JP3369467B2 - 車両の重心高さの推定演算装置 - Google Patents
車両の重心高さの推定演算装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の姿勢安定制
御に関する。本発明は、ヨーあるいはロールなど走行中
の車両の挙動に基づいて、車両の姿勢を安定な方向に自
動的に制御する装置に利用する。本発明は、例えば、車
両が走行中に横すべり状態になる可能性があることを自
動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ
圧力を自動的に制御することにより、その車両を横すべ
りが生じる可能性の小さい状態に回復させる自動制御装
置に利用することができる。本発明は、例えば高速走行
中の大きいハンドル操作など、車両の特性を越える運転
操作により車両が運転者の意図しない挙動に達したとき
に自動的に安定な状態を回復させる姿勢制御に関する。
本発明は、バス・トラックなど商業車両の横転防止に利
用する。
御に関する。本発明は、ヨーあるいはロールなど走行中
の車両の挙動に基づいて、車両の姿勢を安定な方向に自
動的に制御する装置に利用する。本発明は、例えば、車
両が走行中に横すべり状態になる可能性があることを自
動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ
圧力を自動的に制御することにより、その車両を横すべ
りが生じる可能性の小さい状態に回復させる自動制御装
置に利用することができる。本発明は、例えば高速走行
中の大きいハンドル操作など、車両の特性を越える運転
操作により車両が運転者の意図しない挙動に達したとき
に自動的に安定な状態を回復させる姿勢制御に関する。
本発明は、バス・トラックなど商業車両の横転防止に利
用する。
【０００２】
【従来の技術】従来からブレーキの電子制御装置や車両
安定化制御装置（ＶＳＣ、Vehicle Stability Control)
などが知られている。ブレーキにかかわる電子制御装置
の代表的なシステムはＡＢＳ（Antilock Brake System)
である。これは車輪に回転センサを設けて車輪回転を検
出し、ブレーキ圧力が大きいときに車輪回転が停止する
と、車輪と路面との間にスリップがあったものとして、
ブレーキ圧力を断続制御するものである。ＡＢＳは乗用
車あるいは貨物車に広く普及し、ブレーキをかけながら
もハンドルがきく装置として広く知られるところとなっ
た。車両安定化制御装置（ＶＳＣ）の代表的な装置とし
ては、横すべり防止装置が知られている。これは、運転
者が操作入力する操舵角（ハンドル角度）から、運転者
が進もうとしている針路を読取り、その針路に対して車
速が大きすぎると、運転者がブレーキペダルを踏まなく
とも自動的に減速のための制御がなされ、さらに針路か
ら外れないように左右のブレーキ圧力を配分するなどの
制御が行われる装置である。
安定化制御装置（ＶＳＣ、Vehicle Stability Control)
などが知られている。ブレーキにかかわる電子制御装置
の代表的なシステムはＡＢＳ（Antilock Brake System)
である。これは車輪に回転センサを設けて車輪回転を検
出し、ブレーキ圧力が大きいときに車輪回転が停止する
と、車輪と路面との間にスリップがあったものとして、
ブレーキ圧力を断続制御するものである。ＡＢＳは乗用
車あるいは貨物車に広く普及し、ブレーキをかけながら
もハンドルがきく装置として広く知られるところとなっ
た。車両安定化制御装置（ＶＳＣ）の代表的な装置とし
ては、横すべり防止装置が知られている。これは、運転
者が操作入力する操舵角（ハンドル角度）から、運転者
が進もうとしている針路を読取り、その針路に対して車
速が大きすぎると、運転者がブレーキペダルを踏まなく
とも自動的に減速のための制御がなされ、さらに針路か
ら外れないように左右のブレーキ圧力を配分するなどの
制御が行われる装置である。
【０００３】すでに知られている車両姿勢安定化装置
（ＶＳＣ）（特開昭６３−２７９９７６号公報、特開平
２−１１２７５５号公報など）をさらに説明すると、車
両の走行中に運転者が操舵を行うと、車両の向きが変化
し車両にロールが生じる。このとき操舵による旋回内輪
のタイヤが路面のグリップ限界を越えると、内輪がいわ
ゆるホイール・リフト傾向となり、車両が横すべりをは
じめる。例えば、直線走行状態から運転者が左に操舵を
行うと車両は右に傾斜する。このとき、正常な状態では
その操舵に応じて車両が旋回するが、走行速度に対して
操舵の速さが大きすぎると、車両は右に傾斜しながら左
車輪が浮きぎみな状態となり、運転者の意図する方向よ
り右寄りに進行することになる。このような車両の挙動
は、走行レーンの逸脱や、極端な場合には車両の横転を
招く原因となる。
（ＶＳＣ）（特開昭６３−２７９９７６号公報、特開平
２−１１２７５５号公報など）をさらに説明すると、車
両の走行中に運転者が操舵を行うと、車両の向きが変化
し車両にロールが生じる。このとき操舵による旋回内輪
のタイヤが路面のグリップ限界を越えると、内輪がいわ
ゆるホイール・リフト傾向となり、車両が横すべりをは
じめる。例えば、直線走行状態から運転者が左に操舵を
行うと車両は右に傾斜する。このとき、正常な状態では
その操舵に応じて車両が旋回するが、走行速度に対して
操舵の速さが大きすぎると、車両は右に傾斜しながら左
車輪が浮きぎみな状態となり、運転者の意図する方向よ
り右寄りに進行することになる。このような車両の挙動
は、走行レーンの逸脱や、極端な場合には車両の横転を
招く原因となる。
【０００４】通常走行状態において、操舵の大きさと速
さ、車両の速度、車両の横移動の速さ、および車両の向
きの変化の速さ（ヨーレイト、垂直軸まわりの車両の回
転加速度）を検出して演算することにより、車輪の横す
べり開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測
し、横すべりあるいはホイールリフトが始まる前に車輪
のブレーキ圧力を制御する装置が開発された。この車輪
のブレーキ圧力制御は、必ずしも全輪同一のブレーキ圧
力ではなく、一つの車輪について大きいあるいは小さい
ブレーキ圧力を印加して、車両の横すべりを防止するも
のである。このような装置は、原理的な構造や設計のみ
ならず、経済性および耐久性などもよく検討され、乗用
車については市販品に実装される段階に達した。
さ、車両の速度、車両の横移動の速さ、および車両の向
きの変化の速さ（ヨーレイト、垂直軸まわりの車両の回
転加速度）を検出して演算することにより、車輪の横す
べり開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測
し、横すべりあるいはホイールリフトが始まる前に車輪
のブレーキ圧力を制御する装置が開発された。この車輪
のブレーキ圧力制御は、必ずしも全輪同一のブレーキ圧
力ではなく、一つの車輪について大きいあるいは小さい
ブレーキ圧力を印加して、車両の横すべりを防止するも
のである。このような装置は、原理的な構造や設計のみ
ならず、経済性および耐久性などもよく検討され、乗用
車については市販品に実装される段階に達した。
【０００５】このような従来例装置は、現在の操舵およ
び制動を含む運転操作に係るパラメータと、現在の車両
の挙動に係るパラメータから、すなわち現時点のパラメ
ータからヨーレイトを演算し、これがあらかじめその車
両について設定記憶された横すべりの可能性があるヨー
レイトに達すると判定されたときに、自動的に車両のブ
レーキ圧力を制御するように構成されている。この横す
べりの可能性は、運転操作入力および各種センサ出力で
ある車両の挙動データから伝達関数による演算が実行さ
れる。
び制動を含む運転操作に係るパラメータと、現在の車両
の挙動に係るパラメータから、すなわち現時点のパラメ
ータからヨーレイトを演算し、これがあらかじめその車
両について設定記憶された横すべりの可能性があるヨー
レイトに達すると判定されたときに、自動的に車両のブ
レーキ圧力を制御するように構成されている。この横す
べりの可能性は、運転操作入力および各種センサ出力で
ある車両の挙動データから伝達関数による演算が実行さ
れる。
【０００６】従来の伝達関数演算装置ではこの伝達関数
による演算は、高速フーリエ演算が広く用いられている
演算方法である。すなわち操作入力についてのデータお
よび挙動データを周波数分解し、フーリエ関数を利用し
て応答を近似演算するものである。高速フーリエ演算
は、コンピュータ装置にインストールして利用できる汎
用のアナライザが簡単に入手できるなど便利な点があ
る。
による演算は、高速フーリエ演算が広く用いられている
演算方法である。すなわち操作入力についてのデータお
よび挙動データを周波数分解し、フーリエ関数を利用し
て応答を近似演算するものである。高速フーリエ演算
は、コンピュータ装置にインストールして利用できる汎
用のアナライザが簡単に入手できるなど便利な点があ
る。
【０００７】このような車両の姿勢制御を行う装置で
は、車両の重心位置はきわめて重要なパラメータであ
る。大型貨物自動車に代表される大型商業車両では、積
荷の状態によってその重心位置が変化する。バスの場合
には、特に路線バスでは、乗客の乗り降りにより車両の
重心位置が変化する。車両の横転防止をはかる姿勢制御
に関しては、車両の重心高さが重要なパラメータにな
る。
は、車両の重心位置はきわめて重要なパラメータであ
る。大型貨物自動車に代表される大型商業車両では、積
荷の状態によってその重心位置が変化する。バスの場合
には、特に路線バスでは、乗客の乗り降りにより車両の
重心位置が変化する。車両の横転防止をはかる姿勢制御
に関しては、車両の重心高さが重要なパラメータにな
る。
【０００８】従来、車両の重心は静的に計測することが
できるが、走行状態でリアルタイムに計測する方法はな
い。すなわち、重心位置を計測しようとする車両を水平
な路面に停車させた状態で各車輪の荷重分担を計測し、
つぎにその車両を前後方向に勾配のある路面および左右
方向に勾配のある路面に移動させて、各車輪の荷重分担
を計測することにより、重心高さを含む重心位置を三次
元的に計測することができる。
できるが、走行状態でリアルタイムに計測する方法はな
い。すなわち、重心位置を計測しようとする車両を水平
な路面に停車させた状態で各車輪の荷重分担を計測し、
つぎにその車両を前後方向に勾配のある路面および左右
方向に勾配のある路面に移動させて、各車輪の荷重分担
を計測することにより、重心高さを含む重心位置を三次
元的に計測することができる。
【０００９】従来の姿勢制御装置を図２１ないし図２３
を参照して説明する。図２１は従来の姿勢制御の全体構
成例を示す図である。車両１は姿勢制御装置の被制御対
象である。車両１には、操舵、制動、加速、その他運転
操作入力が与えられ、それに対する応答が車両の挙動で
ある。この車両１には姿勢制御装置２が搭載される。そ
してこの姿勢制御装置２は車両安定化制御装置（ＶＳ
Ｃ）３および電子制御制動装置４を含む。この電子制御
制動装置４は従来のＡＢＳ手段に代表される装置であ
る。
を参照して説明する。図２１は従来の姿勢制御の全体構
成例を示す図である。車両１は姿勢制御装置の被制御対
象である。車両１には、操舵、制動、加速、その他運転
操作入力が与えられ、それに対する応答が車両の挙動で
ある。この車両１には姿勢制御装置２が搭載される。そ
してこの姿勢制御装置２は車両安定化制御装置（ＶＳ
Ｃ）３および電子制御制動装置４を含む。この電子制御
制動装置４は従来のＡＢＳ手段に代表される装置であ
る。
【００１０】その車両の挙動をデータとして観測するた
めに、その車両１に搭載されたセンサ類１１からは挙動
データが出力される。挙動データは、速度、横方向加速
度、ヨーレイト、ロールレイト、車輪回転情報、その他
である。
めに、その車両１に搭載されたセンサ類１１からは挙動
データが出力される。挙動データは、速度、横方向加速
度、ヨーレイト、ロールレイト、車輪回転情報、その他
である。
【００１１】車両安定化制御装置３は、運転操作入力お
よび挙動データを入力として、車両の挙動を予測演算
し、その結果を電子制御制動装置４に与える。電子制御
制動装置４は、同じく運転操作入力および挙動データを
取込み、それに加えて車両安定化制御装置（ＶＳＣ）３
の出力を取込み、車両１に対する運転操作入力および外
乱入力に対する安全方向への自動制御出力を送出し、こ
れは修正入力となる。
よび挙動データを入力として、車両の挙動を予測演算
し、その結果を電子制御制動装置４に与える。電子制御
制動装置４は、同じく運転操作入力および挙動データを
取込み、それに加えて車両安定化制御装置（ＶＳＣ）３
の出力を取込み、車両１に対する運転操作入力および外
乱入力に対する安全方向への自動制御出力を送出し、こ
れは修正入力となる。
【００１２】図２２は従来の姿勢制御装置のシステム構
成図である。制御装置５１はプログラム制御されるコン
ピュータ回路を含む車両に搭載された電子装置であり、
車両の運転操作入力およびその車両の挙動データを入力
としその車両の運動状態を演算出力する車両安定化制御
装置（ＶＳＣ）と、この車両安定化制御装置の演算出力
にしたがって運転操作入力および外乱入力を安全側に修
正する修正入力をその車両に与える制御手段とを含む。
成図である。制御装置５１はプログラム制御されるコン
ピュータ回路を含む車両に搭載された電子装置であり、
車両の運転操作入力およびその車両の挙動データを入力
としその車両の運動状態を演算出力する車両安定化制御
装置（ＶＳＣ）と、この車両安定化制御装置の演算出力
にしたがって運転操作入力および外乱入力を安全側に修
正する修正入力をその車両に与える制御手段とを含む。
【００１３】この車両にはヨーレイトセンサ５２、横方
向加速度センサ５３、ロールレイトセンサ６０、および
前後方向加速度センサ６１が実装され、これらの各検出
出力は制御装置５１に接続されている。４個の車輪５４
にはそれぞれ車輪回転センサ５５が取付けられ、これら
の検出出力も制御装置５１に接続される。ブレーキ・ブ
ースタ・アクチュエータ５６にはブレーキ圧センサ５７
が取付けられ、この検出出力は同じく制御装置５１に接
続される。操舵ハンドル５８には操舵角センサ５９が取
付けられ、その出力は制御装置５１に接続される。内燃
機関を制御するガバナ６２にはガバナセンサ６３が組み
込まれ、ガバナ６２の状態を検出しその検出出力は制御
装置５１に接続される。図２３は前記各センサの車両へ
の実装例を示す斜視図である。図２２および図２３には
２軸構造の車両が示されているが、大型車両の場合には
３軸あるいは４軸構造が用いられる。
向加速度センサ５３、ロールレイトセンサ６０、および
前後方向加速度センサ６１が実装され、これらの各検出
出力は制御装置５１に接続されている。４個の車輪５４
にはそれぞれ車輪回転センサ５５が取付けられ、これら
の検出出力も制御装置５１に接続される。ブレーキ・ブ
ースタ・アクチュエータ５６にはブレーキ圧センサ５７
が取付けられ、この検出出力は同じく制御装置５１に接
続される。操舵ハンドル５８には操舵角センサ５９が取
付けられ、その出力は制御装置５１に接続される。内燃
機関を制御するガバナ６２にはガバナセンサ６３が組み
込まれ、ガバナ６２の状態を検出しその検出出力は制御
装置５１に接続される。図２３は前記各センサの車両へ
の実装例を示す斜視図である。図２２および図２３には
２軸構造の車両が示されているが、大型車両の場合には
３軸あるいは４軸構造が用いられる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来伝達関数
演算に利用されている高速フーリエ演算では、（１）周
波数の低い信号に対して長時間にわたるデータが必要で
ある、（２）データの数は２の冪乗（８、16、32、64・
・・）でなければならず適当なデータ数が得られない場
合がある、（３）フィード・バック制御が行われるクロ
ーズド・ループは演算不能であるなどの欠点がある。特
に、トラックやバスなどの商用車では、挙動データの中
に振動周波数が百分の１ヘルツ程度の成分があり、この
ような挙動データに対して、高速フーリエ演算による伝
達関数の演算のためには少なくともその周期の２倍であ
る２００秒にわたる実時間のデータが必要になる。これ
では、走行中に実時間で演算する実用的な装置を得るこ
とができないことになる。これは商用車の姿勢制御装置
の実現を妨げる大きい問題点である。
演算に利用されている高速フーリエ演算では、（１）周
波数の低い信号に対して長時間にわたるデータが必要で
ある、（２）データの数は２の冪乗（８、16、32、64・
・・）でなければならず適当なデータ数が得られない場
合がある、（３）フィード・バック制御が行われるクロ
ーズド・ループは演算不能であるなどの欠点がある。特
に、トラックやバスなどの商用車では、挙動データの中
に振動周波数が百分の１ヘルツ程度の成分があり、この
ような挙動データに対して、高速フーリエ演算による伝
達関数の演算のためには少なくともその周期の２倍であ
る２００秒にわたる実時間のデータが必要になる。これ
では、走行中に実時間で演算する実用的な装置を得るこ
とができないことになる。これは商用車の姿勢制御装置
の実現を妨げる大きい問題点である。
【００１５】また、大型車両では、積荷の状態により、
あるいは乗客の搭乗数およびその着席位置により、車両
の物理特性は大きく変動する。すなわち、乗用車の場合
には乗客数に変動があるとしても、乗客の体重（例えば
一人当たり50ｋｇ）は車両の全重量（例えば2000ｋｇ)
に対して小さくかつ搭乗人員は少人数である。しかも乗
客の搭乗位置は重心の低い位置に固定されているから、
乗客数が変動する場合にも、車両の物理定数を保持する
車両モデルを固定的に設定して演算を行っても姿勢制御
装置の演算結果には大きい影響はない。しかし大型車両
では、貨物用車両の場合には、積荷がない場合と積載可
能限界に近い典型的な積荷がある場合とでは車両全体の
重量も重心位置も大きく変わる。したがって車両の物理
特性は大きく変化するから、固定的な車両モデルを使用
して演算を行っても現実的な値とならない。
あるいは乗客の搭乗数およびその着席位置により、車両
の物理特性は大きく変動する。すなわち、乗用車の場合
には乗客数に変動があるとしても、乗客の体重（例えば
一人当たり50ｋｇ）は車両の全重量（例えば2000ｋｇ)
に対して小さくかつ搭乗人員は少人数である。しかも乗
客の搭乗位置は重心の低い位置に固定されているから、
乗客数が変動する場合にも、車両の物理定数を保持する
車両モデルを固定的に設定して演算を行っても姿勢制御
装置の演算結果には大きい影響はない。しかし大型車両
では、貨物用車両の場合には、積荷がない場合と積載可
能限界に近い典型的な積荷がある場合とでは車両全体の
重量も重心位置も大きく変わる。したがって車両の物理
特性は大きく変化するから、固定的な車両モデルを使用
して演算を行っても現実的な値とならない。
【００１６】さらにトラックでは、積荷は常に一定の状
態で積まれるわけではなく、その重量および積載の位置
あるいは重心の位置はその都度変化する。大型バスの場
合でも、乗客の搭乗数はゼロから約50人までの間を変動
し、その搭乗乗客の車両内での位置もその都度変化す
る。定期バスの場合には停留所毎に変化することにな
る。したがって、姿勢制御の基礎となる車両モデルを固
定的に設定したのでは実用的な姿勢制御はできないこと
になる。
態で積まれるわけではなく、その重量および積載の位置
あるいは重心の位置はその都度変化する。大型バスの場
合でも、乗客の搭乗数はゼロから約50人までの間を変動
し、その搭乗乗客の車両内での位置もその都度変化す
る。定期バスの場合には停留所毎に変化することにな
る。したがって、姿勢制御の基礎となる車両モデルを固
定的に設定したのでは実用的な姿勢制御はできないこと
になる。
【００１７】ここで、前記パラメータのうち、重心高さ
について考察してみると、従来はＪＩＳの保安基準等に
記載されている静的に測定する方法があるだけで、走行
中の車両についてリアルタイムに重心高さを測定するこ
とはできなかった。
について考察してみると、従来はＪＩＳの保安基準等に
記載されている静的に測定する方法があるだけで、走行
中の車両についてリアルタイムに重心高さを測定するこ
とはできなかった。
【００１８】すなわち、従来のような計測方法では、車
両重心の変化について現時点のデータを利用することが
できない。特に、積荷の重量および荷姿が変化する貨物
自動車では、積荷の積み降ろしのつど車両重心を計測す
ることはできないから、姿勢制御はその大略の値を利用
して行うことになる。
両重心の変化について現時点のデータを利用することが
できない。特に、積荷の重量および荷姿が変化する貨物
自動車では、積荷の積み降ろしのつど車両重心を計測す
ることはできないから、姿勢制御はその大略の値を利用
して行うことになる。
【００１９】特に、重心高さは、積荷の荷姿によって変
化するために、例えば、配送に出発する時点で測定した
重心高さは、積荷を客先に降ろすことにより変化するた
め、これを姿勢制御装置のデータとして用いることはで
きない。したがって、重心高さを走行中にリアルタイム
で測定できる技術が要求される。
化するために、例えば、配送に出発する時点で測定した
重心高さは、積荷を客先に降ろすことにより変化するた
め、これを姿勢制御装置のデータとして用いることはで
きない。したがって、重心高さを走行中にリアルタイム
で測定できる技術が要求される。
【００２０】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、大型車両とくに商業車に適する姿勢制御装置を
提供することを目的とする。本発明は、挙動データに低
い周波数成分が多く含まれる大型車両に適応するための
姿勢制御装置を提供することを目的とする。本発明は、
積荷あるいは乗客の状態が変化する車両に適応するため
の姿勢制御装置を提供することを目的とする。本発明
は、積荷あるいは乗客の状態が変化しても、車両モデル
が自動的に追従する姿勢制御装置を提供することを目的
とする。本発明は、車両の特性を越えた運転制御による
大型自動車の走行レーンからの逸脱防止および横転防止
を目的とする。本発明は、車両の重心高さをリアルタイ
ムに推定することができる装置を提供することを目的と
する。本発明は、車両の姿勢制御装置の制御精度を向上
させることを目的とする。
あって、大型車両とくに商業車に適する姿勢制御装置を
提供することを目的とする。本発明は、挙動データに低
い周波数成分が多く含まれる大型車両に適応するための
姿勢制御装置を提供することを目的とする。本発明は、
積荷あるいは乗客の状態が変化する車両に適応するため
の姿勢制御装置を提供することを目的とする。本発明
は、積荷あるいは乗客の状態が変化しても、車両モデル
が自動的に追従する姿勢制御装置を提供することを目的
とする。本発明は、車両の特性を越えた運転制御による
大型自動車の走行レーンからの逸脱防止および横転防止
を目的とする。本発明は、車両の重心高さをリアルタイ
ムに推定することができる装置を提供することを目的と
する。本発明は、車両の姿勢制御装置の制御精度を向上
させることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、重心高さをリ
アルタイムで求めることを特徴とする。すなわち、本発
明は、車両の右左折または車線変更のときの操舵角およ
びその際発生するロール角にしたがって重心高さを求め
ることを特徴とする。
アルタイムで求めることを特徴とする。すなわち、本発
明は、車両の右左折または車線変更のときの操舵角およ
びその際発生するロール角にしたがって重心高さを求め
ることを特徴とする。
【００２２】ロールを含む自由度を持つ力学モデルの操
舵角に対するロールの伝達関数と、実車より採取される
データよりＡＲ法（自己回帰法）を用いて求められる操
舵角に対するロールの伝達関数とは相等しいということ
から、係数比較を行い重心高さの導出を試みた。
舵角に対するロールの伝達関数と、実車より採取される
データよりＡＲ法（自己回帰法）を用いて求められる操
舵角に対するロールの伝達関数とは相等しいということ
から、係数比較を行い重心高さの導出を試みた。
【００２３】ここで、ＡＲ法とは、現在のデータを得る
ために、過去のデータに重み係数をかけて逆上って演算
を行う方法である。一般にＡＲ法と高速フーリエ演算法
（ＦＦＴ）を比較すると、ＦＦＴでは汎用のアナライザ
が簡単に入手できること、計算が開始されると演算は短
時間で完結すること、などの利点があるが、周波数の低
い（周期の長い）成分に対して適正な分解能を得るため
には、その周期の２倍ほどの時間にわたるデータが必要
である。例えば大型車両の挙動データには、百分の１ヘ
ルツ（周期百秒）というような周波数成分が含まれてい
るので、実時間により演算ができないことになる。これ
に対してＡＲ法では、過去のデータに重み係数をかけて
逆上って演算を行うので、相応の結果が逐一得られるこ
とになり実時間制御のための演算として適している。ま
た、ＦＦＴ法ではデータの数が２の冪乗、すなわち２n
でなければならないが、ＡＲ法ではデータの数に制約が
なくその時点毎に保持するデータを用いて演算できるか
ら自由度が大きくなる。またＦＦＴ法ではクローズド・
ループ、すなわち演算結果が挙動データに直ちに帰還さ
れるループ制御を行うような場合の演算が原理的に不可
能であるが、ＡＲ法ではクローズド・ループ演算に適す
るものであり、自動車の姿勢制御のようにつねにループ
制御が行われている装置では有利である。
ために、過去のデータに重み係数をかけて逆上って演算
を行う方法である。一般にＡＲ法と高速フーリエ演算法
（ＦＦＴ）を比較すると、ＦＦＴでは汎用のアナライザ
が簡単に入手できること、計算が開始されると演算は短
時間で完結すること、などの利点があるが、周波数の低
い（周期の長い）成分に対して適正な分解能を得るため
には、その周期の２倍ほどの時間にわたるデータが必要
である。例えば大型車両の挙動データには、百分の１ヘ
ルツ（周期百秒）というような周波数成分が含まれてい
るので、実時間により演算ができないことになる。これ
に対してＡＲ法では、過去のデータに重み係数をかけて
逆上って演算を行うので、相応の結果が逐一得られるこ
とになり実時間制御のための演算として適している。ま
た、ＦＦＴ法ではデータの数が２の冪乗、すなわち２n
でなければならないが、ＡＲ法ではデータの数に制約が
なくその時点毎に保持するデータを用いて演算できるか
ら自由度が大きくなる。またＦＦＴ法ではクローズド・
ループ、すなわち演算結果が挙動データに直ちに帰還さ
れるループ制御を行うような場合の演算が原理的に不可
能であるが、ＡＲ法ではクローズド・ループ演算に適す
るものであり、自動車の姿勢制御のようにつねにループ
制御が行われている装置では有利である。
【００２４】このように、本発明では操舵角に対するロ
ール方向の運動に注目し、運動モデルと実験データによ
り求められる「ＡＲ法のモデル」との伝達関数の係数を
比較することによって重心高さの推定を試みた。その結
果、 １．これらより重心高さを推定することは十分可能であ
る。 ２．実際の荷姿による重心高さの違い、いわゆる平荷、
高荷の判定も可能である。ということが明らかになっ
た。
ール方向の運動に注目し、運動モデルと実験データによ
り求められる「ＡＲ法のモデル」との伝達関数の係数を
比較することによって重心高さの推定を試みた。その結
果、 １．これらより重心高さを推定することは十分可能であ
る。 ２．実際の荷姿による重心高さの違い、いわゆる平荷、
高荷の判定も可能である。ということが明らかになっ
た。
【００２５】すなわち、本発明は、車両の重心高さの推
定演算装置であって、走行中に運転者が入力する操舵角
に対するロールを含む自由度を持つ力学モデルの伝達関
数と、実車より採取されるデータよりＡＲ法（自己回帰
法）を用いて求められる操舵角に対するロールの伝達関
数との各次数の係数が互いに等しいものとして重心高さ
を導出する手段を備えたことを特徴とする。
定演算装置であって、走行中に運転者が入力する操舵角
に対するロールを含む自由度を持つ力学モデルの伝達関
数と、実車より採取されるデータよりＡＲ法（自己回帰
法）を用いて求められる操舵角に対するロールの伝達関
数との各次数の係数が互いに等しいものとして重心高さ
を導出する手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】さらに詳細には、車両には自己回帰法（Ａ
Ｒ法）により走行状態でリアルタイムに自動更新される
車両応答の演算回路を備え、前記導出する手段は、車両
が走行している状態で、運転操作により入力される操舵
角を微分演算子ｓの関数δ（ｓ）として表し、その操舵
角により当該車両に発生するロールを微分演算子ｓの関
数φ（ｓ）とするとき、操舵角に対するロールの伝達関
数（φ（ｓ）／δ（ｓ））は重心高さがｈｓである車両
の運動方程式から演算される値 ｈｓ・ｆ（ｓ） を微分演算子ｓの二次式として表し、一方、前記演算回
路により演算される操舵角に対するロールの伝達関数
（φ（ｓ）／δ（ｓ））を微分演算子ｓの二次式として
表し、前記二つの微分演算子ｓの二次式の各次数項の係
数がそれぞれ互いに等しいとする方程式により重心高さ
ｈｓを推定する手段を含むことが望ましい。これによ
り、操舵角とロール角とを検出することによって、リア
ルタイムに重心高さを推定することができる。
Ｒ法）により走行状態でリアルタイムに自動更新される
車両応答の演算回路を備え、前記導出する手段は、車両
が走行している状態で、運転操作により入力される操舵
角を微分演算子ｓの関数δ（ｓ）として表し、その操舵
角により当該車両に発生するロールを微分演算子ｓの関
数φ（ｓ）とするとき、操舵角に対するロールの伝達関
数（φ（ｓ）／δ（ｓ））は重心高さがｈｓである車両
の運動方程式から演算される値 ｈｓ・ｆ（ｓ） を微分演算子ｓの二次式として表し、一方、前記演算回
路により演算される操舵角に対するロールの伝達関数
（φ（ｓ）／δ（ｓ））を微分演算子ｓの二次式として
表し、前記二つの微分演算子ｓの二次式の各次数項の係
数がそれぞれ互いに等しいとする方程式により重心高さ
ｈｓを推定する手段を含むことが望ましい。これによ
り、操舵角とロール角とを検出することによって、リア
ルタイムに重心高さを推定することができる。
【００２７】前記微分演算子ｓの一次項の係数が互いに
等しいとする方程式により求めた重心高さｈｓを優先的
に採用する手段を含む構成とし、さらに、前記推定する
手段は、入力される操舵角の値および計測されるロール
角の値について中央値を用いた零点補正を行う手段と、
計測されるロール角の変化が大きい範囲を含みこの零点
補正によりロール角の値が零となる時点を開始点および
終了点として設定してこの開始点および終了点の間をサ
ンプリングする手段と、このサンプリングする手段の出
力データが通過するバンドパスフィルタ手段とを含む構
成とすることが望ましい。これにより、重心高さの推定
精度を向上させることができる。
等しいとする方程式により求めた重心高さｈｓを優先的
に採用する手段を含む構成とし、さらに、前記推定する
手段は、入力される操舵角の値および計測されるロール
角の値について中央値を用いた零点補正を行う手段と、
計測されるロール角の変化が大きい範囲を含みこの零点
補正によりロール角の値が零となる時点を開始点および
終了点として設定してこの開始点および終了点の間をサ
ンプリングする手段と、このサンプリングする手段の出
力データが通過するバンドパスフィルタ手段とを含む構
成とすることが望ましい。これにより、重心高さの推定
精度を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１、図２お
よび図９、図１０を参照して説明する。図１は本発明第
一実施例の手順を示すフローチャートである。図２は本
発明第一実施例の手順を示すブロック構成図である。図
９は本発明第二実施例の手順を示すフローチャートであ
る。図１０は本発明第二実施例の手順を示すブロック構
成図である。なお、全体構成は図２１ないし図２３に示
した従来例と共通である。
よび図９、図１０を参照して説明する。図１は本発明第
一実施例の手順を示すフローチャートである。図２は本
発明第一実施例の手順を示すブロック構成図である。図
９は本発明第二実施例の手順を示すフローチャートであ
る。図１０は本発明第二実施例の手順を示すブロック構
成図である。なお、全体構成は図２１ないし図２３に示
した従来例と共通である。
【００２９】本発明は、車両の重心高さの推定演算装置
であって、図１に示すように、走行中に運転者が入力す
る操舵角に対するロールを含む自由度を持つ力学モデル
の伝達関数と、実車より採取されるデータよりＡＲ法
（自己回帰法）を用いて求められる操舵角に対するロー
ルの伝達関数との各次数の係数が互いに等しいものとし
て重心高さを導出する手段を図２２および図２３に示す
制御装置５１に備えたことを特徴とする。
であって、図１に示すように、走行中に運転者が入力す
る操舵角に対するロールを含む自由度を持つ力学モデル
の伝達関数と、実車より採取されるデータよりＡＲ法
（自己回帰法）を用いて求められる操舵角に対するロー
ルの伝達関数との各次数の係数が互いに等しいものとし
て重心高さを導出する手段を図２２および図２３に示す
制御装置５１に備えたことを特徴とする。
【００３０】図２２および図２３に示す制御装置５１に
は、車両には自己回帰法（ＡＲ法）により走行状態でリ
アルタイムに自動更新される車両応答の演算回路を備
え、制御装置５１は、車両が走行している状態で、運転
操作により入力される操舵角を微分演算子ｓの関数δ
（ｓ）として表し、その操舵角により当該車両に発生す
るロールを微分演算子ｓの関数φ（ｓ）とするとき、操
舵角に対するロールの伝達関数（φ（ｓ）／δ（ｓ））
は重心高さがｈｓである車両の運動方程式から演算され
る値 ｈｓ・ｆ（ｓ） を微分演算子ｓの二次式として表し、一方、前記演算回
路により演算される操舵角に対するロールの伝達関数
（φ（ｓ）／δ（ｓ））を微分演算子ｓの二次式として
表し、前記二つの微分演算子ｓの二次式の各次数項の係
数がそれぞれ互いに等しいとする方程式により重心高さ
ｈｓを推定する。
は、車両には自己回帰法（ＡＲ法）により走行状態でリ
アルタイムに自動更新される車両応答の演算回路を備
え、制御装置５１は、車両が走行している状態で、運転
操作により入力される操舵角を微分演算子ｓの関数δ
（ｓ）として表し、その操舵角により当該車両に発生す
るロールを微分演算子ｓの関数φ（ｓ）とするとき、操
舵角に対するロールの伝達関数（φ（ｓ）／δ（ｓ））
は重心高さがｈｓである車両の運動方程式から演算され
る値 ｈｓ・ｆ（ｓ） を微分演算子ｓの二次式として表し、一方、前記演算回
路により演算される操舵角に対するロールの伝達関数
（φ（ｓ）／δ（ｓ））を微分演算子ｓの二次式として
表し、前記二つの微分演算子ｓの二次式の各次数項の係
数がそれぞれ互いに等しいとする方程式により重心高さ
ｈｓを推定する。
【００３１】本発明第一実施例では、図２に示すよう
に、微分演算子ｓの二次項の係数が互いに等しいとする
方程式により求めた重心高さｈｓを採用する。これに対
し、本発明第二実施例では、図１０に示すように、微分
演算子ｓの一次項の係数が互いに等しいとする方程式に
より求めた重心高さｈｓを優先的に採用することを特徴
とする。
に、微分演算子ｓの二次項の係数が互いに等しいとする
方程式により求めた重心高さｈｓを採用する。これに対
し、本発明第二実施例では、図１０に示すように、微分
演算子ｓの一次項の係数が互いに等しいとする方程式に
より求めた重心高さｈｓを優先的に採用することを特徴
とする。
【００３２】さらに、本発明第二実施例では、図９に示
すように、制御装置５１は、入力される操舵角の値およ
び計測されるロール角の値について中央値を用いた零点
補正を行い、計測されるロール角の変化が大きい範囲を
含みこの零点補正によりロール角の値が零となる時点を
開始点および終了点として設定してこの開始点および終
了点の間をサンプリングし、このサンプリングによる出
力データが通過するバンドパスフィルタを含むことを特
徴とする。
すように、制御装置５１は、入力される操舵角の値およ
び計測されるロール角の値について中央値を用いた零点
補正を行い、計測されるロール角の変化が大きい範囲を
含みこの零点補正によりロール角の値が零となる時点を
開始点および終了点として設定してこの開始点および終
了点の間をサンプリングし、このサンプリングによる出
力データが通過するバンドパスフィルタを含むことを特
徴とする。
【００３３】
【実施例】大型車の特徴として軸構成によって２軸、３
軸、４軸車に分類され、ホイールベースも各種存在する
ため、車両の運動特性が異なってくる。図３は車両の運
動特性を示す図である。横軸に周波数をとり、縦軸に利
得および位相をとる。同一車軸構成の車型でホイールベ
ース（ＷＢ（１）＜ＷＢ（２）＜ＷＢ（３））違いで見
ると図３に示すように、いずれも安定した状態を示すホ
イールベースが短くなる程、操舵感度が高くなることを
示している。
軸、４軸車に分類され、ホイールベースも各種存在する
ため、車両の運動特性が異なってくる。図３は車両の運
動特性を示す図である。横軸に周波数をとり、縦軸に利
得および位相をとる。同一車軸構成の車型でホイールベ
ース（ＷＢ（１）＜ＷＢ（２）＜ＷＢ（３））違いで見
ると図３に示すように、いずれも安定した状態を示すホ
イールベースが短くなる程、操舵感度が高くなることを
示している。
【００３４】また、車両の使われ方から見ると空車、積
車状態で軸重が大きく変化し、荷姿によって重心が大き
く変わるので、運動特性として重心位置と高さを把握す
ることが肝要である。
車状態で軸重が大きく変化し、荷姿によって重心が大き
く変わるので、運動特性として重心位置と高さを把握す
ることが肝要である。
【００３５】図４は重心高さとロールレートとの関係を
示す図であり、重心高さによるロールの特性の違いを進
路変更時（所要距離４０ｍ、時速９０ｋｍ／ｈ）のデー
タで示したものである。横軸に時間をとり、図４（ａ）
では縦軸に操舵角をとり、図４（ｂ）では縦軸にロール
レートをとる。重心高さが高い場合には、ロールレート
が大きく、また位相遅れを生ずる。通常、ドライバーは
荷姿によって変わるロール感を十分に認知でき、安全走
行が確保されているが、本発明実施例はこの特徴を用い
て重心高さを推定する手法を検討したものである。
示す図であり、重心高さによるロールの特性の違いを進
路変更時（所要距離４０ｍ、時速９０ｋｍ／ｈ）のデー
タで示したものである。横軸に時間をとり、図４（ａ）
では縦軸に操舵角をとり、図４（ｂ）では縦軸にロール
レートをとる。重心高さが高い場合には、ロールレート
が大きく、また位相遅れを生ずる。通常、ドライバーは
荷姿によって変わるロール感を十分に認知でき、安全走
行が確保されているが、本発明実施例はこの特徴を用い
て重心高さを推定する手法を検討したものである。
【００３６】図５は本発明実施例で用いた力学モデルを
示す図である。図５に示すようなロールを含む自由度を
持つ力学モデルの操舵に対するロールの伝達関数と、実
車より採取されるデータよりＡＲ法を用いて求められる
操舵に対するロールの伝達関数とは相等しい、というこ
とから係数比較を行い重心行の導出を行う。
示す図である。図５に示すようなロールを含む自由度を
持つ力学モデルの操舵に対するロールの伝達関数と、実
車より採取されるデータよりＡＲ法を用いて求められる
操舵に対するロールの伝達関数とは相等しい、というこ
とから係数比較を行い重心行の導出を行う。
【００３７】（第一実施例）車両の力学モデルを作成
し、操舵角に対するロールの伝達関数を導き出すため事
前に固定した座標系にしたがって、図５に示すように運
動を記述する。重心高さとロールとの関係を記述するた
め、ロールを含み車両横滑り角、ヨーレイトの３自由度
を考える。運動方程式の全体は以下のようになる。
し、操舵角に対するロールの伝達関数を導き出すため事
前に固定した座標系にしたがって、図５に示すように運
動を記述する。重心高さとロールとの関係を記述するた
め、ロールを含み車両横滑り角、ヨーレイトの３自由度
を考える。運動方程式の全体は以下のようになる。
【００３８】ｈｓ：バネ上重心点とロールセンタとの距
離 ｈｒｓ：ロールセンタと地面との距離 Ｉ：ヨーイングモーメント Ｋｆ：前輪タイヤのコーナリングパワー Ｋｒ：後輪タイヤのコーナリングパワー Ｍｓ：バネ上重量 Ｍ：車両総重量 Ｍｕ：バネ下重量 ｋｆａｉ：ロール剛性 ｌｆ：フロントアクスルと重心位置との距離 ｌｒ：リアアクスルと重心位置との距離 Ｖ：車速 β：横スベリ角 γ：ヨーレイト δ：操舵角 φ：ロール角 として、
離 ｈｒｓ：ロールセンタと地面との距離 Ｉ：ヨーイングモーメント Ｋｆ：前輪タイヤのコーナリングパワー Ｋｒ：後輪タイヤのコーナリングパワー Ｍｓ：バネ上重量 Ｍ：車両総重量 Ｍｕ：バネ下重量 ｋｆａｉ：ロール剛性 ｌｆ：フロントアクスルと重心位置との距離 ｌｒ：リアアクスルと重心位置との距離 Ｖ：車速 β：横スベリ角 γ：ヨーレイト δ：操舵角 φ：ロール角 として、
【００３９】
【数１】
ロールに注目し、操舵角入力に対するロールの伝達関数
として展開すると、
として展開すると、
【００４０】
【数２】
となる。ただし、
【００４１】
【数３】
である。式（１）は、
【００４２】
【数４】
となる。
【００４３】ここで、実車より得られるデータの入力と
出力にＡＲ法を適用して得られるＡＲモデルは一般には
次のようになる。
出力にＡＲ法を適用して得られるＡＲモデルは一般には
次のようになる。
【００４４】
【数５】
これを連続系に変換し、実車が理論式のところで述べた
ような自由度の運動をするならば、得られる伝達関数の
次数は理論式（２）と一致する。したがって、式（２）
および式（３）の伝達関数ｓのおのおのの係数は一致す
るということを拘束条件として用いることで次が成り立
つ。ｓ2 の項の係数をｅ2 とすると重心高さ（ｈｓ）は
ｅ2 および車両の関係する諸元の関数である。すなわ
ち、車両の諸元と伝達関数の係数ｅ2 がわかれば重心高
さが導出できて、図２に示すように、
ような自由度の運動をするならば、得られる伝達関数の
次数は理論式（２）と一致する。したがって、式（２）
および式（３）の伝達関数ｓのおのおのの係数は一致す
るということを拘束条件として用いることで次が成り立
つ。ｓ2 の項の係数をｅ2 とすると重心高さ（ｈｓ）は
ｅ2 および車両の関係する諸元の関数である。すなわ
ち、車両の諸元と伝達関数の係数ｅ2 がわかれば重心高
さが導出できて、図２に示すように、
【００４５】
【数６】
のようになる。
【００４６】図６は静的に重心高さを測定する方法を示
す図である。静的に重心高さを測定する方法はＪＩＳの
保安基準等に記載されている図６の方法があり、ここで
は中型トラックを用いて、その荷台上に直接コンクリー
トロードを搭載した平衡状態、およびこれを特殊枠によ
り笠上げして搭載した、いわゆる高荷状態の２仕様と空
車で、それぞれの重心高さを実測しこれを真値とした。
すなわち、 ｈｓ＝（Ｗ・Ｌｒ−Ｗｆ・Ｌ）／Ｗｔａｎα ただし、Ｗ ：車体総重量 Ｗｆ：前輪にかかる重量 Ｌ ：前輪から後輪までの距離 Ｌｒ：重心位置から後輪までの距離 α：傾斜角度 として計算する。次に、これらの状態で一般道を通常の
流れに沿って走行し、走行中の車両挙動として操舵角、
ロールレイト、車速を測定した。
す図である。静的に重心高さを測定する方法はＪＩＳの
保安基準等に記載されている図６の方法があり、ここで
は中型トラックを用いて、その荷台上に直接コンクリー
トロードを搭載した平衡状態、およびこれを特殊枠によ
り笠上げして搭載した、いわゆる高荷状態の２仕様と空
車で、それぞれの重心高さを実測しこれを真値とした。
すなわち、 ｈｓ＝（Ｗ・Ｌｒ−Ｗｆ・Ｌ）／Ｗｔａｎα ただし、Ｗ ：車体総重量 Ｗｆ：前輪にかかる重量 Ｌ ：前輪から後輪までの距離 Ｌｒ：重心位置から後輪までの距離 α：傾斜角度 として計算する。次に、これらの状態で一般道を通常の
流れに沿って走行し、走行中の車両挙動として操舵角、
ロールレイト、車速を測定した。
【００４７】走行中のロール挙動をサンプリングして推
定した重心高さの状況を図７に示す。横軸に時間をと
り、縦軸に重心高さをとる。重心高さは常に変動してお
り、採取データをそのまま理論処理したのでは、問題が
あることを示している。図８はヨーレートおよびロール
角度と操舵角との関係を示す図である。横軸に操舵角を
とり、図８（ａ）では縦軸にヨーレイトをとり、図８
（ｂ）では縦軸にロール角度をそれぞれとる。これは一
般に操舵入力に対してロールレイトはヨーレイトに比べ
路面のカントや凹凸の影響を受け易く、図８に示すよう
に操舵入力に対する相関性が低いことに起因している。
定した重心高さの状況を図７に示す。横軸に時間をと
り、縦軸に重心高さをとる。重心高さは常に変動してお
り、採取データをそのまま理論処理したのでは、問題が
あることを示している。図８はヨーレートおよびロール
角度と操舵角との関係を示す図である。横軸に操舵角を
とり、図８（ａ）では縦軸にヨーレイトをとり、図８
（ｂ）では縦軸にロール角度をそれぞれとる。これは一
般に操舵入力に対してロールレイトはヨーレイトに比べ
路面のカントや凹凸の影響を受け易く、図８に示すよう
に操舵入力に対する相関性が低いことに起因している。
【００４８】（第二実施例）このような状況において、
的確に操舵に対するロールの応答成分を抽出する為に、
図９に示すステップＳ１〜Ｓ４に示すように、連続的な
前処理を行い重心推定の計算システムに入力するように
配慮した。
的確に操舵に対するロールの応答成分を抽出する為に、
図９に示すステップＳ１〜Ｓ４に示すように、連続的な
前処理を行い重心推定の計算システムに入力するように
配慮した。
【００４９】図１１は計測器の誤差による零点ドリフト
を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸にロールレイ
トをとる。図２２および図２３に示すロールレイトの計
測器であるロールレイトセンサ６０には誤差が含まれて
おり、図１１に示すように、零点ドリフトが生じる。し
たがって、ロールレイト入力は計測器の零点ドリフトの
影響を防ぐ必要がある。
を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸にロールレイ
トをとる。図２２および図２３に示すロールレイトの計
測器であるロールレイトセンサ６０には誤差が含まれて
おり、図１１に示すように、零点ドリフトが生じる。し
たがって、ロールレイト入力は計測器の零点ドリフトの
影響を防ぐ必要がある。
【００５０】図１２は中央値を用いた零点補正の状況を
示す図である。図１２（ａ）では、横軸に時間をとり、
縦軸にロールレイトをとる。図１２（ｂ）では、横軸に
ロールレイトをとり、縦軸に頻度をとる。本発明第二実
施例では、図１２に示すように、計測信号の累積平均値
を零点として取り扱うことにした。
示す図である。図１２（ａ）では、横軸に時間をとり、
縦軸にロールレイトをとる。図１２（ｂ）では、横軸に
ロールレイトをとり、縦軸に頻度をとる。本発明第二実
施例では、図１２に示すように、計測信号の累積平均値
を零点として取り扱うことにした。
【００５１】また、操舵によるローレイト挙動の対応付
けを上げるために、ある大きさ、速さの操舵入力をトリ
ガとして、これに適応した適切な区間をサンプリングし
入出力の整合性を高めている。
けを上げるために、ある大きさ、速さの操舵入力をトリ
ガとして、これに適応した適切な区間をサンプリングし
入出力の整合性を高めている。
【００５２】図１３は従来の操舵角およびローレイトの
サンプリングを示す図である。横軸に時間をとり、図１
３（ａ）は縦軸に操舵角、図１３（ｂ）は縦軸にローレ
イトをそれぞれとる。従来は、図１３に示すように、サ
ンプリング区間を固定していたが、これによれば、必要
なデータの欠落が生じる可能性がある。図１３の例で
は、図１３（ａ）において、操舵が行われた○印を付し
た部分のロールレイトは、実際に操舵が行われてから少
し遅れて現れる。ところが、図１３（ｂ）では、図１３
（ａ）の操舵が行われた○印を付した部分のロールレイ
トが現れたのは、すでにサンプリングが終了した後であ
る。これにより、図１３（ａ）の操舵が行われた○印を
付した部分のロールレイトはデータとして取り込まれな
いことになり、精度の高いサンプリングを行うことはで
きない。
サンプリングを示す図である。横軸に時間をとり、図１
３（ａ）は縦軸に操舵角、図１３（ｂ）は縦軸にローレ
イトをそれぞれとる。従来は、図１３に示すように、サ
ンプリング区間を固定していたが、これによれば、必要
なデータの欠落が生じる可能性がある。図１３の例で
は、図１３（ａ）において、操舵が行われた○印を付し
た部分のロールレイトは、実際に操舵が行われてから少
し遅れて現れる。ところが、図１３（ｂ）では、図１３
（ａ）の操舵が行われた○印を付した部分のロールレイ
トが現れたのは、すでにサンプリングが終了した後であ
る。これにより、図１３（ａ）の操舵が行われた○印を
付した部分のロールレイトはデータとして取り込まれな
いことになり、精度の高いサンプリングを行うことはで
きない。
【００５３】図１４は本発明第二実施例の操舵角および
ローレイトのサンプリングを示す図である。横軸に時間
をとり、図１４（ａ）は縦軸に操舵角、図１４（ｂ）は
縦軸にローレイトをそれぞれとる。本発明第二実施例で
は、図１３に示したような問題を解決するために、図１
４（ａ）および（ｂ）に示すように、操舵角およびロー
ル角が共に零である点を開始点および終了点とし、その
間に５００点以上のデータが存在する区間をサンプリン
グすることにした。
ローレイトのサンプリングを示す図である。横軸に時間
をとり、図１４（ａ）は縦軸に操舵角、図１４（ｂ）は
縦軸にローレイトをそれぞれとる。本発明第二実施例で
は、図１３に示したような問題を解決するために、図１
４（ａ）および（ｂ）に示すように、操舵角およびロー
ル角が共に零である点を開始点および終了点とし、その
間に５００点以上のデータが存在する区間をサンプリン
グすることにした。
【００５４】図１５は本発明第二実施例のバンドパスフ
ィルタの特性を示す図である。図１５（ａ）は横軸に時
間をとり、縦軸にロールレイトをとる。図１５（ｂ）は
横軸に時間をとり、縦軸にロール角をとる。図１５
（ｃ）は横軸に時間をとり、縦軸に操舵角をとる。図１
５（ｄ）は横軸に時間をとり、縦軸にロール角をとる。
図１５（ｅ）は横軸に時間をとり、縦軸に操舵角をと
る。図１５（ｆ）は横軸に時間をとり、縦軸にロール角
をとる。図１５（ｇ）は横軸に周波数をとり、縦軸に電
力スペクトル密度をとる。
ィルタの特性を示す図である。図１５（ａ）は横軸に時
間をとり、縦軸にロールレイトをとる。図１５（ｂ）は
横軸に時間をとり、縦軸にロール角をとる。図１５
（ｃ）は横軸に時間をとり、縦軸に操舵角をとる。図１
５（ｄ）は横軸に時間をとり、縦軸にロール角をとる。
図１５（ｅ）は横軸に時間をとり、縦軸に操舵角をと
る。図１５（ｆ）は横軸に時間をとり、縦軸にロール角
をとる。図１５（ｇ）は横軸に周波数をとり、縦軸に電
力スペクトル密度をとる。
【００５５】図１５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に
示すように、ロールレイトは高周波域では路面の不整や
斜め目地等の左右方向の揺れに敏感である。一方、図１
５（ａ）、（ｂ）に示すように、低周波域では路面カン
トや轍掘れによる車体の揺れがロールとして積分する際
に積分誤差を生ずる。これらの影響を防ぐために、バン
ドパスフィルタを用い、積分誤差が乗る低周波および路
面不整からくる外乱が乗る高周波をともに切り捨てるこ
とにより操舵域に対する感度を上げている。
示すように、ロールレイトは高周波域では路面の不整や
斜め目地等の左右方向の揺れに敏感である。一方、図１
５（ａ）、（ｂ）に示すように、低周波域では路面カン
トや轍掘れによる車体の揺れがロールとして積分する際
に積分誤差を生ずる。これらの影響を防ぐために、バン
ドパスフィルタを用い、積分誤差が乗る低周波および路
面不整からくる外乱が乗る高周波をともに切り捨てるこ
とにより操舵域に対する感度を上げている。
【００５６】これらの処理を行った後に、図９のステッ
プＳ４に示すように、ＡＲ法によって１入力１出力の伝
達関数を求めて重心高さの導出を行う。本発明第二実施
例では、ｓの項の係数ｅ1 を用いて重心高さを導出する
ことを特徴とする。これは係数ｅ1 が本発明第一実施例
の係数ｅ2 と比較して安定しているためである。ｓの項
の係数をｅ1 とすると重心高さ（ｈｓ）はｅ1 および車
両の関係する諸元の関数である。すなわち、車両の諸元
と伝達関数の係数ｅ1 がわかれば重心高さが導出でき
て、図１０に示すように、
プＳ４に示すように、ＡＲ法によって１入力１出力の伝
達関数を求めて重心高さの導出を行う。本発明第二実施
例では、ｓの項の係数ｅ1 を用いて重心高さを導出する
ことを特徴とする。これは係数ｅ1 が本発明第一実施例
の係数ｅ2 と比較して安定しているためである。ｓの項
の係数をｅ1 とすると重心高さ（ｈｓ）はｅ1 および車
両の関係する諸元の関数である。すなわち、車両の諸元
と伝達関数の係数ｅ1 がわかれば重心高さが導出でき
て、図１０に示すように、
【００５７】
【数７】
のようになる。
【００５８】（実施例まとめ）図１６は本発明第一実施
例の重心高さ推定結果を示す図である。図１７は本発明
第二実施例の重心高さ推定結果を示す図である。図１６
および図１７ともに横軸に時間をとり、縦軸に重心高さ
をとる。本発明第一実施例により、従来は静的にしか推
定できなかった重心高さがリアルタイムで推定できるよ
うになった。しかし、その推定値は図１６に示すよう
に、真値と比較すると誤差の大きいものである。そこ
で、本発明第二実施例では、図９に示すステップＳ１〜
Ｓ４を実行することにより、図１７に示すように、推定
値と真値とが飛躍的に一致していることがわかる。
例の重心高さ推定結果を示す図である。図１７は本発明
第二実施例の重心高さ推定結果を示す図である。図１６
および図１７ともに横軸に時間をとり、縦軸に重心高さ
をとる。本発明第一実施例により、従来は静的にしか推
定できなかった重心高さがリアルタイムで推定できるよ
うになった。しかし、その推定値は図１６に示すよう
に、真値と比較すると誤差の大きいものである。そこ
で、本発明第二実施例では、図９に示すステップＳ１〜
Ｓ４を実行することにより、図１７に示すように、推定
値と真値とが飛躍的に一致していることがわかる。
【００５９】以下に解析事例を示す。図１８は一般道に
おける解析事例を示す図である。図１８は横軸に時間を
とり、図１８（ａ）は縦軸に操舵角をとり、図１８
（ｂ）は縦軸にロールレイトをとり、図１８（ｃ）は縦
軸に速度をそれぞれとる。また、テストコースにおける
事例として図４の例を用いる。図１９はテストコースお
よび一般道における重心高さの推定結果を示す図であ
る。横軸にテストコースおよび一般道ａ、ｂをとり、縦
軸に重心高さをとる。
おける解析事例を示す図である。図１８は横軸に時間を
とり、図１８（ａ）は縦軸に操舵角をとり、図１８
（ｂ）は縦軸にロールレイトをとり、図１８（ｃ）は縦
軸に速度をそれぞれとる。また、テストコースにおける
事例として図４の例を用いる。図１９はテストコースお
よび一般道における重心高さの推定結果を示す図であ
る。横軸にテストコースおよび一般道ａ、ｂをとり、縦
軸に重心高さをとる。
【００６０】図１８の矢印部（←→）が伝達関数を求め
るために用いた部分である。操舵角入力とローレイトの
相関性が十分でｓ／ｎ比が高いとき（ａ部）に推定が可
能となっている。
るために用いた部分である。操舵角入力とローレイトの
相関性が十分でｓ／ｎ比が高いとき（ａ部）に推定が可
能となっている。
【００６１】一方で、入出力が十分でないときや速度の
変化が大きいとき（ｂ部）には推定結果は真値と異なる
値が算出されている。以上よりｓ／ｎ比が高く速度の変
化が小さいことが推定に必要な前提条件である。
変化が大きいとき（ｂ部）には推定結果は真値と異なる
値が算出されている。以上よりｓ／ｎ比が高く速度の変
化が小さいことが推定に必要な前提条件である。
【００６２】この前提条件で、積載条件を変えて重心高
さが異なる状態の車両での重心高さを算出した事例を図
２０に示す。図２０は空車、平荷、高荷における重心高
さの推定結果を示す図である。横軸に空車、平荷、高に
とり、縦軸に重心高さをとる。図２０からわかるよう
に、荷姿による重心高さの差異が検出できていて傾向も
よく一致している。
さが異なる状態の車両での重心高さを算出した事例を図
２０に示す。図２０は空車、平荷、高荷における重心高
さの推定結果を示す図である。横軸に空車、平荷、高に
とり、縦軸に重心高さをとる。図２０からわかるよう
に、荷姿による重心高さの差異が検出できていて傾向も
よく一致している。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大型車両とくに商業車に適する姿勢制御装置を実現する
ことができる。挙動データに低い周波数成分が多く含ま
れる大型車両に適応するための姿勢制御装置を実現する
ことができる。積荷あるいは乗客の状態が変化する車両
に適応するための姿勢制御装置を実現することができ
る。積荷あるいは乗客の状態が変化しても、車両モデル
が自動的に追従する姿勢制御装置を実現することができ
る。車両の特性を越えた運転制御による大型自動車の走
行レーンからの逸脱防止および横転防止を行うことがで
きる。車両の重心高さをリアルタイムに推定することが
できる。車両の姿勢制御装置の制御精度を向上させるこ
とができる。
大型車両とくに商業車に適する姿勢制御装置を実現する
ことができる。挙動データに低い周波数成分が多く含ま
れる大型車両に適応するための姿勢制御装置を実現する
ことができる。積荷あるいは乗客の状態が変化する車両
に適応するための姿勢制御装置を実現することができ
る。積荷あるいは乗客の状態が変化しても、車両モデル
が自動的に追従する姿勢制御装置を実現することができ
る。車両の特性を越えた運転制御による大型自動車の走
行レーンからの逸脱防止および横転防止を行うことがで
きる。車両の重心高さをリアルタイムに推定することが
できる。車両の姿勢制御装置の制御精度を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明第一実施例の手順を示すフローチャー
ト。
ト。
【図２】本発明第一実施例の手順を示すブロック構成
図。
図。
【図３】車両の運動特性を示す図。
【図４】重心高さとロールレートとの関係を示す図。
【図５】本発明実施例で用いた力学モデルを示す図。
【図６】静的に重心高さを測定する方法を示す図。
【図７】走行中のロール挙動をサンプリングして推定し
た重心高さの状況を示す図。
た重心高さの状況を示す図。
【図８】ヨーレートおよびロール角度と操舵角との関係
を示す図。
を示す図。
【図９】本発明第二実施例の手順を示すフローチャー
ト。
ト。
【図１０】本発明第二実施例の手順を示すブロック構成
図。
図。
【図１１】計測器の誤差による零点ドリフトを示す図。
【図１２】中央値を用いた零点補正の状況を示す図。
【図１３】従来の操舵角およびローレイトのサンプリン
グを示す図。
グを示す図。
【図１４】本発明第二実施例の操舵角およびローレイト
のサンプリングを示す図。
のサンプリングを示す図。
【図１５】本発明第二実施例のバンドパスフィルタの特
性を示す図。
性を示す図。
【図１６】本発明第一実施例の重心高さ推定結果を示す
図。
図。
【図１７】本発明第二実施例の重心高さ推定結果を示す
図。
図。
【図１８】一般道における解析事例を示す図。
【図１９】テストコースおよび一般道における重心高さ
の推定結果を示す図。
の推定結果を示す図。
【図２０】空車、平荷、高荷における重心高さの推定結
果を示す図。
果を示す図。
【図２１】従来の姿勢制御の全体構成例を示す図。
【図２２】従来の姿勢制御装置のシステム構成図。
【図２３】前記各センサの車両への実装例を示す斜視
図。
図。
１ 車両
２ 姿勢制御装置
３ 車両安定化制御装置（ＶＳＣ）
４ 電子制御制動装置 （ＥＢＳ）
５ オブザーバ
６ 数値モデル
７ 演算手段
８ 評価手段
９ 制御量演算手段
１１ センサ類
５１ 制御装置
５２ ヨーレイトセンサ
５３ 横方向加速度センサ
５４ 車輪
５５ 車輪回転センサ
５６ ブレーキ・ブースタ・アクチュエータ
５７ ブレーキ圧センサ
５８ 操舵ハンドル
５９ 操舵角センサ
６０ ロールレイトセンサ
６１ 前後方向加速度センサ
６２ ガバナ
６３ ガバナセンサ
Ｓ１〜Ｓ４ ステップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０１Ｃ 5/00 Ｇ０１Ｃ 5/00 Ｚ
Ｇ０１Ｍ 17/007 Ｂ６２Ｄ 101:00
// Ｂ６２Ｄ 101:00 103:00
103:00 105:00
105:00 109:00
109:00 111:00
111:00 113:00
113:00 131:00
131:00 137:00
137:00 Ｇ０１Ｍ 17/00 Ｚ
(56)参考文献 特開 昭63−279976（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−204349（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−100773（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−87425（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−271045（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−2126（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−152793（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−286630（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−297985（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−29285（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 1/12
B60T 8/24
B60T 8/58
B62D 6/00
G01B 21/22
G01C 5/00
B62D 111:00
G01M 17/007
B62D 101:00
B62D 103:00
B62D 105:00
B62D 109:00
B62D 113:00
B62D 131:00
B62D 137:00
Claims (4)
- 【請求項１】 走行中に運転者が入力する操舵角に対す
るロールを含む自由度を持つ力学モデルの伝達関数と、
実車より採取されるデータよりＡＲ法（自己回帰法）を
用いて求められる操舵角に対するロールの伝達関数との
各次数の係数が互いに等しいものとして重心高さを導出
する手段を備えたことを特徴とする車両の重心高さの推
定演算装置。 - 【請求項２】 車両には自己回帰法（ＡＲ法）により走
行状態でリアルタイムに自動更新される車両応答の演算
回路を備え、 前記導出する手段は、車両が走行している状態で、運転
操作により入力される操舵角を微分演算子ｓの関数δ
（ｓ）として表し、その操舵角により当該車両に発生す
るロールを微分演算子ｓの関数φ（ｓ）とするとき、操
舵角に対するロールの伝達関数（φ（ｓ）／δ（ｓ））
は重心高さがｈｓである車両の運動方程式から演算され
る値 ｈｓ・ｆ（ｓ） を微分演算子ｓの二次式として表し、一方、前記演算回
路により演算される操舵角に対するロールの伝達関数
（φ（ｓ）／δ（ｓ））を微分演算子ｓの二次式として
表し、前記二つの微分演算子ｓの二次式の各次数項の係
数がそれぞれ互いに等しいとする方程式により重心高さ
ｈｓを推定する手段を含む請求項１記載の車両の重心高
さの推定演算装置。 - 【請求項３】 前記微分演算子ｓの一次項の係数が互い
に等しいとする方程式により求めた重心高さｈｓを優先
的に採用する手段を含む請求項１記載の車両の重心高さ
の推定演算装置。 - 【請求項４】 前記推定する手段は、入力される操舵角
の値および計測されるロール角の値について中央値を用
いた零点補正を行う手段と、計測されるロール角の変化
が大きい範囲を含みこの零点補正によりロール角の値が
零となる時点を開始点および終了点として設定してこの
開始点および終了点の間をサンプリングする手段と、こ
のサンプリングする手段の出力データが通過するバンド
パスフィルタ手段とを含む請求項２記載の車両の重心高
さの推定演算装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562298A JP3369467B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 車両の重心高さの推定演算装置 |
| HU9901276A HU9901276D0 (en) | 1998-04-24 | 1999-04-21 | Equipment for estimating and measuring the centre of gravity of vehicles |
| DE19918525A DE19918525B4 (de) | 1998-04-24 | 1999-04-23 | Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562298A JP3369467B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 車両の重心高さの推定演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304663A JPH11304663A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3369467B2 true JP3369467B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=14667219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11562298A Expired - Fee Related JP3369467B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 車両の重心高さの推定演算装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369467B2 (ja) |
| DE (1) | DE19918525B4 (ja) |
| HU (1) | HU9901276D0 (ja) |
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| JP2011013023A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Advics Co Ltd | 積載重量検出装置および積載重量検出方法 |
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| US6263261B1 (en) | 1999-12-21 | 2001-07-17 | Ford Global Technologies, Inc. | Roll over stability control for an automotive vehicle |
| US6332104B1 (en) | 1999-12-21 | 2001-12-18 | Ford Global Technologies, Inc. | Roll over detection for an automotive vehicle |
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| US6799092B2 (en) | 2001-02-21 | 2004-09-28 | Ford Global Technologies, Llc | Rollover stability control for an automotive vehicle using rear wheel steering and brake control |
| US6654674B2 (en) | 2001-11-21 | 2003-11-25 | Ford Global Technologies, Llc | Enhanced system for yaw stability control system to include roll stability control function |
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| SE525248C2 (sv) * | 2003-02-18 | 2005-01-11 | Scania Cv Ab | Arrangemang och förfarande för att uppskatta tyngdpunktshöjden hos ett fordon |
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| DE102004035577A1 (de) | 2004-07-22 | 2006-02-16 | Daimlerchrysler Ag | Stabilisierungsvorrichtung und Verfahren zur Fahrstabilisierung eines Fahrzeugs durch Anwendung einer Spektralanalyse |
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