DE112018000450T5

DE112018000450T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112018000450T5
Application number: DE112018000450.3T
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Kabasawa; Kosei Yamashita; Sho Murakoshi; Tomohiro Matsumoto; Masahiro Segami
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190308481A1; WO2018135355A1; US11390130B2; JP2018115978A

Abstract

Eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem Modus der Ausführungsform der vorliegenden Technologie ist mit einer Steuereinheit ausgestattet. Die Steuereinheit erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus auf der Basis eines ersten Beschleunigungs-Detektionssignals, das Informationen enthält, die sich auf eine auf den Fahrzeugaufbau wirkende Beschleunigung beziehen, und das eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstrom-Wellenform aufweist, und eines zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals, das auf die Beschleunigung bezogene Informationen enthält, und das eine Ausgangswellenform aufweist, in der eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente auf eine Gleichstromkomponente überlagert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Technologie betrifft eine Fahrzeugsteuervorrichtung zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus während der Fahrt.
Stand der Technik
Seit einigen Jahren ist eine Technologie zum Steuern der Lage eines Fahrzeugaufbaus eines fahrenden Fahrzeugs durch eine Aufhängungssteuervorrichtung oder zum Steuern des Antriebsschlupfs eines Antriebsrads durch eine Antriebsschlupf-Regelvorrichtung bekannt, um das Verhalten des Fahrzeugaufbaus zu stabilisieren.
Zum Beispiel offenbart Patentliteratur 1 eine Technologie zum Steuern der Dämpfung einer Aufhängung durch einen Hydraulikzylinder auf der Basis der Ausgabe einer Vertikalbeschleunigungs-Erfassungseinrichtung, die Schwingungen eines Fahrzeugaufbaus erkennt. Ferner offenbart Patentliteratur 2 eine Technologie zum Ändern eines Schlupfwertes, der ein Schwellenwert zum Ein-/Ausschalten der Antriebsschlupfregelung auf der Basis einer Ausgabe einer Gierraten-Erfassungseinheit ist, die eine Gierrate eines Zweirad-Fahrzeugs erkennt oder den Unterdrückungsbetrag der Antriebskraft in der Antriebsschlupfregelung auf der Basis der erkannten Gierrate ändert.
Liste der Quellenangaben
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsnummer 1995-285311
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsnummer 2016-53323 Offenbarung der Erfindung

Technisches Problem
Beim Fahren auf einer Holperstrecke, auf der beim Überqueren von Schlaglöchern heftige Wank- und Nickbewegungen sich wiederholen, auf einer kurvenreichen Strecke oder dergleichen, ist es jedoch schwierig, korrekt zu unterscheiden, ob es sich bei der erkannten Beschleunigung um die Querbeschleunigung der ursprünglichen Bewegungsbeschleunigung oder die durch das Schlagloch bedingte Längsbeschleunigung handelt. Daher ist es in manchen Fällen schwierig, eine Lageregelung oder Antriebsschlupfregelung auf der Basis der erkannten Beschleunigung, Gierrate und dergleichen entsprechend auszuführen.
In Anbetracht der oben beschriebenen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Technologie, eine Fahrzeugsteuervorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, eine entsprechende Verhaltenssteuerung eines Fahrzeugaufbaus durch Erfassen der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung mit hoher Präzision durchzuführen.
Lösung des Problems
Eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie enthält eine Steuereinheit.
Die Steuereinheit erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus auf der Basis eines ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und eines zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals, wobei das erste Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Beschleunigung enthält, das erste Beschleunigungs-Detektionssignal eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstrom-Wellenform aufweist, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich der Beschleunigung enthält, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal eine Ausgangswellenform, eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente aufweist, womit eine Gleichstromkomponente in der Ausgangswellenform überlagert wird.
In der Fahrzeugsteuervorrichtung extrahiert die Steuereinheit eine dynamische Beschleunigungskomponente und eine statische Beschleunigungskomponente von der Beschleunigung auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals. Demzufolge ist es möglich, eine entsprechende Verhaltenssteuerung eines Fahrzeugaufbaus zu realisieren, indem die der Gravitationsbeschleunigung entsprechende Beschleunigungskomponente von der auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Beschleunigung getrennt wird.
Die Steuereinheit kann eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit und eine Signalerzeugungsschaltung enthalten.
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit extrahiert eine dynamische Beschleunigungskomponente und eine statische Beschleunigungskomponente, die auf den Fahrzeugaufbau wirken, auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals.
Die Signalerzeugungsschaltung erzeugt das Steuersignal auf der Basis eines Winkelgeschwindigkeitssignals, der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente, wobei das Winkelgeschwindigkeitssignal Informationen enthält, die sich auf eine Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Rollrichtung und/oder einer Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Nickrichtung beziehen.
Die Signalerzeugungsschaltung kann als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Aufhängungssteuervorrichtung ausgeben, die eine Lageänderung des Fahrzeugaufbaus unterdrückt.
Demzufolge ist es möglich, eine stabile Lageregelung des Fahrzeugaufbaus, z. B. eines Vierrad-Fahrzeugs, durchzuführen und die Fahrqualität zu verbessern.
Alternativ dazu kann die Signalerzeugungsschaltung als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Antriebsschlupf-Regelvorrichtung ausgeben, welche die Antriebskraft eines Antriebsrads steuert.
Demzufolge ist es möglich, eine stabile Antriebsschlupfregelung von Zweirad-Fahrzeugen und dergleichen durchzuführen und einen Sturz aufgrund von Antriebsschlupf zu verhindern.
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit kann eine Berechnungsschaltung enthalten, welche die statische Beschleunigungskomponente auf der Basis eines Differenzsignals zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal von der Beschleunigung extrahiert.
Ferner kann die Beschleunigungs-Berechnungseinheit außerdem eine Verstärkungs-Anpassungsschaltung enthalten, welche die Verstärkung jedes Signals anpasst, so dass das erste Beschleunigungs-Detektionssignal und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal einen identischen Pegel haben.
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit kann ferner eine Korrekturschaltung enthalten, die einen Korrekturkoeffizienten auf der Basis des Differenzsignals berechnet und entweder das erste Beschleunigungs-Detektionssignal oder das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal durch Verwenden des Korrekturkoeffizienten korrigiert.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung kann ferner einer Detektionseinheit enthalten.
Die Detektionseinheit enthält einen beweglichen Teil, eine piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit und eine nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit, wobei der bewegliche Teil beim Empfangen einer Beschleunigung beweglich ist, die piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das erste Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben, die nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben.
Die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit kann eine piezoresistive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthalten.
Alternativ dazu kann die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit eine kapazitive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthalten.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie oben beschrieben, ist es im Einklang mit der vorliegenden Technologie möglich, eine entsprechende Verhaltenssteuerung eines Fahrzeugaufbaus zu realisieren, indem die Querbeschleunigung und die Längsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus mit hoher Präzision erkannt werden.
Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen Effekte nicht unbedingt einschränkend sind, und dass jeder der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte betroffen sein kann.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeugsteuervorrichtung darstellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Vorderseite, die eine Konfiguration einer Beschleunigungs-Sensorvorrichtung darstellt, die eine Detektionseinheit in der Fahrzeugsteuervorrichtung bildet.
4 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite der Beschleunigungs- Sensorvorrichtung.
5 ist eine Draufsicht der Vorderseite der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung.
6A ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Bewegungszustand des Hauptteils der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung beschreibt und die Zeit zeigt, während der keine Beschleunigung ausgeübt wird.
6B ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Bewegungszustand des Hauptteils der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung beschreibt und die Zeit zeigt, während der eine Beschleunigung entlang einer X-Achsen-Richtung erzeugt wird.
6C ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Bewegungszustand des Hauptteils der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung beschreibt und die Zeit zeigt, während der eine Beschleunigung entlang einer Z-Achsen-Richtung erzeugt wird.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Basiskonfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung in der Fahrzeugsteuervorrichtung darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, das Details der Signalverarbeitungsschaltung in der Fahrzeugsteuervorrichtung darstellt.
9 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Beschleunigungs-Berechnungseinheit in der Signalverarbeitungsschaltung darstellt.
10 ist ein Diagramm, das Verarbeitungsblöcke in einer Achsenrichtung in der Beschleunigungs-Berechnungseinheit darstellt.
11 ist ein Diagramm, das Ausgangskennlinien einer Vielzahl von Beschleunigungssensoren darstellt, die unterschiedliche Detektionsverfahren aufweisen.
12 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
13 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
14 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
15 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
16 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
17 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der Beschleunigungs-Berechnungseinheit beschreibt.
18 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verarbeitungsverfahrens der Beschleunigungs-Berechnungseinheit darstellt.
19A ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, das einen Betrieb der Fahrzeugsteuervorrichtung beschreibt.
19B ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, das einen Betrieb der Fahrzeugsteuervorrichtung beschreibt.
20 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
21 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Fahrzeugsteuervorrichtung darstellt.
22 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, das einen Betrieb der Fahrzeugsteuervorrichtung beschreibt.

Modus (Modi) zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Hauptteils eines Fahrzeugs 100 darstellt, das mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie ausgestattet ist. In dieser Ausführungsform wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem das Fahrzeug 100 ein Vierrad-Fahrzeug ist.
[Schematische Konfiguration]
Wie in 1 dargestellt, enthält das Fahrzeug 100 eine Aufhängungssteuervorrichtung 80 und eine Steuereinheit 50, die ein Steuersignal für die Aufhängungssteuervorrichtung 80 erzeugt.
Die Aufhängungssteuervorrichtung 80 enthält eine elektronische Steuereinheit (ECU) zum Anpassen der Dämpfungskraft (des Dämpfungsbetrags) von Schwingungen in Bezug auf Dämpfer (Fluiddruckzylinder) 80S für Schwingungsdämpfung, die zwischen einem Fahrzeugaufbau 101 und Rädern (VL, VR, HL und HR) angeordnet sind, um die Lage oder das Verhalten eines Fahrzeugaufbaus stabil zu halten. Die Aufhängungssteuervorrichtung 80 steuert in der Regel den Dämpfungsbetrag der Dämpfer 80S des linken und rechten Vorderrads (VL, VR) und des linken und rechten Hinterrads (HL, HR) unabhängig, kann aber die Steuerung für das linke und rechte Hinterrad auch gemeinsam durchführen.
Die Steuereinheit 50 ist an dem Fahrzeugaufbau 101 montiert. Die Steuereinheit 50 akquiriert Informationen bezüglich der Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit in den Dreiachsen-Richtungen des Fahrzeugaufbaus, die sich von einem Moment zum anderen ändern, auf der Basis der Detektionssignale der Beschleunigung, der Winkelgeschwindigkeit und dergleichen, die auf den Fahrzeugaufbau 101 wirken, erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugaufbaus 101, und gibt es an die Aufhängungssteuervorrichtung 80 aus. Es ist anzumerken, dass die Steuereinheit 50 als Teil der Aufhängungssteuervorrichtung 80 konfiguriert sein kann.
Die Steuereinheit 50 ist dazu ausgelegt, mit der Ausgabe verschiedener Sensoren, einschließlich eines Beschleunigungssensors 81, eines Radgeschwindigkeitssensors 82, eines Winkelgeschwindigkeitssensors 83, eines Lenkwinkelsensors 84, eines Bremsschalters 85 und dergleichen versorgt zu werden.
Der Beschleunigungssensor 81 enthält eine Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 (2), die Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen (Aufwärts-AbwärtsRichtung, Vorwärts-Rückwärts-Richtung sowie Rechts-Links-Richtung), einschließlich der Richtung der auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkenden Schwerkraft und der sich damit schneidenden Richtung, erkennt. Der Beschleunigungssensor 81 kann ferner eine Sensorvorrichtung enthalten, die eine gefederte Beschleunigung, eine ungefederte Beschleunigung oder dergleichen von jedem Rad erkennt. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 83 erkennt die Winkelgeschwindigkeiten in der Rollrichtung und Nickrichtung des Fahrzeugaufbaus 101, kann aber dazu ausgelegt sein, ferner die Winkelgeschwindigkeit in der Gierrichtung zu erkennen.
Der Beschleunigungssensor 81 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 83 können jeweils eine Vielzahl von Einachsensensoren enthalten, die unterschiedliche Detektionsachsen haben, oder einen Mehrachsensensor, der in der Lage ist, gleichzeitig Mehrachsenrichtungen zu erkennen. Es ist anzumerken, dass Details des Beschleunigungssensors 81 später beschrieben werden.
Der Radgeschwindigkeitssensor 82 erkennt die Rotationsgeschwindigkeit jedes Rads. Die Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors 82 wird zum Beispiel zum Berechnen des Schlupfverhältnisses jedes Rads oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus verwendet. Der Lenkwinkelsensor 84 erkennt den Lenkwinkel einer Lenkung. Auf die Ausgabe des Lenkwinkelsensors 84 wird zum Beispiel durch die Rollsteuerung oder dergleichen des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrten Bezug genommen. Der Bremsschalter 85 erkennt die Anwesenheit oder Abwesenheit der Betätigung eines Bremspedals. Auf die Ausgabe des Bremsschalters 85 wird zum Beispiel durch die Antiblockiersteuerung oder die Antriebsschlupfregelung (Traktionsregelung) des Rads Bezug genommen.
Die Steuereinheit 50 stellt die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform dar. Aber auch der Beschleunigungssensor 81 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 83 können als Teil der Fahrzeugsteuervorrichtung ausgelegt sein. Wenn ein an die Aufhängungssteuervorrichtung 80 auszugebender Steuerbefehl erzeugt wird, kann die Ausgabe des jeweiligen Radgeschwindigkeitssensors 82, des Lenkwinkelsensors 84 und des Bremsschalters 85 nach Bedarf ausgelassen werden.
[Fahrzeugsteuervorrichtung]
Anschließend werden Details der Fahrzeugsteuervorrichtung beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeugsteuervorrichtung 150 gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 150 enthält eine Detektionseinheit 40 und die Steuereinheit 50.
Die Detektionseinheit 40 enthält die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 und eine Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30. Die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 entspricht dem Beschleunigungssensor 81 in 1 und erkennt Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen (X-, Y- und Z-Achse in 3) orthogonal zueinander. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 entspricht dem Winkelgeschwindigkeitssensor 83 in 1 und erkennt die Winkelgeschwindigkeit um die oben genannten drei Achsen.
In der Detektionseinheit 40 können der Beschleunigungssensor und der Winkelgeschwindigkeitssensor für jede Achse individuell konfiguriert sein, oder sie können jeweils einen einzelnen Sensor enthalten, der in der Lage ist, gleichzeitig die Beschleunigungen und die Winkelgeschwindigkeiten in den Dreiachsen-Richtungen zu erkennen. Ferner muss sie nicht unbedingt die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 bereitstellen, und die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 kann zum Erkennen der Winkelgeschwindigkeit verwendet werden.
Wie später beschrieben werden wird, gibt die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 ein erstes Beschleunigungs-Detektionssignal und ein zweites Beschleunigungs-Detektionssignal aus. Das erste Beschleunigungs-Detektionssignal enthält Informationen bezüglich der auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkenden Beschleunigung und hat eine Wechselstrom-Wellenform, die der oben genannten Beschleunigung entspricht. Das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal enthält Informationen bezüglich der oben genannten Beschleunigung und hat eine Ausgangswellenform, in der eine der oben genannten Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente auf eine Gleichstromkomponente überlagert wird.
Die Steuereinheit 50 enthält eine Signalverarbeitungsschaltung 20 und eine Signalerzeugungsschaltung 51.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 schließt in der Regel einen Computer ein, der eine CPU/MPU und einen Speicher enthält. Die Signalverarbeitungsschaltung 20 berechnet dynamische Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z), statische Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) und Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) des Fahrzeugaufbaus 101, die in einer vorbestimmten Abtastperiode auf der Basis des Ausgangssignals der Detektionseinheit 40 akquiriert wurden, und gibt diese nacheinander an die Signalerzeugungsschaltung 51 aus.
Die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) in den Dreiachsen-Richtungen werden durch die Signalverarbeitungsschaltung 20 auf der Basis des von der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 ausgegebenen ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals getrennt.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 berechnet jedes der Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) um die drei Achsen auf der Basis der Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale um die drei Achsen des Fahrzeugaufbaus 101, die durch die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 erkannt werden. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 erkennt jede der Winkelgeschwindigkeiten um die X-, Y- und Z-Achse. Als Winkelgeschwindigkeits-Sensorvorrichtung 30 wird in der Regel ein Kreiselsensor in Schwingungsausführung verwendet. Außer diesem kann auch ein Drehkopf-Kreiselsensor, ein Laserring-Kreiselsensor, ein Gasgeschwindigkeits-Kreiselsensor oder dergleichen verwendet werden.
Die Signalerzeugungsschaltung 51 schließt in der Regel einen Computer ein, der eine CPU/MPU und einen Speicher enthält. Die Signalerzeugungsschaltung 51 ermittelt die Lage oder den Schwingungszustand des Fahrzeugaufbaus 101 auf der Basis der dynamischen Beschleunigungskomponenten und der statischen Beschleunigungskomponenten des Fahrzeugaufbaus 101, die in der Signalverarbeitungsschaltung 20 extrahiert wurden. Die Signalerzeugungsschaltung 51 erzeugt, auf der Basis der Ausgabe der Signalverarbeitungsschaltung 20, ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugaufbaus 101, und gibt es an die Aufhängungssteuervorrichtung 80 aus.
(Beschleunigungs-Sensorvorrichtung)
Anschließend werden Details der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10, welche die Detektionseinheit 40 darstellt, beschrieben.
3 bis 5 sind jeweils eine perspektivische Ansicht der Vorderseite, eine perspektivische Ansicht der Rückseite und eine Draufsicht der Vorderseite, die eine Konfiguration der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 schematisch darstellen.
In 3 und 5 zeigen die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse Dreiachsen-Richtungen orthogonal zueinander an, und die Z-Achsen-Richtung entspricht der Dickenrichtung (Höhenrichtung) der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10. Typischerweise ist die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 so in dem Fahrzeugaufbau 101 montiert, dass die Achsen (X-, Y- und Z-Achse) der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 jeweils den Dreiachsen-Richtungen (rechts und links, vorwärts und rückwärts sowie aufwärts und abwärts) des Fahrzeugaufbaus 101 entsprechen. Selbstverständlich ist die vorliegende Technologie nicht darauf beschränkt.
Der Montageort, die Anzahl und dergleichen der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 sind nicht besonders beschränkt, und eine Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 ist zum Beispiel an der Mittenposition des Fahrzeugaufbaus 101 installiert. Ferner, durch Verwenden einer Vielzahl von Beschleunigungs-Sensorvorrichtungen 10, ist es möglich, gefederte Beschleunigungen aller Räder oder jeder Vielzahl von Rädern zu erkennen.
Die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 enthält einen Vorrichtungskörper 1, eine erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 (erste Detektionsvorrichtungen 11x1, 11x2, 11y1 und 11y2) und eine zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 (zweite Detektionsvorrichtungen 12x1, 12x2, 12y1 und 12y2).
Der Vorrichtungskörper 110 schließt einen Hauptoberflächenabschnitt 111 parallel zu der XY-Ebene und einen Stützabschnitt 114 auf der gegenüberliegenden Seite ein. Der Vorrichtungskörper 110 enthält in der Regel ein SOI (Silicon On Insulator)-Substrat und besitzt eine geschichtete Struktur einer aktiven Schicht (Siliziumsubstrat), die den Hauptoberflächenabschnitt 111 bildet, und eine rahmenförmige Stützschicht (Siliziumsubstrat), die den Stützabschnitt 114 bildet. Der Hauptoberflächenabschnitt 111 und der Stützabschnitt 114 haben unterschiedliche Dicken, und der Stützabschnitt 114 ist ausgebildet, um dicker als der Hauptoberflächenabschnitt 111 zu sein.
Der Vorrichtungskörper 110 schließt eine bewegliche Platte 120 (beweglicher Abschnitt) ein, die sich in Reaktion auf eine Beschleunigung bewegen kann. Die bewegliche Platte 120 ist am mittleren Abschnitt des Hauptoberflächenabschnitts 111 angeordnet und wird durch Verarbeitung der oben genannten aktiven Schicht gebildet, die den Hauptoberflächenabschnitt 111 zu einer vorbestimmten Form formt. Genauer gesagt, bildet eine Vielzahl von Nutenabschnitten 112, die in dem Hauptoberflächenabschnitt 111 ausgebildet sind, die bewegliche Platte 120, die eine Vielzahl (in diesem Beispiel vier) von Blattabschnitten 121 bis 124 einschließt, die eine symmetrische Form in Bezug auf die Mittenposition des Hauptoberflächenabschnitts 111 aufweisen. Der Umfangsabschnitt des Hauptoberflächenabschnitts 111 stellt einen Basisabschnitt 115 dar, der dem Stützabschnitt 114 in der Z-Achsen-Richtung entgegengesetzt ist.
Wie in 4 dargestellt, ist der Stützabschnitt 114 zu einer Rahmenform ausgebildet, die eine rechteckige Aussparung 113 aufweist, in der die Rückseite der beweglichen Platte 120 geöffnet wird. Der Stützabschnitt 114 ist als Verbindungsfläche ausgebildet, die mit einem Trägersubstrat (nicht dargestellt) zu verbinden ist. Das oben genannte Trägersubstrat kann ein Schaltungssubstrat enthalten, das die Sensorvorrichtung 10 und die Signalverarbeitungsschaltung 20 elektrisch verbindet, oder ein Relaissubstrat oder ein Gehäusesubstrat, das mit dem Schaltungssubstrat elektrisch zu verbinden ist. Alternativ dazu kann der Stützabschnitt 114 mit einer Vielzahl von externen Verbindungsanschlüssen versehen sein, die mit dem Relaissubstrat oder Gehäusesubstrat elektrisch zu verbinden sind.
Die Blattabschnitte 121 bis 124 der beweglichen Platte 120 enthalten jeweils ein Plattenstück, das eine vorbestimmte Form hat (in diesem Beispiel im Wesentlichen eine sechseckige Form), und sind in Abständen von 90° um die Mittelachse parallel zu der Z-Achse angeordnet. Die Dicke jedes der Blattabschnitte 121 bis 124 entspricht der Dicke der oben genannten aktiven Schicht, die den Hauptoberflächenabschnitt 111 bildet. Die Blattabschnitte 121 bis 124 sind am Mittenabschnitt 120C der beweglichen Platte 120 integral miteinander verbunden und werden integral gestützt, um zu dem Basisabschnitt 115 relativ beweglich zu sein.
Wie in 4 dargestellt, enthält die bewegliche Platte 120 ferner einen Gewichtsabschnitt 125. Der Gewichtsabschnitt 125 ist integral an der Rückseite des Mittenabschnitts der beweglichen Platte 120 und der Rückseite der jeweiligen Blattabschnitte 121 bis 124 angeordnet. Größe, Dicke und dergleichen des Gewichtsabschnitts 125 sind nicht speziell eingeschränkt und sind auf geeignete Größen eingestellt, bei denen gewünschte Schwingungseigenschaften der beweglichen Platte 120 erzielt werden können. Der Gewichtsabschnitt 125 wird zum Beispiel durch Verarbeiten der oben genannten Schicht gebildet, die den Stützabschnitt 114 zu einer vorbestimmten Form formt.
Wie in 3 und 5 dargestellt, ist die bewegliche Platte 120 über eine Vielzahl (vier in diesem Beispiel) von Brückenabschnitten 131 bis 134 mit dem Basisabschnitt 115 verbunden. Die Vielzahl von Brückenabschnitten 131 bis 134 sind jeweils zwischen den Blattabschnitten 121 bis 124 angeordnet und werden durch Verarbeiten der oben genannten aktiven Schicht gebildet, die den Hauptoberflächenabschnitt 111 zu einer vorbestimmten Form formt. Der Brückenabschnitt 131 und der Brückenabschnitt 133 sind so angeordnet, dass sie einander in der X-Achsen-Richtung zugewandt sind, und der Brückenabschnitt 132 und der Brückenabschnitt 134 sind so angeordnet, dass sie einander in der Y-Achsen-Richtung zugewandt sind.
Die Brückenabschnitte 131 bis 134 bilden einen Teil des beweglichen Abschnitts, der zu dem Basisabschnitt 115 relativ beweglich ist, und stützen den Mittenabschnitt 120C der beweglichen Platte 120 elastisch ab. Die Brückenabschnitte 131 bis 134 haben die gleiche Konfiguration, und jeder enthält einen ersten Balkenabschnitt 130a, einen weiten Balkenabschnitt 130b und einen dritten Balkenabschnitt 130c, wie in 5 dargestellt.
Der erste Balkenabschnitt 130a erstreckt sich linear von dem Umfangsabschnitt des Mittenabschnitts 120C der beweglichen Platte 120 jeweils in der X-Achsen-Richtung oder der Y-Achsen-Richtung und ist zwischen entsprechenden zueinander benachbarten Blattabschnitten der Blattabschnitte 121 bis 124 angeordnet. Der zweite Balkenabschnitt 130b erstreckt sich linear jeweils in der X-Achsen-Richtung oder der Y-Achsen-Richtung und verbindet den ersten Balkenabschnitt 130a und den Basisabschnitt 115 miteinander.
Der dritte Balkenabschnitt 130c erstreckt sich linear in einer Richtung, die sich jeweils mit der X-Achsen-Richtung oder der Y-Achsen-Richtung schneidet, und verbindet einen Zwischenabschnitt zwischen dem ersten Balkenabschnitt 130a und dem zweiten Balkenabschnitt 130b und den Basisabschnitt 115 miteinander. Jeder der Brückenabschnitte 131 bis 134 enthält zwei dritte Balkenabschnitte 130c und ist so ausgelegt, dass die zwei dritten Balkenabschnitte 130c einen zweiten Balkenabschnitt 130b in der XY-Ebene zwischen sich einklemmen.
Die Steifigkeit jedes der Brückenabschnitte 131 bis 134 ist auf einen entsprechenden Wert eingestellt, so dass die bewegliche Platte 120, die sich bewegt, stabil abgestützt werden kann. Insbesondere ist die Steifigkeit jedes der Brückenabschnitte 131 bis 134 auf eine angemessene Steifigkeit eingestellt, bei der er durch das Gewicht der beweglichen Platte 120 verformt werden kann, und die Größe der Verformung ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie durch die unten beschriebene zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 erkannt werden kann.
Wie oben beschrieben, wird die bewegliche Platte 120 vom Basisabschnitt 115 des Vorrichtungskörpers 110 über die vier Brückenabschnitte 131 bis 134 abgestützt und ist dazu ausgelegt, sich relativ zu dem Basisabschnitt 115 durch die der Beschleunigung entsprechende Trägheitskraft bewegen zu können, wobei die Brückenabschnitte 131 bis 134 als Drehpunkte dienen.
7A bis C sind jeweils schematische Seitenquerschnittsansichten, die einen Bewegungszustand der beweglichen Platte 120 beschreiben. 7A zeigt die Zeit, wenn keine Beschleunigung ausgeübt wird, 7B zeigt die Zeit, wenn eine Beschleunigung entlang der X-Achsen-Richtung erzeugt wird, und 7C zeigt die Zeit, wenn eine Beschleunigung entlang der Z-Achsen-Richtung erzeugt wird. Es ist anzumerken, dass eine durchgezogene Linie in 7B den Zustand anzeigt, in dem eine Beschleunigung in der linken Richtung der Zeichnung erzeugt wird, und eine durchgezogene Linie in 7C den Zustand anzeigt, in dem eine Beschleunigung in der Aufwärtsrichtung der Zeichnung anzeigt.
In dem Fall, in dem keine Beschleunigung erzeugt wird, wird die bewegliche Platte 120 parallel zur Vorderseite des Basisabschnitts 115 gehalten, wie in 3 und 6A dargestellt. In dem Fall, in dem in diesem Zustand eine Beschleunigung entlang der X-Achsen-Richtung erzeugt wird, zum Beispiel wenn die bewegliche Platte 120 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Brückenabschnitte 132 und 134 geneigt ist, die sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, wie in 6B dargestellt. Als Resultat empfangen die Brückenabschnitte 131 und 133, die einander in der X-Achsen-Richtung zugewandt sind, jeweils eine Biegespannung in den einander entgegengesetzten Richtungen entlang der Z-Achsen-Richtung.
Ebenso, in dem Fall, in dem eine Beschleunigung entlang der Y-Achsen-Richtung erzeugt wird, wird die bewegliche Platte 120 entgegen dem Uhrzeigersinn (oder im Uhrzeigersinn) um die Brückenabschnitte 131 und 133 geneigt, die sich in der X-Achsen-Richtung erstrecken, und die Brückenabschnitte 132 und 134, die einander in der Y-Achsen-Richtung zugewandt sind, empfangen eine Biegespannung in der entgegengesetzten Richtung entlang der Y-Achsen-Richtung, obwohl dies nicht gezeigt wird.
Unterdessen, in dem Fall, in dem eine Beschleunigung entlang der Z-Achsen-Richtung erzeugt wird, bewegt sich die bewegliche Platte 120 relativ zu dem Basisabschnitt 115 auf und ab, wie in 6C gezeigt, und jeder der Brückenabschnitte 131 bis 134 empfängt eine Biegespannung in derselben Richtung entlang der Z-Achsen-Richtung.
Die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 sind an jedem der Brückenabschnitte 131 bis 134 angeordnet. Die Detektionseinheit (Trägheitssensor) 40 misst die Ausrichtung und Größe der auf die Sensorvorrichtung 10 wirkenden Beschleunigung durch Erkennen der Verformung der Brückenabschnitte 131 bis 134 aufgrund der Biegespannung durch die Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12.
Im Folgenden werden Details der Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12 beschrieben.
Wie in 5 dargestellt, enthält die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 eine Vielzahl (vier in diesem Beispiel) von ersten Detektionsvorrichtungen 11x1, 11x2, 11y1 und 11y2.
Die Detektionsvorrichtungen 11x1 und 11x2 sind auf der axialen Mitte der jeweiligen Vorderseite der zwei Brückenabschnitte 131 und 133 angeordnet, die einander in der X-Achsen-Richtung zugewandt sind. Eine Detektionsvorrichtung 11x1 ist an dem ersten Balkenabschnitt 130a des Brückenabschnitts 131 angeordnet, und die andere Detektionsvorrichtung 11x2 ist an dem ersten Balkenabschnitt 130a des Brückenabschnitts 133 angeordnet. Unterdessen sind die Detektionsvorrichtungen 11y1 und 11y2 auf der axialen Mitte der jeweiligen Vorderseite der zwei Brückenabschnitte 132 und 134 angeordnet, die einander in der Y-Achsen-Richtung zugewandt sind. Eine Detektionsvorrichtung 11y1 ist an dem ersten Balkenabschnitt 130a des Brückenabschnitts 132 angeordnet, und die andere Detektionsvorrichtung 11y2 ist an dem ersten Balkenabschnitt 130a des Brückenabschnitts 134 angeordnet.
Die ersten Detektionsvorrichtungen 11x1 bis 11y2 haben die gleiche Konfiguration, und jede enthält eine rechteckige piezoelektrische Detektionsvorrichtung, deren Längsseite in dieser Ausführungsform in Richtung der axialen Mitte des ersten Balkenabschnitts 130a verläuft. Die ersten Detektionsvorrichtungen 11x1 bis 11y2 enthalten jeweils ein Laminat, das aus einer unteren Elektrodenschicht, einem piezoelektrischen Film und einer oberen Elektrodenschicht besteht.
Der piezoelektrische Film wird in der Regel aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) gebildet. Selbstverständlich ist die vorliegende Technologie nicht darauf beschränkt. Der piezoelektrische Film erzeugt eine Potentialdifferenz, die dem Betrag der Biegeverformung (Spannung) des ersten Balkenabschnitts 130a in der Z-Achsen-Richtung entspricht, zwischen der oberen Elektrodenschicht und der unteren Elektrodenschicht (piezoelektrischer Effekt). Die obere Elektrodenschicht ist elektrisch mit Relaisanschlüssen 140 verbunden, die auf der Vorderseite des Basisabschnitts 115 über Verdrahtungsschichten (nicht gezeigt) angeordnet sind, die auf den Brückenabschnitten 131 bis 134 ausgebildet sind. Die Relaisanschlüsse 140 können jeweils als externer Verbindungsanschluss ausgebildet sein, der mit dem oben beschriebenen Trägersubstrat elektrisch zu verbinden ist. Zum Beispiel wird ein Ende von Bonddraht, dessen anderes Ende mit dem oben genannten Trägersubstrat verbunden ist, damit verbunden. Die untere Elektrodenschicht ist in der Regel mit einem Bezugspotential, wie z. B. einem Massepotential, verbunden.
Da die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11, die wie oben beschrieben ausgelegt ist, Ausgabe nur durchführt, wenn sich die Spannung aufgrund der Eigenschaften des piezoelektrischen Films ändert, und in dem Zustand, in dem ein Spannungswert nicht geändert wird, selbst wenn Spannung ausgeübt wird, keine Ausgabe durchführt, erkennt die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 hauptsächlich die Größe der Bewegungsbeschleunigung, die auf die bewegliche Platte 120 wirkt. Daher enthält die Ausgabe (erstes Detektionssignal) der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 hauptsächlich das Ausgangssignal, das eine Wechselstrom-Wellenform aufweist, die eine der Bewegungsbeschleunigung entsprechende dynamische Komponente (Wechselstromkomponente) ist.
Unterdessen, wie in 5 dargestellt, enthält die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 eine Vielzahl (vier in diesem Beispiel) von zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1, 12x2, 12y1 und 12y2.
Die Detektionsvorrichtungen 12x1 und 12x2 sind auf der axialen Mitte der jeweiligen Vorderseite der zwei Brückenabschnitte 131 und 133 angeordnet, die einander in der X-Achsen-Richtung zugewandt sind. Eine Detektionsvorrichtung 12x1 ist an dem zweiten Balkenabschnitt 130b des Brückenabschnitts 131 angeordnet, und die andere Detektionsvorrichtung 12x2 ist an dem zweiten Balkenabschnitt 130b des Brückenabschnitts 133 angeordnet. Unterdessen sind die Detektionsvorrichtungen 12y1 und 12y2 auf der axialen Mitte der jeweiligen Vorderseite der zwei Brückenabschnitte 132 und 134 angeordnet, die einander in der Y-Achsen-Richtung zugewandt sind. Eine Detektionsvorrichtung 12y1 ist an dem zweiten Balkenabschnitt 130b des Brückenabschnitts 132 angeordnet, und die andere Detektionsvorrichtung 12y2 ist an dem zweiten Balkenabschnitt 130b des Brückenabschnitts 134 angeordnet.
Die zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2 haben die gleiche Konfiguration, und jede enthält eine piezoresistive Detektionsvorrichtung, deren Längsseite in dieser Ausführungsform in Richtung der axialen Mitte des zweiten Balkenabschnitts 130b verläuft. Die zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2 enthalten jeweils eine resistive Schicht und ein Paar von Anschlussabschnitten, die mit beiden Enden der resistiven Schicht in der axialen Richtung verbunden sind.
Die resistive Schicht ist zum Beispiel eine Leiterschicht, die durch Dotierung der Vorderseite (Siliziumschicht) des zweiten Balkenabschnitts 130b mit einem Verunreinigungselement gebildet wird und eine Widerstandsänderung verursacht, die dem Betrag der Biegeverformung (Spannung) des zweiten Balkenabschnitts 130b in der Z-Achsen-Richtung zwischen dem Paar von Anschlussabschnitten (piezoresistiver Effekt) entspricht. Das Paar von Anschlussabschnitten ist elektrisch mit den Relaisanschlüssen 140 verbunden, die auf der Vorderseite des Basisabschnitts 115 über Verdrahtungsschichten (nicht gezeigt) angeordnet sind, die auf den Brückenabschnitten 131 bis 134 ausgebildet sind.
Die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12, die wie oben beschrieben ausgelegt ist, erkennt nicht nur die auf die bewegliche Platte 120 wirkende Bewegungsbeschleunigung, sondern auch die auf die bewegliche Platte 120 wirkende Gravitationsbeschleunigung, weil der Widerstandswert aufgrund der Eigenschaften des Piezowiderstands durch den absoluten Spannungswert bestimmt wird. Daher hat die Ausgabe (zweites Detektionssignal) der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 eine Ausgangswellenform, in der die dynamische Komponente (Wechselstromkomponente), die der Bewegungsbeschleunigung entspricht, auf die Gravitationsbeschleunigung oder statische Komponente (Gleichstromkomponente), die dieser entspricht, überlagert wird.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie nicht auf das Beispiel beschränkt ist, in dem die zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2 jeweils eine piezoresistive Detektionsvorrichtung enthalten. Die zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2 können jeweils zum Beispiel eine weitere nicht piezoelektrische Detektionsvorrichtung enthalten, die in der Lage ist, die Beschleunigung der Gleichstromkomponente, wie z. B. einer elektrostatischen, zu erkennen. In dem Fall des elektrostatischen Typs sind ein beweglicher Elektrodenabschnitt und ein fester Elektrodenabschnitt, die ein Elektrodenpaar darstellen, so angeordnet, dass sie einander in der axialen Richtung des zweiten Balkenabschnitts 130b zugewandt und so ausgelegt sind, dass sich der Gegenüberstellungsabstand zwischen den beiden Elektrodenabschnitten, der dem oben genannten Betrag der Biegeverformung des zweiten Balkenabschnitts 130b entspricht, ändert.
Die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 gibt Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z (erste Beschleunigungs-Detektionssignale)) in der X-Achsen-Richtung, der Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung auf der Basis der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtungen 11x1 bis 11y2 an die Signalverarbeitungsschaltung 20 aus.
Das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) in der X-Achsen-Richtung entspricht einem Differenzsignal (ax1-ax2) zwischen der Ausgabe (ax1) der Detektionsvorrichtung 11x1 und der Ausgabe (ax2) der Detektionsvorrichtung 11x2. Das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-y) in der Y-Achsen-Richtung entspricht einem Differenzsignal (ay1-ay2) zwischen der Ausgabe (ay1) der Detektionsvorrichtung 11y1 und der Ausgabe (ay2) der Detektionsvorrichtung 11y2. Dann entspricht das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-z) in der Z-Achsen-Richtung der Summe (ax1+ax2+ay1+ay2) der Ausgabe der Detektionsvorrichtungen 11x1 bis 11y2.
Ebenso gibt die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DC-z (zweite Beschleunigungs-Detektionssignale)) in der X-Achsen-Richtung, der Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung auf der Basis der Ausgabe der zweiten Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2 an die Signalverarbeitungsschaltung 20 aus.
Das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x) in der X-Achsen-Richtung entspricht einem Differenzsignal (bx1-bx2) zwischen der Ausgabe (bx1) der Detektionsvorrichtung 12x1 und der Ausgabe (bx2) der Detektionsvorrichtung 12x2. Das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-y) in der Y-Achsen-Richtung entspricht einem Differenzsignal (by1-by2) zwischen der Ausgabe (by1) der Detektionsvorrichtung 12y1 und der Ausgabe (by2) der Detektionsvorrichtung 12y2. Dann entspricht das Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-z) in der Z-Achsen-Richtung der Summe (bx1+bx2+by1+by2) der Ausgabe der Detektionsvorrichtungen 12x1 bis 12y2.
Die arithmetische Verarbeitung der Beschleunigungs-Detektionssignale in den axialen Richtungen kann durch eine Rechenschaltung ausgeführt werden, die getrennt in der Detektionseinheit 40 bereitgestellt wird, oder durch die Signalverarbeitungsschaltung 20.
(Steuereinheit)
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuereinheit 50 zeigt. Die Steuereinheit 50 enthält die Signalverarbeitungsschaltung 20 und die Signalerzeugungsschaltung 51, wie oben beschrieben.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 enthält eine Vorverarbeitungsschaltung 510 und eine Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511.
Die Vorverarbeitungsschaltung 510 enthält mindestens einen von verschiedenen Filtern (z. B. Hochpassfilter), eine Integrationsschaltung, eine Verstärkungs-Anpassungsschaltung und dergleichen. Die Vorverarbeitungsschaltung 510 enthält eine Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510a, die das erste Beschleunigungs-Detektionssignal verarbeitet, eine Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510b, die das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal verarbeitet, und eine Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510c, welche die Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) verarbeitet.
Die in der Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510a verarbeiteten ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) werden in einen Eingangsanschluss der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 eingegeben, und die in der Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510b verarbeiteten zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DCz) werden in den anderen Eingangsanschluss der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 eingegeben.
Die Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 berechnet eine auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkende Bewegungsbeschleunigung (Vertikalbeschleunigung oder Querbeschleunigung). In der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 ist eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 (8 und 9) konfiguriert, welche die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals von der oben genannten Bewegungsbeschleunigung extrahiert.
Die dynamische Beschleunigungskomponente bezieht sich in der Regel auf die Wechselstromkomponente der oben beschriebenen Beschleunigung und entspricht in der Regel einer Bewegungsbeschleunigung (Translationsbeschleunigung, Zentrifugalbeschleunigung, Vertikalschwingungsbeschleunigung usw.), die während der Fahrt des Fahrzeugs 100 auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkt. Unterdessen bezieht sich die statische Beschleunigungskomponente auf die Gleichstromkomponente der oben beschriebenen Beschleunigung und entspricht in der Regel einer Gravitationsbeschleunigung oder einer Beschleunigung, die als Gravitationsbeschleunigung eingeschätzt wird.
Ferner werden die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z), die in der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 extrahiert wurden, in die Signalerzeugungsschaltung 51 eingegeben. Unterdessen werden die in der Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510c vorverarbeiteten Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale (ω-x, ω-y und ω-z) in die Signalerzeugungsschaltung 51 eingegeben.
Die Signalerzeugungsschaltung 51 vergleicht die eingegebenen dynamischen Beschleunigungskomponenten, die statischen Beschleunigungskomponenten und die Winkelgeschwindigkeitskomponenten miteinander, berechnet die Bewegungsbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 101 in der Stoßrichtung, der Rollrichtung und der Nickrichtung, die Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus 101 in der Rollrichtung und Nickrichtung, den Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus 101 in Bezug auf die horizontale Richtung und dergleichen, und ermittelt das Verhalten oder die Lage des Fahrzeugaufbaus 101. Ferner, durch weitere Bezugnahme auf die Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors 82, kann die Lage des Fahrzeugaufbaus 101 ermittelt werden. Als Resultat ist es möglich, eine angemessene Verhaltenssteuerung des Fahrzeugaufbaus 101 gemäß der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 durchzuführen. Zum Beispiel erzeugt die Signalerzeugungsschaltung 51 in dieser Ausführungsform einen Steuerbefehl, der die Lageänderung des Fahrzeugaufbaus 101 unterdrückt, so dass die ermittelte Lage des Fahrzeugaufbaus 101 zur gewünschten Lage (z. B. Horizontallage) wird, und gibt diesen Befehl an die Aufhängungssteuervorrichtung 80 aus.
Die Signalerzeugungsschaltung 51 weist in der Regel eine Vielzahl von Schwellenwerten auf, die im Einklang mit der Größe der dynamischen Beschleunigung oder der Winkelgeschwindigkeit in jeder Axialrichtung im Voraus festgelegt werden, und erzeugt ein Steuersignal gemäß den Schwellenwerten. Die vorliegende Technologie ist nicht auf diskrete (digitale) Lageregelung auf der Basis der Vielzahl von Schwellenwerten beschränkt, und kontinuierliche (analoge) Lageregelung gemäß dem Detektionswert kann ausgeführt werden. Ferner kann eine Priorität (Gewichtung) für den Beschleunigungs-Detektionswert in jeder Axialrichtung im Einklang mit dem Steuermodus festgelegt werden, oder eine Priorität kann zwischen dem Beschleunigungs-Detektionswert und dem Winkelgeschwindigkeits-Detektionswert festgelegt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem die Beschleunigung in der Stoßrichtung nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Lageregelung in dieser Richtung gegenüber der Lageregelung in der Rollrichtung oder Nickrichtung oder umgekehrt priorisiert werden.
Für die Bewegungsbeschleunigungen in der Stoßrichtung, der Rollrichtung und der Nickrichtung wird jeweils hauptsächlich auf die dynamische Beschleunigungskomponente (Acc-z) in der Z-Achsen-Richtung, die dynamische Beschleunigung (Acc-x) in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsbeschleunigung (Acc-y) in der Y-Achsen-Richtung Bezug genommen. Ferner wird für die Winkelgeschwindigkeiten in der Rollrichtung und Nickrichtung jeweils hauptsächlich auf das Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal (ω-y) um die Y-Achse und das Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal (ω-x) um die X-Achse Bezug genommen. Ferner wird der Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus 101 in Bezug auf die Horizontalrichtung zum Beispiel anhand der Schwerkraft (Vertikalrichtung), die auf der Basis der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) der Beschleunigung erkannt wird, berechnet.
Es ist anzumerken, dass die Winkelgeschwindigkeit in der Gierrichtung durch Bezugnahme auf das Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal (ω-z) um die Z-Achse berechnet werden kann. Ferner ist es durch Kombinieren des Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignals und der dynamischen Beschleunigungskomponenten des Beschleunigungs-Detektionssignals möglich, den Rotationsradius und das Rotationszentrum des Fahrzeugs 100 während der Kurvenfahrt zu berechnen (siehe japanisches Patent Nr. 5407863 ).
(Signalverarbeitungsschaltung)
Als Nächstes werden Details der Signalverarbeitungsschaltung 20 beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Basiskonfiguration der Signalverarbeitungsschaltung 20 zeigt. Wie in der Figur gezeigt, enthält die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 zwei Arten von Beschleunigungs-Detektionseinheiten (die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12), von denen jede auf Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen bezogene Informationen erkennt. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 enthält eine Winkelgeschwindigkeits-Detektionseinheit 31.
Die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 ist ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor, der jeweils ein Signal (Acc-AC-x) ausgibt, das auf eine Beschleunigung parallel zu der X-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält, ein Signal (Acc-AC-y), das auf eine Beschleunigung parallel zu der Y-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält, und ein Signal (Acc-AC-z), das auf eine Beschleunigung parallel zu der Z-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält. Diese Signale (erste Beschleunigungs-Detektionssignale) haben eine Wechselstrom-Wellenform, die der Beschleunigung der jeweiligen Achse entspricht.
Unterdessen ist die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 ein nicht piezoelektrischer Beschleunigungssensor, der jeweils ein Signal (Acc-DC-x) ausgibt, das auf eine Beschleunigung parallel zu der X-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält, ein Signal (Acc-DC-y), das auf eine Beschleunigung parallel zu der Y-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält, und ein Signal (Acc-DC-z), das auf eine Beschleunigung parallel zu der Z-Achsen-Richtung bezogene Informationen enthält. Diese Signale (zweite Beschleunigungs-Detektionssignale) haben eine Ausgangswellenform, in der eine der Beschleunigung der jeweiligen Achse entsprechende Wechselstromkomponente auf eine Gleichstromkomponente überlagert ist.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 kann durch für einen Computer verwendete Hardwaregeräte, wie z. B. eine Zentraleinheit (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nurlesespeicher (ROM) usw. und notwendige Software, realisiert werden. Anstelle oder zusätzlich zu der CPU kann eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD), wie z. B. ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder ein Digitalsignalprozessor (DSP), verwendet werden.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 enthält die Beschleunigungs-Recheneinheit 200, die jeweils eine dynamische Beschleunigungskomponente und eine statische Beschleunigungskomponente von den oben genannten Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen auf der Basis der Ausgabe (erstes Beschleunigungs-Detektionssignal) der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und der Ausgabe (zweites Beschleunigungs-Detektionssignal) der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 extrahiert, und eine Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 300, die jedes der Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) (drittes Detektionssignal) um die drei Achsen auf der Basis der Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale (Gyro-x, Gyro-y und Gyro-z) um die drei Achsen berechnet. Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 entspricht der oben beschriebenen Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 (8).
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 enthält ferner eine serielle Schnittstelle 201, eine parallele Schnittstelle 202 und eine analoge Schnittstelle 203.
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 extrahiert jede der dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) auf der Basis des Beschleunigungs-Detektionssignals in jeder Achsenrichtung, die von der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 ausgegeben wird.
Es ist anzumerken, dass die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 realisiert wird, indem ein Programm, das in einem ROM als Beispiel eines nichtflüchtigen computerlesbaren Aufzeichnungsmediums, in einem RAM usw. aufgezeichnet ist, geladen und durch die CPU ausgeführt wird.
Die Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 300 berechnet jedes der Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) um die drei Achsen auf der Basis der Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale (Gyro-x, Gyro-y und Gyro-z) um die drei Achsen. Die Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 300 kann getrennt von der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 oder durch eine mit der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 gemeinsamen Berechnungseinheit 230 konfiguriert werden.
Die serielle Schnittstelle 201 ist dazu ausgelegt, fähig zu sein, die dynamischen und statischen Beschleunigungskomponenten der jeweiligen Achsen, die in der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 erzeugt werden, und das Winkelgeschwindigkeitssignal jeder Achse, das in der Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 300 erzeugt wird, nacheinander an die Signalerzeugungsschaltung 51 auszugeben. Die parallele Schnittstelle 202 ist dazu ausgelegt, fähig zu sein, die dynamische Beschleunigungskomponente und die statische Beschleunigungskomponente jeder Achse, die in der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 erzeugt werden, parallel zu der Signalerzeugungsschaltung 51 auszugeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 20 kann mindestens eine der seriellen Schnittstelle 201 oder der parallelen Schnittstelle 202 enthalten, oder sie kann durch eine Anweisung von der Signalerzeugungsschaltung 51 gezielt umgeschaltet werden. Die analoge Schnittstelle 203 ist dazu ausgelegt, fähig zu sein, die Ausgaben der ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12 ohne Änderung an die Signalerzeugungsschaltung 51 auszugeben, doch dies kann bei Bedarf ausgelassen werden.
Es ist anzumerken, dass in 8 die Referenznummer 204 einen Wandler für Analog-Digital-(AD)-Wandlung des Beschleunigungs-Detektionssignals jeder Achse bezeichnet. Die in 7 dargestellte Vorverarbeitungsschaltung 510 kann in einem Block 204 enthalten sein, der den oben genannten Wandler enthält, oder sie kann in der Berechnungseinheit 230 enthalten sein.
9 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 darstellt.
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 enthält eine Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21, eine Vorzeichen-Umkehrschaltung 22, eine Additionsschaltung 23 und eine Korrekturschaltung 24. Diese Schaltungen 21 bis 24 haben eine gemeinsame Konfiguration für jede Achse von X, Y und Z, und führen eine gemeinsame arithmetische Verarbeitung an jeder Achse durch, so dass eine dynamische Beschleunigungskomponente (Bewegungsbeschleunigung) und eine statische Beschleunigungskomponente (Gravitationsbeschleunigung) jeder Achse extrahiert werden.
Im Folgenden wird als repräsentatives Beispiel eine Verarbeitungsschaltung für ein Beschleunigungs-Detektionssignal in der X-Achsen-Richtung beschrieben. 10 zeigt einen Verarbeitungsblock zum Extrahieren einer statischen Beschleunigungskomponente von einem Beschleunigungs-Detektionssignal in der X-Achsen -Richtung.
Die Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 stellt die Verstärkung jedes Signals so ein, dass das erste Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) in der X-Achsen-Richtung, das von der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 (11x1 und 11x2) ausgegeben wird, und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x) in der X-Achsen-Richtung, das von der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 (12x1 und 12x2) ausgegeben wird, einen miteinander identischen Pegel haben. Die Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 enthält einen Verstärker, der die Ausgabe (Acc-AC-x) der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und die Ausgabe (Acc-DC-x) der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 verstärkt.
Im Allgemeinen sind die Ausgangsempfindlichkeit und ein Dynamikbereich des Beschleunigungssensors abhängig von einem Detektionsschema unterschiedlich. Zum Beispiel, wie in 11 gezeigt, ist in einem piezoelektrischen Beschleunigungssensor die Ausgangsempfindlichkeit hoch, und der Dynamikbereich breit (groß), im Gegensatz zu einem nicht piezoelektrischen (piezoresistiven oder elektrostatischen) Beschleunigungssensor. In dieser Ausführungsform entspricht die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 einem piezoelektrischen Beschleunigungssensor, und die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 entspricht einem piezoresistiven Beschleunigungssensor.
In dieser Hinsicht verstärkt die Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 die Ausgaben der jeweiligen Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12 (erstes und zweites Beschleunigungs-Detektionssignal) jeweils um N Male und M Male, so dass die Ausgaben dieser Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12 einen identischen Pegel haben. Die Verstärkungsfaktoren N und M sind positive Zahlen und erfüllen eine Beziehung von N < M. Die Werte der Verstärkungsfaktoren N und M sind nicht besonders beschränkt und können als Koeffizienten festgelegt werden, die abhängig von einer Benutzungsumgebung (Betriebstemperatur) der Detektionseinheit 40 auch der Temperaturkompensation der jeweiligen Beschleunigungs-Detektionseinheiten 11 und 12 dienen.
12 zeigt ein Beispiel der Ausgangskennlinien des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals und zeigt die Ausgangskennlinien vor der Verstärkungsanpassung und die Ausgangskennlinien nach der Verstärkungsanpassung im Vergleich. In der Figur gibt eine Horizontalachse eine Frequenz der auf die Detektionseinheit 40 wirkenden Beschleunigung an, und eine Vertikalachse gibt die Ausgabe (Empfindlichkeit) an (das gleiche gilt auf für 13 bis 17).
Wie in der Figur gezeigt, ist in einem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) eines piezoelektrischen Schemas die Ausgangsempfindlichkeit einer Beschleunigungskomponente in einem Niederfrequenzbereich von 0,5 Hz oder weniger niedriger als die Ausgangsempfindlichkeit der Beschleunigungskomponente in einem höheren Frequenzbereich. Insbesondere die Ausgangsempfindlichkeit in einem stationären Zustand (Bewegungsbeschleunigung 0) ist ungefähr Null. Unterdessen hat ein zweites Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x) eines piezoresistiven Schemas eine konstante Ausgangsempfindlichkeit über den gesamten Frequenzbereich, und somit kann eine Beschleunigungskomponente in einem stationären Zustand (das heißt eine statische Beschleunigungskomponente) bei einer konstanten Ausgangsempfindlichkeit erkannt werden. Daher, wenn die Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 jeweils das erste Beschleunigungs-Detektionssignal und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal mit vorbestimmten Vergrößerungen verstärkt, um den gleichen Ausgangspegel zu erhalten, ist es möglich, eine statische Beschleunigungskomponente in einer unten beschriebenen Differenzberechnungsschaltung zu extrahieren.
Die Vorzeichen-Umkehrschaltung 22 und die Additionsschaltung 23 bilden eine Differenzberechnungsschaltung, welche eine statische Beschleunigungskomponente (Gleichstromkomponente) von der Beschleunigung in jeder Achsenrichtung auf der Basis eines Differenzsignals zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x) extrahiert.
Die Vorzeichen-Umkehrschaltung 22 weist einen Umkehrverstärker (Verstärkungsfaktor: -1) auf, der das Vorzeichen des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals (Acc-AC-x) nach der Verstärkungsanpassung umkehrt. 13 zeigt ein Beispiel einer Ausgangskennlinie des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals (Acc-AC-x) nach der Vorzeicheninversion. Hier wird ein Fall, in dem die Sensorvorrichtung 10 eine Beschleunigung von 1 G in der X-Achsen-Richtung erkennt, als ein Beispiel gezeigt.
Es ist anzumerken, dass das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x) in einer nachfolgenden Phase an die Additionsschaltung 23 ausgegeben wird, ohne deren Vorzeichen umzukehren. Die Vorzeichen-Umkehrschaltung 22 kann gemeinsam mit der Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 in einer vorhergehenden Phase konfiguriert werden.
Die Additionsschaltung 23 addiert das erste Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-DC-x), die von der Vorzeichen-Umkehrschaltung 22 ausgegeben werden, um eine statische Beschleunigungskomponente auszugeben. 14 zeigt ein Beispiel einer Ausgangskennlinie der Additionsschaltung 23. Da das erste und zweite Beschleunigungs-Detektionssignal in der Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 auf den gleichen Pegel eingestellt werden, kann eine statische Netto-Beschleunigungskomponente (Gr-x) durch Erhalten eines Differenzsignals davon extrahiert werden. Die statische Beschleunigungskomponente entspricht in der Regel einer Gravitationsbeschleunigungskomponente oder einer Beschleunigungskomponente, welche die Gravitationsbeschleunigung enthält.
Wenn die von der Additionsschaltung 23 ausgegebene statische Beschleunigungskomponente nur einer Gravitationsbeschleunigung entspricht, erscheint theoretisch eine Ausgabe einer signifikanten Beschleunigungskomponente nur nahe 0 Hz, wie in 15 gezeigt. In der Praxis jedoch, da die Detektionsempfindlichkeit in der Nähe einer niedrigen Frequenz der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11, die einen piezoelektrischen Detektionstyp hat, gering ist, und Beschleunigungskomponenten in Achsenrichtungen (hier die Y-Achsen-Richtung und die Z-Achsen-Richtung) außer einer Zielachse aufgrund der Erzeugung von Empfindlichkeiten anderer Achsen unvermeidlich überlagert werden, leckt eine dynamische Beschleunigungskomponente, die in einem in 14 durch Schraffur gekennzeichneten Frequenzbereich liegt, als eine Fehlerkomponente in eine Ausgabe der Additionsschaltung 23. In dieser Hinsicht wird in dieser Ausführungsform die Korrekturschaltung 24 zum Aufheben des Fehlers auf der Basis der Ausgabe der Additionsschaltung 23 bereitgestellt.
Die Korrekturschaltung 24 enthält eine 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 und eine Niederfrequenz-Empfindlichkeitskorrektureinheit 242. Die Korrekturschaltung 24 berechnet einen Korrekturkoeffizienten β auf der Basis der Ausgabe der Additionsschaltung 23 (Differenzsignal zwischen dem ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal) und korrigiert das erste Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x) unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten β.
Die 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 ist gemeinsam für die Verarbeitungsblöcke vorgesehen, welche die statischen Beschleunigungskomponenten in allen X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-AchsenRichtungen extrahieren, und berechnet den Korrekturkoeffizienten β unter Verwendung eines Summenwertes der Ausgabe (Differenzsignal zwischen dem ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal) der Additionsschaltung 23 in der jeweiligen Achse.
Insbesondere berechnet die 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 einen zusammengesetzten Wert (√((Gr-x)² + (Gr-y)² + (Gr-z)²)) der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) in den drei Achsenrichtungen und betrachtet einen Teil des zusammengesetzten Wertes, der 1 überschreitet, als einen Niederfrequenz-Empfindlichkeitsfehlerteil (in 14 durch Schraffur gekennzeichnet), um den Korrekturkoeffizienten β zu berechnen, der einem Kehrwert des zusammengesetzten Wertes entspricht. $β = 1 / (\sqrt ({(Gr - x)}^{2} + {(Gr - y)}^{2} + {(Gr - z)}^{2}))$
Es ist anzumerken, dass Werte der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) in den drei jeweiligen Achsenrichtungen abhängig von der Lage der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 unterschiedlich sind und sich entsprechend der Lageänderung der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 vorübergehend ändern. Zum Beispiel, wenn die Z-Achsen-Richtung der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 mit der Schwerkraftrichtung (Vertikalrichtung) zusammenfällt, gibt die statische Beschleunigungskomponente (Gr-z) in der Z-Achsen-Richtung einen größeren Wert als die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x und Gr-y) in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung an. Auf diese Weise ist es möglich, die Schwerkraftrichtung der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 zu dem Zeitpunkt von den Werten der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) in den drei jeweiligen Achsenrichtungen zu schätzen.
Die Niederfrequenz-Empfindlichkeitskorrektureinheit 242 besitzt einen Multiplikator, der den Korrekturkoeffizienten β mit dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal (Acc-AC-x), dessen Vorzeichen umgekehrt ist, multipliziert. Auf diese Weise wird das erste Beschleunigungs-Detektionssignal in die Additionsschaltung 23 eingegeben, und zwar in einem Zustand, in dem ein Niederfrequenz-Empfindlichkeitsfehler reduziert wird, und somit wird ein Beschleunigungssignal, das die in 16 gezeigte Frequenzkennlinie aufweist, von der Additionsschaltung 23 ausgegeben. Auf diese Weise wird, da nur die der Gravitationsbeschleunigung entsprechende statische Beschleunigungskomponente ausgegeben wird, die Extraktionsgenauigkeit der Gravitationsbeschleunigungskomponente verbessert.
In dieser Ausführungsform ist die Korrekturschaltung 24 dazu ausgelegt, einen Prozess des Multiplizierens des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals mit dem Korrekturkoeffizienten β auszuführen, wenn die statische Beschleunigungskomponente berechnet wird. Doch die vorliegende Technologie ist nicht darauf beschränkt. Die Korrekturschaltung 24 kann dazu ausgelegt sein, einen Prozess des Multiplizierens des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals (Acc-DC-x) mit dem Korrekturkoeffizienten β auszuführen, oder das zu korrigierende Beschleunigungs-Detektionssignal kann zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal entsprechend der Größe einer Beschleunigungsänderung umgeschaltet werden.
Die Korrekturschaltung 24 ist dazu ausgelegt, das erste Beschleunigungs-Detektionssignal unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten β zu korrigieren, wenn die Änderung der Beschleunigung entweder des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals oder des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Je größer die Änderung der Beschleunigung ist (je höher eine angewandte Frequenz ist), desto höher ist eine Rate, mit der eine Fehlerkomponente in das erste Beschleunigungs-Detektionssignal einsickert. Somit kann die Fehlerkomponente effizient reduziert werden. Die Konfiguration ist besonders effektiv, wenn die Bewegungsbeschleunigung relativ groß ist, z. B. beim Fahren auf einer Holperstrecke, auf der Wanken und Nicken sich beim Überqueren von Schlaglöchern heftig wiederholen.
Unterdessen ist die Korrekturschaltung 24 dazu ausgelegt, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten β zu korrigieren, wenn die Änderung der Beschleunigung entweder des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals oder des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Je kleiner die Änderung der Beschleunigung ist (je niedriger die angewandte Frequenz ist), desto höher ist eine Rate, mit der die Fehlerkomponente in das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal einsickert. Somit kann die Fehlerkomponente effizient reduziert werden. Die Konfiguration ist besonders effektiv, wenn die Bewegungsbeschleunigung relativ klein ist, z. B. beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit.
Die statische Beschleunigungskomponente in jeder Achsenrichtung wird extrahiert, wie oben beschrieben. Für die Extraktion der dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) in der jeweiligen Achsenrichtung, wie in 9 dargestellt, wird jedoch auf die ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z), deren Verstärkung in der Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 angepasst wird, Bezug genommen.
Hier, obwohl das erste Beschleunigungs-Detektionssignal für eine Extraktion der dynamischen Beschleunigungskomponente unverändert verwendet werden kann, da ein Teil der dynamischen Beschleunigungskomponente in manchen Fällen in die statische Beschleunigungskomponente einsickern kann, wie oben beschrieben, nimmt die dynamische Beschleunigungskomponente ab, so dass eine Erkennung mit hoher Präzision schwierig wird. In dieser Hinsicht ist es durch Korrigieren des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals unter Verwendung des in der Korrekturschaltung 24 berechneten Korrekturkoeffizienten β möglich, die Erkennungsgenauigkeit der dynamischen Beschleunigungskomponente zu erzielen.
Genauer gesagt, wie in 9 dargestellt, besitzt die Korrekturschaltung 24 (die Niederfrequenz-Empfindlichkeitskorrektureinheit 242) den Multiplikator, der den Kehrwert (1/β) des durch die 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 akquirierten Korrekturkoeffizienten β mit den ersten Beschleunigungs-Detektionssignalen (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) multipliziert. Auf diese Weise wird eine Niederfrequenz-Empfindlichkeitskomponente des ersten Beschleunigungssignals kompensiert, und somit wird die Extraktionsgenauigkeit der dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) verbessert.
In dieser Ausführungsform ist die Korrekturschaltung 24 dazu ausgelegt, einen Prozess des Multiplizierens des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals mit dem Kehrwert (1/β) des Korrekturkoeffizienten auszuführen, wenn die dynamische Beschleunigungskomponente berechnet wird. Die vorliegende Technologie ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Korrekturschaltung 24 kann dazu ausgelegt sein, einen Prozess des Multiplizierens der zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DC-z) mit dem Kehrwert (1/β) des Korrekturkoeffizienten auszuführen. Alternativ dazu, ähnlich dem oben beschriebenen Schema des Berechnens der statischen Beschleunigungskomponente, kann das zu korrigierende Beschleunigungs-Detektionssignal zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal entsprechend der Größe der Beschleunigungsänderung umgeschaltet werden.
Es wird davon ausgegangen, dass ein Prozess des Korrigierens der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente durch die Niederfrequenz-Empfindlichkeitskorrektureinheit 242 in der Regel effektiv ist, wenn der durch die 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 berechnete zusammengesetzte Wert von 1 G (G: Gravitationsbeschleunigung) abweicht. Es ist anzumerken, dass Beispiele eines Falles, in dem der zusammengesetzte Wert kleiner als 1 G ist, einen Fall beinhalten, in dem die Sensorvorrichtung 10 frei fällt usw.
Es ist anzumerken, dass das durch das piezoelektrische Schema erkannte erste Beschleunigungs-Detektionssignal eine Ausgangskennlinie aufweist, die derjenigen eines Hochpassfilters (HPF) ähnlich ist, und dass eine Ausgabe, die kleiner als oder gleich einer Grenzfrequenz ist, in einer Ausgabe der Additionsschaltung 23 als eine Fehlerkomponente der Niederfrequenzempfindlichkeit verbleibt (siehe 14). In dieser Ausführungsform wird die Fehlerkomponente durch ein arithmetisches Schema unter Verwendung der Korrekturschaltung 24 reduziert. Um jedoch die Annullierungsgenauigkeit der Fehlerkomponente zu verbessern, ist es wünschenswert, dass die Grenzfrequenz so niedrig wie möglich ist.
In dieser Hinsicht kann zum Beispiel ein piezoelektrischer Körper, der eine(n) relativ große(n) Kapazität und internen Widerstand hat, als piezoelektrischer Film der Detektionsvorrichtungen (11x1, 11x2, 11y1, 11y2), welche die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 bilden, verwendet werden. Auf diese Weise, zum Beispiel, wie durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 17 angegeben, kann eine Grenzfrequenz der Niederfrequenzempfindlichkeit so weit wie möglich auf 0 Hz reduziert werden, und somit kann eine Fehlerkomponente der Niederfrequenzempfindlichkeit so weit wie möglich reduziert werden.
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens der Verarbeitung eines Beschleunigungssignals in der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 gegeben, die wie oben beschrieben konfiguriert ist.
Wenn eine Beschleunigung auf die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 wirkt, bewegt sich die bewegliche Platte 120 relativ zu dem Basisabschnitt 115 in einer Weise, die in den 6A bis 7C entsprechend einer Richtung der Beschleunigung dargestellt ist. Die erste Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 (Detektionsvorrichtungen 11x1, 11x2, 11y1 und 11y2) und die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 (Detektionsvorrichtungen 12x1, 12x2, 12y1 und 12y2) geben Detektionssignale an die Signalverarbeitungsschaltung 20 aus, die der mechanischen Verformung der Brückenabschnitte 131 bis 134 entsprechen.
18 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verarbeitungsverfahrens für das Beschleunigungs-Detektionssignal in der Signalverarbeitungsschaltung 20 (Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200) zeigt.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 empfängt die ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) in den jeweiligen Achsen von der ersten Beschleunigungs-Detektionseinheit 11 und empfängt (akquiriert) die zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DCz) in den jeweiligen Achsen von der zweiten Beschleunigungs-Detektionseinheit 12 in einem vorbestimmten Abtastintervall (Schritte 101 und 102). Die Akquisition dieser Detektionssignale kann gleichzeitig (parallel) oder sukzessive (seriell) durchgeführt werden.
Anschließend passt die Signalverarbeitungsschaltung 20 die Verstärkung jedes Detektionssignals in der Verstärkungs-Anpassungsschaltung 21 an, so dass die ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale einen identischen Pegel für jede Achse haben (12, Schritte 103 und 104). Ferner wird nach Bedarf eine Korrektur zum Zweck der Temperaturkompensation der ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale für jede Achse durchgeführt (Schritte 105 und 106).
Anschließend zweigt die Signalverarbeitungsschaltung 20 die ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) der jeweiligen Achsen zu einem dynamischen Beschleunigungs-Berechnungssystem (Bewegungs-Beschleunigungssystem) und einem statischen Beschleunigungs-Berechnungssystem (Gravitations-Beschleunigungssystem) ab (Schritte 107 und 108). Das zu dem statischen Beschleunigungs-Berechnungssystem abgezweigte erste Beschleunigungs-Detektionssignal wird in die Addiererschaltung 23 eingegeben, nachdem dessen Vorzeichen in der Vorzeichen-Umkehrschaltung 22 umgekehrt worden ist (13, Schritt 109).
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 veranlasst die Additionsschaltung 23, die ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z), deren Vorzeichen umgekehrt sind, und die zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DC-z) zu addieren, um die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) für die jeweiligen Achsen zu berechnen (14, Schritt 110). Ferner berechnet die Signalverarbeitungsschaltung 20 den 3-Achsen-Zusammensetzungswert dieser statischen Beschleunigungskomponenten in der 3-Achsen-Zusammensetzungswert-Berechnungseinheit 241 (Schritt 111) und führt einen Prozess des Multiplizierens des Korrekturkoeffizienten β, der dem Kehrwert des zusammengesetzten Wertes entspricht, mit den ersten Beschleunigungs-Detektionssignalen (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z), deren Vorzeichen umgekehrt sind, in der Niederfrequenz-Empfindlichkeitskorrektureinheit 242 aus, wenn der Wert von 1 G abweicht (Schritte 112 und 113). Wenn der zusammengesetzte Wert 1 G beträgt, gibt die Signalverarbeitungsschaltung 20 die berechnete Gravitationsbeschleunigungskomponente (statische Beschleunigungskomponente) nach außen aus (Schritt 114). Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie nicht darauf beschränkt ist, und dass die berechnete Gravitationsbeschleunigungskomponente (statische Beschleunigungskomponente) bei jeder Berechnung des zusammengesetzten Wertes nach außen ausgegeben werden kann.
Unterdessen, wenn der zusammengesetzte Wert von 1 G abweicht, führt die Signalverarbeitungsschaltung 20 einen Prozess des Multiplizierens des Kehrwertes (1/β) des berechneten Korrekturkoeffizienten β mit den in das Bewegungs-Beschleunigungssystem abgezweigten ersten Beschleunigungs-Detektionssignalen (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) aus (Schritte 112 und 115). Wenn der zusammengesetzte Wert 1 G beträgt, gibt die Signalverarbeitungsschaltung 20 die berechnete Bewegungsbeschleunigungskomponente (dynamische Beschleunigungskomponente) nach außen aus (Schritt 116). Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie nicht darauf beschränkt ist, und dass die berechnete Bewegungsbeschleunigungskomponente (dynamische Beschleunigungskomponente) bei jeder Berechnung des zusammengesetzten Wertes nach außen ausgegeben werden kann.
[Effekt]
Wie oben beschrieben, extrahiert die Fahrzeugsteuervorrichtung 150 gemäß dieser Ausführungsform die dynamische Beschleunigungskomponente und die statische Beschleunigungskomponente in jeder der Axialrichtungen (X-, Y- und Z-Achsen-Richtung) auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals von der auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkenden Beschleunigung. Demzufolge ist es möglich, eine entsprechende Lageregelung durch genaues Messen der Lage des Fahrzeugaufbaus 101 selbst im Falle des Fahrens mit drastischer Lageänderung, wie etwa Wanken und Nicken, durchzuführen.
Zum Beispiel, wie in 19A und 19B schematisch dargestellt, in dem Fall, in dem der Beschleunigungssensor in des Fahrzeugaufbaus 101 installiert ist, so dass die Auf- und Abwärtsrichtungsachse (Z-Achse) des Beschleunigungssensors parallel zu der Vertikalachse verläuft, sickert die Gravitationsbeschleunigung in die Querrichtungs-Detektionsachsen (X-Achse und Y-Achse) des Beschleunigungssensors ein, wenn der Fahrzeugaufbau 101 in Bezug auf die Horizontalebene (XY-Ebene) durch Wanken oder Nicken geneigt wird.
Die Leckage der Gravitationsbeschleunigung in die Querrichtungs-Detektionsachse führt zu einem Messfehler des Lagewinkels des Fahrzeugaufbaus 101, und der Betrag der Leckage ist je nach den Eigenschaften der zu verwendenden Beschleunigungs-Sensorvorrichtung unterschiedlich. Zum Beispiel, in dem Fall, in dem der Fahrzeugaufbau 101 um fünf Grad in Bezug auf die Horizontalebene geneigt ist, liegt der Leckagebetrag bei ungefähr 87 mG (0,087 G), und der Leckagebetrag nimmt mit größerer Neigung zu. Im Falle eines Vierrad-Fahrzeugs liegt der maximale G-Wert in der Querrichtung bei Kurvenfahrten im Allgemeinen bei ungefähr 0,1 G bis 0,8 G, und der maximale G-Wert in der Längsrichtung beim Bremsen liegt bei ungefähr 0,1 G bis 1,0 G. Daher tritt dazwischen ein Fehler von ungefähr 0,087 G auf. Dann muss die Fahrzeugsteuervorrichtung mithilfe des existierenden Beschleunigungssensors eine Steuerung in Erwartung des dem oben genannten Fehler entsprechenden Betrags durchführen. Aus diesem Grund ist es zum Beispiel sehr schwierig, eine Lageregelung mit hoher Präzision in dem Steuermodus durchzuführen, in dem die Steuerung des Rückpralls auf die Steuerung des Unterdrückens von Wanken oder Nicken umgeschaltet wird, um Wanken oder Nicken zu unterdrücken.
Unterdessen ist es im Einklang mit dieser Ausführungsform möglich, die Bewegungsbeschleunigung in der Querrichtung mit hoher Präzision zu erkennen, ohne durch die Leckage der Gravitationsbeschleunigung in die Querrichtungs-Detektionsachse beeinträchtigt zu sein, da sie zum Extrahieren einer dynamischen Netto-Beschleunigungskomponente, von der eine statische Beschleunigungskomponente entfernt worden ist, von der Beschleunigung in jeder Axialrichtung, die durch die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 erkannt wird, ausgelegt ist. Dadurch ist es selbst in dem Fall, in dem eine drastische Lageänderung, wie etwa Wanken und Nicken, in des Fahrzeugaufbaus 101 auftritt, möglich, die genaue Lage des Fahrzeugaufbaus zu messen und eine entsprechende Verhaltenssteuerung oder Lageregelung zu realisieren.
Ferner, da eine piezoelektrische Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung als erstes Beschleunigungs-Detektionssignal der Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung 10 übernommen wird, ist die Leckage der Gravitationsbeschleunigung klein, und eine Ausgabe ohne Lückenbegrenzung und mit einem breiten Dynamikbereich kann erzielt werden. Dadurch ist es möglich, die dynamische Beschleunigung mit hoher Präzision auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals zu erkennen, selbst wenn Wanken oder Nicken groß ist.
Unterdessen, da eine nicht piezoelektrische Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung, wie z. B. eine piezoresistive, als zweites Beschleunigungs-Detektionssignal der Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung 10 verwendet wird, ist es möglich, die Neigung des Fahrzeugaufbaus 101 in Bezug auf die Horizontalrichtung mit hoher Präzision zu erkennen.
Da die Lage des Fahrzeugaufbaus 101, wie oben beschrieben, im Einklang mit dieser Ausführungsform durch Ergänzen des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals genau ermittelt werden kann, ist es möglich, eine Verhaltenssteuerung mit hoher Präzision zu realisieren.
<Zweite Ausführungsform>
20 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Hauptteils eines Fahrzeugs 102 darstellt, das mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie ausgestattet ist. In dieser Ausführungsform wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem das Fahrzeug 102 ein Zweirad-Fahrzeug ist.
[Schematische Konfiguration]
Wie in 20 dargestellt, enthält das Fahrzeug 102 eine Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 und eine Steuereinheit 60, die ein Steuersignal für die Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 erzeugt.
Die Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 enthält einen Hydraulikkreis, der eine Bremskraft auf eine Bremsvorrichtung BR eines Antriebsrads (typischerweise das Hinterrad) ausübt, eine Motorsteuerschaltung, die einen Steuerbefehl zum Steuern der Leistung eines Motors ENG und dergleichen erzeugt.
Die Steuereinheit 60 ist an einem Fahrzeugaufbau 103 montiert. Die Steuereinheit 60 akquiriert Informationen bezüglich der Beschleunigung oder der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus in den Dreiachsen-Richtungen, die sich von einem Moment zum anderen ändern, auf der Basis des Detektionssignals der Beschleunigung, der Winkelgeschwindigkeit oder dergleichen, die auf den Fahrzeugaufbau 103 wirken, erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugaufbaus 103, und gibt es an die Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 aus. Es ist anzumerken, dass die Steuereinheit 60 als Teil der Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 konfiguriert sein kann.
Die Steuereinheit 60 ist dazu ausgelegt, mit der Ausgabe verschiedener Sensoren, wie etwa eines Beschleunigungssensors 91, eines Radgeschwindigkeitssensors 92, eines Winkelgeschwindigkeitssensors 93, eines Beschleunigungssensors 94 und eines Bremsschalters 95 versorgt zu werden.
Der Beschleunigungssensor 91 erkennt Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen (Aufwärts-Abwärts-Richtung, Vorwärts-Rückwärts-Richtung sowie Rechts-Links-Richtung), einschließlich der Richtung der auf den Fahrzeugaufbau 103 wirkenden Schwerkraft und der dazu orthogonalen Richtung. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 93 ist dazu ausgelegt, hauptsächlich die Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus 103 in der Rollrichtung und der Gierrichtung zu erkennen. Darüber hinaus kann er dazu ausgelegt sein, auch die Winkelgeschwindigkeit in der Nickrichtung zu erkennen.
Der Beschleunigungssensor 91 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 93 können eine Vielzahl von Einachsensensoren enthalten, die unterschiedliche Detektionsachsen haben, oder einen Mehrachsensensor, der in der Lage ist, Mehrachsenrichtungen gleichzeitig zu erkennen. Es ist anzumerken, dass der Beschleunigungssensor 91 die in der ersten Ausführungsform beschriebene Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 (2) enthält.
Der Radgeschwindigkeitssensor 92 erkennt die Rotationsgeschwindigkeit eines Antriebsrads. Die Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors 92 wird zum Beispiel zum Berechnen des Schlupfverhältnisses eines Antriebsrads oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus verwendet. Der Beschleunigersensor 94 erkennt die Anwesenheit oder Abwesenheit der Beschleuniger-(Gashebel)-Betätigung und den Betätigungsbetrag. Auf die Ausgabe des Beschleunigersensors 94 wird zum Beispiel durch die Rollsteuerung oder dergleichen des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrten Bezug genommen. Der Bremsschalter 95 erkennt die Anwesenheit oder Abwesenheit der Betätigung eines Bremshebels/-pedals. Auf die Ausgabe des Bremsschalters 95 wird zum Beispiel durch die Antiblockiersteuerung oder die Antriebsschlupfregelung (Traktionsregelung) des Antriebsrads Bezug genommen.
Die Steuereinheit 60 stellt die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform dar. Aber auch der Beschleunigungssensor 91 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 93 können als Teil der Fahrzeugsteuervorrichtung ausgelegt sein. Wenn ein an die Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 auszugebender Steuerbefehl erzeugt wird, kann die Ausgabe eines jeden des Radgeschwindigkeitssensors 92, des Beschleunigersensors 94 und des Bremsschalters 95 nach Bedarf ausgelassen werden.
[Fahrzeugsteuervorrichtung]
Anschließend werden Details der Fahrzeugsteuervorrichtung beschrieben. 21 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeugsteuervorrichtung 250 gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 250 enthält die Detektionseinheit 40 und die Steuereinheit 60.
Die Detektionseinheit 40 ist ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform ausgelegt und enthält die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 und die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30. Die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 entspricht dem Beschleunigungssensor 81 in 1 und erkennt die Beschleunigungen in den Dreiachsen-Richtungen (X-, Y- und Z-Achse in 3) orthogonal zueinander. Die Winkelgeschwindigkeitssensorvorrichtung 30 entspricht dem Winkelgeschwindigkeitssensor 83 in 1 und erkennt die Winkelgeschwindigkeiten um die oben genannten drei Achsen.
Wie oben beschrieben, gibt die Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung 10 das erste Beschleunigungs-Detektionssignal und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal aus. Das erste Beschleunigungs-Detektionssignal enthält Informationen bezüglich der auf den Fahrzeugaufbau 101 wirkenden Beschleunigung und hat eine Wechselstrom-Wellenform, die der oben genannten Beschleunigung entspricht. Das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal enthält Informationen bezüglich der oben genannten Beschleunigung und hat eine Ausgangswellenform, in der die der oben genannten Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente auf eine Gleichstromkomponente überlagert wird.
Die Steuereinheit 60 enthält die Signalverarbeitungsschaltung 20 und eine Signalerzeugungsschaltung 61.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 ist ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform ausgelegt und berechnet dynamische Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z), statische Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) und Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) des Fahrzeugaufbaus 103, die in einer vorbestimmten Abtastperiode auf der Basis des Ausgangssignals der Detektionseinheit 40 akquiriert wurden, und gibt diese nacheinander an die Signalerzeugungsschaltung 61 aus.
Die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) in den Dreiachsen-Richtungen werden durch die Signalverarbeitungsschaltung 20 auf der Basis des von der Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 ausgegebenen ersten und zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals getrennt.
Die Signalverarbeitungsschaltung 20 berechnet jedes der
Winkelgeschwindigkeitssignale (ω-x, ω-y und ω-z) um die drei Achsen auf der Basis der Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale um die drei Achsen des Fahrzeugaufbaus 103, die durch die Winkelgeschwindigkeits-Sensorvorrichtung 30 erkannt werden. Die Winkelgeschwindigkeits-Sensorvorrichtung 30 erkennt jede der Winkelgeschwindigkeiten um die X-, Y- und Z-Achse. Als Winkelgeschwindigkeits-Sensorvorrichtung 30 wird in der Regel ein Kreiselsensor in Schwingungsausführung verwendet. Außer diesem kann auch ein Drehkopf-Kreiselsensor, ein Laserring-Kreiselsensor, ein Gasgeschwindigkeits-Kreiselsensor oder dergleichen verwendet werden.
Wie in 7 gezeigt, enthält die Signalverarbeitungsschaltung 20 die Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511. Die Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 berechnet die auf den Fahrzeugaufbau 103 wirkende Bewegungsbeschleunigung (Vertikalbeschleunigung oder Querbeschleunigung). In der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 ist die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 200 (8 und 9) konfiguriert, welche jeweils die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals von der oben genannten Bewegungsbeschleunigung extrahiert.
Die dynamische Beschleunigungskomponente bezieht sich in der Regel auf die Wechselstromkomponente der oben beschriebenen Beschleunigung und entspricht in der Regel einer Bewegungsbeschleunigung (Translationsbeschleunigung, Zentrifugalbeschleunigung, Vertikalschwingungsbeschleunigung usw.), die während der Fahrt des Fahrzeugs 102 auf den Fahrzeugaufbau 103 wirkt. Unterdessen bezieht sich die statische Beschleunigungskomponente auf die Gleichstromkomponente der oben beschriebenen Beschleunigung und entspricht in der Regel einer Gravitationsbeschleunigung oder einer Beschleunigung, die als Gravitationsbeschleunigung eingeschätzt wird.
Ferner werden die dynamischen Beschleunigungskomponenten (Acc-x, Acc-y und Acc-z) und die statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z), die in der Differenzberechnungs-Schaltungseinheit 511 extrahiert wurden, in die Signalerzeugungsschaltung 61 eingegeben. Unterdessen werden die in der Vorverarbeitungs-Schaltungseinheit 510c vorverarbeiteten Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignale (ω-x, ω-y und ω-z) in die Signalerzeugungsschaltung 61 eingegeben.
Die Signalerzeugungsschaltung 61 schließt in der Regel einen Computer ein, der eine CPU/MPU und einen Speicher enthält. Die Signalerzeugungsschaltung 61 berechnet die Lage (Schräglagenwinkel) des Fahrzeugaufbaus 103, das Schlupfverhältnis des Antriebsrads, die Zielöffnung des Beschleunigers und dergleichen auf der Basis der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente des Fahrzeugaufbaus 103 die durch die Signalverarbeitungsschaltung 20 extrahiert wurden. Die Signalerzeugungsschaltung 61 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugaufbaus 103 auf der Basis der Ausgabe der Signalverarbeitungsschaltung 20 und gibt es an die Antriebsschlupf-Regelvorrichtung 90 aus.
Die Signalerzeugungsschaltung 61 vergleicht die eingegebenen dynamischen Beschleunigungskomponenten, die statischen Beschleunigungskomponenten und die Winkelgeschwindigkeitskomponenten miteinander, berechnet die Bewegungsbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 103 in der Stoßrichtung, der Rollrichtung und der Nickrichtung, die Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugaufbaus 103 in der Rollrichtung und Nickrichtung, den Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus 103 in Bezug auf die horizontale Richtung und dergleichen, und ermittelt das Verhalten oder die Lage des Fahrzeugaufbaus 103. Ferner wird auf die Ausgabe des Radgeschwindigkeitssensors 92, des Beschleunigersensors 94 und des Bremsschalters 95, des Schlupfzustands (Schlupfverhältnis) des Vorder- und Hinterrads Bezug genommen, um die Lage des Fahrzeugaufbaus 103 zu ermitteln. Als Resultat ist es möglich, eine angemessene Verhaltenssteuerung des Fahrzeugaufbaus 103 gemäß der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 102 durchzuführen. Zum Beispiel erzeugt in dieser Ausführungsform die Signalerzeugungsschaltung 61 einen Steuerbefehl, der Durchrutschen des Antriebsrads oder die Leistung des Motors ENG unterdrückt, so dass das ermittelte Verhalten des Fahrzeugaufbaus 103 zum gewünschten Verhalten wird (z. B. Vermeiden eines Schlupfzustands), und gibt diesen Befehl an die Traktionsregeleinheit 90 aus.
Die Signalerzeugungsschaltung 61 weist in der Regel eine Vielzahl von Schwellenwerten auf, die im Einklang mit der Größe der dynamischen Beschleunigung oder der Winkelgeschwindigkeit in jeder Axialrichtung im Voraus festgelegt werden, und erzeugt ein Steuersignal gemäß den Schwellenwerten. Die vorliegende Technologie ist nicht auf diskrete (digitale) Lageregelung auf der Basis der Vielzahl von Schwellenwerten beschränkt, und kontinuierliche (analoge) Lageregelung gemäß dem Detektionswert kann ausgeführt werden. Ferner kann eine Priorität (Gewichtung) für den Beschleunigungs-Detektionswert in jeder Axialrichtung im Einklang mit dem Steuermodus festgelegt werden, oder eine Priorität kann zwischen dem Beschleunigungs-Detektionswert und dem Winkelgeschwindigkeits-Detektionswert festgelegt werden.
Für die Bewegungsbeschleunigungen in der Stoßrichtung, der Rollrichtung und der Nickrichtung wird jeweils hauptsächlich auf die dynamische Beschleunigungskomponente (Acc-z) in der Z-Achsen-Richtung, die dynamische Beschleunigung (Acc-x) in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsbeschleunigung (Acc-y) in der Y-Achsen-Richtung Bezug genommen. Ferner wird für die Winkelgeschwindigkeiten in der Rollrichtung und Gierrichtung jeweils hauptsächlich auf das Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal (ω-y) um die Y-Achse und das Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal (ω-z) um die Z-Achse Bezug genommen. Ferner wird der Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus 103 in Bezug auf die Horizontalrichtung zum Beispiel anhand der Schwerkraft (Vertikalrichtung), die auf der Basis der statischen Beschleunigungskomponenten (Gr-x, Gr-y und Gr-z) der Beschleunigung erkannt wird, berechnet.
[Effekt]
Wie oben beschrieben, extrahiert die Fahrzeugsteuervorrichtung 250 gemäß dieser Ausführungsform die dynamische Beschleunigungskomponente und die statische Beschleunigungskomponente in jeder der Axialrichtungen (X-, Y- und Z-Achsen-Richtung) auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals von der auf den Fahrzeugaufbau 103 wirkenden Beschleunigung. Demzufolge ist es möglich, eine entsprechende Verhaltenssteuerung durchzuführen, indem die Leckage der Gravitationsbeschleunigung in die Bewegungsbeschleunigung in Querrichtung, die bei einer Lageänderung des Fahrzeugaufbaus 103 während Kurvenfahrten erzeugt wird, unterdrückt wird.
Zum Beispiel, wie in 22 schematisch dargestellt, in dem Fall, in dem der Beschleunigungssensor in dem Fahrzeugaufbau 103 installiert ist, so dass die Aufwärts-Abwärts-Richtungs-Detektionsachse (Z-Achse) des Beschleunigungssensors parallel zu der Vertikalachse verläuft, sickert die Gravitationsbeschleunigung in die Gierrichtungs-Detektionsachse (X-Achse) des Beschleunigungssensors ein, wenn der Fahrzeugaufbau 103 in Bezug auf die Horizontalebene (XY-Ebene) durch Kurvenfahren geneigt wird.
Die Leckage der Gravitationsbeschleunigung in die Gierrichtungs-Detektionsachse führt zu einem Messfehler eines Schräglagenwinkels θ (Neigungswinkel in Bezug auf die vertikale Linie) des Fahrzeugaufbaus 103, und der Betrag der Leckage ist je nach den Eigenschaften der zu verwendenden Beschleunigungs-Sensorvorrichtung unterschiedlich. Zum Beispiel liegt der Leckagebetrag bei ungefähr 350 mG (0,35 G), wenn der Schräglagenwinkel θ 20 Grad beträgt, und der Leckagebetrag nimmt mit größerer Neigung zu. Im Falle eines Zweirad-Fahrzeugs beträgt der maximale G-Wert in Querrichtung bei Kurvenfahrten im Allgemeinen ungefähr 0,1 G bis 0,8 G. Daher tritt dazwischen ein Fehler von ungefähr 0,35 G auf. Dann muss die Fahrzeugsteuervorrichtung mithilfe des existierenden Beschleunigungssensors eine Steuerung in Erwartung des dem oben genannten Fehler entsprechenden Betrags durchführen. Aus diesem Grund ist es zum Beispiel sehr schwierig, eine entsprechende Traktionsregelung im Steuermodus durchzuführen, in dem ein Schlupfwert, der ein Schwellenwert des Ein-/Ausschaltens der Traktionsregelung ist, geändert wird.
Unterdessen ist es im Einklang mit dieser Ausführungsform möglich, die Bewegungsbeschleunigung in der Querrichtung mit hoher Präzision zu erkennen, ohne durch die Leckage der Gravitationsbeschleunigung in die Querrichtungs-Detektionsachse beeinträchtigt zu sein, da sie zum Extrahieren einer dynamischen Netto-Beschleunigungskomponente, von der eine statische Beschleunigungskomponente entfernt worden ist, von der Beschleunigung in jeder Axialrichtung, die durch die Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 erkannt wird, ausgelegt ist. Demzufolge, selbst in dem Fall, in dem der Schräglagenwinkel θ des Fahrzeugaufbaus 103 relativ groß ist, ist es möglich, die genaue Lage des Fahrzeugaufbaus zu messen und eine entsprechende Verhaltenssteuerung zu realisieren.
Ferner, da eine piezoelektrische Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung als erstes Beschleunigungs-Detektionssignal der Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung 10 übernommen wird, ist die Leckage der Gravitationsbeschleunigung klein, und eine Ausgabe ohne Lückenbegrenzung und mit einem breiten Dynamikbereich kann erzielt werden. Dadurch ist es möglich, die dynamische Beschleunigung mit hoher Präzision auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals zu erkennen, selbst wenn Wanken oder Nicken groß ist.
Unterdessen, da eine nicht piezoelektrische Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung, wie z. B. eine piezoresistive, als zweites Beschleunigungs-Detektionssignal der Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung 10 verwendet wird, ist es möglich, die Neigung (den Schräglagenwinkel θ) des Fahrzeugaufbaus 103 in Bezug auf die Horizontalrichtung mit hoher Präzision zu erkennen.
Da die Lage des Fahrzeugaufbaus 103, wie oben beschrieben, im Einklang mit dieser Ausführungsform durch Ergänzen des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals genau ermittelt werden kann, ist es möglich, eine Verhaltenssteuerung mit hoher Präzision zu realisieren.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Technologie oben beschrieben worden sind, ist die vorliegende Technologie nicht nur auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen können hinzugefügt werden.
Zum Beispiel, obwohl ein Vierrad-Fahrzeug und ein Zweirad-Fahrzeug als die Fahrzeuge 100 und 102 als Beispiel der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Technologie auch auf die Lageregelung eines Einrad-Fahrzeugs anwendbar.
Darüber hinaus, obwohl die in den 3 bis 5 dargestellte Beschleunigungs-Sensorvorrichtung 10 als Beschleunigungssensor verwendet wird, ist eine Konfiguration nicht besonders eingeschränkt, solange Beschleunigungen in den drei Achsenrichtungen erkannt werden können. Gleichermaßen ist ein Berechnungsverfahren zum Extrahieren der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente von der auf die Sensorvorrichtung wirkenden Beschleunigung nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, und ein entsprechendes Berechnungsverfahren kann übernommen werden.
Ferner werden in den obigen Ausführungsformen die ersten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-AC-x, Acc-AC-y und Acc-AC-z) und die zweiten Beschleunigungs-Detektionssignale (Acc-DC-x, Acc-DC-y und Acc-DC-z) von der gleichen Sensorvorrichtung akquiriert. Die vorliegende Technologie ist jedoch nicht darauf beschränkt, und eine Sensorvorrichtung, die jedes Detektionssignal ausgibt, kann als getrennte Sensorvorrichtung ausgelegt sein.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen annehmen kann.

(1) Fahrzeugsteuervorrichtung, die Folgendes einschließt:
- eine Steuereinheit, die ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus auf der Basis eines ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und eines zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals erzeugt, wobei das erste Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Beschleunigung enthält, das erste Beschleunigungs-Detektionssignal eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstrom-Wellenform aufweist, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich der Beschleunigung enthält, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal eine Ausgangswellenform, eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente aufweist, womit eine Gleichstromkomponente in der Ausgangswellenform überlagert wird.
(2) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dem obigen Punkt (1), in der die Steuereinheit Folgendes umfasst:
- eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit, die eine dynamische Beschleunigungskomponente und eine statische Beschleunigungskomponente, die auf den Fahrzeugaufbau wirken, auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals extrahiert, und
- eine Signalerzeugungsschaltung, die das Steuersignal auf der Basis eines Winkelgeschwindigkeitssignals, der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente erzeugt, wobei das Winkelgeschwindigkeitssignal Informationen enthält, die sich auf eine Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Rollrichtung und/oder einer Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Nickrichtung beziehen.
(3) Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (2), in der die Signalerzeugungsschaltung als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Aufhängungssteuervorrichtung ausgibt, die eine Lageänderung des Fahrzeugaufbaus unterdrückt.
(4) Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (2), in der die Signalerzeugungsschaltung als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Antriebsschlupf-Regelvorrichtung ausgibt, welche die Antriebskraft eines Antriebsrads steuert.
(5) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (4), in der die Beschleunigungs-Berechnungseinheit eine Berechnungsschaltung enthält, welche die statische Beschleunigungskomponente auf der Basis eines Differenzsignals zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal von der Beschleunigung extrahiert.
(6) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dem obigen Punkt (5), in der die Beschleunigungs-Berechnungseinheit außerdem eine Verstärkungs-Anpassungsschaltung enthält, welche die Verstärkung jedes Signals anpasst, so dass das erste Beschleunigungs-Detektionssignal und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal einen identischen Pegel haben.
(7) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dem obigen Punkt (5) oder (6), in der die Beschleunigungs-Berechnungseinheit ferner eine Korrekturschaltung enthält, die einen Korrekturkoeffizienten auf der Basis des Differenzsignals berechnet und entweder das erste Beschleunigungs-Detektionssignal oder das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal durch Verwenden des Korrekturkoeffizienten korrigiert.
(8) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (7), die ferner Folgendes umfasst:
- eine Detektionseinheit, die einen beweglichen Teil, eine piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit und eine nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit enthält, wobei der bewegliche Teil beim Empfangen einer Beschleunigung beweglich ist, die piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das erste Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben, die nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben.
(9) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dem obigen Punkt (8), in der die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit eine piezoresistive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthält.
(10) Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß dem obigen Punkt (8), in der die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit eine kapazitive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthält.

Bezugszeichenliste

10: Beschleunigungs-Sensorvorrichtung
11: erste Beschleunigungs-Detektionseinheit
12: zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit
20: Signalverarbeitungsschaltung
30: Winkelgeschwindigkeits-Sensorvorrichtung
40: Detektionseinheit
50, 60: Steuereinheit
51, 61: Signalerzeugungsschaltung
80: Aufhängungssteuervorrichtung
90: Antriebsschlupf-Regelvorrichtung
100, 102: Fahrzeug
101, 103: Fahrzeugaufbau
150, 250: Fahrzeugsteuervorrichtung
200: Beschleunigungs-Berechnungseinheit
300: Winkelgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
511: Differenzberechnungs-Schaltungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5407863 [0093]

Claims

Fahrzeugsteuervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Steuereinheit, die ein Steuersignal zum Steuern des Verhaltens eines Fahrzeugaufbaus auf der Basis eines ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und eines zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals erzeugt, wobei das erste Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Beschleunigung enthält, das erste Beschleunigungs-Detektionssignal eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstrom-Wellenform aufweist, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal Informationen bezüglich der Beschleunigung enthält, das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal eine Ausgangswellenform, eine der Beschleunigung entsprechende Wechselstromkomponente aufweist, womit eine Gleichstromkomponente in der Ausgangswellenform überlagert wird.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit Folgendes umfasst: eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit, die eine dynamische Beschleunigungskomponente und eine statische Beschleunigungskomponente, die auf den Fahrzeugaufbau wirken, auf der Basis des ersten Beschleunigungs-Detektionssignals und des zweiten Beschleunigungs-Detektionssignals extrahiert, und eine Signalerzeugungsschaltung, die das Steuersignal auf der Basis eines Winkelgeschwindigkeitssignals, der dynamischen Beschleunigungskomponente und der statischen Beschleunigungskomponente erzeugt, wobei das Winkelgeschwindigkeitssignal Informationen enthält, die sich auf eine Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Rollrichtung und/oder einer Winkelgeschwindigkeit in einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Nickrichtung beziehen.
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Signalerzeugungsschaltung als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Aufhängungssteuervorrichtung ausgibt, die eine Lageänderung des Fahrzeugaufbaus unterdrückt.
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Signalerzeugungsschaltung als Steuersignal einen Steuerbefehl an eine Antriebsschlupf-Regelvorrichtung ausgibt, welche die Antriebskraft eines Antriebsrads steuert.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Beschleunigungs-Berechnungseinheit eine Berechnungsschaltung enthält, welche die statische Beschleunigungskomponente auf der Basis eines Differenzsignals zwischen dem ersten Beschleunigungs-Detektionssignal und dem zweiten Beschleunigungs-Detektionssignal von der Beschleunigung extrahiert.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Beschleunigungs-Berechnungseinheit außerdem eine Verstärkungs-Anpassungsschaltung enthält, welche die Verstärkung jedes Signals anpasst, so dass das erste Beschleunigungs-Detektionssignal und das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal einen identischen Pegel haben.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Beschleunigungs-Berechnungseinheit ferner eine Korrekturschaltung enthält, die einen Korrekturkoeffizienten auf der Basis des Differenzsignals berechnet und entweder das erste Beschleunigungs-Detektionssignal oder das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal durch Verwenden des Korrekturkoeffizienten korrigiert.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, die ferner Folgendes umfasst: eine Detektionseinheit, die einen beweglichen Teil, eine piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit und eine nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit enthält, wobei der bewegliche Teil beim Empfangen einer Beschleunigung beweglich ist, die piezoelektrische erste Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das erste Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben, die nicht piezoelektrische zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit am beweglichen Teil angeordnet ist, um das zweite Beschleunigungs-Detektionssignal auszugeben.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit eine piezoresistive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthält.
Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die zweite Beschleunigungs-Detektionseinheit eine kapazitive Beschleunigungs-Detektionsvorrichtung enthält.