JP7077708B2 - 勾配推定装置、及び車両 - Google Patents

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Description

本開示は、勾配推定装置、及び車両に関する。
従来、車両に搭載された前後方向の加速度を検出する加速度センサを用いて、当該車両が走行する路面（以下、「走行路」と称する）の勾配推定を行う勾配推定装置が知られている。
例えば、特許文献１には、走行路の勾配によって当該加速度センサに作用する重力成分を抽出することによって、当該走行路の勾配推定を行うことが記載されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１０－１２５８８８号公報
しかしながら、特許文献１等の従来技術においては、コーナー走行時には向心力（即ち、遠心力）の影響により、勾配による重力成分に向心力による成分が重畳し、推定される勾配が不精確になるという課題がある。特に、大型トラックのように全長が長い車両の場合、重心位置と加速度センサの設置位置の間のオフセットが大きいため、向心力成分による影響が大きい。
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、より高精度な勾配推定を可能とする勾配推定装置、及び車両を提供することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本開示は、
車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置であって、
前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサの検出値を取得する入力部と、
前記車両の旋回運動に起因して前記加速度センサに作用する向心力を検出する向心力検出部と、
前記加速度センサの検出値に基づいて、前記走行路の勾配を算出する勾配算出部と、
を備え、
前記勾配算出部は、前記車両が旋回運動している際には、前記車両の旋回中心位置、前記車両の重心位置、及び、前記加速度センサの設置位置に基づいて前記加速度センサの検出値に重畳する前記向心力の成分を求め、前記加速度センサの検出値から前記向心力の成分を減算した上で、前記走行路の勾配を算出する
勾配推定装置である。
又、他の局面では、
上記勾配推定装置を備える車両である。
本開示に係る勾配推定装置によれば、より高精度な勾配推定を実現することができる。
実施形態に係る車両の構成の一例を示す図 実施形態に係る勾配推定装置が備える機能構成の一例を示す図 実施形態に係る勾配推定装置における勾配の推定方法について説明する図 実施形態に係る勾配推定装置における勾配の推定方法について説明する図 実施形態に係る勾配推定装置における勾配の推定方法について説明する図 実施形態に係る勾配推定装置の動作の一例を示すフローチャート
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る車両、及び当該車両に搭載される勾配推定装置の構成の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る車両Ｕの構成の一例を示す図である。尚、図１中の点線は、制御装置１００が送信する制御信号や制御装置１００が受信する検出信号の信号経路を表している。
本実施形態に係る車両Ｕは、例えば、車両駆動装置１０、防振支持装置２０、操作情報取得装置３０、車両情報取得装置４０（加速度センサ４０ａ、ヨーレートセンサ４０ｂ、及び車速センサ４０ｃ）、及び、制御装置１００（車両制御ＥＣＵ１１０、及び勾配推定装置１２０）等を備えている。
車両駆動装置１０は、車両Ｕを走行させる駆動部であって、例えば、エンジン、自動変速機、動力伝達機構、ブレーキ機構、及びステアリング装置等を含んで構成される。車両駆動装置１０は、例えば、エンジンで動力を生成し、当該動力を自動変速機及び動力伝達機構（プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ及びドライブシャフト等）を介して車輪に伝達して、車両Ｕを走行させる。尚、本実施形態に係る車両駆動装置１０は、車両制御ＥＣＵ１１０によって動作制御が行われる。
防振支持装置２０は、例えば、当該車両Ｕの車体と各車輪との間に配設され、当該車両Ｕの車体を下方から支持する。防振支持装置２０としては、例えば、エアサスペンション等のアクティブサスペンションが用いられ、ポテンショメータ等で検出される車体高さが適切になるように、各輪に対応して設けられたエアスプリングに対して圧縮空気を供給する。本実施形態に係る防振支持装置２０は、エアスプリングに供給する圧縮空気量に係る情報を制御装置１００に対して送信しており、車両Ｕの荷物の積載量を検出する手段としても機能する。
操作情報取得装置３０は、運転者による操作内容を示す操作情報を検出するセンサであって、例えば、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、及びシフトレバーセンサ等を含んで構成される。操作情報取得装置３０は、自身が検出した検出値に係るセンサ情報を、制御装置１００へ出力する。
車両情報取得装置４０は、車両Ｕの走行状態を検出する各種センサである。本実施形態に係る車両情報取得装置４０は、例えば、加速度センサ４０ａ、ヨーレートセンサ４０ｂ、及び車速センサ４０ｃ等を備えている。加速度センサ４０ａ、ヨーレートセンサ４０ｂ、及び車速センサ４０ｃは、それぞれ、自身が検出した検出値に係るセンサ情報（以下、「センサ情報」と略称する）を、制御装置１００（勾配推定装置１２０）へ送信する。
加速度センサ４０ａは、ひずみゲージ、圧電素子及び静電容量等の変位量から、車両Ｕの前後方向の加速度を検出する。尚、本実施形態に係る加速度センサ４０ａは、車両Ｕの前後方向一軸のみの加速度を検出するセンサである。
ヨーレートセンサ４０ｂは、車両Ｕの回転中心を通る鉛直軸まわりの回転角速度を検出する。但し、車両Ｕの回転角速度の検出方法としては、ヨーレートセンサ４０ｂの検出値によって直接的に検出する手法以外に、車両Ｕの左右の車輪（例えば、前輪）の回転速度差を検出する車輪速差センサ（図示せず）の検出値を用いる手法や、又は、車両Ｕの操舵角（例えば、前輪の切れ角）を検出する操舵角センサ（図示せず）の検出値を用いる手法等が適用されてもよい。
車速センサ４０ｃは、例えば、車両Ｕの車輪の回転数から、車両Ｕの走行速度を検出する。
制御装置１００は、車両Ｕの各部を統括制御する電子制御ユニットである。本実施形態に係る制御装置１００は、車両駆動装置１０の制御を行う車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１０、及び、車両Ｕが走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置１２０を含んで構成される。
車両制御ＥＣＵ１１０及び勾配推定装置１２０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び、出力ポート等を含んで構成される。そして、車両制御ＥＣＵ１１０及び勾配推定装置１２０それぞれが有する機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに格納された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
尚、車両駆動装置１０、防振支持装置２０、操作情報取得装置３０、車両情報取得装置４０（加速度センサ４０ａ、ヨーレートセンサ４０ｂ、及び車速センサ４０ｃ）、及び、制御装置１００（車両制御ＥＣＵ１１０及び勾配推定装置１２０）は、車載ネットワーク（例えば、ＣＡＮ通信プロトコルに準拠した通信ネットワーク）を介して、相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。
［勾配推定装置の構成］
以下、図２～図５を参照して、本実施形態に係る勾配推定装置１２０の構成の一例について説明する。
図２は、本実施形態に係る勾配推定装置１２０が備える機能構成の一例を示す図である。図３～図５は、本実施形態に係る勾配推定装置１２０における勾配の推定方法について説明する図である。
本実施形態に係る勾配推定装置１２０は、入力部１２０ａ、勾配算出部１２０ｂ、向心力検出部１２０ｃ、及び、重心位置検出部１２０ｄを備えている。
入力部１２０ａの構成について
入力部１２０ａは、加速度センサ４０ａ、ヨーレートセンサ４０ｂ、及び車速センサ４０ｃ等の各種センサの検出値を取得する。
尚、入力部１２０ａは、これらの検知値を各センサから直接取得する構成であってもよいし、他の装置を介して間接的に取得する構成であってもよい。
勾配算出部１２０ｂの構成について
勾配算出部１２０ｂは、入力部１２０ａが取得する加速度センサ４０ａの検出値から、走行路の勾配に起因した重力成分を抽出することによって、走行路の勾配を算出する。
図３は、車両Ｕが勾配を有する路面を走行している際に、加速度センサ４０ａに作用する重力加速度を表している。尚、図３において、βは走行路の勾配、ｇは重力加速度、ａは加速度センサ４０ａの検出成分（即ち、検出値）を示している。
本実施形態に係る加速度センサ４０ａは、車両Ｕの前後方向一軸の加速度を検出するセンサである。従って、加速度センサ４０ａは、車両Ｕが勾配を有する路面を走行している際、走行路の勾配に起因して、ｇ×ｓｉｎβの重力成分を検出する。勾配算出部１２０ｂは、例えば、以下の式（１）を用いて、加速度センサ４０ａの検出値に含まれる重力成分から走行路の勾配βを算出する。
Figure 0007077708000001
但し、加速度センサ４０ａの検出値には、走行中の路面の勾配に起因した重力成分の他、走行中の旋回運動に起因した向心力成分、及び、車両Ｕの加減速に起因した加減速度成分等が含まれる。そのため、仮に、旋回時に加速度センサ４０ａに作用する向心力等を考慮しない場合には、勾配算出部１２０ｂは、実際よりも、走行路の勾配を大きく算出することになり、加えて当該勾配が急変しているかのように算出してしまう。
尚、走行路の勾配情報は、例えば、車両制御ＥＣＵ１１０が車両Ｕの自動変速機の変速制御を行う際に参照される。そのため、仮に、上記のように誤った勾配情報が算出された場合、車両制御ＥＣＵ１１０は、勾配抵抗が急変したかのように認識し、車両Ｕの自動変速機を誤変速させたり、シフトビジー（頻繁な変速）状態を生じさせることになる。
勾配算出部１２０ｂは、かかる観点から、加速度センサ４０ａの検出値から、向心力成分等を減算した上で、走行路の勾配を算出する。
図４は、車両Ｕが旋回運動している際に、加速度センサ４０ａに作用する向心力を表す図である。尚、図４において、ａは加速度センサ４０ａの検出成分、αは重心位置における向心力、α’は加速度センサ４０ａの設置位置における向心力、Ｐ１は車両Ｕが旋回運動している際の旋回中心位置、Ｐ２は車両Ｕの前後方向における重心位置、Ｐ３は加速度センサ４０ａの設置位置、θは旋回中心位置Ｐ１から見た重心位置Ｐ２と加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の間の角度、Ｘはオフセット、Ｒは旋回半径、を表している。
車両Ｕが旋回運動している際の向心力は、車体が短い車両Ｕの場合には、車両Ｕの前後方向における加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３と重心位置Ｐ２とが略一致するため、加速度センサ４０ａの検出方向（即ち、車両Ｕの前後方向）に対して直交する方向に作用する。従って、車体が短い車両Ｕにおいては、当該向心力が加速度センサ４０ａの検出値に与える影響は小さい。
しかしながら、大型トラックのように車体が長い車両Ｕにおいては、加速度センサ４０ａが、車両Ｕの車体内の前方領域に配設されることが多く、図４のように、車両Ｕの前後方向における加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３と重心位置Ｐ２との間に、ある程度のオフセットＸが存在する。そのため、かかる車両Ｕにおいては、旋回運動している際に加速度センサ４０ａに作用する向心力α’の方向は、加速度センサ４０ａの検出方向（即ち、車両Ｕの前後方向）に対して直交する方向から傾いた方向になる。その結果、加速度センサ４０ａに作用する向心力α’が、加速度センサ４０ａの検出値に大きな影響を及ぼすことになる。
具体的には、図４においては、旋回運動している際に加速度センサ４０ａに作用する向心力α’のうちα’ｓｉｎθが、加速度センサ４０ａの検出値に重畳することになる。
そこで、本実施形態に係る勾配算出部１２０ｂは、向心力検出部１２０ｃによって検出される「加速度センサ４０ａに作用する向心力α’」の情報、並びに、重心位置検出部１２０ｄによって検出される重心位置Ｐ２に依拠した「車両Ｕが旋回運動している際の旋回中心位置Ｐ１、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２、及び、加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の３点の位置関係（例えば、旋回中心位置Ｐ１から見た重心位置Ｐ２と加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の間の角度θ）」の情報を用いることによって、加速度センサ４０ａの検出値に重畳した向心力成分α’ｓｉｎθを検出する。
勾配算出部１２０ｂは、例えば、以下の式（２）を用いて、加速度センサ４０ａの検出値から旋回運動している際に加速度センサ４０ａに作用する向心力α’の成分を減算した上で、走行路の勾配βを算出する。
Figure 0007077708000002
ここで、「旋回中心位置Ｐ１から見た重心位置Ｐ２と加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の間の角度θ」は、例えば、旋回半径ＲとオフセットＸの関係から、ｔａｎθ＝オフセットＸ／旋回半径Ｒにより求められる。
旋回半径Ｒは、車両Ｕの旋回挙動を示すセンサ情報により求めることができる。旋回半径Ｒは、例えば、車両Ｕの回転角速度（例えば、ヨーレートセンサ４０ｂの検出値）と車速（例えば、車速センサ４０ｃの検出値）の関係から、Ｒ＝車速ｖ［ｍ／ｓ］／回転角速度ω［θ／ｓ］によって求めることができる。
オフセットＸは、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２に変動がない場合には、予め求めた重心位置Ｐ２の情報を用いればよい。但し、大型トラック等においては、車両Ｕが積載する荷物の量に応じて重心位置Ｐ２が変化する。そのため、オフセットＸは、後述する重心位置検出部１２０ｄによって求めた重心位置Ｐ２の情報に基づいて求めるのが望ましい。
尚、公知技術であるためここでの説明は省略するが、勾配算出部１２０ｂは、更に、加速度センサ４０ａの検出値から、車両Ｕの加減速に起因する成分、及び車両Ｕのピッチング動作に起因する成分を減算した上で、走行路の勾配を算出してもよい。
向心力検出部１２０ｃの構成について
向心力検出部１２０ｃは、入力部１２０ａが取得した各種センサ（例えば、ヨーレートセンサ４０ｂ及び車速センサ４０ｃ）の検出値等に基づいて、車両Ｕの旋回運動に起因した加速度センサ４０ａに作用する向心力α’を検出する。尚、加速度センサ４０ａに作用する向心力α’は、重心位置Ｐ２における向心力αと同一の大きさである。
向心力検出部１２０ｃは、力学的法則に則して、例えば、現時点の車両Ｕの回転角速度（例えば、ヨーレートセンサ４０ｂの検出値）と車両Ｕの車速（例えば、車速センサ４０ｃの検出値）の積（ｖ［ｍ／ｓ］×ω［θ／ｓ］）によって、加速度センサ４０ａに作用する向心力α’を検出する。
尚、勾配算出部１２０ｂ及び向心力検出部１２０ｃは、車両Ｕの車速等の情報については、各種センサのセンサ情報に代えて車両制御ＥＣＵ等が決定した車速の目標値を用いてもよい。
重心位置検出部１２０ｄの構成について
重心位置検出部１２０ｄは、車両Ｕの荷物の積載量に応じた重心位置Ｐ２を検出する。
図５は、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２を表す図である。尚、図５において、ＷＦは前軸に印加する荷重、ＷＲは後軸に印加する荷重、Ｘは加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３と重心位置Ｐ２との距離、ＬＳは加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３と前軸の距離、ＬＷＢはホイールベースを表す。
大型トラックのように車両Ｕにおいては、積載量に応じて、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２が変化する。かかる重心位置Ｐ２の変化は、典型的には、積載量に応じて、前軸に印加する荷重ＷＦと後軸に印加する荷重ＷＲとのバランスが変化することによって生じる。
重心位置検出部１２０ｄは、かかる観点から、車両Ｕの車体を支持する防振支持装置２０の動作状態に係る情報を用いて、重心位置Ｐ２を検出する。重心位置検出部１２０ｄは、例えば、防振支持装置２０において、前軸及び後軸それぞれのエアスプリングに供給する圧縮空気量に係る情報に基づいて前軸に印加する荷重ＷＦと後軸に印加する荷重ＷＲとのバランスを検出し、これによって重心位置Ｐ２を検出する。
重心位置検出部１２０ｄは、例えば、以下の式（３）によって、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２を検出する。
Figure 0007077708000003
尚、重心位置検出部１２０ｄが車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２を検出する手法は、種々に変更可能である。例えば、勾配推定装置１２０のＲＯＭ等に予め重心位置Ｐ２と積載量とを関連付けて記憶しておき、重心位置検出部１２０ｄは、現時点の積載量から、重心位置Ｐ２を検出してもよい。但し、重心位置Ｐ２を高精度に検出する観点からは、防振支持装置２０の動作状態に係る情報を用いるのが望ましい。
［勾配推定装置の動作］
次に、図６を参照して、勾配推定装置１２０の動作の一例について説明する。
図６は、勾配推定装置１２０の動作の一例を示すフローチャートである。尚、図６は、勾配推定装置１２０がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１秒間隔）で実行するものである。
ステップＳ１において、勾配推定装置１２０（入力部１２０ａ）は、まず、加速度センサ４０ａの検出値を含む各種センサのセンサ情報を取得する。
ステップＳ２において、勾配推定装置１２０（向心力検出部１２０ｃ）は、加速度センサ４０ａに作用する向心力α’を検出する。この際、勾配推定装置１２０（向心力検出部１２０ｃ）は、例えば、ヨーレートセンサ４０ｂの検出値及び車速センサ４０ｃの検出値等を用いて、現時点の車両Ｕの回転角速度と車両Ｕの車速の積（ｖ［ｍ／ｓ］×ω［θ／ｓ］）によって、加速度センサ４０ａに作用する向心力α’を検出する。
ステップＳ３において、勾配推定装置１２０（重心位置検出部１２０ｄ）は、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２を検出する。この際、勾配推定装置１２０（重心位置検出部１２０ｄ）は、例えば、防振支持装置２０の動作状態を示す情報を取得し、上記式（３）を用いて、車両Ｕの前後方向における重心位置Ｐ２を検出する。
ステップＳ４において、勾配推定装置１２０（勾配算出部１２０ｂ）は、ステップＳ２で検出した加速度センサ４０ａに作用する向心力α’、及びステップＳ３で検出した重心位置Ｐ２を用いて、上記式（２）に基づいて、入力部１２０ａが取得する加速度センサ４０ａの検出値を補正する。この際、勾配推定装置１２０（勾配算出部１２０ｂ）は、例えば、ステップＳ３で検出した重心位置Ｐ２から、旋回中心位置Ｐ１から見た重心位置Ｐ２と加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の間の角度θを算出し（ｔａｎθ＝オフセットＸ／旋回半径Ｒ）、加速度センサ４０ａの検出値から、当該検出値に重畳する向心力成分α’ｓｉｎθを減算する。
尚、このステップＳ４において、勾配推定装置１２０（勾配算出部１２０ｂ）は、加速度センサ４０ａの検出値に重畳する車両Ｕの加減速に起因する成分、及び車両Ｕのピッチング動作に起因する成分等についても、加速度センサ４０ａの検出値から減算してもよい。
ステップＳ５において、勾配推定装置１２０（勾配算出部１２０ｂ）は、上記式（１）に基づいて、走行路の勾配βを算出する。
［効果］
以上のように、本実施形態に係る勾配推定装置１２０は、車両Ｕの前後方向の加速度を検出する加速度センサ４０ａの検出値を取得する入力部１２０ａと、車両Ｕの旋回運動に起因して加速度センサ４０ａに作用する向心力を検出する向心力検出部１２０ｃと、加速度センサ４０ａの検出値に基づいて、車両Ｕが走行する走行路の勾配を算出する勾配算出部１２０ｂと、を備え、勾配算出部１２０ｂは、車両Ｕが旋回運動している際には、車両Ｕの旋回中心位置Ｐ１、車両Ｕの重心位置Ｐ２、及び、加速度センサ４０ａの設置位置Ｐ３の３点の位置関係から加速度センサ４０ａの検出値に重畳する向心力成分を求め、加速度センサ４０ａの検出値から減算した上で、走行路の勾配を算出する。
従って、本実施形態に係る勾配推定装置１２０によれば、車両Ｕの旋回運動に起因して作用する向心力の成分を減ずるように、加速度センサ４０ａの検出値を補正することが可能である。これによって、加速度センサ４０ａの検出値から、より高精度に走行路の勾配を推定することができる。又、これによって、例えば、車両Ｕに対して作用する走行抵抗（特に、勾配抵抗）を高精度に推定することが可能となる。
又、本実施形態に係る勾配推定装置１２０は、車両Ｕが積載する荷物の量に応じた重心位置を検出する重心位置検出部１２０ｄ、を更に備え、勾配算出部１２０ｂが当該検出した重心位置に基づいて、走行路の勾配を算出する構成となっている。これによって、より高精度に走行路の勾配を算出することができる。
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
上記実施形態では、勾配推定装置１２０の一例として、入力部１２０ａ、勾配算出部１２０ｂ、向心力検出部１２０ｃ、及び、重心位置検出部１２０ｄの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、勾配算出部１２０ｂと重心位置検出部１２０ｄは、別個のコンピュータによって実現されてもよい。他方、車両制御ＥＣＵ１１０等の一部として組み込まれる態様としてもよいのは勿論である。
又、上記実施形態では、勾配推定装置１２０の一例として、入力部１２０ａ、勾配算出部１２０ｂ、向心力検出部１２０ｃ、及び、重心位置検出部１２０ｄの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本開示に係る勾配推定装置によれば、より高精度な勾配推定を実現することができる。
Ｕ 車両
１０ 車両駆動装置
２０ 防振支持装置
３０ 操作情報取得装置
４０ 車両情報取得装置
４０ａ 加速度センサ
４０ｂ ヨーレートセンサ
４０ｃ 車速センサ
１００ 制御装置
１１０ 車両制御ＥＣＵ
１２０ 勾配推定装置
１２０ａ 入力部
１２０ｂ 勾配算出部
１２０ｃ 向心力検出部
１２０ｄ 重心位置検出部

Claims (3)

  1. 車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置であって、
    前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサの検出値（ａ）を取得する入力部と、
    前記車両の回転角速度と前記車両の車速とに基づいて、前記車両の旋回運動に起因して前記加速度センサに作用する向心力（α’）を検出する向心力検出部と、
    下記の式（１）を用いて、前記加速度センサの検出値（ａ）に基づいて、前記走行路の勾配（β）を算出する勾配算出部と、
    を備え、
    前記勾配算出部は、前記車両が旋回運動している際には、
    前記式（１）に代えて、下記の式（２）、式（３）及び式（４）を用いて、前記車両の旋回中心位置、前記車両の重心位置、及び、前記加速度センサの設置位置の３点の位置関係（θ）及び前記加速度センサの検出値（ａ）に重畳する前記向心力の成分（α’ｓｉｎθ）を求め、前記加速度センサの検出値（ａ）から前記向心力の成分（α’ｓｉｎθ）を減算した上で、前記走行路の勾配（β）を算出する
    勾配推定装置。
    Figure 0007077708000004
    Figure 0007077708000005
    Figure 0007077708000006
    Figure 0007077708000007
  2. 下記の式（５）を用いて、予め規定された前記加速度センサの設置位置と前記車両の前軸との間の距離（Ｌ Ｓ ）及び前記車両のホイールベース（Ｌ ＷＢ ）と、前記車両の車体を支持する防振支持装置のエアスプリングに供給する圧縮空気量に係る情報から特定される前記車両の前軸荷重（Ｗ Ｆ ）及び後軸荷重（Ｗ Ｒ ）と、に基づいて、前記重心位置を検出する重心位置検出部、を更に備える
    請求項１に記載の勾配推定装置。
    Figure 0007077708000008
  3. 請求項１又は２に記載の勾配推定装置を備える車両。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111824165B (zh) * 2019-10-23 2021-11-19 长城汽车股份有限公司 坡度计算方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010125888A (ja) 2008-11-25 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp 車両横力外乱推定装置
JP2018138432A (ja) 2017-02-24 2018-09-06 いすゞ自動車株式会社 勾配推定装置、及び車輌

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE502855C2 (sv) * 1990-12-12 1996-01-29 Rst Sweden Ab Förfarande och anordning för mätning av markytors kurvatur och lutning
DE4216301C2 (de) * 1992-05-16 1997-05-22 Daimler Benz Ag Verfahren zur Bestimmung das Fahrverhalten charakterisierender Größen
JP3576789B2 (ja) * 1998-02-09 2004-10-13 株式会社日本自動車部品総合研究所 道路形状計測装置
JP2001356014A (ja) * 2000-06-13 2001-12-26 Mitsubishi Motors Corp 路面勾配検出装置
JP3662187B2 (ja) * 2000-11-27 2005-06-22 トヨタ自動車株式会社 路面勾配推定装置
JP2005274186A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Xanavi Informatics Corp ナビゲーション装置の加速度算出方法
FR2884311A1 (fr) * 2005-04-12 2006-10-13 Renault Sas Procede d'estimation de la pente et du devers d'une route a partir d'un vehicule automobile, et dispositif de mise en oeuvre
JP4400555B2 (ja) * 2005-11-30 2010-01-20 トヨタ自動車株式会社 車両用走行制御装置
US9395233B2 (en) * 2010-01-08 2016-07-19 Fca Us Llc Mass, drag coefficient and inclination determination using accelerometer sensor
KR101240578B1 (ko) * 2010-03-31 2013-03-08 (주)블루포인트 차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치
DE102010041967A1 (de) 2010-10-05 2012-04-05 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Ermitteln einer Neigung eines Fahrzeuges in Fahrtrichtung
US10042815B2 (en) * 2012-08-31 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Road gradient estimation arbitration
DE102013213291A1 (de) 2013-07-08 2015-01-08 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Verbesserung der Steigungsberechnung von Kraftfahrzeugen bei Kurvenfahrt
CN107074241B (zh) * 2014-10-20 2019-06-04 米兰综合工科大学 用于估计四轮车辆的侧滑角度的方法
JP6641715B2 (ja) * 2015-03-31 2020-02-05 いすゞ自動車株式会社 道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法
US10040460B2 (en) * 2016-07-29 2018-08-07 Gm Global Technology Operations, Llc Corner-based longitudinal speed estimation
JP6707514B2 (ja) 2017-12-25 2020-06-10 株式会社クボタ 作業機の油圧システム
JP7391616B2 (ja) * 2019-11-05 2023-12-05 本田技研工業株式会社 移動体の姿勢推定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010125888A (ja) 2008-11-25 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp 車両横力外乱推定装置
JP2018138432A (ja) 2017-02-24 2018-09-06 いすゞ自動車株式会社 勾配推定装置、及び車輌

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