JP2007147520A - 車輪状態推定装置および車両制御装置 - Google Patents

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    • B60T2240/04—Tire deformation

Abstract

【課題】車輪に作用する力または加速度を検出するためのいずれかのセンサの検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度の適切な処理を可能とする車輪状態推定装置および車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両１０に装着された車輪１４に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置において、車輪１４に作用する力または加速度を検出する加速度センサ２６が設けられた４つの車輪１４のうち、いずれかの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪状態推定装置および車両制御装置に関し、特に、車輪に作用する力や加速度を検出するセンサが車輪に設けられた車両における車輪状態推定装置および車両制御装置に関する。
従来から、トレッド部、サイドウォール部、ビード部の少なくとも１箇所に、該当箇所のゴムの歪を検出する歪ゲージが埋設された車両用タイヤが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種のタイヤを用いることにより、歪みゲージの出力値に基づいてタイヤと路面との接触状況等を把握することが可能となる。また、従来から、車両バネ下部に設けられた振動センサにより検出される車両バネ下部の振動の出力レベル（振動レベル）に基づいて車両の走行状態を推定する装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、振動センサにより検出される車両バネ下部の振動レベルを周波数変換することにより振動レベルの周波数スペクトルを求めると共に、得られた周波数スペクトルの少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを演算し、振動レベル演算値と、予め記憶された振動レベルの周波数スペクトルマスターカーブとを比較することにより路面状態が推定される。
更に、従来から、トレッド部の踏面が路面に接地した際に変形する変形する感圧導電ゴム体の抵抗変化により電流値が変化する検知信号を利用してタイヤの接地力を検知するタイヤ接地力検知方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。また、タイヤトレッド部の接地時間などのタイヤの接地長と１：１の対応関係にある接地長の指標をタイヤの複数位置で検出して比較することにより、タイヤに与えられる横力または上下力を推定する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。また、歪みセンサをサイドウォール部に設けタイヤ表面歪みを検出することによりタイヤに与えられる前後力、横力、または上下力を検出する、タイヤに作用する力の検出方法が知られている（例えば、特許文献５参照。）。また、エンコーダと協働して測定値ピックアップの出力信号などが自動車コントロールシステムに供給されるタイヤサイドウォールねじれセンサが知られている（例えば、特許文献６参照。）。
特開２００３−２２６１２０号公報 国際公開第０１／０９８１２３号パンフレット 特開２００５−０８２０１０号公報 特開２００５−２０５９５６号公報 特開２００５−１２６００８号公報 特表２００３−５０９６６６号公報
しかし、センサまたはその検出結果を送信する通信経路は何かしらの原因によって異常が生じる場合がある。特にセンサが車輪に設けられる場合、車輪の回転や車輪に作用する衝撃などの外力によって、センサまたはその通信経路は過酷な条件下に置かれることになる。また、センサの信頼性の観点などから、センサの検出結果を利用することが望ましくない場合も考えられる。このため、センサの検出結果を利用して車両制御や運転者への報知などを適切に実行する上では、一部のセンサの検出結果の利用を停止した場合を考慮することが望ましい。
そこで、本発明は、車輪に作用する力または加速度を検出するためのいずれかのセンサの検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度の適切な処理を可能とする車輪状態推定装置および車両制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪状態推定装置は、車両に装着された車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備える。
この態様によれば、たとえば車輪側検出手段またはその検出結果を送信する通信経路などに異常が発生したり車輪側検出手段の検出精度が低下したなどによって、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、その車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができる。
前記車輪側検出手段は、車両に設置された４つの車輪の各々に設けられ、前記推定手段は、４つの車輪のうち、１つの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の３つの車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定してもよい。この態様によれば、４つの車輪を有する一般的な車両などにおいて、検出結果が利用可能な他の３つの車輪の検出手段の検出結果を利用して推定を実施するため、検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を、精度良く推定することができる。
また、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度をＳ１、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪と前後同じ側且つ左右反対側の車輪に作用する力または加速度をＳ２、前後反対側且つ左右同じ側の車輪に作用する力または加速度をＳ３、前後反対側且つ左右反対側の車輪に作用する力または加速度をＳ４とした場合に、本前記推定手段は、前記車輪側検出手段により検出されたＳ２、Ｓ３、およびＳ４を、
Ｓ１＝Ｓ２×Ｓ３／Ｓ４
とすることによりＳ１を推定してもよい。この態様によれば、簡易な演算によって車輪に作用する力または加速度を推定することができる。このため、車輪状態推定装置の設計および車輪状態推定装置による制御の負担を軽減させることができる。
なお、本態様に係る車輪状態推定装置は、Ｓ１＝Ｋ×Ｓ２×Ｓ３／Ｓ４となる係数Ｋを予め保持することによりＳ１を推定してもよい。このように係数Ｋを予め保持することにより、車輪の各々に作用する力の不均衡を考慮して車輪に作用する力または加速度を精度良く推定することができる。なお、この係数Ｋは、所定時間後毎に取得して保持してもよい。これによって、検出結果の利用を停止した場合においても、その直前に取得した係数Ｋによって推定することができるため、例えば車両に積載する積載物またはその積載位置が変化したような場合でも、車輪に作用する力または加速度を精度良く推定することができる。
本発明の別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、検出された力または加速度もしくは推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、決定された制動力を実現するよう、各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、を備える。
近年、様々な情報を利用して各々の車輪の制動力を独立に制御することにより、車両の姿勢を制御する姿勢制御の開発が進められている。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して車輪の制動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明の別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、決定された駆動力を実現するよう車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、を備える。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して車輪を駆動する駆動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明のさらに別の態様は、車輪状態推定装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備える。
車体にはバネ上Ｇセンサやサスペンションのストローク量を検出するストロークセンサなど、車体に作用する力や加速度を検出する検出手段が設けられている場合がある。この態様によれば、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合において、車体側検出手段を有効に利用して、その車輪に作用する力または加速度を推定することができる。
前記推定手段は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車輪と車体との間に介在するサスペンションの各々に対応して設けられサスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定してもよい。この態様によれば、サスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段を有効に利用して、検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定することができる。
本発明のさらに別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、検出された力または加速度もしくは推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、決定された制動力を実現するよう、各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、を備える。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して各々の車輪に与える制動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車体側検出手段を有効に利用して車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明のさらに別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、決定された駆動力を実現するよう車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、を備える。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して車輪を駆動する駆動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車体側検出手段を有効に利用して車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明のさらに別の態様は、車輪状態推定装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備える。
この態様によれば、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合において、車体側検出手段を有効に利用して、その車輪に作用する力または加速度を推定することができる。また、複数の車輪において、作用する力または加速度の検出を車輪側検出手段または車体側検出手段のいずれか一方によって実施するため、種類の異なる検出装置を使用することなどによる検出結果の相違を抑制することができる。
車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車輪と車体とに介在するサスペンションの各々に対応して設けられサスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定してもよい。この態様によれば、サスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段を有効に利用して、検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定することができる。
本発明のさらに別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力および加速度を検出する車体状態検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置と、推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、決定された制動力を実現するように各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、を備える。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して各々の車輪に与える制動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車体側検出手段を有効に利用して車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明のさらに別の態様は、車両制御装置である。この装置は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力および加速度を検出する車体状態検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、決定された駆動力を実現するように車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、を備える。この態様によれば、車輪に作用する力または加速度を利用して車輪を駆動する駆動力を制御することによって姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車体側検出手段を有効に利用して車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
本発明によれば、車輪に作用する力または加速度を検出するためのいずれかのセンサの検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度の適切な処理を可能とする車輪状態推定装置および車両制御装置を提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１５０が搭載された車両１０を示す概略構成図であり、図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１５０が搭載された車両１０における車輪１４の部分断面図である。車両制御装置１５０は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１００、ＥＣＢ−ＥＣＵ２００（ＥＣＢ：Electronically Controlled Brake System（電子制御ブレーキシステム））、車体側通信機３０、車輪１４、車輪１４に設けられた加速度センサ２６および通信機２８などを含む。図１に示される車両１０は、車体１２に設けられた４つの車輪１４と、これら４つの車輪１４のうちの操舵輪を操舵する図示されない操舵装置や、これら４つの車輪１４のうちの駆動輪を駆動する図示されない走行駆動源、制動装置等を備える。車輪１４は、それぞれホイール１６とタイヤ１８とを含む。本実施形態において、車輪１４を構成するタイヤ１８として、いわゆるランフラットタイヤが採用されている。ただし、タイヤ１８として、ランフラットタイヤ以外の一般的な中空タイヤが採用されてもよいことはいうまでもない。
図２に示されるように、タイヤ１８は、いわゆるサイド補強型ランフラットタイヤであり、空気圧の低下時にランフラット走行が可能となっている。図２に示されるように、タイヤ１８は、ビードコア１８０が埋設される一対のビード部１８１と、ビード部１８１からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部１８２と、両方のサイドウォール部１８２間に延在するトレッド部１８３とを含む。一対のビード部１８１、一対のサイドウォール部１８２およびトレッド部１８３には、例えば１枚の繊維材からなるカーカス１８４が埋設されており、トレッド部１８３には、カーカス１８４の外側に位置するようにベルト層１８５が埋設されている。サイドウォール部１８２の各々には、インナーライナ１８６の内側に位置するように補強ゴム１８７が埋設されている。
補強ゴム１８７の各々は、高い剛性を有し、ホイール１６とタイヤ１８とにより画成されるタイヤ内部空間１８８内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ１８の全体をホイール１６に対して支持することによりランフラット走行を可能とする。なお、車両１０に設けられるタイヤ１８は、サイド補強型のランフラットタイヤに限られるものではなく、タイヤ内部空間１８８内の空気圧が低下した際にタイヤ１８の全体をホイール１６に対して支持する中子を備えた中子型のランフラットタイヤであってもよい。
図１および図２に示されるように、上述の車輪１４の各々には、それぞれ複数の加速度センサ２６が備えられている。加速度センサ２６の各々は、図２に示されるように、タイヤ１８のトレッド部１８３の内面に固定されており、それぞれ設置箇所においてタイヤ１８のタイヤ周方向における加速度を車輪情報として検出する。図３に示されるように、加速度センサ２６は、トレッド部１８３の内面に対して、タイヤ周方向に複数配設されると共に、タイヤ幅方向に複数列設けられる。本実施形態では、タイヤ周方向において、１８°間隔で合計２０個の加速度センサ２６がトレッド部１８３の内面に配置されている。
なお、加速度センサの代わりに歪みゲージを車輪に設け、その出力値であるひずみ量を車体１２に搭載されたＥＣＵ１００において微分演算することによって加速度を算出するようにしてもよい。
本実施形態では、加速度センサ２６の列がタイヤ幅方向に間隔Ｗを隔てて２列設けられており、タイヤ外側の列の加速度センサ２６の各々と、タイヤ内側の列の加速度センサ２６の各々とは、タイヤ１８の幅方向において隣り合うように配置されている。なお、加速度センサ２６の各々は、設置箇所においてタイヤ１８のタイヤ径方向における加速度を車輪情報として検出するものであってもよい。また、車輪１４の各々のタイヤ１８に対して加速度センサ２６の列が３列以上設けられてもよい。
図４は、本発明による車輪状態推定装置の制御ブロック図である。タイヤ１８に設けられた加速度センサ２６の各々は、それぞれ増幅器２７を介して通信機（送信機）２８に接続されており、車輪１４の各々には、これらの加速度センサ２６、増幅器２７および通信機２８に電力を供給するバッテリ２９が設けられている。本実施形態では、２０個すべての加速度センサ２６および増幅器２７に対して１つの通信機２８が割り当てられている。増幅器２７、通信機２８およびバッテリ２９は、対応する車輪１４の適所、例えばホイール１６の外周面等に配置されている。増幅器２７は、対応する加速度センサ２６の出力を増幅して通信機２８に入力し、通信機２８は加速度センサ２６の出力値を示す信号を例えば１〜２０ｍｓｅｃ程度の周期で車輪情報として無線送信する。
また、車両１０の車体１２には、図１および図４に示されるように、車輪１４の各々に対応するように複数（本実施形態では４つ）の車体側通信機３０が配置されている。車体側通信機３０の各々は、対応する車輪１４に設けられている通信機２８との間で車輪情報等を示す信号を送受信する。なお、車体１２には、車輪１４の各々に設けられている通信機２８との間で車輪情報等を示す信号を送受信可能な１つの車体側通信機が配置されてもよい。車体側通信機３０の各々は、図１および図４に示されるように、車体１２に搭載されたＥＣＵ１００に接続されている。車体側通信機３０の各々は、対応する車輪１４の通信機２８から無線送信された情報を受信し、ＥＣＵ１００に入力する。通信機２８から受信した情報は、ＥＣＵ１００の後述する記憶装置に逐次格納保持される。ＥＣＵ１００は、車体側通信機３０の各々から受信した情報を用いて各種制御を実行する。
また、ＥＣＵ１００には、図４に示されるように、複数のセンサが接続されている。ＥＣＵ１００に接続されるセンサには、ストロークセンサ１１４およびバネ上Ｇセンサ１１５等が含まれる。バネ上Ｇセンサ１１５は、車輪１４とサスペンションを介して接続される、いわゆるバネ上の車体の幅方向および／または上下方向における加速度を、車両１０のバネ上振動として検出する。ストロークセンサ１１４は、車体１２と車輪１４との間に介在するサスペンションの伸縮長さであるストローク量を検出する。ストロークセンサ１１４は、サスペンションに直接設けられてストローク量を検出するものであってもよく、また、ロアアームなどに一端が接続された、バネ上とバネ下の相対的な変位を検出する車高センサがストロークセンサ１１４として機能してもよい。バネ上Ｇセンサ１１５およびストロークセンサ１１４はＥＣＵ１００に接続されており、各々の検出結果はＥＣＵ１００に入力される。
上述のように構成される車両１０では、制動装置（電子制御式制動装置）を制御するＥＣＢ−ＥＣＵ２００（図１参照）が、走行駆動源を制御するＥＣＵや操舵装置を制御するＥＣＵ等と協調しながら、車両１０の挙動を安定化させるために車両１０の駆動、操舵および制動の統合制御（ＶＤＩＭ：Vehicle Dynamics Integrated Management）を実行する。このような統合制御に際しては、車両運動制御を高精度に実行する観点から、車輪１４の各々のタイヤ１８に作用する車輪幅方向における横力や、車輪高さ方向における荷重すなわち上下力を精度よく得ることが要求される。
このため、図４に示されるように、ＥＣＵ１００は、加速度センサ２６の各々の検出結果を利用してタイヤ１８の各々の接地面に作用する横力や上下力を算出する作用力演算部１０１を有する。更に、ＥＣＵ１００は、作用力演算部１０１とは別に作用力推定部１０２を有する。本実施形態の作用力推定部１０２は、作用力演算部１０１により算出される少なくとも２つのタイヤ１８の接地面に作用する力に基づいて他のタイヤ１８の接地面に作用する横力を推定し、所定の関係式を用いてタイヤ１８の接地面に作用する上下力を推定する。また、ＥＣＵ１００は、記憶装置１０４を有している。記憶装置１０４は、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、および例えばフラッシュメモリなど書き込み可能な不揮発性メモリを含む。記憶装置１０４には、作用力演算部１０１による上下力または横力の算出に用いられる各種係数や、作用力推定部１０２による車輪力推定に用いられる上述の関数式値等が記憶されている。したがって、このような作用力推定部１０２を含むＥＣＵ１００は、車両に接地された車輪に作用する力を推定する推定手段として機能する。
作用力演算部１０１は、タイヤ１８に設けられた加速度センサ２６によって検出された検出結果としての加速度情報に基づいて、加速度センサ２６の各々の検出値から得られる加速度波形におけるピーク間の時間隔Δｔを求める。
ここで、加速度センサ２６の各々は、上述のように設置箇所においてタイヤ１８のタイヤ周方向における加速度を検出する。従って、図５に示されるように、加速度センサ２６が配置された箇所に対応するトレッド部１８３が路面と接地するとき、すなわちタイヤ１８の接地部の前端付近に加速度センサ２６が位置したとき、その加速度センサ２６から大きな加速度値（ピーク値）を示す信号が出力される。同様に、加速度センサ２６が配置された箇所に対応するトレッド部１８３が路面から離れるとき、すなわちタイヤ１８の接地部の後端付近に加速度センサ２６が位置したとき、その加速度センサ２６から大きな加速度値（ピーク値）を示す信号が出力される。このため、作用力演算部１０１は、加速度センサ２６のサンプリング時間や、加速度波形のピーク間のデータサンプリング数等に基づいて、上記加速度波形におけるピーク間の時間隔Δｔを算出する。
時間隔Δｔを算出すると、作用力演算部１０１は、時間隔Δｔと、該当する車輪１４に対応した車輪速センサ１１１からの信号に示される車輪速や予め判明しているタイヤ半径等とに基づいて、該当する車輪１４のタイヤ１８の車両前後方向における接地長ＣＬを算出する。本実施形態では、上述のように車輪１４の各々のタイヤ１８に対して加速度センサ２６が２列にわたって設けられていることから、タイヤ１８の内側列の加速度センサ２６からの信号に基づいて算出される時間隔Δｔより得られる接地長ＣＬｉと、タイヤ１８の外側列の加速度センサ２６からの信号に基づいて算出される時間隔Δｔより得られる接地長ＣＬｏとが算出される。
タイヤ１８の車両前後方向におけるタイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとを算出すると、作用力演算部１０１は、タイヤ１８の車両前後方向におけるタイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとの比とから、タイヤ１８の接地面に作用する車輪幅方向における横力Ｆｘを求める。すなわち、上述のようにタイヤ１８に対して加速度センサ２６をタイヤ幅方向に複数列（２列）にわたって設けた場合、加速度センサ２６の列ごとに求まるタイヤ１８の車両前後方向における接地長ＣＬｉおよびＣＬｏは、タイヤ１８の接地面に作用する横力Ｆｘの大きさに応じて変化する。従って、接地長ＣＬｉおよびＣＬｏの比を用いれば、タイヤ１８の接地面に作用する車輪幅方向における横力Ｆｘを精度よく求めることが可能となる。本実施形態では、タイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとの比と、横力Ｆｘとの相関を規定するマップあるいは関数式が予め定められて記憶装置１０４に記憶されており、作用力演算部１０１は、当該マップあるいは関数式を用いて横力Ｆｘを取得する。このようなマップあるいは関数式は、基本的に、車両１０の定常走行中（定速走行中）の操舵時を基準として作成される。
このように、複数の加速度センサ２６をタイヤ１８のトレッド部１８３の内面に配設すると共に、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ１８の加速度を検出することにより、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ１８の加速度の変化を把握して、加速度波形におけるピーク間の時間隔Δｔ等からタイヤ１８の車両前後方向における接地長ＣＬを精度よく求めることが可能となる。
また、タイヤ１８の車両前後方向におけるタイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとを算出すると、作用力演算部１０１は、タイヤ１８の車両前後方向におけるタイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとの平均値から、タイヤ１８の接地面に作用する車輪上下方向における上下力Ｆｚを求める。タイヤ１８の車両前後方向における接地長ＣＬｉおよびＣＬｏは、タイヤ１８の接地面に作用する上下力Ｆｚの大きさに応じて変化する。本実施形態では、上述のようにタイヤ１８に対して加速度センサ２６をタイヤ幅方向に２列にわたって設けてタイヤ１８の横力を算出している。従って、接地長ＣＬｉおよびＣＬｏが異なる場合があるが、接地長ＣＬｉおよびＣＬｏの平均値を用いれば、タイヤ１８の接地面に作用する車輪上下方向における上下力Ｆｚを精度よく求めることが可能となる。本実施形態では、タイヤ内側の接地長ＣＬｉとタイヤ外側の接地長ＣＬｏとの平均値と、上下力Ｆｚとの相関を規定するマップあるいは関数式が予め定められて記憶装置１０４に記憶されており、作用力演算部１０１は、当該マップあるいは関数式を用いて上下力Ｆｚを取得する。このようなマップあるいは関数式は、基本的に、車両１０の定常走行中）の操舵時を基準として作成される。このように、加速度センサ２６は、車輪１４に設けられ、車輪１４に作用する力を検出する車輪側検出手段として機能する。
図６は、第１の実施形態に係る車両制御装置１５０の処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、車両のイグニッションキーがユーザによりオンにされ、ＥＣＵ１００へ電源が投入されたときに開始し、その後所定時間間隔毎に繰り返される。
ＥＣＵ１００は、全てのタイヤ１８から検出結果を受信したか否かを判断する（Ｓ１１）。全てのタイヤ１８から検出結果を受信し検出結果を利用できる場合（Ｓ１１のＹ）、作用力演算部１０１は、全てのタイヤ１８において、加速度センサ２６、増幅器２７、および通信機２８に異常が生じていないと判断し、受信された検出結果を利用して全てのタイヤ１８の各々に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを算出する（Ｓ１２）。
４つのタイヤ１８のうち１つのタイヤ１８から加速度センサ２６の検出結果が受信できないため検出結果を利用できない場合（Ｓ１１のＮ）、作用力演算部１０１は、加速度センサ２６の検出結果が受信できないタイヤ１８に設けられた加速度センサ２６、増幅器２７、および通信機２８のいずれかに異常が生じたと判断し、その加速度センサ２６の検出結果の利用を停止する。以下、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する上下力をＦｚ１、横力をＦｘ１とする。また、検出結果を継続して利用する残り３つタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘについて、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８と前後同じ側且つ左右反対側のタイヤ１８に作用する上下力をＦｚ２、横力をＦｘ２、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８と前後反対側且つ左右同じ側のタイヤ１８に作用する上下力をＦｚ３、横力をＦｘ３、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８と前後反対側且つ左右反対側のタイヤ１８の上下力をＦｚ４、横力をＦｘ４とする。
作用力演算部１０１は、まず、加速度センサ２６の検出結果を継続して利用するタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚ２、Ｆｚ３、およびＦｚ４を、受信した加速度センサ２６の検出結果を利用して算出する。また、作用力演算部１０１は、加速度センサ２６の検出結果を継続して利用するタイヤ１８に作用する横力Ｆｘ２、Ｆｘ３、およびＦｘ４を、受信した加速度センサ２６の検出結果を利用して算出する（Ｓ１５）。上下力Ｆｚ２及至Ｆｚ４、および横力Ｆｘ２及至Ｆｘ４が算出されると、作用力推定部１０２は、
Ｆｚ１＝Ｆｚ２×Ｆｚ３／Ｆｚ４、
Ｆｘ１＝Ｆｘ２×Ｆｘ３／Ｆｘ４
とすることによって、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を推定する（Ｓ１６）。通常、車輪１４の各々に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘの比は通常、左前輪：右前輪＝左後輪：右後輪の関係が成立する。このため、一つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合でも、上記の式によって加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを推定することが可能となる。このように簡易な演算によってタイヤ１８の接地面に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを推定することができため、ＥＣＵ１００の設計およびＥＣＵ１００による制御の負担を軽減させることができる。
例えば、図７に示すように、左前輪タイヤ１８ＦＬの加速度センサ２６が故障したものと仮定する。この場合、左前輪タイヤ１８ＦＬの加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したことから、左前輪タイヤ１８ＦＬに作用する上下力をＦｚ１、横力をＦｘ１とする。また、左前輪タイヤ１８ＦＬと前後同じ側且つ左右反対側のタイヤは右前輪タイヤ１８ＦＲになるため、右前輪タイヤ１８ＦＲの上下力をＦｚ２、横力をＦｘ２とする。また、左前輪タイヤ１８ＦＬと前後反対側且つ左右同じ側のタイヤは左後輪タイヤ１８ＲＬになるため、左後輪タイヤ１８ＲＬに作用する上下力をＦｚ３、横力をＦｘ３とする。また、左前輪タイヤ１８ＦＬと前後反対側且つ左右反対側のタイヤは右後輪タイヤ１８ＲＲになるため、右後輪タイヤ１８ＲＲに作用する上下力をＦｚ４、横力をＦｘ４とする。
例えば、検出結果を継続して利用する右前輪タイヤ１８ＦＲ、左後輪タイヤ１８ＲＬ、および右後輪タイヤ１８ＲＲの各々の上下力が、Ｆｚ２が５００ｋｇｆ、Ｆｚ３が４００ｋｇｆ、およびＦｚ４が４００ｋｇｆであった場合、作用力推定部１０２は、加速度センサ２６が故障したために検出結果が利用できない左前輪タイヤ１８ＦＬの上下力Ｆｚ１を、Ｆｚ１＝（５００ｋｇｆ）×（４００ｋｇｆ）／（４００ｋｇｆ）＝５００ｋｇｆと推定する。また、たとえば検出結果を継続して利用する右前輪タイヤ１８ＦＲ、左後輪タイヤ１８ＲＬ、および右後輪タイヤ１８ＲＲの各々の上下力が、Ｆｚ２が５００ｋｇｆ、Ｆｚ３が５００ｋｇｆ、およびＦｚ４が４００ｋｇｆの場合、作用力推定部１０２は、加速度センサ２６が故障したために検出結果が利用できない左前輪タイヤ１８ＦＬの上下力Ｆｚ１を、Ｆｚ１＝（５００ｋｇｆ）×（４００ｋｇｆ）／（５００ｋｇｆ）＝４００ｋｇｆと推定する。
ＥＣＵ１００は、算出および推定された上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを利用して、車輪１４の各々のホイールシリンダ圧を決定する（Ｓ１３）。したがって、ＥＣＵ１００は、検出された上下力または横力、および推定された上下力または横力を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段として機能する。車輪１４の各々のホイールシリンダ圧を決定すると、ＥＣＵ１００は、ＥＣＢ−ＥＣＵ２００に決定したホイールシリンダ圧を示す情報を入力する。ＥＣＢ−ＥＣＵ２００は入力された情報を参照し、決定されたホイールシリンダ圧を実現するよう、油圧アクチュエータにおける増圧用バルブまたは減圧用バルブへ供給する電流をデューティー制御によって制御して増圧用バルブまたは減圧用バルブの開弁および閉弁を制御する（Ｓ１４）。したがって、ＥＣＢ−ＥＣＵ２００は、決定された制動力を実現するよう、各々の車輪１４の制動力を制御する制動制御手段として機能する。このようにホイールシリンダ圧が調整されることによって、車輪１４の各々に設けられたブレーキ装置が車輪１４に与える制動力が調整される。これによって、車輪に作用する力または加速度を利用して姿勢制御を実施するような車両において、いずれかの車輪の検出手段の検出結果の利用を停止した場合においても、車輪に作用する力または加速度を適切に推定することができるため、車両における安定した姿勢制御を実現することが可能となる。
なお、２つ以上のタイヤ１８において、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合、ＥＣＵ１００は、車輪に作用する力または加速度を利用して実施する姿勢制御を停止してもよい。この場合、ＥＣＵ１００は、車体１２に設けられた、たとえばバネ上Ｇセンサ１１５などの加速度センサ、ヨーレートセンサ、または車輪速センサなどの車体側センサの出力値のみに基づいて姿勢制御を実施してもよい。
また、定常走行中においても、車両の荷重分布や積載状況などによって、左前輪タイヤ１８ＦＬに作用する力と右前輪タイヤ１８ＦＲに作用する力の比が、左後輪タイヤ１８ＲＬに作用する力と右後輪タイヤ１８ＲＲに作用する力の比が同一とならない場合がある。たとえば、左前輪タイヤ１８ＦＬ、左後輪タイヤ１８ＲＬ、および右後輪タイヤ１８ＲＲに作用する上下力がすべて４００ｋｇｆで、右前輪タイヤ１８ＦＲに作用する上下力が４２０ｋｇｆとなる場合などである。
このような場合のために、作用力推定部１０２は、
Ｆｚ１＝Ｋｚ×Ｆｚ２×Ｆｚ３／Ｆｚ４
となる係数Ｋｚ、または
Ｆｘ１＝Ｋｘ×Ｆｘ２×Ｆｘ３／Ｆｘ４
となる係数Ｋｘを予め保持することにより、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８の上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を推定してもよい。このように係数を予め保持することにより、車輪に作用する力または加速度を精度良く推定することができる。この係数は、すべてのタイヤ１８の加速度センサ２６の検出結果を利用している状態において、車両１０が平坦な路面を直進して定速走行しているときに、
Ｋｚ＝Ｆｚ１×Ｆｚ４／（Ｆｚ２×Ｆｚ３）
Ｋｘ＝Ｆｘ１×Ｆｘ４／（Ｆｘ２×Ｆｘ３）
とすることによって算出することができる。なお、作用力推定部１０２は、所定時間後毎にこの係数を取得してもよく、記憶装置１０４は取得された係数を保持してもよい。これによって、検知手段の検出結果の利用を停止した場合においても、その直前に取得した係数によって推定することができるため、例えば車両に積載する積載物またはその積載位置が変化したような場合でも、車輪に作用する力または加速度を精度良く推定することができる。
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る車両制御装置１５０の処理手順を示すフローチャートである。車両制御装置１５０の構成は第１の実施形態と同様である。本フローチャートにおける処理は、車両のイグニッションキーがユーザによりオンにされてＥＣＵ１００へ電源が投入されたときに開始し、その後所定時間間隔毎に繰り返される。本フローチャートにおけるＳ４１及至Ｓ４４は、図６のＳ１１及至Ｓ１４と同様であるため説明を省略する。また、Ｆｚ１及至Ｆｚ４、およびＦｘ１及至Ｆｘ４の定義は第１の実施形態と同様のものとする。
４つのタイヤ１８のうち１つのタイヤ１８から検出結果を受信しない場合（Ｓ４１のＮ）、作用力演算部１０１は、受信がされないタイヤ１８に設けられた加速度センサ２６、増幅器２７、および通信機２８のいずれかに異常が生じたと判断し、その加速度センサ２６の検出結果の利用を停止する。この場合、作用力演算部１０１は、加速度センサ２６の検出結果を継続して利用するタイヤ１８の上下力Ｆｚ２、Ｆｚ３、およびＦｚ４を、受信した加速度センサ２６の加速度情報を利用して算出する。また、作用力演算部１０１は、加速度センサ２６の検出結果を継続して利用するタイヤ１８の横力Ｆｘ２、Ｆｘ３、およびＦｘ４を、受信した加速度センサ２６の加速度情報を利用して算出する（Ｓ４５）。また、作用力推定部１０２は、４つの車輪１４の各々に対して設けられた４つのサスペンションのうち、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８の車輪１４に対して設けられたサスペンションのストローク量Ｌｓを算出し、
Ｆｚ１＝Ｋｚ×Ｌｓ
Ｆｘ１＝Ｋｘ×Ｌｓ
とすることによって、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を推定する（Ｓ４６）。記憶装置１０４には、このような演算を実行するための係数Ｋｚおよび係数Ｋｘが予め格納されており、作用力推定部１０２は、このＫｚおよび係数Ｋｘを参照して上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を推定する。なお、上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１などタイヤ１８に作用する力を推定するための式は上記の式に限られず、ストローク量Ｌｓを利用した他の式によって推定されるものであってもよい。また、ストローク量Ｌｓに応じた上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１がマップ化されているものであってもよい。
また、作用力推定部１０２は、ストロークセンサ１１４のストローク量Ｌｓの代わりに、バネ上Ｇセンサ１１５の検出結果から車体１２における上下方向の加速度Ａｚを算出し、
Ｆｚ１＝Ｋｚ×Ａｚ
Ｆｘ１＝Ｋｘ×Ａｚ
とすることによって、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を推定してもよい。記憶装置１０４には、このような演算を実行するための係数Ｋｚおよび係数Ｋｘが予め格納されており、作用力推定部１０２は、この係数Ｋｚおよび係数Ｋｘを参照して上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１を算出してもよい。なお、上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１は、上記の式に限られず、加速度Ａｚを利用した他の式によって算出されるものであってもよい。また、加速度Ａｚに応じた上下力Ｆｚ１および横力Ｆｘ１がマップ化されているものであってもよい。
本実施形態において、４つのタイヤ１８のうち２つ以上のタイヤ１８から検出結果を受信しない場合においても、作用力推定部１０２は、車体側検出手段の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果を受信しないタイヤ１８の各々に作用する力を推定する。なお、ＥＣＵ１００は、車輪に作用する力または加速度を利用して実施する姿勢制御を停止してもよいことは勿論である。
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る車両制御装置１５０の処理手順を示すフローチャートである。車両制御装置１５０の構成は前述の実施形態と同様である。本フローチャートにおける処理は、車両のイグニッションキーがユーザによりオンにされ、ＥＣＵ１００へ電源が投入されたときに開始し、その後所定時間間隔毎に繰り返される。本フローチャートにおけるＳ５１及至Ｓ５４は、図６のＳ１１及至Ｓ１４と同様であるため説明を省略する。また、Ｆｚ１及至Ｆｚ４、およびＦｘ１及至Ｆｘ４の定義は前述の実施形態と同様のものとする。
以下、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８を含む車輪１４に対して設けられたサスペンションのストローク量をＬｓ１とする。また、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止したタイヤ１８と前後同じ側且つ左右反対側のタイヤ１８を含む車輪１４に対して設けられたサスペンションのストローク量をＬｓ２とし、前後反対側且つ左右同じ側のタイヤ１８を含む車輪１４に対して設けられたサスペンションのストローク量をＬｓ３とし、前後反対側且つ左右反対側のタイヤ１８を含む車輪１４に対して設けられたサスペンションのストローク量をＬｓ４とする。
４つのタイヤ１８のうち１つのタイヤ１８から検出結果を受信しない場合（Ｓ５１のＮ）、作用力推定部１０２は、ストロークセンサ１１４の検出結果からサスペンションのストローク量Ｌｓを算出し、
Ｆｚｎ＝Ｋｚ×Ｌｓｎ
Ｆｘｎ＝Ｋｘ×Ｌｓｎ
（ｎ＝１及至４）
とすることによって、全てのタイヤ１８について、各々の接地面に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを推定する（Ｓ５５）。ストローク量Ｌｓは車輪１４の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘと相関があるため、ストローク量Ｌｓに係数を乗じることで上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを推定することができる。記憶装置１０４には、このような演算を実行するための係数Ｋｚおよび係数Ｋｘが予め格納されており、作用力推定部１０２は、この係数Ｋｚおよび係数Ｋｘを参照して全てのタイヤ１８の各々の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを算出する。なお、係数Ｋｚおよび係数Ｋｘは、車輪１４ごとに異なる値とされていてもよい。またタイヤ１８の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘなどタイヤ１８に作用する力を推定するための式は上記の式に限られず、ストローク量Ｌｓを利用した他の式によって算出されるものであってもよい。また、ストローク量Ｌｓに応じて全てのタイヤ１８の各々の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘがマップ化されていてもよい。
また、作用力推定部１０２は、ストロークセンサ１１４のストローク量Ｌｓの代わりに、バネ上Ｇセンサ１１５の検出結果から車体１２における上下方向の加速度Ａｚを算出し、
Ｆｚｎ＝Ｋｚ×Ａｚｎ
Ｆｘｎ＝Ｋｘ×Ａｚｎ
（ｎ＝１及至４）
とすることによって、全てのタイヤ１８について、各々の接地面に作用する上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘを推定してもよい。記憶装置１０４には、係数Ｋｚおよび係数Ｋｘが予め格納されている点は上述と同様である。なお、全てのタイヤ１８の各々の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘは、上記の式に限られず、加速度Ａｚを利用した他の式によって算出されるものであってもよい。また、加速度Ａｚに応じて全てのタイヤ１８の各々の上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘがマップ化されていてもよい。
このように本実施形態では、ＥＣＵ１００は、加速度センサ２６またはその検出結果の通信経路に異常が発生した場合などにおいて、サスペンションのスロークセンサやバネ上Ｇセンサなどの車体側検出手段を有効に利用して、タイヤ１８や車輪１４に作用する力を推定する。また、ＥＣＵ１００は、タイヤ１８の各々に作用する力の検出を、加速度センサ２６または車体側検出手段のいずれか一方によって実施する。たとえば、あるタイヤ１８に作用する力は車体側検出手段の検出結果を利用して推定し、他のタイヤ１８に作用する力は加速度センサ２６によって検出するなど、種類の異なる検出装置を使用すると、もともと検出対象が異なるため、力が変化するタイミングが異なったり、力の大きさが異なったりすることが発生する可能性がある。本実施形態によれば、種類の異なる検出装置を使用することによるこのような検出結果の相違を抑制することができる。
本実施形態において、４つのタイヤ１８のうち２つ以上のタイヤ１８から検出結果を受信しない場合においても、作用力推定部１０２は、車体側検出手段の検出結果を利用して、全てのタイヤ１８の各々に作用する力を推定する。なお、ＥＣＵ１００は、車輪に作用する力または加速度を利用して実施する姿勢制御を停止してもよいことは勿論である。
なお、作用力推定部１０２は、いずれかの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合に、車体側検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪１４に作用する力を推定してもよい。たとえば、作用力推定部１０２は、１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合に、その車輪１４と隣り合う車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止し、これら検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力を、車体側検出手段の検出結果を利用して推定してもよい。これによって加速度センサ２６の検出結果を利用する車輪１４と、作用する力を推定する車輪１４とのバランスをとることができる。このため、検出または推定された力を利用して実施される車両制御において、精度の良い安定した制御を実現することが可能となる。
（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係る車両制御装置１５０が搭載された車両１０における車輪１４の部分断面図である。本実施形態に係る車両制御装置１５０は前述の実施形態とほぼ同様の構成であるが、加速度センサ２６の代わりにセンサユニット１２０を備える。
センサユニット１２０は、タイヤ１８のサイドウォール部１８２外面に取り付けられる。センサユニット１２０は、タイヤ１８断面高さの中間高さ位置よりもタイヤ１８の中心側に微小にずらして配置される。センサユニット１２０は、磁石とこの磁石に間隔を有して向き合う磁気センサ素子とを弾性部材を介して一体化したブロック状のモールド体として形成される。磁気センサ素子としてはホール素子などが採用され得る。サイドウォール部１８２の動きに追従して弾性変形するために、センサユニット１２０に設けられる弾性部材は、ゴム等によって形成される。
センサユニット１２０は、磁石と磁気センサ素子とを結ぶゲインが最大となる中央線を、タイヤ半径方向線に対して所定の角度で傾斜する向きで取り付けられ、サイドウォール部１８２の表面歪εのうちの剪断歪εγを検出することが可能となっている。このようにして検出された剪断歪εγは、タイヤ１８の接地面に作用する横力Ｆｘ、前後力Ｆｙ、および上下力Ｆｚの各々に対して線形の相関を示す。このため、剪断歪みεγを検出することによって横力Ｆｘ、前後力Ｆｙ、および上下力Ｆｚを正確に検出することが可能となる。
センサユニット１２０は、サイドウォール部１８２の外面に対して、タイヤ周方向に複数配設されている。本実施形態では、タイヤ周方向において、２２．５°間隔で合計８つのセンサユニット１２０がサイドウォール部１８２の外面に配置されている。センサユニット１２０は、それぞれ増幅器２７を介して通信機２８に接続されており、車輪１４の各々には、これらの加速度センサ２６、増幅器２７および通信機２８に電力を供給するバッテリ２９が設けられている。本実施形態では、４つのセンサユニット１２０（および増幅器２７）に対して１つの通信機２８が割り当てられている。
４つのタイヤ１８のうち１つのタイヤ１８から検出結果を受信しない場合、作用力演算部１０１は、受信がされないタイヤ１８に設けられたセンサユニット１２０、増幅器２７、および通信機２８のいずれかに異常が生じたと判断する。作用力演算部１０１は、前述の実施形態と同様に、センサユニット１２０の検出結果を継続して利用するタイヤ１８の上下力Ｆｚ２、Ｆｚ３、およびＦｚ４、横力Ｆｘ２、Ｆｘ３、およびＦｘ４を算出するだけでなく、センサユニット１２０の検出結果を継続して利用するタイヤ１８の前後力Ｆｙ２、Ｆｙ３、およびＦｙ４を、受信されたセンサユニット１２０の検出結果を利用して算出する。作用力推定部１０２は、前述の実施形態と同様に上下力Ｆｙ１および横力Ｆｘ１を推定するだけでなく
Ｆｙ１＝Ｆｙ２×Ｆｙ３／Ｆｙ４
とすることによって、センサユニット１２０の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する前後力Ｆｙ１を推定する。上下力Ｆｚおよび横力Ｆｘと同様に、車輪１４の各々に作用する前後力Ｆｙの比は通常、左前輪：右前輪＝左後輪：右後輪の関係が成立する。このため、一つの車輪１４のセンサユニット１２０の検出結果の利用を停止した場合でも、上記の式によってセンサユニット１２０の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する前後力Ｆｙを推定することが可能となる。このように、本実施形態では、センサユニット１２０の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する横力Ｆｘ１、前後力Ｆｙ１、および上下力Ｆｚ１のすべてを推定することができる。
なお、本実施形態において、受信されたセンサユニット１２０の検出結果を利用する代わりに、第２の実施形態と同様に、車体側検出手段の検出結果を利用して、センサユニット１２０の検出結果の利用を停止したタイヤ１８に作用する力を推定してもよいことは勿論である。また、第３の実施形態と同様に、車体側検出手段の検出結果を利用して、複数または全ての車輪１４に作用する力を推定してもよいことは勿論である。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
前述の実施形態の加速度センサ２６またはセンサユニット１２０の代わりに、車輪１４またはタイヤ１８に加速度を検出する加速度センサが配置されていてもよい。車両制御装置１５０は、前述の実施形態のように車輪１４に作用する力の代わりに、車輪１４に作用する加速度を利用して、車輪１４の各々の制動力を制御するなど、車両１０の姿勢を制御してもよい。これによって、車輪１４に作用する加速度を利用して車両１０の姿勢を制御する車両制御装置１５０においても、加速度センサの検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する加速度を推定することが可能となる。このような加速度センサは、タイヤ空気圧検出装置などと共に設けられてもよく、このタイヤ空気圧検出装置による検出結果を車体１２へ送信する通信機を利用して、加速度センサによる検出結果を車体１２へ送信してもよい。
作用力推定部１０２は、４つの車輪１４のうち、１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合に、他の１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定してもよい。たとえば、車両が定速で走行している場合には、車両が旋回中であっても前輪と後輪は定常状態と略同一の比によって力または加速度が作用すると考えられる。同様に、車両が直進状態の場合には、車速が増加または減少中であっても右輪と左輪は定常状態と略同一の比によって力または加速度が作用すると考えられる。このため、他の１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定することが可能となる。この場合、作用力推定部１０２は、検出結果の利用を停止した車輪１４と隣り合う車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定してもよい。
また、作用力推定部１０２は、４つの車輪１４のうち、１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した場合に、他の２つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定してもよい。これにより、他の１つの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用する場合と比べて高い精度で車輪１４に作用する力または加速度を推定することができる。
作用力推定部１０２は、加速度センサ２６の検出結果が受信されないため利用できない場合だけでなく、所定の場合には加速度センサ２６の検出結果が利用可能な場合であっても、いずれかの車輪１４の加速度センサ２６の検出結果の利用を停止してもよい。このような場合においても、作用力推定部１０２は、他の車輪１４の加速度センサ２６の検出結果を利用して、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止した車輪１４に作用する力または加速度を推定してもよい。
例えば、加速度センサ２６の検出結果を受信することができるが、加速度センサ２６の検出精度の観点から加速度センサ２６の検出結果を利用すべきでない場合や、加速度センサ２６の検出結果に異常が見られるため、加速度センサ２６の検出結果を利用すべきでない場合があると考えられる。この場合、ＥＣＵ１００は、加速度センサ２６の検出結果を利用して加速度センサ２６に異常があるか否かを判断してもよい。この場合、ＥＣＵ１００は加速度センサ２６の異常検出手段として機能する。ＥＣＵ１００は、例えば車両１０が定速走行中または停止中において、加速度センサ２６の検出結果が異常か否かを判断することにより、加速度センサ２６に異常があるか否かを判断してもよい。加速度センサ２６の検出結果が異常か否かは、加速度センサ２６が故障したときの検出結果として前もって実験により明らかにされており、加速度センサ２６が異常と判断される所定の検出結果の値は記憶装置１０４に格納されていればよい。また、例えば車両１０が定速走行中または停止中において加速度センサ２６の検出結果を車輪１４の各々の間で比較することによって、加速度センサ２６に異常があるか否かを判断してもよい。また、加速度センサ２６は、異常が生じた場合に所定の信号を出力し、または異常が生じた場合に所定の信号の出力を停止するよう加速度センサ２６内部の回路が構成されていてもよい。ＥＣＵ１００は、加速度センサ２６からこの信号が入力されたか否かを判断することによって、加速度センサ２６に異常が生じたか否かを判断してもよい。これによって、加速度センサ２６に異常が生じて検出結果を取得できない、または取得された検出結果の精度が充分な精度を有していない可能性がある場合には、ＥＣＵ１００は、加速度センサ２６の検出結果の利用を停止することができる。
また、作用力推定部１０２は、加速度センサ２６に異常があるか否かにかかわらず、所定の条件にしたがって加速度センサ２６の検出結果の利用を停止するか否かを判断してもよい。この場合、作用力推定部１０２は加速度センサ２６の利用可能性判定部として機能する。たとえば車輪１４に設置された加速度センサ２６の製造後の経過期間が所定期間以上である場合には、加速度センサ２６の検出結果の精度が低下する可能性がある場合が考えられる。作用力推定部１０２は、加速度センサ２６の製造後の経過期間が所定期間以上である場合に、加速度センサ２６に異常があるか否かにかかわらずこのような加速度センサ２６の検出結果の利用を停止してもよい。
エンジンＥＣＵは、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して、エンジントルクを決定してもよい。エンジンへの吸気量を制御するためのスロットル弁と、このスロットル弁の開口を制御するスロットル弁開口制御手段としてのスロットル弁モータを備える車両において、エンジンＥＣＵは、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して、スロットル弁モータの作動を制御することにより、スロットル弁の開口を制御し、エンジントルクを制御してもよい。また、エンジンへの燃料供給量を制御するインジェクション制御手段を備える車両において、エンジンＥＣＵは、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して、インジェクション制御手段を制御することによりエンジンへの燃料供給量を制御し、エンジントルクを制御してもよい。このようにエンジントルクを制御することによって、車輪１４を駆動する駆動力を制御することができる。したがって、ＥＣＵ１００は、検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段として機能する。また、エンジンＥＣＵは、決定された駆動力を実現するよう車輪１４を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段として機能する。
例えば、ステアリングホイールに連結される入力軸と、軸方向に推進することにより車輪を転舵する操舵軸に、ステアリングギヤを介して連結される出力軸と、入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度を変化させる伝達比可変手段と、を備える車両において、転舵ＥＣＵは、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して伝達比可変手段を制御し、入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度を変化させてもよい。
４つの車輪の各々を独立に転舵可能な車両において、各々の車輪の転舵角度を制御する転舵ＥＣＵは、車輪に作用する力または加速度であって、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して４輪の各々の転舵角度を決定してもよい。これによって、車輪に作用する力または加速度を利用して４輪を独立に転舵するよう制御する車輪転舵制御装置を有する車両において、一部の車輪の検出手段による検出結果が利用できない場合にも、これを推定することによって４輪を独立に制御することができる。
４つの車輪の各々に車輪駆動手段としての車輪駆動モータを備え、各々の車輪を独立に駆動することが可能な車両において、ＥＣＵ１００は、各々の車輪における、検出された車輪に作用する力または加速度および推定された車輪に作用する力または加速度を利用して、車輪の各々に与える駆動トルクを決定してもよい。ＥＣＵ１００は、決定した駆動トルクで車輪の各々を駆動するよう車輪駆動モータを制御してもよい。したがって、ＥＣＵ１００は、検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段として機能する。また、エンジンＥＣＵは、決定された駆動力を実現するよう車輪１４を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段として機能する。
第１の実施形態に係る車両制御装置が搭載された車両を示す概略構成図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置が搭載された車両における車輪の部分断面図である。 第１の実施形態おいて、タイヤにおける加速度センサの配置態様を示す模式図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置の制御ブロック図である。 タイヤの接地状態と、タイヤに設けられた加速度の検出値から得られる加速度波形との関係を示す模式図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る車両制御装置を搭載した車両の左前輪タイヤの加速度センサが故障した場合の上下力および横力を定義するための図である。 第２の実施形態に係る車両制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る車両制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る車両制御装置が搭載された車両における車輪の部分断面図である。
符号の説明
１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 １８ タイヤ、 ２６ 加速度センサ、 １００ ＥＣＵ、 １０１ 作用力演算部、 １０２ 作用力推定部、 １０４ 記憶装置、 １１４ ストロークセンサ、 １１５ バネ上Ｇセンサ、 １２０ センサユニット、 １５０ 車両制御装置、 ２００ ＥＣＢ−ＥＣＵ。

Claims (13)

  1. 車両に装着された車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、
    車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備えることを特徴とする車輪状態推定装置。
  2. 前記車輪側検出手段は、車両に設置された４つの車輪の各々に設けられ、
    前記推定手段は、４つの車輪のうち、１つの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の３つの車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定することを特徴とする請求項１に記載の車輪状態推定装置。
  3. 車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度をＳ１、
    車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪と前後同じ側且つ左右反対側の車輪に作用する力または加速度をＳ２、
    車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪と前後反対側且つ左右同じ側の車輪に作用する力または加速度をＳ３、
    車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪と前後反対側且つ左右反対側の車輪に作用する力または加速度をＳ４とした場合に、
    前記推定手段は、前記車輪側検出手段により検出されたＳ２、Ｓ３、およびＳ４を、
    Ｓ１＝Ｓ２×Ｓ３／Ｓ４
    とすることによりＳ１を推定することを特徴とする請求項２に記載の車輪状態推定装置。
  4. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、
    決定された制動力を実現するよう、各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  5. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、他の車輪の車輪側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、
    決定された駆動力を実現するよう車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  6. 車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、
    車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備えることを特徴とする車輪状態推定装置。
  7. 前記推定手段は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車輪と車体とに介在するサスペンションの各々に対応して設けられサスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定することを特徴とする請求項６に記載の車輪状態推定装置。
  8. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、
    決定された制動力を実現するよう、各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  9. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    検出された力または加速度、もしくは推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、
    決定された駆動力を実現するよう車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  10. 車輪に作用する力または加速度を推定する車輪状態推定装置であって、
    車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力または加速度を検出する車体側検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段を備えることを特徴とする車輪状態推定装置。
  11. 前記推定手段は、車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車輪と車体との間に介在するサスペンションの各々に対応して設けられサスペンションのストローク量を検出するストローク量検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定することを特徴とする請求項１０に記載の車輪状態推定装置。
  12. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力および加速度を検出する車体状態検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    推定された力または加速度を利用して、各々の車輪に与えるべき制動力を決定する制動力決定手段と、
    決定された制動力を実現するように各々の車輪の制動力を制御する制動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  13. 車輪に作用する力または加速度を検出する車輪側検出手段が各々に設けられた複数の車輪のうち、いずれかの車輪の車輪側検出手段の検出結果の利用を停止した場合に、車体に作用する力および加速度を検出する車体状態検出手段の検出結果を利用して、複数の車輪に作用する力または加速度を推定する推定手段と、
    推定された力または加速度を利用して、車輪を駆動する駆動力を決定する駆動力決定手段と、
    決定された駆動力を実現するように車輪を駆動する駆動力を制御する駆動制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
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