí)行阻尼控制時，例如當(dāng)由于從路面到作為車輛10的左前輪和右前輪的車輪 30FL、30FR和作為車輛10的左后輪和右后輪的車輪30化、30RR的輸入而使車輛10在俯仰方 向或跳動方向上發(fā)生具有1至4Hz的頻率分量更特別地具有大約1.5Hz的頻率分量的振動 時，ECU 50可構(gòu)造為通過控制動力源21W便生成相反相位的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩W因此調(diào)整從車輪 (當(dāng)驅(qū)動時為驅(qū)動輪)施加到路面的"車輪轉(zhuǎn)矩"（作用在車輪和與車輪接觸的路面之間的轉(zhuǎn) 矩)來抑制該振動。然后，ECU 50控制動力源21的動力或驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，W執(zhí)行車輪轉(zhuǎn)矩控制，W 在作為用于將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到路面的驅(qū)動輪的車輪30化、30RR中生成作為抑制黃載質(zhì)量振 動的車輪轉(zhuǎn)矩的阻尼轉(zhuǎn)矩，且因此抑制振動。當(dāng)由ECU 50執(zhí)行阻尼控制時，阻尼轉(zhuǎn)矩施加到 車輪30化、30RR，W抑制黃載質(zhì)量振動。
[0093] 懸架機(jī)構(gòu)8(FL、80FR、80化、80RR可構(gòu)造為主動懸架，且ECU 50可構(gòu)造為基于估計 的車身狀態(tài)量來主動地控制懸架機(jī)構(gòu)8(FL、80FR、80化、80RR，W執(zhí)行對于車輛10的姿態(tài)控 制。
[0094] 雖然在根據(jù)前述實施例中的每個實施例的車身狀態(tài)量估計裝置中將二輪模型用 作車輛10的力學(xué)的車輛運動模型，但本發(fā)明不限制于使用二輪模型。例如，四輪模型可用作 車輛運動模型，且例如估計裝置可接收針對各車輪30化、30FR、30化、30RR由輪速傳感器 40尸1^、4(^1?、40化、401?1?獲得的輪速\%。1^、￥*。1?、￥*化、￥*1?1?作為車輪角速度。然后，例如通過 使用代表了與四輪模型對應(yīng)的車輛運動模型的車輛運動模型矩陣和代表了使用W上所述 的Ξ個輪速影響元素的輪速影響元素模型的輪速影響元素模型矩陣來計算估計值，估計裝 置可估計車輛的側(cè)傾率。
[0095] 雖然根據(jù)前述實施例中的每個實施例的車身狀態(tài)量估計裝置使車輛運動模型矩 陣和輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣作用在輪速上，但可替代矩陣使用卡爾曼濾波 器。
[0096] 應(yīng)理解的是本發(fā)明不限制于W上所述的實施例，而是本發(fā)明包括通過合適地將W 上所述的各實施例的組成元素組合來構(gòu)造的那些實施例。另外的效果和修改的示例可由本 領(lǐng)域一般技術(shù)人員從W上描述中容易地導(dǎo)出。因此，本發(fā)明的進(jìn)一步的延伸的形式不限制 于W上所述的實施例，而是可進(jìn)行多種改變或修改。
【主權(quán)項】
1. 一種能適應(yīng)于車輛的車身狀態(tài)量估計裝置，所述車輛包括輪速傳感器，所述輪速傳 感器獲得被安裝到所述車輛上的車輪的輪速，所述車身狀態(tài)量估計裝置包括： 路面輸入計算單元，所述路面輸入計算單元通過使車輛運動模型矩陣和輪速影響元素 模型矩陣的乘積的逆矩陣作用在獲得的輪速上來計算對于所述車輪的路面輸入的估計值， 所述車輛運動模型矩陣代表所述車輛的力學(xué)的車輛運動模型，所述輪速影響元素模型矩陣 代表使用三個輪速影響元素作為影響所述輪速的元素的輪速影響元素模型，所述輪速影響 元素包括由于圍繞車身的重心的俯仰導(dǎo)致的影響量、懸架幾何影響量和車輪滾動半徑的變 化的影響量;和 車身狀態(tài)量計算單元，所述車身狀態(tài)量計算單元通過使所述車輛運動模型矩陣作用在 由所述路面輸入計算單元計算出的所述路面輸入的估計值上來計算車身狀態(tài)量的估計值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身狀態(tài)量估計裝置，其中： 在所述車輛運動模型中，所述車輛的車身的歸一化的慣性矩為1; 所述輪速包括所述車輛的前輪的輪速和所述車輛的后輪的輪速； 所述路面輸入包括對于所述車輛的前輪的路面輸入和對于所述后輪的路面輸入;并且 所述路面輸入計算單元通過使與所述前輪相關(guān)的逆矩陣的元素作用在獲得的前輪的 輪速上來計算對于所述前輪的路面輸入的估計值，并且通過使與所述后輪相關(guān)的逆矩陣的 元素作用在獲得的后輪的輪速上來計算對于所述后輪的路面輸入的估計值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身狀態(tài)量估計裝置，其中： 在所述車輛運動模型中，所述車輛的車身的歸一化的慣性矩為1; 所述輪速包括所述車輛的前輪的輪速;并且 所述路面輸入計算單元通過使與所述前輪相關(guān)的逆矩陣的元素作用在獲得的前輪的 輪速上來計算對于所述前輪的路面輸入的估計值，并且通過使所述車輛的軸距延遲量作用 在對于所述前輪的路面輸入的估計值上來計算對于后輪的路面輸入的估計值。4. 一種車輛的阻尼控制系統(tǒng)，包括： 傳感器，所述傳感器獲得所述車輛的輪速;和 電子控制單元，所述電子控制單元被構(gòu)造成： 通過使車輛運動模型矩陣和輪速影響元素模型矩陣的乘積的逆矩陣作用在獲得的輪 速上來計算對于車輪的路面輸入的估計值，所述車輛運動模型矩陣代表所述車輛的力學(xué)的 車輛運動模型，所述輪速影響元素模型矩陣代表使用三個輪速影響元素作為影響所述輪速 的元素的輪速影響元素模型，所述輪速影響元素包括由于圍繞車身的重心的俯仰導(dǎo)致的影 響量、懸架幾何影響量和車輪滾動半徑的變化的影響量， 通過使所述車輛運動模型矩陣作用在計算出的路面輸入的估計值上，來計算車身狀態(tài) 量的估計值，并且 基于所述車身狀態(tài)量的估計值，控制所述車輛的動力源。
【文檔編號】B60W30/02GK105966394SQ201610131816
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】劉延慶
【申請人】豐田自動車株式會社