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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren der
Ausgabe von Fahrzeugverhaltenssensoren, die in einer elektronischen
Steuerungseinheit einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht
sind, die in einem Fahrzeugbremsenhydraulikdrucksteuerungssystem,
wie beispielsweise einem Antiblockiersystem (ABS), einem Antriebsschlupfregelungssystem
(TRC) oder einem elektronischen Fahrstabilitätsregelungssystem (ESC), angebracht
ist, sowie eine derartige Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung,
in der Fahrzeugverhaltenssensoren angebracht sind, deren Ausgabe
oder Ausgangssignale korrigiert worden sind.
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Bei
dem Entwicklungsstand heutiger Kraftfahrzeuge sowie für ein sichereres
Fahren ist eine steigende Anzahl heutiger Kraftfahrzeuge mit Fahrzeugverhaltenssensoren
ausgestattet. Derartige Fahrzeugverhaltenssensoren erfassen das
Verhalten eines Fahrzeugs in der Fahrrichtung des Fahrzeugs, der
Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist, der vertikalen Richtung
und anderen Richtungen. Auf der Grundlage von Signalen von diesen
Sensoren steuert bzw. regelt die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung den
hydraulischen Bremsdruck, so dass das Fahrzeug sicher und ruhig
fährt.
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Derartige
Fahrzeugverhaltenssensoren umfassen Beschleunigungssensoren, die
Beschleunigungen in vorbestimmten Erfassungsrichtungen (einschließlich der
Schwerkraft) erfassen.
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Damit
derartige Fahrzeugverhaltenssensoren das Verhalten des Fahrzeugs
fehlerfrei erfassen, ist es erforderlich, dass die Erfassungsrichtung
jedes Sensors mit der Richtung übereinstimmt,
in der eine Erfassung des Verhaltens des Fahrzeugs gewünscht wird,
wie beispielsweise die Fahrrichtung des Fahrzeugs (X-Achsenrichtung)
oder die Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist (Y-Achsenrichtung).
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In
der Praxis ist es jedoch ungeachtet dessen, wie sorgfältig derartige
Fahrzeugverhaltenssensoren bei einem Fahrzeug angebracht werden, schwierig,
derartige Sensoren so anzuordnen, dass die Erfassungsrichtung jedes
Sensors genau mit der beabsichtigten Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt.
Insbesondere ist es, wenn derartige Fahrzeugverhaltenssensoren beispielsweise
in einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen
Typs angebracht werden, noch schwieriger, die Sensoren derart zu
positionieren, dass die Erfassungsrichtung jedes Sensors genau mit
der beabsichtigten Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt, als wenn derartige
Sensoren direkt bei dem Fahrzeugrahmen angebracht werden.
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Um
diese Schwierigkeit zu überwinden,
ist in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2004-506572 vorgeschlagen worden, Beschleunigungen und Neigungsbewegungen
bei einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen
Typs anzuwenden, die Fahrzeugverhaltenssensoren trägt, die
Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren auf der Grundlage derartiger
Beschleunigungen oder Neigungsbewegungen mit theoretischen Ausgangswerten,
von denen angenommen wird, dass die jeweiligen Sensoren sie erzeugen,
wenn die Sensoren genau positioniert sind, wie es erforderlich ist,
zu vergleichen und die Ausgangssignale der Sensoren auf der Grundlage
der Differenz zwischen den tatsächlichen
Ausgangssignalen der Sensoren und den theoretischen Werten zu korrigieren.
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Fahrzeugverhaltenssensoren
werden jedoch gewöhnlich
in einer fahrzeugeigenen Vorrichtung bzw. Bordvorrichtung, wie beispielsweise
einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, angebracht, wobei die fahrzeugeigene
Vorrichtung dann bei einem Fahrzeug angebracht wird. Somit kann,
obwohl das in der vorstehend genannten Druckschrift offenbarte Verfahren
die Ausgangssignale der Sensoren korrigieren kann, wenn die Sensoren
in der fahrzeugeigenen Vorrichtung angebracht sind, das Verfahren
die Ausgangssignale der Sensoren nicht korrigieren, wenn die fahrzeugeigene
Vorrichtung bei dem Fahrzeug angebracht ist. Die theoretischen Werte
sind ebenso nicht eindeutig definiert. Ebenso berücksichtigt
diese Druckschrift keine Verstärkungsfehler,
die jeweiligen Sensoren innewohnen bzw. zu eigen sind.
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Die
Ausgangssignale herkömmlicher
Fahrzeugverhaltenssensoren sind folglich nicht in ausreichendem
Maße zuverlässig gewesen
und genauere Fahrzeugverhaltenssensoren werden gewünscht. Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verhalten eines Fahrzeugs
genauer zu erfassen.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten
Maßnahmen gelöst.
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In
Anbetracht der Tatsache, dass das Gesamtverhalten eines Fahrzeugs
beinahe ausreichend erfassbar ist, indem das Verhalten des Fahrzeugs
zumindest in der Fahrrichtung des Fahrzeugs (X-Achsenrichtung) und
der Richtung, die quer zu der Fahrrichtung ist (Y-Achsenrichtung),
erfasst wird, sind gemäß der vorliegenden
Erfindung erste und zweite Fahrzeugverhaltenssensorelemente zur
Erfassung des Verhaltens eines Fahrzeugs A in den X-Achsen- bzw.
Y-Achsenrichtungen
bei dem Fahrzeug angebracht, eine Berechnung einer Abweichung θx der Sensorelemente
um die X-Achse des
Fahrzeugs in der YZ-Ebene (Rollen) sowie der Abweichung θy der Sensorelemente
um die Y-Achse des Fahrzeugs in der XZ-Ebene (Stampfen bzw. Nicken)
in Bezug auf die horizontale Ebene wird ausgeführt und die Ausgangssignale
der ersten und zweiten Sensorelemente werden, während das Fahrzeug fährt, auf
der Grundlage der berechneten Abweichungen θx und θy korrigiert.
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Da
die Abweichungen erfasst werden, nachdem die Sensorelemente bei
dem Fahrzeug angebracht worden sind, können die Ausgangssignale der Sensorelemente
mit einer hohen Genauigkeit auf der Grundlage der Abweichungen θx und θy korrigiert werden.
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Neben
den Abweichungen θx
und θy
kann die Abweichung θz
der ersten und zweiten Sensorelemente um die Z-Achse in der XY-Ebene (Gieren) berechnet
werden. Mit dieser Anordnung können
die Ausgangssignale der Sensorelemente auf der Grundlage der Abweichungen θx und θy sowie
der Abweichung θz
genauer korrigiert werden.
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Während das
Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, ist
die Beschleunigung Gy in der Y-Achsenrichtung Null. Somit ist es
ausgehend von den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente
und von der Tatsache, dass die wahre Beschleunigung des Fahrzeugs
in der Y-Achsenrichtung Null ist, oder von der Beschleunigung G0 in der Fahrrichtung des Fahrzeugs, wie
sie auf der Grundlage von Signalen von fahrzeugeigenen Radgeschwindigkeitssensoren
erfasst wird, während
das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und
der Abweichungen θx
und θy
möglich,
die Abweichungen θz
der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu berechnen. Auf der Grundlage
der so berechneten Abweichung θx, θy und θz ist es
möglich,
die Ausgangssignale der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu korrigieren.
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Wenn
die Fahrzeugverhaltenssensorelemente Beschleunigungssensorelemente
sind, werden die Ausgangssignale der Sensorelemente durch die Schwerkraft
beeinflusst und variieren entsprechend zugehöriger Abweichungswinkel in
Bezug auf die vertikale Linie.
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Somit
können
die Abweichungen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente in Bezug auf
die Fahrrichtung des Fahrzeugs und die Richtung, die quer zu der
Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, von den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente
berechnet werden, während
das Fahrzeug stationär
ist, wobei die Fahrrichtung und die Richtung, die quer zu der Fahrrichtung
ist, senkrecht zu der vertikalen Linie sind. Auf der Grundlage der
so berechneten Abweichungen ist es möglich, die Ausgangssignale
der Fahrzeugverhaltenssensorelemente zu korrigieren, während das
Fahrzeug fährt.
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Während ein
Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt (und
somit kein Giermoment erzeugt), ist es möglich, die Beschleunigung des
Fahrzeugs in der Fahrrichtung (X-Achsenrichtung) auf der Grundlage
von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren zu berechnen, mit denen
die meisten der heutigen Fahrzeuge ausgestattet sind.
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Indem
die Beschleunigung des Fahrzeugs, die auf der Grundlage von Signalen
von den Radgeschwindigkeitssensoren berechnet wird, während das
Fahrzeug fährt,
mit dem Ausgangssignal des Beschleunigungssensorelements zur Erfassung
der Beschleunigung in der Fahrrichtung des Fahrzeugs verglichen
wird, ist es möglich,
Fehler in dem Ausgangssignal dieses Beschleunigungssensorelements
zu erfassen und somit ein zugehöriges
Ausgangssignal zu korrigieren.
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Derartige
Fahrzeugverhaltenssensorelemente sind typischerweise auf einem Substrat
bzw. einem Träger
angeberacht, wobei das Substrat bei einem Fahrzeug angebracht ist.
Da das Substrat ein Plattenelement ist, können die Fahrzeugverhaltenssensorelemente
auf einfache Weise auf dem Substrat angebracht werden, so dass die
Erfassungsrichtung jedes Sensorelements parallel oder senkrecht zu
der Anbringoberfläche
des Substrats ist. Somit werden durch ein Positionieren des Substrats
auf eine derartige Weise, dass eine zugehörige Anbringoberfläche senkrecht
oder parallel zu der vertikalen Linie ist, die Erfassungsrichtungen
der jeweiligen Fahrzeugverhaltenssensorelemente ebenso nahezu senkrecht
oder parallel zu der vertikalen Linie sein.
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In
diesem Zustand sind Fehler in den Ausgangssignalen der Fahrzeugverhaltenssensorelemente
erfassbar. Da derartige Fehler klein sind, können sie auf einfache Weise
korrigiert werden. Es ist viel einfacher, das Substrat derart zu
positionieren, dass die zugehörige
Anbringoberfläche
senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie ist, als die einzelnen
Sensorelemente derart zu positionieren, dass zugehörige Erfassungsrichtungen
senkrecht oder parallel zu der vertikalen Linie sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Ausgangssignale von Fahrzeugverhaltenssensorelementen mit einer
hohen Genauigkeit zu korrigieren, auch wenn die Sensorelemente nicht exakt
positioniert sind, wie es beabsichtigt ist. Somit ist es möglich, das
Verhalten des Fahrzeugs von den Ausgangssignalen der Sensorelemente
genau zu erfassen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale und Gegenstände
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung besser ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugverhaltenssensorelements,
die zeigt, wie das Sensorelement geneigt ist,
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2A den
Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die
Z-Achse in der XY-Ebene.
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2B den
Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die
Y-Achse in der XZ-Ebene,
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2C den
Abweichungswinkel des Sensorelements gemäß 1 um die
X-Achse in der YZ-Ebene,
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3 Gleichungen,
die verwendet werden, um die Ausgangssignale von Fahrzeugverhaltenssensorelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu korrigieren,
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4 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
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5 eine
perspektivische Darstellung eines Steuerungssubstrats gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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6,
wie die Ausgangssignale von Beschleunigungssensorelementen mit einer
Beschleunigungsmessvorrichtung gemessen werden,
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7A eine
Kommunikationsvorrichtung, die ein Signal zu einer ECU sendet, das
anzeigt, dass das Fahrzeug horizontal ist,
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7B,
wie die Sensorelemente Sx und Sy geneigt sind,
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8A bis
SC, wie die Verstärkungen
der jeweiligen Sensorelemente Sx, Sy und Sz gemessen werden,
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9A das
Fahrzeug gemäß 7A,
während
es in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und
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9B die
Sensorelemente Sx und Sy, wie sie bei dem Fahrzeug angebracht sind,
wobei zugehörige
Erfassungsrichtungen in Bezug auf die X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen
geneigt sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Korrigieren von
Ausgangssignalen einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung bereitgestellt, die eine elektronische
Steuerungseinheit umfasst, wobei die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung
S ein erstes Beschleunigungssensorelement Sx zur Erfassung einer Beschleunigung
eines Fahrzeugs A, bei dem die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht
ist, in einer X-Achsenrichtung,
in die das Fahrzeug fährt,
und ein zweites Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer
Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht
zu der X-Achsenrichtung ist, umfasst, wobei die elektronische Steuerungseinheit
konfiguriert ist, das Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage
von Signalen von den ersten und zweiten Beschleunigungssensorelementen
zu steuern, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum Anbringen der
Sensoranordnung bei dem Fahrzeug A, zum Halten des Fahrzeugs A in
einem stationären
Zustand, wobei die X-Achsen-
und Y-Achsenrichtungen horizontal sind, zum Zuführen eines Signals, das angibt,
dass das Fahrzeug horizontal ist, zu der elektronischen Steuerungseinheit,
zum Berechnen erster und zweiter Abweichungswinkel θx und θy von Erfassungsrichtungen
der ersten und zweiten Sensorelemente Sx und Sy um die X-Achsenrichtung in
einer YZ-Ebene, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, und um
die Y-Achsenrichtung in einer XZ-Ebene, die senkrecht zu der Y-Achsenrichtung ist,
auf der Grundlage von Ausgangssignalen von jeweils den ersten und
zweiten Sensorelementen Sx und Sy und zum Korrigieren von Ausgangssignalen der
ersten und zweiten Sensorelemente, während das Fahrzeug fährt, auf
der Grundlage der ersten und zweiten Abweichungswinkel θx und θy.
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Das
Verfahren kann ferner einen Schritt umfassen zum Erfassen eines
dritten Abweichungswinkels θz
jedes der ersten und zweiten Sensorelemente um eine Z-Achsenrichtung,
die senkrecht zu sowohl der X-Achsen- als auch der Y-Achsenrichtung in
einer XY-Ebene ist, die senkrecht zu Z-Achsenrichtung ist, auf der Grundlage
der ersten und zweiten Abweichungswinkel θx und θy, von Ausgangssignalen der ersten
und zweiten Sensorelemente, während
das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung auf einer horizontalen Oberfläche fährt, und
einer von einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der Y-Achsenrichtung
(die Null ist, während
das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung auf einer horizontalen Oberfläche fährt) und
einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der X-Achsenrichtung, wie sie auf der Grundlage
von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren, die bei dem Fahrzeug
angebracht sind, berechnet wird, während das Fahrzeug in der X-Achsenrichtung
auf einer horizontalen Oberfläche
fährt,
wobei die Ausgangssignale der ersten und zweiten Sensorelemente,
während das
Fahrzeug fährt,
auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Abweichungswinkel
korrigiert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Korrigieren
von Ausgangssignalen einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung einer
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bzw. Fahrzeugregelungsvorrichtung,
die eine elektronische Steuerungseinheit umfasst, bereitgestellt,
wobei die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung ein erstes Beschleunigungssensorelement
zur Erfassung einer Beschleunigung eines Fahrzeugs, bei dem die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
angebracht ist, in einer X-Achsenrichtung,
in der das Fahrzeug fährt,
ein zweites Beschleunigungssensorelement zur Erfassung einer Beschleunigung
des Fahrzeugs in einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung
ist, und ein drittes Beschleunigungssensorelement zur Erfassung
der Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Z-Achsenrichtung, die
senkrecht zu sowohl der X-Achsen- als auch der Y-Achsenrichtung ist, umfasst, wobei die
elektronische Steuerungseinheit konfiguriert ist, das Verhalten
des Fahrzeugs auf der Grundlage von Signalen von den ersten, zweiten
und dritten Beschleunigungssensorelementen zu steuern, wobei das
Verfahren Schritte umfasst zum Anbringen der Sensoranordnung bei
dem Fahrzeug, zum Halten des Fahrzeugs in einem stationären Zustand,
wobei die X-Achsen- und
die Y-Achsenrichtungen horizontal sind und die Z-Achsenrichtungen parallel zu der vertikalen
Linie sind, zum Zuführen
eines Signals, das angibt, dass das Fahrzeug horizontal ist, zu
der elektronischen Steuerungseinheit, zum Berechnen jeweils erster,
zweiter und dritter Abweichungswinkel von Erfassungsrichtungen der ersten,
zweiten und dritten Sensorelemente um die X-Achsenrichtung in einer
YZ-Ebene, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung ist, um die Y-Achsenrichtung
in einer YZ-Ebene, die senkrecht zu der Y-Achsenrichtung ist, und
um die Z-Achsenrichtung
in einer XY-Ebene, die senkrecht zu der Z-Achsenrichtung ist, und zum Korrigieren
von Ausgangssignalen der ersten, zweiten und dritten Sensorelemente,
während
das Fahrzeug fährt,
auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Abweichungswinkel.
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Bei
dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, den Abweichungswinkel
der ersten und zweiten Sensorelemente um die Z-Achsenrichtung unter
Verwendung von Radgeschwindigkeitssensoren zu berechnen. Derartige
Abweichungswinkel können
jedoch ebenso unter Verwendung von Informationen von den Radgeschwindigkeitssensoren
berechnet werden.
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Jedes
der zwei vorstehend genannten Verfahren kann ferner Schritte umfassen
zum Anbringen der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung bei einem Substrat,
so dass die Erfassungsrichtungen der ersten und zweiten Sensorelemente
parallel zu einer Oberfläche
des Substrats sind, zum Positionieren des Substrats auf eine derartige
Weise, dass die Oberfläche
senkrecht zu der vertikalen Linie ist, oder zum Positionieren des
Substrats auf eine derartige Weise, dass die Erfassungsrichtung
jedes der Sensorelemente parallel zu der vertikalen Linie ist, und zum
Erfassen von Ausgangssignalen der jeweiligen Sensorelemente. Durch
Vergleichen dieser Ausgangssignale mit den Ausgangssignalen der
Sensorelemente, wenn zugehörige
Erfassungsrichtungen jeweils genau senkrecht oder parallel zu der
vertikalen Linie sind, werden die Sensorausgangssignale korrigiert.
Da Fehler in dem Ausgangssignal zu dieser Zeit klein sind, können die
Sensorausgangssignale auf einfache Weise korrigiert werden.
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Vorzugsweise
werden die Fahrzeugverhaltenssensorelemente bei einem Fahrzeug bei
oder nahe bei einem zugehörigen
Schwerpunkt angebracht. Wenn die Erfassungssignale von diesen Sensorelementen
beispielsweise durch ESP zur Steuerung bzw. Regelung des Fahrzeugs
durch ein Einstellen eines hydraulischen Bremsdrucks verwendet werden,
müssen
die Erfassungssignale von diesen Sensorelementen zu der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
in den Kraftmaschinenraum über
einen Kabelbaum übertragen
werden.
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Der
Kabelbaum selbst trägt
zu den Kosten des Fahrzeugs bei. Die Kosten für Maßnahmen zum Blockieren von
Rauschen während
einer Signalübertragung
durch den Kabelbaum tragen ebenso zu den Kosten des Fahrzeugs bei.
Wenn die Fahrzeugverhaltenssensorelemente in der elektronischen
Steuerungseinheit der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht sind,
ist es möglich,
das Erfordernis für
einen Kabelbaum zu beseitigen und somit die Kosten des gesamten
Fahrzeugs zu verringern.
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Wenn
die Fahrzeugverhaltenssensorelemente in der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
angebracht sind, werden sie typischerweise bei einem Sensorsubstrat
angebracht, das bei einem Steuerungssubstrat in einer aufrechten
Position in Bezug auf das Steuerungssubstrat angebracht wird (siehe 4 und 5).
Mit dieser Anordnung kann das Sensorsubstrat auf einfache Weise
horizontal positioniert werden, wenn die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
bei einem Fahrzeug angebracht wird.
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Auch
wenn die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung nicht bei dem Fahrzeug mit
einer hohen Positionsgenauigkeit angebracht wird, ist es möglich, die Positionen
der Fahrzeugverhaltenssensorelemente einzustellen, indem die Position
des Sensorsubstrats verändert
wird, wodurch die Erfassungsgenauigkeit der Sensorelemente verbessert
wird.
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Nachstehend
ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein
Algorithmus zum Korrigieren der Ausgangssignale einer Fahrzeugverhaltenssensoranordnung
S, die ein Beschleunigungssensorelement Sx zur Erfassung einer Beschleunigung
in einer X-Achsenrichtung, die eine Fahrrichtung des Fahrzeugs ist,
und ein Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer Beschleunigung
in einer Y-Achsenrichtung umfasst, beschrieben. Auf der Grundlage
der Signale von den Sensorelementen Sx und Sy (die Beschleunigungen
in X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen
darstellen) wird das Verhalten des Fahrzeugs bestimmt.
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Mit
den Fahrzeugverhaltenssensorelementen Sx und Sy, die bei einem Fahrzeug
angebracht sind, sind, wenn jedes Fahrzeugverhaltenssensorelement
Sx oder Sy von einer Position, bei der sowohl eine zugehörige Erfassungsrichtung
x als auch die Richtung y, die senkrecht zu der Erfassungsrichtung x
ist, senkrecht zu der vertikalen Linie sind und die Richtung z,
die senkrecht zu den Richtungen x und y ist, parallel zu der vertikalen
Linie ist, zu einer Position, die durch gestrichelte Linien in den 2A bis 2C gezeigt
ist, geneigt ist, wobei die Richtungen x und y um die Z-Achse um
einen Winkel von θz
in der XY-Ebene geneigt sind (2A; Gieren),
die Richtungen y und z um die X-Achse um einen Winkel von θz in der
YZ-Ebene geneigt sind (2C; Rollen) und die Richtungen
x und z um die Y-Achse
um einen Winkel von θy
in der XZ-Ebene geneigt sind (2B; Nicken),
die Ausgangssignale Gx0 und Gy0 der
jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy durch Gleichungen (1) und (2)
gemäß 3 gegeben,
wobei Gx, Gy und Gz die wahren Beschleunigungen des Fahrzeugs jeweils
in den X-, Y- und
Z-Achsenrichtungen sind.
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Die
Null-Fehler δGx
und δGy
in den Gleichungen (1) und (2) sind die Ausgangssignale der Sensorelemente
Sx bzw. Sy, wenn die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente
Sx und Sy vollständig
horizontal sind (θx
= θy =
0).
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Zusätzlich zu
den Null-Fehlern oder an Stelle der Null-Fehler können Verstärkungsfehler, die die Ausgangssignale
der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy sind, wenn die Sensorelemente
derart positioniert sind, dass zughörige Erfassungsrichtungen vollständig parallel
zu der vertikalen Linie sind, verwendet werden, um das Ausgangssignal
der Sensorelemente zu korrigieren.
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Somit
stellen in Gleichungen (3) und (4) die Werte Gy1 und
Gx1 die wahren Beschleunigungen in den Erfassungsrichtungen
der jeweiligen Sensorelemente Sx und Sy dar.
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Wenn
das Fahrzeug, bei dem die Sensorelemente Sx und Sy angebracht sind,
auf einer vollständig
horizontalen Oberfläche
(wobei eine zugehörige X-Achse
und eine zugehörige
Y-Achse senkrecht zu der vertikalen Linie sind) ist, sind die Beschleunigungen
Gx und Gy, das heißt
die wahren Beschleunigungen des Fahrzeugs in den X-Achsen und Y-Achsenrichtungen
beide Null. Somit sind die wahren Beschleunigungen Gy2 und
Gx2 in den Erfassungsrichtungen der jeweiligen
Sensorelemente Sy und Sx durch Gleichungen (5) und (6) gegeben.
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Da
die wahre Beschleunigung Gz in der Z-Achsenrichtung in diesem Zustand
1G ist, können die
Abweichungen θx
und θy
aus Gleichungen (7) und (8) berechnet werden.
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Die
Gleichungen (3) und (4) können
in Gleichungen (9) und (10) umgewandelt werden. In den Gleichungen
(9) und (10) sind, während
das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, Gy1 und Gx1 aus den
Gleichungen (3) und (4) bekannt, Gz ist 1G und δGx sowie θy sind aus den Gleichungen
(7) und (8) bekannt, so dass Gy3 und Gx3 aus den Gleichungen (9) und (10) berechnet
werden können.
Ferner ist, während
das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, die
wahre Beschleunigung Gy in der Y-Achsenrichtung 0. somit sind in
den Gleichungen (9) und (10) unbekannte Größen Gx und θz, die aus den Gleichungen
(9) und (10) berechnet werden können.
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Andererseits
kann, während
das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt, die
wahre Beschleunigung Gx in der X-Achsenrichtung von Radgeschwindigkeitssensoren,
die bei dem Fahrzeug angebracht sind, berechnet werden, um Gy sowie θz aus den
Gleichungen (9) und (10) zu berechnen.
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Da θx, θy und θz in der
vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet werden, können die wahren
Beschleunigungen Gx und Gy, während
das Fahrzeug fährt,
aus den Gleichungen (1) und (2) berechnet werden.
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Die
Sensoranordnung S kann neben den Beschleunigungssensorelementen
Sx und Sy einen zusätzlichen
Sensor, wie beispielsweise einen Gierratensensor, umfassen.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nachstehend ausführlich
unter Bezugnahme auf 4 bis 8 beschrieben.
Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst eine
Fahrzeugregelungsvorrichtung bzw. Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
zur Regelung bzw. Steuerung des Fahrzeugs durch Einstellen eines
hydraulischen Bremsdrucks eine hydraulische Einheit 1,
eine Motor M, der bei einer Seite der hydraulischen Einheit 1 angebracht
ist, und eine elektronische Steuerungseinheit 2, die bei
der anderen Seite der hydraulischen Einheit 1 angebracht
ist. Die hydraulische Einheit 1 umfasst ein Aluminiumgehäuse 10,
in dem ein Vorratsbehälter,
eine Pumpe und Steuerungsventile für eine Druckvergrößerung und eine
Druckverringerung angebracht sind.
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Die
elektronische Steuerungseinheit 2 umfasst ein Gehäuse 20 aus
einem synthetischen Harz, in dem ein Steuerungssubstrat 21,
wie es beschrieben ist, angebracht ist, um die Steuerungsventile
zu steuern. Das Steuersubstrat 21 ist elektrisch mit dem Motor
M und den Steuerungsventilen verbunden, um diese auf der Grundlage
von Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren, Gierratensensoren
und anderen Sensoren (wie in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 2001-260846 offenbart) zu steuern. In 4 bezeichnen
Bezugszeichen 7 und 8 Hauptzylinderanschlüsse bzw.
Radzylinderanschlüsse.
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In
dieser Fahrzeugsteuerungsvorrichtung werden die Druckvergrößerungssteuerungsventile üblicherweise
offen gehalten und die Druckverringerungssteuerungsventile werden üblicherweise
geschlossen gehalten. Wenn das Bremspedal gedrückt wird, wird ein hydraulischer
Druck von dem Hauptzylinder über
die Hauptzylinderanschlüsse 7,
die Druckvergrößerungssteuerungsventile
und die Radzylinderanschlüsse 8 zu
den Radzylindern übertragen,
wodurch die entsprechenden Räder
gebremst werden.
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Die
hydraulische Einheit 1 ist so groß, dass sie nicht von einer
Anbringoberfläche 20b des
Gehäuses 20 der
elektronischen Steuerungseinheit 2 hervorragt, während die
Anbringoberfläche 20b gemäß 1 nach
links von der hydraulischen Einheit 1 hervorragt.
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Das
Steuerungssubstrat 21 in der elektronischen Steuerungseinheit 2 ist
ein herkömmliches Substrat,
das eine gedruckte Schaltungsplatine und elektronische Teile, die
auf der Schaltungsplatine angebracht sind, umfasst. Das Steuerungssubstrat
erstreckt sich in einen Raum, der durch den Abschnitt des Gehäuses 20 definiert
wird, der von dem Gehäuse 10 der
hydraulischen Einheit 1 hervorragt.
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Bei
der Anbringoberfläche 20b des
Abschnitts des Gehäuses 20 der
elektronischen Steuerungseinheit, der von dem Gehäuse 10 der
hydraulischen Einheit hervorragt, ist eine Anschlussanordnung 24 für die elektronische
Steuerungseinheit angebracht, die einen Energiequellenanschluss 24a und
einen Steuerungsanschluss 24b (der über dem Anschluss 24a in 4 bereitgestellt
ist) umfasst. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist, um die Größe der Anschlussanordnung 24 zu
minimieren, der Steuerungsanschluss 24b ein Multiplex-Übertragungstyp und
umfasst lediglich 16 Stifte. Die Anzahl von Stiften des Anschlusses 24b ist
jedoch nicht auf 16 begrenzt.
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Die
Anbringoberfläche 20b umfasst
eine Ausbuchtung 25 unter der Anschlussanordnung 24. In
der Ausbuchtung 25 ist eine Fahrzeugverhaltenssensoranordnung
S angebracht. Die Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S ist bei einem
kleinem Substrat (Sensorsubstrat) 31 angebracht, das wiederum
bei dem Steuerungssubstrat 21 in einer aufrechten Position
in Bezug auf das Steuerungssubstrat 21 angebracht ist.
Das Sensorsubstrat 31 kann eine elektronische Schaltung
tragen, die mit der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S verbunden ist.
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Durch
Anbringen der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S in der Ausbuchtung 25,
die bei der Anbringoberfläche 20b des
Gehäuses
der elektronischen Steuerungseinheit unter der Anschlussanordnung 24 ausgebildet
ist, nimmt, da die Ausbuchtung 25 nicht von der im Wesentlichen
rechteckigen Außenkontur
der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung herausragt, die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
weniger Raum ein als eine herkömmliche
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, die eine Fahrzeugverhaltenssensoranordnung
in einer Ausbuchtung trägt,
die auf dem Rücken
des Gehäuses 20 ausgebildet
ist.
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Die
Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S umfasst ein Beschleunigungssensorelement
Sx zur Erfassung einer Beschleunigung in der X-Achsenrichtung des
Fahrzeugs, die die Richtung ist, in der das Fahrzeug fährt, und
ein Beschleunigungssensorelement Sy zur Erfassung einer Beschleunigung
in der Y-Achsenrichtung des Fahrzeugs, die die Richtung ist, die
quer zu der X-Achsenrichtung ist. Wenn das Sensorsubstrat 31 auf
dem Steuerungssubstrat 21 angebracht ist, kann das Sensorsubstrat 31 um eine
beliebige der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse geneigt werden.
Sobald das Sensorsubstrat 31 zu einer gewünschten
Position geneigt ist, wird das Sensorsubstrat 31 bei dem
Steuerungssubstrat 21 befestigt.
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Ein
Gierratensensor kann bei dem Sensorsubstrat 31 oder bei
einem unterschiedlichen Abschnitt des Fahrzeugs angebracht sein.
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Nachstehend
ist beschrieben, wie die Ausgangssignale der Fahrzeugverhaltenssensoranordnung
S korrigiert werden.
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Die
Sensorelement Sx und Sy sind bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht,
wobei zugehörige
Erfassungsrichtungen parallel zu der Oberfläche des Sensorsubstrats 31 sind.
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Das
Sensorsubstrat 31 wird dann bei einem horizontalen Montagegestell 41 angebracht,
um vollständig
horizontal (senkrecht zu der vertikalen Linie) zu sein. In diesem
Zustand werden unter Verwendung einer Beschleunigungsmessvorrichtung 42 die Ausgangssignale
Gx0-1 und Gy0-1 der
Sensorelement Sx und Sy gemessen.
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Da
die Erfassungsrichtungen beider Sensorelemente Sx und Sy vollständig horizontal
sind, wird angenommen, dass die Ausgangssignale Gx0-1 und Gy0-1 beide Null sind. Wenn aber die Ausgangssignale
Gx0-1 und Gy0-1 nicht
Null sind, wird bestimmt, dass sie Null-Fehler sind, die den jeweiligen
Sensorelementen Sx und Sy zu eigen sind bzw. innewohnen, und sie
werden als Null-Fehler δGx
und δGy
in den Gleichungen gemäß 3 verwendet.
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Dann
werden, wie es in 8B und 8C gezeigt
ist, wenn das Sensorsubstrat 31 derart positioniert ist,
dass die Erfassungsrichtung jedes der Sensorelemente Sx und Sy parallel
zu der vertikalen Linie ist, die Ausgangssignale Gx0-2 und
Gy0-2 der jeweiligen Sensorelemente Sx und
Sy gemessen. Da die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelement
parallel zu der vertikalen Linie sind, wird angenommen, dass die
Ausgangssignale Gx0-2 und Gy0-2 beide "1" sind. Wenn aber die Ausgangssignale
Gx0-2 und Gy0-2 nicht "1" sind, wird bestimmt, dass sie Verstärkungsfehler
sind, die den jeweiligen Sensorelementen Sx und Sy innewohnen, die
als Fehlerwerte δGx
und δGy
in den Gleichungen gemäß 3 verwendet
werden.
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Die
Fehlerwerte werden an einem Ort gemessen, bei dem die Sensorelemente
Sx und Sy bei dem Sensorelemente Sx und Sy bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht
werden, wie beispielsweise eine Montagefabrik für die ECU oder die hydraulische
Einheit. Falls es gewünscht
wird, können
Null-Fehler und/oder
Verstärkungsfehler
eines Gierratensensors, der bei dem Sensorsubstrat 31 angebracht
wird, ebenso gleichzeitig gemessen werden, indem beispielsweise
das Sensorsubstrat parallel zu der vertikalen Linie eingestellt
wird, um das Ausgangssignal des Gierratensensors auf der Grundlage
der so gemessenen Fehlerwerte zu korrigieren.
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Das
Sensorsubstrat 31 wird dann bei dem Steuerungssubstrat 21 in
der elektronischen Steuerungseinheit 2 der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung angebracht
und die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung wird bei einem Fahrzeug A
angebracht. Das Fahrzeug A wird nun auf eine horizontale Oberfläche B gestellt,
wie es in 7A gezeigt ist, so dass sowohl die
X-Achsen- als auch die Y-Achsenrichtung des Fahrzeugs senkrecht
zu der vertikalen Linie sind.
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In
diesem Zustand wird ein Signal, das angibt, dass das Fahrzeug horizontal
ist, zu der elektronischen Steuerungseinheit 2 der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
gesendet, so dass die elektronische Steuerungseinheit 2 erkennt,
dass das Fahrzeug horizontal ist.
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Die
elektronische Steuerungseinheit 2 berechnet dann aus den
Gleichungen gemäß 3 die Abweichungswinkel θ1 und θ2 (θy
und θx;
siehe 7B) der jeweiligen Sensorelemente
um die Y-Achse und die X-Achse auf der Grundlage der Ausgangssignale
Gx2-1 und Gy2-1 der
Sensorelemente Sx und Sy sowie der Fehlerwerte δGx und δGy.
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Dann
wird, wie es in 9A und 9B gezeigt
ist, während
das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer horizontalen Oberfläche fährt und
somit kein Giermoment erzeugt, die Beschleunigung G0 des
Fahrzeugs in der X-Achsenrichtung auf der Grundlage von Signalen
von Radgeschwindigkeitssensoren berechnet. Dann berechnet auf der
Grundlage der Beschleunigung G0, der Abweichungswinkel θ1 und θ2 (θy
und θx)
sowie der Ausgangssignale der Sensorelemente Sx und Sy die ECU den
Abweichungswinkel θ3 (θz)
um die Z-Achse aus den Gleichungen (9) und (10) gemäß 3.
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Jedes
Mal, wenn das Fahrzeug fährt,
kann der Abweichungswinkel θz
korrigiert werden, indem beispielsweise Befehle mit Intervallen
von 6 bis 8 Millisekunden gesendet werden.
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Während das
Fahrzeug fährt,
berechnet die ECU aus den Gleichungen (9) und (10) die wahren Beschleunigungen
Gx und Gy des Fahrzeugs in den X-Achsen- bzw. Y-Achsenrichtungen
auf der Grundlage der Abweichungswinkel θ1, θ2 und θ3 sowie der Ausgangssignale der Sensorelemente
Sx und Sy. Auf der Grundlage der so berechneten wahren Beschleunigungen
Gx und Gy des Fahrzeugs kann die ECU das Fahrzeug A genau steuern
bzw. regeln.
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Die
Fahrzeugverhaltenssensoranordnung S kann ferner ein Beschleunigungssensorelement
Sz (siehe 5, 6 und 7B)
zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der Z- Achsenrichtung umfassen.
In diesem Fall kann die ECU konfiguriert sein, Null-Fehler, Verstärkungsfehler
und die Abweichungswinkel θx, θy und θz des Sensorelements Sz
zu erfassen und auf der Grundlage dieser Werte die wahre Beschleunigung
Gz aus den Gleichungen (9) und (10) zu berechnen. In den 8A bis 8C ist
gezeigt, wie die Verstärkungen
der jeweiligen Sensorelemente Sx, Sy und Sz gemessen werden.
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Erste
und zweite Beschleunigungssensorelemente zur Erfassung der Beschleunigung
eines Fahrzeugs in der Richtung, in der das Fahrzeug fährt, und
der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Richtung, die quer zu der
Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, werden bei einem Sensorsubstrat
angebracht, das bei einem Steuerungssubstrat einer Fahrzeugssteuerungsvorrichtung
angebracht wird. Wenn das Sensorsubstrat derart positioniert ist,
dass die Erfassungsrichtungen der jeweiligen Sensorelemente senkrecht
oder parallel zu der vertikalen Linie sind, werden die Ausgangssignale
der jeweiligen Sensorelemente als Null-Fehler oder Verstärkungsfehler
erfasst. Das Sensorsubstrat wird dann bei einem Fahrzeug angebracht
und es wird, wenn das Fahrzeug auf eine horizontale Oberfläche gestellt
ist, ein Signal zu einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU)
der Fahrzeugssteuerungsvorrichtung gesendet, so dass die ECU erkennen
kann, dass das Fahrzeug horizontal ist. Auf der Grundlage der Ausgangssignale
von den ersten und zweiten Sensorelementen zu dieser Zeit werden
die Abweichungswinkel der Sensorelemente um die X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen berechnet.
Die Beschleunigung in der X-Achsenrichtung wird von Signalen von
Radgeschwindigkeitssensoren berechnet. Auf der Grundlage der Abweichungswinkel
und der Beschleunigung in der X-Achsenrichtung wird der Abweichungswinkel
der Sensorelemente um die Z-Achse berechnet. Auf der Grundlage der
so berechneten Abweichungswinkel und von Null-Fehlern und/oder Verstärkungsfehlern
werden die Ausgangssignale der Sensorelemente korrigiert, um wahre
Beschleunigungen in den X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen zu erhalten.