估计装置以及骑乘式车辆的制作方法

1.本发明涉及估计骑乘式车辆的转弯半径的技术。


背景技术：

2.车辆的本车位置、行驶轨迹的信息例如被用于对车辆的辅助驾驶中。已知如下技术：在估计车辆的本车位置、行驶轨迹时，估计车辆的转弯半径并且利用估计出的转弯半径。为了估计车辆的转弯半径，使用以横摆率传感器为代表的、用于检测车辆的横摆方向的运动状态的传感器，这种传感器广泛应用于四轮车中(专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017-144888号公报。


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.在将应用于估计四轮车的转弯半径的技术适用于骑乘式车辆的情况下，有时在直行中估计精度并不一定高。骑乘式车辆具有四轮车没有的、特有的车身运动状态，即，即使在直行中也会因车身在侧倾方向的倾斜而重复产生左右微小的转弯。在以横摆率传感器为代表的、对检测车辆的横摆方向的运动状态进行检测的传感器中，可能无法捕捉到这样微小的转弯。
8.本发明的目的在于提高对骑乘式车辆的转弯半径的估计精度。
9.用于解决问题的方案
10.根据本发明，提供一种估计装置100，其特征在于，具备：
11.第一检测单元102f，其检测骑乘式车辆1的横摆方向的运动状态；
12.判断单元(s12)，其判断所述骑乘式车辆的行驶状态是第一状态还是第二状态，所述第二状态是与所述第一状态相比接近直行状态的状态；以及
13.估计单元(s13、s14)，其估计所述骑乘式车辆的转弯半径，
14.在所述判断单元判断为所述第一状态的情况下，所述估计单元(s13、s14)通过基于所述第一检测单元的检测结果的第一方法来估计所述骑乘式车辆的转弯半径(s13)，
15.在所述判断单元判断为所述第二状态的情况下，所述估计单元(s13、s14)通过与所述第一方法不同的第二方法来估计所述骑乘式车辆的转弯半径(s14)。
16.另外，根据本发明，提供一种骑乘式车辆1，其特征在于，具有上述估计装置100。
17.发明的效果
18.根据本发明，能够提高对骑乘式车辆的转弯半径的估计精度。
附图说明
19.图1是本发明一实施方式的骑乘式车辆的右侧的侧视图。
20.图2是图1的骑乘式车辆的主视图。
21.图3是控制装置的框图。
22.图4是示出控制单元101的处理器执行的处理例的流程图。
23.图5是示出车辆的位置估计方法的例子的说明图。
24.图6是示出控制单元101的处理器执行的处理例的流程图。
25.图7是示出行驶状态的判断例的说明图。
26.图8是示出转弯半径的计算方法的说明图。
27.图9是示出转弯半径的其它计算方法的说明图。
28.图10是示出图6的例子的转弯半径的估计结果的说明图。
29.图11是示出根据车速而变化的阈值的例子的说明图。
具体实施方式
30.以下，参照附图，详细说明实施方式。此外，以下的实施方式并不限定专利权利要求书中涉及的发明，另外，并不限定为发明需要实施方式中说明的特征的全部组合。也可以将实施方式中说明的多个特征中的两个以上特征任意组合。另外，对同一或同样的结构标注同一的附图标记，省略重复的说明。
31.《骑乘式车辆的概略》
32.图1是本发明一实施方式的骑乘式车辆1的右侧的侧视图，图2是骑乘式车辆1的主视图。
33.骑乘式车辆1是适于长距离移动的旅行类的自动两轮车，但是本发明能够适用于包括其它形式自动两轮车在内的各种骑乘式车辆，另外，除了能够适用于将内燃机作为驱动源的车辆以外，还能够适用于将电机作为驱动源的电动车辆。以下，有时将骑乘式车辆1称为车辆1。
34.车辆1具有动力单元2，该动力单元2位于前轮fw与后轮rw之间。在本实施方式的情况下，动力单元2包括水平对置六缸的发动机21以及变速器22。变速器22的驱动力经由未图示的传动轴被传递到后轮rw，使后轮rw旋转。
35.动力单元2被车体架3支承。车体架3包括在x方向上延伸设置的左右一对主车架31。在主车架31的上方配置有燃料罐5、空气净化箱(未图示)。在燃料罐5的前方设置有仪表盘mp，该仪表盘mp对驾驶人显示各种信息。
36.在主车架31的前侧端部设置有前立管32，被手把8转动的转向轴(未图示)以转动自如的方式被该前立管32支承。在主车架31的后端部设置有左右一对枢轴板33。枢轴板33的下端部与主车架31的前端部被左右一对下臂(未图示)相连接，动力单元2被主车架31和下臂支承。在主车架31的后端部还设置有向后方延伸的左右一对座椅导轨(未图示)，座椅导轨支承驾驶人就座的座椅4a、同乘者就座的座椅4b以及后备箱7b等。
37.在前后方向延伸的后摆臂(未图示)的前端部以摆动自如的方式被枢轴板33支承。后摆臂能够在上下方向摆动，该后摆臂的后端部支承后轮rw。在后轮rw的下部侧方，沿x方向延伸设置有用于对发动机21的排气进行消音的排气消声器6。在后轮rw的上部侧方，设置有左右的挂包7a。
38.在主车架31的前端部，构成有用于支承前轮fw的前悬架机构9。前悬架机构9包括
上连结件91、下连结件92、叉支承体93、缓冲单元94、左右一对前叉95。
39.上连结件91与下连结件92沿上下隔开间隔地分别配置于主车架31的前端部。上连结件91以及下连结件92的各后端部以摆动自如的方式连接于主车架31的前端部。上连结件91以及下连结件92的各前端部以摆动自如的方式连接于叉支承体93。上连结件91以及下连结件92分别沿前后方向延伸，并且实质上平行地配置。
40.缓冲单元94具有将减振器插通螺旋弹簧而成的结构，缓冲单元94的上端部以摆动自如的方式被主车架31支承。缓冲单元94的下端部以摆动自如的方式被下连结件92支承。
41.叉支承体93呈筒状，并且向后倾斜。上连结件21的前端部以能够转动的方式连接于叉支承体93的上部前部。下连结件92的前端部以能够转动的方式连接于叉支承体93的下部后部。
42.转轮轴96以围绕其轴旋转自如的方式被叉支承体93支承。转轮轴96具有插通叉支承体93的轴部(未图示)。在转轮轴96的下端部设置有桥部(未图示)，该桥部支承左右一对前叉95。前轮fw以旋转自如的方式被前叉95支承。转轮轴96的上端部经由连结件97来与被手把8转动的转向轴(未图示)连接。通过手把8的转轮来使转轮轴96旋转，从而使前轮fw转轮。前轮fw的上部被挡泥板10覆盖，该挡泥板10被前叉95支承。
43.车辆1具有用于对前轮fw进行制动的制动装置19f与用于对后轮rw进行制动的制动装置19f，构成为驾驶人对制动柄8a或者制动踏板18进行操作由此能够使制动装置19f、19r进行动作。制动装置19f、19r例如为盘式制动器。
44.在车辆1的前部配置有用于向车辆1的前方照射光的前照灯单元11。本实施方式的前照灯单元11是具有右侧的光照射部11r以及左侧的光照射部11l的、左右对称的双灯式的前照灯单元。但是，也能够采用单灯式、三灯式的前照灯单元或者左右不对称的双灯式的前照灯单元。
45.车辆1的前部被前盖12覆盖，车辆1的前侧的侧部被左右一对侧盖14覆盖。在前盖12的上方配置有挡风罩13。挡风罩13是用于减小驾驶人在行驶中受到的风压的风挡，该挡风罩13例如由透明的树脂构件形成。在前盖12的侧方配置有左右一对侧视镜单元15。侧视镜单元15支承用于供驾驶人观察后方的侧视镜(未图示)。
46.前盖12包括围构件121～123，围构件121～123构成前围。围构件121在y方向延伸来构成前盖12的主体，围构件122构成围构件121的上侧的部分。围构件123配设为在下方并与围构件121远离。
47.在围构件121与围构件123之间以及在左右一对侧盖14之间，形成有用于使前照灯单元11暴露的开口，由围构件121划定该开口的上边缘，由围构件123划定该开口的下边缘，由侧盖14划定该开口的左右的侧边缘。
48.在前盖12的背后配置有对车辆1的前方状况进行检测的检测单元16。在本实施方式的情况下，检测单元16为雷达(例如毫米波雷达)，但是也可以是能够透过前盖12来检测前方的其它种类的传感器。在检测单元16检测到车辆1的前方的障碍物的情况下，例如能够在仪表盘mp显示促使驾驶人注意的信息，或者使制动装置19f、19r自动地进行动作来使车辆1减速。
49.《控制装置》
50.图3是车辆1的控制装置100的框图，仅图示了与后面的说明有关的必要的结构。控
制单元101包括以cpu为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、与外部设备之间的输入输出接口或者通信接口等。在存储设备存储有处理器执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。控制单元101也可以具有多个处理器、存储设备以及存储接口等。而且，能够适当地设计控制单元101的个数、所负责的功能。
51.惯性测量装置(imu)102是用于检测车辆1的运动状态的传感器单元，例如配置于车辆1的重心附近。在本实施方式的情况下，惯性测量装置(imu)102包括对车辆1的前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测的各加速度传感器102a～102c、对车辆1的侧倾方向、俯仰方向、横摆方向的角速度进行检测的各角速度传感器102d～102f。
52.车速传感器103检测车辆1的车速。车速传感器103例如是被前叉95支承并对前轮fw的旋转量进行检测的传感器。制动执行器104是使制动装置19f、19r进行动作的装置，例如是液压装置。
53.《控制例》
54.关于控制单元101的处理器执行的控制例进行说明。图4是其流程图。图示的例子示出了在行驶中检测到车辆1的前方的障碍物的情况下为了避免与之碰撞而进行辅助的处理的例子，周期性地被执行。
55.在s1中，根据检测单元16的检测结果，检测在车辆1的前方存在的障碍物。在s2中，估计车辆1的转弯半径。详细情况在后记述。在s3中，根据s2中估计出的转弯半径，计算车辆1在既定时间后的位置。图5是示出其一例的说明图。在x-y平面坐标系中，将车辆的当前位置设为p1(x1，y1)、将既定时间t后的位置设为p2(x2，y2)、将车辆1的转弯半径设为r、将横摆方向的角速度设为θ’、将车速设为v时，能够表示为
56.x1＝r
57.y1＝0
58.x2＝r
×
cosθ
59.y2＝r
×
sinθ
60.θ＝θ
’×
t(或者＝(v/r)
×
t)。
61.返回图4，在s4中，基于在s1中检测到的障碍物的估计位置与s3中估计出的车辆1在既定时间后的位置(p2)，判断车辆1是否存在与障碍物碰撞的可能性。在存在碰撞的可能性的情况下，进入s5；在不存在碰撞的可能性的情况下，结束处理。
62.在s5中进行回避辅助处理。在此，例如在仪表盘mp显示存在与障碍物碰撞的可能性的信息，来通知驾驶人。通知也可以是声音。另外，作为其它处理的例，驱动制动执行器104，使制动19f、19r进行动作来使车辆1减速。由此结束处理。
63.然后，参照图6，关于图5的s2的估计转弯半径的处理例进行说明。即，控制装置100也可以作为估计转弯半径的估计装置发挥功能。一般来讲，骑乘式车辆即使在直行中也会因车身向侧倾方向倾斜而重复产生左右微小的转弯。关于这样微小的转弯，在以横摆率传感器为代表的、对车辆的横摆方向的运动状态进行检测的传感器(在本实施方式中为角速度传感器102f)中，有时无法捕捉到这样微小的转弯。因而，在本实施方式中，根据车辆1的行驶状态，通过不同的方法来估计转弯半径。
64.在s11中，获取传感器的检测结果。在此至少获取侧倾方向的角速度传感器102d、横摆方向的角速度传感器102f、车速传感器103的检测结果。获取到的检测结果被保存于控
制单元101的存储设备。在存储设备中按照时序顺序保存多次处理的检测结果。
65.在s12中，判断车辆1的行驶状态(换言之，行驶姿态)。在此，将车辆1的行驶状态区分为两个行驶状态a、b。行驶状态a是以稳态转弯为代表的行驶状态，是车辆1倾斜地转弯中的状态。行驶状态b是与行驶状态a相比接近直行状态的状态，在本实施方式的情况下，实质上为车辆1接近直立姿态的、直行中的状态。
66.作为一例，基于横摆方向的角度的变化量判断行驶状态。图7是其说明图。通过对角速度传感器102f的检测结果(横摆角速度)进行积分，能够得到横摆方向的角度。在图6中，纵轴为横摆方向的角度(绝对值)。时间tn时的横摆方向的角度与一个单位期间前的时间tn-1时的横摆方向的角度之差d为横摆方向的角度的变化量。如果变化量d(绝对值)为阈值以上，则判断为行驶状态a；如果变化量d小于阈值，则判断为行驶状态b。在图7的例中，期间sc1与期间sc3判断为行驶状态b，期间sc2判断为行驶状态a。
67.能够通过实验等适当地设定单位期间、阈值。阈值也可以是根据车辆1的车速而被变更的值。图11表示其一例，在低车速的情况下阈值相对地大，在高车速的情况下阈值相对地小。在车速高的情况下，车辆1直行可能性高，因此使阈值减小。
68.返回图6，在s12中判断为行驶状态a的情况下，进入s13；在判断为行驶状态b的情况下，进入s14。在s13中，利用角速度传感器102f的检测结果，计算转弯半径r。图8是其说明图。在判断为行驶状态a的情况下，在本实施方式的情况下，以稳态圆转弯模型作为基础，基于转弯半径r＝车速v/横摆角速度θy’来进行计算。转弯半径r可以是多次计算结果的平均值，也可以是针对多次计算而每次计算时更新的值。
69.在s14中，利用角速度传感器102d的检测结果来计算转弯半径r。图9是其说明图。在判断为行驶状态b的情况下，以力学的侧倾角模型作为基础来计算转弯半径r。在图示的例中，对角速度传感器102d的检测结果(侧倾角速度)进行积分来得出侧倾角θ。当将车辆1的总质量设为m、重力加速度设为g时，作用于车辆1的重力f1为f1＝mg。当将车速设为v时，作用于车辆1的离心力f3为f3＝(mv2)/r。使车辆1倾倒的方向的分力f2为f2＝f1
×
sinθ＝mg
×
sinθ。使车辆1立起的方向的分力f4为f4＝f3
×
cosθ＝[(mv2)/r]
×
cosθ。
[0070]
由于分力f2与分力f4平衡，mg
×
sinθ＝[(mv2)/r]
×
cosθ。因而，以转弯半径r＝v2/(g
×
tanθ)进行计算。转弯半径r可以是多次计算结果的平均值，也可以是针对多次计算而每次计算时更新的值。
[0071]
图10示出了图6的例的情况下的转弯半径r变化的例。在图10中，纵轴为转弯半径， 与-表示左右方向的区分。在接近直行状态的期间sc1、sc3中，成为大的转弯半径；在接近稳态转弯状态的期间sc2，从 侧的小的转弯半径成为大的转弯半径并又成为-侧的小的转弯半径。
[0072]
在这样的本实施方式中，判断车辆1的行驶状态，在基于角速度传感器102f的检测结果而对转弯半径的估计精度降低的行驶状态b的情况下，通过其它方法来估计车辆1的转弯半径，由此能够提高估计精度。另外，在行驶状态b的情况下，以力学的侧倾角模型作为基础，计算车辆1的转弯半径，由此能够提高估计精度。
[0073]
《其它实施方式》
[0074]
在上述实施方式中，在行驶状态b的情况下，以力学的侧倾角模型作为基础，计算车辆1的转弯半径，但是并不限定于此，也能够采用其它方法。例如，行驶状态b是车辆1实质
上直行的状态，因而也可以将该转弯半径设定为预定的固定值(例如非常大的值)。通过设定为固定值，不需要用于检测侧倾角的传感器等，另外，能够减小计算负担。
[0075]
然后，上述实施方式中，基于横摆方向的角度的变化量来判断车辆1的行驶状态，但是也可以根据与车辆1的行驶道路相关的地图信息来进行判断。例如，如果行驶道路是直线道路，则能够判断为行驶状态b；如果行驶道路是弯道，则能够判断为行驶状态a。地图信息可以存储于控制单元101的存储设备，也可以通过通信而从服务器获取。也可以设置gps传感器来识别车辆1在地图上的当前位置。
[0076]
然后，在上述实施方式中，将车辆1的转弯半径的估计结果使用于为了避免与障碍物碰撞而对车辆1的位置估计中，但是并不限定于此。例如，也可以在使车辆1追随前车的自动巡航中车辆1的自动加减速控制中，使用于对车辆1的位置估计。
[0077]
《实施方式的总结》
[0078]
上述实施方式至少公开了以下的估计装置或者骑乘式车辆。
[0079]
1.上述实施方式的估计装置100具备：
[0080]
第一检测单元102f，其检测骑乘式车辆1的横摆方向的运动状态；
[0081]
判断单元(s12)，其判断所述骑乘式车辆的行驶状态是第一状态还是第二状态，所述第二状态是与所述第一状态相比接近直行状态的状态；以及
[0082]
估计单元(s13、s14)，其估计所述骑乘式车辆的转弯半径，
[0083]
在所述判断单元判断为所述第一状态的情况下，所述估计单元(s13、s14)通过基于所述第一检测单元的检测结果的第一方法来估计所述骑乘式车辆的转弯半径(s13)，
[0084]
在所述判断单元判断为所述第二状态的情况下，所述估计单元(s13、s14)通过与所述第一方法不同的第二方法来估计所述骑乘式车辆的转弯半径(s14)。
[0085]
根据该实施方式，判断所述骑乘式车辆的行驶状态，在基于所述第一检测单元的检测结果而对转弯半径的估计精度降低的行驶状态的情况下，通过其它方法来计算骑乘式车辆的转弯半径，因此能够提高估计精度。
[0086]
2.在上述实施方式的估计装置100中，
[0087]
所述判断单元(s12)基于所述第一检测单元102f的检测结果，计算单位期间中所述骑乘式车辆的横摆角度的变化量d，将该变化量d与阈值进行比较，并判断所述骑乘式车辆的行驶状态是所述第一状态还是所述第二状态。
[0088]
根据该实施方式，能够比较容易地掌握所述骑乘式车辆的行驶状态。另外，能够将所述第一检测单元多用。
[0089]
3.上述实施方式的估计装置100还具备第二检测单元102d，该第二检测单元检测所述骑乘式车辆的侧倾方向的运动状态，
[0090]
所述第二方法是基于所述第二检测单元的检测结果来估计所述骑乘式车辆的转弯半径的方法(s14)。
[0091]
根据该实施方式，以力学的侧倾角模型作为基础，估计所述骑乘式车辆的转弯半径，由此能够提高估计精度。
[0092]
4.在上述实施方式的估计装置100中，
[0093]
所述第二方法是将所述骑乘式车辆的转弯半径设定为预定的固定值的方法。
[0094]
根据该实施方式，能够实现减少传感器个数、减少计算负担。
[0095]
5.上述实施方式的估计装置100还具备第三检测单元103，该第三检测单元检测所述骑乘式车辆的车速，
[0096]
在所述第一方法和所述第二方法中的任一方中，所述估计单元均基于所述第三检测单元的检测结果来估计所述骑乘式车辆的转弯半径。
[0097]
根据该实施方式，能够使用车速来估计所述骑乘式车辆的转弯半径。
[0098]
6.在上述实施方式的估计装置100中，
[0099]
所述阈值为根据所述骑乘式车辆的车速而被变更的值。
[0100]
根据该实施方式，能够考虑车速来判断所述骑乘式车辆的行驶状态。
[0101]
7.上述实施方式的骑乘式车辆1具备上述估计装置100。
[0102]
根据该实施方式，判断所述骑乘式车辆的行驶状态，在基于所述第一检测单元的检测结果而对转弯半径的估计精度降低的行驶状态的情况下，通过其它方法来计算骑乘式车辆的转弯半径，由此能够提高估计精度。
[0103]
8.上述实施方式的骑乘式车辆1具备计算单元(s3)，该计算单元(s3)基于所述估计装置估计出的骑乘式车辆的转弯半径，计算该骑乘式车辆在既定时间后的位置。
[0104]
根据该实施方式，能够估计所述骑乘式车辆的位置。
[0105]
上面，说明了发明的实施方式，但是发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。因而，为了公示本发明的范围而附上权利要求。