專利名稱：車輛控制裝置及運(yùn)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行車輛的控制的車輛控制裝置及運(yùn)算車輛的重心高度或其相關(guān)值的運(yùn)算裝置。
背景技術(shù)：
作為以往的車輛控制裝置，已知有一種分別檢測(cè)車輛的側(cè)傾角、作用于車輛的橫向加速度及車輛的重量，基于這些檢測(cè)信息并基于側(cè)傾時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程式而推定車輛的重心高度的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)1)。該車輛控制裝置基于推定的重心高度而設(shè)定車輛的側(cè)傾的判定閾值，按照該判定閾值，判定回旋時(shí)的橫向加速度等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過輸出控制信號(hào)而能夠進(jìn)行自動(dòng)減速控制等。專利文獻(xiàn)1日本特開平11-835 號(hào)公報(bào)在此，就上述的車輛控制裝置而言，存在無法以充分的精度進(jìn)行重心高度的推定的情況。由此，上述的車輛控制裝置在基于重心高度而輸出控制信號(hào)時(shí)，有可能無法輸出充分精度的控制信號(hào)，而車輛控制的效果不充分。由此，一直以來追求一種提高重心高度的推定精度，而能充分地發(fā)揮車輛控制的效果的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決這樣的問題而作出，其目的在于提供一種能夠充分地發(fā)揮車輛控制的效果的車輛控制裝置、及能夠以充分的精度來推定重心高度或與該重心高度相關(guān)的相關(guān)值的運(yùn)算裝置。本發(fā)明的車輛控制裝置根據(jù)基于側(cè)傾狀態(tài)或俯仰狀態(tài)下的車輛的行駛狀況的重心高度或與重心高度相關(guān)的相關(guān)值，而輸出車輛的控制信號(hào)，車輛控制裝置的特征在于，根據(jù)反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的車輛控制裝置，能夠根據(jù)反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算控制信號(hào)，因此在車輛的側(cè)傾時(shí)或俯仰時(shí)，能夠進(jìn)行與側(cè)傾角或俯仰角對(duì)應(yīng)的高精度的車輛控制。由此，能夠充分地發(fā)揮車輛控制的效果。另外，本發(fā)明的運(yùn)算裝置運(yùn)算車輛的重心高度或與重心高度相關(guān)的相關(guān)值，其特征在于根據(jù)反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算重心高度或相關(guān)值。根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)算裝置，能夠基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算重心高度或相關(guān)值，因此在車輛的側(cè)傾時(shí)或俯仰時(shí)，能夠?qū)?yīng)于側(cè)傾角或俯仰角而充分高精度地運(yùn)算重心高度或其相關(guān)值。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠充分地發(fā)揮車輛控制的效果，能夠以充分的精度來推定重心高度或與其重心高度相關(guān)的相關(guān)值。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的車輛控制裝置的控制塊結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的車輛控制裝置中的控制處理的流程圖。圖3是從側(cè)方觀察車輛而得到的圖，是表示作用于車輛的各加速度或載荷的圖。圖4是從側(cè)方觀察俯仰狀態(tài)的車輛而得到的圖，是表示作用于車輛的各加速度或載荷的圖。圖5是為了限定車輛的車重及重心高度的范圍而使用的線圖。圖6是從正面觀察回旋的車輛而得到的圖，是表示作用于車輛的各加速度的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)地說明適合于本發(fā)明的車輛控制裝置的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的車輛控制裝置1的控制塊結(jié)構(gòu)的圖。車輛控制裝置1具有基于側(cè)傾狀態(tài)或俯仰狀態(tài)下的車輛的行駛狀況的重心高度及車重(與重心高度相關(guān)的相關(guān)值)，而向車輛輸出控制信號(hào)的功能。而且，車輛控制裝置1具有基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算控制信號(hào)的功能。車輛控制裝置1具備運(yùn)算裝置2、加速度檢測(cè)部3、橫向加速度檢測(cè)部4、前軸載荷檢測(cè)部6、后軸載荷檢測(cè)部7、側(cè)傾角檢測(cè)部8、俯仰角檢測(cè)部9而構(gòu)成。加速度檢測(cè)部3具有檢測(cè)車輛的前后加速度的功能，例如由在ABS或VSC中使用的加速度傳感器構(gòu)成?；蛘呒铀俣葯z測(cè)部3也可以基于車輪速來檢測(cè)前后加速度。加速度檢測(cè)部3具有將檢測(cè)到的車輛的前后加速度向運(yùn)算裝置2輸出的功能。橫向加速度檢測(cè)部 4具有檢測(cè)車輛的橫向加速度的功能，由橫向加速度傳感器構(gòu)成。橫向加速度檢測(cè)部4具有將檢測(cè)到的橫向加速度向運(yùn)算裝置2輸出的功能。前軸載荷檢測(cè)部6具有檢測(cè)作用在車輛Ml的前軸FS上的載荷Ff的功能(參照?qǐng)D3、圖4)，由設(shè)置在前軸FS上的壓力傳感器等構(gòu)成。后軸載荷檢測(cè)部7具有檢測(cè)作用在車輛Ml的后軸RS上的載荷&的功能(參照?qǐng)D3、圖4)，由設(shè)置在后軸RS上的壓力傳感器等構(gòu)成。前軸載荷檢測(cè)部6及后軸載荷檢測(cè)部7具有將檢測(cè)到的載荷向運(yùn)算裝置2輸出的功能。側(cè)傾角檢測(cè)部8具有檢測(cè)車輛Ml的側(cè)傾角的功能，由側(cè)傾角傳感器構(gòu)成。側(cè)傾角檢測(cè)部8能夠與簾式氣囊的傳感器進(jìn)行共有。側(cè)傾角檢測(cè)部8具有將檢測(cè)到的側(cè)傾角向運(yùn)算裝置2輸出的功能。俯仰角檢測(cè)部9具有檢測(cè)車輛Ml的俯仰角的功能，由俯仰角傳感器構(gòu)成。俯仰角檢測(cè)部9具有將檢測(cè)到的俯仰角向運(yùn)算裝置2輸出的功能。運(yùn)算裝置2是進(jìn)行車輛控制裝置1整體的控制的ECU (Electronic Control Unit 電子控制單元)等電子控制單元，例如以CPU為主體構(gòu)成，具備R0M、RAM、輸入信號(hào)電路、輸出信號(hào)電路、電源電路等。該運(yùn)算裝置2具有基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算車輛的重心高度及車重的功能。運(yùn)算裝置2具備運(yùn)算部11、范圍限定部12、選擇部 13而構(gòu)成。運(yùn)算部11具有基于車輛的行駛狀況而運(yùn)算表示車重與車輛的重心高度的積的曲線的功能。具體而言，運(yùn)算部11具有當(dāng)車輛在平坦的道路或坡道上行駛時(shí)，基于車輛的繞前輪或后輪的力矩的平衡而運(yùn)算車重與重心高度的積的功能。而且，運(yùn)算部11具有當(dāng)車輛以規(guī)定的橫向加速度進(jìn)行回旋時(shí)，基于旋轉(zhuǎn)力矩或重力產(chǎn)生的力矩的平衡而運(yùn)算車重與重心高度的積的功能。尤其是在本實(shí)施方式中，運(yùn)算部11能夠?qū)?yīng)于側(cè)傾角或俯仰角而修正前后加速度、重力加速度、橫向加速度來進(jìn)行運(yùn)算。而且，運(yùn)算部11具有基于選擇部13所選擇的車重的值及重心高度的值，而運(yùn)算用于車輛控制的控制信號(hào)值，并輸出該控制信號(hào)的功能。作為車輛控制，例如列舉有基于重心高度而用于抑制車輛的側(cè)傾的側(cè)傾抑制控制、 或基于車重而預(yù)測(cè)燃耗的燃耗預(yù)測(cè)控制。范圍限定部12表示車重與重心高度的關(guān)系，具有通過將基于車輛的規(guī)格而預(yù)先確定的直線與運(yùn)算部11所運(yùn)算出的曲線疊加，而限定車重及重心高度的范圍的功能。關(guān)于范圍限定部12限定范圍的方法的詳細(xì)情況，在后面敘述。選擇部13具有從范圍限定部12所限定的范圍中，選擇車重的值及重心高度的值的功能。而且，選擇部13具有選擇范圍限定部12所限定的范圍中的比車重的中間值大的值作為車重的值，并選擇范圍限定部12所限定的范圍中的比重心高度的中間值大的值作為重心高度的值的功能。而且，選擇部13具有選擇范圍限定部12所限定的范圍的邊界位置上的車重的值作為車重的值，并選擇范圍限定部12所限定的范圍的邊界位置上的重心高度的值作為重心高度的值的功能。接下來，參照?qǐng)D2 圖6，說明本實(shí)施方式的車輛控制裝置1的動(dòng)作。圖2是表示本實(shí)施方式的車輛控制裝置1的控制處理的流程圖。圖3是表示從側(cè)方觀察車輛Ml而得到的圖，是表示作用于車輛Ml的各加速度或載荷的圖。圖4是從側(cè)方觀察俯仰狀態(tài)的車輛 Ml而得到的圖，是表示作用于車輛Ml的各加速度或載荷的圖。圖5是為了限定車輛Ml的車重及重心高度的范圍而使用的線圖。圖6是從正面觀察回旋的車輛Ml而得到的圖，是表示作用于車輛Ml的各加速度的圖。首先，參照?qǐng)D2、圖3、圖4、圖5，說明通過運(yùn)算繞前輪的力矩的平衡，而推定在平坦的道路上行駛時(shí)的俯仰狀態(tài)下的車輛Ml的車重及重心高度的情況的控制處理。在圖3及圖4中，M表示車輛Ml的車重，h表示以地面為基準(zhǔn)時(shí)的車輛Ml的重心G的重心高度，L表示車輛Ml的軸距，Lf表示車輛Ml的從前軸FS到重心G的水平方向上的距離，Lr表示車輛 Ml的從后軸RS到重心G的水平方向上的距離。而且，F(xiàn)f表示作用于前軸FS的載荷，F(xiàn)r表示作用于后軸RS的載荷，gx表示前后加速度，g表示重力加速度。首先，從加速度檢測(cè)部3、橫向加速度檢測(cè)部4、前軸載荷檢測(cè)部6、后軸載荷檢測(cè)部7、側(cè)傾角檢測(cè)部8、俯仰角檢測(cè)部9向運(yùn)算部11輸入各值(步驟S10)。在該SlO的處理中，輸入前后加速度I、前軸載荷Ff、后軸載荷&、橫向加速度&、側(cè)傾角及俯仰角，并且還依次輸入經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后的前后加速度^/、前軸載荷Ff'、后軸載荷F/、橫向加速度、 側(cè)傾角及俯仰角。接著，運(yùn)算部11基于繞前輪的力矩的平衡的式子，而求出表示車重M與重心高度h的積(M*h)的式子(步驟SU)。在此，在求出表示不是俯仰狀態(tài)的圖3所示的狀況下的(Μ·10的式子后，求出俯仰狀態(tài)的圖4所示的狀況下的式子。具體而言，運(yùn)算部 11取得圖3所示的狀況下的繞前輪的力矩的平衡的式子(1)。而且，運(yùn)算部11在前后加速度變化成^/，且后軸載荷成為F/時(shí)，與式子(1)同樣地取得力矩的平衡的式子O)。接著，運(yùn)算部11通過從式子(1)減去式子( 而得到式子C3)。而且，運(yùn)算部11通過對(duì)式子 (3)進(jìn)行變形，而得到表示車重M與重心高度h的積(M · h)的式子(4)。Fr · L = M · g · Lf+M · gx · h…式(1)Fr' · L = M · g · Lf+M ‘ gx' ‘ h …式 (2)
(Fr-Fr' )L = M-h(gx-gx')…式(3)M-h= (Fr-Fr' )L/(gx-gx') …式 G)接下來，如圖4(a)所示，當(dāng)車輛Ml以俯仰角Φ進(jìn)行俯仰時(shí)，運(yùn)算部11將俯仰角的影響反映于各加速度。即，運(yùn)算部11在俯仰時(shí)向加速度檢測(cè)部3所能夠檢測(cè)的計(jì)測(cè)值反映重力加速度g的車輛前后軸方向成分及前后加速度&的車輛前后軸方向成分，因此對(duì)應(yīng)于俯仰角來修正前后加速度而進(jìn)行運(yùn)算。具體而言，如圖4(b)所示，加速度檢測(cè)部3的計(jì)測(cè)值^ms成為重力加速度g的車輛前后軸方向成分g ·ΗηΦ與前后加速度gx的車輛前后軸方向成分^^cosct的和，因此如式(5)所示。因此，運(yùn)算部11得到式(6)作為表示前后加速度的式子。而且，在前后加速度變化為‘，且俯仰角從Φ變化為Φ ‘時(shí)，運(yùn)算部 11取得式(7)。運(yùn)算部11通過將式(7)應(yīng)用于上述的式C3)及式，而得到式(8)及式 (9)。由此，如圖5所示，能得到表示車重M與重心高度h的積的曲線Cl。gsens = (gx · cos Φ+g · sin Φ) ...式(5)gx = (gsens-g · sin Φ)/cos Φ …式(6)gx-gx ‘ = (gsens' -g · β ηφ ' )/cos Φ ‘ - (gsens_g · sin Φ)/cos Φ ...式(7)(Fr-Fr ‘ ) L = M · h {(gsens ‘ -g · 8 ηΦ ‘ )/cos<K -(gsens-g ‘ sin Φ)/cos Φ} …式⑶M · h = (Fr-Fr ‘ ) L/ {(gsens ‘ -g · 8 ηΦ ‘ )/cos<ji' -(gsens-g ‘ sin Φ)/cos Φ} …式(9)范圍限定部12限定車重M及重心高度h的范圍FD (步驟S14)。具體而言，范圍限定部12在圖5所示的曲線圖上，通過使直線L1、L2與曲線Cl疊加，而限定車重M及重心高度h的范圍FD。需要說明的是，在圖5所示的曲線圖中，橫軸表示車重M，縱軸表示重心高度h。直線L1、L2是基于車輛Ml的規(guī)格而預(yù)先決定，且表示車重M與重心高度h的關(guān)系的線圖。通過對(duì)于各車重M來描繪相對(duì)于規(guī)定的車重M而設(shè)想的最大的重心高度而預(yù)先設(shè)定直線Ll。而且，通過對(duì)于各車重M來描繪相對(duì)于規(guī)定的車重M而設(shè)想的最小的重心高度而預(yù)先設(shè)定直線L2。最低車重為Mmin且最低重心高度為hmin時(shí)，直線Li、L2都通過坐標(biāo) (Mmin, hmin)，直線Ll的斜率設(shè)定成大于直線L2的斜率。范圍限定部12通過使S12所取得的曲線Cl與直線L1、L2疊加，而取得曲線Cl與直線Ll的交點(diǎn)Pl上的車重Ml和重心高度hi，并取得曲線Cl與直線L2的交點(diǎn)P2上的車重M2和重心高度h2。接下來，范圍限定部12在坐標(biāo)(Ml，h2)的位置設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)P3，并在坐標(biāo)(M2，hi)的位置設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)P4。由此，范圍限定部12將以Pl (Ml，hl)、P2(M2，h2)、 P3(Ml，h2)、P4(M2，hl)為頂點(diǎn)的長(zhǎng)方形所包圍的區(qū)域限定作為車重M及重心高度h的范圍 FD0選擇部13從S14所限定的范圍FD中，選擇車重M的值及重心高度h的值(步驟 S16)。選擇部13雖然優(yōu)選從范圍FD中選擇任意的車重的值及重心高度的值，但優(yōu)選以在進(jìn)行用于抑制車輛的側(cè)傾的控制時(shí)或進(jìn)行用于預(yù)測(cè)燃耗的控制時(shí)成為嚴(yán)格的條件的方式選擇各值。在車輛的側(cè)傾抑制的控制中，車輛的重心高度h越大就越成為嚴(yán)格的條件，在用于預(yù)測(cè)燃耗的控制中，車重M越大就越成為嚴(yán)格的條件。因此，選擇部13選擇范圍FD的邊界位置上的值即M2作為車重M,并選擇范圍FD的邊界位置上的值即hi作為重心高度h (即選擇P4中的值)。特別優(yōu)選，選擇部13取代邊界位置上的值即(M2，hi)，而選擇范圍FD中的比車重的中間值即(M1+M2) /2大的值作為車重M的值，并選擇范圍FD中的比重心高度的中間值即(hhh2V2大的值作為重心高度h的值。需要說明的是，由坐標(biāo)((M1+M2V2， (hl+h2)/2))表示的坐標(biāo)點(diǎn)P5是范圍FD的中心點(diǎn)。當(dāng)S16的處理結(jié)束時(shí)，運(yùn)算部11基于S16中選擇的車重的值及重心高度的值，而運(yùn)算用于車輛控制的控制信號(hào)值，并輸出該控制信號(hào)。當(dāng)輸出控制信號(hào)時(shí)，圖2所示的控制處理結(jié)束，再次從SlO開始處理。接下來，參照?qǐng)D2、圖5、圖6，說明車輛Ml以橫向加速度&回旋的情況下的推定車重及重心高度時(shí)的控制處理。但是，在本控制處理中，SlO的輸入處理、S14的范圍限定處理、S16的選擇處理進(jìn)行與Ml在平坦的道路上行駛時(shí)的繞前輪的力矩的平衡的控制處理同樣的處理，因此僅說明S12的運(yùn)算處理。在圖6中，M表示車輛Ml的車重，hs表示側(cè)傾中心RC與車輛Ml的重心G之間的距離，Φ表示側(cè)傾角，&表示橫向加速度，g表示重力加速度。需要說明的是，在該處理中，hs成為“重心高度”。在圖5中，重心高度h被置換成重心高度hs。運(yùn)算部11求出表示車重M與重心高度hs的積(M*hs)的式子(步驟S12)。 具體而言，運(yùn)算部11基于側(cè)傾角來進(jìn)行各加速度的修正以對(duì)橫向加速度&及重力加速度g反映側(cè)傾角的影響。因此，運(yùn)算部11將作用于車輛Ml的慣性力所引起的旋轉(zhuǎn)力矩表示為M· & · cos Φ ·&，將車輛Ml的因斜率產(chǎn)生的重力所引起的旋轉(zhuǎn)力矩表示為 Μ.δ.8 ηΦ - hs.由此，側(cè)傾剛性為K41時(shí)，運(yùn)算部11取得式(10)。作為橫向加速度檢測(cè)部4，將橫向加速度傳感器安裝在車輛Ml中的側(cè)傾的部位上時(shí)，檢測(cè)的橫向加速度^sens 由式(11)表示。運(yùn)算部11對(duì)式(10)進(jìn)行變形而取得式(12)，并取得式(1 。由此，如圖 5所示，能得到表示車重M與重心高度hs的積的曲線C2。
權(quán)利要求
1.一種車輛控制裝置，根據(jù)基于側(cè)傾狀態(tài)或俯仰狀態(tài)下的車輛的行駛狀況的重心高度或與所述重心高度相關(guān)的相關(guān)值而輸出所述車輛的控制信號(hào)，其特征在于，根據(jù)反映了側(cè)傾角或俯仰角的所述車輛的加速度而運(yùn)算所述控制信號(hào)。
2.一種運(yùn)算裝置，運(yùn)算車輛的重心高度或與所述重心高度相關(guān)的相關(guān)值，其特征在于， 根據(jù)反映了所述車輛的側(cè)傾角或俯仰角的所述車輛的加速度而運(yùn)算所述重心高度或所述相關(guān)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠充分地發(fā)揮車輛控制的效果的車輛控制裝置。車輛控制裝置(1)根據(jù)基于側(cè)傾狀態(tài)或俯仰狀態(tài)下的車輛的行駛狀況的重心高度或與重心高度相關(guān)的相關(guān)值，而向車輛輸出控制信號(hào)，并且基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算控制信號(hào)。運(yùn)算裝置基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算重心高度或車重，基于該重心高度或車重而運(yùn)算控制信號(hào)。如此，車輛控制裝置(1)能夠基于反映了側(cè)傾角或俯仰角的車輛的加速度而運(yùn)算控制信號(hào)，因此在車輛的側(cè)傾時(shí)或俯仰時(shí)，能夠進(jìn)行與側(cè)傾角或俯仰角對(duì)應(yīng)的高精度的車輛控制。
文檔編號(hào)B60W40/12GK102470874SQ20098016034
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者大渕浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社