JP2012171418A - 車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の横すべり角を精度良く推定することのできる車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】車体すべり角推定装置４は、前輪３１，３２および後輪３３，３４が設けられた車体２の横すべり角を推定する。この車体すべり角推定装置４は、前輪３１，３２の舵角と、前輪３１，３２に対して作用する横力である前輪横力と、後輪３３，３４に対して作用する横力である後輪横力と、車体２の重心と前輪３１，３２の距離と、車体２の重心と後輪３３，３４の距離と、車体２のヨーレートと、車速とに基づいて、車体２の横すべり角を推定する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、演算により車体の横すべり角を推定する車体すべり角推定装置、および車体の横すべり角に基づいて車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置に関する。

従来、車体の横すべり角の推定方法として、車体のヨーレートや横加速度等に基づくものが知られている。
特許文献１には、車体のヨーレートと横加速度とに基づいて車輪に対して作用する横力を演算すること、車輪に対して作用する横力とタイヤ特性とにより車輪の横すべり角を演算すること、および車速やヨーレート等に基づいて車輪の横すべり角を車体の横すべり角に換算することが記載されている。

また、路面状況により時間に応じて変化する係数であるコーナリングスティフネス等に基づいて、車体の横すべり角を推定することが提案されている。
特許文献２には、前輪に対して作用する横力と、車両の速度と、前輪の舵角と、ヨーレートと、前輪のコーナリングスティフネスと、車両の重心から前輪軸までの距離とに基づいて、車両の横すべり角を推定することが記載されている。

特開２００９−１７３１１２号公報 特開２０１０−７６７３９号公報

ところで、特許文献１に記載される横力と横すべり角との関係を示すタイヤ特性や、特許文献２に記載されるコーナリングスティフネスは、路面の摩擦係数によって異なる。従って、特許文献１および２に記載される車体の横すべり角の推定方法においては、路面状況の推定精度が低ければ、横すべり角の推定精度が低くなるという問題がある。一般的に、路面状況を精度良く推定することは困難である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車体の横すべり角を精度良く推定することのできる車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、前輪および後輪が設けられた車体の横すべり角を推定する車体すべり角推定装置において、前記前輪の舵角と、前記前輪に対して作用する横力である前輪横力と、前記後輪に対して作用する横力である後輪横力と、前記車体の重心と前記前輪の距離と、前記車体の重心と前記後輪の距離と、前記車体のヨーレートと、車速とに基づいて、前記車体の横すべり角を推定することを要旨としている。

車体の重心と前輪の距離、および車体の重心と後輪の距離の情報は、横すべり角が推定される車体に対応する既定のものであって、例えばそれらの情報が記憶されたメモリから取得することができる。また、前輪の舵角、前輪に対して作用する前輪横力、後輪に対して作用する後輪横力、車体のヨーレート、および車速は、例えばセンサを用いて取得することができる。このうち、前輪に対して作用する前輪横力、および後輪に対して作用する後輪横力は、車両が走行する路面状況を反映する力である。従って、上記発明によれば、路面状況に応じたタイヤ特性やコーナリングスティフネスを用いずに車体の横すべり角を推定することができ、車体の横すべり角を精度良く推定することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車体すべり角推定装置において、車両の前後方向における前記車体の加速度に基づいて前記車体の横すべり角を推定することを要旨としている。

前輪および後輪の各々に対して作用する横力は、車両の前後方向における加速度に応じて変化する。従って上記発明によれば、前輪横力や後輪横力等に加え、車両の前後方向における車体の加速度に基づいて車体の横すべり角が推定されるため、車両が減速または加速するときにおいても車体の横すべり角を精度良く推定することができる。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車体すべり角推定装置において、前記車体には、前記前輪として左前輪および右前輪が設けられ、前記左前輪および前記右前輪の各々に対して作用する横力に基づいて前記前輪に対して作用する前輪横力を算出することを要旨としている。

上記発明によれば、左前輪および右前輪の一方に対して作用する横力に基づいて車体の横すべり角が推定される場合に比べて、車体の横すべり角を精度良く推定することができる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車体すべり角推定装置において、前記左前輪および右前輪の少なくとも一方に対して作用する横力を検出する前輪横力センサを備え、この前輪横力センサが車両のばね下に設けられていることを要旨としている。

車両のばね下に設けられる前輪横力センサは、ばね上に設けられるセンサに比べて、車体固有の位相遅れの影響を受けにくい。従って上記発明によれば、前輪横力センサの検出結果に基づいて、路面状況に応じた車体の横すべり角をより精度良く推定することができる。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車体すべり角推定装置において、前記左前輪および前記右前輪の一方に対して作用する横力と、車両の左右方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記左前輪および前記右前輪の他方に対して作用する横力を算出することを要旨としている。

上記発明によれば、前輪横力センサが左前輪および右前輪の一方に設けられていれば、同前輪横力センサを用いた横力の検出と推定により、左前輪および右前輪の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、前輪横力センサの個数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置において、前記車体には、前記後輪として左後輪および右後輪が設けられ、前記左後輪および前記右後輪の各々に対して作用する横力に基づいて前記後輪に対して作用する後輪横力を算出することを要旨としている。

上記発明によれば、左後輪および右後輪の一方に対して作用する横力に基づいて車体の横すべり角が推定される場合に比べて、車体の横すべり角を精度良く推定することができる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の車体すべり角推定装置において、前記左後輪および右後輪の少なくとも一方に対して作用する横力を検出する後輪横力センサを備え、この後輪横力センサが車両のばね下に設けられていることを要旨としている。

車両のばね下に設けられる後輪横力センサは、ばね上に設けられるセンサに比べて、車体固有の位相遅れの影響を受けにくい。従って上記発明によれば、後輪横力センサの検出結果に基づいて、路面状況に応じた車体の横すべり角をより精度良く推定することができる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の車体すべり角推定装置において、前記左後輪および前記右後輪の一方に対して作用する横力と、車両の左右方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記左後輪および前記右後輪の他方に対して作用する横力を算出することを要旨としている。

上記発明によれば、後輪横力センサが左後輪および右後輪の一方に設けられていれば、同後輪横力センサを用いた横力の検出と推定により、左後輪および右後輪の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、後輪横力センサの個数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置において、前記前輪および前記後輪の一方に対して作用する横力を検出する横力センサを備え、前記前輪および前記後輪の一方に対して作用する横力と、車両の前後方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記前輪および前記後輪の他方に対して作用する横力を算出することを要旨としている。

上記発明によれば、横力センサが前輪および後輪の一方に設けられていれば、同横力センサを用いた横力の検出と推定により、前輪および後輪の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、横力センサの個数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置を備え、同車体すべり角推定装置により推定された前記車体の横すべり角に基づいて車両の姿勢を制御することを要旨としている。

上記発明によれば、精度良く推定された車体の横すべり角に基づいて、車両の姿勢を適切に制御することができる。

本発明によれば、車体の横すべり角を精度良く推定することのできる車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置について、その全体構造を模式的に示す模式図。 同実施形態の車体すべり角推定装置および車両姿勢制御装置について、横力センサの配設箇所を模式的に示す模式図。 同実施形態の車両モデルを示す模式図。 同実施形態の車体すべり角推定装置により実行される「車体すべり角推定処理」について、その手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の車体すべり角推定装置により実行される「車体すべり角推定処理」について、その手順を示すフローチャート。 同実施形態の車体すべり角推定装置について、車両の左右方向における車体の加速度と内外輪係数との関係を示すグラフ。 本発明の第３実施形態の車体すべり角推定装置について、車両の前後方向における車体の加速度と前後輪係数との関係を示すグラフ。

（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、図中の矢印Ｘは、前方および後方を含む前後方向を示す。また、図中の矢印Ｙは、左方および右方を含む左右方向を示す。前後方向と左右方向は互いに直交する直線方向である。前後方向および左右方向に直交する直線方向を、上方および下方を含む上下方向とする。前後方向および左右方向および上下方向は、車両１に固定された座標系の方向を示している。

図１に、車体２と車輪３と車体すべり角推定装置４と車両姿勢制御装置６とを備えた車両１の全体構成を示す。
車体２の左前側部位に設けられた左前輪３１、および車体２の右前側部位に設けられた右前輪３２には、車体２の前側部位において左右方向に延びる車軸Ａである前軸ＡＦが接続されている。前輪３１，３２は前軸ＡＦを回転中心軸として回転する。

車体２の左後側部位に設けられた左後輪３３、および車体２の右後側部位に設けられた右後輪３４には、車体２の後側部位において左右方向に延びる車軸Ａである後軸ＡＲが接続されている。後輪３３，３４は後軸ＡＲを回転中心軸として回転する。

操舵ハンドル１１はパワーステアリング装置１２を介して前輪３１，３２の舵角を制御する。すなわち、前輪３１，３２の舵角は、操舵ハンドル１１が操舵されることによって変化する。一方、後輪３３，３４の舵角は変化しない。

車体すべり角推定装置４は、車輪速センサ４１〜４４と、加速度センサ４５と、ヨーレートセンサ４６と、舵角センサ４７と、メモリ４８と、演算装置４９と、横力センサ５１〜５４とを備えている。

車輪速センサ４１は、左前輪３１の回転速度を検出するセンサである。また、車輪速センサ４２は、右前輪３２の回転速度を検出するセンサである。また、車輪速センサ４３は、左後輪３３の回転速度を検出するセンサである。また、車輪速センサ４４は、右後輪３４の回転速度を検出する。車輪速センサ４１〜４４により検出された車輪３の回転速度である車輪速に基づいて、車両１の進行速度である車速が算出される。

加速度センサ４５は、例えば前後方向および左右方向および上下方向の車体２の加速度を検出する３軸加速度センサである。
ヨーレートセンサ４６は、上下方向を回転中心軸とする車体２の回転速度であるヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ４６によって検出されるヨーレートは実ヨーレートであって、左右方向における車両１の旋回速度である。

舵角センサ４７は、前輪３１，３２の舵角を検出するセンサである。なお、舵角センサ４７により検出される舵角は、前輪３１，３２の実舵角であって、操舵ハンドル１１の舵角ではない。

メモリ４８は、情報を記憶する不揮発性の情報記憶装置である。メモリ４８には、演算装置４９が実行するプログラムや、車両１の情報として、車体２の重心と前輪３１，３２の距離、および車体２の重心と後輪３３，３４の距離が記憶されている。

演算装置４９は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される集積回路である。演算装置４９は、センサ４１〜４７，５１〜５４の各々による検出結果と、メモリ４８に記憶されている記憶内容に基づいて、車両１の情報を取得する。そして、演算装置４９は、取得した車両１の情報に基づいて車体２の横すべり角を算出する。

横力センサ５１は、左前輪３１に対して作用する横力を検出する前輪横力センサである。また、横力センサ５２は、右前輪３２に対して作用する横力を検出する前輪横力センサである。また、横力センサ５３は、左後輪３３に対して作用する横力を検出する後輪横力センサである。また、横力センサ５３は、右後輪３４に対して作用する横力を検出する後輪横力センサである。

以上のように構成された車体すべり角推定装置４は、前輪３１，３２の舵角、前輪３１，３２に対して作用する横力、後輪３３，３４に対して作用する横力、車体２の重心と前輪３１，３２の距離、車体２の重心と後輪３３，３４の距離、車体２のヨーレート、車速、および車体２の加速度に基づいて、車体２の横すべり角を推定する。

車両姿勢制御装置６は、車体すべり角推定装置４と、アクティブステアリング装置６１と、左右駆動力配分装置６２とにより構成されている。車体すべり角推定装置４により推定された車体２の横すべり角の推定結果は、演算装置４９からアクティブステアリング装置６１および左右駆動力配分装置６２に入力される。

アクティブステアリング装置６１は、操舵ハンドル１１の舵角に関係なく前輪３１，３２の舵角を制御する装置である。アクティブステアリング装置６１には、舵角センサ４７が内蔵されている。

左右駆動力配分装置６２は、後輪３３，３４の駆動力の配分比率を制御する装置である。左右駆動力配分装置６２により、左後輪３３の駆動力と右後輪３４の駆動力の比率が制御される。

以上のように構成された車両姿勢制御装置６は、車体すべり角推定装置４によって推定された車体２の横すべり角に基づいて、アクティブステアリング装置６１と左右駆動力配分装置６２とを用いて車両１の姿勢を制御する。

図２を参照して、横力センサ５１〜５４が設けられる箇所を説明する。
横力センサ５１〜５４は、ゴムタイヤ３Ａ付きの４つの車輪３を支持するハブユニット１４の各々に設けられる。横力センサ５１は、左前輪３１を支持するハブユニット１４に設けられている。また、横力センサ５２は、右前輪３２を支持するハブユニット１４に設けられている。また、横力センサ５３は、左後輪３３を支持するハブユニット１４に設けられている。また、横力センサ５４は、右後輪３４を支持するハブユニット１４に設けられている。

ハブユニット１４には車軸Ａが設けられ、車軸Ａはハブユニット１４を介して車輪３を回転可能に支持している。車軸Ａは、ばね１３Ａとダンパ１３Ｂとからなる懸架装置１３を介して車体２に接続されている。従って、ハブユニット１４は、懸架装置１３よりも車輪側の構成部品である。このように横力センサ５１〜５４は、車両１のばね下に設けられている。

図３を参照して、車体２の横すべり角の推定に用いられる物理量、および車体２の横すべり角を説明する。なお、図３中の一点鎖線は前後方向に平行である。また、図３中の点Ｇは、車両１および車体２の重心を示している。

車速は、図３中の矢印Ｖで示すように前方を正の方向とする速度である。
前後方向の車体２の加速度は、図３中の矢印Ｇｘで示すように、後方を正の方向とする加速度である。また、左右方向の車体２の加速度は、図３中の矢印Ｇｙで示すように、左方を正の方向とする加速度である。

車体２のヨーレートは、図３中の矢印γで示すように反時計回り方向を正の方向とする回転速度である。前輪３１，３２の舵角は図３中の角δである。前輪３１，３２の舵角は、図３中の二点鎖線Ｒ１が示す前輪３１，３２の回転面に平行な方向と、前後方向とのなす角である。

車体２の重心と前輪３１，３２の距離は、図３中の矢印Ｌｆで示すように、前後方向における車体２の重心と前軸ＡＦとの間隔である。また、車体２の重心と後輪３３，３４の距離は、図３中の矢印Ｌｒで示すように、前後方向における車体２の重心と後軸ＡＲとの間隔である。従って、車体２の重心から前輪３１，３２までの距離と、車体２の重心から後輪３３，３４までの距離との和は、図３中の矢印Ｌで示すホイールベースと等しい。

車体２の横すべり角は図３中の角βである。角βは、矢印Ｄで示す車両１の進行方向と、一点鎖線Ｃで示す車体２の左右中心軸とのなす角である。図３中の角βで示す車体２の横すべり角は、重心点の横すべり角である。

また、図３中の角βｆは、車体２の横すべり角と、車体２の重心と前輪３１，３２の距離と、車体２のヨーレートと、車速と、前輪３１，３２の舵角とに基づいて算出される前輪３１，３２の横すべり角を示している。また、図３中の角βｒは、車体２の横すべり角と、車体２の重心と後輪３３，３４の距離と、車体２のヨーレートと、車速とに基づいて算出される後輪３３，３４の横すべり角を示している。

前輪３１，３２に対して作用する横力は、図３中の矢印Ｆｆで示す方向にはたらく力であって、前輪３１，３２の回転面に垂直な方向の力である。また、後輪３３，３４に対して作用する横力は、図３中の矢印Ｆｒで示す方向にはたらく力であって、図３中の二点鎖線Ｒ２が示す後輪３３，３４の回転面に垂直な方向の力である。

図４を参照して、車体すべり角推定装置４が実行する「車体すべり角推定処理」について説明する。図４に示す一連の処理は、演算装置４９により実行される。
ステップＳ１では、加速度センサ４５を用いて車体２の加速度が検出される。ステップＳ２では、ヨーレートセンサ４６を用いて車体２のヨーレートが検出される。

ステップＳ３では、車輪速センサ４１〜４４を用いて車輪３の車輪速が検出され、車輪速に基づいて車速が算出される。ステップＳ４では、舵角センサ４７を用いて前輪３１，３２の舵角が検出される。

ステップＳ５では、横力センサ５３，５４を用いて後輪３３，３４に対して作用する横力である後輪横力が検出される。このとき、左後輪３３に対して作用する横力と、右後輪３４に対して作用する横力との平均横力が算出される。

ステップＳ６では、横力センサ５１，５２を用いて前輪３１，３２に対して作用する横力である前輪横力が検出される。このとき、左前輪３１に対して作用する横力と、右前輪３２に対して作用する横力との平均横力が算出される。

ステップＳ７では、下記数式（１）から車体２の横すべり角（β）が算出される。なお、下記数式においては、前輪３１，３２の舵角を「δ」とし、前輪３１，３２に対して作用する横力である前輪横力を「Ｆｆ」とし、後輪３３，３４に対して作用する横力である後輪横力を「Ｆｒ」としている。また、車体２の重心と前輪３１，３２の距離を「Ｌｆ」とし、車体２の重心と後輪３３，３４との距離を「Ｌｒ」とし、車体２のヨーレートを「γ」とし、車速を「Ｖ」として表している。

上記数式（１）は、前輪３１，３２の横すべり角を表す下記数式（２）と、後輪３３，３４の横すべり角を表す下記数式（３）と、前輪３１，３２の横すべり角と後輪３３，３４の横すべり角との関係を表す下記数式（４）とから導出される。なお、下記数式においては、前輪３１，３２の横すべり角を「βｆ」とし、後輪３３，３４の横すべり角を「βｒ」として表している。

上記数式（２）は、一般的な車両モデルから導出される。

上記数式（３）は、上記数式（２）と同様に、一般的な車両モデルから導出される。

上記数式（４）は、比例式「βｆ：Ｆｆ＝βｒ：Ｆｒ」から導出される。この比例式は、前輪３１，３２の横すべり角が小さいときに、前輪横力のコーナリングフォースが前輪３１，３２の横すべり角に比例し、前輪３１，３２と同様に、後輪３３，３４の横すべり角が小さいときに、後輪横力のコーナリングフォースが後輪３３，３４の横すべり角に比例することに着目して導かれる。コーナリングフォースは、車輪３に対して作用する横力の、車輪３が進行する方向に垂直な方向の成分である。従って、車輪３の横すべり角が小さいときに横力とコーナリングフォースは等しいと近似することにより、上記（４）の式が得られる。

なお、上記数式（１）における前輪３１，３２に対して作用する前輪横力（Ｆｆ）は、左前輪３１に対して作用する横力と、右前輪３２に対して作用する横力との平均横力である。また、上記数式（１）における後輪３３，３４に対して作用する後輪横力（Ｆｒ）は、左後輪３３に対して作用する横力と、右後輪３４に対して作用する横力との平均横力である。

また、前後方向における車体２の加速度が０でないときには、ステップＳ７では、下記数式（５）から車体２の横すべり角（β）が算出される。なお、下記数式における「α」は、前後方向の車体２の加速度に基づく補正係数を表している。

上記数式（５）は、上記数式（２）および数式（３）と、上記数式（４）に補正係数（α）を掛けた下記数式（６）とから導出される。

前後方向の車体２の加速度は、車輪３に対して作用する横力に影響する。このため、前後方向の車体２の加速度が発生すると、上記比例式「βｆ：Ｆｆ＝βｒ：Ｆｒ」が成立しなくなるため、上記数式（４）に補正係数（α）を掛けている。上記数式（６）の関係を満たす補正係数（α）は、前後方向の加速度に応じて変化する「横すべり角−横力特性」のマップにより導出される。「横すべり角−横力特性」は、車輪３の横すべり角と車輪３に対して作用する横力との一定の関係である。前後方向の加速度に応じて変化するこの関係は、シミュレーション等の実験から回帰的に得られる。回帰的に得られた「横すべり角−横力特性」のマップは、メモリ４８に予め記憶されている。

車両姿勢制御装置６は、以上のようにして算出された車体２の横すべり角に基づいて、車両１の姿勢を制御する。
車両姿勢制御装置６を構成するアクティブステアリング装置６１は、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて、前輪３１，３２の舵角を制御する。具体的には、例えば、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて、車両１がオーバーステアなどのヘッドイン姿勢の状態であると判断されるときには、アクティブステアリング装置６１は前輪３１，３２の舵角を小さくする制御を行う。また、例えば、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて、車両１がアンダーステアなどのヘッドアウト姿勢の状態であると判断されるときには、アクティブステアリング装置６１は前輪３１，３２の舵角を大きくする制御を行う。

また、車両姿勢制御装置６を構成する左右駆動力配分装置６２は、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて、後輪３３，３４の駆動力の配分比率を制御する。具体的には、例えば、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて車両１がヘッドイン姿勢の状態であると判断されるときには、左右駆動力配分装置６２は、内輪の駆動力を外輪の駆動力に比べて大きくする制御を行う。また、例えば、車体２の横すべり角の推定結果に基づいて車両１がヘッドアウト姿勢の状態であると判断されるときには、左右駆動力配分装置６２は、外輪の駆動力を内輪の駆動力に比べて大きくする制御を行う。内輪とは車両１の旋回内側に位置する車輪であって、例えば、車両１が左方に旋回するときの内輪は左後輪３３である。また、外輪とは車両１の旋回外側に位置する車輪であって、例えば、車両１が左方に旋回するときの外輪は右後輪３４である。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車体すべり角推定装置４は、前輪３１，３２の舵角と、前輪３１，３２に対して作用する横力である前輪横力と、後輪３３，３４に対して作用する横力である後輪横力と、車体２の重心と前輪３１，３２の距離と、車体２の重心と後輪３３，３４の距離と、車体２のヨーレートと、車速とに基づいて、車体２の横すべり角を推定する。車体２の重心と前輪３１，３２の距離、および車体２の重心と後輪３３，３４の距離の情報は、横すべり角が推定される車体２に対応する既定のものであって、それらの情報が記憶されたメモリ４８から取得することができる。また、前輪３１，３２の舵角、前輪３１，３２に対して作用する前輪横力、後輪３３，３４に対して作用する後輪横力、車体２のヨーレート、および車速は、センサ４１〜４４，４６，４７，５１〜５４を用いて取得することができる。このうち、前輪３１，３２に対して作用する前輪横力、および後輪３３，３４に対して作用する後輪横力は、車両１が走行する路面状況を反映する力である。従って、路面状況に応じたタイヤ特性やコーナリングスティフネスを用いずに車体２の横すべり角を推定することができ、車体２の横すべり角を精度良く推定することができる。

（２）前輪３１，３２および後輪３３，３４の各々に対して作用する横力は、車両１の前後方向における加速度に応じて変化する。車体すべり角推定装置４は、車両１の前後方向における車体２の加速度に基づいて車体２の横すべり角を推定する。従って、前輪横力や後輪横力等に加え、車両１の前後方向における車体２の加速度に基づいて車体２の横すべり角が推定されるため、車両１が減速または加速するときにおいても車体２の横すべり角を精度良く推定することができる。

（３）車体すべり角推定装置４は、左前輪３１および右前輪３２の各々に対して作用する横力に基づいて前輪３１，３２に対して作用する前輪横力を算出する。このため、左前輪３１および右前輪３２の一方に対して作用する横力に基づいて車体２の横すべり角が推定される場合に比べて、車体２の横すべり角を精度良く推定することができる。

（４）車体すべり角推定装置４は、左前輪３１および右前輪３２に対して作用する横力を検出する横力センサ５１，５２を備え、この横力センサ５１，５２が車両１のばね下に設けられている。車両１のばね下に設けられる横力センサ５１，５２は、ばね上に設けられるセンサに比べて、車体固有の位相遅れの影響を受けにくい。従って、横力センサ５１，５２の検出結果に基づいて、路面状況に応じた車体２の横すべり角をより精度良く推定することができる。

（５）車体すべり角推定装置４は、左後輪３３および右後輪３４の各々に対して作用する横力に基づいて後輪３３，３４に対して作用する後輪横力を算出する。このため、上記（４）と同様に、左後輪３３および右後輪３４の一方に対して作用する横力に基づいて車体２の横すべり角が推定される場合に比べて、車体２の横すべり角を精度良く推定することができる。

（６）車体すべり角推定装置４は、左後輪３３および右後輪３４に対して作用する横力を検出する横力センサ５３，５４を備え、この横力センサ５３，５４が車両１のばね下に設けられている。車両１のばね下に設けられる横力センサ５３，５４は、ばね上に設けられるセンサに比べて、車体固有の位相遅れの影響を受けにくい。従って、上記（４）と同様に、横力センサ５３，５４の検出結果に基づいて、路面状況に応じた車体２の横すべり角をより精度良く推定することができる。

（７）車両姿勢制御装置６は、車体すべり角推定装置４により推定された車体２の横すべり角に基づいて車両１の姿勢を制御する。このため、精度良く推定された車体２の横すべり角に基づいて、車両１の姿勢を適切に制御することができる。また、車両１の走行態様の変化に対して車両１の姿勢制御の応答性を向上することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明するとともに、同一の構成についてはその説明を省略する。

本実施形態の車体すべり角推定装置４は、図１に示した横力センサ５２，５４を省いた構成である。本実施形態の車体すべり角推定装置４は、横力センサ５１を用いて右前輪３２に対して作用する横力を推定するとともに、横力センサ５３を用いて右後輪３４に対して作用する横力を推定する。

図５を参照して、本実施形態の「車体すべり角推定処理」について説明する。なお、ステップＳ１〜Ｓ４，Ｓ７の説明は、図４を用いて説明した上記第１実施形態と同様であるため省略する。

ステップＳ１〜Ｓ４を経たステップＳ１１で、横力センサ５３を用いて左後輪３３に対して作用する横力が検出される。ステップＳ１２では、左後輪３３に対して作用する横力と、左右方向の車体２の加速度とに基づいて、右後輪３４に対して作用する横力が推定される。

具体的には、ステップＳ１２では、左後輪３３に対して作用する横力に内外輪係数を掛ける、または左後輪３３に対して作用する横力を内外輪係数で割ることにより、右後輪３４に対して作用する横力が算出される。

内外輪係数は、左右方向における車体２の加速度に応じて変化するものである。内外輪係数は、例えば、内輪に対して作用する横力（内輪横力）に対して、外輪に対して作用する横力（外輪横力）の比である。内外輪係数が内輪横力に対する外輪横力の比であれば、左後輪３３が内輪であるときには、左後輪３３に対して作用する横力に内外輪係数を掛けることにより、右後輪３４に対して作用する後輪横力が算出される。一方、左後輪３３が外輪であるときには、左後輪３３に対して作用する横力を内外輪係数で割ることにより、右後輪３４に対して作用する後輪横力が算出される。

図６を参照して、左右方向の車体２の加速度と、内外輪係数との関係を説明する。
図６の「内外輪係数」は、内輪横力に対する外輪横力の比である。また、「左右方向の車体２の加速度」は、旋回内側の方向を正の方向とする加速度である。左右方向の車体２の加速度が小さいときは、内外輪係数は略「１」であるが、左右方向の車体２の加速度が大きくなるにつれて内外輪係数も増加する。この内外輪係数は、シミュレーション等の実験から回帰的に得られ、メモリ４８には内外輪係数が予め記憶されている。

ステップＳ１３では、横力センサ５１を用いて左前輪３１に対して作用する横力が検出される。ステップＳ１４では、左前輪３１に対して作用する横力と、左右方向の車体２の加速度とに基づいて、右前輪３２に対して作用する横力が推定される。

具体的には、ステップＳ１４では、ステップＳ１２と同様にして、左前輪３１に対して作用する横力に内外輪係数を掛ける、または左前輪３１に対して作用する横力を内外輪係数で割ることにより、右前輪３２に対して作用する前輪横力が算出される。内外輪係数は、上記ステップＳ１２と同じものを用いることができる。

本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）〜（７）に加えて、以下の効果を得ることができる。
（８）車体すべり角推定装置４は、左前輪３１に対して作用する横力と、車両１の左右方向における車体２の加速度とに基づいて、右前輪３２に対して作用する横力を算出する。このため、横力センサ５１が左前輪３１に設けられていれば、同横力センサ５１を用いた横力の検出と推定により、左前輪３１および右前輪３２の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、横力センサ５２を省くことができ、低コスト化を図ることができる。

（９）車体すべり角推定装置４は、左後輪３３に対して作用する横力と、車両１の左右方向における車体２の加速度とに基づいて、右後輪３４の他方に対して作用する横力を算出する。このため、横力センサ５３が左後輪３３に設けられていれば、同横力センサ５３を用いた横力の検出と推定により、左後輪３３および右後輪３４の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、横力センサ５４を省くことができ、低コスト化を図ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と異なる部分について詳細に説明するとともに、同一の構成についてはその説明を省略する。

本実施形態の車体すべり角推定装置４は、図１に示した横力センサ５１，５２，５４を省いた構成である。本実施形態の車体すべり角推定装置４は、横力センサ５３を用いて右後輪３４に対して作用する横力、および前輪３１，３２の各々に対して作用する横力を推定する。

本実施形態の「車体すべり角推定処理」においては、上記ステップＳ１３での横力センサ５１を用いた横力の検出に代えて、左後輪３３に対して作用する横力と、前後方向の車体２の加速度とに基づいて、左前輪３１に対して作用する横力が推定される。

具体的には、左後輪３３に対して作用する横力に前後輪係数を掛ける、または左後輪３３に対して作用する横力を前後輪係数で割ることにより、左前輪３１に対して作用する横力が算出される。

前後輪係数は、前後方向における車体２の加速度に応じて変化するものである。前後輪係数は、例えば、後輪３３，３４に対して作用する横力（後輪横力）に対して、前輪３１，３２に対して作用する横力（前輪横力）の比である。前後輪係数が後輪横力に対する前輪横力の比であれば、左後輪３３に対して作用する横力に前後輪係数を掛けることにより、左前輪３１に対して作用する横力が算出される。

図７を参照して、前後方向の車体２の加速度と、前後輪係数との関係を説明する。
図７の「前後輪係数」は、後輪横力に対する前輪横力の比である。また、「前後方向の車体２の加速度」は、後方を正の方向とする加速度である。前後方向の車体２の加速度が小さいときは、前後輪係数は略「１」であるが、前後方向の車体２の加速度が大きくなるにつれて前後輪係数も増加する。この前後輪係数は、シミュレーション等の実験から回帰的に得られ、メモリ４８には前後輪係数が予め記憶されている。

本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）〜（７）および上記第２実施形態の効果（８），（９）に加えて以下の効果を得ることができる。
（１０）車体すべり角推定装置４は、左後輪３３に対して作用する横力と、車両１の前後方向における車体２の加速度とに基づいて、左前輪３１に対して作用する横力を算出する。このため、横力センサ５３が左後輪３３に設けられていれば、同横力センサ５３を用いた横力の検出と推定により、左前輪３１および左後輪３３の各々に対して作用する横力を算出することができる。その結果、横力センサ５１を省くことができ、低コスト化を図ることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態にて例示した態様に限定されるものではなく、例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、変形例同士を組み合わせて実施してもよい。

・上記各実施形態において、前後輪係数を用いて、左後輪３３に対して作用する横力から左前輪３１に対して作用する横力を推定するだけでなく、右後輪３４に対して作用する横力から右前輪３２に対して作用する横力を推定してもよい。また、前後係数を用いて、左前輪３１に対して作用する横力から左後輪３３に対して作用する横力を推定してもよく、右前輪３２に対して作用する横力から右後輪３４に対して作用する横力を推定してもよい。

・上記各実施形態において、内外輪係数を用いて、右後輪３４に対して作用する横力から左後輪３３に対して作用する横力を推定してもよい。また、内外輪係数を用いて、右前輪３２に対して作用する横力から左前輪３１に対して作用する横力を推定してもよい。従って、前輪３１，３２および後輪３３，３４に対して作用する横力を算出するためには、車体すべり角推定装置４は、前輪３１，３２および後輪３３，３４のいずれか１つに対して作用する横力を検出する横力センサを備えていればよい。

・ステップＳ１〜Ｓ４の順序を適宜変更してもよく、ステップＳ１〜Ｓ４が並列に行われてもよい。また、ステップＳ１１，Ｓ１２とステップＳ１３，Ｓ１４の順序を入れ替えてもよく、ステップＳ１１，Ｓ１２とステップＳ１１，Ｓ１２が並列に行われてもよい。

・車両姿勢制御装置６は、アクティブステアリング装置６１と左右駆動力配分装置６２とを用いて車両１の姿勢を制御するものに限定されない。例えば、前輪３１，３２の駆動力の配分比率を制御する装置を用いて車両１の姿勢を制御するものであってもよい。また、後輪３３，３４の舵角を制御する装置を用いて車両１の姿勢を制御するものであってもよい。

・上記各実施形態においては、４つの車輪３を備える車両１に本発明を適用した例を示したが、前輪および後輪を備える車両であれば車輪の個数に関係なく、上記実施形態に準じて本発明を適用することができる。

１…車両、２…車体、３…車輪、３Ａ…タイヤゴム、４…車体すべり角推定装置、６…車両姿勢制御装置、１１…操舵ハンドル、１２…パワーステアリング装置、１３…懸架装置、１３Ａ…ばね、１３Ｂ…ダンパ、１４…ハブユニット、３１…左前輪、３２…右前輪、３３…左後輪、３４…右後輪、４１〜４４…車輪速センサ、４５…加速度センサ、４６…ヨーレートセンサ、４７…舵角センサ、４８…メモリ、４９…演算装置、５１〜５４…横力センサ、６１…アクティブステアリング装置、６２…左右駆動力配分装置、Ａ…車軸、ＡＦ…前軸、ＡＲ…後軸。

Claims (10)

1. 前輪および後輪が設けられた車体の横すべり角を推定する車体すべり角推定装置において、
   前記前輪の舵角と、前記前輪に対して作用する横力である前輪横力と、前記後輪に対して作用する横力である後輪横力と、前記車体の重心と前記前輪の距離と、前記車体の重心と前記後輪の距離と、前記車体のヨーレートと、車速とに基づいて、前記車体の横すべり角を推定する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
2. 請求項１に記載の車体すべり角推定装置において、
   車両の前後方向における前記車体の加速度に基づいて前記車体の横すべり角を推定する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
3. 請求項１または２に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記車体には、前記前輪として左前輪および右前輪が設けられ、
   前記左前輪および前記右前輪の各々に対して作用する横力に基づいて前記前輪に対して作用する前輪横力を算出する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
4. 請求項３に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記左前輪および前記右前輪の少なくとも一方に対して作用する横力を検出する前輪横力センサを備え、この前輪横力センサが車両のばね下に設けられている
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
5. 請求項４に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記左前輪および前記右前輪の一方に対して作用する横力と、車両の左右方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記左前輪および前記右前輪の他方に対して作用する横力を算出する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記車体には、前記後輪として左後輪および右後輪が設けられ、
   前記左後輪および前記右後輪の各々に対して作用する横力に基づいて前記後輪に対して作用する後輪横力を算出する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
7. 請求項６に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記左後輪および前記右後輪の少なくとも一方に対して作用する横力を検出する後輪横力センサを備え、この後輪横力センサが車両のばね下に設けられている
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
8. 請求項７に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記左後輪および前記右後輪の一方に対して作用する横力と、車両の左右方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記左後輪および前記右後輪の他方に対して作用する横力を算出する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置において、
   前記前輪および前記後輪の一方に対して作用する横力を検出する横力センサを備え、
   前記前輪および前記後輪の一方に対して作用する横力と、車両の前後方向における前記車体の加速度とに基づいて、前記前輪および前記後輪の他方に対して作用する横力を算出する
   ことを特徴とする車体すべり角推定装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の車体すべり角推定装置を備え、同車体すべり角推定装置により推定された前記車体の横すべり角に基づいて車両の姿勢を制御する
    ことを特徴とする車両姿勢制御装置。

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