特許 7606649 荷重検出装置及び荷重検出装置のゲイン調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-17

(45)【発行日】2024-12-25

(54)【発明の名称】荷重検出装置及び荷重検出装置のゲイン調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/22 20060101AFI20241218BHJP

   G01L 5/1627 20200101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

G01L1/22 A

G01L5/1627

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024530171

(86)(22)【出願日】2022-06-29

(86)【国際出願番号】 JP2022026039

(87)【国際公開番号】W WO2024004096

(87)【国際公開日】2024-01-04

【審査請求日】2024-05-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000419

【氏名又は名称】弁理士法人太田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 翼

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２７１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４７８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１２９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８５１７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１１２４５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／２２

Ｇ０１Ｌ ５／１６２７

Ｇ０１Ｌ ９／０４

Ｇ０１Ｌ ２５／００

Ｇ０１Ｌ ２７／００

Ｇ０１Ｂ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ひずみゲージを接続したブリッジ回路を有するロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置において、
前記ロードセルへ伝送する励起信号を増幅させる励起側差動増幅回路と、
前記ロードセルから出力される第１差動信号を増幅させる計測側差動増幅回路と、
前記励起側差動増幅回路及び前記計測側差動増幅回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記計測側差動増幅回路から出力される第２差動信号に基づいて計測される計測値が所定範囲内となるように、前記励起側差動増幅回路による励起側ゲインとして所定間隔で設定された複数の励起側ゲイン候補値、及び、前記計測側差動増幅回路による計測側ゲインとして所定間隔で設定された複数の計測側ゲイン候補値のなかからそれぞれ前記励起側ゲイン及び前記計測側ゲインを選択し、出力ゲインを調整するゲイン調整処理を実行する、
荷重検出装置。

【請求項2】

前記荷重検出装置は、車両のタイヤに作用する複数の分力を検出する装置であり、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
現在時刻より前の所定期間内に前記車両が走行状態であり、かつ、当該所定期間内の前記計測値の最大値である最大計測値が、前記荷重検出装置が計測可能な所定の計測可能最大値未満の場合に、
現在設定されている前記出力ゲインに応じて定められた、前記計測値を保障可能な許容最大計測値に対する前記最大計測値の比である第１の比が、現在設定されている前記出力ゲインに対する１段階小さい前記出力ゲインの比である第２の比よりも小さいか否かを判定し、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が所定の第１時間以上継続した場合に前記出力ゲインを大きくする、
請求項１に記載の荷重検出装置。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して所定方向に作用する加速度に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくする、
請求項２に記載の荷重検出装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度及び遠心力の加速度の和に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記車幅方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくする、
請求項３に記載の荷重検出装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両の直進走行時に前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して前後方向に作用する前後加速度の絶対値に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記前後方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくする、
請求項３に記載の荷重検出装置。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記所定期間内に前記車両が走行状態であり、かつ、当該所定期間内の前記最大計測値が前記所定の計測可能最大値以上である場合に、前記出力ゲインを小さくする、
請求項２に記載の荷重検出装置。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記車両に対して所定方向に作用する加速度に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくする、
請求項２に記載の荷重検出装置。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記車両が加速状態にあり、前記車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度及び遠心力の加速度の和に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記車幅方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくする、
請求項７に記載の荷重検出装置。

【請求項9】

前記制御装置は、
前記車両の直進走行が継続する場合、前記車両に対して前後方向に作用する前後加速度の絶対値に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記前後方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくする、
請求項７に記載の荷重検出装置。

【請求項10】

前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記励起側ゲインを大きくすることができるか否かを判定し、
前記励起側ゲインを大きくすることができる場合、前記計測側ゲインよりも前記励起側ゲインを優先的に大きくする、
請求項１に記載の荷重検出装置。

【請求項11】

前記制御装置は、
前記ひずみゲージに負荷がかかっておらず、かつ、適正姿勢で保持されているか否かを判定し、
前記ひずみゲージに負荷がかかっておらず、かつ、適正姿勢で保持されている場合に、前記計測値のゼロ点オフセット処理を実行する、
請求項１に記載の荷重検出装置。

【請求項12】

ひずみゲージを接続したブリッジ回路を有するロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置のゲインを調整するゲイン調整方法において、
前記ロードセルへ伝送する励起信号を励起側差動増幅回路により増幅させることと、
前記ロードセルから出力される第１差動信号を計測側差動増幅回路により増幅させることと、
前記計測側差動増幅回路から出力される第２差動信号に基づいて計測される計測値が所定範囲内となるように、前記励起側差動増幅回路による励起側ゲインとして所定間隔で設定された複数の励起側ゲイン候補値、及び、前記計測側差動増幅回路による計測側ゲインとして所定間隔で設定された複数の計測側ゲイン候補値のなかからそれぞれ前記励起側ゲイン及び前記計測側ゲインを選択し、出力ゲインを調整することと、
を含む、荷重検出装置のゲイン調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置及び荷重検出装置のゲイン調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

荷重によって生じる歪みにより抵抗値が変化するひずみゲージを用いたロードセルが広く用いられている。例えば荷重によるひずみゲージの抵抗値の変化を電気信号に変換する変換回路であるブリッジ回路にひずみゲージを組み込み、抵抗値の変化を差動信号として出力するように構成されたロードセルが知られている。このようなロードセルを用いて荷重を測定する場合、出力される差動信号を増幅する増幅器が用いられることがある。

【0003】

例えば特許文献１には、ブリッジ回路の出力電圧を精度よく検出可能な検出装置が開示されている。具体的に、特許文献１の検出装置は、ブリッジ回路と、ブリッジ回路に電圧を印加する電源と、ハイインピーダンスの入力端子からブリッジ回路の出力電圧を入力し、入力した出力電圧を増幅して出力する計装アンプと、計装アンプにより増幅された出力電圧を入力し、出力電圧に基づいて物理量を算出する物理量算出部を備えて構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－３９８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、車両に搭載されるロードセルとして例示される、車軸に設けられて車輪に加えられる荷重を検出する力検出センサは、出力範囲（出力のレンジ）が広いため、ロードセルからの出力に応じてゲインを適切に設定することが必要となる。例えばロードセルからの出力が小さいにもかかわらず設定されているゲインが小さいと、荷重の検出精度が低下するおそれがある。一方、ロードセルからの出力が大きいにもかかわらず設定されているゲインが大きいと、検出装置の計測範囲を超えるおそれがある。

【0006】

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、ロードセルの出力範囲が広い場合であっても、荷重検出装置の計測値を所定の計測範囲内とし、かつ、荷重を精度よく検出可能な荷重検出装置及び荷重検出装置のゲイン調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、
ひずみゲージを接続したブリッジ回路を有するロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置において、
前記ロードセルへ伝送する励起信号を増幅させる励起側差動増幅回路と、
前記ロードセルから出力される第１差動信号を増幅させる計測側差動増幅回路と、
前記励起側差動増幅回路及び前記計測側差動増幅回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記計測側差動増幅回路から出力される第２差動信号に基づいて計測される計測値が所定範囲内となるように前記励起側差動増幅回路による励起側ゲイン及び前記計測側差動増幅回路による計測側ゲインの少なくともいずれか一方のゲインを調整して出力ゲインを調整するゲイン調整処理を実行する、荷重検出装置が提供される。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本開示の別の観点によれば、
ひずみゲージを接続したブリッジ回路を有するロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置のゲインを調整するゲイン調整方法において、
前記ロードセルへ伝送する励起信号を励起側差動増幅回路により増幅させることと、
前記ロードセルから出力される第１差動信号を計測側差動増幅回路により増幅させることと、
前記計測側差動増幅回路から出力される第２差動信号に基づいて計測される計測値が所定範囲内となるように前記励起側差動増幅回路による励起側ゲイン及び前記計測側差動増幅回路による計測側ゲインの少なくともいずれか一方のゲインを調整して出力ゲインを調整することと、を含む、荷重検出装置のゲイン調整方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

以上説明したように本開示によれば、ロードセルの出力範囲が広い場合であっても、荷重検出装置の計測値を所定の計測範囲内とし、かつ、荷重を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ロードセル（６分力検出器）の構成例を示す断面図である。

【図2】ロードセルにおけるひずみゲージの配置を示す模式図である。

【図3】ロードセルのブリッジ回路の構成例を示す説明図である。

【図4】本開示の実施の形態に係る荷重検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図5】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法による事前設定処理を示すフローチャートである。

【図6】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法によるゲインフィードバック調整処理を示すフローチャートである。

【図7】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法による励起側ゲイン及び計測側ゲインの設定処理を示すフローチャートである。

【図8】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法によるゲインフィードバック調整処理の変形例を示すフローチャートである。

【図9】出力ゲインを固定し、ゲイン調整をしない場合の基本計測値を示す説明図である。

【図10】同実施形態に係る荷重検出装置による出力ゲインを大きくする場合の計測値を示す説明図である。

【図11】出力ゲインを固定し、ゲイン調整をしない場合の基本計測値を示す説明図である。

【図12】同実施形態に係る荷重検出装置による出力ゲインを小さくする場合の計測値を示す説明図である。

【図13】同実施形態に係る荷重検出装置による励起側ゲイン及び計測側ゲインの調整による出力ゲインの調整をした例を示す説明図である。

【図14】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法によるゲインフィードフォワード調整処理を示すフローチャートである。

【図15】同実施形態に係る荷重検出装置のゲイン調整方法によるゼロ点オフセット処理を示すフローチャートである。

【図16】同実施形態に係る荷重検出装置による出力ゲインの調整及びゼロ点オフセット処理を実施した場合の計測値を示す説明図である。

【図17】変形例の６分力検出器におけるひずみゲージの配置を示す模式図である。

【図18】二軸せん断ひずみゲージのゲージパターンを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

＜＜１．本開示の実施の形態の概要＞＞
＜１－１．本開示の背景の詳述＞
はじめに、本開示の技術が創出された背景を説明する。なお、以下に説明する背景は、本開示の技術を適用可能なロードセルの構成の一態様を示すものに過ぎず、本開示を適用可能なロードセルは、以下に例示される構成のロードセルに限定されるものではない。

【0013】

自動車等の車両の車輪に加えられる荷重として、車両の前後方向（以下、「ｘ軸方向」ともいう）、車幅方向（以下、「ｙ軸方向」ともいう）及び高さ方向（以下、「ｚ軸方向」ともいう）方向に加えられる荷重（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸それぞれの軸周りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを検出する６分力検出器が知られている。このような６分力検出器は、分力の方向によってひずみゲージの感度に差が生じやすい。

【0014】

また、車輪に加えられる荷重の最大値が大きいこともあり、上記の６分力検出器では、出力の大きいひずみゲージが用いられる。このため、６分力検出器の出力範囲は広く、荷重検出装置の計測範囲を超えるおそれがある。これに対応するため、ロードセルの出力を増幅させるゲインを小さくする必要があるが、単にゲインの設定を小さくしてしまうと、６分力検出器からの出力が小さい場合には計測精度が低下することになる。反対に、６分力検出器からの出力が小さい方に合わせてゲインの設定を大きくしてしまうと、６分力検出器からの出力が大きい場合には、荷重検出装置の計測範囲を超えることになる。

【0015】

本開示の技術は、このような背景の下、ロードセルの出力範囲が広い場合であっても、ロードセルの出力に合わせてゲインを自動で設定し、荷重検出装置の計測範囲内で荷重を精度よく検出することが可能な荷重検出装置及び荷重検出装置のゲイン調整方法並びにコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供するものである。

【0016】

＜１－２．本開示の実施の形態の特徴＞
（１－２－１）本開示の実施の形態は、
ひずみゲージを接続したブリッジ回路を有するロードセルから出力される差動信号に基づいて測定対象に加えられる荷重を検出する荷重検出装置において、
前記ロードセルへ伝送する励起信号を増幅させる励起側差動増幅回路と、
前記ロードセルから出力される第１差動信号を増幅させる計測側差動増幅回路と、
前記励起側差動増幅回路及び前記計測側差動増幅回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記計測側差動増幅回路から出力される第２差動信号に基づいて計測される計測値が所定範囲内となるように前記励起側差動増幅回路による励起側ゲイン及び前記計測側差動増幅回路による計測側ゲインの少なくともいずれか一方のゲインを調整して出力ゲインを調整するゲイン調整処理を実行する、構成を有している。

【0017】

なお、本開示の実施の形態は、ロードセルの出力に合わせてゲインを自動で設定する荷重検出装置のゲイン調整方法、そのようなゲイン調整処理を制御装置に実行させるコンピュータプログラム、及び、当該コンピュータプログラムを記録した記録媒体としても実現可能である。

【0018】

この構成により、荷重検出装置による計測値が大きくなるときに出力ゲインを小さくし、荷重検出装置による計測値が小さくなるときに出力ゲインを大きくすることができ、ユーザ等による調整によらずに自動で出力ゲインを調整することができる。特に、励起側ゲイン及び計測側ゲインの少なくともいずれか一方のゲインを調整して出力ゲインを調整することにより、計測値を所定範囲に調整しつつ、計測される荷重の解像度を調整することができる。したがって、出力範囲の広いロードセルを用いる場合であっても、荷重の検出精度を高めることができる。

【0019】

なお、「励起側ゲイン」は、励起側差動増幅回路によるゲインを示し、「計測側ゲイン」は、計測側差動増幅回路によるゲインをいう。また、「出力ゲイン」は、「励起側ゲイン」と「計測側ゲイン」とを乗じたトータルのゲインをいう。

【0020】

また、本明細書において、制御装置により設定される励起側ゲイン及び計測側ゲインの値をそれぞれ「励起側ゲイン設定値」及び「計測側ゲイン設定値」という。また、「励起側ゲイン設定値」と「計測側ゲイン設定値」とを乗じたトータルのゲインを「出力ゲイン設定値」という。

【0021】

また、「励起信号」、「第１差動信号」及び「第２差動信号」はそれぞれ電圧信号を示し、「計測値」は電圧値を示す。

【0022】

（１－２－２）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、前記励起側ゲインとして所定間隔で設定された複数の励起側ゲイン候補値、及び、前記計測側ゲインとして所定間隔で設定された複数の計測側ゲイン候補値のなかからそれぞれ前記励起側ゲイン及び前記計測側ゲインを選択し、前記出力ゲインを設定してもよい。

【0023】

この構成により、それぞれあらかじめ設定された励起側ゲイン候補値及び計測側ゲイン候補値の組み合わせにより、ブリッジ回路からの出力を増幅させる出力ゲインが設定され、出力ゲインを調整するための制御装置の負荷を軽減することができる。また、励起側ゲイン及び計測側ゲインをそれぞれ調整することにより、計測値の範囲と計測される荷重の解像度とのバランスを取りつつ、出力ゲインを調整することができる。

【0024】

なお、「励起側ゲイン候補値」は、あらかじめ設定された励起側ゲインの設定値の候補を示し、「計測側ゲイン候補値」は、あらかじめ設定された計測側ゲインの設定値の候補を示す。また、「出力ゲイン候補値」は、「励起側ゲイン候補値」と「計測側ゲイン候補値」とを乗じたトータルのゲインの値をいう。

【0025】

（１－２－３）また、本開示の実施の形態において、
前記荷重検出装置は、車両のタイヤに作用する複数の分力を検出する装置であり、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
現在時刻より前の所定期間内に前記車両が走行状態であり、かつ、当該所定期間内の前記計測値の最大値である最大計測値が、前記荷重検出装置が計測可能な所定の計測可能最大値未満の場合に、
現在設定されている前記出力ゲインに応じて定められた、前記計測値を保障可能な許容最大計測値に対する前記最大計測値の比である第１の比が、現在設定されている前記出力ゲインに対する１段階小さい前記出力ゲインの比である第２の比よりも小さいか否かを判定し、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が所定の第１時間以上継続した場合に前記出力ゲインを大きくしてもよい。

【0026】

この構成により、出力ゲインを大きくしても直近の最大計測値が許容最大計測値を超えない状態が所定の第１時間以上継続した場合に出力ゲインが大きくされるため、計測値が許容最大計測値を超えるおそれを低減することができる。これにより、計測値が許容最大計測値を超えない範囲でブリッジ回路からの出力が増幅され、荷重の検出精度を高めることができる。

【0027】

なお、「計測可能最大値」は、荷重検出装置に備えられた機器や素子の特性から定められる、計測精度を保証し得る計測値の最大値を示す。また、「許容最大計測値」は、設定される出力ゲインに応じて任意に定められる計測値の最大値を示す。

【0028】

（１－２－４）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して所定方向に作用する加速度に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくしてもよい。

【0029】

この構成により、出力ゲインを大きくしても直近の最大計測値が許容最大計測値を超えない状態が所定の第１時間以上継続する前であっても、車両の走行状態から、計測値が許容最大計測値を超える状況ではないと判断できる場合には、速やかに出力ゲインを大きくすることができる。これにより、計測値が許容最大計測値を超えない範囲でブリッジ回路からの出力が増幅され、荷重の検出精度を高めることができる。

【0030】

なお、「重力加速度を基準とする第１閾値」は、重力加速度に対して任意に設定された係数を乗じて得られる値であって、車両運動上、タイヤの限界に近い走行をしていないことを簡易的に示す演算値である。例えばタイヤと路面間の摩擦係数を推定できていたり、路面状態を事前に推定できていたりする場合には、車両がスリップする限界を時々刻々と推定できることがあるが、そのときの荷重（Ｎ）に基づいて係数を動的に算出することにより、車両がスリップする限界を推定することが可能となる。

【0031】

（１－２－５）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度及び遠心力の加速度の和に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記車幅方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくしてもよい。

【0032】

この構成により、車両に対して横方向加速度が発生する走行状態において、速やかに出力ゲインを大きくすることができる。

【0033】

（１－２－６）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記第１の比が前記第２の比よりも小さい状態が前記所定の第１時間以上継続する前であっても、
前記車両の直進走行時に前記車両が減速状態にあり、前記車両に対して前後方向に作用する前後加速度の絶対値に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記前後方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第１閾値未満である状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを大きくしてもよい。

【0034】

この構成により、車両に対して前後加速度が発生する走行状態において、速やかに出力ゲインを大きくすることができる。

【0035】

（１－２－７）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記所定期間内に前記車両が走行状態であり、かつ、当該所定期間内の前記最大計測値が前記所定の計測可能最大値以上である場合に、前記出力ゲインを小さくしてもよい。

【0036】

この構成により、直近の最大計測値が許容最大計測値以上の場合に出力ゲインが小さくされるため、計測値が許容最大計測値を超えるおそれが少ない間は出力ゲインが大きく維持され、荷重の検出精度を高めることができる。

【0037】

（１－２－８）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記車両に対して所定方向に作用する加速度に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくしてもよい。

【0038】

この構成により、車両の走行状態から、計測値が許容最大計測値を超える可能性が大きい状況にあると判断できる場合には、速やかに出力ゲインを小さくすることができる。これにより、計測値が許容最大計測値を超えないよう出力ゲインが調整され、荷重の検出精度を高めることができる。

【0039】

なお、「重力加速度を基準とする第２閾値」は、重力加速度に対して任意に設定された係数を乗じて得られる値であって、車両運動上、タイヤの限界に近い走行をしていることを簡易的に示す演算値である。例えばタイヤと路面間の摩擦係数を推定できていたり、路面状態を事前に推定できていたりする場合には、車両がスリップする限界を時々刻々と推定できることがあるが、そのときの荷重（Ｎ）に基づいて係数を動的に算出することにより、車両がスリップする限界を推定することが可能となる。

【0040】

（１－２－９）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記車両が加速状態にあり、前記車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度及び遠心力の加速度の和に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記車幅方向に作用する横力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくしてもよい。

【0041】

この構成により、車両に対して横方向加速度が発生する走行状態において、速やかに出力ゲインを小さくすることができる。

【0042】

（１－２－１０）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記車両の直進走行が継続する場合、前記車両に対して前後方向に作用する前後加速度の絶対値に前記車両の重量を乗じた値、又は、それぞれの前記タイヤに対して前記前後方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が前記第２閾値を超える状態が前記所定期間継続した場合に、前記出力ゲインを小さくしてもよい。

【0043】

この構成により、車両に対して前後加速度が発生する走行状態において、速やかに出力ゲインを小さくすることができる。

【0044】

（１－２－１１）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記ゲイン調整処理において、
前記励起側ゲインを大きくすることができるか否かを判定し、
前記励起側ゲインを大きくすることができる場合、前記計測側ゲインよりも前記励起側ゲインを優先的に大きくしてもよい。

【0045】

この構成により、計測される荷重の解像度を低下させることなくブリッジ回路の出力を増幅させることができる。これにより、荷重の検出精度を低下さることなくブリッジ回路の出力を増大させることができる。

【0046】

（１－２－１２）また、本開示の実施の形態において、
前記制御装置は、
前記ひずみゲージに負荷がかかっておらず、かつ、適正姿勢で保持されているか否かを判定し、
前記ひずみゲージに負荷がかかっておらず、かつ、適正姿勢で保持されている場合に、前記計測値のゼロ点オフセット処理を実行してもよい。

【0047】

この構成により、制御装置が、ひずみゲージに対して荷重が加えられていない状態と判定したときに、自動で計測値のゼロ点オフセット処理が実行され、荷重の検出精度をさらに高めることができる。

【0048】

＜＜２．本開示の実施の形態の詳細＞＞
＜２－１．ロードセル（６分力検出器）の構成例＞
続いて、本開示の実施の形態に係る荷重検出装置を適用可能なロードセルの構成例を説明する。

【0049】

本実施形態では、ロードセルの一態様として、車両の車輪に加えられる６分力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ、Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出可能な６分力検出器に本開示の技術を適用した例を説明する。本実施形態に係るロードセルは、車輪に加えられる６分力を検出する６分力検出器であって、サスペンション装置に取り付けられて自動車等の車両の車輪を回転可能に支持するハブベアリングユニットに組み込まれている。

【0050】

図１は、６分力検出器を含むハブベアリングユニットを、車軸を含む平面で切断した断面図を示す。図１において、右側が車幅方向外側を示し、左側が車幅方向内側を示している。なお、図１に示すハブベアリングユニットの構成はあくまでも一例にすぎず、図１に示した構成に限定されるものではない。

【0051】

ハブベアリングユニット１００は、ハブ１１０、外筒１２０、内筒１３０、転動体１４０、基部１５０及び６分力検出器１を備えて構成されている。ハブ１１０は、リム及びタイヤからなる図示しない車輪のリムディスク部分が締結される部材である。ハブ１１０は、筒状部１１１、フランジ部１１２、カラー部１１３等を一体に形成して構成されている。

【0052】

筒状部１１１は、車輪の回転中心軸（車軸）と同心の円筒状に形成されている。筒状部１１１は、内筒１３０、感受体１０、基部１５０の内径側に挿入されている。筒状部１１１の内周面部における車幅方向外側の領域には、図示しないドライブシャフトのスプライン軸部と嵌合するスプライン穴１１１ａが形成されている。フランジ部１１２は、筒状部１１１の車幅方向外側の端部から、外径側に鍔状に張り出して形成された円盤状の部分である。フランジ部１１２の車幅方向外側の面部は、リムディスクが締結される基部として機能する。フランジ部１１２には、ハブボルトが挿入される開口１１２ａが、所定のピッチ円径上に例えば５個程度、周方向に等間隔に形成されている。カラー部１１３は、フランジ部１１２の車幅方向外側の面部から突出した車軸と同心の円筒状の部分である。カラー部１１３は、リムディスクの中央部に形成された円形開口であるセンターボアと嵌合し、車輪の取付精度を向上させる。

【0053】

外筒１２０、内筒１３０、転動体１４０は、共働して車輪を回転可能に支持する転がり軸受（ハブベアリング）を構成する。外筒１２０は、筒状部１２１、フランジ部１２２等を一体に形成して構成されている。筒状部１２１は、車軸と同心の円筒状の部分である。筒状部１２１の内周面には、転動体１４０を案内する軌道面が形成されている。筒状部１２１の車幅方向内側の端部は、内筒１３０の筒状部１３１の車幅方向内側の端部に対して、車幅方向内側へ張り出して形成されている。

【0054】

フランジ部１２２は、筒状部１２１の車幅方向外側の端部から外径側に鍔状に張り出して形成されている。フランジ部１２２は、ハブ１１０のフランジ部１１２が締結固定される部分である。フランジ部１２２の車幅方向外側の面部は、ハブ１１０のフランジ部１１２の車幅方向内側の面部と当接する。フランジ部１２２は、ハブ１１０の開口１１２ａと同心に形成されたネジ穴１２２ａを有する。ネジ穴１２２ａには、車輪の固定に用いられる図示しないハブボルトが締結される。

【0055】

内筒１３０は、筒状部１３１、フランジ部１３２等を一体に形成して構成されている。筒状部１３１は、車軸と同心の円筒状の部材であって、外筒１２０の筒状部１２１の内径側に挿入されている。筒状部１３１の外周面と、外筒１２０の筒状部１２１の内周面との間には、所定の間隔が設けられている。筒状部１３１の外周面には、転動体１４０を案内する軌道面が形成されている。フランジ部１３２は、筒状部１３１の車幅方向外側の端部から内径側に張り出して形成されている。フランジ部１３２は、感受体１０の第１フランジ１２の車幅方向外側の端部を保持するものである。転動体１４０は、外筒１２０と内筒１３０の軌道面の間に組み込まれた軸受である。転動体１４０は、外筒１２０と内筒１３０との間で転動体１４０の位置決めを行う保持器１４１及び保持器１４２とともに、外筒１２０と内筒１３０との間に組み込まれている。

【0056】

基部１５０は、サスペンション装置の図示しないアップライト（ハブナックル）にハブベアリングユニット１００を締結固定する部分である。基部１５０は、筒状部１５１、フランジ部１５２、凹部１５３、突出部１５４等を一体に形成して構成されている。筒状部１５１は、車軸と同心の円筒状の部材であって、ハブ１１０の筒状部１１１の車幅方向内側の端部が挿入されている。ハブ１１０の筒状部１１１の外周面は、筒状部１５１の内周面と径方向に所定の間隔を隔てて対向して配置されている。

【0057】

フランジ部１５２は、筒状部１５１の車幅方向外側の端部から外径側に鍔状に張り出して形成されている。フランジ部１５２は、基部１５０を図示しないアップライトに締結する締結面部である。フランジ部１５２には、アップライトへの締結に用いられる複数のボルトが挿入される図示しない開口が周方向に分布して複数形成されている。フランジ部１５２の内部には、感受体１０の円筒部１１の外周面が配置される空間部内から、フランジ部１５２の外周縁部にかけて、ひずみゲージに接続された配線などが配置される貫通孔１５２ｂが形成されている。

【0058】

凹部１５３は、基部１５０の内周面のうち、軸方向においてフランジ部１５２に相当する領域の内径を段状に拡大して形成された部分である。凹部１５３は、感受体１０の第２フランジ１３を保持する部分である。突出部１５４は、フランジ部１５２の径方向における中間部分から、車幅方向外側へ突出して形成された円筒状の部分である。突出部１５４の外周面は、外筒１２０の筒状部１２１の車幅方向内側の端部における内周面と径方向に間隔を隔てて対向して配置されている。

【0059】

６分力検出器１は、車輪に作用する直交３軸方向の荷重及び直交３軸回りのモーメントを検出可能なロードセルである。６分力検出器１は、実質的に円筒状に形成された感受体１０及びこの感受体１０に設けられた複数のひずみゲージ及びこのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。

【0060】

感受体（センサコア）１０は、円筒部１１、第１フランジ１２、第２フランジ１３等を有して形成されている。円筒部１１は、所定の軸方向長さにわたって内径及び外径が実質的に一定である円筒状に形成された部分であって、後述する複数のひずみゲージが貼付（接着）される部分である。第１フランジ１２は、円筒部１１の車幅方向外側の端部に設けられ、円筒部１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された部分である。第１フランジ１２は、外周面が内筒１３０の筒状部１３１の車幅方向外側の端部近傍における内周面と当接し、端面がフランジ部１３２の車幅方向内側の面部に突き当たった状態で、内筒１３０に固定されている。

【0061】

第２フランジ１３は、円筒部１１の車幅方向内側の端部に設けられ、円筒部１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された部分である。第２フランジ１３は、その外周面及び端面が基部１５０の凹部１５３内に嵌め込まれた状態で基部１５０に固定される。このような構成によって、車輪に作用する力は、実質的に全て感受体１０を経由して基部１５０との間で伝達されるようになっている。

【0062】

６分力検出器１は、上述した感受体１０の円筒部１１に設けられるひずみゲージを含むブリッジ回路をそれぞれ有するＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系をそれぞれ有する。Ｆｘ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用する径方向（ｘ軸方向）の力Ｆｘを検出する。Ｆｚ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用するｘ軸方向と直交する方向の径方向（ｚ軸方向）の力Ｆｚを検出する。Ｆｙ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用する軸方向（ｙ軸方向）の力Ｆｙを検出する。Ｍｘ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用するｘ軸回りのモーメントＭｘを検出する。Ｍｚ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚを検出する。Ｍｙ検出系は、感受体１０の円筒部１１に作用するｙ軸回りのモーメントＭｙを検出する。

【0063】

上述したＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系は、それぞれ４つのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。図２は、６分力検出器１におけるひずみゲージの配置を示す模式図である。図３は、６分力検出器１におけるＦｘ検出系のひずみゲージの配置及びブリッジ回路の構成を示す図であり、各力検出系（Ｆｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系）及び各モーメント検出系（Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系）のひずみゲージの配置及びブリッジ回路の構成の代表例を示す。

【0064】

図２及び図３に示すように、Ｆｘ検出系は、ひずみゲージ２１～２４を有して構成されている。ひずみゲージ２１～２４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ２１は、円筒部１１の外周面における第１フランジ１２側の領域に配置されている。ひずみゲージ２２は、ひずみゲージ２１を通りかつ円筒部１１の軸方向と平行な直線上に配置され、円筒部１１の外周面における第２フランジ１３側の領域に配置されている。ひずみゲージ２３は、ひずみゲージ２２からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ２２に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。ひずみゲージ２４は、ひずみゲージ２１からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ２１に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。

【0065】

図３に示すように、Ｆｘ検出系のブリッジ回路は、ホイートストンブリッジ回路として構成され、ひずみゲージ２１～２４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ２２とひずみゲージ２３との間、及び、ひずみゲージ２１とひずみゲージ２４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続する。ブリッジ回路は、ひずみゲージ２１とひずみゲージ２２との間の端子、及び、ひずみゲージ２３とひずみゲージ２４との間の端子の電位差を出力として抽出する。ブリッジ回路の構成は、後で詳しく説明する。

【0066】

Ｆｙ検出系は、ひずみゲージ４１～４４を有して構成されている。ひずみゲージ４１～４４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ４１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２１、２２の中間に配置されている。ひずみゲージ４２，４３，４４は、それぞれひずみゲージ４１に対して、円筒部１１の中心軸回りの位相が、９０度、１８０度、２７０度ずれた位置に配置されている。Ｆｙ検出系のブリッジ回路は、図３に示したＦｘ検出径のひずみゲージ２１～２４をひずみゲージ４１～４４に置き換える点以外、同一の構成を有する。

【0067】

Ｆｚ検出系は、ひずみゲージ３１～３４を有して構成されている。ひずみゲージ３１～３４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ３１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２１に対して、円筒部１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。ひずみゲージ３２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２２に対して、円筒部１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。ひずみゲージ３１とひずみゲージ３２とは、円筒部１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。ひずみゲージ３３は、ひずみゲージ３２からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ３２に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。ひずみゲージ３４は、ひずみゲージ３１からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ３１に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。Ｆｚ検出系のブリッジ回路は、図３に示したＦｘ検出系のひずみゲージ２１～２４をひずみゲージ３１～３４に置き換える点以外、同一の構成を有する。

【0068】

Ｍｘ検出系は、ひずみゲージ５１～５４を有して構成されている。ひずみゲージ５１～５４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ５１は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ３１に対して、円筒部１１の中心軸方向に隣接して配置されている。ひずみゲージ５２は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ３２に対して、円筒部１１の中心軸方向に隣接して配置されている。ひずみゲージ５１とひずみゲージ５２とは、円筒部１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。ひずみゲージ５３は、ひずみゲージ５２からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ５２に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。ひずみゲージ５４は、ひずみゲージ５１からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ５１に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。Ｍｘ検出系のブリッジ回路は、図３に示したＦｘ検出系のひずみゲージ２１～２４をひずみゲージ５１～５４に置き換える点以外、同一の構成を有する。

【0069】

Ｍｙ検出系は、ひずみゲージ７１～７４を有して構成されている。ひずみゲージ７１～７４は、せん断形のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の周方向となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ７１は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ４１、４２の中間に配置されている。ひずみゲージ７２は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ４２，４４の中間に配置されている。ひずみゲージ７３，７４は、それぞれひずみゲージ７２，７１に対して、円筒部１１の中心軸対称となる位置に配置されている。Ｍｙ検出系のブリッジ回路は、図３に示したＦｘ検出系のひずみゲージ２１～２４をひずみゲージ７１～７４に置き換える点以外、同一の構成を有する。

【0070】

Ｍｚ検出系は、ひずみゲージ６１～６４を有して構成されている。ひずみゲージ６１～６４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１の外周面に貼付されている。ひずみゲージ６１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２１に対して、円筒部１１の中心軸方向に隣接して配置されている。ひずみゲージ６２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２２に対して、円筒部１１の中心軸方向に隣接して配置されている。ひずみゲージ６１とひずみゲージ６２とは、円筒部１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。ひずみゲージ６３は、ひずみゲージ６２からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ６２に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。ひずみゲージ６４は、ひずみゲージ６１からみて円筒部１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ６１に対して円筒部１１の中心軸対称な位置）に配置されている。Ｍｚ検出系のブリッジ回路は、図３に示したＦｘ検出系のひずみゲージ２１～２４をひずみゲージ６１～６４に置き換える点以外、同一の構成を有する。

【0071】

＜２－２．ブリッジ回路＞
続いて、図３に示したＦｘ検出系のブリッジ回路を例にとって、各力検出系及び各モーメント検出系のブリッジ回路の構成例を具体的に説明する。

【0072】

図３に示したＦｘ検出系のブリッジ回路８０は、第１端子８１、第２端子８２、第３端子８３及び第４端子８４の四つの端子と、四つのひずみゲージ２１，２２，２３，２４とを有する。ひずみゲージ２２は、第１端子８１と第２端子８２との間に設けられ、ひずみゲージ２１は、第２端子８２と第４端子８４との間に設けられる。ひずみゲージ２３は、第１端子８１と第３端子８３との間に設けられ、ひずみゲージ２４は、第３端子８３と第４端子８４との間に設けられる。 第１端子８１、ひずみゲージ２１、第２端子８２、ひずみゲージ２２及び第４端子８４を通る電流経路が第１の経路８６を構成する。また、第１端子８１、ひずみゲージ２４、第３端子８３、ひずみゲージ２３及び第４端子８４を通る電流経路が第２の経路８７を構成する。

【0073】

ひずみゲージ２１，２２，２３，２４は、歪み量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子である。本実施形態において、ひずみゲージは、ゲージ率が４以上の材料を用いて構成されている。例えばひずみゲージは、Ｃｒ－Ｎ薄膜により構成されてもよい。ひずみゲージのゲージ率が４以上であれば、車輪に加えられる荷重を検出する６分力検出器１として望まれる出力を得ることができる。ただし、ひずみゲージは、Ｃｒ－Ｎ薄膜に限られない。

【0074】

ブリッジ回路８０では、起歪体に荷重が加わることにより、各ひずみゲージ２１，２２，２３，２４に歪みが生じ、その歪み量に応じて各ひずみゲージ２１，２２，２３，２４の抵抗値が変化する。ブリッジ回路８０は、第１の経路８６の第２端子８２と、第２の経路８７の第３端子８３との電位差に応じた差動信号（第１差動信号）を出力する。

【0075】

なお、ブリッジ回路８０の任意の位置に、ブリッジ回路８０の抵抗値の初期バランスのずれを調整するための抵抗素子や、温度特性を補償するための抵抗素子が接続されていてもよい。

【0076】

＜２－３．荷重検出装置の実施の形態の詳細＞
続いて、本実施形態の荷重検出装置の実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の説明において、ロードセル１の各力検出系及び各モーメント検出系のブリッジ回路の第１端子から第４端子を、図３に示すブリッジ回路８０の第１端子８１、第２端子８２、第３端子８３及び第４端子８４として表記して説明する。

【0077】

図４は、本実施形態の荷重検出装置の構成例を機能的に示したブロック図である。
本実施形態の荷重検出装置２００は、ロードセル（６分力検出器）１と、測定回路１６０と、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信ドライバ１８３とを備えている。ロードセル１の各力検出系及び各モーメント検出系のブリッジ回路８０と測定回路１６０とは、それぞれコネクタを介して接続されてもよい。

【0078】

測定回路１６０は、励起側差動増幅回路１６１、計測側差動増幅回路１６３、ロックインアンプ１６５及び制御装置１８０を備えている。制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して、車両に搭載された複数の制御装置が接続される通信バスであるＣＡＮバス１９１に接続されている。

【0079】

励起側差動増幅回路１６１は、励起信号を生成し、当該励起信号を増幅させてロードセル１へ伝送する機能を有する。励起側差動増幅回路１６１は、例えば従来公知の正弦波発振器、ゲイン切替差動アンプ及び励起ドライバ差動アンプ等を備えて構成される。励起側差動増幅回路１６１は、制御装置１８０により駆動の制御が行われ、所定周波数、位相及び振幅の正弦波の電気信号（励起信号）を生成するとともに設定されたゲイン（励起側ゲイン）で励起信号を増幅し、ロードセル１の各ブリッジ回路８０の第１端子８１及び第４端子８４へ励起信号を伝送する。

【0080】

計測側差動増幅回路１６３は、ロードセル１から出力される第１差動信号を取得し、第１差動信号を増幅させて出力する機能を有する。計測側差動増幅回路１６３は、例えば従来公知の差動計装アンプ、ゲイン切替差動アンプ及びＡ／Ｄコンバータ等を備えて構成される。計測側差動増幅回路１６３は、制御装置１８０により駆動の制御が行われ、取得した第１差動信号を設定されたゲイン（計測側ゲイン）で増幅し、ロックインアンプ１６５へ第２差動信号を出力する。

【0081】

なお、制御装置１８０の駆動指令にしたがってブリッジ回路へ伝送する励起信号を生成し、励起信号を増幅させることができる構成である限り、励起側差動増幅回路１６１の構成は特に限定されるものではない。同様に、制御装置１８０の駆動指令にしたがってブリッジ回路から出力される第１差動信号を増幅させることができる構成である限り、計測側差動増幅回路１６３の構成は特に限定されるものではない。また、励起側差動増幅回路１６１及び計測側差動増幅回路１６３のいずれか一方又は両方に、信号の周波数や位相、振幅等を補正する機能を有する種々の素子が備えられていてもよい。

【0082】

ロックインアンプ１６５は、計測側差動増幅回路１６３から出力される第２差動信号から、励起信号の周波数及び位相に対応する信号を抽出する。抽出された信号は、計測値を示すデータとして制御装置１８０へ出力される。ロックインアンプ１６５についても、従来公知のロックインアンプにより構成されてよい。

【0083】

制御装置１８０は、一つ又は複数のプロセッサと、当該プロセッサと通信可能に接続された一つ又は複数のメモリとを備え、測定回路１６０の制御を実行する。また、制御装置１８０は、ロックインアンプ１６５から入力される計測値と、出力ゲインとに基づいて、ロードセル１に加えられた荷重を算出する。制御装置１８０は、励起側差動増幅回路１６１及び計測側差動増幅回路１６３に対して指令信号を出力する。本実施形態において、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインを設定し、ロックインアンプ１６５から入力される計測値が許容最大計測値を超えないように出力ゲインを調整する。

【0084】

特に、制御装置１８０は、ロックインアンプ１６５から入力される計測値の履歴に基づいて、計測値が許容最大計測値未満に収まるように励起側ゲイン及び計測側ゲインの少なくとも一方を調整する処理（ゲインフィードバック調整処理）を実行する。また、制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して車両の走行状態の情報を取得し、取得した走行状態の情報に基づいて、計測値が許容最大計測値未満に収まるように出力ゲインを調整する処理（ゲインフィードフォワード調整処理）を実行する。

【0085】

本実施形態では、励起側ゲイン及び計測側ゲインそれぞれ、所定間隔で複数のゲイン候補値が設定され、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインそれぞれについてゲイン設定値を決定し、出力ゲインを調整する。例えば励起側ゲインが５倍（増幅率５００％）まで設定可能であり、計測側ゲインが４倍（増幅率４００％）まで設定可能である場合、出力ゲインは最大２０倍（増幅率２，０００％）まで調整可能となる。

【0086】

励起側ゲイン及び計測側ゲインで出力ゲインを調整できるように構成されていることで、計測値を所望の範囲に調整しつつ、計測される荷重の解像度を最適化することができる。例えばフルレンジが０－１００ｍＶで、演算により０．１ｍＶの精度で計測可能な荷重検出装置があるとすると、０－５０００Ｎの物理量を検出するにあたり、０－１０ｍＶの出力が計測される場合と、０－１００ｍＶの出力が計測される場合とを比較すると、前者では５０Ｎ刻みで荷重を検出することができ、後者では５Ｎ刻みで荷重を計測することができる。したがって、計測値の最大値を、出力ゲインの設定値に応じた許容最大計測値に近づけつつ、より最適な解像度に調整することができる。

【0087】

より具体的には、励起側でゲインを調整する場合、励起側ゲインを２倍にすることにより、ブリッジ回路の出力は２倍になる。ただし、励起側ゲインを２倍にした場合、ブリッジ回路の出力は２倍になるものの計測される荷重の解像度は低下しない。一方、計測側でゲインを調整する場合、第１差動信号を２倍に増幅するか４倍に増幅するかによって、計測される荷重の解像度自体を調整することができる。例えば計測側ゲインを２倍にした場合、第２差動信号の出力は第１差動信号に比べて２倍となる一方、計測される荷重の解像度が２分の１となる。したがって、励起側ゲイン及び計測側ゲインで出力ゲインを調整できるように構成されていることで、計測値を所望の範囲に調整しつつ、計測される荷重の解像度を最適化することができる。

【0088】

また、本実施形態では、制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して車両の走行状態の情報を取得し、所定のオフセット処理条件が成立している場合に、ロードセル１のゼロ点オフセット処理を実行するように構成されている。上記の６分力検出器のように車両に搭載されるロードセル１の場合、加えられる荷重に対して本来計測されるべき計測値に対する実際の計測値の差であるオフセット量は、熱履歴や機械的応力履歴などにより常に変化し得る。制御装置１８０は、このようなオフセット量が過大となることを防ぐために、車両の走行状態の情報から、ゼロ点オフセット処理を実行可能なオフセット処理条件が成立しているか否かを判定し、ゼロ点オフセット処理条件の成立時にゼロ点オフセット処理を実行する。これにより、荷重の検出精度をさらに高めることができる。

【0089】

＜２－４．荷重検出装置の動作＞
続いて、６分力検出器１を用いて車両のタイヤに加えられる分力を検出する荷重検出装置を例にとって、本実施形態に係る荷重検出装置の動作の一例を説明する。

【0090】

（２－４－１．事前設定処理）
制御装置１８０は、ゲイン調整処理やゼロ点オフセット処理の実行に必要な条件を設定する事前設定処理を実行する。事前設定処理は、基本的には荷重検出装置２００を最初に使用する前に実行されればよいが、ロードセル１や測定回路１６０の修理、点検又は交換作業を行った際に、再度実行されてもよい。

【0091】

図５は、事前設定処理を示すフローチャートである。
事前設定処理において、制御装置１８０は、荷重検出装置２００の仕様を示すデータを参照し（ステップＳ１）、測定回路１６０を構成する各要素の仕様に基づいて出力ゲイン最大値Ｇａｉｎ＿ｍａｘ、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を設定する（ステップＳ３）。仕様データは、ＴＥＤＳ（Transducer Electronic Data Sheet）とも呼ばれるデータシートであってもよい。

【0092】

設定可能な励起側ゲイン及び計測側ゲインの値（励起側ゲイン候補値及び計測側ゲイン候補値）は、あらかじめ所定間隔で複数設定されており、制御装置１８０は、設定可能な出力ゲインの最大値Ｇａｉｎ＿ｍａｘを算出し、記録する。また、制御装置１８０は、測定回路１６０が計測可能な最大値（計測可能最大値）Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓのデータを読み出し、記録する。また、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎに応じて測定回路１６０が計測精度を保証する計測値の最大値である許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）のデータを読み出し、記録する。

【0093】

（２－４－２．ゲインフィードバック調整処理）
図６は、計測された計測値の履歴に基づくゲイン調整処理（ゲインフィードバック調整処理）を示すフローチャートである。ゲインフィードバック調整処理は、車両のシステムの起動中、常時実行されてよいが、タイヤに加えられる分力を用いた特定の制御の実行中に実行されるように構成されていてもよい。

【0094】

まず、制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して、車両状態情報を取得する（ステップＳ１１）。車両状態情報は、車両が走行中であるか否か、及び、車両の加減速度やヨーレートを判定し得る情報を含む。車両状態情報は、車速、加減速度、アクセル操作量及びブレーキ操作量の情報を含んでもよいが、これらの情報に限定されるものではない。例えば車両状態情報は、車両が走行中であることを示すステータス情報を含んでもよい。

【0095】

次いで、制御装置１８０は、車両状態情報に基づいて、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が走行状態であったか否かを判定する（ステップＳ１３）。例えば制御装置１８０は、当該期間に、車速が０ｋｍ／ｈを超える正の値であること、加減速度が０でないこと又はアクセル操作量が正の値であることの少なくともいずれかの条件を満たすときに、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が走行状態であったと判定する。Ｔ秒の値は、例えば５～２０秒の範囲内で任意に設定されてよい。

【0096】

現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が走行状態ではなかった場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ２５）。具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインをそれぞれ現在の励起側ゲイン設定値及び計測側ゲイン設定値で維持する。この場合、車両が停止状態にあり、車両の走行に伴ってタイヤに加えられる分力の変化はないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ１１に戻る。

【0097】

一方、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が走行状態であった場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間（ｔ－Ｔ～ｔ）の最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔを取得する（ステップＳ１５）。つまり、制御装置１８０は、すでに経過した所定期間において計測された計測値Ｓの最大値（最大計測値）Ｓ＿ｍａｘ＿ｔを取得する。

【0098】

次いで、制御装置１８０は、取得した最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。つまり、制御装置１８０は、車両が走行状態にあった所定期間内に計測された最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ未満であるか否かを判定する。最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ以上である場合（Ｓ１７／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎの設定を、現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗから１段階小さい値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ－１とする（ステップＳ２７）。

【0099】

具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインのいずれか一方を１段階小さくし、出力ゲインＧａｉｎを小さくする。これにより、計測されていた最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔを計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓに近づけ、同じような走行状態が継続される場合に計測される計測値Ｓが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを超えるおそれを低減することができる。特に、励起側ゲインを維持し、計測側ゲインを小さくすることにより、計測値Ｓの範囲を小さくしつつ、計測する荷重の解像度を高めることができる。

【0100】

一方、最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ未満である場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、現在設定されている出力ゲインＧａｉｎに応じて定められた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｎｏｗ）に対する最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔの比である第１の比が、現在設定されている出力ゲインＧａｉｎ＿ｎｏｗに対する１段階小さい出力ゲインＧａｉｎ＿ｎｏｗ－１の比である第２の比よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９では、出力ゲインを１段階大きくしても、計測された最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｎｏｗ）を超えないこと、つまり出力ゲインを１段階大きくする余裕があるか否かが判別される。この余裕代を設計値として設定する目的で、各出力ゲインＧａｉｎの設定値許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）があらかじめ設定される。

【0101】

なお、後述する車両状態情報に基づくゲインフィードフォワード調整処理は１つの車両ごとに行われるが、上記最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔと許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）の比較は、その車両の分力成分毎に行われる。

【0102】

ステップＳ１９が否定判定の場合（Ｓ１９／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ２５）。この場合、出力ゲインＧａｉｎを大きくすると計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがあることから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ１１に戻る。

【0103】

一方、ステップＳ１９が肯定判定の場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、ステップＳ１９の条件を満たす状態となってから第１時間Ｎ１（秒）保持されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。第１時間Ｎ１は、出力ゲインを１段階大きくする余裕がある状態が安定的に継続していると判断し得る任意の時間に設定されてよい。なお、ステップＳ１９の条件が成立していることを示す情報は、後述のゲインフィードフォワード調整処理で用いられる。このため、ステップＳ１９の条件が成立していることを示すフラグを立てるなどして、参照可能とされる。

【0104】

ステップＳ１９の条件を満たす状態となってから第１時間Ｎ１保持されていない場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ２５）。この場合、出力ゲインＧａｉｎを大きくしても計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ１１に戻る。

【0105】

一方、ステップＳ１９の条件を満たす状態となってから第１時間Ｎ１保持された場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎの設定を、現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗから１段階大きい値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ＋１とする（ステップＳ２３）。

【0106】

具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインのいずれか一方を１段階大きくし、出力ゲインＧａｉｎを大きくする。これにより、計測値Ｓが、調整後の出力ゲイン（Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ＋１）に応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えないように計測値Ｓを大きくすることができる。このとき、励起側ゲインを優先的に大きくしてもよい。

【0107】

図７は、出力ゲインＧａｉｎを大きくする際の励起側ゲイン及び計測側ゲインの設定処理を示すフローチャートである。
制御装置１８０は、現在設定されている励起側ゲイン設定値を読み出し、励起側ゲインを大きくすることができるか否かを判定する（ステップＳ３１）。具体的に、制御装置１８０は、現在設定されている励起側ゲイン設定値が、あらかじめ所定間隔で設定された複数の励起側ゲイン候補値の最大の値であるか否かを判定し、励起側ゲイン設定値が励起側ゲイン候補値の最大値でない場合に励起側ゲインを大きくすることができると判定する。

【0108】

励起側ゲインを大きくすることができると判定された場合（Ｓ３１／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、励起側ゲインを優先的に大きくすることで出力ゲインＧａｉｎを大きくする（ステップＳ３３）。一方、励起側ゲインを大きくすることができると判定されない場合（Ｓ３１／Ｎｏ）、制御装置１８０は、計測側ゲインを大きくすることで出力ゲインＧａｉｎを大きくする（ステップＳ３５）。このように、励起側ゲインを優先的に大きくすることにより、計測される荷重の解像度を低下させることなく、計測値Ｓを大きくすることができる。

【0109】

制御装置１８０は、以上説明した各ステップの処理を所定のサンプリング周期で繰り返し実行する。制御装置１８０は、ロードセル１のブリッジ回路からの出力範囲が広い場合であっても、実際の計測値Ｓの履歴に基づいて、計測された最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｎｏｗ）未満に収まるように出力ゲインＧａｉｎを設定する。これにより、計測値Ｓが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えないようにブリッジ回路の出力が増幅され、荷重の計測精度を高くすることができる。

【0110】

（２－４－３．ゲインフィードバック調整処理の変形例）
変形例に係るゲインフィードバック調整処理では、出力ゲインＧａｉｎを大きくする際の出力ゲインＧａｉｎの設定方法が、図６に示したゲインフィードバック調整処理の例と異なっている。

【0111】

図８は、ゲインフィードバック調整処理の変形例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるステップＳ１９～ステップＳ２１の処理が、ステップＳ１８～ステップＳ２２の処理に置き換えられている。

【0112】

変形例では、ステップＳ１７において、最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ未満であると判定された場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔに対応する、出力ゲインＧａｉｎの調整をしない場合（Ｇａｉｎ＝１）の基本計測値ｍｓ＿ｍａｘ＿ｏｒｉを算出する（ステップＳ１８）。具体的に、制御装置１８０は、最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔを現在設定されている出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで割ることにより基本計測値ｍｓ＿ｍａｘ＿ｏｒｉを算出する。

【0113】

次いで、制御装置１８０は、出力ゲイン候補値のなかから、基本計測値ｍｓ＿ｍａｘ＿ｏｒｉに出力ゲインＧａｉｎ＿ｘを乗じて得られる値Ｓ＿ｍａｘが、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）未満となる最大の出力ゲインＧａｉｎ＿Ｍを算出する（ステップＳ２０）。

【0114】

次いで、制御装置１８０は、求められた出力ゲインＧａｉｎ＿Ｍが、現在設定されている出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２２）。出力ゲインＧａｉｎ＿Ｍが出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗよりも小さいと判定されない場合（Ｓ２２／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ２５）。この場合、出力ゲインＧａｉｎを大きくすることができないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ１１に戻る。

【0115】

一方、出力ゲインＧａｉｎ＿Ｍが出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗよりも小さいと判定された場合（Ｓ２２／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎの設定を、現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗから１段階大きい値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ＋１とする（ステップＳ２３）。このとき、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを複数段階以上大きくしてもよいが、出力ゲインＧａｉｎの増大率が大きすぎると、車両の走行状態が変化し、タイヤに加えられる荷重が急上昇した場合に、計測値Ｓが簡単に許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがある。このため、１段階あるいは２段階ずつ等、少しずつ出力ゲインＧａｉｎを大きくすることが好ましい。

【0116】

以上説明した変形例に係るゲインフィードバック調整処理であっても、上記のゲインフィードバック調整処理と同様の効果を得ることができる。

【0117】

（２－４－４．ゲインフィードバック調整処理の作用）
図９～図１０は、ゲインフィードバック調整処理により、出力ゲインを大きくする例を示す説明図である。図９及び図１０は、いずれもカーブを旋回する車両のタイヤに加えられる車幅方向の分力Ｆｙの計測値を示している。図９は、出力ゲインＧａｉｎが２で固定され、ブリッジ回路の出力のゲイン調整をしない場合での計測値（基本計測値）ｍｓを示している。また、図１０は、ブリッジ回路の出力のゲイン調整をした場合での計測値Ｓを示す。この例において、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓは１．５０ｍＶであるものとする。

【0118】

図９に示す例では、ゲイン調整をしない場合において、計測開始から８秒後までの期間（第１期間）では基本計測値ｍｓが０．００－０．０５ｍＶの間で変動している。また、計測開始から８秒後から２３秒後までの期間（第２期間）では基本計測値ｍｓが０．００－０．２０ｍＶの間で変動している。また、２３秒後以降の期間（第３期間）では基本計測値ｍｓが０．００－０．７０ｍＶの間で変動している。これは、各期間で車両の走行状態が変化し、タイヤに加えられる荷重が変化していることを示している。

【0119】

ゲイン調整をしない場合、基本計測値ｍｓが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を大きく下回っているため、ブリッジ回路の出力を増幅することで計測値Ｓの範囲を大きい側へ変化させ、荷重の検出精度を高める余地がある。

【0120】

これに対して、図１０に示す例では、計測開始時に出力ゲインＧａｉｎが５に設定され、第１期間では、計測値Ｓが０．００－０．１０ｍＶの間で変動する。第１期間の計測値Ｓは、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを大きく下回り、かつ、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿５）未満の状態が継続している。したがって、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを２倍にしている。

【0121】

このため、第２期間の計測値Ｓは増幅され、０．００－０．２５ｍＶの間で変動している。第２期間の基本計測値ｍｓは、車両の走行状態の変化により、第１期間に比べて変動幅が大きいものの、第２期間の計測値Ｓは、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを大きく下回り、かつ、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿１０）未満の状態が継続している。したがって、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎをさらに２倍にしている。

【0122】

このため、第３期間の計測値Ｓはさらに増幅され、０．００－１．４０ｍＶの間で変動している。第３期間の基本計測値ｍｓは、車両の走行状態の変化により、第２期間に比べて変動幅が大きくなっており、第２期間の計測値Ｓの最大値が計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓに近づけられている。これにより、より大きい計測値Ｓに基づいて荷重を検出することができ、荷重の検出精度を高くすることができる。

【0123】

図１１～図１２は、ゲインフィードバック調整処理により、出力ゲインを小さくする例を示す説明図である。図１１及び図１２は、いずれも車両の減速時にタイヤに加えられる車両前後方向の分力Ｆｘの計測値を示している。図１１は、出力ゲインＧａｉｎが１０で固定され、ブリッジ回路の出力のゲイン調整をしない場合での計測値（基本計測値）ｍｓを示し、図１２は、ブリッジ回路の出力のゲイン調整をした場合での計測値Ｓを示す。この例において、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓは１．５０ｍＶであるものとする。

【0124】

図１１に示す例では、ゲイン調整をしない場合において、計測開始から８秒後までの期間（第１期間）では基本計測値ｍｓが０．０５－０．３５ｍＶの間で変動している。また、計測開始から８秒後から２３秒後までの期間（第２期間）では基本計測値ｍｓが０．２０－１．１０ｍＶの間で変動している。また、２３秒後以降の期間（第３期間）では基本計測値ｍｓが０．２０－１．８０ｍＶの間で変動している。これは、各期間で車両の走行状態が変化し、タイヤに加えられる荷重が変化していることを示している。

【0125】

ゲイン調整をしない場合、基本計測値ｍｓが時間の経過とともに上昇し、第２期間において許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿１０）を超え、計測開始から３２秒後に計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを超えている。

【0126】

これに対して、図１２に示す例では、計測開始時に出力ゲインＧａｉｎが２０に設定され、第１期間では、計測値Ｓが０．１０－０．７５ｍＶの間で変動する。第１期間の計測値Ｓは、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを大きく下回るものの、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿２０）を超えている。したがって、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを０．５倍にし、図１１の場合と同じ出力ゲインＧａｉｎとしている。

【0127】

このため、第２期間の計測値Ｓは、０．２０－１．１０ｍＶの間で変動している。ただし、第２期間の基本計測値ｍｓについては、車両の走行状態の変化により、第１期間に比べて計測値Ｓの範囲が大きくなっているため、出力ゲインＧａｉｎを小さくしたものの、計測値Ｓは、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿１０）を超えている。したがって、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎをさらに０．５倍にしている。

【0128】

このため、第３期間の計測値Ｓは小さく抑えられ、０．１０－０．７５ｍＶの間で変動している。第３期間の基本計測値ｍｓは、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿５）を超えていたが、出力ゲインＧａｉｎを小さくしたことにより、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿５）を下回る値となっている。これにより、計測値Ｓの精度が保証され、計測精度を高めることができる。

【0129】

（２－４－５．励起側ゲイン及び計測側ゲインによる出力ゲインの調整）
図１３は、励起側ゲイン及び計測側ゲインを調整することで出力ゲインを調整することを示す説明図である。図１３は、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕ及び計測側ゲインＧａｉｎ＿ｄにより決定される出力ゲインＧａｉｎと、基本計測値ｍｓを当該出力ゲインＧａｉｎで増幅した計測値Ｓであって、不整地の道路を走行する車両のタイヤに加えられる車幅方向の分力Ｆｙの計測値Ｓとを示す。

【0130】

計測開始から８秒後までの期間では、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕ及び計測側ゲインＧａｉｎ＿ｄがともに１に設定され、トータルの出力ゲインＧａｉｎが１に設定されている。また、８秒後から１３秒後までの期間では、計測側ゲインＧａｉｎ＿ｄが１で維持される一方、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕが２．５へと大きくされ、トータルの出力ゲインＧａｉｎが２．５へと大きくなっている。また、１３秒後から２２秒後までの期間では、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕが２．５で維持される一方、計測側ゲインＧａｉｎ＿ｄが４へと大きくされ、トータルの出力ゲインＧａｉｎが１０へと大きくされている。さらに、２２秒後以降の期間では、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕが５へと大きくされる一方、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕが２へと小さくされ、トータルの出力ゲインＧａｉｎが１０に維持されている。これにより、出力ゲインＧａｉｎの設定にしたがって基本計測値ｍｓが増幅され、計測値Ｓの範囲が変更される。

【0131】

６分力検出器１では、３つの力検出系（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）及び３つのモーメント検出系（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）のブリッジ回路からそれぞれ差動信号が出力されるが、ブリッジ回路からの出力が不足する分力がある場合、ノイズ成分及び許容最大計測値の調整のために励起側ゲインと計測側ゲインとを調整することが有効である。この場合、トータルの出力ゲインＧａｉｎが同じであっても、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕを大きくする余裕がある場合には、計測側ゲインＧａｉｎ＿ｄではなく励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕを優先的に大きくすることによって、計測値Ｓの範囲を狙った範囲としつつ、計測される荷重の解像度の低下を少なくした出力ゲインＧａｉｎとすることができる。

【0132】

上述の図１３の例では、計測開始から２２秒後に、制御装置１８０は、トータルの出力ゲインＧａｉｎを１０に維持しつつ、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕを５へと大きくする一方、励起側ゲインＧａｉｎ＿ｕを２へと小さくしている。これにより、計測値Ｓの範囲を維持しつつ、計測される荷重の解像度を高めることができる。

【0133】

（２－４－６．ゲインフィードフォワード調整処理）
図１４は、車両の走行状態の情報に基づくゲイン調整処理（ゲインフィードフォワード調整処理）を示すフローチャートである。ゲインフィードフォワード調整処理は、車両のシステムの起動中、常時実行されてよいが、タイヤに加えられる分力を用いた特定の制御の実行中に実行されるように構成されていてもよい。また、以下に説明するゲインフィードフォワード調整処理は、ゲインフィードバック調整処理で用いられる情報を利用して実行されるようになっており、ゲインフィードバック調整処理と並行して実行される。

【0134】

まず、制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して、車両状態情報を取得する（ステップＳ４１）。このステップＳ４１の処理内容は、上述のゲインフィードバック調整処理のステップＳ１１と同じであり、ステップＳ１１とステップＳ４１とは一つの処理であってよい。

【0135】

次いで、制御装置１８０は、車両状態情報に基づいて、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が減速状態であったか否かを判定する（ステップＳ４３）。例えば制御装置１８０は、車両状態情報に含まれる車両の加速度が負の値であった場合に、車両が減速状態であったと判定する。ただし、車両が減速状態であったことを判定する方法は、上記の例に限定されない。

【0136】

現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が減速状態ではなかった場合（Ｓ４３／Ｎｏ）、現在時刻ｔよりもＴ秒前の時刻から現在時刻ｔまでの間に車両が加速状態であったか否かを判定する（ステップＳ５５）。例えば制御装置１８０は、車両状態情報に含まれる車両の加速度が正の値であった場合に、車両が加速状態であったと判定する。ただし、車両が加速状態であったことを判定する方法は、上記の例に限定されない。

【0137】

ステップＳ４３が肯定判定の場合（Ｓ４３／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを大きくするか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ４５～ステップＳ４９）。一方、ステップＳ５５が肯定判定の場合（Ｓ５５／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを小さくするか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５７～ステップＳ５９）。一方、ステップＳ４３及びステップＳ５５がいずれも否定判定の場合（Ｓ４３／ＮｏかつＳ５５／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインをそれぞれ現在の励起側ゲイン設定値及び計測側ゲイン設定値で維持する。この場合、ゲインフィードフォワード調整処理による出力ゲインＧａｉｎの調整が困難であるため、本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0138】

ステップＳ４３が肯定判定の場合（Ｓ４３／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、車両に対して所定方向に作用する加速度に車両の重量を乗じた値、又は、それぞれのタイヤに対して所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第１閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。ステップＳ４５は、車両の走行状態が、タイヤに対して加えられる荷重が小さい走行状態であるか否かを判別する処理であり、ゲイン調整をしない状態での基本計測値ｍｓが小さい値となることを予測するために実行される。

【0139】

図１４に示すフローチャートのステップＳ４５では、制御装置１８０は、車両に対して車幅方向の加速度が生じ得る走行状態において、車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度Ｇ＿ｌａｔ及び遠心力の加速度ｖ＊ωの和に車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊（Ｇ＿ｌａｔ＋ｖ＊ω）］、又は、それぞれのタイヤに対して車幅方向に作用する分力Ｆｙの和ΣＦｙの絶対値ａｂｓ（ΣＦｙ）、のいずれか一方又は両方が重力加速度ｇを基準とする第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定する。これは、タイヤに対して車幅方向に荷重が加えられる状況において、タイヤに対して車幅方向に加えられる荷重が小さいか否かを判定する処理である。

【0140】

車両に対して車幅方向の加速度が生じ得る走行状態であるか否かは、例えば舵角センサにより検出される操舵角の情報に基づいて判定することができる。また、横方向加速度Ｇ＿ｌａｔ及び遠心力の加速度ｖ＊ωは、それぞれ加速度センサ及びヨーレートセンサのセンサ値の情報に基づいて求められる。第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇの係数ｋｍｉｎは、車両運動上、タイヤの限界に近い走行をしていないことを簡易的に判定可能とするために、０～１の範囲であらかじめ設定される正の値の設定値である。また、車両の重量Ｍについても、車両状態情報とともに取得されてよい。横方向加速度Ｇ＿ｌａｔ及び遠心力の加速度ｖ＊ωの和に車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊（Ｇ＿ｌａｔ＋ｖ＊ω）］、又は、それぞれのタイヤに対して車幅方向に作用する分力Ｆｙの和ΣＦｙの絶対値ａｂｓ（ΣＦｙ）のうちのいずれかが第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定してもよい。ただし、両方が第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定することで、判定結果の信頼度を高めることができる。

【0141】

なお、車両が直進状態である場合、タイヤに対して車幅方向に荷重が加えられる状況ではない。この場合、制御装置１８０は、タイヤに対して前後方向に加えられる荷重が小さいか否かを判定してもよい。具体的に、制御装置１８０は、車両が直進走行時に減速状態となっている場合に、車両に対して前後方向に作用する前後加速度Ｇ＿ｌｏｎｇｉの絶対値ａｂｓ（Ｇ＿ｌｏｎｇｉ）に車両の重量Ｍを乗じた値ａｂｓ［Ｍ＊Ｇ＿ｌｏｎｇｉ］、又は、それぞれのタイヤに対して前後方向に作用する分力Ｆｘの和ΣＦｘの絶対値ａｂｓ（ΣＦｘ）、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定する。

【0142】

車両が直進走行中であるか否かは、例えば舵角センサにより検出される操舵角の情報に基づいて判定することができる。また、前後加速度Ｇ＿ｌｏｎｇｉは、加速度センサのセンサ値の情報に基づいて求められる。タイヤに対して前後方向に加えられる荷重を判定するための第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇと、タイヤに対して車幅方向に加えられる荷重を判定するための第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇとは同じであってもよく、異なっていてもよい。また、前後加速度Ｇ＿ｌｏｎｇｉに車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊Ｇ＿ｌｏｎｇｉ］、又は、それぞれのタイヤに対して前後方向に作用する分力Ｆｘの和ΣＦｘの絶対値ａｂｓ（ΣＦｘ）のうちのいずれかが第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定してもよい。ただし、両方が第１閾値ｋｍｉｎ＊Ｍ＊ｇ未満であるか否かを判定することで、判定結果の信頼度を高めることができる。

【0143】

ステップＳ４５が否定判定の場合（Ｓ４５／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。この場合、出力ゲインＧａｉｎを大きくすると計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0144】

一方、ステップＳ４５が肯定判定の場合（Ｓ４５／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、ステップＳ４５の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２（秒）保持されたか否かを判定する（ステップＳ４７）。第２時間Ｎ２の値は、ゲインフィードバック調整処理のステップＳ２１で用いられる第１時間Ｎ１の値よりも小さい値に設定される。ステップＳ４５の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２保持されていない場合（Ｓ４７／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。この場合においても、出力ゲインＧａｉｎを大きくしても計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0145】

一方、ステップＳ４５の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２保持された場合（Ｓ４７／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、ゲインフィードバック調整処理のステップＳ１９の条件が成立しているか否か（ステップＳ１９が肯定判定か否か）を判定する（ステップＳ４９）。例えば制御装置１８０は、ステップＳ１９の条件が成立していることを示すフラグが立てられているか否かを判定する。

【0146】

ステップＳ１９の条件が成立していない場合（Ｓ４９／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。この場合においても、出力ゲインＧａｉｎを大きくしても計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0147】

一方、ステップＳ１９の条件が成立している場合（Ｓ４９／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎの設定を、現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗから１段階大きい値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ＋１とする（ステップＳ５１）。具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインのいずれか一方を１段階大きくし、出力ゲインＧａｉｎを大きくする。このとき、図７に示したように、励起側ゲインを優先的に大きくしてもよい。ステップＳ４７で用いる第２時間Ｎ２が、ステップＳ２１で用いる第１時間Ｎ１よりも短く設定されていることから、ステップＳ１９の条件である第１の比が第２の比よりも小さい状態が第１時間Ｎ１以上継続する前であっても、車両の走行状態から、計測値が許容最大計測値を超える状況ではないと判断できる場合には、速やかに出力ゲインを大きくすることができる。

【0148】

一方、上記のステップＳ５５が肯定判定の場合（Ｓ５５／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、車両に対して所定方向に作用する加速度に車両の重量を乗じた値、又は、それぞれのタイヤに対して所定方向に作用する分力の和の値、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第２閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７は、車両の走行状態が、タイヤに対して加えられる荷重が大きい走行状態であるか否かを判別する処理であり、ゲイン調整をしない状態での基本計測値ｍｓが大きい値となることを予測するために実行される。

【0149】

図１４に示すフローチャートのステップＳ５７では、制御装置１８０は、車両に対して車幅方向の加速度が生じ得る走行状態において、車両に対して車幅方向に作用する横方向加速度Ｇ＿ｌａｔ及び遠心力の加速度ｖ＊ωの和に車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊（Ｇ＿ｌａｔ＋ｖ＊ω）］、又は、それぞれのタイヤに対して車幅方向に作用する分力Ｆｙの和ΣＦｙの絶対値ａｂｓ（ΣＦｙ）のいずれか一方又は両方が重力加速度ｇを基準とする第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えるか否かを判定する。これは、タイヤに対して車幅方向に荷重が加えられる状況において、タイヤに対して車幅方向に加えられる荷重が大きいか否かを判定する処理である。

【0150】

第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇの係数ｋｍａｘは、車両運動上、タイヤの限界に近い走行をしていることを簡易的に判定可能とするために、０～１の範囲であらかじめ設定される正の値の設定値である。横方向加速度Ｇ＿ｌａｔ及び遠心力の加速度ｖ＊ωの和に車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊（Ｇ＿ｌａｔ＋ｖ＊ω）］、又は、それぞれのタイヤに対して車幅方向に作用する分力Ｆｙの和ΣＦｙの絶対値ａｂｓ（ΣＦｙ）のうちのいずれかが第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えているか否かを判定してもよい。ただし、両方が第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えているか否かを判定することで、判定結果の信頼度を高めることができる。

【0151】

なお、車両が直進状態である場合、タイヤに対して車幅方向に荷重が加えられる状況ではない。この場合、制御装置１８０は、タイヤに対して前後方向に加えられる荷重が大きいか否かを判定してもよい。具体的に、制御装置１８０は、車両が直進走行時に加速状態となっている場合に、車両に対して前後方向に作用する前後加速度Ｇ＿ｌｏｎｇｉの絶対値ａｂｓ（Ｇ＿ｌｏｎｇｉ）に車両の重量Ｍを乗じた値ａｂｓ［Ｍ＊Ｇ＿ｌｏｎｇｉ］、又は、それぞれのタイヤに対して前後方向に作用する分力Ｆｘの和ΣＦｘの絶対値ａｂｓ（ΣＦｘ）、のいずれか一方又は両方が重力加速度を基準とする第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えているか否かを判定する。

【0152】

タイヤに対して前後方向に加えられる荷重を判定するための第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇと、タイヤに対して車幅方向に加えられる荷重を判定するための第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇとは同じであってもよく、異なっていてもよい。また、前後加速度Ｇ＿ｌｏｎｇｉに車両の重量Ｍを乗じた値の絶対値ａｂｓ［Ｍ＊Ｇ＿ｌｏｎｇｉ］、又は、それぞれのタイヤに対して前後方向に作用する分力Ｆｘの和ΣＦｘの絶対値ａｂｓ（ΣＦｘ）のうちのいずれかが第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えるか否かを判定してもよい。ただし、両方が第２閾値ｋｍａｘ＊Ｍ＊ｇを超えているか否かを判定することで、判定結果の信頼度を高めることができる。

【0153】

ステップＳ５７が否定判定の場合（Ｓ５７／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。この場合、出力ゲインＧａｉｎを大きくすると計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0154】

一方、ステップＳ５７が肯定判定の場合（Ｓ５７／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、ステップＳ５７の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２（秒）保持されたか否かを判定する（ステップＳ５９）。第２時間Ｎ２の値は、ゲインフィードバック調整処理のステップＳ２１で用いられる第１時間Ｎ１の値よりも小さい値に設定される。ステップＳ５７の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２保持されていない場合（Ｓ５９／Ｎｏ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗで維持する（ステップＳ５３）。この場合においても、出力ゲインＧａｉｎを大きくしても計測値Ｓが出力ゲインに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えるおそれがないと判断できないことから、出力ゲインＧａｉｎを調整することなく本ルーチンの処理を終了し、ステップＳ４１に戻る。

【0155】

一方、ステップＳ５７の条件を満たす状態となってから第２時間Ｎ２保持された場合（Ｓ５９／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎの設定を、現在の出力ゲイン設定値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗから１段階小さい値Ｇａｉｎ＿ｎｏｗ－１とする（ステップＳ６１）。なお、ステップＳ４７で用いる第２時間Ｎ２とステップＳ５９で用いる第２時間Ｎ２とを異ならせてもよい。

【0156】

具体的に、制御装置１８０は、励起側ゲイン及び計測側ゲインのいずれか一方を１段階小さくし、出力ゲインＧａｉｎを小さくする。これにより、計測されていた最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔを計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓに近づけ、同じような走行状態が継続される場合に計測される計測値Ｓが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを超えるおそれを低減することができる。特に、励起側ゲインを維持し、計測側ゲインを小さくすることにより、計測値Ｓの範囲を小さくしつつ、計測する荷重の解像度を高めることができる。

【0157】

制御装置１８０は、以上説明した各ステップの処理を所定のサンプリング周期で繰り返し実行する。制御装置１８０は、ロードセル１のブリッジ回路からの出力範囲が広い場合であっても、車両の走行状態に基づいて、計測された最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｔが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｎｏｗ）未満に収まるように出力ゲインＧａｉｎを設定する。これにより、計測値Ｓが計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓ及び許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿ｘ）を超えないようにブリッジ回路の出力が増幅され、荷重の計測精度を高くすることができる。

【0158】

（２－４－７．ゼロ点オフセット処理）
図１５は、ゼロ点オフセット処理の例を示すフローチャートである。ゼロ点オフセット処理は、車両のシステムの起動中、常時実行されてよいが、タイヤに加えられる分力を用いた特定の制御の実行中に実行されるように構成されていてもよい。

【0159】

まず、制御装置１８０は、ＣＡＮ通信ドライバ１８３を介して、車両状態情報を取得する（ステップＳ７１）。このステップＳ５１の処理内容は、上述のゲインフィードバック調整処理のステップＳ１１あるいはゲインフィードフォワード調整処理のステップＳ４１と同じであり、ステップＳ１１、ステップＳ４１及びステップＳ５１は一つの処理であってよい。

【0160】

次いで、制御装置１８０は、取得した車両状態情報に基づいて、ゼロ点オフセット処理の実行が可能な条件であるオフセット処理条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ７３）。オフセット処理条件は、ロードセル１に対して荷重が加えられることのない状態を判定するための条件であり、例えば車両に対して前後方向及び車幅方向の加速度が生じていないことが判定できればよい。具体的に、制御装置１８０は、車両が停止した状態であり、かつ、車両が傾いていない状態である場合に、オフセット処理条件が成立していると判定してもよい。車両が停止しているか否かは、車速センサのセンサ値の情報、あるいは、車両の停車状態を示すステータス情報に基づいて判定することができる。また、車両が傾いていないことは、傾斜センサのセンサ値の情報に基づいて判定することができる。

【0161】

オフセット処理条件が成立していない場合（Ｓ７３／Ｎｏ）、制御装置１８０は、そのまま本ルーチンを終了してステップＳ７１に戻る。一方、オフセット処理条件が成立している場合（Ｓ７３／Ｙｅｓ）、制御装置１８０は、ゼロ点オフセット処理を実行する（ステップＳ７５）。ゼロ点オフセット処理は、従来公知の手法により実行されてよい。例えばオフセット処理条件が成立している状態で検出される計測値にマイナス１を乗じた値をオフセット補正値として記録する。オフセット補正値は、ロックインアンプ１６５から入力される計測値Ｓに加算され、計測値Ｓがオフセット量相当分補正される。なお、ゼロ点オフセット処理の内容は上記の例に限定されるものではない。

【0162】

（２－４－８．ゼロ点オフセット処理の作用）
図１６は、図１１に示した、ブリッジ回路の出力のゲイン調整をしない場合での計測値（基本計測値）ｍｓ（破線）を、図１２に示した例と同じパターンでゲイン調整する際に、途中でゼロ点オフセット処理を実行した例を示す。

【0163】

図１６に示す例では、計測開始時に出力ゲインＧａｉｎが２０に設定され、第１期間では、計測値Ｓが０．１０－０．７５ｍＶの間で変動する。第１期間の計測値Ｓは、計測可能最大値Ｓ＿ｍａｘ＿ｓｙｓを大きく下回るものの、出力ゲインＧａｉｎに応じた許容最大計測値Ｓ＿ｍａｘ＿ｄｅｆ（ｇａｉｎ＿２０）を超えている。したがって、制御装置１８０は、出力ゲインＧａｉｎを０．５倍にし、図１１の場合と同じ出力ゲインＧａｉｎとしている。このため、計測開始から８秒後から１２秒後までは図１２の場合と同様に計測値Ｓが変化している。

【0164】

ただし、図１６に示す例では、計測開始から１３秒後にゼロ点オフセット処理が実行され、その時点の計測値Ｓがゼロにされる。その後、計測値Ｓは、図１２で示した出力ゲインＧａｉｎの調整をした場合の計測値Ｓから、オフセット補正値分小さい側へとスライドした値で推移している。このように、ゼロ点オフセット処理を実行することで、計測値Ｓの精度がさらに保証され、計測精度をより高めることができる。

【0165】

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0166】

例えば上記実施形態では、単軸のひずみゲージが用いられたロードセルの例を説明したが、本開示の技術を適用可能なロードセルはかかる例に限定されない。例えば図１７及び図１８に示す二軸せん断ひずみゲージが用いられたロードセルであっても本開示の技術を適用することができる。

【0167】

具体的に、図１７は、変形例の６分力検出器におけるひずみゲージの配置を示す模式図であり、図１８は、二軸せん断ひずみゲージのゲージパターンを示す説明図である。図１７に示した６分力検出器は、上述したＦｘ検出系のひずみゲージ２１～２４及びＦｚ検出系のひずみゲージ３１～３４に代えて、以下に説明するＦｘ検出系のせん断ひずみゲージ２７１，２７２及びＦｚ検出系のせん断ひずみゲージ２７５，２７７を設けたものである。図１８には、一例としてせん断ひずみゲージ２７１を示すが、せん断ひずみゲージ２７２，２７５，２７７も実質的に同様のゲージパターンを有する。

【0168】

せん断ひずみゲージ２７１は、いわゆる矢型２軸（２極）に構成されている。せん断ひずみゲージ２７１は、Ｃｒ－Ｎ薄膜等からなる第１検出部２７１ａ及び第２検出部２７１ｂを、絶縁体の薄膜である共通の絶縁層２７１ｃ上に形成したものである。第１検出部２７１ａ及び第２検出部２７１ｂは、それぞれ検出方向に沿って平行に配置された複数の直線部を順次直列に接続して構成されている。第１検出部２７１ａ及び第２検出部２７１ｂは、直線部が伸縮する方向（検出方向）のひずみに応じて電気抵抗が変化しやすいように設定されている。第１検出部２７１ａ及び第２検出部２７１ｂの検出方向は、実質的に直交するように配置されている。せん断ひずみゲージ２７１は、第１検出部２７１ａ及び第２検出部２７１ｂの検出方向が、円筒部２５０の中心軸方向に対してそれぞれ４５°反対方向に傾斜するように円筒部２５０の外周面に取り付けられる。なお、せん断ひずみゲージ２７２，２７５，２７７も同様に円筒部２５０の外周面に取り付けられる。

【0169】

図１７に示すように、せん断ひずみゲージ２７１，２７２，２７５，２７７は、円筒部２５０の中心軸方向における中央部の外周面に貼付されている。Ｆｘ検出系のせん断ひずみゲージ２７１は、Ｍｘ検出系のひずみゲージ２５１，２５２の中間に配置されている。Ｆｘ検出系のせん断ひずみゲージ２７２は、Ｍｘ検出系のひずみゲージ２５３，２５４の中間（せん断ひずみゲージ２７１と中心軸対象となる位置）に配置されている。Ｆｚ検出系のせん断ひずみゲージ２７５は、Ｍｚ検出系のひずみゲージ２６１，２６２の中間に配置されている。Ｆｚ検出系のせん断ひずみゲージ２７７は、Ｍｚ検出系のひずみゲージ２６３，２６４の中間（せん断ひずみゲージ２７５と中心軸対象となる位置）に配置されている。

【0170】

また、Ｆｙ検出系のひずみゲージ２８１～２８４、Ｍｙ検出系のひずみゲージ２９１～２９４は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ２７１，２７２及びＦｚ検出系のひずみゲージ２７５，２７７との干渉を避けるため、中心軸回りにおける位置をずらして配置されている。例えば、図１７に示すように、せん断ひずみゲージ２７１、ひずみゲージ２８２、ひずみゲージ２９２、せん断ひずみゲージ２７７、ひずみゲージ２８４、ひずみゲージ２９４、せん断ひずみゲージ２７２、ひずみゲージ２８３、ひずみゲージ２９３、せん断ひずみゲージ２７５、ひずみゲージ２８１及びひずみゲージ２９１を、円筒部２５０の周方向に沿って、中心軸回りの角度を３０°間隔でずらした位置に順次配置する構成とすることができる。

【0171】

Ｆｘ検出系のせん断ひずみゲージ２７１，２７２がそれぞれ有する第１検出部及び第２検出部は、図３に示したブリッジ回路と同様のブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路は、円筒部２５０へ入力されるＦｘ方向分力に応じた出力を発生する。同様に、Ｆｚ検出系のせん断ひずみゲージ２７５，２７７がそれぞれ有する第１検出部及び第２検出部は、図３に示したブリッジ回路と同様のブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路は、円筒部２５０へ入力されるＦｚ方向分力に応じた出力を発生する。

【0172】

このように構成される二軸せん断ひずみゲージを用いたロードセルであっても本開示の技術を適用することができ、上記実施形態により得られる効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0173】

１：ロードセル、２１・２２・２３・２４：ひずみゲージ、８０：ブリッジ回路、８１：第１端子、８２：第２端子、８３：第３端子、８４：第４端子、１６０：測定回路、１６１：励起側差動増幅回路、１６３：計測側差動増幅回路、１６５：ロックインアンプ、１８０：制御装置、１８３：ＣＡＮ通信ドライバ、１９１：ＣＡＮバス、２００：荷重検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】