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JP7622580B2 - Side slip angle calculation device - Google Patents
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JP7622580B2 - Side slip angle calculation device - Google Patents

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Description

本開示は、車両の横すべり角を算出するための横すべり角算出装置に関する。 This disclosure relates to a sideslip angle calculation device for calculating the sideslip angle of a vehicle.

車両が旋回するときには、横すべり角が発生する。ヨーレートでは車両の向いている方向しか検出できず、車両の進行方向を推定するためには、車両の横すべり角を推定する必要がある。 When a vehicle turns, a sideslip angle occurs. Yaw rate can only detect the direction the vehicle is facing, so in order to estimate the vehicle's direction of travel, it is necessary to estimate the vehicle's sideslip angle.

このため、例えば、非特許文献1には、衛星と受信機との相対速度であるGNSSドップラを用いて、横すべり角の推定に必要なパラメータを推定し、横すべり角を決定する手法が示されている。 For this reason, for example, Non-Patent Document 1 shows a method of determining the sideslip angle by estimating the parameters required for estimating the sideslip angle using GNSS Doppler, which is the relative velocity between the satellite and the receiver.

「都市部環境下で適用可能なGNSS/IMUに関する研究」高野瀬碧輝、渥美善規、滝川叶夢、目黒淳一、自動車技術会論文集Vol.51,No.4,July 2020"Research on GNSS/IMU Applicable in Urban Environments" by Aoki Takanose, Yoshinori Atsumi, Kanamu Takikawa, and Junichi Meguro, Transactions of the Society of Automotive Engineers of Japan, Vol. 51, No. 4, July 2020

しかしながら、非特許文献1に記載の手法では、GNSS信号を正常に受信することができない環境では、横すべり角の推定に必要なパラメータを推定できないという問題がある。 However, the method described in Non-Patent Document 1 has the problem that in environments where GNSS signals cannot be received normally, the parameters required for estimating the sideslip angle cannot be estimated.

本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、GNSS信号の受信の有無に係わらず、横すべり角の推定に必要なパラメータを推定することが可能な横すべり角算出装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned points, and aims to provide a sideslip angle calculation device that can estimate parameters necessary for estimating sideslip angle, regardless of whether or not a GNSS signal is received.

上記目的を達成するために、本開示に係る横すべり角算出装置は、
車両の横加速度(α)、車速(V)、及び回転角速度(ωyaw)を取り込み、取り込んだ横加速度(α)、車速(V)、及び回転角速度(ωyaw)に基づいて、車両の横すべり角推定値(βest)を算出する横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)と、
車速(V)と回転角速度(ωyaw)とを乗算した乗算結果(Vωyaw)を算出する乗算部(24)と、
横すべり角推定値算出部が算出する横すべり角推定値(βest)と、乗算部が算出する乗算結果(Vωyaw)とを近似させる係数であるパラメータ(K)を算出するパラメータ算出部(28)と、を備える。
In order to achieve the above object, a sideslip angle calculation device according to the present disclosure includes:
a sideslip angle estimation value calculation unit (14, 16, 20, 22) that receives a lateral acceleration (α y ), a vehicle speed (V), and a rotational angular velocity (ω yaw ) of a vehicle, and calculates a vehicle sideslip angle estimation value (β est ) based on the received lateral acceleration (α y ), vehicle speed (V), and rotational angular velocity (ω yaw );
a multiplication unit (24) that calculates a multiplication result (Vω yaw ) by multiplying a vehicle speed (V) and a rotational angular velocity (ω yaw );
The control system further includes a parameter calculation unit (28) that calculates a parameter (K) that is a coefficient that approximates the sideslip angle estimated value (β est ) calculated by the sideslip angle estimated value calculation unit and the multiplication result (Vω yaw ) calculated by the multiplication unit.

車両の横すべり角は、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)とパラメータ算出部が算出したパラメータ(K)とによって算出することができる。 The vehicle side slip angle can be calculated from the product (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) and the parameter (K) calculated by the parameter calculation unit.

上記のように、本開示による横すべり角算出装置によれば、横すべり角の推定に必要なパラメータ(K)が、横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)が算出する横すべり角推定値(βest)と、乗算部(28)が算出する乗算結果(Vωyaw)とを近似させる係数として算出される。従って、GNSS信号の受信の有無に係わらず、横すべり角の推定に必要なパラメータ(K)を算出することが可能となる。 As described above, according to the sideslip angle calculation device of the present disclosure, the parameter (K) required for estimating the sideslip angle is calculated as a coefficient that approximates the sideslip angle estimated value (β est ) calculated by the sideslip angle estimated value calculation unit (14, 16, 20, 22) and the multiplication result (Vω yaw ) calculated by the multiplication unit (28). Therefore, it is possible to calculate the parameter (K) required for estimating the sideslip angle regardless of whether a GNSS signal is received or not.

上記括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本開示の範囲を制限することを意図したものではない。 The reference numbers in parentheses above are merely examples of the correspondence with specific configurations in the embodiments described below to facilitate understanding of this disclosure, and are not intended to limit the scope of this disclosure in any way.

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。 In addition to the above-mentioned features, the technical features described in each claim of the present invention will become clear from the description of the embodiments and the attached drawings described below.

第1実施形態に係る横すべり角算出装置10の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a sideslip angle calculation device 10 according to a first embodiment. 車両が交差点で右左折するために旋回したときの、横加速度αを車速Vで除算した進行角速度α/Vと、回転角速度ωyawの変化の一例を示す波形図である。1 is a waveform diagram showing an example of changes in traveling angular velocity α y /V, which is obtained by dividing lateral acceleration α y by vehicle speed V, and rotational angular velocity ω yaw, when a vehicle turns right or left at an intersection. 車両が交差点で右左折するために旋回したときの、オフセット誤差dβを除去した横すべり角微分値dβの変化の一例を示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing an example of a change in a side slip angle differential value dβ from which an offset error dβ 0 has been removed when a vehicle turns right or left at an intersection. 車両が交差点で右左折するために旋回したときの、オフセット誤差dβを除去した横すべり角微分値dβを積分することにより算出される横すべり角推定値βestの変化の一例を示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing an example of a change in a sideslip angle estimated value β est calculated by integrating a sideslip angle differential value dβ from which an offset error dβ 0 has been removed when a vehicle turns right or left at an intersection. 図4に示す横すべり角推定値βestの波形と、車両パラメータK、車速V、及び回転角速度ωyawをそれぞれ乗じることによって算出された推定横すべり角βESTの波形と、横すべり角真値を示す波形とを重ねて示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing, in superposition, the waveform of the estimated sideslip angle β EST shown in FIG. 4 , the waveform of the estimated sideslip angle β EST calculated by multiplying the waveform of the estimated sideslip angle β EST by the vehicle parameter K, the vehicle speed V, and the rotational angular velocity ω yaw , respectively, and a waveform indicating the true sideslip angle. 横すべり角算出装置において、推定すべり角βESTを算出するための処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a process for calculating an estimated slip angle β EST in the side slip angle calculation device. 第1実施形態における車両パラメータKの算出方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a method for calculating a vehicle parameter K in the first embodiment. (a)、(b)は、横すべり角推定値βestと、横すべり角微分値dβとの変化の時間的な関係を示す波形図である。6A and 6B are waveform diagrams showing the temporal relationship between the change in the estimated side slip angle β est and the side slip angle differential value dβ. 第2実施形態における車両パラメータKの算出方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a method for calculating a vehicle parameter K in the second embodiment. 第3実施形態に係る車両パラメータKの算出方法を実施するための構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration for implementing a method for calculating a vehicle parameter K according to a third embodiment. 変形例による構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration according to a modified example.

以下、本開示による横すべり角算出装置の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。 Below, an embodiment of the side slip angle calculation device according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る横すべり角算出装置10の構成を示すブロック図である。横すべり角算出装置10は、例えば、メモリ及びプロセッサを少なくとも1つずつ含むコンピュータによって構成することができる。メモリは、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータを非一時的に格納又は記憶する。メモリは、例えば、半導体メモリ、磁気媒体及び光学媒体等のうち少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体(non-transitory tangible storage medium)によって実現される。メモリは、図1にブロックとして示す横すべり角算出装置10が有する機能の内、少なくとも一部を実現するためのプログラムを格納している。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sideslip angle calculation device 10 according to a first embodiment. The sideslip angle calculation device 10 can be configured by, for example, a computer including at least one memory and one processor. The memory non-temporarily stores or memorizes computer-readable programs and data. The memory is realized by, for example, at least one type of non-transitory tangible storage medium among semiconductor memory, magnetic medium, optical medium, and the like. The memory stores a program for realizing at least a part of the functions of the sideslip angle calculation device 10 shown as a block in FIG. 1 .

プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)及びRISC(Reduced Instruction Set Computer)CPU等のうち少なくとも一種類を、コアとして含む。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムに含まれる複数の命令を実行することで、図1にブロックとして示された横すべり角算出装置10の各機能を実現する。いくつかのブロックとして示される機能は、ハードウェア回路によって実現されても良い。 The processor includes at least one of the following types of cores: a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), and a reduced instruction set computer (RISC) CPU. The processor executes a number of instructions included in a program stored in memory to realize the various functions of the side slip angle calculation device 10 shown as blocks in FIG. 1. Some of the functions shown as blocks may be realized by hardware circuits.

横すべり角算出装置10は、加速度センサ1、ジャイロセンサ2、車輪速センサ3、及びGNSS(Global Navigation Satellite System)受信機4からの信号を取り込む。横すべり角算出装置10は、必要に応じて、上記のセンサ等に加えて、もしくは代わりに他のセンサ等からの信号を取り込むように構成しても良い。 The sideslip angle calculation device 10 receives signals from an acceleration sensor 1, a gyro sensor 2, a wheel speed sensor 3, and a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver 4. If necessary, the sideslip angle calculation device 10 may be configured to receive signals from other sensors in addition to or instead of the above sensors.

加速度センサ1は、横すべり角算出装置10が搭載される車両の横方向(左右方向)に作用する横加速度αを検出する。ジャイロセンサ2は、当該車両の回転運動の速度(ヨーレート)ωyawを検出する。 The acceleration sensor 1 detects a lateral acceleration αy acting in the lateral direction (left-right direction) of a vehicle on which the sideslip angle calculation device 10 is mounted. The gyro sensor 2 detects the speed (yaw rate) ωyaw of the rotational motion of the vehicle.

加速度センサ1の検知軸は、地面に対して水平となるように車両に設置される。このため、車両が旋回中にロールして加速度センサ1の検知軸が水平方向から傾くと、加速度センサ1は、車両の運動によって車両の横方向に作用する加速度に加えて、重力加速度も検出することになる。そのため、横すべり角算出装置10は、重力成分除去ブロック12を有している。重力成分除去ブロック12は、加速度センサ1によって検出された横加速度αから、ジャイロセンサ2によって検出される回転角速度ωyawに基づいて、車両の水平方向からの傾きの大きさに応じた重力成分を除去する。これにより、横すべり角算出装置10は、精度の高い横加速度αを得ることができる。 The detection axis of the acceleration sensor 1 is installed on the vehicle so that it is horizontal to the ground. Therefore, when the vehicle rolls while turning and the detection axis of the acceleration sensor 1 tilts from the horizontal direction, the acceleration sensor 1 detects the gravitational acceleration in addition to the acceleration acting in the lateral direction of the vehicle due to the motion of the vehicle. Therefore, the sideslip angle calculation device 10 has a gravitational component removal block 12. The gravitational component removal block 12 removes the gravitational component corresponding to the magnitude of the tilt of the vehicle from the horizontal direction from the lateral acceleration αy detected by the acceleration sensor 1, based on the rotational angular velocity ωyaw detected by the gyro sensor 2. This allows the sideslip angle calculation device 10 to obtain a highly accurate lateral acceleration αy .

車輪速センサ3は、例えば、外周に複数の歯が形成されたロータと電磁ピックアップとを有し、車両の車輪が回転する速度、すなわち、車両が走行する速度Vを検出する。なお、車輪速センサ3として、上述した形式のものに限らず、他の形式の車輪速センサを採用しても良い。GNSS受信機4は、複数の測位衛星からの信号に基づいて、車両の位置情報や速度情報を取得する。 The wheel speed sensor 3 has, for example, a rotor with multiple teeth formed on its outer circumference and an electromagnetic pickup, and detects the speed at which the vehicle wheels rotate, i.e., the speed V at which the vehicle travels. Note that the wheel speed sensor 3 is not limited to the above-mentioned type, and other types of wheel speed sensors may also be used. The GNSS receiver 4 acquires vehicle position information and speed information based on signals from multiple positioning satellites.

横すべり角算出装置10は、車速補正ブロック18を有している。車速補正ブロック18は、車輪速センサ3によって検出される車速Vを、GNSS受信機4で取得した速度情報に基づいて補正する。例えば、車輪速センサ3によって検出される車速Vは、タイヤの空気圧やタイヤの摩耗度合などによる影響を受けて変動する可能性がある。このため、車速補正ブロック18は、GNSS受信機4において取得された正確な速度情報を用いて、車速Vを補正する補正係数を算出する。車速補正ブロック18は、この補正係数を用いて車輪速センサ3によって検出された車速Vを補正する。これにより、横すべり角算出装置10は、一旦、補正係数が算出されれば、GNSS受信機4による速度情報の取得の有無によらず、精度の高い車速Vを得ることができる。ただし、GNSS受信機4及び車速補正ブロック18は省略されても良い。 The sideslip angle calculation device 10 has a vehicle speed correction block 18. The vehicle speed correction block 18 corrects the vehicle speed V detected by the wheel speed sensor 3 based on the speed information acquired by the GNSS receiver 4. For example, the vehicle speed V detected by the wheel speed sensor 3 may vary due to the influence of tire air pressure and the degree of tire wear. For this reason, the vehicle speed correction block 18 calculates a correction coefficient for correcting the vehicle speed V using accurate speed information acquired by the GNSS receiver 4. The vehicle speed correction block 18 corrects the vehicle speed V detected by the wheel speed sensor 3 using this correction coefficient. As a result, once the correction coefficient is calculated, the sideslip angle calculation device 10 can obtain a highly accurate vehicle speed V regardless of whether or not the speed information is acquired by the GNSS receiver 4. However, the GNSS receiver 4 and the vehicle speed correction block 18 may be omitted.

横すべり角算出装置10は、バンドパスフィルタブロック14、16を有する。バンドパスフィルタブロック14は、重力成分除去ブロック12から出力される横加速度αに対してバンドパスフィルタ処理を実行する。また、バンドパスフィルタブロック16は、ジャイロセンサ2によって検出される回転角速度ωyawに対してバンドパスフィルタ処理を実行する。このように、横加速度α及び回転角速度ωyawに対してバンドパスフィルタ処理を施すことにより、横加速度α及び回転角速度ωyawにそれぞれ重畳している高周波ノイズや低周波ノイズを除去することができる。 The sideslip angle calculation device 10 has bandpass filter blocks 14 and 16. The bandpass filter block 14 performs bandpass filtering on the lateral acceleration αy output from the gravity component removal block 12. Furthermore, the bandpass filter block 16 performs bandpass filtering on the rotational angular velocity ωyaw detected by the gyro sensor 2. In this manner, by performing bandpass filtering on the lateral acceleration αy and the rotational angular velocity ωyaw , high frequency noise and low frequency noise superimposed on the lateral acceleration αy and the rotational angular velocity ωyaw, respectively, can be removed.

横加速度α及び回転角速度ωyawに対してバンドパスフィルタ処理を施すことで、後述する横すべり角微分値dβに対してバンドパスフィルタ処理を行うことと同等の効果が得られる。ただし、横加速度αy及び回転角速度ωyawに対してバンドパスフィルタ処理を行うことに代えて、もしくは加えて、横すべり角微分値dβに対してバンドパスフィルタ処理を行っても良い。 By performing band-pass filtering on the lateral acceleration αy and the rotational angular velocity ωyaw , the same effect as performing band-pass filtering on the sideslip angle differential value dβ described later can be obtained. However, instead of or in addition to performing band-pass filtering on the lateral acceleration αy and the rotational angular velocity ωyaw, band-pass filtering may be performed on the sideslip angle differential value dβ.

横すべり角算出装置10は、誤差除去演算ブロック20を有する。誤差除去演算ブロック20は、横加速度α、回転角速度ωyaw、及び車速Vを入力し、一般的に知られている横すべり角微分の数式1に従って、横すべり角微分値dβを算出する。

Figure 0007622580000001
参考として、図2に、車両が交差点で右左折するために旋回したときの、横加速度αを車速Vで除算した進行角速度α/Vと、回転角速度ωyawの変化の一例を示す。図2に示す進行角速度α/Vから回転角速度ωyawを減算することにより、横すべり角微分値dβが算出される。 The sideslip angle calculation device 10 has an error elimination calculation block 20. The error elimination calculation block 20 inputs the lateral acceleration α y , the rotational angular velocity ω yaw , and the vehicle speed V, and calculates a sideslip angle differential value dβ in accordance with Equation 1, which is a commonly known equation for sideslip angle differentiation.
Figure 0007622580000001
For reference, Fig. 2 shows an example of changes in the travel angular velocity αy /V, calculated by dividing the lateral acceleration αy by the vehicle speed V, and the rotational angular velocity ωyaw, when the vehicle turns to turn right or left at an intersection. The sideslip angle differential value dβ is calculated by subtracting the rotational angular velocity ωyaw from the travel angular velocity αy /V shown in Fig. 2.

ここで、温度ドリフトなどにより、各センサの出力にオフセット誤差が含まれていると、上述したバンドパスフィルタブロック14、16だけでは、その影響を十分に取り除くことはできない。オフセット誤差が含まれたまま、横すべり角微分値dβを積分して横すべり角推定値βestを算出した場合、算出される横すべり角推定値βestは真の横すべり角βから大きくずれてしまう。 If the output of each sensor contains an offset error due to temperature drift or the like, the influence of the offset error cannot be sufficiently removed by only using the above-mentioned band-pass filter blocks 14, 16. If the sideslip angle estimated value β est is calculated by integrating the sideslip angle differential value dβ while the offset error is still contained, the calculated sideslip angle estimated value β est will deviate significantly from the true sideslip angle β.

そのため、横すべり角算出装置10は、車両が直進しているのか、旋回しているのかを判定するシーン判定ブロック26を備えている。例えば、シーン判定ブロック26は、ステアリングセンサによって検出されるステアリング角度や、ジャイロセンサ2によって検出される回転角速度ωyawの大きさに基づいて、車両が直進しているか、旋回しているかを判定することができる。そして、誤差除去演算ブロック20は、シーン判定ブロック26の判定結果に基づいて、車両が旋回を開始する前であって、車両が直進しているときに算出される横すべり角微分値dβをオフセット誤差dβとして求める。誤差除去演算ブロック20は、数式1に従って演算した横すべり角微分値dβからオフセット誤差dβを減算した横すべり角微分値dβを算出する。このようにして、誤差除去演算ブロック20は、オフセット誤差dβを除去した横すべり角微分値dβを出力することができる。 Therefore, the sideslip angle calculation device 10 includes a scene determination block 26 that determines whether the vehicle is moving straight or turning. For example, the scene determination block 26 can determine whether the vehicle is moving straight or turning based on the steering angle detected by the steering sensor and the magnitude of the rotational angular velocity ω yaw detected by the gyro sensor 2. Then, based on the determination result of the scene determination block 26, the error elimination calculation block 20 obtains the sideslip angle differential value dβ calculated when the vehicle is moving straight before the vehicle starts turning as the offset error dβ 0. The error elimination calculation block 20 calculates the sideslip angle differential value dβ by subtracting the offset error dβ 0 from the sideslip angle differential value dβ calculated according to Equation 1. In this manner, the error elimination calculation block 20 can output the sideslip angle differential value dβ from which the offset error dβ 0 has been removed.

図3は、車両が交差点で右左折するために旋回したときの、オフセット誤差dβを除去した横すべり角微分値dβの変化の一例を示す波形図である。図3に示すように、オフセット誤差dβを除去することで、車両が旋回する前の横すべり角微分値dβは、ほぼゼロの角速度を示している。 3 is a waveform diagram showing an example of a change in the sideslip angle differential value dβ with the offset error dβ 0 removed when the vehicle turns to turn right or left at an intersection. As shown in FIG. 3, by removing the offset error dβ 0 , the sideslip angle differential value dβ before the vehicle turns indicates an angular velocity of approximately zero.

横すべり角算出装置10は、積分ブロック22を有している。積分ブロック22は、誤差除去演算ブロック20から出力された横すべり角微分値dβを積分することによって横すべり角推定値βestを算出する。図4は、車両が交差点で右左折するために旋回したときの、積分ブロック22により算出される横すべり角推定値βestの変化の一例を示す波形図である。 The sideslip angle calculation device 10 has an integration block 22. The integration block 22 calculates a sideslip angle estimated value β est by integrating the sideslip angle differential value dβ output from the error removal calculation block 20. Fig. 4 is a waveform diagram showing an example of a change in the sideslip angle estimated value β est calculated by the integration block 22 when the vehicle turns to turn right or left at an intersection.

ここで、図5の波形図を参照すると、図4に示す横すべり角推定値βestの波形と、横すべり角真値を示す波形とが重ねて示されている。上述したように、横加速度αy及び回転角速度ωyawに対してバンドパスフィルタ処理を施すとともに、横すべり角微分値dβからオフセット誤差dβを除去することにより、旋回開始直後は、横すべり角推定値βestは、横すべり角真値に概ね一致していることが見て取れる。 5, the waveform of the estimated sideslip angle β est shown in FIG 4 is superimposed on the waveform showing the true sideslip angle. As described above, by performing band-pass filtering on the lateral acceleration αy and the rotational angular velocity ωyaw and removing the offset error dβ0 from the sideslip angle differential dβ, it can be seen that the estimated sideslip angle β est generally coincides with the true sideslip angle immediately after the start of turning.

しかし、上述したバンドパスフィルタ処理やオフセット誤差の除去では取り切れない誤差が積分によって累積されるため、図5から、時間が経過するにつれて、横すべり角推定値βestと横すべり角真値とのずれが大きくなっていることが分かる。 However, errors that cannot be completely removed by the above-described band-pass filtering process or elimination of the offset error accumulate due to integration. As can be seen from FIG. 5, the deviation between the estimated side slip angle β est and the true side slip angle increases as time passes.

そこで、本実施形態では、横すべり角推定値βestをそのまま推定横すべり角βESTとして用いるのではなく、横すべり角推定値βestを推定横すべり角βESTを算出するための車両パラメータKを決定するための基礎として用いることとした。以下に、車両パラメータKと横すべり角推定値βestとの関係を説明する。 Therefore, in this embodiment, the sideslip angle estimated value β est is not used as the estimated sideslip angle β EST as it is, but is used as a basis for determining a vehicle parameter K for calculating the estimated sideslip angle β EST . The relationship between the vehicle parameter K and the sideslip angle estimated value β est will be described below.

まず、車両が旋回するときに、車両に働く回転向心力Fは、以下の数式2によって表される。なお、mは車重、Vは車両の運動方向の速度、rは旋回半径を示す。

Figure 0007622580000002
First, when a vehicle turns, the rotational centripetal force F acting on the vehicle is expressed by the following formula 2. Here, m is the vehicle weight, V is the speed of the vehicle in the direction of movement, and r is the turning radius.
Figure 0007622580000002

また、横すべり角βと横力Fとの関係は、以下の数式3によって表される。なお、Cfは、単位すべり角当たりに発生する力であるコーナーリングパワーを示す。

Figure 0007622580000003
The relationship between the sideslip angle β and the lateral force F is expressed by the following formula 3. Here, Cf indicates cornering power, which is a force generated per unit slip angle.
Figure 0007622580000003

数式2と数式3から、車両パラメータKと横すべり角推定値βestとに関して、下記の数式4の関係式が得られる。

Figure 0007622580000004
From Equation 2 and Equation 3, the following relational expression, Equation 4, is obtained regarding the vehicle parameter K and the estimated side slip angle value β est .
Figure 0007622580000004

つまり、車両パラメータKは、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawに対する横すべり角推定値βestの比として算出することができる。この車両パラメータKは、横すべり角推定値βestと、乗算結果Vωyawとを近似させる係数であると言うこともできる。このため、横すべり角算出装置10は、図1に示すように、車速Vと回転角速度ωyawを乗算する乗算ブロック24を有している。そして、一旦、車両パラメータKを決定することができた後は、推定横すべり角βESTは、車両パラメータK、車速V、及び回転角速度ωyawをそれぞれ乗じることによって算出することができる。 In other words, the vehicle parameter K can be calculated as the ratio of the sideslip angle estimated value β est to the multiplication result Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw . It can also be said that the vehicle parameter K is a coefficient that approximates the sideslip angle estimated value β est and the multiplication result Vω yaw . For this reason, as shown in FIG. 1, the sideslip angle calculation device 10 has a multiplication block 24 that multiplies the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw . Once the vehicle parameter K has been determined, the estimated sideslip angle β EST can be calculated by multiplying the vehicle parameter K, the vehicle speed V, and the rotational angular velocity ω yaw , respectively.

図5には、車両パラメータK、車速V、及び回転角速度ωyawをそれぞれ乗じることによって算出された推定横すべり角βESTの波形も示されている。推定横すべり角βESTは、横すべり角推定値βestのように積分によって求められるものではないので、時間が経過しても、横すべり角推定値βestに比較して、横すべり角真値との誤差が小さくなっていることが分かる。 5 also shows the waveform of the estimated sideslip angle β EST calculated by multiplying the vehicle parameter K, the vehicle speed V, and the rotational angular velocity ω yaw . Since the estimated sideslip angle β EST is not calculated by integration like the sideslip angle estimated value β est , it can be seen that the error between the estimated sideslip angle β EST and the true sideslip angle becomes smaller over time as compared to the sideslip angle estimated value β est .

横すべり角算出装置10は、車両パラメータ及び推定横すべり角算出ブロック28を有している。車両パラメータ及び推定横すべり角算出ブロック28は、上述したように、車両が旋回したときに検出される、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果に対する横すべり角推定値βestの比として車両パラメータKを算出する。さらに、一旦、車両パラメータKを決定すると、横すべり角算出装置10は、車両が旋回しているときに発生している横すべり角として、車両パラメータK、車速V、及び回転角速度ωyawをそれぞれ乗じることによって推定横すべり角βESTを算出することができる。 The sideslip angle calculation device 10 has a vehicle parameter and estimated sideslip angle calculation block 28. As described above, the vehicle parameter and estimated sideslip angle calculation block 28 calculates the vehicle parameter K as the ratio of the sideslip angle estimated value β est to the multiplication result of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw detected when the vehicle turns. Furthermore, once the vehicle parameter K is determined, the sideslip angle calculation device 10 can calculate the estimated sideslip angle β EST as the sideslip angle occurring when the vehicle is turning by multiplying the vehicle parameter K, the vehicle speed V, and the rotational angular velocity ω yaw by each other.

なお、車両パラメータ及び推定横すべり角算出ブロック28は、車両パラメータKを算出し、横すべり角が必要な外部装置(例えば、自動運転制御装置、ロケータ装置など)に、算出した車両パラメータKを出力するように構成されても良い。車両パラメータKが分かっていれば、外部装置において、容易に推定横すべり角βESTを算出することができるためである。 The vehicle parameter and estimated sideslip angle calculation block 28 may be configured to calculate the vehicle parameter K and output the calculated vehicle parameter K to an external device that requires the sideslip angle (e.g., an automatic driving control device, a locator device, etc.). This is because if the vehicle parameter K is known, the external device can easily calculate the estimated sideslip angle β EST .

次に、図6のフローチャートを参照して、横すべり角算出装置10において、推定すべり角βESTを算出するための処理手順を説明する。 Next, a process for calculating the estimated slip angle β EST in the side slip angle calculation device 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS100において、横すべり角算出装置10は、横加速度α、回転角速度ωyaw、及び車速Vを取り込み、上述した数式1に従って、横すべり角微分値dβを算出する。算出された横すべり角微分値dβは、所定個数分、メモリに保存される。なお、横すべり角微分値dβの算出前に、横加速度αは上述した重力成分除去及びバンドパスフィルタ処理が施され、回転角速度ωyawはバンドパスフィルタ処理が施され、車速Vは車速補正処理が施される。 First, in step S100, the sideslip angle calculation device 10 inputs the lateral acceleration α y , the rotational angular velocity ω yaw , and the vehicle speed V, and calculates the sideslip angle differential value dβ according to the above-mentioned Equation 1. A predetermined number of the calculated sideslip angle differential values dβ are stored in memory. Note that, before calculating the sideslip angle differential value dβ, the lateral acceleration α y is subjected to the above-mentioned gravity component removal and band-pass filter processing, the rotational angular velocity ω yaw is subjected to band-pass filter processing, and the vehicle speed V is subjected to vehicle speed correction processing.

ステップS110では、ステアリングセンサ及び/又はジャイロセンサ2の検出値に基づいて、車両が旋回(カーブ走行)しているか否かを判定する。車両が旋回を開始して、ステップS110の判定結果が「YES」となった場合、ステップS120において、それ以前に算出されてメモリに保存されている少なくとも1つの横すべり角微分値dβに基づいて、オフセット誤差dβを定めて、メモリに保存する。一方、ステップS110の判定結果が「NO」である場合、判定結果が「YES」になるまで、ステップS100の処理を繰り返す。 In step S110, it is determined whether or not the vehicle is turning (driving on a curve) based on the detection value of the steering sensor and/or the gyro sensor 2. When the vehicle starts turning and the determination result of step S110 is "YES", in step S120, the offset error dβ0 is determined and stored in memory based on at least one side slip angle differential value dβ that has been calculated and stored in memory beforehand. On the other hand, when the determination result of step S110 is "NO", the process of step S100 is repeated until the determination result becomes "YES".

ステップS130では、車速Vが所定値(例えば、50km/h)以下であるか否かを判定する。ステップS130の判定結果が「YES」である場合、ステップS140の処理に進み、判定結果が「NO」である場合、ステップS100の処理に戻る。 In step S130, it is determined whether the vehicle speed V is equal to or less than a predetermined value (e.g., 50 km/h). If the result of the determination in step S130 is "YES", the process proceeds to step S140, and if the result of the determination is "NO", the process returns to step S100.

車両の速度が高くなると、車両の運動特性も変化し、低速時とは異なる車両パラメータKが算出される可能性がある。車両パラメータKを用いて横すべり角を算出する必要性が高いシチュエーションは、例えば、自動運転制御装置が、車両が交差点で右左折のために旋回する際に横すべり角を用いて車両の進行方向を正確に算出するなど、比較的、車速が低いシチュエーションである。このため、本実施形態では、ステップS130の判定処理により、車速Vが所定値以下である低速域に限定して車両パラメータKを算出するように構成されている。ただし、中速域や高速域におきても横すべり角を算出する必要性がある場合には、低速域と中高速域、あるいは、低速域、中速域、高速域など、複数の速度領域に分けて、それぞれ車両パラメータKを算出するように構成されても良い。 When the vehicle speed increases, the vehicle's motion characteristics also change, and it is possible that a vehicle parameter K different from that calculated at low speeds is calculated. Situations in which it is highly necessary to calculate the side slip angle using the vehicle parameter K are, for example, situations in which the vehicle speed is relatively low, such as when the automatic driving control device accurately calculates the vehicle's traveling direction using the side slip angle when the vehicle turns to turn right or left at an intersection. For this reason, in this embodiment, the vehicle parameter K is calculated by the determination process of step S130, limited to a low speed range where the vehicle speed V is equal to or lower than a predetermined value. However, if it is necessary to calculate the side slip angle even in the medium speed range or high speed range, the vehicle parameter K may be calculated for each of a plurality of speed ranges, such as a low speed range and a medium-high speed range, or a low speed range, a medium speed range, and a high speed range.

ステップS140では、ステップS120の処理で、メモリに保存されたオフセット誤差dβを減算した横すべり角微分値dβを積分することによって横すべり角推定値βestが算出される。ステップS150では、車速Vと回転角速度ωyawを乗算した乗算結果Vωyawが算出される。なお、横すべり角推定値βestと乗算結果Vωyawは、車両が旋回している間、例えば所定時間毎に繰り返し算出される。 In step S140, the sideslip angle estimated value β est is calculated by integrating the sideslip angle differential value dβ from which the offset error dβ 0 stored in the memory in the process of step S120 has been subtracted. In step S150, the multiplication result Vω yaw is calculated by multiplying the vehicle speed V by the rotational angular velocity ω yaw . The sideslip angle estimated value β est and the multiplication result Vω yaw are repeatedly calculated, for example, at predetermined time intervals while the vehicle is turning.

ステップS160では、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawと横すべり角推定値βestから、車両パラメータKが算出される。この車両パラメータKの算出方法の一例を図7のフローチャートを用いて説明する。 In step S160, a vehicle parameter K is calculated from the product Vωyaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ωyaw and the estimated side slip angle βest . An example of a method for calculating the vehicle parameter K will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初のステップS200において、車両が旋回している間に、繰り返し算出される複数の横すべり角推定値βestの中で、最大値を示す最大横すべり角推定値MAX(βest)を特定する。図8(a)、(b)に示すように、最大横すべり角推定値MAX(βest)は、概して、横すべり角微分値dβの符号がプラスからマイナスに反転したタイミングで発生する。従って、横すべり角微分値dβの符号がプラスからマイナスに反転したタイミングで算出した横すべり角推定値βestを最大横すべり角推定値MAX(βest)として特定しても良い。あるいは、繰り返し算出される横すべり角推定値βestを相互に大小比較し、最も大きな値を示す横すべり角推定値βestを最大横すべり角推定値MAX(βest)として特定しても良い。 In the first step S200, a maximum sideslip angle estimated value MAX(β est ) that is the maximum value is identified among a plurality of sideslip angle estimated values β est that are repeatedly calculated while the vehicle is turning. As shown in Figures 8A and 8B, the maximum sideslip angle estimated value MAX(β est ) generally occurs at the timing when the sign of the sideslip angle differential value dβ reverses from positive to negative. Therefore, the sideslip angle estimated value β est calculated at the timing when the sign of the sideslip angle differential value dβ reverses from positive to negative may be identified as the maximum sideslip angle estimated value MAX(β est ). Alternatively, the repeatedly calculated sideslip angle estimated values β est may be compared in magnitude with each other, and the sideslip angle estimated value β est that is the largest value may be identified as the maximum sideslip angle estimated value MAX(β est ).

ステップS210では、車両が旋回している間に、繰り返し算出される複数の、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawの中で、最大値を示す最大乗算結果MAX(Vωyaw)を特定する。最大乗算結果MAX(Vωyaw)に関しては、最大横すべり角推定値MAX(βest)が算出されたのと同じタイミングで算出された乗算結果Vωyawを最大乗算結果MAX(Vωyaw)として特定しても良い。あるいは、繰り返し算出される乗算結果Vωyawを相互に大小比較し、最も大きな値を示す乗算結果Vωyawを最大乗算結果MAX(Vωyaw)として特定しても良い。 In step S210, a maximum multiplication result MAX (Vω yaw ) that indicates the maximum value is identified among the multiple multiplication results Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw that are repeatedly calculated while the vehicle is turning. With regard to the maximum multiplication result MAX (Vω yaw ), the multiplication result Vω yaw calculated at the same timing as the maximum sideslip angle estimated value MAX (β est ) is calculated may be identified as the maximum multiplication result MAX (Vω yaw ). Alternatively, the repeatedly calculated multiplication results Vω yaw may be compared in magnitude with each other, and the multiplication result Vω yaw that indicates the largest value may be identified as the maximum multiplication result MAX (Vω yaw ).

ステップS220では、最大横すべり角推定値MAX(βest)を最大乗算結果MAX(Vωyaw)で除算することにより、車両パラメータKを算出する。換言すれば、車速Vと回転角速度ωyawを乗算した乗算結果Vωyawの最大値に対する、横すべり角推定値βestの最大値の比として車両パラメータKを算出する。このように、それぞれの最大値を用いることで、横すべり角推定値βest及び乗算結果VωyawのそれぞれのS/N比を高めることができ、ノイズの影響を極力低減した車両パラメータKを算出することができる。 In step S220, the maximum sideslip angle estimated value MAX (β est ) is divided by the maximum multiplication result MAX (Vω yaw ) to calculate the vehicle parameter K. In other words, the vehicle parameter K is calculated as the ratio of the maximum value of the sideslip angle estimated value β est to the maximum value of the multiplication result Vω yaw obtained by multiplying the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw . In this way, by using the respective maximum values, the S/N ratios of the sideslip angle estimated value β est and the multiplication result Vω yaw can be increased, and the vehicle parameter K can be calculated with the effects of noise reduced as much as possible.

図6のフローチャートに戻って説明を続けると、ステップS170では、ステップS160で算出された車両パラメータKを用いて、つまり、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawにさらに車両パラメータKを乗じることによって、横すべり角βを算出する。ステップS180では、算出された横すべり角βが所定の上限値(例えば、3~5度の範囲の値)以下であるか否かを判定する。この所定の上限値は、車両の通常の走行における横すべり角の上限に対応するものである。従って、このステップS180にて、算出された横すべり角βが所定の上限値より大きいと判定された場合、車両パラメータKは正しく算出されなかった可能性が高い。このため、ステップS180の判定結果が「NO」である場合には、算出した車両パラメータKをメモリに格納することなく、ステップS100の処理に戻る。一方、ステップS180の判定結果が「YES」である場合、ステップS190に進んで、算出した車両パラメータKをメモリに格納する。そして、横すべり角算出装置10は、メモリに格納された車両パラメータKを用いて、推定横すべり角βESTを算出する。メモリに格納された車両パラメータKは、新たな車両パラメータKが算出されるまで、車両の横すべり角の算出に利用することができる。 Returning to the flowchart of FIG. 6, in step S170, the vehicle parameter K calculated in step S160 is used to calculate the side slip angle β, that is, the result of multiplication Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw is further multiplied by the vehicle parameter K. In step S180, it is determined whether the calculated side slip angle β is equal to or smaller than a predetermined upper limit value (for example, a value in the range of 3 to 5 degrees). This predetermined upper limit value corresponds to the upper limit of the side slip angle during normal vehicle running. Therefore, if it is determined in step S180 that the calculated side slip angle β is greater than the predetermined upper limit value, it is highly likely that the vehicle parameter K was not calculated correctly. For this reason, if the determination result in step S180 is "NO", the process returns to the process of step S100 without storing the calculated vehicle parameter K in the memory. On the other hand, if the determination result in step S180 is "YES", the process proceeds to step S190, where the calculated vehicle parameter K is stored in the memory. Then, the sideslip angle calculation device 10 calculates the estimated sideslip angle β EST using the vehicle parameter K stored in the memory. The vehicle parameter K stored in the memory can be used to calculate the vehicle sideslip angle until a new vehicle parameter K is calculated.

以上のように、本実施形態による横すべり角算出装置10によれば、横すべり角βの推定に必要な車両パラメータKが、横すべり角微分値dβを積分して算出される横すべり角推定値βestと、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawとから算出される。従って、GNSS信号の受信の有無に係わらず、横すべり角の推定に必要な車両パラメータKを算出することが可能となる。 As described above, according to the sideslip angle calculation device 10 of this embodiment, the vehicle parameter K required for estimating the sideslip angle β is calculated from the sideslip angle estimated value β est calculated by integrating the sideslip angle differential value dβ and the multiplication result Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw . Therefore, it is possible to calculate the vehicle parameter K required for estimating the sideslip angle regardless of whether or not a GNSS signal is received.

(第2実施形態)
次に、本開示による横すべり角算出装置10の第2実施形態について、図面を参照して説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the sideslip angle calculation device 10 according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.

上述した第1実施形態では、最大横すべり角推定値MAX(βest)を最大乗算結果MAX(Vωyaw)で除算することにより、車両パラメータKを算出した。しかしながら、車両パラメータKの算出方法は、第1実施形態で説明した方法に限られず、他の方法を採用することもできる。本実施形態では、第1実施形態とは異なる車両パラメータKの算出方法について説明する。 In the first embodiment described above, the vehicle parameter K is calculated by dividing the maximum side slip angle estimated value MAX (β est ) by the maximum multiplication result MAX (Vω yaw ). However, the method of calculating the vehicle parameter K is not limited to the method described in the first embodiment, and other methods may be adopted. In this embodiment, a method of calculating the vehicle parameter K different from that in the first embodiment will be described.

図9は、本実施形態における車両パラメータKの算出方法を示すフローチャートである。最初のステップS300では、車両が旋回している間に、横すべり角推定値βestを繰り返し算出することにより、横すべり角推定値βestを複数回算出する。ステップS310では、横すべり角推定値βestの算出に同期して、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawを複数回算出する。 9 is a flowchart showing a method for calculating the vehicle parameter K in this embodiment. In the first step S300, the sideslip angle estimated value β est is repeatedly calculated while the vehicle is turning, thereby calculating the sideslip angle estimated value β est multiple times. In step S310, the multiplication result Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw is calculated multiple times in synchronization with the calculation of the sideslip angle estimated value β est .

ステップS320では、複数回算出された横すべり角推定値βestと、複数回算出された車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawとから、同期して算出されたもの同士の比として、複数個の車両パラメータKを算出する。ステップS330では、複数個の車両パラメータKを統計処理して1つの車両パラメータKを決定する。統計処理は、例えば、複数個の車両パラメータKの最頻出値を求めるものであっても良い。あるいは、明らかな外れ値を除外した上で、複数個の車両パラメータKの平均を求めるものであっても良い。 In step S320, a plurality of vehicle parameters K are calculated as a ratio between the sideslip angle estimated value β est calculated a plurality of times and the multiplication result Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw calculated a plurality of times, and are calculated synchronously. In step S330, one vehicle parameter K is determined by statistically processing the plurality of vehicle parameters K. The statistical processing may be, for example, a process of determining the most frequently occurring value of the plurality of vehicle parameters K. Alternatively, the statistical processing may be a process of determining an average of the plurality of vehicle parameters K after excluding obvious outliers.

このようにして、第2実施形態の車両パラメータKの算出方法によっても、第1実施形態と同様に、横すべり角の推定に必要な車両パラメータKを算出することができる。 In this way, the vehicle parameter K required for estimating the sideslip angle can be calculated by the method for calculating the vehicle parameter K in the second embodiment, as in the first embodiment.

(第3実施形態)
次に、本開示による横すべり角算出装置10の第3実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態でも、第2実施形態と同様に、第1実施形態とは異なる車両パラメータKの算出方法について説明する。図10は、本実施形態に係る車両パラメータKの算出方法を実施するための構成を示す構成図である。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the side slip angle calculation device 10 according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In this embodiment, as in the second embodiment, a method of calculating the vehicle parameter K that is different from that in the first embodiment will be described. Fig. 10 is a configuration diagram showing a configuration for implementing the method of calculating the vehicle parameter K according to this embodiment.

図10において、制御回路30はジャイロセンサ2が検出する回転角速度ωyawに基づいて車両が旋回中であるか否かを判定し、旋回中であると判定したときに、適応フィルタ32に対して、イネーブル信号を出力する。 In FIG. 10, a control circuit 30 determines whether or not the vehicle is turning based on the rotational angular velocity ω yaw detected by the gyro sensor 2, and outputs an enable signal to an adaptive filter 32 when it determines that the vehicle is turning.

適応フィルタ32は、制御回路30からイネーブル信号が出力されているときに動作可能となる。適応フィルタ32は、動作すると、最小平均二乗(LMS)アルゴリズムや再帰的最小二乗(RLS)アルゴリズムなどの最適化アルゴリズムに従って、横すべり角推定値βestの波形と、車速Vと回転角速度ωyawの波形との誤差eが最小となるように、伝達関数H(z)を自己適応させる。自己適応された伝達関数H(z)から、車両パラメータ及び推定横すべり角算出ブロック28は、車両パラメータKを定めることができる。 The adaptive filter 32 is operable when an enable signal is output from the control circuit 30. When the adaptive filter 32 is in operation, it self-adapts the transfer function H(z) so that the error e between the waveform of the estimated sideslip angle value β est and the waveforms of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw is minimized according to an optimization algorithm such as a least mean squares (LMS) algorithm or a recursive least squares (RLS) algorithm. From the self-adapted transfer function H(z), the vehicle parameter and estimated sideslip angle calculation block 28 can determine the vehicle parameter K.

このようにして、第3実施形態の車両パラメータKの算出方法によっても、第1実施形態と同様に、横すべり角の推定に必要な車両パラメータKを算出することができる。 In this way, the vehicle parameter K required for estimating the sideslip angle can be calculated by the method for calculating the vehicle parameter K in the third embodiment, as in the first embodiment.

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した各実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways without departing from the spirit of the present disclosure.

例えば、上述した各実施形態において、図11に示すように、車両が走行する路面の状態を判定する路面状態判定ブロック36、及び車両パラメータ及び推定横すべり角算出ブロック28により算出された車両パラメータKを保存したり、保存されている車両パラメータKを更新したりするパラメータ格納部としてのK値テーブル38を設けても良い。 For example, in each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 11, a road surface condition determination block 36 that determines the condition of the road surface on which the vehicle is traveling, and a K value table 38 that serves as a parameter storage unit that stores the vehicle parameters K calculated by the vehicle parameter and estimated sideslip angle calculation block 28 and updates the stored vehicle parameters K may be provided.

路面状態判定ブロック36は、例えば、カメラによって撮像された車両周辺の画像に対して画像認識処理を施すことにより、車両が走行している路面が、晴天時の路面、雨天時の路面、又は降雪時の路面であるかなどを判定する。ただし、路面状況は、画像認識のみに限られず、例えば、車両旋回時の車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawの大きさや、横加速度αや回転角速度ωyawの大きさなどに基づいて判別しても良い。また、その際、ワイパの動作の有無、外気温度などを考慮しても良い。 The road surface condition determination block 36, for example, performs image recognition processing on an image of the vehicle surroundings captured by a camera to determine whether the road surface on which the vehicle is traveling is a sunny road surface, a rainy road surface, or a snowy road surface. However, the road surface condition is not limited to image recognition, and may be determined based on, for example, the magnitude of the multiplication result Vωyaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ωyaw when the vehicle turns, the lateral acceleration αy , the magnitude of the rotational angular velocity ωyaw , etc. In addition, at that time, the presence or absence of the wipers operation, the outside air temperature, etc. may be taken into consideration.

K値テーブル38は、各路面状態に関連付けて、車両パラメータKを保存する。また、K値テーブル38は、新たな車両パラメータKが算出されると、その車両パラメータKが算出された路面状況に関連付けて保存されている車両パラメータKを最新の車両パラメータKで更新する。 The K-value table 38 stores the vehicle parameters K in association with each road surface condition. In addition, when a new vehicle parameter K is calculated, the K-value table 38 updates the vehicle parameter K stored in association with the road surface condition for which the vehicle parameter K was calculated with the latest vehicle parameter K.

車両パラメータKは、車両の乗員の数や荷物の量、タイヤの摩耗度合、路面状況によって変化する。これらの変動要因の中で、車両走行中に変化する可能性があるのは、主として路面状況である。 Vehicle parameter K varies depending on the number of occupants in the vehicle, the amount of luggage, the degree of tire wear, and road surface conditions. Of these variable factors, it is the road surface conditions that are most likely to change while the vehicle is traveling.

その点、上述したように、K値テーブル38に各路面状況に関連付けて車両パラメータKを保存しておけば、路面状態判定ブロック36による車両が走行している路面状態の判定結果に基づいて、各路面状態に適した車両パラメータKを選択することが可能となり、乗算ブロック40は、選択した車両パラメータKを用いて精度の高い横すべり角を算出することが可能となる。 In this regard, as described above, if the vehicle parameter K is stored in the K value table 38 in association with each road surface condition, it becomes possible to select the vehicle parameter K appropriate for each road surface condition based on the result of the determination of the road surface condition on which the vehicle is traveling by the road surface condition determination block 36, and the multiplication block 40 can calculate the sideslip angle with high accuracy using the selected vehicle parameter K.

また、上述した各実施形態において、横すべり角推定値βestと、車速Vと回転角速度ωyawとの乗算結果Vωyawとを近似させる係数として車両パラメータKを用いたが、コーナーリングパワーCfを用いることも可能である。車両パラメータKとコーナーリングパワーCfとは、数式4に示す一定の関係を有するためである。 In addition, in each of the above-described embodiments, the vehicle parameter K is used as a coefficient for approximating the side slip angle estimated value β est and the multiplication result Vω yaw of the vehicle speed V and the rotational angular velocity ω yaw , but it is also possible to use the cornering power Cf, since the vehicle parameter K and the cornering power Cf have a certain relationship as shown in Equation 4.

1:加速度センサ、2:ジャイロセンサ、3:車輪速センサ、4:GNSS受信機、10:横すべり角算出装置、12:重力成分除去ブロック、14:バンドパスフィルタブロック、16:バンドパスフィルタブロック、18:車速補正ブロック、20:誤差除去演算ブロック、22:積分ブロック、24:乗算ブロック、26:シーン判定ブロック、28:角算出ブロック、30:制御回路、32:適応フィルタ、36:路面状態判定ブロック、38:K値テーブル、40:乗算ブロック 1: Acceleration sensor, 2: Gyro sensor, 3: Wheel speed sensor, 4: GNSS receiver, 10: Side slip angle calculation device, 12: Gravity component removal block, 14: Band pass filter block, 16: Band pass filter block, 18: Vehicle speed correction block, 20: Error removal calculation block, 22: Integration block, 24: Multiplication block, 26: Scene determination block, 28: Angle calculation block, 30: Control circuit, 32: Adaptive filter, 36: Road surface condition determination block, 38: K value table, 40: Multiplication block

Claims (10)

車両の横加速度(α)、車速(V)、及び回転角速度(ωyaw)を取り込み、取り込んだ横加速度(α)、車速(V)、及び回転角速度(ωyaw)に基づいて、車両の横すべり角推定値(βest)を算出する横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)と、
車速(V)と回転角速度(ωyaw)とを乗算した乗算結果(Vωyaw)を算出する乗算部(24)と、
前記横すべり角推定値算出部が算出する横すべり角推定値(βest)と、前記乗算部が算出する乗算結果(Vωyaw)とを近似させる係数であるパラメータ(K)を算出するパラメータ算出部(28)と、を備え
車両の横すべり角は、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)と前記パラメータ算出部が算出したパラメータ(K)とによって算出される横すべり角算出装置。
a sideslip angle estimation value calculation unit (14, 16, 20, 22) that receives a lateral acceleration (α y ), a vehicle speed (V), and a rotational angular velocity (ω yaw ) of a vehicle, and calculates a vehicle sideslip angle estimation value (β est ) based on the received lateral acceleration (α y ), vehicle speed (V), and rotational angular velocity (ω yaw );
a multiplication unit (24) that calculates a multiplication result (Vω yaw ) by multiplying a vehicle speed (V) and a rotational angular velocity (ω yaw );
and a parameter calculation unit (28) that calculates a parameter (K) that is a coefficient that approximates the sideslip angle estimated value (β est ) calculated by the sideslip angle estimated value calculation unit and the multiplication result (Vω yaw ) calculated by the multiplication unit, wherein the vehicle sideslip angle is calculated from the multiplication result (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) and the parameter (K) calculated by the parameter calculation unit.
前記横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)は、横加速度(α)を車速(V)で除算した除算結果(α/V)から回転角速度(ωyaw)を減算することによって求まる横すべり角微分値(dβ)を積分することによって横すべり角推定値(βest)を算出するものであり、
前記横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)は、車両が旋回を開始する前であって、車両が直進しているときに算出される横すべり角微分値(dβ)をオフセット誤差(dβ)として、オフセット誤差を除去した横すべり角微分値(dβ)を積分することによって横すべり角推定値(βest)を算出する、請求項1に記載の横すべり角算出装置。
The sideslip angle estimated value calculation unit (14, 16, 20, 22) calculates a sideslip angle estimated value (β est ) by integrating a sideslip angle differential value (dβ) obtained by subtracting a rotational angular velocity (ω yaw ) from a division result (α y /V) obtained by dividing a lateral acceleration (α y ) by a vehicle speed (V);
2. The sideslip angle calculation device according to claim 1, wherein the sideslip angle estimated value calculation unit (14, 16, 20, 22) calculates the sideslip angle estimated value (β est ) by integrating the sideslip angle differential value (dβ) from which the offset error has been removed, using a sideslip angle differential value (dβ) calculated before the vehicle starts turning and when the vehicle is traveling straight as an offset error (dβ 0 ).
前記横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)は、横すべり角微分値(dβ)に関してバンドパスフィルタ処理を行う、請求項2に記載の横すべり角算出装置。 The sideslip angle calculation device according to claim 2, wherein the sideslip angle estimated value calculation unit (14, 16, 20, 22) performs bandpass filtering on the sideslip angle differential value (dβ). 前記横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)、横すべり角微分値(dβ)に関するバンドパスフィルタ処理として、少なくとも横加速度(α)と回転角速度(ωyaw)とに対してバンドパスフィルタ処理を行う、請求項3に記載の横すべり角算出装置。 4. The sideslip angle calculation device according to claim 3, wherein the sideslip angle estimated value calculation unit performs bandpass filtering on at least a lateral acceleration (α y ) and a rotational angular velocity (ω yaw ) as the bandpass filtering on the sideslip angle differential value (dβ). 車両が旋回していることを判定する判定部(26)を備え、
前記パラメータ算出部(28)は、車両が旋回している間の、車両横すべり角推定値(βest)の最大値と、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)の最大値とをそれぞれ特定し(S200、S210)、特定した車両横すべり角推定値(βest)の最大値と、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)の最大値とに基づいてパラメータ(K)を算出する(S220)、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。
A determination unit (26) is provided for determining whether the vehicle is turning,
5. The side slip angle calculation device according to claim 1, wherein the parameter calculation unit (28) specifies a maximum value of the vehicle side slip angle estimation value (β est ) and a maximum value of the multiplication result (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) while the vehicle is turning (S200, S210), and calculates a parameter (K) based on the specified maximum value of the vehicle side slip angle estimation value (β est ) and the maximum value of the multiplication result (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) (S220).
車両が旋回していることを判定する判定部(26)を備え、
前記横すべり角推定値算出部(14、16、20、22)は、車両が旋回している間に、横すべり角推定値(βest)を複数回算出し(S300、S310)、
前記乗算部(24)は、車両が旋回している間に、横すべり角推定値(βest)の算出に同期して、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)を複数回算出し(S320)、
前記パラメータ算出部(28)は、それぞれ複数回算出された横すべり角推定値(βest)と、車速(V)と回転角速度(ωyaw)との乗算結果(Vωyaw)とに基づき、複数個のパラメータ(K)を算出し(S330)、その複数個のパラメータ(K)の最頻出値、又は、外れ値を除外した上での平均値によってパラメータ(K)を算出する(S340)、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。
A determination unit (26) is provided for determining whether the vehicle is turning,
The side slip angle estimation value calculation unit (14, 16, 20, 22) calculates the side slip angle estimation value (β est ) a plurality of times while the vehicle is turning (S300, S310);
The multiplication unit (24) calculates a multiplication result (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) multiple times in synchronization with the calculation of the side slip angle estimated value (β est ) while the vehicle is turning (S320);
5. The side slip angle calculation device according to claim 1, wherein the parameter calculation unit (28) calculates a plurality of parameters (K) based on the side slip angle estimated value (β est ) calculated a plurality of times and a multiplication result (Vω yaw ) of the vehicle speed (V) and the rotational angular velocity (ω yaw ) (S330), and calculates the parameter (K) by a most frequently occurring value of the plurality of parameters (K) or an average value after excluding outliers (S340).
車両が旋回していることを判定する判定部(26)を備え、
前記パラメータ算出部(28)は、車両が旋回している間の、前記横すべり角推定値算出部が算出する横すべり角推定値(βest)と、前記乗算部が算出する乗算結果(Vωyaw)との一方に対して適応フィルタ(32)を適用し、前記適応フィルタの出力が前記横すべり角推定値算出部が算出する横すべり角推定値(βest)と、前記乗算部が算出する乗算結果(Vωyaw)との他方と近似するように、前記適応フィルタの伝達関数を調整し、調整した伝達関数からパラメータ(K)を算出する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。
A determination unit (26) is provided for determining whether the vehicle is turning,
5. The sideslip angle calculation device according to claim 1, wherein the parameter calculation unit applies an adaptive filter to one of the sideslip angle estimated value (β est ) calculated by the sideslip angle estimated value calculation unit and the multiplication result (Vω yaw ) calculated by the multiplication unit while the vehicle is turning, adjusts a transfer function of the adaptive filter so that an output of the adaptive filter approximates the other of the sideslip angle estimated value (β est ) calculated by the sideslip angle estimated value calculation unit and the multiplication result (Vω yaw ) calculated by the multiplication unit, and calculates a parameter (K) from the adjusted transfer function.
前記パラメータ算出部(28)は、旋回している車両の車速(V)が所定の基準速度以下であることを条件として、パラメータ(K)を算出する(S130)、請求項5乃至のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。 8. The side slip angle calculation device according to claim 5, wherein the parameter calculation unit (28) calculates the parameter (K) on the condition that a vehicle speed (V) of the turning vehicle is equal to or lower than a predetermined reference speed (S130). 前記パラメータ算出部(28)は、算出したパラメータ(K)に基づき算出される車両の横すべり角が所定の上限値を超えている場合、その算出したパラメータ(K)が、車両の横すべり角の算出に使用されないように構成される(S180)、請求項5乃至のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。 8. The sideslip angle calculation device according to claim 5, wherein the parameter calculation unit (28) is configured such that, when the vehicle sideslip angle calculated based on the calculated parameter (K) exceeds a predetermined upper limit value, the calculated parameter (K ) is not used for calculating the vehicle sideslip angle (S180). 車両が走行する路面状態を判定する路面状態判定部(36)と、
前記路面状態判定部によって判定された路面状態に応じて、前記パラメータ算出部によって算出されたパラメータ(K)を保存、又は保存されているパラメータ(K)を更新するパラメータ格納部(38)と、を備え、
車両の横すべり角は、前記パラメータ格納部に保存されているパラメータ(K)から路面状態に応じたパラメータ(K)が選択され、その選択されたパラメータ(K)に基づいて算出される、請求項5乃至のいずれか1項に記載の横すべり角算出装置。
A road surface condition determination unit (36) for determining the condition of a road surface on which a vehicle is traveling;
a parameter storage unit (38) that stores the parameter (K) calculated by the parameter calculation unit or updates the stored parameter (K) according to the road surface condition determined by the road surface condition determination unit;
8. The sideslip angle calculation device according to claim 5, wherein a parameter (K) corresponding to a road surface condition is selected from the parameters (K) stored in the parameter storage unit, and the vehicle sideslip angle is calculated based on the selected parameter ( K ).
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