JP6090669B2

JP6090669B2 - 車両の重心位置推定装置

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Publication number: JP6090669B2
Application number: JP2013141388A
Authority: JP
Inventors: 岩間　俊彦; 俊彦岩間
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: JP2015014519A

Description

本発明は、車両の重心位置推定装置に関する。

特開２０１２−３２３２８号公報には、地面に設置される計量台を備えるトラックスケールを有し、トラックの重心位置及び重心の高さを求める車両計量装置が記載されている。計量台上には、水平部と、水平方向に対して左側又は右側に傾斜する傾斜ブロック部とが設置されている。トラックが計量台の水平部上に停止したときと、トラックが傾斜ブロック上に停止したときとの計量台の左右に負荷される荷重の変化に基づいて、トラックの左右方向の重心Ｇの位置と重心Ｇの高さと（重心位置）が求められる。

また、特許第４５１７１０７号公報には、重心検知装置および横転限界速度予測装置並びに貨物重量予測装置並びに演算プログラムが記載されている。この重心検知装置は、トレーラトラックのトラクタに固着される揺動検知器と、トラクタの運転室内に配置される演算ユニットとを備える。トレーラトラックの走行中に揺動検知器によって検知されるトレーラトラックの重心Ｗのピッチング及びローリングの角速度データに基づいて、演算ユニットが、車軸から重心Ｗまでの上下方向の長さ及び車軸の中心から重心Ｗまでの左右方向の長さ（重心位置）を演算する。

特開２０１２−３２３２８号公報特許第４５１７１０７号公報

上記特許文献１に記載の車両計量装置では、車両計量装置が設けられた特定の場所においてのみ車両の重心位置の検出が可能である。このため、車両への積荷の搬入や搬出によって車両の重心位置が変更された場合、上記特定の場所以外では、変更後の重心位置を検出することができない。

これに対し、上記特許文献２に記載の重心検知装置は、車両に設けられているので、特定の場所に限定されずに車両の重心位置の推定が可能である。しかし、この装置では、車両走行中の重心のピッチング及びローリングの角速度データに基づいて車両の重心位置を演算するので、車両の走行開始前に重心位置を推定することはできない。すなわち、車両への積荷の搬入や搬出によって車両の重心位置が変更された場合、変更後の重心位置を車両の走行開始前に推定することができない。

そこで本発明は、車両の停車中の任意のタイミングで車両の重心位置を推定可能な車両の重心位置推定装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の車両の重心位置推定装置は、車軸の上方に車体が配置される車両に搭載され、左右の車体支持手段と、車体傾動手段と、車体ロール角検出手段と、左右の車体上荷重検出手段と、重心位置推定手段とを備える。左右の車体支持手段は、車幅方向の左右で車体と車軸との間にそれぞれ介在し、車体のロール方向の傾きを変更可能に車軸に対して車体を下方から支持する。車体傾動手段は、左右の車体支持手段の少なくとも一方を制御することによって車体をロール方向へ傾動させる。車体ロール角検出手段は、車軸に対する車体のロール方向への傾き角である車体ロール角を検出する。左右の車体上荷重検出手段は、車体を含む車体上荷重を、左の車体支持手段に作用する車体上左荷重及び右の車体支持手段に作用する車体上右荷重としてそれぞれ検出する。重心位置推定手段は、車体ロール角が第１の車体ロール角である第１の状態において車体ロール角検出手段及び左右の車体上荷重検出手段がそれぞれ検出した第１の車体ロール角、第１の車体上左荷重及び第１の車体上右荷重と、車体ロール角が第１の車体ロール角と異なる第２の車体ロール角である第２の状態において車体ロール角検出手段及び前記左右の車体上荷重検出手段がそれぞれ検出した第２の車体ロール角、第２の車体上左荷重及び第２の車体上右荷重とに基づいて、前記車両の重心の上下方向及び車幅方向の位置を推定する。
本発明の第１の態様の車両の重心位置推定装置の重心位置推定手段は、第１の車体上左荷重及び第１の車体上右荷重に基づいて第１の状態における車両の重心の車幅方向の位置である第１の位置を求め、第２の車体上左荷重及び第２の車体上右荷重に基づいて第２の状態における車両の重心の車幅方向の位置である第２の位置を求め、第１の車体ロール角、第１の位置、第２の車体ロール角、及び第２の位置を用いて車体が車軸に対して水平状態にあるときの車両の重心の上下方向及び車幅方向の位置を演算する。

上記構成では、左右の車体支持手段の少なくとも一方を制御することによって、車軸に対する車体のロール方向への傾斜角が相違する第１の状態と第２の状態とが設定され、第１の状態おいて検出された第１の左右の車体上荷重に基づいて第１の状態における車両の重心の車幅方向の位置である第１の位置を求め、第２の状態において検出された第２の左右の車体上荷重に基づいて第２の状態における車両の重心の車幅方向の位置である第２の位置を求め、第１の状態おいて検出された第１の車体ロール角及び第１の位置と、第２の状態において検出された第２の車体ロール角及び第２の位置とを用いて車体が車軸に対して水平状態にあるときの車体の重心位置を演算する。なお、第１の状態及び第２の状態の一方は、車体に積荷が積載されることによって発生する状態であってもよい。また、車体ロール角は、車体が車軸に対して水平状態である場合、すなわち車体ロール角がゼロである場合を含む。これら第１の状態及び第２の状態は、共に車両の停車中に設定可能であり、且つ重心位置推定装置は車両に搭載されているので、車両の停車中の任意のタイミングで重心位置の推定が可能である。

従って、例えば車両への積荷の搬入や搬出によって車体がロール方向に傾いた場合、この傾いた状態を第１の状態に設定し、更に車体をロール方向に傾動させた第２の状態を設定することによって車両の重心位置を推定できる。この結果、車両への積荷の搬入や搬出によって車両の重心位置が変更された場合であっても、車両の走行開始前の任意のタイミングで変更後の車両の重心位置を推定することが可能となる。

本発明の第２の態様の車両の重心位置推定装置は、上記第１の態様の車両の重心位置推定装置であって、左右の車体支持手段は、車体と車軸との間に設けられた左右のエアサスペンションである。車体傾動手段は、左右のエアサスペンションの少なくとも一方のエアサスペンションの空気量を増減することによって車体をロール方向へ傾動させる。車体ロール角検出手段は、左右のエアサスペンションの上下方向の変位をそれぞれ検出する左右の変位センサを有し、左右の変位センサの検出値に基づいて車体ロール角を検出する。左右の車体上荷重検出手段は、左右のエアサスペンションの空気圧をそれぞれ検出する左右の圧力センサを有し、左の圧力センサの検出値に基づいて車体上左荷重を検出し、右の圧力センサの検出値に基づいて車体上右荷重を検出する。

上記構成では、左右の車体支持手段として車体と車軸との間に左右のエアサスペンションが設けられる。車体傾動手段は、左右のエアサスペンションの空気量を増減することによって車体をロール方向へ傾動させる。このため、車体傾動手段は、車体をロール方向へ傾動させるためのアクチュエータを別途必要としない。また、左右の車体上荷重検出手段は、左右のエアサスペンションの空気圧をそれぞれ検出する左右の圧力センサを有し、車体上荷重の変化に応じて変化するエアサスペンションの空気圧を検出することによって車体上荷重を検出する。このため、車体上荷重を検出する荷重計を別途設ける必要がなく、簡易に左右の車体上荷重を検出することができる。このように、左右の車体支持手段として左右のエアサスペンションを設けることによって、車両の重心位置推定装置の構成をより簡素化することができる。

本発明によれば、車両の停車中の任意のタイミングで車両の重心位置を推定可能である。

本発明に係わる重心位置推定装置を備えた車両の要部を示すブロック図である。エアサスペンションの配置を示す模式図である。車体の傾動制御のシステム構成図である。車両の第１の状態における重心位置を説明する模式図である。車両の第２の状態における重心位置を説明する模式図である。エアサスペンションの圧力と荷重との関係を示すマップである。重心位置推定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。以下の説明における前後方向は、車両の前後方向を意味し、左右方向は、車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。図１に示すように、本実施形態に係わる車両１は、左右のエアサスペンション（車体支持手段）５Ｌ，５Ｒと、左右の圧力センサ１１Ｌ，１１Ｒと、左右の変位センサ１０Ｌ，１０Ｒと、ＥＣＵ１２と、表示器１３と、重心位置推定指示スイッチ１４とを備えている。

左右のエアサスペンション（以下、符号５で総称することがある）５Ｌ，５Ｒはそれぞれエアスプリングによって形成され、図２に示すように車両１の車軸４と、車軸４の上方に配置される車体２との間に設けられ、車体２を車軸４上に支持する。左エアサスペンション５Ｌは車両１の左輪３Ｌ側に設けられ、右サスペンション５Ｒは車両１の右輪３Ｒ側に設けられる。

図３に示すように、左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒには給気用電磁弁（以下、符号６で総称することがある）６Ｌ，６Ｒを経由しエアタンク８から圧縮空気が供給される。また、エアサスペンション５Ｌ，５Ｒ内の圧縮空気はそれぞれ排気用電磁弁（以下、符号７で総称することがある）７Ｌ，７Ｒを経由して排気される。

給気用電磁弁６の入力ポートは空気配管９を介してエアタンク８に連通し、給気用電磁弁６の出力ポートは、空気配管９を介してエアサスペンション５に連通している。また、排気用電磁弁７の入力ポートは空気配管９を介してエアサスペンション５と連通し、排気用電磁弁７の出力ポートは大気に開放されている。給気用電磁弁６及び排気用電磁弁７は、いずれも２方向ノーマルクローズ型電磁弁であり、電磁弁が非励磁状態では、給気用電磁弁６及び排気用電磁弁７のいずれの電磁弁においても入力ポートと出力ポートとは非連通状態にある。すなわち、エアサスペンション５への圧縮空気の供給及びエアサスペンション５からの圧縮空気の排気はともに遮断された状態となる。給気用電磁弁６が励磁されると給気用電磁弁６の入力ポートと出力ポートとが連通状態となり、それぞれの電磁弁が励磁されている時間だけエアタンク８から圧縮空気がエアサスペンション５に供給され、励磁時間に応じてエアサスペンション５が上下方向に伸長し、車軸４に対する車体２の上下方向の距離が増大する。排気用電磁弁７が励磁されると排気用電磁弁７の入力ポートと出力ポートとが連通状態となり、それぞれの電磁弁が励磁されている時間だけエアサスペンション５の圧縮空気が大気中に排出され、励磁時間に応じてエアサスペンション５が上下方向に収縮し、車軸４に対する車体２の上下方向の距離が減少する。このため、左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒの少なくとも一方の空気量を増減することによって車軸４に対する車体２の上下方向の距離が変化し車体２がロール方向へ傾動する。すなわち、エアサスペンション５は、車軸４に対して車体２を支持すると共に、車軸４に対して車体２をロール方向に傾動するためのアクチュエータとしても機能する。

左右の圧力センサ１１Ｌ，１１Ｒは、図３に示すようにエアサスペンション５と給気用電磁弁６及び排気用電磁弁７とを連結する空気配管９にそれぞれ取付られ、左圧力センサ１１Ｌは、左エアサスペンション５Ｌの空気圧ＰＬ（Ｐａ）を検出し、右圧力センサ１１Ｒは、右エアサスペンション５Ｒの空気圧ＰＲを検出する。

左右の変位センサ１０Ｌ，１０Ｒは、図２に示すようにエアサスペンション５の近傍にそれぞれ設けられ、左変位センサ１０Ｌは、左エアサスペンション５Ｌが設けられた車軸４と車体２との間の上下方向の距離ＨＬ（ｍ）を検出し、右変位センサ１０Ｒは、右エアサスペンション５Ｒが設けられた車軸４と車体２との間の上下方向の距離ＨＲ（ｍ）を検出する。

ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納された重心位置推定処理プログラムを読み出して、重心位置推定処理を実行することによって、図１に示すように、車体ロール角検出部１５、車体上荷重検出部１６、車体傾動制御部１７及び重心位置推定部１８として機能する。ＲＡＭは、左右の変位センサ１０Ｌ，１０Ｒ、左右の圧力センサ１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ検出した検出値、ＣＰＵ演算結果の一時記憶領域、各種設定値やマップ等の設定領域として機能する。

車体ロール角検出部１５は、左右の変位センサ１０Ｌ，１０Ｒの検出値に基づいて、車軸４に対する車体２のロール方向への傾きである車体ロール角α（ｄｅｇ）を算出する。すなわち、車体ロール角検出部１５は、車体ロール角検出手段を構成する。なお、車体ロール角αの算出については後述する。

車体上荷重検出部１６は、車体２と車体上の荷室（図示省略）に積載される積荷荷重とを合算した荷重を、エアサスペンション５に設けた圧力センサ１１の空気圧を検出することによって車体上荷重として検出する。具体的には、図６に示すようなエアサスペンション５の空気圧Ｐとエアサスペンション５に作用する荷重Ｆ（Ｎ）との関係を示すマップを参照し、左圧力センサ１１Ｌによって検出された左エアサスペンション５Ｌの空気圧ＰＬから車体上左荷重ＦＬを検出する。同様に、図６のマップを参照し、右圧力センサ１１Ｒによって検出された右エアサスペンション５Ｒの空気圧ＰＲから車体上左荷重ＦＲを検出する。すなわち、車体上荷重検出部１６は、左右の車体上荷重検出部手段を構成する。なお、図６のマップに示すエアサスペンション５の空気圧Ｐとエアサスペンション５に作用する荷重Ｆとの関係は実験等によって求められ予め設定される。

車体傾動制御部１７は、給気用電磁弁６及び排気用電磁弁７を所定時間励磁して左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒの少なくとも一方の空気量を増減することによって車体２をロール方向へ傾動させる。すなわち、車体傾動制御部１７は、車体２をロール方向へ傾動させる車体傾動手段を構成する。

重心位置推定部１８は、車体ロール角が第１の車体ロール角である第１の状態において車体ロール角検出部１５及び車体上荷重検出部１６がそれぞれ検出した第１の車体ロール角、第１の車体上左荷重及び第１の車体上右荷重と、車体ロール角が第１の車体ロール角と異なる第２の車体ロール角である第２の状態において車体ロール角検出部１５及び車体上荷重検出部１６がそれぞれ検出した第２の車体ロール角、第２の車体上左荷重及び第２の車体上右荷重とに基づいて、車両１の重心の上下方向及び車幅方向の位置を推定する。すなわち、重心位置推定部１８は、車両１の重心位置を推定する重心位置推定手段を構成する。

表示器１３は、車室内の例えばインストルメントパネル（図示省略）に設けられ、ＥＣＵ１２から表示信号を受信したとき、重心位置推定部１８が推定した車両１の重心位置を表示して運転者等へ報知する。

重心位置推定指示スイッチ１４は、車室内の例えばインストルメントパネル（図示省略）付近に設けられ、重心位置推定指示スイッチ１４がオンに設定されることによって、ＥＣＵ１２に対して重心位置推定処理の実行が指示される。運転者等は、車両１への積荷の搬入及び搬出を実行した後で、重心位置推定指示スイッチ１４をオンに設定することによって積荷の搬入及び搬出後の車両の重心位置推定の実行を指示することができる。

次に、車両１の重心の車幅方向及び上下方向の位置の導出について説明する。車両１の重心は、車体２が水平状態にあるときの重心位置によって表される。ここで、車体２が水平状態にあるときに、車両１の重心が車幅方向中央からの車幅方向の距離Ｌ０（ｍ）、地上からの上下方向の高さＨ０（ｍ）に位置しているとすると、車両１の重心位置は、図４及び図５に示すように車両座標を用いて、座標原点からＸ軸方向の距離Ｌ０，座標原点からＹ軸方向の距離Ｈ０にある座標（Ｌ０，Ｈ０）で表される。なお、車両座標は、車両１の前後方向と直交し地面に沿った車幅方向のＸ軸と、車両１の車幅方向中央の上下方向の軸線であってＸ軸と直交するＹ軸とを有し、Ｘ軸の左方向及びＹ軸の上方向を正とする二次元座標である。

図４に示すように、車体２が水平状態（図４のなかで車体２が２点鎖線で示される状態）からロール方向に傾いた第１の状態（図４のなかで車体２が実線で示される状態）にあるときの車体ロール角（第１の車体ロール角）をα１とし、車体ロール角α１のときの重心の座標（Ｌ１，Ｈ１）とすると、座標（Ｌ１，Ｈ１）と、車体２が水平状態にあるときの重心の座標（Ｌ０，Ｈ０）との関係は式（１）のように表される。

なお、車体２は、Ｙ軸上に位置するロールセンタを中心としてロール方向に傾動する。車体２のロール方向は右方向（時計回り）を正とする。座標原点からロールセンタまでの距離Ｈｒｃ（ｍ）は、車両１に固有の値であり予め設定される。

また、図５に示すように、車体２が第１の状態と異なる第２の状態（図５のなかで車体２が実線で示される状態）にあるときの車体ロール角（第２の車体ロール角）をα２とし、車体ロール角α２のときの重心の座標（Ｌ２，Ｈ２）とすると、座標（Ｌ２，Ｈ２）と、車体２が水平状態のときの重心の座標（Ｌ０，Ｈ０）との関係は式（２）のように表される。

式（１）から、車体ロール角α１のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ１（第１の位置）を取出すと、Ｌ１は式（３）によって表される。

また、式（２）から、車体ロール角α２のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ２（第２の位置）を取出すと、Ｌ２は式（４）によって表される。

式（３）と、式（４）とを連立させてＬ０及びＨ０について解くと、Ｌ０及びＨ０はそれぞれ式（５）及び式（６）のように求められる。

よって、車体ロール角α１のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ１と、車体ロール角α２のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ２とを求めて、Ｌ１とＬ２とを式（５）及び式（６）に代入することによって、車体２が水平状態にあるときの車両１の重心の座標（Ｌ０，Ｈ０）が求められる。

ここで、車体２を含めた車体上の質量をｍ（ｋｇ）とすると、車体上荷重は、ｍ×ｇ（Ｎ）で表される。但し、ｇ（ｍ／ｓ^２）は重力加速度である。車体ロール角α１のときの車体上左荷重（第１の車体上左荷重）をＦＬ１、車体上右荷重（第１の車体上右荷重）をＦＲ１、車体ロール角α２のときの車体上左荷重（第２の車体上左荷重）をＦＬ２、車体上右荷重（第２の車体上右荷重）をＦＲ２とし、車体ロール角α１のときと車体ロール角α２のときとでは車両１の積荷の状態に変化がないものとすると、車体ロール角α１のとき及び車体ロール角α２のときにおいて車体上荷重の変化がないので式（７）及び式（８）が成り立つ。

ここで、車体ロール角α１のときのモーメントのつり合いから、式（９）が成り立つ。

式（９）から車体ロール角α１のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ１は式（１０）のように求められる。

同様にして、車体ロール角α２のときのモーメントのつり合いから、車体ロール角α２のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ２は、式（１１）のように求められる。

よって、第１の状態における車体ロール角α１、車体ロール角α１のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ１、第２の状態における車体ロール角α２及び車体ロール角α２のときの重心のＸ軸方向の距離Ｌ２を式（５）及び式（６）に代入することによって、車体２が水平状態にあるときの車両１の重心の座標（Ｌ０，Ｈ０）が導出され、重心の車幅方向中央からの車幅方向の距離Ｌ０と地上からの上下方向の高さＨ０とが求められる。

次に、ＥＣＵ１２が実行する重心位置推定処理を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理は、車両１が停車中に繰り返して実行される。ＥＣＵ１２は、まず重心位置推定指示スイッチ１４がオンかオフかを判定する（ステップＳ１）。重心位置推定指示スイッチ１４がオン（ステップＳ１の判定がＹｅｓ）の場合は重心位置推定の実行指示を受付け、重心位置推定指示スイッチ１４をオフとして（ステップＳ２）、ステップＳ３へ進む。重心位置推定指示スイッチ１４がオフ（ステップＳ１の判定がＮｏ）の場合は、重心位置推定の実行が指示されていないか、又は既に重心位置推定の実行を完了しているので、本処理を終了する。なお、本実施形態では、重心位置推定指示スイッチ１４がオンに設定されたときの車体２のロール状態を第１の状態に設定する（図４参照）。

ステップＳ３では、左圧力センサ１１Ｌの検出値ＰＬ１、右圧力センサ１１Ｒの検出値ＰＲ１、左変位センサ１０Ｌの検出値ＨＬ１、及び右変位センサ１０Ｒの検出値ＨＲ１を取得する。

次にＥＣＵ１２は、図６に示すマップを参照し、左圧力センサ１１Ｌの検出値ＰＬ１から左車体上荷重ＦＬ１を算出し、右圧力センサ１１Ｒの検出値ＰＲ１から右車体上荷重ＦＲ１を算出する（ステップＳ４）。

次にＥＣＵ１２は、第１の状態における車体ロール角α１を算出する（ステップＳ５）。第１の状態における左変位センサ１０Ｌの検出値をＨＬ１、右変位センサ１０Ｒの検出値をＨＲ１とし、左エアサスペンション５Ｌと右エアサスペンション５Ｒとの間の車幅方向の距離をｂ（ｍ）とすると、車体ロール角α１は式（１２）のように表される。なお、ｂは車両１に固有の値であり予め設定される。また、車体ロール角は、図４に示す右回り（時計回り）を正とし、車体が車軸に対して水平状態である場合、すなわち車体ロール角がゼロである場合を含む。

次にＥＣＵ１２は、式（１０）に左右の車体上荷重ＦＬ１及びＦＲ１を代入して車体ロール角α１のときの重心のＸ座標Ｌ１を算出する（ステップＳ６）。

次に、ＥＣＵ１２は、図５に示すように車体２を第１の状態よりも右方向に傾いた第２の状態に設定する（ステップＳ７）。具体的には給気用電磁弁６Ｌを所定の時間励磁して左エアサスペンション５Ｌの空気量を増加させることによって車軸４と車体２との距離を増大させ、又は排気用電磁弁７Ｒを所定の時間励磁して右エアサスペンション５Ｒの空気量を減少させることによって車軸４と車体２との距離を減少させて車体２を右方向に傾動させる。なお、車体２を第２の状態に設定する場合、給気用電磁弁６Ｌを所定の時間励磁して左エアサスペンション５Ｌの空気量を増加させると同時に、排気用電磁弁７Ｒを所定の時間励磁して右エアサスペンション５Ｒの空気量を減少させることによって車体２を右方向に傾けてもよい。

次にＥＣＵ１２は、第２の状態において、左圧力センサ１１Ｌの検出値ＰＬ２、右圧力センサ１１Ｒの検出値ＰＲ２、左変位センサ１０Ｌの検出値ＨＬ２、及び右変位センサ１０Ｒの検出値ＨＲ２を取得する（ステップＳ８）。

次にＥＣＵ１２は、図６のマップを参照して左圧力センサ１１Ｌの検出値ＰＬ２から左車体上荷重ＦＬ２を算出し、右圧力センサ１１Ｒの検出値ＰＲ２から右車体上荷重ＦＲ２を算出する（ステップＳ９）。

次にＥＣＵ１２は、第２の状態における車体ロール角α２を算出する（ステップＳ１０）。第２の状態における左変位センサ１０Ｌの検出値をＨＬ２、右変位センサ１０Ｒの検出値をＨＲ２とすると、車体ロール角α２は式（１３）のように表される。

次にＥＣＵ１２は、式（１１）に左右の車体上荷重ＦＬ２及びＦＲ２を代入して車体ロール角α２のときの重心のＸ座標Ｌ２を算出する（ステップＳ１１）。

次にＥＣＵ１２は、車両１の重心位置を推定する（ステップＳ１２）。すなわちＥＣＵ１２は、車体ロール角α１、車体ロール角α１のときの重心のＸ座標Ｌ１、車体ロール角α２及び車体ロール角α２のときの重心のＸ座標Ｌ２を式（５）及び式（６）に代入することによって車体２が水平状態のときの重心位置である車幅方向中央からの車幅方向の距離Ｌ０、地上からの上下方向の高さＨ０を算出し、車両１の重心位置の推定値とする。

次にＥＣＵ１２は、表示器１３に対して表示信号を出力し、ステップＳ１１で推定した車両１の重心位置の推定値を表示し処理を終了する（ステップＳ１３）。

本実施形態では、車両１の重心位置推定指示スイッチ１４がオンに設定されたときの車体の傾き状態を第１の状態に設定し、車体ロール角検出部１５が車体ロール角α１を検出し、車体上荷重検出部１６が左右の車体上荷重ＦＬ１，ＦＲ１を検出する。次に、車体傾動制御部１７が左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒの空気量を増減して車体２を第１の状態とロール方向のへ傾斜角が相違する第２の状態に設定し、車体ロール角検出部１５が車体ロール角α２を検出し、車体上荷重検出部１６が左右の車体上荷重ＦＬ２，ＦＲ２を検出する。さらに重心位置推定部１８が、第１の状態において検出された車体ロール角α１及び左右の車体上荷重ＦＬ１，ＦＲ１と、第２の状態において検出された車体ロール角α２及び左右の車体上荷重ＦＬ２，ＦＲ２とに基づいて車両１の重心位置を推定する。これら第１の状態及び第２の状態は、共に車両の停車中に設定可能であり、且つ重心位置推定装置は車両１に搭載されているので、車両１の停車中の任意のタイミングで重心位置の推定が可能である。

従って、例えば車両１への積荷の搬入や搬出によって車体がロール方向に傾いた場合、
重心位置推定指示スイッチ１４をオンにすると、この傾いた状態が第１の状態に設定され、次に車体２をロール方向に傾動させた第２の状態が設定されて車両１の重心位置が推定される。この結果、車両１への積荷の搬入や搬出によって車両１の重心位置が変更された場合であっても、車両１の走行開始前の任意のタイミングで変更後の車両１の重心位置を推定することが可能となる。このため、運転者は、重心位置に起因する車両１の横転危険性を走行前に判断し車両１の運転に反映することができる。また、積荷の積載状態を改善して車両１の重心位置をより好適な位置に移動させ、車両走行時の横転危険性を予め低下させておくことも可能となる。

また、本実施形態では、車体２と車軸４との間に設けられた左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒによって車体２が車軸４上に支持される。左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒは、給気用電磁弁６及び排気用電磁弁７を制御してエアサスペンション５の空気量を増減することによって車体２をロール方向へ傾動させる車体傾動制御のアクチュエータとしても機能するため、車体２をロール方向へ傾動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がない。また、左右の車体上荷重ＦＬ，ＦＲの変化に応じて変化する左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒの空気圧をそれぞれ検出することによって左右の車体上荷重ＦＬ，ＦＲが検出される。このため、左右の車体上荷重を検出する荷重計を別途設ける必要がなく、簡易に左右の車体上荷重ＦＬ，ＦＲを検出することができる。このように、左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒによって車軸４上に車体２を支持しているので、車両１の重心位置推定装置の構成をより簡素化することができる。

なお、本実施形態では、重心位置推定指示スイッチ１４による重心位置の推定指示を受付けたときの車体２のロール方向への傾き状態を第１の状態（車体ロール角α１）に設定し、次にエアサスペンション５の空気量を増減して第２の状態（車体ロール角α２）を設定したが、第１の状態は、車体２が水平状態である場合を含む任意のロール状態でよく、また第２の状態は、第１の状態と車体ロール角が相違するロール状態であればよい。従って、例えば重心位置の推定指示を受付けたときに、エアサスペンション５を制御して車体２を傾動させ、重心位置の推定指示を受付けたときの車体２の傾き状態とは異なる第１の状態（車体ロール角α１）を設定し、その後さらにエアサスペンション５を制御して第１の状態と傾斜角が相違する第２の状態（車体ロール角α２）を設定してもよい。また、第１の状態（車体ロール角α１）の設定後、第１の状態のロール方向とは反対のロール方向へ車体２を傾動させて第２の状態（車体ロール角α２）を設定してもよい。

また、車体ロール角αの変更は、エアサスペンション５の空気量を増減することによって車体２をロール方向に傾ける本実施形態に限定されず、例えば車体２と車軸４との間に油圧シリンダ等のアクチュエータを設けて車体２をロール方向に傾けてもよい。

また、左右の車体上荷重ＦＬ，ＦＲの検出は、左右のエアサスペンション５Ｌ，５Ｒの圧力に基づいて荷重を検出する本実施形態に限定されず、例えば左右の車体上荷重を検出するための荷重計等を別途設けてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明は、車両の重心位置推定装置として広く適用可能である。

１車両
２車体
４車軸
５Ｌ左エアサスペンション（左の車体支持手段）
５Ｒ右エアサスペンション（右の車体支持手段）
１０Ｌ左変位センサ
１０Ｒ右変位センサ
１１Ｌ左圧力センサ
１１Ｒ右圧力センサ
１２ＥＣＵ
１５車体ロール角検出部（車体ロール角検出手段）
１６車体上荷重検出部（左右の車体上荷重検出手段）
１７車体傾動制御部（車体傾動手段）
１８重心位置推定部（重心位置推定手段）

Claims

車軸の上方に車体が配置される車両に搭載される車両の重心位置推定装置であって、
車幅方向の左右で前記車体と前記車軸との間にそれぞれ介在し、前記車体のロール方向の傾きを変更可能に前記車軸に対して前記車体を下方から支持する左右の車体支持手段と、
前記左右の車体支持手段の少なくとも一方を制御することによって前記車体をロール方向へ傾動させる車体傾動手段と、
前記車軸に対する前記車体のロール方向への傾き角である車体ロール角を検出する車体ロール角検出手段と、
前記車体を含む車体上荷重を、前記左の車体支持手段に作用する車体上左荷重及び前記右の車体支持手段に作用する車体上右荷重としてそれぞれ検出する左右の車体上荷重検出手段と、
前記車体ロール角が第１の車体ロール角である第１の状態において前記車体ロール角検出手段及び前記左右の車体上荷重検出手段がそれぞれ検出した該第１の車体ロール角、第１の車体上左荷重及び第１の車体上右荷重と、前記車体ロール角が前記第１の車体ロール角と異なる第２の車体ロール角である第２の状態において前記車体ロール角検出手段及び前記左右の車体上荷重検出手段がそれぞれ検出した該第２の車体ロール角、第２の車体上左荷重及び第２の車体上右荷重とに基づいて、前記車両の重心の上下方向及び車幅方向の位置を推定する重心位置推定手段と、を備え、
前記重心位置推定手段は、前記第１の車体上左荷重及び前記第１の車体上右荷重に基づいて前記第１の状態における前記車両の重心の車幅方向の位置である第１の位置を求め、前記第２の車体上左荷重及び前記第２の車体上右荷重に基づいて前記第２の状態における前記車両の重心の車幅方向の位置である第２の位置を求め、前記第１の車体ロール角、前記第１の位置、前記第２の車体ロール角、及び前記第２の位置を用いて前記車体が前記車軸に対して水平状態にあるときの前記車両の重心の上下方向及び車幅方向の位置を演算する
ことを特徴とする車両の重心位置推定装置。
請求項１に記載の車両の重心位置推定装置であって、
前記左右の車体支持手段は、前記車体と前記車軸との間に設けられた左右のエアサスペンションであり、
前記車体傾動手段は、前記左右のエアサスペンションの少なくとも一方のエアサスペンションの空気量を増減することによって前記車体をロール方向へ傾動させ、
前記車体ロール角検出手段は、前記左右のエアサスペンションの上下方向の変位をそれぞれ検出する左右の変位センサを有し、該左右の変位センサの検出値に基づいて前記車体ロール角を検出し、
前記左右の車体上荷重検出手段は、前記左右のエアサスペンションの空気圧をそれぞれ検出する左右の圧力センサを有し、該左の圧力センサの検出値に基づいて前記車体上左荷重を検出し、該右の圧力センサの検出値に基づいて前記車体上右荷重を検出する
ことを特徴とする車両の重心位置推定装置。