JP5024457B2

JP5024457B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP5024457B2
Application number: JP2010541640A
Authority: JP
Inventors: 浩大渕
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: WO2011004458A1; CN102066176A; JPWO2011004458A1; US20120136563A1; US8296049B2

Description

本発明は、車両の重心高さを推定する機能を有する車両制御装置に関する。

従来の車両制御装置として、車両の発進加速中の車速の変化とその間の燃料消費量とを用いて車両総重量を演算し、車両総重量、制動時の後軸荷重変化量、ホイールベース、バネ下質量、制動時のエアサスペンションの圧力、及び制動時の減速加速度により車両重心高さを推定し、当該推定値を車両制御に反映させるものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−２９２３１６号公報

ここで、上述の車両制御装置にあっては、十分な精度で車両総重量や車両重心高さの推定を行うことができず、推定値を制御へ反映するに際して改善が求められていた。例えば、車両の挙動安定性の向上ための制御を行う際に車両重心高さの推定値が実際よりも低く演算された場合や、燃費の予測を行う際に車両総重量の推定値が実際よりも軽く演算された場合は、制御の効果が不十分となる可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両の挙動安定性を向上させると共に、車両制御の効果を十分に発揮させることのできる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、車両の挙動に基づいて車重と車両の重心高さとの積を示す曲線を演算する演算ユニットと、車両について予め定められて車重と重心高さとの関係を示した直線を曲線に重ね合わせることによって、車重及び重心高さの範囲を限定する範囲限定ユニットと、範囲限定ユニットで限定された範囲の中から、車重の値及び重心高さの値を選択する選択ユニットと、を備え、選択ユニットは、車重の値として、範囲の中における車重の中間の値よりも大きい値を選択すると共に、重心高さの値として、範囲の中における重心高さの中間の値よりも大きい値を選択することを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、選択ユニットは、車重の値として、範囲限定ユニットが限定した範囲の中における車重の中間の値よりも大きい値を選択すると共に、重心高さの値として、範囲の中における重心高さの中間の値よりも大きい値を選択することができる。例えば、車両の挙動安定性の向上のための制御を行う際は、車両の重心高さが大きいほど厳しい条件となり、燃費の予測のための制御を行う際は、車重が大きいほど厳しい条件となる。従って、選択部は、範囲限定ユニットが限定した範囲のうち、少なくとも中間の値よりも厳しい条件となる値を選択することによって、車両制御の確実性を向上させることができる。このように、範囲限定ユニットで範囲を限定することで実際の車重及び重心高さに近い値を推定しつつも、車両制御において厳しい条件となる値を選択することによって、車両の挙動安定性を向上させると共に、車両制御の効果を十分に発揮させることができる。

また、本発明に係る車両制御装置において、選択ユニットは、車重の値として、範囲の境界位置における車重の値を選択すると共に、重心高さの値として、範囲の境界位置における重心高さの値を選択することが好ましい。選択ユニットは、範囲の境界位置における車重の値、すなわち限定された範囲の中における車重の最大値を選択すると共に、範囲の境界位置における重心高さの値、すなわち限定された範囲の中における重心高さの最大値を選択することができる。これによって、選択ユニットは、車両制御において最も厳しい条件となる値を選択することができ、車両制御の確実性を一層向上させることができる。

本発明によれば、車両の挙動安定性を向上させると共に、車両制御の効果を十分に発揮させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置のブロック構成を示した図である。図２は、本発明の実施形態に係る車両制御装置における制御処理を示すフローチャートである。図３は、車両を側方から見た図であり、車両に作用する各加速度や荷重を示した図である。図４は、車両の車重及び重心高さの範囲を限定するために用いられる線図である。図５は、車両を側方から見た図であり、坂道を走行する車両に作用する各加速度や荷重を示した図である。図６は、旋回している車両を正面から見た図であり、車両に作用する各加速度を示した図である。

以下、図面を参照して本発明に係る車両制御装置に好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１のブロック構成を示した図である。車両制御装置１は、車両の車重と重心高さとを推定し、当該推定値を車両制御処理に用いる機能を有している。車両制御装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、加速度検知部３、横加速度検知部４、前軸荷重検知部６、後軸荷重検知部７、ロール角検知部８を備えて構成されている。

加速度検知部３は、車両の前後加速度を検知する機能を有しており、例えば、ＡＢＳやＶＳＣで使用している加速度センサによって構成されている。あるいは、加速度検知部３は、車輪速に基づいて前後加速度を検知してもよい。加速度検知部３は、検知した車両の前後加速度をＥＣＵ２に出力する機能を有している。横加速度検知部４は、車両の横加速度を検知する機能を有しており、横加速度センサによって構成されている。横加速度検知部４は、検知した横加速度をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

前軸荷重検知部６は、車両Ｍ１の前軸ＦＳに作用する荷重Ｆ_ｆを検知する機能を有しており（図３、図５参照）、前軸ＦＳに設けられた圧力センサなどによって構成されている。後軸荷重検知部７は、車両Ｍ１の後軸ＲＳに作用する荷重Ｆ_ｒを検知する機能を有しており（図３、図５参照）、後軸ＲＳに設けられた圧力センサなどによって構成されている。前軸荷重検知部６及び後軸荷重検知部７は、検知した荷重をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ロール角検知部８は、車両Ｍ１のロール角φを検知する機能を有しており、ロール角センサによって構成されている。ロール角検知部８は、カーテンエアバッグのセンサと共有することができる。ロール角検知部８は、検知したロール角をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ＥＣＵ２は、車両制御装置１全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。このＥＣＵ７は、演算部（演算ユニット）１１、範囲限定部（範囲限定ユニット）１２、選択部（選択ユニット）１３を備えて構成されている。

演算部１１は、車両の挙動に基づいて車重と車両の重心高さとの積を示す曲線を演算する機能を有している。演算部１１は、具体的には、車両が平坦な道路や坂道を走行している場合に、車両の前輪や後輪周りのモーメントのつりあいに基づいて車重と重心高さとの積を演算する機能を有している。更に、演算部１１は、車両が所定の横加速度で旋回している場合に、ローリングモーメントや重力によるモーメントのつりあいに基づいて車重と重心高さとの積を演算する機能を有している。

範囲限定部１２は、車重と重心高さとの関係を示し、車両の諸元に基づいて予め定められた直線を演算部１１で演算した曲線に重ね合わせることによって、車重及び重心高さの範囲を限定する機能を有している。範囲限定部１２が範囲を限定する方法の詳細については後述する。

選択部１３は、範囲限定部１２で限定された範囲の中から、車重の値及び重心高さの値を選択する機能を有している。また、選択部１３は、車重の値として、範囲限定部１２で限定された範囲の中における車重の中間の値よりも大きい値を選択すると共に、重心高さの値として、範囲限定部１２で限定された範囲の中における重心高さの中間の値よりも大きい値を選択する機能を有している。また、選択部１３は、車重の値として、範囲限定部１２で限定された範囲の境界位置における車重の値を選択すると共に、重心高さの値として、範囲限定部１２で限定された範囲の境界位置における重心高さの値を選択する機能を有している。

次に、図２〜図６を参照して本実施形態に係る車両制御装置１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る車両制御装置１における制御処理を示すフローチャートである。図３は、車両Ｍ１を側方から見た図であり、車両Ｍ１に作用する各加速度や荷重を示した図である。図４は、車両Ｍ１の車重及び重心高さの範囲を限定するために用いられる線図である。図５は、車両Ｍ１を側方から見た図であり、坂道を走行する車両Ｍ１に作用する各加速度や荷重を示した図である。図６は、旋回している車両Ｍ１を正面から見た図であり、車両Ｍ１に作用する各加速度を示した図である。

まず、図２、図３、図４を参照して、前輪周りのモーメントのつりあいを演算することによって、平坦な道路を走行している場合における車両Ｍ１の車重及び重心高さを推定する場合における制御処理について説明する。図３において、Ｍは車両Ｍ１の車重を示し、ｈは地面を基準としたときの車両Ｍ１の重心Ｇの重心高さを示し、Ｌは車両Ｍ１のホイールベースを示し、Ｌ_ｆは車両Ｍ１の前軸ＦＳから重心Ｇまでの水平方向における距離を示し、Ｌ_ｒは車両Ｍ１の後軸ＲＳから重心Ｇまでの水平方向における距離を示している。また、Ｆ_ｆは前軸ＦＳに作用する荷重を示し、Ｆ_ｒは後軸ＲＳに作用する荷重を示し、ｇ_ｘは前後加速度を示し、ｇは重力加速度を示している。

まず、演算部１１は加速度検知部３、横加速度検知部４、前軸荷重検知部６、後軸荷重検知部７、ロール角検知部８から各値を入力される（ステップＳ１０）。このＳ１０の処理では、前後加速度ｇ_ｘ、前軸荷重Ｆ_ｆ、後軸荷重Ｆ_ｒ、横加速度ｇ_ｙが入力されると共に、所定時間経過後の前後加速度ｇ_ｘ´、前軸荷重Ｆ_ｆ´、後軸荷重Ｆ_ｒ´、横加速度ｇ_ｙ´も順次入力される。次に、演算部１１は前輪周りのモーメントのつりあいの式に基づいて、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式を求める（ステップＳ１２）。具体的には、演算部１１は、前輪周りのモーメントのつりあいの式（１）を取得する。更に、演算部１１は、前後加速度がｇ_ｘ´に変化し、後軸荷重がＦ_ｒ´となった場合、式（１）と同様にモーメントのつりあいの式（２）を取得する。次に、演算部１１は、式（１）から式（２）を引くことによって式（３）を得る。また、演算部１１は、式（３）を変形することによって、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式（４）を得る。これによって、図４に示すように車重Ｍと重心高さｈの積を示す曲線Ｃ１が得られる。

Ｆ_ｒ・Ｌ＝Ｍ・ｇ・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｇ_ｘ・ｈ …式（１）
Ｆ_ｒ´・Ｌ＝Ｍ・ｇ・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｇ_ｘ´・ｈ …式（２）
（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ＝Ｍ・ｈ（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（３）
Ｍ・ｈ＝（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ／（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（４）

範囲限定部１２は、車重Ｍ及び重心高さｈの範囲ＦＤを限定する（ステップＳ１４）。具体的に、範囲限定部１２は、図４に示すグラフ上において、直線Ｌ１，Ｌ２と曲線Ｃ１とを重ね合わせることによって、車重Ｍ及び重心高さｈの範囲ＦＤを限定する。なお、図４に示すグラフでは、横軸が車重Ｍを示し、縦軸が重心高さｈを示している。直線Ｌ１，Ｌ２は、車両Ｍ１の諸元に基づいて予め定められ、車重Ｍと重心高さｈとの関係を示した線図である。直線Ｌ１は、所定の車重Ｍに対して想定される最大の重心高さを各車重Ｍについてプロットすることで予め設定される。また、直線Ｌ２は、所定の車重Ｍに対して想定される最小の重心高さを各車重Ｍについてプロットすることで予め設定される。最低車重をＭ_ｍｉｎ最低重心高さをｈ_ｍｉｎとした場合、直線Ｌ１，Ｌ２はいずれも座標（Ｍ_ｍｉｎ，ｈ_ｍｉｎ）を通過し、直線Ｌ１の傾きは直線Ｌ２よりも大きく設定される。

範囲限定部１２は、Ｓ１２で取得した曲線Ｃ１と、直線Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせることによって、曲線Ｃ１と直線Ｌ１の交点Ｐ１における車重Ｍ_１と重心高さｈ_１を取得すると共に、曲線Ｃ１と直線Ｌ２の交点Ｐ２における車重Ｍ_２と重心高さｈ_２を取得する。次に、範囲限定部１２は、座標（Ｍ_１，ｈ_２）の位置に座標点Ｐ３を設定すると共に、座標（Ｍ_２，ｈ_１）の位置に座標点Ｐ４を設定する。これによって、範囲限定部１２は、Ｐ１（Ｍ_１，ｈ_１）、Ｐ２（Ｍ_２，ｈ_２）、Ｐ３（Ｍ_１，ｈ_２）、Ｐ４（Ｍ_２，ｈ_１）を頂点とする長方形で取り囲まれる領域を車重Ｍ及び重心高さｈの範囲ＦＤとして限定する。

選択部１３は、Ｓ１４で限定された範囲ＦＤの中から、車重Ｍの値及び重心高さｈの値を選択する（ステップＳ１６）。選択部１３は、車両の挙動安定性の向上のための制御を行う際や燃費の予測のための制御を行う際に厳しい条件となるように各値を選択する。車両の挙動安定性の向上の制御では車両の重心高さｈが大きいほど厳しい条件となり、燃費の予測のための制御では車重Ｍが大きいほど厳しい条件となる。従って、選択部１３は、車重Ｍとして、範囲ＦＤの境界位置における値であるＭ_２を選択し、重心高さｈとして、範囲ＦＤの境界位置における値であるｈ_１を選択する（すなわちＰ４における値を選択する）。また、選択部１３は、境界位置における値である（Ｍ_２，ｈ_１）に代えて、車重Ｍの値として、範囲ＦＤの中における車重の中間の値である（Ｍ_１＋Ｍ_２）／２よりも大きい値を選択すると共に、重心高さｈの値として、範囲ＦＤの中における重心高さの中間の値である（ｈ_１＋ｈ_２）／２よりも大きい値を選択することができる。なお、座標（（Ｍ_１＋Ｍ_２）／２，（ｈ_１＋ｈ_２）／２））で示される座標点Ｐ５は、範囲ＦＤの中心点である。

Ｓ１６の処理が終了すると図２に示す処理は終了し、選択した各値を各制御部に出力すると共に再びＳ１０から処理を開始する。

次に、図２、図３、図４を参照して、後輪周りのモーメントのつりあいを演算することによって、平坦な道路を走行している場合における車両Ｍ１の車重及び重心高さを推定する場合における制御処理について説明する。ただし、本制御処理では、Ｓ１０の入力処理、Ｓ１４の範囲限定処理、Ｓ１６の選択処理は、前輪周りのモーメントのつりあいを演算した場合の制御処理と同様の処理がなされるため、Ｓ１２の演算処理についてのみ説明する。

演算部１１は後輪周りのモーメントのつりあいの式に基づいて、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式を求める（ステップＳ１２）。具体的には、演算部１１は、後輪周りのモーメントのつりあいの式（５）を取得する。更に、演算部１１は、前後加速度がｇ_ｘ´に変化し、前軸荷重がＦ_ｆ´となった場合、式（５）と同様にモーメントのつりあいの式（６）を取得する。次に、演算部１１は、式（５）から式（６）を引くことによって式（７）を得る。また、演算部１１は、式（７）を変形することによって、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式（８）を得る。これによって、図４に示すように車重Ｍと重心高さｈの積を示す曲線Ｃ２が得られる。

Ｆ_ｆ・Ｌ＋Ｍ・ｇ_ｘ・ｈ＝Ｍ・ｇ・Ｌ_ｒ …式（５）
Ｆ_ｆ´・Ｌ＋Ｍ・ｇ_ｘ´・ｈ＝Ｍ・ｇ・Ｌ_ｒ …式（６）
（Ｆ_ｆ−Ｆ_ｆ´）Ｌ＋Ｍ・ｈ（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´）＝０ …式（７）
Ｍ・ｈ＝−（Ｆ_ｆ−Ｆ_ｆ´）Ｌ／（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（８）

次に、図２、図４、図５を参照して、勾配角度θの坂道を走行している場合における車両Ｍ１の車重及び重心高さを推定する場合における制御処理について説明する。ただし、本制御処理では、Ｓ１０の入力処理、Ｓ１４の範囲限定処理、Ｓ１６の選択処理は、Ｍ１が平坦な道路を走行している場合の制御処理と同様の処理がなされるため、Ｓ１２の演算処理についてのみ説明する。図５において、Ｍは車両Ｍ１の車重を示し、ｈは地面を基準としたときの車両Ｍ１の重心Ｇの重心高さを示し、Ｌは車両Ｍ１のホイールベースを示し、Ｌ_ｆは車両Ｍ１の前軸ＦＳから重心Ｇまでの道路に対する平行方向における距離を示し、Ｌ_ｒは車両Ｍ１の後軸ＲＳから重心Ｇまでの道路に対する平行方向における距離を示している。また、Ｆ_ｆは前軸ＦＳに作用する荷重を示し、Ｆ_ｒは後軸ＲＳに作用する荷重を示し、ｇ_ｘは前後加速度を示し、ｇは重力加速度を示している。

演算部１１は前輪周りのモーメントのつりあいの式に基づいて、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式を求める（ステップＳ１２）。具体的には、演算部１１は、前輪周りのモーメントのつりあいの式（９）を取得し、式（９）を変形することで式（１０）を取得する。更に、演算部１１は、前後加速度がｇ_ｘ´に変化し、後軸荷重がＦ_ｒ´となった場合、式（９）及び式（１０）と同様にモーメントのつりあいの式（１１）及び式（１２）を取得する。次に、演算部１１は、式（１０）から式（１２）を引くことによって式（１３）を得る。また、演算部１１は、式（１３）を変形することによって、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式（１４）を得る。これによって、図４に示すように車重Ｍと重心高さｈの積を示す曲線Ｃ３が得られる。

Ｆ_ｒ・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋（Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ＋Ｍ・ｇ_ｘ）ｈ …式（９）
Ｆ_ｒ・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｈ（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ） …式（１０）
Ｆ_ｒ´・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋（Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ＋Ｍ・ｇ_ｘ´）ｈ …式（１１）
Ｆ_ｒ´・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｈ（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ´） …式（１２）
（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ＝Ｍ・ｈ（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（１３）
Ｍ・ｈ＝（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ／（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（１４）

なお、演算部１１は、式（１０）から式（１２）を引くときにＭ・ｈ・ｇ・ｓｉｎθの項を残すことによって式（１５）を得て、この式（１５）を変形することによって式（１６）を得てもよい。車両Ｍ１が坂道を走行しているときに加速度センサを用いて前後加速度を検知した場合、（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）、（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ´）はいずれもセンサ出力値であるため、式（１６）を用いてＭ・ｈを求めるときは、加速度センサの出力値をそのまま用いることができる。

（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ＝Ｍ・ｈ{（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）−（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ´）} …式（１５）
Ｍ・ｈ＝（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ／{（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）−（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ´）} …式（１６）

次に、図２、図４、図５を参照して、前後加速度がｇ_ｘからｇ_ｘ´へ変化する間に坂道の勾配角度がθからθ´へ変化した場合における車両Ｍ１の車重及び重心高さを推定する場合における制御処理について説明する。ただし、本制御処理では、Ｓ１０の入力処理、Ｓ１４の範囲限定処理、Ｓ１６の選択処理は、Ｍ１が平坦な道路を走行している場合の制御処理と同様の処理がなされるため、Ｓ１２の演算処理についてのみ説明する。

演算部１１は前輪周りのモーメントのつりあいの式に基づいて、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式を求める（ステップＳ１２）。具体的には、演算部１１は、前輪周りのモーメントのつりあいの式（１７）を取得し、式（１７）を変形することで式（１８）を取得する。更に、演算部１１は、前後加速度がｇ_ｘ´に変化し、後軸荷重がＦ_ｒ´となり、更に勾配角度がθ´になった場合、式（１７）及び式（１８）と同様にモーメントのつりあいの式（１９）及び式（２０）を取得する。次に、演算部１１は、式（１８）から式（２０）を引くことによって式（２１）を得る。また、演算部１１は、式（２１）を変形することによって、車重Ｍと重心高さｈの積（Ｍ・ｈ）を示す式（２２）を得る。式（２２）に示すように、積（Ｍ・ｈ）は道路勾配変化の影響を受けることが分かる。

Ｆ_ｒ・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋（Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ＋Ｍ・ｇ_ｘ）ｈ …式（１７）
Ｆ_ｒ・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｈ（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ） …式（１８）
Ｆ_ｒ´・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ´・Ｌ_ｆ＋（Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ´＋Ｍ・ｇ_ｘ´）ｈ …式（１９）
Ｆ_ｒ´・Ｌ＝Ｍ・ｇ・ｃｏｓθ´・Ｌ_ｆ＋Ｍ・ｈ（ｇ・ｓｉｎθ´＋ｇ_ｘ´） …式（２０）
（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ＝Ｍ・ｇ・Ｌ_ｆ（ｃｏｓθ―ｃｏｓθ´）＋Ｍ・ｈ｛（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）−（ｇ・ｓｉｎθ´＋ｇ_ｘ´）｝ …式（２１）
Ｍ・ｈ＝｛（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ−Ｍ・ｇ・Ｌ_ｆ（ｃｏｓθ―ｃｏｓθ´）｝／｛（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）−（ｇ・ｓｉｎθ´＋ｇ_ｘ´）｝ …式（２２）

ｇ_ｘの変化に対してθの変化が無視できる程度に小さければ、式（２２）は、式（２３）あるいは式（２４）となり、図４に示すように車重Ｍと重心高さｈの積を示す曲線Ｃ４が得られる。ｇ_ｘが変化している間のθの変化が十分に小さいかどうかの判定は、車輪速度を基にして求まる前後加速度の変化と、前後加速度センサの出力値から求まる前後加速度の変化を比較することによって行う。前後加速度センサは、加速度ゼロでの出力ドリフト、いわゆる０点ドリフトの影響がありえるが、上述の方法だと差を使用することでドリフト分がキャンセルされるため、０点ドリフトの影響を考慮する必要がなくなる。

Ｍ・ｈ＝（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ／（ｇ_ｘ−ｇ_ｘ´） …式（２３）
Ｍ・ｈ＝（Ｆ_ｒ―Ｆ_ｒ´）Ｌ／{（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ）−（ｇ・ｓｉｎθ＋ｇ_ｘ´）} …式（２４）

次に、図２、図４、図６を参照して、車両Ｍ１が横加速度ｇ_ｙで旋回している場合における車重及び重心高さを推定する場合における制御処理について説明する。ただし、本制御処理では、Ｓ１０の入力処理、Ｓ１４の範囲限定処理、Ｓ１６の選択処理は、Ｍ１が平坦な道路を走行している場合での前輪周りのモーメントのつりあいの制御処理と同様の処理がなされるため、Ｓ１２の演算処理についてのみ説明する。図６において、Ｍは車両Ｍ１の車重を示し、ｈｓはロールセンタＲＣと車両Ｍ１の重心Ｇとの間の距離を示し、φはロール角を示し、ｇ_ｙは横加速度を示し、ｇは重力加速度を示している。なお、この処理においては、ｈｓが「重心高さ」となる。図４では、重心高さｈが重心高さｈｓに置き換えられる。

演算部１１は、車重Ｍと重心高さｈｓの積（Ｍ・ｈｓ）を示す式を求める（ステップＳ１２）。具体的には、車両Ｍ１に作用する慣性力によるローリングモーメントがＭ・ｇ_ｙ・ｃｏｓφ・ｈｓと表され、車両Ｍ１の傾きで生じる重力によるローリングモーメントがＭ・ｇ・ｓｉｎφ・ｈｓと表される。従って、ロール剛性をＫ_φとすると、演算部１１は式（２５）を取得する。横加速度検知部４として、横加速度センサを車両Ｍ１のうちロールする箇所に取り付けると、検知される横加速度ｇ_{ｙｓｅｎｓ}は、式（２６）で示される。演算部１１は式（２５）を変形して式（２７）を取得し、式（２８）を取得する。これによって、図４に示すように車重Ｍと重心高さｈｓの積を示す曲線Ｃ５が得られる。

Ｋ_φ・φ＝Ｍ・ｇ_ｙ・ｃｏｓφ・ｈｓ＋Ｍ・ｇ・ｓｉｎφ・ｈｓ …式（２５）
ｇ_{ｙｓｅｎｓ}＝ｇ_ｙ・ｃｏｓφ＋ｇ・ｓｉｎφ …式（２６）
Ｋ_φ・φ＝Ｍ・ｈｓ（ｇ_ｙ・ｃｏｓφ＋ｇ・ｓｉｎφ） …式（２７）
Ｍ・ｈｓ＝Ｋ_φ・φ／ｇ_{ｙｓｅｎｓ} …式（２８）

以上によって、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、選択部１３は、車重Ｍの値として、範囲限定部１２が限定した範囲ＦＤの中における車重Ｍの中間の値（Ｍ_１＋Ｍ_２）／２よりも大きい値を選択すると共に、重心高さｈの値として、範囲ＦＤの中における重心高さの中間の値（ｈ_１＋ｈ_２）／２よりも大きい値を選択することができる。例えば、車両の挙動安定性の向上のための制御を行う際は、車両の重心高さｈが大きいほど厳しい条件となり、燃費の予測のための制御を行う際は、車重Ｍが大きいほど厳しい条件となる。従って、選択部１３は、範囲限定部１２が限定した範囲ＦＤのうち、少なくとも中間の値よりも厳しい条件となる値を選択することによって、車両制御の確実性を向上させることができる。このように、範囲限定部１２で範囲ＦＤを限定することで実際の車重及び重心高さに近い値を推定しつつも、車両制御において厳しい条件となる値を選択することによって、車両の挙動安定性を向上させると共に、車両制御の効果を十分に発揮させることができる。

また、本発明に係る車両制御装置１において、選択部１３は、車重Ｍの値として、範囲ＦＤの境界位置における車重の値であるＭ_２を選択すると共に、重心高さの値として、範囲ＦＤの境界位置における重心高さの値であるｈ_１を選択する。このように、選択部１３は、範囲ＦＤの境界位置における車重の値、すなわち限定された範囲ＦＤの中における車重の最大値を選択すると共に、範囲ＦＤの境界位置における重心高さの値、すなわち限定された範囲ＦＤの中における重心高さの最大値を選択することができる。これによって、選択部１３は、車両制御において最も厳しい条件となる値を選択することができ、車両制御の確実性を一層向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、車両制御装置１は、加速度検知部３、横加側度検知部４、前軸荷重検知部６、後軸荷重検知部７、ロール角検知部８を全て備えており、前輪や後輪周りのモーメントのつりあいに基づいた演算及びロール角に基づいた演算を全て行うことができたが、例えば、前輪や後輪周りのモーメントのつりあいに基づいた演算のみから車重と重心高さを推定する車両制御装置としてもよく、あるいは、ロール角に基づいた演算のみから車重と重心高さを推定する車両制御装置としてもよく、更に、前輪周りと後輪周りとのいずれか一方のみのモーメントのつりあいに基づいた演算を行う車両制御装置としてもよい。

また、図４では、曲線Ｃ１〜Ｃ５がいずれも同一の曲線として説明されているが、加速度、荷重、横加速度、ロール角によってそれぞれ異なる曲線となってもよい。

本発明は、車重及び重心高さを推定して車両制御を行う際に利用可能である。

１…車両制御装置、１１…演算部（演算ユニット）、１２…範囲限定部（範囲限定ユニット）、１３…選択部（選択ユニット）、Ｍ１…車両、Ｍ…車重、ｈ，ｈｓ…重心高さ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…曲線、ＦＤ…範囲。

Claims

車両の挙動に基づいて車重と前記車両の重心高さとの積を示す曲線を演算する演算ユニットと、
前記車両について予め定められて前記車重と前記重心高さとの関係を示した直線を前記曲線に重ね合わせることによって、前記車重及び前記重心高さの範囲を限定する範囲限定ユニットと、
前記範囲限定ユニットで限定された前記範囲の中から、前記車重の値及び前記重心高さの値を選択する選択ユニットと、を備え、
前記選択ユニットは、前記車重の値として、前記範囲の中における前記車重の中間の値よりも大きい値を選択すると共に、前記重心高さの値として、前記範囲の中における前記重心高さの中間の値よりも大きい値を選択することを特徴とする車両制御装置。
前記選択ユニットは、前記車重の値として、前記範囲の境界位置における前記車重の値を選択すると共に、前記重心高さの値として、前記範囲の境界位置における前記重心高さの値を選択することを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。