CN104742680A - 车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够实现根据轮速推定车辆的状态量的推定精度的提高的车辆状态推定装置。该车辆状态推定装置具备：轮速检测单元；制动操作量检测单元；驱动操作量检测单元；转向操作量检测单元；第一状态量推定单元，推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；第一变动推定单元，推定由操作输入引起的轮速变动量；第二变动推定单元，根据检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；第三变动推定单元，通过从实际的轮速变动量中除去由操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及第二状态量推定单元，基于由路面输入引起的轮速变动量，推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。

Description

车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置

技术领域

本发明涉及车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置。

背景技术

以往，存在基于轮速来检测车辆的侧倾的检测装置。例如，在专利文献1中公开了一种侧倾检测装置，检测车辆的绕前后轴的旋转运动，其具备：分别检测车辆左右的车轮速度的第一、第二车轮速度检测单元；基于该检测到的左右的车轮速度，求出左右轮各自的簧上共振频率区域的车轮速度的变动量的第一、第二轮速变动量提取单元；以及基于该求出的左右轮的变动量的反相成分，来运算绕车辆前后轴的旋转运动的大小的侧倾运算单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-319051号公报

发明内容

在此，轮速的变动量不仅受到簧上的举动的影响，而且也受到簧下的举动的影响。因此，例如，左右轮的轮速的差量不一定原封不动地表示侧倾。而且，轮速的变动量包含由于操作输入引起的簧上举动而产生的成分。当根据包含这样的成分的状态下的轮速的变动量来推定车辆状态时，存在无法高精度地推定的可能性。这样，关于提高根据轮速来推定车辆的状态量时的精度，还存在改良的余地。

本发明的目的在于提供一种能够实现根据轮速来推定车辆的状态量的推定精度的提高的车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置。

本发明的车辆状态推定装置的特征在于，具备：轮速检测单元，检测各车轮的轮速；制动操作量检测单元，检测制动操作量；驱动操作量检测单元，检测驱动操作量；转向操作量检测单元，检测转向操作量；第一状态量推定单元，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；第一变动推定单元，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；第二变动推定单元，根据由所述轮速检测单元检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；第三变动推定单元，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及第二状态量推定单元，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。

在上述车辆状态推定装置中，优选的是，根据基于所述制动操作量、所述驱动操作量而推定的簧上重心的上下位移、前后位移及俯仰角和基于所述转向操作量而推定的簧上重心的左右位移、侧倾角及横摆角，来推定由所述操作输入引起的轮速变动量。

在上述车辆状态推定装置中，优选的是，所述车辆状态推定装置还具备推定总计簧上状态量的第三状态量推定单元，所述总计簧上状态量是将由所述操作输入引起的簧上状态量的推定值与由所述路面输入引起的簧上状态量的推定值相加后的簧上状态量。

本发明的车辆控制装置的特征在于，具备：轮速检测单元，检测各车轮的轮速；制动操作量检测单元，检测制动操作量；驱动操作量检测单元，检测驱动操作量；转向操作量检测单元，检测转向操作量；第一状态量推定单元，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；第一变动推定单元，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；第二变动推定单元，根据由所述轮速检测单元检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；第三变动推定单元，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；第二状态量推定单元，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方；以及控制单元，基于由所述路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值的至少任一方来控制所述车辆的悬架装置。

本发明的车辆状态推定方法的特征在于，包括：轮速检测步骤，检测各车轮的轮速；制动操作量检测步骤，检测制动操作量；驱动操作量检测步骤，检测驱动操作量；转向操作量检测步骤，检测转向操作量；操作输入起因状态量推定步骤，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；操作输入起因变动推定步骤，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；实际变动推定步骤，根据由所述轮速检测步骤检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；路面输入起因变动推定步骤，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及路面输入起因状态量推定步骤，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。

发明效果

本发明的车辆状态推定装置具备：轮速检测单元，检测各车轮的轮速；制动操作量检测单元，检测制动操作量；驱动操作量检测单元，检测驱动操作量；转向操作量检测单元，检测转向操作量；第一状态量推定单元，基于制动操作量、驱动操作量及转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；第一变动推定单元，基于由操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；第二变动推定单元，根据由轮速检测单元检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；第三变动推定单元，通过从实际的轮速变动量中除去由操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及第二状态量推定单元，基于由路面输入引起的轮速变动量，推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。根据本发明的车辆状态推定装置，起到能够实现根据轮速推定车辆的状态量的推定精度的提高这样的效果。

附图说明

图1是实施方式的车辆状态推定装置的框图。

图2是实施方式的车辆的简要结构图。

图3是说明车轮的旋转角度的变动量的图。

图4是前后位移变动量的说明图。

图5是由俯仰产生的前后位移变动量的说明图。

图6是由车辆的旋转产生的前后位移变动量的说明图。

图7是由悬架装置的行程产生的前后位移变动量的说明图。

图8是由俯仰产生的簧下俯仰角的说明图。

图9是由悬架装置的行程产生的簧下俯仰角的说明图。

图10是表示实施方式的车辆状态推定装置的推定结果的一例的图。

图11是表示跳振速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图12是表示以路面输入的相位为基准的跳振速度的相位的频率特性的图。

图13是表示簧上俯仰角速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图14是表示以路面输入的相位为基准的簧上俯仰角速度的相位的频率特性的图。

图15是表示簧上侧倾角速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图16是表示以路面输入的相位为基准的簧上侧倾角速度的相位的频率特性的图。

图17是表示右前相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图18是表示以路面输入的相位为基准的右前相对速度的相位的频率特性的图。

图19是表示左前相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图20是表示以路面输入的相位为基准的左前相对速度的相位的频率特性的图。

图21是表示右后相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图22是表示以路面输入的相位为基准的右后相对速度的相位的频率特性的图。

图23是表示左后相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图。

图24是表示以路面输入的相位为基准的左后相对速度的相位的频率特性的图。

图25是实施方式的悬架控制的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置。需要说明的是，没有通过该实施方式来限定本发明。而且，下述的实施方式中的结构要素包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素或实质上相同的结构要素。

[实施方式]

参照图1至图25，对实施方式进行说明。本实施方式涉及车辆状态推定装置、车辆状态推定方法及车辆控制装置。图1是本发明的实施方式的车辆状态推定装置的框图，图2是实施方式的车辆的简要结构图，图3是说明车轮的旋转角度的变动量的图，图4是前后位移变动量的说明图，图5是由俯仰产生的前后位移变动量的说明图，图6是由车辆的旋转产生的前后位移变动量的说明图，图7是由悬架装置的行程产生的前后位移变动量的说明图，图8是由俯仰产生的簧下俯仰角的说明图，图9是由悬架装置的行程产生的簧下俯仰角的说明图，图10是表示实施方式的车辆状态推定装置的推定结果的一例的图。

本实施方式的车辆状态推定装置101分别推定簧上速度、及簧上与簧下的相对速度作为车辆的状态量。作为推定车辆的状态量的方法，可考虑基于轮速的变动量的推定方法。然而，轮速的变动量不仅受到簧上的举动的影响，而且也受到簧下的举动的影响。而且，轮速的变动量包含由于操作输入引起的簧上举动而产生的成分。当根据包含有这样的成分的状态下的轮速的变动量来推定车辆状态时，存在无法高精度地推定的可能性。

本实施方式的车辆状态推定装置101将轮速变动量中的由操作输入(油门、制动器、转向器)引起的簧上举动所产生的轮速变动量除去，根据路面输入与轮速变动量的关系来推定路面输入。根据推定的路面输入来推定簧上或簧下的举动。根据本实施方式的车辆状态推定装置101，能够根据轮速高精度地推定车辆状态。

首先，参照图2，说明本实施方式的车辆100。如图2所示，车辆100构成为包含车辆状态推定装置101、车轮2(2FR、2FL、2RR、2RL)、悬架装置10(10FR、10FL、10RR、10RL)。本实施方式的车辆状态推定装置101构成为包含ECU1、轮速检测单元4(4FR、4FL、4RR、4RL)、制动操作量检测单元5、驱动操作量检测单元6及转向操作量检测单元7。而且，如后所述，本实施方式的ECU1具有作为对悬架装置10(10FR、10FL、10RR、10RL)进行控制的控制单元的功能。因此，车辆100搭载车辆控制装置102，该车辆控制装置102包含ECU1、轮速检测单元4、制动操作量检测单元5、驱动操作量检测单元6及转向操作量检测单元7。

车辆100具有右前轮2FR、左前轮2FL、右后轮2RR及左后轮2RL作为车轮2。而且，车辆100具有右前悬架装置10FR、左前悬架装置10FL、右后悬架装置10RR及左后悬架装置10RL作为悬架装置10。需要说明的是，在本说明书中，各结构要素的标号的尾标FR表示与右前轮2FR有关。同样，标号的尾标FL表示与左前轮2FL有关，RR表示与右后轮2RR有关，RL表示与左后轮2RL有关。

悬架装置10将簧下与簧上连接。在此，簧下包括前、后的臂构件、关节等，是车辆100中的相对于悬架装置10而与车轮2侧连接的部分。簧上是车辆100中的由悬架装置10支承的部分，例如车身3。悬架装置10通过伸缩而容许簧上与簧下的相对位移。悬架装置10例如相对于铅垂轴以规定的角度倾斜地设置。

悬架装置10构成为包含减振器11(11FR、11FL、11RR、11RL)和悬架促动器12(12FR、12FL、12RR、12RL)。减振器11产生使簧上与簧下的相对运动衰减的衰减力。悬架促动器12调节减振器11产生的衰减力(衰减系数)。悬架促动器12能够使减振器11的衰减特性从相对软的衰减特性(衰减力小)到相对硬的衰减特性(衰减力大)为止变化为任意的特性。

在各车轮2FR、2FL、2RR、2RL配置有检测各自的轮速的轮速检测单元4(4FR、4FL、4RR、4RL)。右前轮速检测单元4FR检测右前轮2FR的轮速。同样，左前轮速检测单元4FL、右后轮速检测单元4RR、左后轮速检测单元4RL分别检测左前轮2FL、右后轮2RR、左后轮2RL的轮速。表示各轮速检测单元4FR、4FL、4RR、4RL的检测结果的信号向ECU1输出。

本实施方式的ECU1是具有计算机的电子控制组件。ECU1具有作为推定车辆状态的各推定单元的功能。而且，ECU1与各车轮2FR、2FL、2RR、2RL的悬架装置10电连接，对悬架装置10进行控制。

制动操作量检测单元5检测制动操作量。制动操作量例如是制动踏板的踏板行程或向制动踏板输入的踏力、制动踏板的踏板速度等。驱动操作量检测单元6检测驱动操作量。驱动操作量例如是油门踏板的开度、油门踏板的踏板速度、节气门的开度等。转向操作量检测单元7检测转向操作量。转向操作量例如是方向盘的转向角、转向转矩、转向速度等。表示制动操作量检测单元5、驱动操作量检测单元6及转向操作量检测单元7的检测结果的信号向ECU1输出。

如图1的框图所示，本实施方式的ECU1构成为包括第一状态量推定单元21、第一变动推定单元22、第二变动推定单元23、第三变动推定单元24、第二状态量推定单元25、第三状态量推定单元26。

(第一状态量推定单元)

第一状态量推定单元21基于制动操作量、驱动操作量及转向操作量来推定操作输入引起的车辆100的簧上状态量。在此，簧上状态量是车辆100的簧上的状态量，例如簧上的举动。本实施方式的簧上状态量是簧上的重心位置在前后方向、左右方向、上下方向上的位移变动的速度、及簧上的俯仰角速度、侧倾角速度、横摆角速度。需要说明的是，簧上的重心位置(以下，简称为“重心位置”)的位移变动是与根据车辆100的车速而决定的某时刻的重心位置相对的该时刻的实际的重心位置的偏移量。

例如，在车辆100的行驶中，若由于路面的凹凸而车辆100在上下方向上跳振，则发生重心位置的上下方向的位移变动。而且，当进行制动操作或驱动操作时，发生重心位置在车辆前后方向上的位移变动、俯仰角的变动。而且，当进行转向操作时，发生重心位置的左右方向的位移变动、横摆角、侧倾角等的变动。

第一状态量推定单元21基于由制动操作量检测单元5检测到的制动操作量、由驱动操作量检测单元6检测到的驱动操作量、及由转向操作量检测单元7检测到的转向操作量，来推定操作输入引起的簧上状态量。第一状态量推定单元21具有基于驱动操作的推定单元21a、基于制动操作的推定单元21b、基于转向操作的推定单元21c。

基于驱动操作的推定单元21a根据从驱动操作量检测单元6取得的驱动操作量a，来推定通过驱动操作产生的簧上状态量。基于制动操作的推定单元21b根据从制动操作量检测单元5取得的制动操作量b，来推定通过制动操作产生的簧上状态量。基于转向操作的推定单元21c根据从转向操作量检测单元7取得的转向操作量δ，来推定通过转向操作产生的簧上状态量。通过各推定单元21a、21b、21c推定的簧上状态量通过加算单元21d而相加。从加算单元21d输出的值是驱动操作产生的簧上状态量、制动操作产生的簧上状态量、转向操作产生的簧上状态量加在一起的“操作输入引起的簧上状态量”。操作输入引起的簧上状态量从加算单元21d向第一变动推定单元22输入。

(第一变动推定单元)

第一变动推定单元22基于操作输入引起的簧上状态量来推定操作输入引起的轮速变动量。通过驱动、制动、转向的各操作输入，而车辆100的簧上发生状态量的变化。第一变动推定单元22推定通过该簧上举动而产生的各车轮2的轮速变动量。

ECU1具有基于制驱动力的轮速变动推定单元27。基于制驱动力的轮速变动推定单元27包括基于驱动力的推定单元27a和基于制动力的推定单元27b。基于驱动力的推定单元27a根据驱动操作量a来推定驱动力产生的各车轮2的轮速变动量。基于制动力的推定单元27b根据制动操作量b来推定制动力引起的各车轮2的轮速变动量。通过基于驱动力的推定单元27a而推定的轮速变动量和通过基于制动力的推定单元27b而推定的轮速变动量由加算单元27c相加。从加算单元27c输出的值是驱动力产生的轮速变动量与制动力产生的轮速变动量相加得到的由驱动·制动力产生的轮速变动量(以下，称为“制驱动力产生的轮速变动量”)。制驱动力产生的轮速变动量从加算单元27c向第二变动推定单元23输入。

(第二变动推定单元)

第二变动推定单元23根据由轮速检测单元4检测到的轮速来推定将制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量。在本说明书中，“实际的轮速变动量”是从检测到的轮速的轮速变动量中除去制驱动力产生的轮速变动量、换言之由车速的变化产生的轮速变动量而得到的值。实际的轮速变动量包括由从路面的凹凸等向车轮2输入的路面输入引起的轮速变动量和由通过操作输入产生的簧上状态的变化引起的轮速变动量(由操作输入引起的轮速变动量)。

(第三变动推定单元)

第三变动推定单元24通过从实际的轮速变动量中除去操作输入引起的轮速变动量，来推定路面输入引起的轮速变动量。第三变动推定单元24从由第二变动推定单元23输出的值中减去由第一变动推定单元22输出的值。即，第三变动推定单元24针对各车轮2，从实际的轮速变动量中除去操作输入引起的轮速变动量。第三变动推定单元24的输出向第二状态量推定单元25输入。

(第二状态量推定单元)

第二状态量推定单元25基于路面输入引起的轮速变动量，来推定路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。第二状态量推定单元25具有路面输入推定单元25a、簧上状态量推定单元25b、相对速度推定单元25c。路面输入推定单元25a根据路面输入引起的轮速变动量来推定路面输入。

簧上状态量推定单元25b基于由路面输入推定单元25a推定的路面输入，来推定路面输入引起的簧上状态量。相对速度推定单元25c基于由路面输入推定单元25a推定的路面输入，来推定簧上与簧下的相对速度。

(第三状态量推定单元)

第三状态量推定单元26推定总计簧上状态量，该总计簧上状态量是将操作输入引起的簧上状态的推定值与路面输入引起的簧上状态量的推定值相加后的簧上状态量。第三状态量推定单元26将从簧上状态量推定单元25b输出的路面输入引起的簧上状态量的推定值与从加算单元21d输出的操作输入引起的簧上状态量的推定值相加。从第三状态量推定单元26输出的总计簧上状态量是车辆100的实际的簧上状态量的推定值。本实施方式的ECU1基于推定的总计簧上状态量及相对速度，来控制悬架装置10。

接着，详细说明本实施方式的车辆状态量推定装置101进行车辆状态量的推定所涉及的理论式。首先，轮胎转速变动量ω能够通过下述[数学式1]算出。需要说明的是，轮胎转速变动量ω是车轮2的转速的变动量。轮胎转速变动量ω是转速相对于与当前的车速对应的车轮2的转速的变动量，例如，是由于路面输入或簧上的举动而产生的变动量。换言之，轮胎转速变动量ω是与稳态地移动的量相对的变动量(动态的变动量)。轮胎转速变动量ω可以如以下参照图3说明的那样，通过车轮2的半径r和簧下的前后位移变动量X_A，而如[数学式1]那样表示。需要说明的是，文字的上的点(·)记号表示微分值。

【数学式1】

$\mathrm{\ω}={\stackrel{\·}{X}}_A/r=[{\stackrel{\·}{X}}_B+({\stackrel{\·}{X}}_A-{\stackrel{\·}{X}}_B)]/r$

图3的虚线所示的车轮2的位置是车轮2稳态地移动时的车轮位置，例如，根据车速而决定的某规定时刻的车轮位置。实线所示的车轮2的位置表示规定时刻的实际的车轮位置。通过路面输入或操作输入，在虚线所示的车轮位置与实线所示的车轮位置处发生车辆前后方向的位置的变动。该车辆前后方向上的车轮位置的变动对应于簧下的前后位移变动量X_A。与簧下的前后位移变动量X_A对应的车轮2的旋转角度的变动量β可以如图3所示近似为X_A/r。轮胎转速变动量ω是对旋转角度的变动量β进行微分后的值，因此能够如[数学式1]那样近似求出。

在此，说明[数学式1]的右边的括弧内的第一项。该第一项是车轴位置TC(参照图4)处的簧上的前后位移变动量X_B的微分值。需要说明的是，车轴位置TC是在各车轮2的中心轴线上且车轮2的宽度方向的中央的点。车轴位置TC处的簧上的前后位移变动量X_B可表示为图4所示的簧上(重心位置PG)的前后位移变动量X_BG、基于图5所示的簧上俯仰角θ_BG的变动量、基于图6所示的簧上横摆角Ψ_BG的变动量的和。

如图4所示，簧上沿车辆前后方向发生位置变动时，在车轴位置TC处观察到的簧上的前后位移变动量X_B包含簧上的前后方向的位置变动产生的成分X_Ba。该前后方向的位置变动产生的成分X_Ba如下述式(1)所示表示为重心位置PG处的簧上的前后位移变动量X_BG。

X_Ba＝X_BG…(1)

如图5所示，在车辆100发生俯仰时，在车轴位置TC处观察到的簧上的前后位移变动量X_B包含俯仰产生的成分X_Bb。该俯仰产生的成分X_Bb基于簧上俯仰角θ_BG，表示为下述式(2)。在此，H：车轴位置TC与重心位置PG在高度方向上的距离。

X_Bb＝-θ_BG×H…(2)

如图6所示，在车辆100产生横摆方向的举动(绕铅垂轴的旋转)时，车轴位置TC处观察到的簧上的前后位移变动量X_B包含横摆方向的举动产生的成分X_Bc。横摆方向的举动产生的成分X_Bc基于簧上横摆角Ψ_BG，表示为下述式(3)。在此，W：车宽方向上的重心位置PG与车轴位置TC的距离。

X_Bc＝Ψ_BG×W…(3)

以上的3个成分X_Ba、X_Bb、X_Bc的和是在车轴位置TC处观察到的簧上的前后位移变动量X_B。即，导出下述式(4)。

X_B＝-θ_BG×H+X_BG+Ψ_BG×W…(4)

接着，说明[数学式1]的右边的括弧内的第二项。该第二项是涉及簧上与簧下的相对位移、即悬架装置10的上下行程的项。通过悬架装置10的行程，如图7所示，车轮2与作为簧上的车身3沿上下方向发生相对位移。在此，悬架装置10相对于上下方向而向车辆前后方向倾斜时，车轮2和车身3在车辆前后方向上也发生相对位移。簧上与簧下的前后位移变动量之差(X_A-X_B)可以用下述式(5)表示。

X_A-X_B＝α_X(Z_A-Z_B)…(5)

在此，Z_A：簧下的上下位移变动量，Z_B：车辆前后方向的车轴位置TC处的簧上的上下位移变动量，α_X：悬架装置10的每单位行程量的簧上与簧下的车辆前后方向的相对位移量。

根据上述[数学式1]及上述式(1)至式(5)，导出下述[数学式2]。

【数学式2】

$\mathrm{\ω}=[(-{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{BG}}H+{\stackrel{\·}{X}}_{\mathrm{BG}}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{BG}}W)+{\mathrm{\α}}_X({\stackrel{\·}{Z}}_A-{\stackrel{\·}{Z}}_B)]/r$

接着，参照图8及图9，说明簧下俯仰角θ_A。簧下俯仰角θ_A是簧下的俯仰角，表示簧下相对于路面的车辆前后方向上的倾斜角。在车辆100中，由于悬架装置10的伸缩，簧上俯仰角θ_BG与簧下俯仰角θ_A有时不同。换言之，簧下俯仰角θ_A包含与簧上俯仰角θ_BG对应的成分θ_Aa和悬架装置10的伸缩产生的成分θ_Ab。

如图8所示，与簧上俯仰角θ_BG对应的成分θ_Aa等于簧上俯仰角θ_BG。即，与簧上俯仰角θ_BG对应的成分θ_Aa用下述式(6)表示。

θ_Aa＝θ_BG…(6)

图9表示由于路面输入等而车辆100的前轮2FR、2FL的悬架装置10FR、10FL收缩，后轮2RR、2RL的悬架装置10RR、10RL未伸缩的状态。悬架装置10的伸缩产生的成分θ_Ab如图9所示用下述式(7)表示。

θ_Ab＝-α_θ(Z_A-Z_B)…(7)

在此，α_θ：悬架装置10的每单位行程量的簧下俯仰角。

通过上述式(6)及式(7)，簧下俯仰角θ_A的角速度变动(簧下俯仰角θ_A的微分值)如下述[数学式3]那样表示。

【数学式3】

${\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_A={\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{BG}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θ}}({\stackrel{\·}{Z}}_A-{\stackrel{\·}{Z}}_B)$

接着，说明轮速变动量Δω。轮速变动量Δω是由轮速检测单元4检测的轮速的变动量。轮速变动量Δω用下述[数学式4]表示。由轮速检测单元4检测的轮速不仅包含相对于路面的前后方向的相对移动产生的转速成分，而且也包含簧下俯仰角θ_A的变化产生的转速成分。即，轮速变动量Δω如[数学式4]那样，成为轮胎转速变动量ω与簧下俯仰角θ_A的角速度变动的差量。ECU1具有从由轮速检测单元4检测到的轮速中除去与当前的车速对应的轮速而算出轮速变动量Δω的轮速变动量推定单元。

【数学式4】

$\mathrm{\Δ\ω}=\mathrm{\ω}-{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_A$

当将上述[数学式2]、[数学式3]代入[数学式4]时，导出下述[数学式5]。

【数学式5】

$\mathrm{\Δ\ω}=[(-{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{BG}}H+{\stackrel{\·}{X}}_{\mathrm{BG}}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{BG}}W)+{\mathrm{\α}}_x({\stackrel{\·}{Z}}_A-{\stackrel{\·}{Z}}_B)]/r-[{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{BG}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θ}}({\stackrel{\·}{Z}}_A-{\stackrel{\·}{Z}}_B)]$

接着，说明上下位移变动量。车轴位置TC处的簧上的上下位移变动量Z_B可以用下述式(8)表示。下述式(8)的右边第一项是簧上的重心位置PG的上下位移变动量。而且，式(8)的右边第二项是簧上的俯仰产生的上下位移变动量(近似值)。而且，式(8)的右边第三项是簧上的侧倾产生的上下位移变动量(近似值)。

在此，L：车辆前后方向上的车轴位置TC与重心位置PG的距离(参照图4)，簧上侧倾角。需要说明的是，关于车轴位置TC与重心位置PG的距离L，前轮2FR、2FL的情况下的该距离L_F与后轮2RR、2RL的情况下的该距离L_R可以是不同的值。

关于上述式(8)，以右前轮2FR为例进行说明，右前轮2FR的车轴位置TC处的簧上的上下位移变动量Z_B1可以在重心位置PG的上下位移变动量Z_BG的基础上加上或减去簧上的俯仰产生的上下位移变动量和簧上的侧倾产生的上下位移变动量而求出。例如，以前轮侧沉入的方式簧上发生俯仰时，从重心位置PG的上下位移变动量Z_BG减去簧上的俯仰产生的上下位移变动量(L×θ_BG)。而且，以车辆右侧沉入的方式簧上发生侧倾时，减去簧上的侧倾产生的上下位移变动量(W×)。

与之相反，以前轮侧浮起的方式簧上发生俯仰时，向重心位置PG的上下位移变动量Z_BG加上簧上的俯仰产生的上下位移变动量(L×θ_BG)。而且，以车辆右侧浮起的方式簧上发生侧倾时，加上簧上的侧倾产生的上下位移变动量(W×)。关于其他的车轮2FL、2RR、2RL也同样算出车轴位置处的簧上的上下位移变动量Z_B。

根据上述式(8)，车轴位置TC处的簧上的上下位移变动速度如下述[数学式6]那样表示。

【数学式6】

根据[数学式1]对[数学式6]进行扩张，并将4轮量的轮速变动量以矩阵标记时，得到下述[数学式7]。需要说明的是，矩阵[D]用下述[数学式8]表示，矩阵[G]用下述[数学式9]表示，矩阵[E]用下述[数学式10]表示，矩阵[F]用下述[数学式11]表示，矩阵[C]用下述[数学式12]表示。

【数学式7】

【数学式8】

$\left[D\right]=\left(\begin{array}{cccccc}0& -H_F/r_F& 1/r_F& 0& 0& W_F/r_F\\ 0& -H_F/r_F& 1/r_F& 0& 0& -W_F/r_F\\ 0& -H_R/r_R& 1/r_R& 0& 0& W_R/r_R\\ 0& -H_R/r_R& 1/r_R& 0& 0& -W_R/r_R\end{array}\right)$

【数学式9】

$\left[G\right]=\left(\begin{array}{cccccc}0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right)$

【数学式10】

$\left[E\right]=\left(\begin{array}{cccc}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{XF}}/r_F& 0& 0& 0\\ 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{XF}}/r_F& 0& 0\\ 0& 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{XR}}/r_R& 0\\ 0& 0& 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{XR}}/r_R\end{array}\right)$

【数学式11】

$\left[F\right]=\left(\begin{array}{cccc}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θF}}& 0& 0& 0\\ 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θF}}& 0& 0\\ 0& 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θR}}& 0\\ 0& 0& 0& {\mathrm{\α}}_{\mathrm{\θR}}\end{array}\right)$

【数学式12】

$\left[C\right]=\left(\begin{array}{cccccc}1& -L_F& 0& 0& -W_F& 0\\ 1& -L_F& 0& 0& W_F& 0\\ 1& L_R& 0& 0& -W_R& 0\\ 1& L_R& 0& 0& W_R& 0\end{array}\right)$

在此，Δω₁：右前轮2FR的轮速变动量，Δω₂：左前轮2FL的轮速变动量，Δω₃：右后轮2RR的轮速变动量，Δω₄：左后轮2RL的轮速变动量。即，各变量的下标1表示与右前轮2FR有关的值，下标2表示与左前轮2FL有关的值，下标3表示与右后轮2RR有关的值，下标4表示与左后轮2RL有关的值。

其他的变量如以下那样。

ω₁、ω₂、ω₃、ω₄：右前、左前、右后、左后的各车轮2的轮胎转速变动量

θ_A1、θ_A2、θ_A3、θ_A4：右前、左前、右后、左后的各车轮2的位置的簧下俯仰角

X_A1、X_A2、X_A3、X_A4：右前、左前、右后、左后的各车轮2的簧下前后位移变动量

X_B1、X_B2、X_B3、X_B4：右前、左前、右后、左后的各车轮2的车轴位置TC处的簧上的前后位移变动量

Z_A1、Z_A2、Z_A3、Z_A4：右前、左前、右后、左后的各车轮2的簧下的上下位移变动量

Z_B1、Z_B2、Z_B3、Z_B4：右前、左前、右后、左后的各车轮2的车轴位置TC处的簧上的上下位移变动量

Y_BG：簧上的重心位置PG的左右位移变动量

r_F：前轮2FR、2FL的半径

r_R：后轮2RR、2RL的半径

L_F：前轮2FR、2FL的车轴位置TC与重心位置PG的车辆前后方向的距离

L_R：后轮2RR、2RL的车轴位置TC与重心位置PG的车辆前后方向的距离

W_F：前轮2FR、2FL的车轴位置TC与重心位置PG的左右方向(车宽方向)距离

W_R：后轮2RR、2RL的车轴位置TC与重心位置PG的左右方向(车宽方向)距离

H_F：前轮2FR、2FL的车轴位置TC与重心位置PG的上下方向的距离

H_R：后轮2RR、2RL的车轴位置TC与重心位置PG的上下方向的距离

α_XF：悬架装置10FR、FL的每单位行程量的各前轮2FR、2FL的簧上与簧下的车辆前后方向的相对位移量

α_XR：悬架装置10RR、RL的每单位行程量的各后轮2RR、2RL的簧上与簧下的车辆前后方向的相对位移量

α_θF：悬架装置10FR、FL的每单位行程量的各前轮2FR、2FL的簧下俯仰角

α_θR：悬架装置10RR、RL的每单位行程量的各后轮2RR、2RL的簧下俯仰角

接着，车辆100的簧上举动可以表现为下述[数学式13]。需要说明的是，在[数学式13]中，以车辆100左右对称为前提。

【数学式13】

在此，Z₁至Z₄表示路面输入。关于路面输入Z的下标，与其他的变量的下标不同，如以下那样规定。

Z₁：向前轮2FR、2FL的左右同相的输入

Z₂：向前轮2FR、2FL的左右反相的输入

Z₃：向后轮2RR、2RL的左右同相的输入

Z₄：向后轮2RR、2RL的左右反相的输入

即，前轮同相输入Z₁是使右前轮2FR及左前轮2FL产生同相的上下位移变动的路面输入。例如，右前轮2FR及左前轮2FL分别同时驶上路面的凸部的路面输入是前轮同相输入Z₁。而且，右前轮2FR及左前轮2FL分别同时向路面的凹部沉入的输入是前轮同相输入Z₁。后轮同相输入Z₃是使右后轮2RR及左后轮2RL产生同相的上下位移变动的路面输入。

前轮反相输入Z₂是使右前轮2FR及左前轮2FL产生反相的上下位移变动的路面输入。例如，右前轮2FR驶上路面的凸部，同时左前轮2FL向路面的凹部沉入的路面输入是前轮反相输入Z₂。后轮反相输入Z₄是使右后轮2RR及左后轮2RL产生反相的上下位移变动的路面输入。

关于其他的变量，如以下那样。

(与路面输入有关的传递函数)

相对于路面输入Z_i(i＝1、2、3、4)的重心位置PG的上下位移的传递函数

相对于路面输入Z_i的簧上俯仰角的传递函数

相对于路面输入Z_i的簧上重心位置的左右位移的传递函数

相对于路面输入Z_i的簧上侧倾角的传递函数

相对于路面输入Z_i的簧上横摆角的传递函数

相对于路面输入Z_i的前轮2FR、2FL的簧下的上下位移的传递函数

相对于路面输入Z_i的后轮2RR、2RL的簧下的上下位移的传递函数

(与制驱动输入有关的传递函数)

相对于油门输入的簧上重心位置PG的上下位移的传递函数

相对于制动器输入的簧上重心位置PG的上下位移的传递函数

相对于油门输入的簧上俯仰角的传递函数

相对于制动器输入的簧上俯仰角的传递函数

相对于油门输入的簧上重心位置PG的前后位移的传递函数

相对于制动器输入的簧上重心位置PG的前后位移的传递函数

(与转向输入有关的传递函数)

相对于转向输入的簧上重心位置PG的左右位移的传递函数

相对于转向输入的簧上侧倾角的传递函数

相对于转向输入的簧上横摆角的传递函数

上述[数学式13]的右边第一项是表示路面输入产生的簧上举动，右边第二项表示操作输入产生的簧上举动。需要说明的是，右边第一项的矩阵[A]如下述[数学式14]所示，右边第二项的矩阵[P]如下述[数学式15]所示。

【数学式14】

【数学式15】

对于同相的路面输入Z₁、Z₃，可认为重心位置PG的上下位移或俯仰发生，但横向、侧倾方向及横摆方向的举动未发生。因此，在矩阵[A]中，表示同相的路面输入Z₁、Z₃与横向、侧倾方向及横摆方向的速度的关系的要素为0。而且，对于反相的路面输入Z₂、Z₄，可认为横向、侧倾方向及横摆方向的举动发生，但重心位置PG的上下位移或俯仰未发生。因此，在矩阵[A]中，表示反相的路面输入Z₂、Z₄与重心位置PG的上下变动速度及俯仰角速度的关系的要素为0。

另外，在油门操作或制动器操作中，可认为横向、侧倾方向及横摆方向的举动未发生。因此，在矩阵[P]中，表示驱动操作量a或制动操作量b与横向、侧倾方向及横摆方向的速度的关系的要素为0。而且，在转向操作中，可认为重心位置的上下方向及前后方向的位移或俯仰未发生。因此，在矩阵[P]中，表示转向操作量δ与重心位置PG的上下变动速度、前后变动速度及俯仰角速度的关系的要素为0。

接着，车辆100的簧下举动可用下述[数学式16]表现。需要说明的是，在[数学式16]中，以车辆100左右对称为前提。[数学式16]的右边表示路面输入产生的簧下举动。在本实施方式中，以操作输入产生的簧下举动未发生为前提。需要说明的是，[数学式16]的右边的矩阵[B]如下述[数学式17]所示。

【数学式16】

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{Z}}_{A1}\\ {\stackrel{\·}{Z}}_{A2}\\ {\stackrel{\·}{Z}}_{A3}\\ {\stackrel{\·}{Z}}_{A4}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{{\∂Z}_1}& -\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_2}& 0& 0\\ \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_1}& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_2}& 0& 0\\ 0& 0& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_3}& -\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_4}\\ 0& 0& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_3}& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_4}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)$

【数学式17】

$B=\left(\begin{array}{cccc}\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_1}& -\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_2}& 0& 0\\ \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_1}& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AF}}}{\∂Z_2}& 0& 0\\ 0& 0& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_3}& -\frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_4}\\ 0& 0& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_3}& \frac{\∂{\stackrel{\·}{Z}}_{\mathrm{AR}}}{\∂Z_4}\end{array}\right)$

当将上述[数学式13]及[数学式16]代入上述[数学式7]时，变成下述[数学式18]。当将[数学式18]分离成路面输入引起的部分和操作输入引起的部分时，得到下述[数学式19]。

【数学式18】

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ω}}_1\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_2\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_3\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_4\end{array}\right)=\{(D-G)-(E-F)C\}[A\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)+P\left(\begin{array}{c}a\\ b\\ \mathrm{\δ}\end{array}\right)]+(E-F)B\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)$

【数学式19】

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ω}}_1\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_2\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_3\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_4\end{array}\right)\left[\right\{(D-G)-(E-F)C\}A+(E-F)B]\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)+[(D-G)-(E-F)C]P\left(\begin{array}{c}a\\ b\\ \mathrm{\δ}\end{array}\right)$

上述[数学式19]的右边第一项是表示路面输入Z引起的簧上及簧下的举动产生的轮速变动量Δω的项。而且，[数学式19]的右边第二项是表示操作输入引起的簧上举动产生的轮速变动量Δω的项。当从上述[数学式19]除去操作输入引起的簧上举动产生的轮速变动量Δω时，如下述[数学式20]所示，剩下路面输入引起的轮速变动量Δω’。

【数学式20】

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{{\mathrm{\Δ\ω}}_1}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\ω}}_2}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\Δ\ω}}_3}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\ω}}_4}^{\′}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ω}}_1\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_2\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_3\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_4\end{array}\right)-[(D-G)-(E-F)C]P\left(\begin{array}{c}a\\ b\\ \mathrm{\δ}\end{array}\right)\\ =\left[\right\{(D-G)-(E-F)C\}A+(E-F)B]\left[\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right]\end{array}$

在此，Δω₁’表示右前轮2FR的路面输入引起的轮速变动量。同样，Δω₂’表示左前轮2FL的路面输入引起的轮速变动量，Δω₃’表示右后轮2RR的路面输入引起的轮速变动量，Δω₄’表示左后轮2RL的路面输入引起的轮速变动量。

由上述[数学式20]得到下述[数学式21]。因此，只要能够算出各车轮2的路面输入引起的轮速变动量Δω’，就能够通过下述[数学式21]推定路面输入Z_i。

【数学式21】

$\left(\begin{array}{c}{Z}_1\\ Z_2\\ Z_3\\ Z_4\end{array}\right)={\left[\right\{(D-G)-(E-F)C\}A+\{E-F\left\}B\right]}^{-1}\left(\begin{array}{c}{{\mathrm{\Δ\ω}}_1}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\ω}}_2}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\ω}}_3}^{\′}\\ {{\mathrm{\Δ\ω}}_4}^{\′}\end{array}\right)$

并且，基于推定的路面输入Z_i，能够通过下述[数学式22]推定簧上速度。而且，基于推定的路面输入Z_i，能够通过下述[数学式23]推定簧下相对于簧上的相对速度。

【数学式22】

【数学式23】

接着，说明基于本实施方式的车辆状态推定装置101的车辆状态的推定方法与上述理论式的对应关系等。第一状态量推定单元21的基于驱动操作的推定单元21a对应于矩阵[P]的第一列。而且，基于制动操作的推定单元21b对应于矩阵[P]的第二列，基于转向操作的推定单元21c对应于第三列。在本实施方式中，矩阵[P]的各要素的值作为车辆100的各种元素值而预先存储于车辆状态推定装置101。

第一状态量推定单元21具有进行上述[数学式13]的右边第二项的推定的功能。第一状态量推定单元21基于制动操作量a及驱动操作量b，来推定簧上重心位置PG的上下位移Z_BG、前后位移X_BG及俯仰角θ_BG。而且，第一状态量推定单元21基于转向操作量δ，来推定簧上重心位置PG的左右位移Y_BG、侧倾角及横摆角Ψ_BG。

基于驱动操作的推定单元21a针对簧上速度的6方向即上下方向(Z_BG)、簧上俯仰角方向(θ_BG)、车辆前后方向(X_BG)、车辆左右方向(Y_BG)、簧上侧倾角方向()及簧上横摆角方向(Ψ_BG)中的各方向，算出驱动操作量a引起的速度成分。需要说明的是，根据矩阵[P]的要素可知，本实施方式的基于驱动操作的推定单元21a实质上推定上下方向(Z_BG)、簧上俯仰角方向(θ_BG)及车辆前后方向(X_BG)这3方向的速度成分。

基于制动操作的推定单元21b针对簧上速度的6方向，算出制动操作量b引起的速度成分。需要说明的是，本实施方式的基于制动操作的推定单元21b实质上推定上下方向(Z_BG)、簧上俯仰角方向(θ_BG)及车辆前后方向(X_BG)这3方向的速度成分。基于转向操作的推定单元21c针对簧上速度的6方向，算出转向操作量δ引起的速度成分。需要说明的是，本实施方式的基于转向操作的推定单元21c实质上推定车辆左右方向(Y_BG)、簧上侧倾角方向()及簧上横摆角方向(Ψ_BG)这3方向的速度成分。加算单元21d针对簧上速度的6方向，分别加上由各推定单元21a、21b、21c算出的速度成分的值。

第一变动推定单元22对应于上述[数学式19]的右边第二项的[(D-G)-(E-F)C]。即，本实施方式的第一变动推定单元22基于操作输入产生的簧上举动与各车轮2的轮速变动量Δω的对应关系(传递函数)，来推定轮速变动量Δω中的由操作输入引起的成分。换言之，第一变动推定单元22根据基于制动操作量b、驱动操作量a而推定的簧上重心的上下位移、前后位移及俯仰角和基于转向操作量δ而推定的簧上重心的左右位移、侧倾角及横摆角，来推定操作输入引起的轮速变动量。第一变动推定单元22所使用的传递函数例如预先存储于车辆状态推定装置101。

基于驱动力的推定单元27a例如根据各车轮2的轮速变动量Δω与驱动操作量a的对应关系(传递函数)，来算出4轮的轮速变动量Δω₁至Δω₄。基于制动力的推定单元27b例如基于各车轮2的轮速变动量Δω与制动操作量b的对应关系(传递函数)，算出4轮的轮速变动量Δω₁至Δω₄。基于制驱动力的轮速变动推定单元27所使用的传递函数例如预先存储于车辆状态推定装置101。加算单元27c针对各车轮2FR、2FL、2RR、2RL，将基于驱动力的推定单元27a算出的轮速变动量Δω与基于制动力的推定单元27b算出的轮速变动量Δω相加。

基于检测到的各车轮2的轮速而算出的轮速变动量Δω向第二变动推定单元23输入。轮速变动量Δω₁、Δω₂、Δω₃、Δω₄分别是由轮速检测单元4FR、4FL、4RR、4RL检测到的轮速的变动成分。例如，由轮速检测单元4检测到的转速中的、从与当前的车速对应的转速的变动量作为轮速变动量Δω而向第二变动推定单元23输入。

第二变动推定单元23从各车轮2的轮速变动量Δω中除去基于制驱动力的轮速变动推定单元27推定出的由制驱动力产生的轮速变动量，算出实际的轮速变动量。第二变动推定单元23将实际的轮速变动量的推定值向第三变动推定单元24输出。

第三变动推定单元24从通过第二变动推定单元23取得的实际的轮速变动量中除去通过第一变动推定单元22取得的由操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量Δω’。

路面输入推定单元25a基于从第三变动推定单元24取得的由路面输入引起的轮速变动量Δω’来算出路面输入Z_i。路面输入推定单元25a例如基于路面输入引起的轮速变动量Δω’与路面输入Z_i的对应关系(传递函数)，来推定路面输入Z_i。本实施方式的路面输入推定单元25a例如基于上述[数学式21]来推定路面输入Z_i。路面输入推定单元25a所使用的传递函数例如预先存储于车辆状态推定装置101。

簧上状态量推定单元25b基于从路面输入推定单元25a取得的路面输入Z_i来推定簧上速度。簧上状态量推定单元25b例如基于6方向的簧上速度与路面输入Z_i的对应关系(传递函数)来推定簧上速度。本实施方式的簧上状态量推定单元25b例如基于上述[数学式22]来推定簧上速度。簧上状态量推定单元25b所使用的传递函数例如预先存储于车辆状态推定装置101。

相对速度推定单元25c基于从路面输入推定单元25a取得的路面输入Z_i来推定簧上与簧下的相对速度。相对速度推定单元25c例如基于簧上和簧下的上下方向的相对速度与路面输入Z_i的对应关系(传递函数)来推定相对速度。本实施方式的相对速度推定单元25c例如基于上述[数学式23]，算出4轮的各个的簧上与簧下的上下方向的相对速度。相对速度推定单元25c所使用的传递函数例如预先存储于车辆状态推定装置101。

第三状态量推定单元26将由簧上状态量推定单元25b推定的簧上速度与由加算单元21d算出的簧上速度相加，来推定总计簧上速度。由簧上状态量推定单元25b推定的簧上速度是路面输入引起的簧上状态量的推定值，由加算单元21d算出的簧上速度是操作输入引起的簧上状态量的推定值。因此，总计簧上速度表示将操作输入引起的簧上状态量与路面输入产生的簧上状态量合计后的总计簧上状态量。

参照图10，说明本实施方式的车辆状态推定装置101的推定结果。在图10中，横轴表示时间[sec]，纵轴表示簧下与簧上的上下方向的相对速度[mm/s]。在图10中，虚线是簧下与簧上的相对速度的实测值，实线是由实施方式的车辆状态推定装置101推定的簧下与簧上的相对速度的推定值。

从图10可知，相对速度的推定值(实线)成为接近于实测值(虚线)的值。而且，相对速度的推定值能高精度地推定相对速度的值的正负切换的时机。在控制悬架装置10的情况下，优选能够高精度地推定相对速度的正负。在未能高精度地推定相对速度的正负时，尽管悬架装置10伸长，也可能会设定成与收缩动作对应的衰减特性，或者反之尽管悬架装置10收缩，也可能会设定成与伸长动作对应的衰减特性。这样，当悬架装置10的实际的动作与衰减特性不匹配时，可能会影响乘坐舒适度、车辆举动，导致驾驶性能的下降。

根据本实施方式的车辆状态推定装置101，能够高精度地推定簧下与簧上的相对速度的正负、绝对值。这是因为，例如将操作输入引起的轮速变动量Δω暂时去除，基于路面输入Z_i引起的轮速变动量Δω’，来推定簧上速度、及簧下与簧上的相对速度。簧下的举动主要由路面输入引起。另一方面，簧上的举动包含操作输入引起的成分和路面输入引起的成分。本实施方式的车辆状态推定装置101基于除去了操作输入引起的轮速变动量而得到的由路面输入Z_i引起的轮速变动量Δω’来推定状态量，由此能够高精度地推定簧上速度、簧上与簧下的相对速度。

另外，本实施方式的车辆状态推定装置101由于推定值和推定所使用的检测值均是速度，因此具有推定精度良好这样的优点。例如，研究了取代本实施方式的推定方法，而基于悬架装置10的行程量(位移)来推定簧上速度、簧下与簧上的相对速度的情况。这种情况下，需要对检测到的行程量进行微分并转换成速度。微分推进相位，因此导致精度的下降。

相对于此，本实施方式的车辆状态推定装置101基于检测到的速来推定簧上速度等，因此能够避免微分引起的精度的下降的问题。而且，能够沿用对车速等进行检测的已有的轮速检测单元4的检测结果来推定簧上速度等，能够抑制设置于车辆100的装置的增加。而且，具有使用已有的轮速检测单元4能够推定车辆状态这样的优点。

(簧上速度的计算方法)

接着，参照图11至图16，具体说明由本实施方式的车辆状态推定装置101推定的结果的一例及基于推定结果的簧上速度的计算方法。图11是表示跳振速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图12是表示以路面输入的相位为基准的跳振速度的相位的频率特性的图。需要说明的是，跳振速度例如是簧上的重心位置PG的上下方向上的速度。

在图11及图12中，横轴均表示路面输入的频率[Hz]。图11的纵轴表示跳振速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益[(m/s)/(rad/s)]。图12的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的跳振速度的相位[deg]。例如，说明存在1Hz的路面输入的情况时，根据图11，轮速变动量Δω乘以约0.2的增益所得到的值成为跳振速度的大小。而且可知，根据图12求取跳振速度的相位时，对于向后轮的路面输入，是使相位前进了20[deg]左右的值。

针对全部的车轮2，求出轮速变动量Δω与增益的积，按照相位将这些积的4轮量相加，由此得到车身3的跳振速度。需要说明的是，车辆状态推定装置101不仅对于跳振速度，而且对于簧上的重心位置PG的前后方向速度、左右方向速度，也能够求出相对于轮速变动量Δω的增益的频率特性、以路面输入的相位为基准的相位的频率特性。对于簧上的重心位置PG的前后方向速度、左右方向速度，也求出轮速变动量Δω与增益的积，并将这些积的4轮分相加，由此能够得到车身3的前后方向速度、左右方向速度。

图13是表示簧上俯仰角速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图14是表示以路面输入的相位为基准的簧上俯仰角速度的相位的频率特性的图。图13及图14的横轴表示路面输入的频率。图13的纵轴表示簧上俯仰角速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益[(rad/s)/(rad/s)]。图14的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的簧上俯仰角速度的相位。

图15是表示簧上侧倾角速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图16是表示以路面输入的相位为基准的簧上侧倾角速度的相位的频率特性的图。图15及图16的横轴表示路面输入的频率。图15的纵轴表示簧上侧倾角速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益[(rad/s)/(rad/s)]。图16的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的簧上侧倾角速度的相位。

需要说明的是，车辆状态推定装置101不仅对于俯仰角速度或侧倾角速度，而且对于横摆角速度也能够求出相对于轮速变动量Δω的增益的频率特性、以路面输入的相位为基准的相位的频率特性。对于这些角速度，针对全部的车轮2，求出轮速变动量Δω与增益的积，将这些积的4轮量相加，由此能够得到俯仰角速度、侧倾角速度、横摆角速度等。

本实施方式的簧上状态量推定单元25b例如通过参照图11至图16说明的方法，来推定簧上速度。

(相对速度的计算方法)

接着，参照图17至图24，具体说明由本实施方式的车辆状态推定装置101推定的结果的一例及基于推定结果的簧上与簧下的相对速度的计算方法。图17至图24的横轴均表示路面输入的频率。图17及图18关于右前轮2FR的簧上与簧下的相对速度(以下，简称为“右前相对速度”)。图17是表示右前相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图18是表示以路面输入的相位为基准的右前相对速度的相位的频率特性的图。

图17的纵轴表示右前相对速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益[(m/s)/(rad/s)]。图18的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的右前相对速度的相位。从图17可知，其他的车轮2FL、2RR、2RL的由路面输入引起的轮速变动量Δω₂’、Δω₃’、Δω₄’分别影响右前相对速度。在路面输入的频率比1[Hz]低的低频区域中，与比这高频的区域相比，其他的车轮2FL、2RR、2RL的轮速变动量Δω₂’、Δω₃’、Δω₄’对右前相对速度的影响大。

针对全部的车轮2，求出轮速变动量Δω与增益的积，将这些积的4轮量相加，由此得到右前相对速度。

图19及图20关于左前轮2FL的簧上与簧下的相对速度(以下，简称为“左前相对速度”)。图19是表示左前相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图20是表示以路面输入的相位为基准的左前相对速度的相位的频率特性的图。图19的纵轴表示左前相对速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益。图20的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的左前相对速度的相位。

图21及图22关于右后轮2RR的簧上与簧下的相对速度(以下，简称为“右后相对速度”)。图21是表示右后相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图22是表示以路面输入的相位为基准的右后相对速度的相位的频率特性的图。图21的纵轴表示右后相对速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益。图22的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的右后相对速度的相位。

图23及图24关于左后轮2RL的簧上与簧下的相对速度(以下，简称为“左后相对速度”)。图23是表示左后相对速度相对于轮速变动量的增益的频率特性的图，图24是表示以路面输入的相位为基准的左后相对速度的相位的频率特性的图。图23的纵轴表示左后相对速度相对于各车轮2的轮速变动量Δω的增益。图24的纵轴表示以向各车轮2的路面输入的相位为基准的左后相对速度的相位。

对于左前相对速度、右后相对速度及左后相对速度，也能够与右前相对速度同样地算出。本实施方式的相对速度推定单元25c例如通过参照图17至图24说明的方法，推定各车轮2的簧上与簧下的相对速度。

(悬架控制)

本实施方式的车辆控制装置102基于路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值来控制车辆100的悬架装置10。具体而言，本实施方式的作为控制单元的ECU1基于根据路面输入引起的簧上状态量的推定值而算出的总计簧上速度、及簧上与簧下的相对速度，来控制悬架装置10。簧上与簧下的相对速度的推定值分别包括路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值。因此，ECU1基于路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值这两者，来控制悬架装置10。图25是本实施方式的悬架控制的说明图。

在图25中，横轴表示簧上的上下方向的总计簧上速度，纵轴表示簧上与簧下的上下方向的相对速度。在横轴上，原点右侧表示簧上向上移动的速度，原点左侧表示簧上向下移动的速度。总计簧上速度随着从原点远离而速度的绝对值增大。而且，在纵轴上，原点上侧表示悬架装置10收缩的方向的相对速度，原点下侧表示悬架装置10伸长的方向的相对速度。簧上与簧下的相对速度随着从原点远离而速度的绝对值增大。

车辆控制装置102根据总计簧上速度和簧上与簧下的相对速度的组合，调整悬架装置10的衰减特性。在本实施方式中，在簧上速度是向上的速度且是悬架装置10收缩的方向的相对速度时(第一象限)、以及在簧上速度是向下的速度且是悬架装置10伸长的方向的相对速度时(第三象限)，该悬架装置10的衰减特性为相对软的特性。例如，车辆控制装置102在右前轮2FR处，簧上向上移动且簧上和簧下向右前悬架装置10FR收缩的方向相对移动时，右前悬架装置10FR的衰减特性为相对软的特性。

另一方面，在簧上速度是向下的速度且是悬架装置10收缩的方向的相对速度时(第二象限)、以及在簧上速度是向上的速度且是悬架装置10伸长的方向的相对速度时(第四象限)，该悬架装置10的衰减特性为相对硬的特性。

在这样控制悬架装置10的衰减特性的情况下，在簧上与簧下的相对速度从伸长方向切换成收缩方向时，或者从收缩方向切换成伸长方向时，悬架装置10的衰减特性在硬的特性与软的特性之间切换。而且，在簧上速度从向上切换成向下时，或者从向下切换成向上时，悬架装置10的衰减特性切换。

因此，当簧上与簧下的相对速度的推定精度低时，产生尽管相对速度的方向未切换但是悬架装置10的衰减特性切换、或者尽管相对速度的方向切换但是悬架装置10的衰减特性未切换的问题。对于簧上速度也一样，当簧上速度的推定精度低时，产生尽管簧上速度的方向未切换但是悬架装置10的衰减特性切换、或者尽管簧上速度的方向切换但是悬架装置10的衰减特性未切换的问题。

相对于此，本实施方式的车辆状态推定装置101能够高精度地推定簧上速度、簧上与簧下的相对速度。由此，根据本实施方式的车辆状态推定装置101及车辆控制装置102，能抑制簧上速度、簧上与簧下的相对速度的实际的值和悬架装置10的衰减特性不一致。

(车辆状态推定方法)

如以上说明的那样，本实施方式的车辆状态推定装置101及车辆控制装置102能够执行以下所示的车辆状态推定方法。

车辆状态推定装置101及车辆控制装置102所执行的车辆状态推定方法具备：轮速检测步骤，检测各车轮的轮速；制动操作量检测步骤，检测制动操作量；驱动操作量检测步骤，检测驱动操作量；转向操作量检测步骤，检测转向操作量；操作输入起因状态量推定步骤，基于制动操作量、驱动操作量及转向操作量来推定操作输入引起的车辆的簧上状态量；操作输入起因变动推定步骤，基于操作输入引起的簧上状态量来推定操作输入引起的轮速变动量；实际变动推定单元，根据由轮速检测单元检测到的轮速来推定除去了制驱动力产生的轮速变动量后的实际的轮速变动量；路面输入起因变动推定单元，通过从实际的轮速变动量中除去操作输入引起的轮速变动量，来推定路面输入引起的轮速变动量；路面输入起因状态量推定单元，基于路面输入引起的轮速变动量，推定路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量中的至少任一方。

在本实施方式中，轮速检测单元4执行轮速检测步骤。制动操作量检测单元5执行制动操作量检测步骤。驱动操作量检测单元6执行驱动操作量检测步骤。转向操作量检测单元7执行转向操作量检测步骤。

第一状态量推定单元21执行操作输入起因状态量推定步骤。第一变动推定单元22执行操作输入起因变动推定步骤。第二变动推定单元23执行实际变动推定步骤。第三变动推定单元24执行路面输入起因变动推定步骤。第二状态量推定单元25执行路面输入起因状态量推定步骤。

需要说明的是，车辆状态推定方法还可以具备推定总计簧上状态量的总计簧上状态量推定步骤，该总计簧上状态量是将操作输入引起的簧上状态量的推定值与路面输入引起的簧上状态量的推定值相加后的簧上状态量。在本实施方式中，第三状态量推定单元26执行总计簧上状态量推定步骤。

本实施方式的车辆状态推定方法的各步骤的执行顺序可以适当规定，并不限定为记载的顺序。

[实施方式的变形例]

对上述实施方式的变形例进行说明。在上述实施方式中，车辆状态推定装置101基于路面输入引起的轮速变动量Δω’来推定簧上速度及簧上与簧下的相对速度这两者，但没有限定于此。车辆状态推定装置101基于路面输入引起的轮速变动量Δω’，可以仅推定簧上速度，也可以仅推定簧下速度，还可以仅推定簧上与簧下的相对速度。车辆状态推定装置101可以取代基于路面输入引起的轮速变动量Δω’的方法，而通过其他的方法来推定簧上速度及簧上与簧下的相对速度中的任一方。

例如，簧上速度可以根据对簧上的加速度进行检测的加速度检测单元的检测值来推定。作为加速度检测单元，可例如对车辆前后方向、左右方向、上下方向的加速度进行检测的加速度传感器、对横摆角进行检测的加速度传感器等。而且，簧上与簧下的相对速度、簧下速度可以根据对悬架装置10的行程进行检测的行程检测单元的检测结果来推定。

另外，第二状态量推定单元25也可以不推定路面输入Z_i，而根据路面输入引起的轮速变动量Δω’直接推定簧上速度、簧上与簧下的相对速度。例如，第二状态量推定单元25可以基于上述[数学式22]，根据路面输入引起的轮速变动量Δω’来算出簧上速度。而且，第二状态量推定单元25可以基于上述[数学式23]，根据路面输入引起的轮速变动量Δω’来算出簧上与簧下的相对速度。

在上述实施方式中，在理论式中有使用近似式，但也可以取代近似式而使用详细(高次)的式子。例如，可以使用考虑了车轮2的轮胎的变形等的高次的式子。

在上述实施方式中，悬架装置10的衰减特性向软和硬两阶段切换，但衰减特性的控制方式没有限定于此。例如，悬架装置10的衰减特性也可以向3阶段以上的多个硬度切换。

在上述实施方式中，作为控制单元的ECU1基于总计簧上速度及簧上与簧下的相对速度来控制悬架装置10，但控制中使用的状态量没有限定于此。控制单元可以基于路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值中的至少任一方来控制悬架装置10。

基于簧上速度、簧上与簧下的相对速度的控制的对象可以是悬架装置10以外的结构。基于车辆100的举动来控制的其他装置例如加减速装置或转向装置也可以由控制单元控制。

上述的实施方式及变形例公开的内容可以适当组合而执行。

标号说明

1 ECU

2 车轮

3 簧上(车身)

4 轮速检测单元

5 制动操作量检测单元

6 驱动操作量检测单元

7 转向操作量检测单元

10 悬架装置

11 减振器

12 悬架促动器

21 第一状态量推定单元

22 第一变动推定单元

23 第二变动推定单元

24 第三变动推定单元

25 第二状态量推定单元

25a 路面输入推定单元

25b 簧上状态量推定单元

25c 相对速度推定单元

26 第三状态量推定单元

27 基于制驱动力的轮速变动推定单元

100 车辆

101 车辆状态推定装置

102 车辆控制装置

a 驱动操作量

b 制动操作量

δ 转向操作量

Δω 轮速变动量

Δω’ 路面输入引起的轮速变动量

PG 重心位置

TC 车轴位置

Claims (5)

1.一种车辆状态推定装置，其特征在于，具备：

轮速检测单元，检测各车轮的轮速；

制动操作量检测单元，检测制动操作量；

驱动操作量检测单元，检测驱动操作量；

转向操作量检测单元，检测转向操作量；

第一状态量推定单元，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；

第一变动推定单元，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；

第二变动推定单元，根据由所述轮速检测单元检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；

第三变动推定单元，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及

第二状态量推定单元，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。

2.根据权利要求1所述的车辆状态推定装置，其中，

根据基于所述制动操作量、所述驱动操作量而推定的簧上重心的上下位移、前后位移及俯仰角和基于所述转向操作量而推定的簧上重心的左右位移、侧倾角及横摆角，来推定由所述操作输入引起的轮速变动量。

3.根据权利要求1或2所述的车辆状态推定装置，其中，

所述车辆状态推定装置还具备推定总计簧上状态量的第三状态量推定单元，所述总计簧上状态量是将由所述操作输入引起的簧上状态量的推定值与由所述路面输入引起的簧上状态量的推定值相加后的簧上状态量。

4.一种车辆控制装置，其特征在于，具备：

轮速检测单元，检测各车轮的轮速；

制动操作量检测单元，检测制动操作量；

驱动操作量检测单元，检测驱动操作量；

转向操作量检测单元，检测转向操作量；

第一状态量推定单元，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；

第一变动推定单元，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；

第二变动推定单元，根据由所述轮速检测单元检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；

第三变动推定单元，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；

第二状态量推定单元，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方；以及

控制单元，基于由所述路面输入引起的簧上状态量的推定值及簧下状态量的推定值的至少任一方来控制所述车辆的悬架装置。

5.一种车辆状态推定方法，其特征在于，包括：

轮速检测步骤，检测各车轮的轮速；

制动操作量检测步骤，检测制动操作量；

驱动操作量检测步骤，检测驱动操作量；

转向操作量检测步骤，检测转向操作量；

操作输入起因状态量推定步骤，基于所述制动操作量、所述驱动操作量及所述转向操作量来推定由操作输入引起的车辆的簧上状态量；

操作输入起因变动推定步骤，基于由所述操作输入引起的簧上状态量来推定由操作输入引起的轮速变动量；

实际变动推定步骤，根据由所述轮速检测步骤检测到的轮速，推定将由制驱动力产生的轮速变动量除去后的实际的轮速变动量；

路面输入起因变动推定步骤，通过从所述实际的轮速变动量中除去由所述操作输入引起的轮速变动量，来推定由路面输入引起的轮速变动量；以及

路面输入起因状态量推定步骤，基于由所述路面输入引起的轮速变动量来推定由路面输入引起的簧上状态量及簧下状态量的至少任一方。