JP5533903B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

車両の走行時に、走行状態に応じて車両の挙動を制御する車両では、車両の状態量を検出したり推定したりしながら、車両の走行状態を制御可能な各装置を制御することにより、車両の挙動制御を行う。例えば、特許文献１に記載された車両制御装置では、車両重量と車両重心位置を演算し、その演算結果に基づいてスタビリティファクタを決定して車両挙動制御を行っている。

特開２０１０−２５３９７８号公報

しかしながら、車両の重心位置は、車両の乗員や荷物等の積載状態によって変化するが、特許文献１では、車両重量に基づいてマップを用いて、前後重心位置を演算している。このため、これにより算出される重心位置やスタビリティファクタの推定値は、推定精度が低くなっているが、車両の挙動制御の制御量は、これらの推定値を用いて算出するため、精度が低い推定値は、運転者に違和感を与える挙動制御の要因になる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の挙動制御の制御量の算出に用いる推定値の推定精度を向上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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、車両の重量を推定する重量推定部と、前記車両の旋回特性を推定する走行状態推定部と、前記旋回特性の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を、前記重量推定部で推定した前記車両の重量に基づいて変更して設定する上下限値設定部と、前記走行状態推定部で推定した前記旋回特性を、前記上下限値設定部で設定した上下限値の範囲内に収める処理を行う上下限処理部と、前記上下限処理部で前記上下限値の範囲内に収める処理を行った後の旋回特性に基づいて前記車両の挙動制御を行う挙動制御部と、を備えることを特徴とする。

また、上記車両制御装置において、前記上下限値設定部は、前記上下限値の設定時に前記重量推定部での前記車両の重量の推定が完了していない場合には、前記上下限値を予め定められた値に設定することが好ましい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、車両の重量を推定する重量推定部と、前記車両の旋回特性を推定する走行状態推定部と、前記車両の重量の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を、前記走行状態推定部で推定した前記車両の旋回特性に基づいて変更して設定する上下限値設定部と、前記重量推定部で推定した前記車両の重量を、前記上下限値設定部で設定した上下限値の範囲内に収める処理を行う上下限処理部と、前記上下限処理部で前記上下限値の範囲内に収める処理を行った後の車両の重量に基づいて前記車両の挙動制御を行う挙動制御部と、を備えることを特徴とする。

また、上記車両制御装置において、前記重量推定部で推定した前記車両の重量もしくは前記走行状態推定部で推定した前記車両の旋回特性が、前記車両の重量や前記車両の旋回特性が信頼できるか否かの判断に用いる相関判断範囲の上下限値を超えている場合、前記車両の重量もしくは前記車両の旋回特性の少なくとも一方を予め定められた値に設定することが好ましい。

また、上記車両制御装置において、前記走行状態推定部は、前記車両の規範ヨーレートに対し一次遅れの関係にある前記車両の過渡ヨーレートと前記車両の実ヨーレートとの偏差の指標値をヨーレート偏差指標値として、第一の所定周波数以下の成分が除去された前記車両の横加速度と、第二の所定周波数以下の成分が除去されたヨーレート偏差指標値との関係に基づいて前記旋回特性を推定することが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、車両の挙動制御の制御量の算出に用いる推定値の推定精度を向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る車両制御装置を備える車両の概略図である。 図２は、図１に示す車両制御装置の要部構成図である。 図３は、車両の状態量の推定に用いる各値についての説明図である。 図４は、車両の横加速度Ｇｙと前輪の舵角の偏差Δδｔとの関係を示す説明図である。 図５は、車両の横加速度Ｇｙｆｔと前輪の舵角の偏差Δδｔｆｔとの関係を示す説明図である。 図６は、時系列波形Ｘ、時系列波形Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。 図７は、時系列波形Ｘ、時系列波形Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。 図８は、時系列波形Ｘ、時系列波形Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。 図９は、スタビリティファクタの上下限ガードについての説明図である。 図１０は、実施形態１に係る車両制御装置によってスタビリティファクタを推定する際におけるフロー図である。 図１１は、実施形態２に係る車両制御装置によって車両の重量を推定する際におけるフロー図である。 図１２は、スタビリティファクタを用いて推定重量のガード設定を行う際における説明図である。 図１３は、操舵応答時定数係数を用いて推定重量のガード設定を行う際における説明図である。 図１４は、実施形態３に係る車両制御装置の要部構成図である。 図１５は、実施形態３に係る車両制御装置によって挙動制御に用いる推定値を算出する際におけるフロー図である。 図１６は、推定値の相関判断を行う際における範囲を示す説明図である。 図１７は、実施形態４に係る車両制御装置の要部構成図である。 図１８は、実施形態４に係る車両制御装置によって挙動制御に用いる推定値を算出する際におけるフロー図である。 図１９は、車両の走行状態と推定値との関係を示す図表である。

以下に、本発明に係る車両制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る車両制御装置を備える車両の概略図である。実施形態１に係る車両制御装置２を備える車両１は、エンジン（図示省略）等の動力源で発生した動力を自動変速機（図示省略）等の動力伝達装置を介して駆動輪へ伝達され、駆動輪で駆動力として使用することにより、車両１は走行可能になっている。なお、動力源は、例えばモータ等のエンジン以外のものであってもよく、また、エンジンとモータとを用いる、いわゆるハイブリッド車両であってもよい。また、駆動形態は、前輪６が駆動輪として用いられる前輪駆動であっても、後輪７が駆動輪として用いられる後輪駆動であってもよく、または、前輪６と後輪７とが共に駆動輪として用いられる四輪駆動であってもよい。

前輪６は操舵輪としても用いられており、このため前輪６は、操舵装置１０によって操舵が可能になっている。この操舵装置１０は、運転者が操舵操作子として用いられるハンドル１２と、ハンドル１２の操舵操作に応じて動作する舵角付与装置１５と、を備えている。舵角付与装置１５は、例えば、ラックギヤとピニオンギヤとを備える、いわゆるラック＆ピニオン機構によって構成されている。

また、車両１には、走行時における車両１の減速や停止を行わせる制動装置２０が設けられている。この制動装置２０は、運転者が操作するブレーキペダル２１と、運転者がこのブレーキペダル２１に対してブレーキ操作を行う際における踏力を倍力化させるブレーキ倍力装置２２と、ブレーキ倍力装置２２で倍力化された力をブレーキペダル２１の操作量に応じたブレーキ液圧に変換するマスタシリンダ２３と、を有している。さらに、制動装置２０は、各車輪５の近傍に配設されていると共に、ブレーキ液圧によって作動するホイールシリンダ３１と、ホイールシリンダ３１と組みになって設けられると共に車輪５の回転時に車輪５と一体となって回転するブレーキディスク３２と、ホイールシリンダ３１と油圧経路３３によって接続され、運転者によるブレーキ操作時に、ホイールシリンダ３１に作用させるブレーキ液圧を制御するブレーキ油圧制御装置３０と、を有している。

このうち、ブレーキ油圧制御装置３０は、各車輪５の近傍に設けられる各ホイールシリンダ３１に対して、それぞれ独立して油圧の制御が可能に設けられている。これによりブレーキ油圧制御装置３０は、複数の車輪５の制動力をそれぞれ独立して制御することが可能になっている。

また、車両１には、自動変速機等から駆動輪側に出力される動力の回転速度を検出することを介して、車両１の走行時における車速を検出する車速検出手段である車速センサ４１と、操舵装置１０に設けられると共に、ハンドル１２の回転角度である舵角を検出する舵角検出手段である舵角センサ４２と、車両１の走行時のヨーレートを検出するヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ４３と、車両１の車幅方向の加速度を検出する横加速度検出手段である横加速度センサ４４と、が設けられている。

さらに、各車輪５の近傍には、車輪５の回転速度である車輪速を検出する車輪速検出手段である車輪速センサ４５が設けられている。これらの車速センサ４１、舵角センサ４２、ヨーレートセンサ４３、横加速度センサ４４、車輪速センサ４５は、車両１の各部を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０に接続されており、各センサによる検出結果は、ＥＣＵ５０によって取得可能になっている。

図２は、図１に示す車両制御装置の要部構成図である。ＥＣＵ５０には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部５１や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部７０、さらに入出力部７１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ５０に接続されている車速センサ４１、舵角センサ４２、ヨーレートセンサ４３、横加速度センサ４４、車輪速センサ４５等のセンサ類は、入出力部７１に接続されており、入出力部７１は、これらのセンサ類との間で信号の入出力を行う。また、ＥＣＵ５０には、エンジンや自動変速機、ブレーキ油圧制御装置３０等の装置も接続されており、ＥＣＵ５０に接続される各装置は、入出力部７１に接続され、入出力部７１との間で信号の入出力を行う。また、記憶部７０には、車両１の各制御を行うコンピュータプログラムが格納されている。

このように設けられるＥＣＵ５０の処理部５１は、車両１の走行状態や運転者の運転操作の状態を取得する走行状態取得部５２と、車両１の走行制御を行う走行制御部５３と、車両１の走行時における挙動制御を行う挙動制御部５４と、車両１の旋回特性を含む車両１の走行状態を推定する走行状態推定部である走行状態演算部５５と、車両１の重量を推定する重量推定部である重量演算部５６と、車両１の走行制御時に行う各種の演算処理の状態を判定する演算状態判定部５７と、車両１の重量に基づいて旋回特性の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を設定する上下限値設定部であるガード設定部５８と、走行状態演算部５５で推定した旋回特性を、ガード設定部５８で設定した旋回特性の上下限値の範囲内に収める処理を行う上下限処理部５９と、を有している。

ＥＣＵ５０によって車両１の制御を行う場合には、例えば、車速センサ４１等の検出結果に基づいて、処理部５１が上記コンピュータプログラムを当該処理部に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてエンジン等を制御することにより、車両１の運転制御を行う。その際に処理部は、適宜記憶部７０へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。

この実施形態１に係る車両制御装置２は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両制御装置２を備える車両１の走行時には、ブレーキペダル２１に併設されるアクセルペダルへの運転者の入力操作に応じてＥＣＵ５０でエンジン等の動力源を制御し、駆動輪に駆動力を発生させることにより、所望の走行状態になるように走行制御を行う。その際に、ＥＣＵ５０は、車速センサ４１で検出した車速や車輪速センサ４５で検出した車輪速を含めて走行制御を行う。つまり、車速センサ４１や車輪速センサ４５で検出した車速や車輪速は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する走行状態取得部５２で取得し、この走行状態取得部５２で取得した車両１の走行状態も含めて、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する走行制御部５３によって、エンジン等の制御を行う。

また、車両１の走行時には、駆動力を発生させるのみでなく、制動力も発生させて車速を調節するが、車両１に制動力を発生させる場合には、運転者はブレーキペダル２１を操作する。ブレーキペダル２１を操作した際における操作力は、ブレーキ倍力装置２２やマスタシリンダ２３、ブレーキ油圧制御装置３０、油圧経路３３を介して、ブレーキ液圧としてホイールシリンダ３１に付与される。ホイールシリンダ３１は、このブレーキ液圧によって作動し、車輪５と一体となって回転するブレーキディスク３２の回転速度を、摩擦力によって低減させる。これにより、車輪５の回転速度も低下するため、車輪５は路面に対して制動力を発生し、車両１は減速する。

また、ブレーキ油圧制御装置３０は、ブレーキペダル２１への操作に基づいて、またはブレーキペダル２１の操作状態に関わらず作動して油圧を発生させることが可能になっている。また、ブレーキ油圧制御装置３０は、ＥＣＵ５０で制御可能になっており、ＥＣＵ５０は、ブレーキ油圧制御装置３０を制御することにより、ブレーキペダル２１の操作状態に関わらず、制動力を発生させることができる。

また、車両１を旋回させるなど車両１の進行方向を変化させる場合には、ハンドル１２を回転させ、ハンドル操作をする。このようにハンドル１２を回転させた場合、その回転トルクは、操舵装置１０が有する舵角付与装置１５によって前輪６に対して、向きを変化させる方向の力として伝達される。これにより、前輪６の回転軸の方向が変化し、前輪６の回転方向は車両１の進行方向とは異なる方向になるため、車両１は進行方向が変化して旋回等を行う。

このように、車両１はハンドル１２を操作することにより旋回するが、ハンドル１２を操作することにより変化する舵角は、操舵装置１０に設けられる舵角センサ４２で検出する。舵角センサ４２で検出した舵角は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する走行状態取得部５２に伝達され、走行状態取得部５２で取得する。

また、車両１が旋回する場合には、車両１には、車両１の鉛直軸周りの回転力であるヨーモーメントが発生する。車両１にヨーモーメントが発生した場合、ヨーレートセンサ４３は、ヨーモーメントが発生して車両１が鉛直軸周りに回転した場合におけるヨー角速度であるヨーレートを検出する。また、車両１が旋回した場合には、車両１には遠心力が発生するため、遠心力によって車両１の幅方向の加速度、即ち横方向の加速度である横加速度が発生する。このように車両１の旋回中に発生する横加速度は、横加速度センサ４４で検出する。これらのヨーレートセンサ４３で検出したヨーレートや、横加速度センサ４４で検出した横加速度は、走行状態取得部５２に伝達され、走行状態取得部５２で取得する。

また、本実施形態１に係る車両制御装置２では、車両１の旋回時には、エンジンの出力や各車輪５の制動力等を制御して車両１の挙動を安定化させる挙動制御を行う。この挙動制御は、走行状態取得部５２で取得した車両１の走行状態に基づいて、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する挙動制御部５４で挙動を安定化させる制御量を演算し、算出した制御量で走行制御部５３によって各部を制御することにより、車両１の走行時における挙動制御を行う。

このように、車両１の挙動制御を行う場合には、車両１の走行時における挙動の状態を示す状態量を推定する。車両１の状態量の推定は、車両１の旋回特性に基づいて行うが、車両１の旋回特性について説明すると、車両１の規範ヨーレートに対して車両１の実ヨーレートが一次遅れの関係にあり、一次遅れの時定数の車速にかかる係数を操舵応答時定数係数とすると、車両１のスタビリティファクタ及び操舵応答時定数係数は、車両１の旋回特性を表すことになる。このため、車両１の状態量を推定する際には、スタビリティファクタを推定することにより行う。

このスタビリティファクタの推定は、車両１の旋回時に各センサで検出する検出結果に基づいて規範ヨーレートを推定し、この規範ヨーレートと、ヨーレートセンサ４３で検出した実ヨーレートとに基づいて推定する。その際に、センサ類は零点オフセット等の検出誤差を含んでいる場合がある。従って、スタビリティファクタの推定時は、車両１の定常規範ヨーレートに対して一次遅れの関係にある車両１の過渡ヨーレートと車両１の実ヨーレートとの偏差及び車両１の横加速度に基づいて、検出誤差の影響を抑えつつ、スタビリティファクタの推定値が真のスタビリティファクタに近付くように、スタビリティファクタの推定値を学習によって修正する。

図３は、車両の状態量の推定に用いる各値についての説明図である。車両１の状態量をする際における手法について説明すると、まず、車両１の重量をＭ、ヨー慣性モーメントをＩとし、車両１の重心Ｇと前輪車軸及び後輪車軸との間の距離をそれぞれＬｆ及びＬｒとし、車両１のホイールベースをＬ（＝Ｌｆ＋Ｌｒ）とする。また、前輪６及び後輪７のコーナリングフォースをそれぞれＦｆ及びＦｒとし、前輪６及び後輪７のコーナリングパワーをそれぞれＫｆ及びＫｒとする。また、前輪６の実舵角をδとし、前輪６及び後輪７のスリップ角をそれぞれβｆ及びβｒとし、車体のスリップ角をβとする。さらに、車両１の横加速度をＧｙとし、車両１のヨーレートをγとし、車速をＶとし、車両１のヨー角速度（ヨーレートの微分値）をγｄとする。この場合、車両１の力及びモーメントのつりあい等により、下記の式（１）〜（６）が成立する。
ＭＧｙ＝Ｆｆ＋Ｆｒ・・・（１）
Ｉγｄ＝ＬｆＦｆ−ＬｒＦｒ・・・（２）
Ｆｆ＝−Ｋｆβｆ・・・（３）
Ｆｒ＝−Ｋｒβｒ・・・（４）
βｆ＝β＋（Ｌｆ／Ｖ）γ−δ・・・（５）
βｒ＝β−（Ｌｒ／Ｖ）γ・・・（６）

また、上記式（１）〜（６）より、下記の式（７）が成立する。

車速Ｖが実質的に一定であると仮定し、ラプラス演算子をｓとして上記式（７）をラプラス変換し、ヨーレートγについて整理することにより、下記の式（８）〜（１０）が成立し、よってこれらの式により規範ヨーレートγ（ｓ）が求められる。

上記式（９）のＫｈはスタビリティファクタであり、上記式（１０）のＴｐは車速依存の時定数を持つ一次遅れ系の車速Ｖにかかる係数、即ち、本実施形態１において「操舵応答時定数係数」と呼ぶ係数である。これらの値は車両１のヨー運動に関する操舵応答を特徴付けるパラメータであり、車両１の旋回特性を示す。また、上記式（８）は、前輪６の実舵角δ、車速Ｖ、横加速度Ｇｙより車両１のヨーレートγを演算する式である。この線形化モデルより演算されるヨーレートを過渡ヨーレートγｔｒとすると、過渡ヨーレートγｔｒは、下記の式（１１）にて表される定常規範ヨーレートに対する一次遅れの値である。

よって上記構成において、過渡ヨーレートγｔｒは上記式（８）に対応する下記の式（１２）に従って演算されてよい。

車両１の定常旋回時における定常規範ヨーレートγｔと検出ヨーレートγとの偏差Δγｔは、スタビリティファクタの設計値及び真の値を、それぞれＫｈｄｅ及びＫｈｒｅとして、下記の式（１３）により表される。

上記式（１３）の両辺にＬ／Ｖを掛けてヨーレート偏差Δγｔを前輪６の舵角の偏差Δδｔに換算すると、前輪６の舵角の偏差Δδｔは下記の式（１４）により表される。この前輪６の舵角の偏差Δδｔは、定常規範ヨーレートγｔと検出ヨーレートγとの偏差の指標値であるヨーレート偏差指標値の一つであり、車速に依存しない。

よって、定常規範ヨーレートγｔと検出ヨーレートγとの偏差の指標値として、式（１４）に従って前輪６の舵角の偏差Δδｔを演算することができる。式（１４）より、横加速度Ｇｙに対する前輪６の舵角の偏差Δδｔの関係、換言すると、横加速度Ｇｙ及び前輪６の舵角の偏差Δδｔの直交座標系における両者の関係の勾配（Ｋｈｒｅ−Ｋｈｄｅ）Ｌを最小二乗法等により求めることにより、下記の式（１５）に従ってスタビリティファクタの推定値Ｋｈｐを求めることができることが解る。

また、車両１のヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、前輪６の舵角δについてセンサの零点オフセットの誤差をそれぞれγ０、Ｇｙ０、δ０とすると、車両１のヨーレート、横加速度、前輪６の舵角の検出値は、それぞれγ＋γ０、Ｇｙ＋Ｇｙ０、δ＋δ０である。よって、車両１の定常旋回等における定常規範ヨーレートγｔと検出ヨーレートとの偏差Δγｔは、下記の式（１６）により表される。

図４は、車両の横加速度Ｇｙと前輪の舵角の偏差Δδｔとの関係を示す説明図である。上記式（１６）の両辺にＬ／Ｖを掛けてヨーレート偏差Δγｔを前輪６の舵角の偏差Δδｔに換算すると、前輪６の舵角の偏差Δδｔは下記の式（１７）により表される。下記の式（１７）により表される車両１の横加速度Ｇｙと前輪６の舵角の偏差Δδｔとの関係は、図４に示す通りである。

上記式（１７）におけるδ０−ＫｈｄｅＧｙ０Ｌは定数であるが、γ０Ｌ／Ｖは車速に応じて変化する。よって図４に示されたグラフの縦軸の切片が車速Ｖによって変化する。従って、車両１のヨーレートγの検出値にセンサの零点オフセットの誤差が含まれている場合には、横加速度Ｇｙに対する前輪６の舵角の偏差Δδｔの関係が車速によって変化するため、スタビリティファクタを精度よく推定することができない。

また、スタビリティファクタの推定精度を高くするためには、車速毎にスタビリティファクタを推定する等の対策が必要である。従って、スタビリティファクタの推定に必要なヨーレートγ等のデータが膨大になり、ＥＣＵ５０で演算する際における演算負荷が過大になると共に、スタビリティファクタの推定に長い時間を要するという問題がある。

図５は、車両の横加速度Ｇｙｆｔと前輪の舵角の偏差Δδｔｆｔとの関係を示す説明図である。ここで、第一の所定周波数以下の成分が除去された車両１の横加速度をＧｙｆｙとし、第二の所定周波数以下の成分が除去された前輪６の舵角の偏差であるヨーレート偏差指標値をΔδｔｆｔとする。第一及び第二の所定周波数が車速Ｖの変化に伴うγ０Ｌ／Ｖの変化速度よりも十分に高い値であれば、Ｇｙｆｔには誤差Ｇｙ０は含まれておらず、Δδｔｆｔにも誤差γ０、δ０に起因する誤差は含まれていない。従って、上記式（１４）に対応する下記の式（１８）が成立する。下記の式（１８）により表される車両１の横加速度Ｇｙｆｔと前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔとの関係は、図５に示されるとおりであり、式（１８）の直線は車速Ｖに関係なく原点を通る。

よって、横加速度Ｇｙｆｔに対する前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔの関係、換言すると、横加速度Ｇｙｆｔ及び前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔの直交座標系における両者の関係の勾配（Ｋｈｒｅ−Ｋｈｄｅ）Ｌを求め、上記式（１５）に従ってスタビリティファクタの推定値Ｋｈｐを求めることにより、センサの零点オフセットの誤差の影響を受けることなくスタビリティファクタの推定値Ｋｈｐを求めることができる。よって、上記構成において、横加速度Ｇｙｆｔに対する前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔの比を勾配として上記式（１５）に従ってスタビリティファクタの推定値が演算されてよい。

図６〜図８は、時系列波形Ｘ、時系列波形Ｙ、及びＸとＹとのリサージュ波形を示すグラフである。特に、図６は、二つの時系列波形Ｘ及びＹに位相差がない場合を示し、図７は、時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘの位相よりも遅れている場合を示し、図８は、時系列波形Ｙの位相が時系列波形Ｘのよりも進んでいる場合を示している。また、図７及び図８において、太い一点鎖線はＸの積算値とＹの積算値とのリサージュ波形を示している。図６〜図８より、Ｘの積算値に対するＹの積算値の比によれば、二つの時系列波形Ｘ及びＹに位相差がある場合にも、その影響を低減して比Ｙ／Ｘを求めることができることが解る。よって、上記構成において、横加速度Ｇｙｆｔの積算値Ｇｙｆｔａに対する前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔの積算値Δδｔｆｔａの比を勾配として、上記式（１５）に従ってスタビリティファクタの推定値が演算されてよい。

なお、以上においては車両１の定常旋回時について説明したが、車両１の過渡旋回時については前輪６の舵角の偏差Δδｔｆｔ及びその積算値Δδｔｆｔａに対し一次遅れのフィルタ処理が行われると共に、横加速度Ｇｙｆｔ及びその積算値Ｇｙｆｔａに対し一次遅れのフィルタ処理が行われる。その場合、一次遅れのフィルタ処理の時定数を同一にすることにより、一次遅れのフィルタ処理後の値に基づいて車両１の定常旋回時と同僚に勾配を演算し、上記式（１５）に従ってスタビリティファクタの推定値を演算することができる。

また、上記構成において、ハイパスフィルタ処理によって車両１の横加速度より第一の所定周波数以下の成分が除去され、ハイパスフィルタ処理によってヨーレート偏差指標値より第二の所定周波数以下の成分が除去されてよい。また、上記構成において、第一及び第二の所定周波数は同一の周波数であってよい。

また、上記構成において、車速をＶと、車両１のホイールベースをＬとして、車両１の過渡ヨーレートと車両１の実ヨーレートとの偏差にＬ／Ｖが乗算されることにより、車両１の過渡ヨーレートと車両１の実ヨーレートとの偏差を前輪６の舵角の偏差に換算した値が演算されてよい。また、上記構成において、スタビリティファクタの推定値の収束度合が高いときには、スタビリティファクタの推定値の収束度合いが低いときに比して、車両１の運動制御の不感帯が小さくなるように変更されてよい。

車両１の旋回時には、これらの演算を行うことにより、スタビリティファクタを推定するが、本実施形態１に係る車両制御装置２では、さらに、スタビリティファクタの推定値であるＫｈ推定値に、当該Ｋｈ推定値の上下限値である上下限ガードをガード設定部５８で設定する。即ち、Ｋｈ推定値に、ＥＣＵ５０の処理部５１が有するガード設定部５８によって上限と下限とを設定する。また、この上下限ガードは、値を変更可能なものとし、具体的には、車両１の重量に応じて変更可能にする。つまり、ガード設定部５８は、車両１の重量に応じて、Ｋｈ推定値の上限値と下限値とを変更することが可能になっている。

図９は、スタビリティファクタの上下限ガードについての説明図である。Ｋｈ推定値に設定する上下限ガード８０は、車両１の推定重量が大きくなるに従って制限が緩くなっている。即ち、上下限ガード８０においてＫｈ推定値の上限として設定される上限値８１は、車両１の重量が大きくなるに従って値が大きく設定される。これに対し、上下限ガード８０においてＫｈ推定値の下限として設定される下限値８２は、車両１の重量が大きくなるに従って値が小さく設定される。上下限ガード８０は、このように車両１の重量に対して変化するように設定され、マップの状態でＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶されている。

スタビリティファクタの推定時は、このマップを用いてガード設定部５８によって上下限ガード８０を設定する。即ち、上下限ガード８０は、車両１の重量に応じて変化しているため、上下限ガード８０を、ガード設定部５８によって現在の車両１の重量に応じた値に設定する。これにより、上下限ガード８０の値を、現在の車両１の重量に応じた値に設定し、上記の演算によって推定したスタビリティファクタの値であるＫｈ推定値と、この上下限ガード８０の値とを、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する上下限処理部５９で比較する。この比較により、Ｋｈ推定値が、上下限ガード８０の値の範囲内に入っていない場合には、Ｋｈ推定値をリセットする。

図１０は、実施形態１に係る車両制御装置によってスタビリティファクタを推定する際におけるフロー図である。次に、本実施形態１に係る車両制御装置２でスタビリティファクタを推定する場合における処理手順の概略について説明する。なお、以下の処理は、車両１の走行時に各部を制御する際に、所定の期間ごとに呼び出されて実行する。

車両１の走行時にスタビリティファクタを推定する場合には、まず、車両１の重量を推定する演算を行う（ステップＳＴ１０１）。この演算は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する重量演算部５６で行う。ここで、重量を演算する手法について説明すると、車両１の重量をＭ、車両１の加速度をα、車両１の駆動力をＦｄ、車両１の走行抵抗Ｆｒ、重力加速度をｇ、道路勾配をΘとすると、車両１の前後方向の運動方程式は、下記の式（１９）、（２０）になる。
Ｍ×α＝Ｆｄ−Ｆｒ−ＭｇｓｉｎΘ・・・（１９）
Ｍ＝（Ｆｄ−Ｆｒ）／（α＋ｇｓｉｎΘ）・・・（２０）

車両１の走行時は、センサ類での検出結果を車両１の走行状態として走行状態取得部５２で取得し、この走行状態より、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する走行状態演算部５５で走行状態を演算し、演算結果を用いて重量演算部５６で車両１の重量を演算する。

走行状態演算部５５では、例えば、エンジン出力とスロットルバルブ開度とエンジンの回転速度との関係を、予めマップとしてＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶しておき、スロットルバルブ開度とエンジンの回転数との入力により、マップに対応したエンジン出力を読み出し、さらに、動力伝達装置の変速比に基づく駆動輪への出力を求め、車輪５の有効半径などから駆動輪における車両１の駆動力Ｆｄを算出する。

また、走行抵抗Ｆｒは、転がり抵抗などの車速に影響を受けない摩擦抵抗と、車速の２乗にほぼ比例する空気抵抗との和になっている。このため、車両１における走行抵抗Ｆｒの特性を予め求めて記憶部７０に記憶しておき、走行抵抗Ｆｒを導出する際には、車速センサ４１での検出結果を用いて、対応する走行抵抗Ｆｒを導出する。

なお、走行抵抗Ｆｒのうち、転がり抵抗は、厳密には車両１の重量に依存するが、車両１の重量の代表値（例えば、実験などにより求めた変動する車両１の重量の平均値）を設定することにより推定可能である。また、車両１の重量の変動が大きく、重量の代表値を設定する方法では転がり抵抗による誤差が大きくなる車両１の場合には、転がり抵抗を車両１の重量Ｍの線形関数として運動方程式を設定することが望ましい。

また、車両１の加速度αは、車速センサ４１により検出された車両１の速度の微分値として、走行状態演算部５５により算出する。なお、加速度αは、これ以外の手法によって求めてもよく、例えば、車両１の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ（図示省略）を車両１に搭載し、この前後加速度センサでの検出結果より、加速度αと取得してもよい。

また、ＥＣＵ５０には、車速センサ４１等の検出結果に基づいて算出した正味駆動力Ｆや、車速センサ４１による検出結果に基づいて算出した加速度αを表わす信号に重畳しているノイズを除去するフィルタが備えられており、このフィルタで信号のノイズの除去を行う。例えば、ＥＣＵ５０には、正味駆動力Ｆや加速度αを表わす信号に重畳している高周波ノイズを抑制するために、所定周波数以上の帯域を除去するフィルタであるローパスフィルタが備えられている。車両１の走行状態の演算時は、このローパスフィルタを用いて正味駆動力Ｆや加速度αに表われる信号から高周波ノイズを抑制できる所定周波数以上の帯域を除去することにより、高周波ノイズの影響を受けない運動方程式を得ることができる。なお、ローパスフィルタにおけるカットオフ周波数は、実験などにより適切な値が設定されている。

また、ＥＣＵ５０には、正味駆動力Ｆや加速度αを表わす信号に重畳している駆動系の回転軸のねじり振動によるノイズを抑制するために、所定周波数帯域を除去するフィルタであるノッチフィルタが備えられている。エンジンの駆動時は、エンジンから駆動輪までの駆動系の回転軸にねじり振動が発生し、このねじり振動は、回転軸の固有振動数に一致した回転がされると共振して、正味駆動力Ｆ加速度αを表わす信号にノイズとして重畳する。従って、この駆動系の回転軸の固有振動数にあわせた所定周波数帯域を除去するノッチフィルタを用いることにより、駆動系の回転軸の振動に基づく影響を受けない運動方程式を得ることができる。なお、ノッチフィルタによって除去する周波数帯域は、駆動系の回転軸の特性（ねじりばね定数や慣性モーメントなどの特性）に基づいて設定されている。

また、ＥＣＵ５０には、車両１が走行している道路の勾配の変化によるノイズを除去するために、所定周波数以下の帯域を除去するフィルタであるハイパスフィルタが備えられている。つまり、道路勾配は一定ではなく、一般的に変化するものであるが、その変化は比較的緩やかな変化であり、道路勾配の変化は、加速度αの低周波成分にのみ影響する。従って、加速度αと正味駆動力Ｆとを表わすそれぞれの信号について、所定の周波数以下の信号を除去することにより、道路の勾配が変化する場合であっても、勾配の影響を受けない運動方程式を得ることができる。しかも、ハイパスフィルタにより所定の周波数以下の信号を除去すれば、直流成分も除去することができるので、道路勾配が一定であるときでも、道路勾配による影響を除去することができる。この道路勾配による影響を除去できるようなハイパスフィルタのカットオフ周波数としては、道路構造令に定める勾配変化に基づいて、例えば１Ｈｚ程度に設定されているが、これに限らず走行実験などにより適切な値を設定するものとしてもよい。

また、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ、ハイパスフィルタにより除去しきれなかった誤差は、逐次最小二乗法などの公知の方法を用いるなどして誤差を除去して車両１の重量Ｍを推定することができる。これらのように、各センサ類での検出結果に基づいて車両１の走行状態を走行状態演算部５５で演算し、さらに、各フィルタでノイズを除去した車両１の走行状態の各値を用いて、重量演算部５６で上記運動方程式の式（１９）、（２０）を演算することにより、車両１の重量Ｍを推定重量として推定する。

次に、重量推定演算は完了したか否かを判定する（ステップＳＴ１０２）。この判定は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する演算状態判定部５７で行う。演算状態判定部５７は、重量演算部５６での重量演算の状態を検出し、車両１の重量を推定する演算が完了したか否かを判定する。

この判定により、重量推定演算が完了したと判定した場合（ステップＳＴ１０２、Ｙｅｓ判定）、次に、重量推定値に応じたＫｈ推定値のガード設定を行う（ステップＳＴ１０３）。このガード設定は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有するガード設定部５８で行う。ＥＣＵ５０の記憶部７０には、スタビリティファクタを推定する演算によって算出する推定値であるＫｈ推定値の上下限ガード８０（図９参照）が記憶されている。車両１の重量推定演算を行ったら、推定した車両１の重量と、記憶部７０に記憶されている上下限ガード８０とに基づいて、Ｋｈ推定値のガード設定を行う。

この上下限ガード８０について説明すると、上下限ガード８０は、Ｋｈ推定値の上限値８１と下限値８２とが、それぞれ車両１の重量に応じて設定されている。詳しくは、上下限ガード８０の上限値８１は、車両１の重量が大きくなるに従って値が大きくなるように設定されており、上下限ガード８０の下限値８２は、車両１の重量が大きくなるに従って値が小さくなるように設定されている。即ち、Ｋｈ推定値の上下限ガード８０は、車両１の重量が大きくなるに従って上限値８１と下限値８２との値が離間するように設定され、記憶部７０に記憶されている。

このＫｈ推定値の上下限ガード８０の設定は、例えば、車両１の重量とスタビリティファクタとの関係を事前に計測しておき、マップ化することにより設定し、記憶部７０には、このマップ化された上下限ガード８０を記憶する。また、ＥＣＵ５０の記憶部７０には、車両１の重量の推定演算が完了していない場合に用いる重量の固定値であり、予め設定される重量の値である固定重量ＧＶＷが記憶されている。この固定重量ＧＶＷは、例えば、車両１の最大積載量時における重量が、固定重量ＧＶＷとして設定される。

ガード設定部５８は、重量演算部５６で演算した車両１の推定重量を、記憶部７０に記憶されている上下限ガード８０のマップに照らし合わせ、推定重量に応じたＫｈ推定値の上下限ガード８０を設定する。即ち、重量演算部５６で演算した推定重量と記憶部７０に記憶されている上下限ガード８０とに基づいて、Ｋｈ推定値の上限値８１と下限値８２とを設定することにより、Ｋｈ推定値のガード設定を行う。例えば、推定重量としてＰＷが算出された場合には、推定重量がＰＷの場合における上限値８１と下限値８２との間の範囲を、推定重量に対するＫｈ推定値のガード範囲である設定ガード範囲８３としてガード設定を行う。ガード設定部５８は、これらのように、車両１の重量の演算結果に基づいて、Ｋｈ推定値の上下限値を変更して設定する。

これに対し、演算状態判定部５７での判定により、重量推定演算は完了していないと判定した場合（ステップＳＴ１０２、Ｎｏ判定）、次に、Ｋｈ推定値の固定値のガード設定をガード設定部５８によって行う（ステップＳＴ１０４）。詳しくは、重量推定演算は完了していないと演算状態判定部５７で判定した場合には、ガード設定部５８は車両１の重量を固定重量ＧＶＷとし、この固定重量ＧＶＷと上下限ガード８０とに基づいて、Ｋｈ推定値のガード設定を行う。即ち、Ｋｈ推定値の上下限値として、車両１の重量が固定重量ＧＶＷの場合におけるＫｈ推定値の上限値８１と下限値８２とを設定する。つまり、推定重量が固定重量ＧＶＷの場合における上限値８１と下限値８２との間の範囲を、固定重量ＧＶＷに対するＫｈ推定値のガード範囲である固定ガード範囲８４としてガード設定を行う。

この固定重量ＧＶＷは固定値であるため、固定重量ＧＶＷを用いて設定される上下限ガード８０も固定値になる。このため、換言すると、上下限ガード８０の設定時に重量演算部５６での車両１の重量の推定が完了していないと判定された場合には、ガード設定部５８は、上下限ガード８０を予め定められた固定値に設定することにより、Ｋｈ推定値のガード設定を固定値にする。

ガード設定部５８によってＫｈ推定値のガード設定を行ったら（ステップＳＴ１０３、ＳＴ１０４）、次に、Ｋｈ推定値の演算処理を行う（ステップＳＴ１０５）。Ｋｈ推定値の演算処理は、走行状態演算部５５によって行う。走行状態演算部５５は、重量演算部５６で算出した車両１の推定重量、または固定重量ＧＶＷと、走行状態取得部５２で取得した車速やヨーレート等の走行状態の情報と、を用いて、上述した式（１）〜式（１８）の演算処理を行う。これにより、Ｋｈ推定値、即ち、スタビリティファクタの推定値Ｋｈｐを算出する演算処理を行い、走行状態演算部５５は、スタビリティファクタの推定値Ｋｈｐを算出することによってＫｈ推定値を算出し、車両１の旋回特性を推定する。

次に、Ｋｈ推定値のガード処理を行う（ステップＳＴ１０６）。このガード処理は、ガード設定部５８で設定した上下限ガード８０に基づいて、上下限処理部５９によって行う。詳しくは、走行状態演算部５５で算出したＫｈ推定値が、ガード設定部５８で設定した上下限ガード８０の範囲外、即ち、設定ガード範囲８３、または固定ガード範囲８４の範囲外の場合は、上下限処理部５９によってＫｈ推定値を上下限ガード８０の値にする。

つまり、走行状態演算部５５で算出したＫｈ推定値が、上下限ガード８０の上限値８１より大きい場合は、上下限処理部５９によってＫｈ推定値の値を上下限ガード８０の上限値８１にする。また、算出したＫｈ推定値が、上下限ガード８０の下限値８２より小さい場合は、上下限処理部５９によってＫｈ推定値の値を上下限ガード８０の下限値８２にする。即ち、Ｋｈ推定値が、設定ガード範囲８３の範囲外、または固定ガード範囲８４の範囲外の場合は、Ｋｈ推定値をリセットする。これにより、Ｋｈ推定値を上下限ガード８０の範囲内にする。

Ｋｈ推定値を上下限ガード８０の範囲内、即ち、設定ガード範囲８３や固定ガード範囲８４の範囲内にしたら、この処理手順から抜け出し、Ｋｈ推定値を用いて、挙動制御部５４によって車両１の挙動制御を行う。即ち、上下限処理部５９で上下限値の範囲内に収める処理を行った後のＫｈ推定値に基づいて、挙動制御部５４で車両１の挙動制御を行う。これにより、挙動制御を行う際における制御量を、所定の範囲内に維持して、車両１の挙動制御を行う。

以上の実施形態１に係る車両制御装置２は、重量演算部５６で推定した車両１の重量に基づいてＫｈ推定値の上下限ガード８０を設定し、走行状態演算部５５で推定したＫｈ推定値を、上下限処理部５９によって上下限ガード８０の範囲内に収めている。これにより、車両１の走行状態等に基づいてスタビリティファクタを推定する際における推定値の範囲を限定することができる。この結果、スタビリティファクタの推定値の推定精度を向上させることができる。

また、このように、スタビリティファクタの推定時におけるＫｈ推定値の範囲を限定し、スタビリティファクタの推定精度を向上させることにより、各センサ類で誤検出を行った場合でも、Ｋｈ推定値を所定の範囲内に収めることができる。この結果、車両１の挙動制御時における制御量を所定の範囲内に収めることができるため、適切な挙動制御を行うことができ、より確実に車両１の走行時における安定性を確保することができる。

また、上下限ガード８０を設定する際に、車両１の重量の推定が完了していない場合には、ガード設定部５８は、車両１の重量を固定重量ＧＶＷとすることにより、上下限ガード８０を固定値に設定している。これにより、車両１の重量の推定が完了していない場合でも、スタビリティファクタを推定する際におけるＫｈ推定値の範囲を限定することができ、スタビリティファクタの推定精度を、より確実に向上させることができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る車両制御装置２は、実施形態１に係る車両制御装置２と略同様の構成であるが、車両１の重量の推定値に対してガード処理を行う点に特徴がある。他の構成は実施形態１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

実施形態２に係る車両制御装置２は、実施形態１に係る車両制御装置２と同様に、車両１に搭載されるＥＣＵ５０によって、車両１の走行時における挙動制御を行うことが可能になっている。また、本実施形態２に係る車両制御装置２では、車両１の走行時における挙動制御を車両１の状態に基づいて行う際には、実施形態１に係る車両制御装置２とは異なり、車両１の重量の推定値に対してガード処理を行う。つまり、車両１の走行時における挙動制御では、車両１の重量も含めて制御量を算出するため、本実施形態２に係る車両制御装置２では、重量の推定精度を向上させて挙動制御時の制御量を所定の範囲内に維持するために、重量の推定値に対してガード処理を行う。

このため、本実施形態２に係る車両制御装置２では、ガード設定部５８は、車両１の重量の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を、走行状態演算部５５で推定した車両１の旋回特性に基づいて変更して設定し、上下限処理部５９は、重量演算部５６で推定した車両１の重量を、ガード設定部５８で設定した上下限値の範囲内に収める処理を行う。

図１１は、実施形態２に係る車両制御装置によって車両の重量を推定する際におけるフロー図である。本実施形態２に係る車両制御装置２での挙動制御時に車両１の重量を推定する場合における処理手順の概略について説明する。車両１の走行時に重量を推定する際には、まず、スタビリティファクタＫｈと操舵応答時定数係数Ｔｐとを推定する演算を行う（ステップＳＴ２０１）。この演算は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する走行状態演算部５５により、上述した式（１）〜式（１８）を用いて行う。ここで、上述した式（１）〜式（１８）では、車両１の重量Ｍを用いてスタビリティファクタＫｈと操舵応答時定数係数Ｔｐとを算出するが、この演算では、最大定員が乗車し、最大積載量を積んだ状態での車両１の重量を、重量Ｍとして用いる。これにより、走行状態演算部５５は、スタビリティファクタＫｈと操舵応答時定数係数Ｔｐとを推定する。

次に、スタビリティファクタＫｈの推定演算は完了したか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。この判定は演算状態判定部５７で行い、演算状態判定部５７は、重量演算部５６でのスタビリティファクタＫｈの推定演算の状態を検出することにより、この演算が完了したか否かを判定する。

この判定により、スタビリティファクタＫｈの推定演算が完了したと判定した場合（ステップＳＴ２０２、Ｙｅｓ判定）、次に、ガード設定部５８によって、推定重量のガード設定を行う（ステップＳＴ２０３）。ガード設定部５８は、ＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶されている推定重量とＫｈ推定値との関係、及び推定重量と、操舵応答時定数係数Ｔｐの推定値であるＴｐ推定値との関係とに基づいて、推定重量のガード設定を行う。

図１２は、スタビリティファクタを用いて推定重量のガード設定を行う際における説明図である。ＥＣＵ５０の記憶部７０には、推定重量に対するＫｈ推定値の上下限ガード８０がマップとして記憶されているが、Ｋｈ推定値を用いた推定重量のガード設定は、このマップを使用する。詳しくは、上下限ガード８０の上限値８１において、走行状態演算部５５で算出したＫｈ推定値に該当する推定重量を、重量Ｍ１とする。即ち、ガード設定部５８は、記憶部７０に記憶されている上下限ガード８０のマップにおいて、上下限ガード８０の上限値８１と、算出したＫｈ推定値との交差部の推定重量を、重量Ｍ１として設定する。例えば、Ｋｈ推定値としてＰＫｈが算出された場合には、上下限ガード８０の上限値８１において、Ｋｈ推定値がＰＫｈになる推定重量を、重量Ｍ１として設定する。

図１３は、操舵応答時定数係数を用いて推定重量のガード設定を行う際における説明図である。ＥＣＵ５０の記憶部７０には、さらに、推定重量に対するＴｐ推定値の上下限ガード８５がマップとして記憶されており、ガード設定部５８は、このＴｐ推定値の上下限ガード８５も用いて推定重量のガード設定を行う。詳しくは、Ｔｐ推定値の上下限ガード８５は、Ｋｈ推定値の上下限ガード８０と同様に上限値８６と下限値８７とを有しており、推定重量が大きくなるに従って上限値８６が大きくなり、下限値８７が小さくなるように設定されている。

ガード設定部５８は、記憶部７０に記憶されているＴｐ推定値の上下限ガード８５の上限値８６において、走行状態演算部５５で算出したＴｐ推定値に該当する推定重量を、重量Ｍ２とする。即ち、ガード設定部５８は、記憶部７０に記憶されているＴｐ推定値の上下限ガード８０のマップにおいて、上下限ガード８５の上限値８６と、算出したＴｐ推定値との交差部の推定重量を、重量Ｍ２として設定する。例えば、Ｔｐ推定値としてＰＴｐが算出された場合には、上下限ガード８５の上限値８６において、Ｔｐ推定値がＰＴｐになる推定重量を、重量Ｍ２として設定する。

これらのように重量Ｍ１と重量Ｍ２とを設定したガード設定部５８は、重量Ｍ１と重量Ｍ２とによって、推定重量のガード設定を行う。即ち、重量Ｍ１と重量Ｍ２とのうち、一方を推定重量の上限値とし、他方を下限値として、重量Ｍ１〜重量Ｍ２を、推定重量のガード範囲としてガード設定を行う。

これに対し、演算状態判定部５７での判定により、スタビリティファクタＫｈの推定演算は完了していないと判定した場合（ステップＳＴ２０２、Ｎｏ判定）、次に、推定重量の固定値のガード設定をガード設定部５８によって行う（ステップＳＴ２０４）。詳しくは、スタビリティファクタＫｈの推定演算は完了していないと演算状態判定部５７で判定した場合には、ガード設定部５８は固定重量ＧＶＷを推定重量のガード設定に用いる。この場合、ガード設定部５８は、２名乗車時の車両１の重量〜固定重量ＧＶＷを、推定重量のガード範囲としてガード設定を行う。

つまり、ガード設定部５８は、２名乗車時の車両１の重量を推定重量の上限値とし、固定重量ＧＶＷを下限値として、２名乗車時の重量〜固定重量ＧＶＷを、推定重量の範囲としてガード設定を行う。このため、換言すると、推定重量のガード設定時に、スタビリティファクタＫｈの推定演算が完了していないと判定された場合には、ガード設定部５８は、推定重量のガード設定を固定値にする。

ガード設定部５８によって推定重量のガード設定を行ったら（ステップＳＴ２０３、ＳＴ２０４）、次に、推定重量の演算処理を行う（ステップＳＴ２０５）。推定重量の演算処理は、重量演算部５６によって行う。重量演算部５６は、走行状態演算部５５で算出した車両１の走行状態を用いて上記運動方程式の式（１９）、（２０）を演算することにより、推定重量を算出する。

次に、推定重量のガード処理を行う（ステップＳＴ２０６）。このガード処理は、ガード設定部５８で設定した推定重量のガード範囲に基づいて、上下限処理部５９によって行う。詳しくは、重量演算部５６で算出した推定重量が、ガード設定部５８で設定したガード範囲外の場合は、上下限処理部５９によって推定重量をリセットし、推定重量をガード範囲内の値にする。

つまり、重量演算部５６で算出した推定重量が、重量Ｍ１と重量Ｍ２とのうち大きい方、または固定重量ＧＶＷより大きい場合は、上下限処理部５９によって推定重量の値を重量Ｍ１と重量Ｍ２とのうち大きい方、または固定重量ＧＶＷの値にする。また、重量演算部５６で算出した推定重量が、重量Ｍ１と重量Ｍ２とのうち小さい方、または２名乗車時の車両１の重量より小さい場合は、上下限処理部５９によって推定重量の値を、重量Ｍ１と重量Ｍ２とのうち小さい方、または２名乗車時の重量の値にする。これにより、推定重量を、推定重量のガード範囲内の値にする。

推定重量をガード範囲内の値にしたら、この処理手順から抜け出し、推定重量を用いて、挙動制御部５４によって車両１の挙動制御を行う。即ち、上下限処理部５９で上下限値の範囲内に収める処理を行った後の推定重量に基づいて、挙動制御部５４で車両１の挙動制御を行う。これにより、挙動制御を行う際における制御量を、所定の範囲内に維持して、車両１の挙動制御を行う。

以上の実施形態２に係る車両制御装置２は、走行状態演算部５５で算出したＫｈ推定値とＴｐ推定値とに基づいて推定重量のガード範囲を設定し、重量演算部５６で算出した推定重量を、上下限処理部５９によって推定重量のガード範囲内に収めている。これにより、車両１の走行状態等に基づいて車両１の重量を推定する際における推定重量の範囲を限定することができる。この結果、車両１の重量の推定精度を向上させることができる。

また、このように、推定重量の範囲を限定し、車両１の重量の推定精度を向上させることにより、各センサ類で誤検出を行った場合でも、推定重量を所定の範囲内に収めることができる。この結果、車両１の挙動制御時における制御量を所定の範囲内に収めることができるため、適切な挙動制御を行うことができ、より確実に車両１の走行時における安定性を確保することができる。

また、推定重量のガード範囲を設定する際に、スタビリティファクタＫｈの推定が完了していない場合には、ガード設定部５８は、２名乗車時の車両１の重量と固定重量ＧＶＷとを用いることにより、推定重量のガード範囲を固定値に設定している。これにより、スタビリティファクタＫｈの推定が完了していない場合でも、推定重量の範囲を限定することができ、車両１の重量の推定精度を、より確実に向上させることができる。

〔実施形態３〕
実施形態３に係る車両制御装置２は、実施形態１に係る車両制御装置２と略同様の構成であるが、車両１の推定重量と、スタビリティファクタ及び操舵応答時定数係数の推定値との相関情報より、得られた値が信頼できるか否かを判断する点に特徴がある。他の構成は実施形態１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図１４は、実施形態３に係る車両制御装置の要部構成図である。実施形態３に係る車両制御装置２は、実施形態１に係る車両制御装置２と同様に、車両１に搭載されるＥＣＵ５０によって、車両１の走行時における挙動制御を行うことが可能になっている。また、本実施形態３に係る車両制御装置２では、車両１の走行時における挙動制御を車両１の状態や特性に基づいて行う際には、車両１の推定重量と、スタビリティファクタＫｈ及び操舵応答時定数係数Ｔｐの推定値との相関情報より、これらの推定値の信頼度を判断し、推定値が信頼できない場合は推定値を破棄する。このため、本実施形態３に係る車両制御装置２が有するＥＣＵ５０は、処理部５１に推定値の相関判断を行う推定値判断部９０を有している。

つまり、車両１の走行時における挙動制御では、これらの推定値を用いて制御量を算出するため、信頼できない推定値を用いて制御量を算出した場合、適切な制御量を得ることが困難になる。このため、本実施形態３に係る車両制御装置２では、推定値判断部９０で推定値の相関判断を行い、挙動制御に用いる推定値が信頼できない場合には、算出した推定値を破棄する。

図１５は、実施形態３に係る車両制御装置によって挙動制御に用いる推定値を算出する際におけるフロー図である。本実施形態３に係る車両制御装置２での挙動制御時に、車両１の状態や特性の推定値を算出する際における処理手順の概略について説明する。本実施形態３に係る車両制御装置２では、挙動制御時の制御量の算出に用いる推定値として、車両１の重量と、スタビリティファクタＫｈ及び操舵応答時定数係数Ｔｐを推定する。これらの推定値を推定する順番は、実施形態１に係る車両制御装置２でスタビリティファクタを推定する手順、または、実施形態２に係る車両制御装置２で車両１の重量を推定する手順を用いることにより、いずれの順番でも推定することができるため、推定する順番はいずれの順番でもよい。以下の説明では、車両１の重量を先に推定するものとして説明する。

この処理手順では、まず、重量演算部５６によって車両１の重量を推定する演算を行う（ステップＳＴ３０１）。即ち、重量演算部５６は、走行状態演算部５５で算出した車両１の走行状態を用いて上記運動方程式の式（１９）、（２０）を演算することにより、車両１の推定重量を算出する。

次に、走行状態演算部５５によってスタビリティファクタＫｈと操舵応答時定数係数Ｔｐとを推定する演算を行う（ステップＳＴ３０２）。走行状態演算部５５は、重量演算部５６で算出した車両１の推定重量と、走行状態取得部５２で取得した車両１の走行状態の情報と、を用いて、上述した式（１）〜式（１８）の演算処理を行うことにより、Ｋｈ推定値とＴｐ推定値とを算出する。

次に、推定重量と、Ｋｈ推定値及びＴｐ推定値との相関判断を行う（ステップＳＴ３０３）。この相関判断は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する推定値判断部９０によって行う。

図１６は、推定値の相関判断を行う際における範囲を示す説明図である。推定値判断部９０による推定値の相関判断は、Ｋｈ推定値と推定重量との相関判断の範囲を設定し、この相関判断の範囲に基づいて推定値を破棄するか否かを判断する。具体的には、車両１の推定重量に対して信頼できるＫｈ推定値の範囲を事前に計測して、マップ化してＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶しておき、車両１の推定重量とＫｈ推定値とを、このマップに照らし合わせることにより、相関判断を行う。

相関判断範囲９１は、例えば、図１６に示すように推定重量に対するＫｈ推定値の上限値９２と下限値９３とを予め設定し、上限値９２は推定重量が大きくなるに従って値が大きくなり、下限値９３は推定重量が大きくなるに従って値が大きくなるように設定する。推定値判断部９０は、Ｋｈ推定値と推定重量とを、この相関判断範囲９１に照らし合わせ、推定重量に該当する相関判断範囲９１の上限値９２と下限値９３との間にＫｈ推定値が位置するか否かを判断する。例えば、推定重量としてＣＷが算出された場合には、推定重量がＣＷの場合における相関判断範囲９１の上限値９２と下限値９３との間の範囲を判断範囲９４とし、この判断範囲９４にＫｈ推定値が位置するか否かを判断する。

この判断により、Ｋｈ推定値が、推定重量に該当する相関判断範囲９１の上限値９２と下限値９３との間に位置する場合、即ち、判断範囲９４に位置する場合には、推定重量と、Ｋｈ推定値及びＴｐ推定値の各推定値は信頼できると判断する。この場合は、これらの推定値を用いて車両１の挙動制御を行う。

これに対し、Ｋｈ推定値が判断範囲９４に位置しない場合、つまり、Ｋｈ推定値が、推定重量に該当する相関判断範囲９１の上限値９２よりも大きい、または下限値９３よりも小さい場合には、推定重量と、Ｋｈ推定値及びＴｐ推定値の各推定値は信頼できないと判断する。この場合は、これらの推定値を全て破棄することによりリセットする。推定値を全て破棄したら、例えば、固定重量ＧＶＷ等のように、予め設定されている固定値を用いて車両１の挙動制御を行う。この場合、車両１の挙動制御に用いる固定値は、固定重量ＧＶＷ以外でもよく、予めスタビリティファクタＫｈや操舵応答時定数係数Ｔｐ等の車両１の旋回特性の固定値を設定しておき、この旋回特性の固定値を用いて車両１の挙動制御を行ってもよい。

なお、推定値を全て破棄した場合には、ステップＳＴ３０１に戻って、車両１の状態や特性の推定値を算出する手順を再び繰り返してもよい。

以上の実施形態３に係る車両制御装置２は、推定重量やＫｈ推定値等の車両１の状態や特性の推定値を算出したら、推定値同士の相関判断を行い、この相関判断により、推定値が信頼できないと判断された場合には、推定値を破棄している。この結果、実際の値から乖離している推定値を算出することを抑制することができ、車両１の状態や特性の推定値の推定精度を向上させることができる。

また、このように推定値同士の相関判断を行い、推定値が信頼できないと判断された場合には推定値を破棄することにより、各センサ類で誤検出を行った場合でも、誤検出に基づいて算出した推定値を使用して挙動制御の制御量を算出することを抑制することができる。この結果、より適切な挙動制御を行うことができ、確実に車両１の走行時における安定性を確保することができる。

〔実施形態４〕
実施形態４に係る車両制御装置２は、実施形態３に係る車両制御装置２と略同様の構成であるが、推定値の信頼度を判断する際に、信頼度の大きさも判断する点に特徴がある。他の構成は実施形態３と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図１７は、実施形態４に係る車両制御装置の要部構成図である。実施形態４に係る車両制御装置２は、実施形態３に係る車両制御装置２と同様に、車両１の走行時における挙動制御を行うことが可能になっており、挙動制御の制御量の算出に用いる車両１の状態や特性の推定値同士の相関判断を行うことにより、推定値の信頼度の判断が可能になっている。さらに、本実施形態４に係る車両制御装置２では、推定値の信頼度の大きさも判断し、信頼度が低い推定値を破棄する。このため、本実施形態４に係る車両制御装置２が有するＥＣＵ５０は、処理部５１に推定値の信頼度を演算する信頼度演算部９５を有している。

つまり、車両１の状態や特性の推定値は、それらの推定値を推定した際における状況に応じて信頼度が変化するため、推定値の信頼度を判断する際には、信頼度の程度も判断し、信頼度が低い推定値を破棄する。

図１８は、実施形態４に係る車両制御装置によって挙動制御に用いる推定値を算出する際におけるフロー図である。本実施形態４に係る車両制御装置２での挙動制御時に、車両１の状態や特性の推定値を算出する際における処理手順の概略について説明する。本実施形態４に係る車両制御装置２で車両１の状態や特性の推定値を算出する際には、本実施形態３に係る車両制御装置２と同様に、まず、重量演算部５６によって車両１の重量を推定する演算を行う（ステップＳＴ４０１）。

次に、重量推定値の信頼度を演算する（ステップＳＴ４０２）。この信頼度の演算処理は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する信頼度演算部９５で行う。信頼度演算部９５は、車両１の走行状態に基づいて、推定値の信頼度を算出する。具体的には、車両１の状態や特性の推定値の信頼度は、車両１の走行状態ごとの信頼度を事前に計測し、マップ化してＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶しておく。信頼度演算部９５は、現在の車両１の走行状態を用いてこのマップを参照することにより、推定値の信頼度を算出する。

図１９は、車両の走行状態と推定値との関係を示す図表である。推定値の信頼度の判断に用いる車両１の走行状態としては、例えば、前後加速度、横加速度、ヨーレート、車速が挙げられる。これらの車両１の走行状態に対する信頼度の変化の傾向について説明すると、前後加速度の発生時は、Ｋｈ推定値の信頼度は低く、推定重量の信頼度は高くなる。また、横加速度の発生時は、Ｋｈ推定値の信頼度は高く、推定重量の信頼度は低くなる。また、ヨーレートの発生時は、Ｋｈ推定値の信頼度は高く、推定重量の信頼度は低くなる。また、車速が低速域と超高速域の場合は、Ｋｈ推定値の信頼度は低く、車速が低速域の場合は、推定重量の信頼度は高くなる。

ＥＣＵ５０の記憶部７０には、これらの傾向で信頼度が設定されたマップが記憶されており、信頼度演算部９５は、走行状態取得部５２で取得した車両１の走行状態の情報を用いてこのマップを参照することにより、重量演算部５６で算出した推定重量の信頼度を算出する。

即ち、信頼度は、車両１の走行状態の種類ごとに大きさが異なるため、信頼度演算部９５は、走行状態の種類ごとの信頼度を総合して信頼度の大きさを数値化することによって算出する。例えば、低信頼度を０とし、高信頼度を１として、推定重量の信頼度を０〜１の間で算出する。

推定重量の信頼度を算出したら、次に、走行状態演算部５５によってスタビリティファクタＫｈと操舵応答時定数係数Ｔｐとを推定する演算を行う（ステップＳＴ４０３）。

次に、Ｋｈ推定値の信頼度を信頼度演算部９５で演算する（ステップＳＴ４０４）。信頼度演算部９５は、推定重量の信頼度を算出する場合と同様に、走行状態取得部５２で取得した車両１の走行状態の情報を用いてＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶されているマップを参照することにより、走行状態演算部５５で算出したＫｈ推定値の信頼度を算出する。即ち、Ｋｈ推定値の信頼度を、０〜１の間で算出する。

次に、推定値判断部９０によって、推定重量と、Ｋｈ推定値及びＴｐ推定値との相関判断を行う（ステップＳＴ４０５）。推定値判断部９０は、実施形態３に係る車両制御装置２で相関判断を行う場合と同様に、車両１の推定重量とＫｈ推定値とを、ＥＣＵ５０の記憶部７０に記憶されている相関判断範囲９１のマップに照らし合わせることにより、相関判断を行う。

このようにＫｈ推定値と推定重量とを、相関判断範囲９１に照らし合わせることにより相関判断を行い、推定値が信頼できると判断した場合は、これらの推定値を用いて車両１の挙動制御を行う。

これに対し、Ｋｈ推定値が、推定重量に該当する相関判断範囲９１の上限値９２よりも大きい、または下限値９３よりも小さい場合には、推定値判断部９０は、推定重量、または、Ｋｈ推定値及びＴｐ推定値は、信頼できないと判断する。この場合、推定値判断部９０は、信頼度が低い推定値を破棄することにより、信頼度が低い推定値のみをリセットする。

例えば、信頼度演算部９５で算出した推定重量の信頼度がＫｈ推定値の信頼度より低い場合には、推定重量を破棄する。反対に、Ｋｈ推定値の信頼度が推定重量の信頼度よりも低い場合は、Ｋｈ推定値とＴｐ推定値とを破棄する。

信頼度が低い推定値を全て破棄したら、破棄した推定値の代わりに、固定重量ＧＶＷ等のように、予め設定されている固定値を用いて車両１の挙動制御を行う、または、ステップＳＴ４０１に戻って、車両１の状態や特性の推定値を算出する手順を再び繰り返す。

以上の実施形態４に係る車両制御装置２は、車両１の推定重量やＫｈ推定値の信頼度を算出し、推定値同士の相関判断により、推定値が信頼できないと判断された場合には、信頼度の低い推定値を破棄している。この結果、実際の値から乖離している推定値を算出することを、より確実に抑制することができ、車両１の状態や特性の推定値の推定精度を向上させることができる。

また、推定値の相関判断によって推定値が信頼できないと判断した場合には、信頼度の低い推定値のみ破棄し、信頼度の高い推定値は車両１の挙動制御に用いるため、信頼度の低い推定値を使用することなく、信頼度の高い推定値のみを用いて挙動制御を行うことができる。この結果、より適切な挙動制御を行うことができ、確実に車両１の走行時における安定性を確保することができる。

〔変形例〕
なお、実施形態２に係る車両制御装置２では、スタビリティファクタＫｈの推定演算の完了時と未完了時とで、ガード範囲の上限側と下限側とを共に変更しているが、ガード範囲を推定演算の完了時と未完了時とにおけるガード範囲の変更は、いずれか一方でもよい。例えば、スタビリティファクタＫｈの推定演算の未完了時は、２名乗車時の車両１の重量〜固定重量ＧＶＷの範囲でガード設定を行い、推定演算の完了時は、重量Ｍ１または重量Ｍ２〜固定重量ＧＶＷの範囲でガード設定を行ってもよい。このように、推定演算の完了時と未完了時とで変更する値を、上限値と下限値とのいずれか一方にすることにより、演算処理の行程を少なくすることができるので、演算処理の容易性を向上することができる。

また、実施形態３、４に係る車両制御装置２では、相関判断範囲９１は、推定重量に対するＫｈ推定値の上限値９２と下限値９３とを設定し、Ｋｈ推定値が上限値９２または下限値９３を超えている場合に、推定値をリセットしているが、相関判断は、推定重量に上限値と下限値とを設定して行ってもよい。即ち、相関判断範囲として、Ｋｈ推定値に対する推定重量の上限値と下限値とを予め設定し、推定重量が、この設定された上限値または下限値を超えている場合に、推定値をリセットしてもよい。推定した重量と旋回特性との相関判断を行う場合は、双方の相関判断を行うことができれば、重量と旋回特性とのうち、どちらを基準にして判断を行ってもよい。

また、上述した車両制御装置２では、車両１の挙動制御を行う場合には、エンジンの出力や各車輪５の制動力等を制御することによって挙動制御を行うものとして説明しているが、挙動制御に用いる装置は、これら以外のものでもよい。挙動制御時に用いる装置は、挙動制御部５４で算出した制御量で走行制御部５３によって動作することにより、車両１の走行時における挙動制御を行うことのできる装置であれば、その形態や制御方法は上述したものにとらわれない。

また、車両制御装置２は、上述した実施形態１〜４、及び変形例で用いられている構成や制御を適宜組み合わせてもよく、または、上述した構成や制御以外を用いてもよい。車両制御装置２の構成や制御方法に関わらず、挙動制御の制御量の算出に用いる推定値を所定の範囲内に収まるようにすることにより、センサ類の検出結果に関わらず、適切な挙動制御を行うことができる。

１ 車両
２ 車両制御装置
５ 車輪
１０ 操舵装置
２０ 制動装置
３０ ブレーキ油圧制御装置
４１ 車速センサ
４２ 舵角センサ
４３ ヨーレートセンサ
４４ 横加速度センサ
４５ 車輪速センサ
５０ ＥＣＵ
５２ 走行状態取得部
５３ 走行制御部
５４ 挙動制御部
５５ 走行状態演算部（走行状態推定部）
５６ 重量演算部（重量推定部）
５７ 演算状態判定部
５８ ガード設定部（上下限値設定部）
５９ 上下限処理部
８０、８５ 上下限ガード
９０ 推定値判断部
９１ 相関判断範囲
９４ 判断範囲
９５ 信頼度演算部

Claims (5)

1. 車両の重量を推定する重量推定部と、
   前記車両の旋回特性を推定する走行状態推定部と、
   前記旋回特性の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を、前記重量推定部で推定した前記車両の重量に基づいて変更して設定する上下限値設定部と、
   前記走行状態推定部で推定した前記旋回特性を、前記上下限値設定部で設定した上下限値の範囲内に収める処理を行う上下限処理部と、
   前記上下限処理部で前記上下限値の範囲内に収める処理を行った後の旋回特性に基づいて前記車両の挙動制御を行う挙動制御部と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記上下限値設定部は、前記上下限値の設定時に前記重量推定部での前記車両の重量の推定が完了していない場合には、前記上下限値を予め定められた値に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 車両の重量を推定する重量推定部と、
   前記車両の旋回特性を推定する走行状態推定部と、
   前記車両の重量の上限値もしくは下限値の少なくとも一方を、前記走行状態推定部で推定した前記車両の旋回特性に基づいて変更して設定する上下限値設定部と、
   前記重量推定部で推定した前記車両の重量を、前記上下限値設定部で設定した上下限値の範囲内に収める処理を行う上下限処理部と、
   前記上下限処理部で前記上下限値の範囲内に収める処理を行った後の車両の重量に基づいて前記車両の挙動制御を行う挙動制御部と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
4. 前記重量推定部で推定した前記車両の重量もしくは前記走行状態推定部で推定した前記車両の旋回特性が、前記車両の重量や前記車両の旋回特性が信頼できるか否かの判断に用いる相関判断範囲の上下限値を超えている場合、前記車両の重量もしくは前記車両の旋回特性の少なくとも一方を予め定められた値に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記走行状態推定部は、前記車両の規範ヨーレートに対し一次遅れの関係にある前記車両１の過渡ヨーレートと前記車両の実ヨーレートとの偏差の指標値をヨーレート偏差指標値として、第一の所定周波数以下の成分が除去された前記車両の横加速度と、第二の所定周波数以下の成分が除去されたヨーレート偏差指標値との関係に基づいて前記旋回特性を推定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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