特許 6695481 接地荷重推定装置、制御装置および接地荷重推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6695481

(24)【登録日】2020年4月23日

(45)【発行日】2020年5月20日

(54)【発明の名称】接地荷重推定装置、制御装置および接地荷重推定方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 40/13 20120101AFI20200511BHJP

   B60W 30/02 20120101ALI20200511BHJP

   B60G 17/015 20060101ALI20200511BHJP

【ＦＩ】

   B60W40/13

   B60W30/02

   B60G17/015 A

【請求項の数】8

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2019-117696(P2019-117696)

(22)【出願日】2019年6月25日

【審査請求日】2019年7月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146010

【氏名又は名称】株式会社ショーワ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】水口 祐一郎

(72)【発明者】

【氏名】グプタ ワイバワ

【審査官】 神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１９−０８９５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０２７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１６２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０２４２６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００〜１０／３０

Ｂ６０Ｗ ３０／００〜６０／００

Ｂ６０Ｇ １／００〜９９／００

Ｂ６２Ｄ ６／００〜 ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の接地荷重を推定する接地荷重推定装置であって、
前記車両に関する物理量として、前記車両の前後加速度を取得する前後加速度センサの値、前記車両の横加速度を取得する横加速度センサの値、前記車両の車輪角速度を取得する車輪速センサの値、前記車両の旋回情報を取得する旋回情報センサの値、前記車両の質量、前記車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、前記車両の前車軸重心間距離、前記車両の後車軸重心間距離、前記車両のフロントトレッド長、および、前記車両のリアトレッド長を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記前後加速度センサの値、前記横加速度センサの値、前記車輪速センサの値、前記車両の質量、前記車両の重心高、前記ロール慣性モーメント、前記ピッチ慣性モーメント、前記車両の前車軸重心間距離、前記車両の後車軸重心間距離、前記フロントトレッド長、および、前記リアトレッド長を用いて前記車両のモデルに基づき基準慣性荷重を演算する基準慣性荷重演算部、および、前記取得部が取得した前記車両の質量、前記車両の重心高、前記車輪速センサの値、前記旋回情報センサの値、前記ロール慣性モーメント、前記フロントトレッド長、および、前記リアトレッド長を用いて慣性荷重補正値を演算する補正値演算部を含み、前記基準慣性荷重に前記慣性荷重補正値を加算して、前記接地荷重の前記車両の旋回の効果および加減速の効果による変動を意味する慣性荷重を推定する、慣性荷重推定部と、
を備え、前記慣性荷重を用いて前記接地荷重を推定することを特徴とする接地荷重推定装置。

【請求項2】

前記モデルは、線形システムで表される運動方程式の最小ノルム法による解のモデルである、請求項１に記載の接地荷重推定装置。

【請求項3】

前記旋回情報センサは、ヨーレートセンサ、または、操舵角センサである、請求項１または２に記載の接地荷重推定装置。

【請求項4】

前記取得部は、前記車両の車輪角速度を取得する車輪速センサを含み、当該車輪角速度、前記車両の定常荷重および慣性荷重を含む前記物理量を取得し、
前記接地荷重推定装置は、前記車両の路面荷重を推定する路面荷重推定部をさらに備え、
前記路面荷重推定部は、
少なくとも前記定常荷重および前記慣性荷重を用いて、少なくとも前記車両が備える車輪の剛性を示す第一ゲインを演算する第一ゲイン演算部と、
前記車輪角速度の変動に、車輪角速度の変動が推定結果に及ぼす影響を減らすための第二ゲインを乗じてタイヤ有効半径変動を演算するタイヤ有効半径変動演算部と、を含み、
前記タイヤ有効半径変動に前記第一ゲインを乗じて路面荷重を推定し、
前記接地荷重推定装置は、前記慣性荷重推定部が推定した慣性荷重と、前記路面荷重推定部が推定した路面荷重とを足して前記車両の接地荷重を推定する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の接地荷重推定装置。

【請求項5】

前記取得部は、前記車両の加加速度をさらに取得し、
前記路面荷重推定部は、前記第二ゲインを補正する第二ゲイン補正部をさらに備え、
前記第二ゲイン補正部は、前記車輪速センサの値を用いて前記車両のスリップ比関連値を演算し、少なくとも前記スリップ比関連値および前記加加速度に基づいて前記第二ゲインを補正する、
請求項４に記載の接地荷重推定装置。

【請求項6】

請求項１〜５いずれか一項に記載の接地荷重推定装置を備え、前記接地荷重推定装置が推定した接地荷重を直接的または間接的に用いて、前記車両に備えられた一または複数の他の装置を制御することを特徴とする制御装置。

【請求項7】

前記他の装置は、電子制御式サスペンション、操舵装置、および、電子制御式駆動力伝達装置、からなる群から選ばれる一以上の装置である、請求項６に記載の制御装置。

【請求項8】

車両の接地荷重を推定する接地荷重推定方法であって、
前記車両に関する物理量として、前記車両の前後加速度を取得する前後加速度センサの値、前記車両の横加速度を取得する横加速度センサの値、前記車両の車輪角速度を取得する車輪速センサの値、前記車両の旋回情報を取得する旋回情報センサの値、前記車両の質量、前記車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、前記車両の前車軸重心間距離、前記車両の後車軸重心間距離、前記車両のフロントトレッド長、および、前記車両のリアトレッド長を取得するステップと、
取得した前記前後加速度センサの値、前記横加速度センサの値、前記車輪速センサの値、前記車両の質量、前記車両の重心高、前記ロール慣性モーメント、前記ピッチ慣性モーメント、前記車両の前車軸重心間距離、前記車両の後車軸重心間距離、前記フロントトレッド長、および、前記リアトレッド長を用いて前記車両のモデルに基づき基準慣性荷重を演算するステップと、
取得した前記車両の質量、前記車両の重心高、前記車輪速センサの値、前記旋回情報センサの値、前記ロール慣性モーメント、前記フロントトレッド長、および、前記リアトレッド長を用いて慣性荷重補正値を演算するステップと、
前記基準慣性荷重に前記慣性荷重補正値を加算して、前記接地荷重の前記車両の旋回の効果および加減速の効果による変動を意味する慣性荷重を推定するステップと、
を含み、
前記慣性荷重を用いて前記接地荷重を推定することを特徴とする接地荷重推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接地荷重推定装置、制御装置および接地荷重推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両における車輪の接地荷重を推定し、当該推定結果を用いて車両の制動力および駆動力などを制御し、車両の走行安定性を高める技術が知られている。接地荷重の推定には、車両の走行安定性を高める観点から、十分に高い精度が求められている。当該接地荷重を推定する技術としては、ロールレートセンサで検出されたロール角速度とピッチレートセンサで検出されたピッチ角速度とを用いて接地荷重を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２１６２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の従来技術は、ロールレートセンサおよびピッチレートセンサなどの接地荷重の推定に必須のセンサをより多く要し、コストが高くなることがある。このように、従来技術には、少なくともセンサに係るコスト削減の観点から、検討の余地が残されている。

【0005】

本発明の一態様は、センサに係るコストを削減可能であるとともに十分に高い精度で車両における接地荷重を推定可能な技術を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る接地荷重推定装置は、車両の接地荷重を推定する接地荷重推定装置であって、前記車両に関する物理量を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記物理量を用いて基準慣性荷重を演算する基準慣性荷重演算部、および、前記取得部が取得した前記物理量を用いて慣性荷重補正値を演算する補正値演算部を含み、前記基準慣性荷重に前記慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定する、慣性荷重推定部と、を備える。

【0007】

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、車両に作用する接地荷重を推定して、前記接地荷重を直接的または間接的に用いて、前記車両に備えられた一または複数の他の装置を制御する制御装置であって、前記車両に関する物理量を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記物理量を用いて基準慣性荷重を演算する基準慣性荷重演算部、および、前記取得部が取得した前記物理量を用いて慣性荷重補正値を演算する補正値演算部を含み、前記基準慣性荷重に前記慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定する、慣性荷重推定部と、を備える。

【0008】

さらに、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る接地荷重推定方法は、車両の接地荷重を推定する接地荷重推定方法であって、前記車両に関する物理量を取得するステップと、取得した前記物理量を用いて基準慣性荷重を演算するステップと、取得した前記物理量を用いて慣性荷重補正値を演算するステップと、前記基準慣性荷重に前記慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、車両の運転の制御に汎用されるセンサを用いて車両における接地荷重を十分に高い精度で推定することが可能である。よって、センサに係るコストを削減することができ、かつ十分に高い精度で車両における接地荷重を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態１に係る接地荷重推定装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態１における慣性荷重推定部の機能的構成の一例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態１における基準慣性荷重演算部の機能的構成の一例を示すブロック図である。

【図4】車体のロール挙動に係る物理量を説明するための図である。

【図5】車体のピッチ挙動に係る物理量を説明するための図である。

【図6】車体の重心周りにおけるロール角加速度を説明するための図である。

【図7】車両の旋回半径を説明するための図である。

【図8】本発明の実施形態２における路面荷重推定部の機能的構成の一例を示すブロック図である。

【図9】車両の車輪に係る物理量を説明するための図である。

【図10】本発明の実施形態に係る接地荷重推定装置が適用される車両の構成の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明における実施形態では、車両の走行安定性を高めるための制御に通常使用されるセンサを用いて取得可能な車両の物理量を参照して、車両の車輪における接地荷重を十分に高い精度で推定する。なお、本明細書において物理量を「参照」とは、当該物理量を直接または間接的に使用することの総称であり、これらの一方または両方を意味する。

【0012】

〔接地荷重推定装置〕
本発明の実施形態における接地荷重推定装置は、車両の接地荷重を推定する。当該接地荷重推定装置は、取得部と慣性荷重推定部とを備える。

【0013】

［取得部］
取得部は、車両に関する物理量を取得する装置である。また、取得部は、後述する慣性荷重推定部および補正値演算部に、当該物理量を出力する。取得部の例には、各種センサ、および、当該物理量を演算して出力する装置、が含まれる。

【0014】

本実施形態において、センサは、車両の走行に係る標準的な制御に通常使用されるセンサ（以下「汎用センサ」とも言う）であってよく、ロールレートセンサおよびピッチレートセンサを含まなくてよい。取得部としてのセンサ（汎用センサ）の例には、車両の前後加速度を取得する前後加速度センサ、車両の横加速度を取得する横加速度センサ、車両の車輪角速度を取得する車輪速センサ、および、車両の旋回情報を取得する旋回情報センサ、が含まれる。旋回情報センサの例には、ヨーレートセンサおよび操舵角センサが含まれる。

【0015】

上記の物理量の例には、前後加速度センサの値、横加速度センサの値、車輪速センサの値、旋回情報センサの値、車両の質量、車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、車両の前車軸重心間距離、車両の後車軸重心間距離、車両のフロントトレッド長、および、車両のリアトレッド長、が含まれる。

【0016】

［慣性荷重推定部］
慣性荷重推定部は、基準慣性荷重演算部と補正値演算部とを含む。慣性荷重推定部は、基準慣性荷重演算部で演算した基準慣性荷重に、補正値演算部で演算した慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定する。慣性荷重とは、車両の旋回の効果および加減速の効果による接地荷重の変動を意味する。基準慣性荷重演算部は、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重を演算する。基準慣性荷重とは、後述する車両の慣性荷重を表す方程式の解を意味する。慣性荷重補正値とは、基準慣性荷重と、真の慣性荷重とのずれを低減するように基準慣性荷重を補正する補正値である。

【0017】

本実施形態において、基準慣性荷重の演算に使用する物理量は、前述の汎用センサで取得される物理量および車両に特有の物理量であってよい。たとえば、基準慣性荷重演算部は、前後加速度センサの値、横加速度センサの値、車両の質量、車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、車両の前車軸重心間距離、車両の後車軸重心間距離、フロントトレッド長、および、リアトレッド長を用いて、車両の各車輪における基準慣性荷重を、車両のモデルに基づき演算することができる。

【0018】

ここで、上記の「車両のモデル」とは、基準慣性荷重の演算について、それを実現可能にするためのモデルである。当該モデルは、基準慣性荷重を演算するための数式に応じて適宜に決めることができる。たとえば、車両のモデルは、線形システムで表される運動方程式の最小ノルム法による解のモデルであってよい。

【0019】

補正値演算部は、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値を演算する。補正値演算部が慣性荷重補正値の演算に使用する物理量も、前述したように、汎用センサで取得される物理量および車両に特有の物理量であってよい。たとえば、補正値演算部は、車両の質量、車両の重心高、車輪速センサの値、旋回情報センサの値、ロール慣性モーメント、フロントトレッド長、および、リアトレッド長を用いて、慣性荷重補正値を演算することができる。旋回情報センサの値には、ヨーレートセンサの値、または、操舵角センサの値を好適に用いることができる。

【0020】

［路面荷重推定部］
本実施形態の接地荷重推定装置は、本発明の効果が得られる範囲において、さらなる構成を有していてもよい。たとえば、接地荷重推定装置は、車両の路面荷重を推定する路面荷重推定部をさらに備えていてもよい。

【0021】

路面荷重とは、路面の凹凸などの路面の効果による接地荷重の変動を意味する。路面荷重推定部は、限定されないが、汎用センサで取得される物理量および車両に特有の物理量を使用して路面荷重を推定することが、路面荷重の推定についてのセンサなどの取得部のコストを削減する観点から好ましい。たとえば、路面荷重推定部は、以下に説明するタイヤ有効半径変動に第一ゲインを乗じて路面荷重を推定することが好ましい。この場合、前述の取得部は、車両の車輪角速度を取得する車輪速センサを含むことが好ましく、当該車輪角速度、車両の定常荷重および慣性荷重を含む前記物理量を取得する装置であることが好ましい。

【0022】

当該路面荷重推定部は、第一ゲイン演算部と、タイヤ有効半径変動演算部とを含む。第一ゲイン演算部は、少なくとも車両の定常荷重および車両の慣性荷重から第一ゲインを演算する。第一ゲインは、少なくとも、車両が備える車輪（たとえばタイヤ）の剛性を示すパラメータである。第一ゲインは、車輪に固有の値であり、後述するように、車輪に特定の接地荷重を印加した場合の車輪の剛性を実質的に表す式から求めることができる。

【0023】

タイヤ有効半径変動演算部は、車輪角速度の変動に、第二ゲインを乗じてタイヤ有効半径変動を演算する。タイヤ有効半径変動とは、車輪速の変動を用いて、路面の影響によるタイヤの半径変動を表した値である。車輪角速度の変動は、車輪速センサの検出結果を参照して求めることが可能である。当該車輪角速度の変動は、接地荷重の推定工程における車輪角速度の変動を実質的に表すものであればよく、当該変動の近似値であってもよい。

【0024】

第二ゲインは、車輪角速度の変動が推定結果に及ぼす影響を減らすためのパラメータである。一般に、車両の接地荷重のような車両の状態量の推定では、車両の実際の走行に関する条件が、車両の通常の走行に関する所定の条件から外れる程、推定結果と実際の走行状態とのずれが大きくなる傾向にある。第二ゲインは、例えば、接地荷重の推定値が、車両の走行について想定される様々な条件において、車両の接地荷重の実測値と実質的に同じとなるような適当な数値を、実験またはシミュレーションを通じて導き出すことにより決めることができる。

【0025】

路面荷重推定部は、本実施形態の効果が得られる範囲において、さらなる構成を含んでいてもよい。たとえば、路面荷重推定部は、第二ゲイン補正部をさらに含んでいてもよい。

【0026】

第二ゲイン補正部は、車輪速センサの値から車両のスリップ比関連値を演算し、少なくともスリップ比関連値および車両の加加速度から第二ゲインを補正する。この場合、上記の取得部は、車両の加加速度をさらに取得する。当該加加速度は、例えば加速度センサによって取得することが可能である。

【0027】

［接地荷重の推定方法］
本実施形態において、車両の接地荷重は、車両に関する物理量を取得するステップと、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重を演算するステップと、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値を演算するステップと、基準慣性荷重に慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を算出するステップとを含む方法によって推定することが可能である。車両の接地荷重を推定する当該方法は、前述した接地荷重推定装置を用いて実施することができる。

【0028】

本実施形態において、慣性荷重推定部が推定した慣性荷重と、車両の定常荷重とを足すことにより、車両の接地荷重の推定値が得られる。定常荷重とは、車両の１Ｇにおける接地荷重であり、例えば、車両の質量に基づく算出値であってもよいし、車両に特有の定数であってもよい。接地荷重推定装置が路面荷重推定部をさらに含む場合には、慣性荷重推定部が推定した慣性荷重と路面荷重推定部が推定した路面荷重と定常荷重とを足すことにより、車両の接地荷重の推定値を得ることができる。

【0029】

［制御装置］
本発明の実施形態における制御装置は、車両に作用する接地荷重を推定して、前記接地荷重を直接的または間接的に用いて、前記車両に備えられた一または複数の他の装置を制御する。本実施形態の制御装置は、前述の接地荷重推定装置を含む以外は、車両が備える一以上の装置を接地荷重に基づいて制御する公知の装置と同様に構成することが可能である。なお、接地荷重を間接的に用いる場合とは、例えば、推定した接地荷重を用いて更なる推定を行い、該更なる推定の結果の値を用いて他の装置を制御する構成が含まれる。

【0030】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0031】

〔実施形態１：接地荷重推定装置の第一の実施形態〕
［接地荷重推定装置の機能的構成］
図１は、本発明の実施形態１に係る接地荷重推定装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、接地荷重推定装置１００は、慣性荷重推定部１１０、路面荷重推定部１２０、前後加速度センサおよび横加速度センサ（前後、横加速度センサ）１３１、操舵角センサまたはヨーレートセンサ（操舵角／ヨーレートセンサ）１３２、車輪速センサ１３３、定常荷重提供部１４１、遅延部１４２および加算部１４３、１４４を備えている。

【0032】

前後、横加速度センサ１３１、操舵角／ヨーレートセンサ１３２および車輪速センサ１３３は、慣性荷重推定部１１０に接続されている。前後、横加速度センサ１３１、および車輪速センサ１３３は、路面荷重推定部１２０に接続されている。前後、横加速度センサ１３１、操舵角／ヨーレートセンサ１３２および車輪速センサ１３３は、慣性荷重推定部１１０が取得すべき車両に関する物理量を提供しており、慣性荷重推定部１１０に対して、取得部となっている。

【0033】

慣性荷重推定部１１０は、算出した慣性荷重の信号を出力する。慣性荷重推定部１１０は、遅延部１４２を介して加算部１４３に接続されている。定常荷重提供部１４１は、定常荷重の信号を出力する。定常荷重提供部１４１も加算部１４３に接続されている。加算部１４３は、加算部１４４および路面荷重推定部１２０のそれぞれに接続されている。路面荷重推定部１２０は、加算部１４４と接続されている。

【0034】

前後、横加速度センサ１３１、操舵角／ヨーレートセンサ１３２、車輪速センサ１３３、定常荷重提供部１４１および慣性荷重推定部１１０は、路面荷重推定部１２０が取得すべき車両に関する物理量を提供しており、路面荷重推定部１２０に対して、取得部となっている。

【0035】

また、図示しないが、慣性荷重推定部１１０および路面荷重推定部１２０は、それぞれ、車両が有する制御系のネットワーク（例えば後述のＣＡＮなど）に接続されており、当該ネットワークを介して、車両の質量、車両の重心の高さ、車両の重心に対応する路面上の点を基準とするロール慣性モーメント、当該路面上の点を基準とするピッチ慣性モーメント、前車軸重心間距離、後車軸重心間距離、フロントトレッド長、および、リアトレッド長などの、車両に特有の物理量を取得する。当該ネットワークも、本実施形態における取得部に該当する。

【0036】

図２は、本発明の実施形態１における慣性荷重推定部の機能的構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、慣性荷重推定部１１０は、基準慣性荷重演算部１１１および補正値演算部１１２を有している。

【0037】

図３は、本発明の実施形態１における基準慣性荷重演算部の機能的構成の一例を示すブロック図である。基準慣性荷重演算部１１１は、図３に示されるように、システム行列部３０１、入力行列部３０２、加算部３０３および遅延部３０４を含む。システム行列部３０１は、加算部３０３に接続しており、加算部３０３は、遅延部３０４に接続しており、遅延部３０４は、システム行列部３０１に接続している。入力行列部３０２は、外部、例えば前述したネットワークに接続されており、かつ加算部３０３に接続している。

【0038】

路面荷重推定部１２０は、路面荷重を推定する公知の装置で構成される。たとえば、路面荷重推定部１２０は、不図示のカメラによって撮影した画像等から路面荷重を推定する装置である。

【0039】

［接地荷重推定のロジック］
本実施形態における接地荷重は、以下の式（１）により表される。式（１）において、Ｆ_{ｚ０ｎｏｍ}は、１Ｇ状態における接地荷重を表し、ｄＦ_{ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}は、慣性荷重を表し、ｄＦ_{ｚ０，ｒｏａｄ}は、路面荷重を表す。前述したように、慣性荷重とは、車両の旋回の効果および加減速の効果による接地荷重の変動を意味し、路面荷重とは、路面の凹凸などの路面の効果による接地荷重の変動を意味する。

【0040】

【数1】

【0041】

図４は、車体のロール挙動に係る物理量を説明するための図である。また、図５は、車体のピッチ挙動に係る物理量を説明するための図である。図６は、車体の重心周りにおけるロール角加速度を説明するための図である。

【0042】

ｄＦ_{ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}は、下記式（２Ａ）、（２Ｂ）および（２Ｃ）の三つの運動方程式によって表される。式（２Ａ）は、上下方向の運動を表現しており、式（２Ｂ）は、ロール挙動を表現しており、式（２Ｃ）は、ピッチ挙動を表現している。なお、本明細書において、車輪の位置について、前を「ｆ」、後ろを「ｒ」、右を「ｒ」、左を「ｌ」で表現する。また、車両に関する方向として、前後方向を「ｘ」、横方向を「ｙ」、上下方向を「ｚ」で表現する。

【0043】

【数2】

【0044】

図４および図５に示されるように、ｍは、車両の質量を表し、ｈ_０は、車両重心の高さを表し、ａ_ｘは、車両の前後加速度を表す。ａ_ｙは、車両の横加速度を表す。ａ_ｚは、車両の鉛直加速度を表す。Ｉ_１、Ｉ_２は、それぞれ、重心ＣＯＧ１、ＣＯＧ２を通る軸周りの慣性モーメントを用いて路面点周りでの慣性モーメントを算出するための補正値を表す。重心ＣＯＧ１は、車体２００の幅方向における重心を表し、重心ＣＯＧ２は、車体２００の前後方向における重心を表す。

【0045】

また、図４に示されるように、Ｉ_ｘ＋Ｉ_１は、路面点周りでのロール慣性モーメントを表し、Ｉ_ｘは、重心ＣＯＧ１を通るロール軸周りの慣性モーメントを表し、ｔ_ｒｒは、車両のリアトレッドの半分の長さ（リアトレッド長に１／２を乗じたもの）を表し、ｔ_ｒｆは、車両のフロントトレッドの半分の長さ（フロントトレッド長に１／２を乗じたもの）を表す。また、ｐドットは、路面点を中心とするロール角加速度を表す。

【0046】

さらに、図５に示されるように、Ｉ_ｙ＋Ｉ_２は、路面点周りでのピッチ慣性モーメントを表し、Ｉ_ｙは、重心ＣＯＧ２を通るピッチ軸周りの慣性モーメントを表す。また、ｌ_ｆは、前後方向における車体２００の重心ＣＯＧ２と前の車軸との距離を表し、ｌ_ｒは、重心ＣＯＧ２と後ろの車軸との距離を表し、ｌ_ｆ＋ｌ_ｒは、ホイールベースを示す。また、ｑドットは、路面点を中心とするピッチ角加速度である。

【0047】

ある時点における接地荷重の変動の算出値をｄＦ_ｅｓｔ^（ｋ）とすると、そのベクトルは以下の式（３）で表される。下記式（３）中、ｋは算出回数を表す。

【0048】

【数3】

【0049】

また、式（２Ａ）〜（２Ｃ）を行列に変形すると、下記式（４）で表され、式（４）から下記式（５）が導き出される。式（５）中の右辺における３×３行列を行列Ｋ’とも言い、右辺かっこ内の３×１行列を行列ａ’とも言う。

【0050】

【数4】

【0051】

ここで、「ｄＦ_ｚ０ｆｌ」を「Ｚ」とすると、式（３）は、下記式（６）で表される。Ｚは、式（２Ａ）〜（２Ｃ）を満足する変数である。式（６）の右辺第一項における４×１行列は、ベクトルａを表している。式（６）中の右辺第二項における４×３行列を行列Ｋとも言い、同項の３×１行列を行列Ｕとも言う。ベクトルａは、式（５）における行列Ｋ’および行列ａ’を用いると、式（７）の行列で表される。また、式（６）中の行列Ｋは、式（５）における行列Ｋ’を用いると、式（８）の行列で表される。

【0052】

【数5】

【0053】

式（６）の右辺における行列Ｋおよび行列Ｕの積をベクトルｄＦ_{ｅｓｔ，ｐ}とすると、式（６）は、下記式（９）で表される。ｄＦ_{ｅｓｔ，ｐ}は、式（２Ａ）〜（２Ｃ）における任意の解を表す。このように、前述の運動方程式（２Ａ）〜（２Ｃ）は、式（９）で表される。すなわち、運動方程式（２Ａ）〜（２Ｃ）の解は、直線式で表され、求めるべき接地荷重の算出値は、当該式が表す直線のいずれかに存在する。

【0054】

【数6】

【0055】

＜最小ノルム法の適用＞
ところで、運動方程式（２Ａ）〜（２Ｃ）では、変数（ｄＦ_ｚ０ｆｌ、ｄＦ_ｚ０ｆｒ、ｄＦ_ｚ０ｒｌおよびｄＦ_ｚ０ｒｒ）が四つあり、それに対して方程式が三つである。そこで、式（９）に最小ノルム法（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｎｏｒｍ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を適用する。下記式（１０）で表される条件、すなわち、上記運動方程式の解のうち、前回における接地荷重の変動の算出値との差分が最小になる値、を式（９）の解と定義する。式（１０）中、ｄＦ_ｅｓｔ^{（ｋ−１）}は、接地荷重の前回の算出値を表す。ｄＦ_{ｅｓｔ，ｐ}は、上記運動方程式の解のうちの任意の解を表している。

【0056】

【数7】

【0057】

上記の定義を適用すると、式（９）から、以下に示すようにして式（１１）が導き出される。なお、式（１１）中、ａハットはベクトルａの単位ベクトルである。

【0058】

【数8】

【0059】

＜線形モデル化＞
式（１１）を線形モデルで表現すると、式（１１）は下記式（１２）で表され、さらに式（１３）で表される。

【0060】

【数9】

【0061】

上記式中、Ｕは入力値を表し、Ａはシステム行列を表し、Ｂは入力行列を表す。以下に示すように、ベクトルｄＦ_{ｅｓｔ，ｐ}は、行列Ｋと行列Ｕの積で表される。なお、行列Ｋおよび行列Ｕは以下のように表され、ＡおよびＢは、それぞれ、行列を用いて以下のように表される。

【0062】

【数10】

【0063】

求めるべき変数ｄＦ_ｅｓｔ^（ｋ）は、上記の線形モデルである式（１３）に行列Ｕを入力することによって取得できる。

【0064】

＜補正値の算出＞
行列Ｕは、前述の汎用センサの検出値からでは算出されない鉛直加速度ａ_ｚ、ロール角加速度ｐドットおよびピッチ角加速度ｑドットを含む。これらに所定の値（例えばゼロ）を代入すれば、式（１３）の解を求めることができるが、その一方で、ａ_ｚ、ｐドットおよびｑドットの影響を補正することが必要となる。

【0065】

補正対象となる「ｄＦ_ｅｓｔ^（ｋ）」を以下「基準慣性荷重」とも言い、ａ_ｚ、ｐドットおよびｑドットの影響を補正するための補正値を以下「慣性荷重補正値」ともいい、「ｄＦ_{Ｚ０，ｃｏｒｒ}」で表す。求めるべき慣性荷重「ｄＦ_{Ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}」は、下記式（１４）で表される。なお、基準慣性荷重の初期値ｄＦ_ｅｓｔ^（０）は「０」とする。

【0066】

【数11】

【0067】

（ロール角加速度（ｐドット）の影響の補正）
慣性荷重補正値は、汎用センサから取得可能な物理量を用い、ａ_ｚ、ｐドットおよびｑドットの影響の大きさおよび頻度に応じた適切な式から算出することが可能である。たとえば、慣性荷重補正値ｄＦ_{Ｚ０，ｃｏｒｒ}は、下記式（１５）で表される。式（１５）中、Ｋ_ｐは調整パラメータを表し、ΣＦ_ｙ０は車両のロール時おけるタイヤ横力の総和を表す。ベクトルｐは、式（１６）で表される。式（１５）中の右辺におけるΣＦｙ_０以外部分は、ｐドットの影響を補正するものであり、車両の旋回時に重要となる。Ｋ_ｐは、例えば、旋回時の車両における接地荷重の実測値と式（１５）を用いて推定される接地荷重の推定値とを比較し、実測値を測定した車両の走行条件から拡張された条件においても当該推定値が実質的に有効になるように適宜に設定することにより決めることができる。

【0068】

【数12】

【0069】

ここで、ｐドットの影響を「ｅのｐドット」と表現すると、当該影響は下記式（１７）で表される。式（１７）の左辺がｐドットの影響「ｅのｐドット」である。式（１７）中におけるＢに乗じる３×１行列は、前述の行列Ｕにおいて、ａ_ｘ、ａ_ｙ、ａ_ｚおよびｑドットのいずれもゼロとした行列である。

【0070】

【数13】

【0071】

ここで、図６は、車体の重心周りにおけるロール角加速度を説明するための図である。図６に示されるように、図６中のpドットは、車体の重心ＣＯＧ１周りのロール角速度を表す。この車体の重心周りにおけるｐドットは、下記式（１８）で表される。式（１８）中の右辺における行列の積は、無視できるほどに微小であり、ゼロと見なすことができる。

【0072】

【数14】

【0073】

ΣＦ_ｙ０は、式（１９）で表される。ここで、図７は、車両の実舵角に対する旋回半径を説明するための図である。図７は、車両が左に旋回する場合を示している。図７は、前輪のみで操舵する車両の旋回を示している。図７において、Ｃは旋回中心であり、Ｏは車輪中心点である。「Ｒ_ｔｕｒｎ」は、旋回半径を表し、旋回中心Ｃから車両の重心ＣＯＧ３までの距離である。「Ｒ_{ｔｕｒｎ，ｌ}」は、車体の幅方向における旋回中心Ｃから車両左側の車輪の交点Ｏまでの距離を表し、「Ｒ_{ｔｕｒｎ，ｒ}」は、車体の幅方向における旋回中心Ｃから車両右側の車輪の交点Ｏまでの距離を表す。δは実舵角である。

【0074】

Ｖ_ｆｌベクトルおよびＶ_ｆｒベクトルは、前輪点での進行方向ベクトルであり、β_ｆｌおよびβ_ｆｒは前輪スリップ角である。β_ｆｌは、線Ｌω_ｆｌに対してＶ_ｆｌベクトルがなす角度で表され、β_ｆｒは、線Ｌω_ｆｒに対してＶ_ｆｒベクトルがなす角度で表される。破線Ｌω_ｆｌは、車輪の転がり方向に沿って延在する線であり、車輪の中心Ｏ_ｆｌを通る直線である。破線Ｌω_ｆｒは、車輪の転がり方向に沿って延在する線であり、車輪の中心Ｏ_ｆｒを通る直線である。Ｖ_ｒｌベクトルおよびＶ_ｒｒベクトルは、後輪点での進行方向ベクトルである。β_ｒｌおよびβ_ｒｒは後輪スリップ角であり、車体２００の前後方向に対してＶ_ｒｌベクトルおよびＶ_ｒｒベクトルがなす角度で表される。なお、車両が前輪および後輪の両方で操舵する場合では、β_ｆｌおよびβ_ｆｒは、後輪での操舵を考慮して適宜に補正される。

【0075】

式（１９）中の「Ｒ_ｔｕｒｎ」は、式（２０）で表されることから、式（１９）は、式（２１）で表される。「Ｒ_ｔｕｒｎ」については、後に説明する。下記式（２１）中、「ｕ」は、全車輪の周速の平均値であり、式（２２）で表される。式（２２）中、ωは車輪の角速度を表し、「Ｒ_{ｅ，ｉｎｉｔ}」は、タイヤ有効半径の初期値を表す。また、「δ」は、式（２３）で表される。式（２３）中、δｓは、操舵角センサの検出値を表し、ｋ_δは、ステアリングギヤレシオを表す。

【0076】

【数15】

【0077】

よって、ｐドットの影響を「ｅのｐドット」とすると、当該「ｅのｐドット」は、下記式（２４）で表される。

【0078】

【数16】

【0079】

ここで、式（２０）について説明する。Ｒ_{ｔｕｒｎ，ｌ}は、式（２５）で表される。同様に、Ｒ_{ｔｕｒｎ，ｒ}は、式（２６）で表される。

【0080】

【数17】

【0081】

Ｒ_ｔｕｒｎは、車両のホイールベースに比べて十分に大きく、βおよびδはいずれも十分に小さいと仮定できる。Ｒ_ｔｕｒｎは、式（２５）および（２６）を用いると、式（２７）で表される。式（２７）の導出過程において、式（２８）に示されるように、車両の左右の車輪間において、前後の車輪におけるβの差同士の積は十分に小さく、ゼロと見なすことができる。また、式（２９）に示されるように、車両の前方の車輪におけるβの和から後方の車輪におけるβの和を引いたｆ（β）も、Ｒ_ｔｕｒｎに比べると十分に小さく、ゼロと見なすことができる。よって、「Ｒ_ｔｕｒｎ」は、前述の式（２０）で表される。

【0082】

【数18】

【0083】

なお、「Ｒ_ｔｕｒｎ」を実舵角δで表現するように説明したが、実舵角δに代えてヨーレートを用いても、「Ｒ_ｔｕｒｎ」を適切に表現することができる。

【0084】

［接地荷重の推定］
前後、横加速度センサ１３１は、車両における前後加速度および横加速度を検出して出力し、（操舵角／ヨーレートセンサ）１３２は、車両における操舵角またはヨーレートを検出して出力し、車輪速センサ１３３は、車両の車輪における車輪速を検出して出力する。また、前述のネットワークは、車両に関する種々の物理量を出力する。このように、前述の取得部は、車両に関する物理量を取得して出力する。

【0085】

基準慣性荷重演算部１１１は、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重ｄＦ_ｅｓｔ^（ｋ）を演算する。

【0086】

補正値演算部１１２は、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値ｄＦ_{Ｚ０，ｃｏｒｒ}を演算する。具体的には、補正値演算部１１２は、前述の式（１５）に基づいて、旋回時のｐドットの影響を補正する慣性荷重補正値を算出する。

【0087】

慣性荷重推定部１１０は、基準慣性荷重演算部１１１が演算した基準慣性荷重に、補正値演算部１１２が演算した慣性荷重補正値を加算して慣性荷重の推定値ｄＦ_{Ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}を得る。具体的には、慣性荷重推定部１１０は、前述の式（１４）に基づいて慣性荷重の推定値を得る。

【0088】

慣性荷重推定部１１０は、慣性荷重ｄＦ_{Ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}を遅延部１４２に出力する。遅延部１４２は、必要に応じて、その後の制御に応じた適当なタイミングとなるように遅らせて当該慣性荷重を出力する。たとえば、後述する路面荷重推定部１２０における移動平均処理の遅れに対して、同期するように遅らせる。加算部１４３は、定常荷重提供部１４１から出力された定常荷重Ｆ_{Ｚ０ｎｏｍ}と慣性荷重とを合算する。定常荷重と慣性荷重との合計値は、路面荷重推定部１２０および加算部１４４に出力される。

【0089】

一方で、路面荷重推定部１２０は、路面荷重の推定値を出力する。それに際して、路面荷重推定部１２０は、定常荷重と慣性荷重との合計値を参照することができる。この場合、定常荷重と慣性荷重とを参照した路面荷重の推定値が得られる。

【0090】

路面荷重推定部１２０から出力された路面荷重の推定値は、加算部１４４において、上記の合計値と合算される。この場合、定常荷重、慣性荷重および路面荷重の合計値が、車両の接地荷重の推定値Ｆｚ_０として得られる。

【0091】

［作用効果］
本実施形態では、汎用センサで取得可能な物理量を用いて基準慣性荷重を演算するとともに慣性荷重補正値を演算する。よって、センサに係るコストを削減することができる。また、車両に接地荷重をより直接的に検出するセンサを搭載し、接地荷重の実測値を求める一方で、本実施形態による接地荷重の推定値を求め、両者を比較すると、本実施形態によれば、当該実測値に実質的に重なるほどに高い精度を有する接地荷重Ｆ_ｚ０の推定値を得ることができる。

【0092】

本実施形態では、最小ノルム法を適用して得られる運動方程式の解を用いることができる。よって、高い精度での接地荷重の推定により効果的であり、またそのような推定を、車両の幅広い走行条件に適用できるような補正を行うのにより効果的である。

【0093】

本実施形態では、路面荷重の推定において、定常荷重と推定した慣性荷重とを参照する。よって、これらを参照しない場合に比べて、路面荷重をより高い精度で推定することができる。

【0094】

〔実施形態２：接地荷重推定装置の第二の実施形態〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0095】

（ａ_ｚ、ｐドットおよびｑドットの影響の補正）
本実施例において、慣性荷重補正値ｄＦ_{Ｚ０，ｃｏｒｒ}は、下記式（３０）で表すことができる。式（３０）中の右辺における大かっこの中の第一項（Ｋ_ａとａベクトルの積）は、最小ノルム法によるａ_ｚ、ｐドットおよびｑドットの誤差を補正するものである。式（３０）中、ａベクトルは下記式（３１）で表され、ｐベクトルは、前述の式（１６）で表される。

【0096】

【数19】

【0097】

式（３０）中、Ｋ_ａは、調整パラメータである。Ｋ_ａは、式（３０）で得られる推定値と実測値とを比較して、推定値が実測値に対して車両の接地荷重の推定において実質的に同じになるように適宜に設定することにより決めることができる。

【0098】

［接地荷重の推定］
前後、横加速度センサ１３１は、車両における前後加速度および横加速度を検出して出力し、（操舵角／ヨーレートセンサ）１３２は、車両における操舵角またはヨーレートを検出して出力し、車輪速センサ１３３は、車両の車輪における車輪速を検出して出力する。また、前述のネットワークは、車両に関する種々の物理量を出力する。このように、前述の取得部は、車両に関する物理量を取得して出力する。

【0099】

基準慣性荷重演算部１１１は、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重ｄＦ_ｅｓｔ^（ｋ）を演算する。具体的には、基準慣性荷重演算部１１１は、前述の式（１３）に基づいて、最小ノルム法を適用した解として、基準慣性荷重を演算する。たとえば、システム行列部３０１は、前回の接地荷重の算出値ｄＦ_ｅｓｔ^{（ｋ−１）}に前述の行列Ａを掛けて加算部３０３に出力し、入力行列部３０２は、前述の行列Ｕに行列Ｂを掛けて加算部３０３に出力する。加算部３０３は、これらを加算して基準慣性荷重を算出する。基準慣性荷重は、基準慣性荷重演算部１１１から出力される。遅延部３０４は、次回における基準慣性荷重の算出において、システム行列部３０１に入力する基準慣性荷重が前回の算出値となるようにタイミングを調整して、遅延部３０４に入力した基準慣性荷重を出力する。

【0100】

補正値演算部１１２は、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値ｄＦ_{Ｚ０，ｃｏｒｒ}を演算する。具体的には、補正値演算部１１２は、式（３０）に基づいて、ｐドット、ａ_ｚおよびｑドットの影響を補正する慣性荷重補正値を算出する。

【0101】

慣性荷重推定部１１０は、基準慣性荷重演算部１１１が演算した基準慣性荷重に、補正値演算部１１２が演算した慣性荷重補正値を加算して慣性荷重の推定値ｄＦ_{Ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}を得る。具体的には、慣性荷重推定部１１０は、前述の式（１４）に基づいて慣性荷重の推定値を得る。

【0102】

慣性荷重推定部１１０は、慣性荷重ｄＦ_{Ｚ０，ｉｎｅｒｔｉａ}を遅延部１４２に出力する。遅延部１４２は、必要に応じて、その後の制御に応じた適当なタイミングとなるように遅らせて当該慣性荷重を出力する。たとえば、後述する路面荷重推定部１２０における移動平均処理の遅れに対して、同期するように遅らせる。加算部１４３は、定常荷重提供部１４１から出力された定常荷重Ｆ_{Ｚ０ｎｏｍ}と慣性荷重とを合算する。定常荷重と慣性荷重との合計値は、路面荷重推定部１２０および加算部１４４に出力される。

【0103】

一方で、路面荷重推定部１２０は、路面荷重の推定値を出力する。それに際して、路面荷重推定部１２０は、定常荷重と慣性荷重との合計値を参照することができる。この場合、定常荷重と慣性荷重とを参照した路面荷重の推定値が得られる。

【0104】

路面荷重推定部１２０から出力された路面荷重の推定値は、加算部１４４において、上記の合計値と合算される。この場合、定常荷重、慣性荷重および路面荷重の合計値が、車両の接地荷重の推定値Ｆｚ_０として得られる。

【0105】

本実施形態において、路面荷重は、以下に説明するように推定される。本実施形態における路面荷重の推定について、その機能的構成およびそのロジックを以下に説明する。

【0106】

［路面荷重推定部の機能的構成］
図８は、本実施形態における路面荷重推定部の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態において、路面荷重推定部１２０は、図８に示されるように、タイヤ有効半径変動演算部１２１、第一ゲイン演算部１２２および第二ゲイン補正部１２３を有している。

【0107】

［路面荷重推定のロジック］
車両の車輪について、非線形なタイヤ特性は、線形に近似され、下記式（５１）および式（５２）で表される。式（５２）においては、「Ｆ_ｚ０」は、式（５３）に示されるように、定常荷重と慣性荷重の和である。

【0108】

【数20】

【0109】

上記式中、ａ_１は第一ゲインを表し、ａ_１１は第一パラメータを表し、ａ_１２は第二パラメータを表す。

【0110】

第一ゲインａ_１は、車両が備える車輪の剛性を示す。第一ゲインａ_１は、タイヤの接地荷重に対するバネ定数の関係におけるバネ定数で表される。当該関係は、非線形の曲線で表されるが、式（５２）に示されるように、一次式に近似することが可能である。

【0111】

第一パラメータａ_１１および第二パラメータａ_１２は、いずれも、第一ゲインａ_１を幅広い条件に適用させるための調整パラメータである。第一パラメータは、上記の近似による一次式における傾きで表され、第二パラメータは、当該一次式の切片で表される。

【0112】

図９は、車両の任意の車輪に係る物理量を説明するための図である。図９中、Ｒ_ｅはタイヤの有効半径を表し、ωは車輪の角速度を表し、ｕ_０は路面に平行なホイル中心点速度を表している。タイヤのスリップ比を考慮すると、タイヤの有効半径Ｒ_ｅは、下記式（５４）で表される。式（５４）の全微分により下記式（５５）が導き出される。

【0113】

【数21】

【0114】

スリップ比が変化しないと仮定すると、式（５５）から式（５６）が導かれ、さらに式（５７）が導き出される。該式（５７）中、ａ_２は第二ゲインを表す。第二ゲインａ_２は、車輪角速度の変動が推定結果に及ぼす影響を調整するパラメータである。第二ゲインは、例えば、車輪角速度が変化する条件で走行する車両の接地荷重について、実測値と推定値とを比較し、様々な走行条件において当該推定値が実測値に対して実質的に同等に有効になるように適宜に設定することにより決めることができる。

【0115】

【数22】

【0116】

式（５７）中のかっこ内は、式（５８）に示されるように近似できる。式（５８）中、「ｍｏｖａｖｇ（ω）」は、車輪角速度の移動平均を表す。よって、式（５７）から式（５９）が導き出される。

【0117】

【数23】

【0118】

式（５９）を式（５１）に代入すると、式（６０）が導き出される。式（６０）より、路面荷重が算出される。式（６０）は、ｍｏｖａｖｇ（ω）を含む。

【0119】

【数24】

【0120】

第二ゲインａ_２は、下記式（６１）で表すことができる。式（６１）中、ａ_２１は第三パラメータを表す。第三パラメータａ_２１は、第二ゲインと同様の調整パラメータである。式（６１）では、第三パラメータは、結果的には第二ゲインと同じとなる。

【0121】

【数25】

【0122】

第二ゲインは、第三パラメータに加えて、特定の車両状態によりタイヤにもたらされる影響を補正するためのさらなる補正値を用いて表現することが可能である。たとえば、第二ゲインは式（６２）で表すことが可能である。

【0123】

【数26】

【0124】

式（６２）中、Ｆ_ｓは、スリップ比の影響を補正するための補正値を表し、Ｆ_ｊｅｒｋは、加加速度による誤差を補正するための補正値を表す。この場合、第三パラメータは、これらの補正値が対象とする走行条件以外の車両の走行時における、当該補正値による補正の影響を緩和するための調整パラメータである。Ｆ_ｓ、Ｆ_ｊｅｒｋは、それぞれ、後述の第二ゲイン補正部によるスリップ比関連値の算出値、または、取得部による加加速度の取得値、を増減するものであってもよいし、所定の閾値に応じて当該算出値または取得値を実質的に取り消すものであってもよい。このような補正を行う場合、路面荷重は、式（６３）から算出することができる。

【0125】

【数27】

【0126】

［路面荷重の推定］
路面荷重推定部１２０において、第一ゲイン演算部１２２は、少なくとも定常荷重および慣性荷重を用いて第一ゲインａ_１を演算する。第一ゲインａ_１は、前述したように車両が備える車輪（タイヤ）の剛性（バネ定数）で表され、接地荷重に対する当該バネ定数の非線形の曲線に近似する一次式で表すことができる。ここでの接地荷重は、前述したように、定常荷重と慣性荷重の合計値である。第一ゲイン演算部１２２は、式（５２）に当該合計値を代入することにより、第一ゲインを演算する。

【0127】

第二ゲイン補正部１２３は、取得部から車両の加加速度をさらに取得する。具体的には、第二ゲイン補正部１２３は、ＣＡＮなどのネットワークを介して車両の加加速度を取得する。

【0128】

また、第二ゲイン補正部１２３は、車輪速センサの値から車両のスリップ比関連値を演算する。具体的には、第二ゲイン補正部１２３は、式（６２）におけるＦ_ｓに対応する数値を取得する。

【0129】

さらに、第二ゲイン補正部１２３は、少なくともスリップ比関連値および加加速度に基づいて第二ゲインを補正する。第二ゲインは、前述したように、調整パラメータとして設定されているとする。具体的には、第二ゲイン補正部１２３は、式（６２）に基づいて、スリップ比および加加速度の影響を緩和するＦ_ｓおよびＦ_ｊｅｒｋを決定し、それらを用いて式（６２）に基づいて、第二ゲインを補正する。

【0130】

Ｆ_ｓは、スリップ比関連値の変化が推定結果に及ぼす影響が大きいと考えられる場合に、その影響を調整するように設定することができる。たとえば、Ｆ_ｓは、スリップ比関連値に掛ける係数であり、スリップ比関連値が所定の値を下回る場合には０であり、所定の値以上である場合には、そのスリップ比関連値を採用するように、１であってよい。

【0131】

Ｆ_ｊｅｒｋは、加加速度の変化が推定結果に及ぼす影響が大きいと考えられる場合に、その調整するように設定することができる。たとえば、Ｆ_ｊｅｒｋは、取得した加加速度に掛ける係数であり、加加速度が所定の値よりも大きい場合には０であり、所定値以下である場合には、取得した加加速度を採用するように、１であってよい。

【0132】

第二ゲイン補正部１２３は、式（６２）に示されるように、Ｆ_ｓおよびＦ_ｊｅｒｋに第三パラメータを掛けて補正された第二ゲインを算出する。式（６１）における第三パラメータａ_２１と式（６２）における第三パラメータａ_２１とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0133】

タイヤ有効半径変動演算部１２１は、車輪角速度の変動に第二ゲインを乗じてタイヤ有効半径変動を演算する。車輪角速度の変動は、車輪角速度ωの変動値ｄωを含む数値である。具体的は、タイヤ有効半径変動演算部１２１は、式（６０）における右辺のａ_１以外を掛けることにより、タイヤ有効半径変動を演算する。

【0134】

路面荷重推定部１２０は、タイヤ有効半径変動演算部１２１が演算したタイヤ有効半径変動に第一ゲインを乗じて路面荷重を推定する。具体的には、路面荷重推定部１２０は、式（６０）に基づき、タイヤ有効半径変動に第一ゲインを乗じて路面荷重の推定値を得る。

【0135】

接地荷重推定装置１００は、定常荷重、慣性荷重推定部１１０が推定した慣性荷重、および、路面荷重推定部１２０が推定した路面荷重を足して、車両の接地荷重Ｆ_ｚ０の推定値を得る。

【0136】

［作用効果］
本実施形態は、前述した実施形態１の効果に加えて、以下の効果をさらに奏する。本実施形態によれば、車両の路面荷重をより高い精度で推定することができ、またこのような路面荷重の推定値を含むことで車両の接地荷重をより一層高い精度で推定することができる。さらには、車輪の加減速の変化に応じて第二ゲインを補正することにより、路面荷重の推定精度をより一層高めることができる。

【0137】

〔実施形態３：懸架装置の制御装置の実施形態〕
本実施形態に係る物理量推定装置を、車両が有する懸架装置を制御する制御装置に適用する例について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0138】

本実施形態の制御装置は、懸架装置を有する車両に作用する接地荷重を推定して、前記懸架装置の減衰力を当該接地荷重に応じて制御する。当該制御装置は、前述した接地荷重推定装置を含み、当該接地荷重推定装置で推定した接地荷重に応じて懸架装置の減衰力を制御する以外は、懸架装置における公知の制御装置と同様に構成することが可能である。

【0139】

図１０は、上記の接地荷重推定装置を有する車両の構成の一例を模式的に示す図である。図１０に示されるように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１５０、車体２００、車輪３００、車速（Ｖ）を検出する車速センサ４５０、エンジン５００およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００を備えている。ＥＣＵ６００は、前述したプロセッサに該当し、前述の接地荷重推定装置を含む。

【0140】

なお、符号中のアルファベットＡ〜Ｅは、それぞれ、車両９００における位置を表している。Ａは、車両９００の左前の位置を表し、Ｂは、車両９００の右前の位置を表し、Ｃは、車両９００の左後ろを表し、Ｄは、車両９００の右後ろを表し、Ｅは、車両９００の後ろを表している。

【0141】

また、車両９００は、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ３４０などの各種センサを有している。当該センサは、前述した汎用センサに該当する。また、車両９００は、記憶媒体を有している。記憶媒体には、物理量の推定に要する種々の情報が記憶されている。当該情報の例には、車輪半径および車両の質量（車重）などの車両に関する種々の物理量が含まれる。

【0142】

各種センサの出力値のＥＣＵ６００への供給、および、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介して行われる。各センサは、後述の物理量の推定のために新たに設けられてもよいが、コストの面から、車両９００に既存のセンサであることが好ましい。

【0143】

本実施形態によれば、車両の接地荷重について実測値と同等の精度を有する推定値に基づいて、懸架装置の減衰力が制御される。よって、汎用センサ以外の特別なセンサを用いずとも、車両の走行安定性を十分に高めることができる。

【0144】

なお、本実施形態では、制御装置において推定した接地荷重を直接的に用いて、車両の懸架装置の減衰力を制御している。本発明では、懸架装置と同様に、推定した接地荷重を、車両が有する種々の装置の制御に用いることができる。このような装置の例には、通常の懸架装置に加えて、電子制御式サスペンション、操舵装置、および、電子制御式駆動力伝達装置、が含まれる。推定した接地荷重は、車両におけるこれらの装置の一またはそれ以上の装置の制御に用いることが可能である。これらの装置の制御において、接地荷重の推定結果は、当該装置の制御に、本実施形態のように直接的に用いられてもよいし、間接的に用いられてもよい。接地荷重の推定結果における間接的な使用とは、例えば、他の状態量に変換し、変換後の状態量の推定値を当該他の装置の制御に用いること、である。上記の他の装置の制御において前述の接地荷重の推定値を用いることにより、本実施形態と同様に、汎用センサ以外の特別なセンサを用いずとも、車両の走行安定性を十分に、あるいはより一層高めることができる。

【0145】

〔ソフトウェアによる実現例〕
接地荷重推定装置１００の制御ブロック（特に慣性荷重推定部１１０および路面荷重推定部１２０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

【0146】

後者の場合、接地荷重推定装置１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。

【0147】

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。

【0148】

また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0149】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0150】

〔変形例〕
なお、本発明において、接地荷重を求める方法として、例えば特開２００８−０７４１８４号公報の段落００２４に記載の方法を用いてもよい。

【0151】

前述の実施形態１では、接地荷重の推定において期待する精度に応じて、慣性荷重推定部１１０以外の構成を適宜に省略することが可能である。たとえば、実施形態１では、路面荷重推定部１２０および加算部１４４を省略してもよい。この場合、接地荷重の推定値は、定常荷重と慣性荷重との和となる。

【0152】

前述の実施形態２では、接地荷重の推定において期待する精度に応じて、その一部の構成を適宜に省略することが可能である。たとえば、実施形態２では、第二ゲインの補正を実施しない場合は、第二ゲイン補正部を省略してもよい。

【0153】

あるいは、演算処理の簡略化などの理由から、演算処理の一部を適宜に省略または統合してもよい。たとえば、実施形態２において路面荷重を算出するにあたり、第一ゲインａ_１および第二ゲインａ_２を乗じた値を求め、得られたゲイン値を例えば前述の式（６０）に適用することによって路面荷重を算出してもよい。

【0154】

〔まとめ〕
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態における接地荷重推定装置（１００）は、車両（９００）の接地荷重を推定する接地荷重推定装置であって、車両に関する物理量を取得する取得部と、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重を演算する基準慣性荷重演算部（１１１）、および、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値を演算する補正値演算部（１１２）を含み、基準慣性荷重に慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定する、慣性荷重推定部（１１０）とを備える。

【0155】

この構成によれば、センサに係るコストを削減可能であるとともに十分に高い精度で車両における接地荷重を推定することができる。

【0156】

本発明の実施形態において、取得部は、物理量として、車両の前後加速度を取得する前後加速度センサ（１３１）の値、車両の横加速度を取得する横加速度センサ（１３１）の値、車両の車輪角速度を取得する車輪速センサ（１３３）の値、車両の旋回情報を取得する旋回情報センサの値、車両の質量、車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、車両の前車軸重心間距離、車両の後車軸重心間距離、車両のフロントトレッド長、および、車両のリアトレッド長を取得してよい。また、基準慣性荷重演算部は、前後加速度センサの値、横加速度センサの値、車両の質量、車両の重心高、ロール慣性モーメント、ピッチ慣性モーメント、車両の前車軸重心間距離、車両の後車軸重心間距離、フロントトレッド長、および、リアトレッド長を用いて、基準慣性荷重を車両のモデルに基づき演算してよい。さらに、補正値演算部は、車両の質量、車両の重心高、車輪速センサの値、旋回情報センサの値、ロール慣性モーメント、フロントトレッド長、および、リアトレッド長を用いて慣性荷重補正値を演算してよい。

【0157】

この構成によれば、汎用センサで取得可能か、車両特有の物理量に基づいて十分に高い精度で接地荷重を推定することが可能である。

【0158】

本発明の実施形態において、上記のモデルは、線形システムで表される運動方程式の最小ノルム法による解のモデルであってもよい。

【0159】

この構成によれば、適切な運動方程式から適切な補正が施された解を用いて接地荷重の推定値を得ることが可能であるので、車両の幅広い走行条件に適用される接地荷重の推定値を高い精度で得る観点から、より一層効果的である。

【0160】

本発明の実施形態において、旋回情報センサは、ヨーレートセンサまたは操舵角センサ（１３２）であってもよい。

【0161】

この構成によれば、汎用センサで取得される物理量を用いて高い精度で車両の接地荷重を推定する観点からより一層効果的である。

【0162】

本発明の実施形態において、取得部は、車両の車輪角速度を取得する車輪速センサを含み、当該車輪角速度、車両の定常荷重および慣性荷重を含む物理量を取得し、接地荷重推定装置は、車両の路面荷重を推定する路面荷重推定部（１２０）をさらに備えてもよい。路面荷重推定部は、少なくとも定常荷重および慣性荷重を用いて、少なくとも車両が備える車輪（３００）の剛性を示す第一ゲインを演算する第一ゲイン演算部（１２２）と、車輪角速度の変動に、車輪角速度の変動が推定結果に及ぼす影響を減らすための第二ゲインを乗じてタイヤ有効半径変動を演算するタイヤ有効半径変動演算部（１２１）と、を含み、タイヤ有効半径変動に第一ゲインを乗じて路面荷重を推定してもよい。そして、接地荷重推定装置は、慣性荷重推定部が推定した慣性荷重と、路面荷重推定部が推定した路面荷重とを足して車両の接地荷重を推定してもよい。

【0163】

この構成によれば、汎用センサで取得可能か、あるいは車両に特有の物理量に基づいて車両の路面荷重を十分に高い精度で推定することができ、またこのような路面荷重を含むより高い精度の接地荷重を推定することが可能となる。

【0164】

本発明の実施形態において、取得部は、車両の加加速度をさらに取得し、路面接地荷重推定部は、第二ゲインを補正する第二ゲイン補正部（１２３）をさらに備えてもよい。第二ゲイン補正部は、車輪速センサの値から車両のスリップ比関連値を演算し、少なくともスリップ比関連値および加加速度に基づいて第二ゲインを補正してもよい。

【0165】

この構成によれば、路面荷重の推定における精度を高める観点からより一層効果的である。

【0166】

本発明の実施形態における制御装置は、車両に作用する接地荷重を推定して、接地荷重を直接的または間接的に用いて、車両に備えられた一または複数の他の装置を制御する制御装置（ＥＣＵ６００）である。当該制御装置は、車両に関する物理量を取得する取得部と、取得部が取得した物理量を用いて基準慣性荷重を演算する基準慣性荷重演算部、および、取得部が取得した物理量を用いて慣性荷重補正値を演算する補正値演算部を含み、基準慣性荷重に慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定する、慣性荷重推定部とを備える。

【0167】

この構成によれば、センサに係るコストを削減可能であるとともに十分に高い精度で推定された接地荷重に基づいて車両における当該車両の運転状態を制御する上記の他の装置を制御することができ、車両の走行安定性を十分に高めることができる。

【0168】

本発明の実施形態において、上記の他の装置は、電子制御式サスペンション、操舵装置、および、電子制御式駆動力伝達装置、からなる群から選ばれる一以上の装置であってよい。

【0169】

この構成によれば、車両の走行安定性を高める観点からより一層効果的である。

【0170】

本発明の実施形態における接地荷重推定方法は、車両の接地荷重を推定する接地荷重推定方法であって、車両に関する物理量を取得するステップと、取得した物理量を用いて基準慣性荷重を演算するステップと、取得した物理量を用いて慣性荷重補正値を演算するステップと、基準慣性荷重に慣性荷重補正値を加算して慣性荷重を推定するステップとを含む。

【0171】

この構成によれば、センサに係るコストを削減可能であるとともに十分に高い精度で車両における接地荷重を推定することができる。

【符号の説明】

【0172】

１００ 接地荷重推定装置
１１０ 慣性荷重推定部
１１１ 基準慣性荷重演算部
１１２ 補正値演算部
１２０ 路面荷重推定部
１２１ タイヤ有効半径変動演算部
１２２ 第一ゲイン演算部
１２３ 第二ゲイン補正部
１３１ 横加速度センサ
１３２ 操舵角／ヨーレートセンサ
１３３ 車輪速センサ
１４１ 定常荷重提供部
１４２、３０４ 遅延部
１４３、１４４、３０３ 加算部
２００ 車体
３００ 車輪
３０１ システム行列部
３０２ 入力行列部
３４０ 前後加速度センサ
４５０ 車速センサ
５００ エンジン
６００ ＥＣＵ
９００ 車両

【要約】

【課題】センサに係るコストを削減可能であるとともに十分に高い精度で車両における接地荷重を推定可能な技術を実現する。
【解決手段】接地荷重推定装置（１００）は、車両に関する物理量を取得部で取得し、上記の物理量を用いて基準慣性荷重演算部（１１１）で基準慣性荷重を演算し、上記の物理量を用いて補正値演算部（１１２）で慣性荷重補正値を演算し、これらを慣性荷重推定部（１１０）で加算して慣性荷重を推定する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】