WO2018193928A1 - 重心高推定装置 - Google Patents

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WO2018193928A1
WO2018193928A1 PCT/JP2018/015197 JP2018015197W WO2018193928A1 WO 2018193928 A1 WO2018193928 A1 WO 2018193928A1 JP 2018015197 W JP2018015197 W JP 2018015197W WO 2018193928 A1 WO2018193928 A1 WO 2018193928A1
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vehicle
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PCT/JP2018/015197
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Inventor
岩間　俊彦
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a center-of-gravity height estimation device that estimates the height of the center of gravity of a vehicle such as a commercial vehicle.
  • Patent Document 1 a suspension device capable of adjusting the roll center height is provided, and when the loading condition changes, the roll behavior is made constant by adjusting the roll center height of the front and rear wheels. . Specifically, the target roll center height of the front and rear wheels is obtained, and the actuator of the suspension device is controlled so as to be the target roll center height.
  • the target roll center height of the front and rear wheels is obtained by the following procedure (see paragraph numbers [0016] to [0017] of Patent Document 1).
  • the height of the center of gravity of the occupant in a state where the occupant is on board is assumed to be constant.
  • the height of the center of gravity of the sprung vehicle body when the occupant is in the vehicle is obtained.
  • the height of the target roll center required to maintain the roll moment according to the turning lateral acceleration in the reference state is obtained, and the target roll center height is distributed to the front and rear wheels.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a higher accuracy for the height of the center of gravity on the spring even when the arrangement or mass of the load loaded on the spring of the vehicle changes variously and the height of the center of gravity of the load changes. It is to provide a center-of-gravity height estimation device that can be estimated by the above.
  • the center-of-gravity height estimation device includes a roll moment calculation unit that calculates a roll moment on a spring in the vehicle based on a support force of left and right suspensions provided in the vehicle, and an acceleration in the width direction of the vehicle.
  • a lateral acceleration measuring unit that measures lateral acceleration
  • a mass measuring unit that measures mass on the spring
  • a transfer function calculating unit that calculates a transfer function of the roll moment with respect to the lateral acceleration
  • a gain of the transfer function A center-of-gravity height calculating unit that calculates the height from the roll center of the vehicle to the center of gravity on the spring by dividing by the mass on the spring.
  • the center-of-gravity height calculating unit divides the gain of the transfer function corresponding to a frequency equal to or lower than a predetermined value out of the gain of the transfer function by the mass on the spring, so that The height to the center of gravity may be calculated.
  • the center-of-gravity height calculation unit divides a statistic obtained from the gains of the plurality of transfer functions corresponding to the frequency equal to or lower than the predetermined value by a mass on the spring to thereby remove the spring on the spring
  • the height to the center of gravity may be calculated.
  • the left and right suspensions are air suspensions, respectively, and the roll moment calculating unit calculates the roll moment based on a difference in displacement between the left and right suspensions and a difference in pressure in the left and right suspensions. Also good.
  • the center-of-gravity height estimation device of the present disclosure even if the arrangement or mass of the load loaded on the spring of the vehicle changes variously and the center-of-gravity height of the load changes, the height of the center of gravity on the spring Can be estimated with higher accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle 1 provided with a center-of-gravity height estimation device according to Embodiment 1 of the present disclosure as viewed from the rear of the vehicle.
  • the vehicle 1 includes an unsprung 2, left rear wheel 3L and right rear wheel 3R attached to the unsprung 2, air suspensions 4L and 4R as an example of left and right suspensions provided on the unsprung 2, And spring tops 5 supported by the left and right air suspensions 4L and 4R.
  • a load 6 is loaded on the spring top 5.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the moment around the roll center RC of the vehicle 1.
  • the following formula (1) is established for the moment around the roll center RC.
  • M x is the roll moment of the sprung 5
  • h smm is the height from the roll center RC to the center of gravity Q of the sprung 5
  • F y acts on the sprung 5.
  • Centrifugal force is the mass of the sprung 5
  • G y is the lateral acceleration, which is the width direction of the acceleration of the vehicle 1, such as by M const be cargo 6 is stacked laterally offset, spring This is the offset amount of the upper 5 roll moment.
  • Equation (3) is obtained by substituting Equation (2) into Equation (1) above.
  • Expression (4) is obtained by adding the subscript a to the symbol that changes at time a in Expression (3) above. Further, when an expression that is established at time b different from time a is represented by adding a subscript b to a symbol that changes with time, expression (5) is obtained.
  • the height h sm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5, and the sprung 5 The mass m sm and the roll moment offset amount M const of the sprung 5 are considered to be constant.
  • Equation (7) K ⁇ 13 is an integrated roll stiffness that is the sum of the stiffness of the front and rear suspension rolls other than the air suspension, and is a constant value unique to the vehicle.
  • M S in formula (7), air suspension 4L and 4R for the rear wheels 3L and 3R are roll moment for supporting.
  • ⁇ 2 is a suspension roll angle, and can be obtained from a distance hd between the distance between the left and right air suspensions 4L and 4R and the vertical displacement of the left and right air suspensions 4L and 4R.
  • M S in formula (7) is based on the difference between the distance Trd 2 between the left and right air suspension 4L and 4R and the support force P L and P R of each air suspension, equation (8) It can be obtained using.
  • front and rear suspensions use mechanical springs such as leaf springs or coil springs instead of air suspensions, and the displacements of the front and rear and left and right suspensions are known, rolls on the springs using equation (10) The moment M x can also be determined.
  • Expression (10) is a case where the vehicle is a four-wheel vehicle.
  • F Z1L is the supporting force on the spring of the front left shaft suspension
  • F Z1R is the supporting force on the spring of the front shaft right suspension
  • F Z2L is the support force on the spring of the rear left suspension
  • F Z2R is a support force on the spring of the rear right suspension.
  • the suspension support force Fz is obtained from the displacement of each suspension according to a map generated in advance.
  • Formula (10) was set as the case where a vehicle is four wheels, it can be calculated
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the center-of-gravity height estimation apparatus 10.
  • the center-of-gravity height estimation device 10 includes a storage unit 11 and a control unit 12.
  • the storage unit 11 includes a storage medium such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a hard disk.
  • the storage unit 11 stores a program executed by the control unit 12.
  • the control unit 12 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), and by executing a program stored in the storage unit 11, a supporting force measurement unit 121, a roll moment calculation unit 122, a lateral acceleration measurement unit 123, a mass measurement unit. 124, functions as a center-of-gravity height calculation unit 125 and a ground center-of-gravity height calculation unit 126
  • a CPU Central Processing Unit
  • Supporting force measurement unit 121 measures the support force P L and P R of the left and right air suspension 4L and 4R, respectively. For example, based on the pressure in the left and right suspension 4L and 4R, measuring the supporting force P L and P R of the left and right air suspension 4L and 4R. Further, the roll moment calculation unit 122, a difference between the supporting force P L and P R of the left and right air suspension 4L and 4R, based on the difference between the pressure in the left and right suspensions, calculates a roll moment.
  • the roll moment calculator 122 based on the supporting force P L and P R of the left and right air suspension 4L and 4R, for example, by the above equation (7) and (8), the roll of the sprung 5
  • the moment M x is calculated.
  • the roll moment calculation unit 122 supports the mechanical spring according to a map generated in advance from the displacement of the left and right air suspensions. Seeking power.
  • the roll moment calculator 122 calculates the sprung 5 according to, for example, the above formulas (7) to (10) based on the obtained support force and the distance Trd 2 between the left and right air suspensions 4L and 4R.
  • the roll moment M x is calculated.
  • Lateral acceleration measuring section 123 measures the lateral acceleration G y of the vehicle 1.
  • the mass measuring unit 124 measures the mass m sm of the sprung 5.
  • the mass measuring unit 124 measures the mass m sm of the sprung 5 based on the displacement of each suspension of the vehicle 1.
  • the center-of-gravity height calculation unit 125 calculates a proportional coefficient D of the roll moment M x of the sprung 5 with respect to the lateral acceleration G y , and a value obtained by dividing the proportional coefficient D by the mass m sm of the sprung 5 is the roll of the vehicle 1.
  • the height h sm from the center RC to the center of gravity Q of the sprung 5 is calculated.
  • the ground center of gravity height calculation unit 126 adds the height H RC from the ground to the roll center RC to the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5 calculated by the center of gravity height calculation unit 125. and to calculate the height H CG to the center of gravity Q of the sprung 5 from the ground.
  • the supporting force measurement unit 121 measures the support force P L and P R of the left and right air suspension 4L and 4R (step S1).
  • the support force measurement unit 121 measures the difference hd in the vertical displacement between the left and right air suspensions 4L and 4R (step S2).
  • step S3 the roll moment calculator 122, using the supporting force P L and P R of the air suspension 4L and 4R, air suspension 4L and 4R is calculated roll moment M S for supporting (step S3). Furthermore, roll moment calculator 122 calculates a Sasuroru angle phi 2 using the difference hd displacement of air suspension 4L and 4R (step S4). Roll moment calculator 122 in accordance with the above equation (7), to calculate a roll moment M x sprung 5 (step S5). Further, the lateral acceleration measuring section 123 measures the lateral acceleration G y of the vehicle 1 (step S6).
  • step S7 steps S1 to S6 are executed at times t 1 , t 2 , t 3 ... T n when the vehicle is stopped or traveling, and roll moments M x1 , M x2 , M at each time t 1 to t n are executed.
  • FIG. 5 is a graph showing an approximate straight line of “roll moment M x / lateral acceleration G y ”.
  • the center-of-gravity height calculation unit 125 generates a graph with the lateral acceleration G y as the horizontal axis and the roll moment M x as the vertical axis, and the values obtained in steps S5 and S6 on this graph.
  • an approximate straight line of M x / G y is obtained by the least square method.
  • the inclination of the approximate straight line is set as a proportional coefficient D (step S8).
  • the mass measuring unit 124 measures the mass m sm of the vehicle 1 (step S9).
  • the center-of-gravity height calculation unit 125 calculates the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the sprung center of gravity Q according to the equation (3) (step S10).
  • the ground center-of-gravity height calculation unit 126 calculates the height H CG from the ground to the center of gravity Q of the sprung 5 using the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5. (Step S11).
  • the proportional coefficient D of the roll moment M x of the sprung 5 with respect to the lateral acceleration G y is calculated, and this proportional coefficient D is calculated for the sprung 5.
  • a value divided by the mass m sm is calculated as a height h sm from the roll center of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5.
  • the proportional coefficient D of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y is obtained by the least square method, the center of gravity height of the sprung 5 is obtained even if the measured values of the lateral acceleration G y and the roll moment M x vary. Can be estimated with high accuracy.
  • FIG. 6A shows how the lateral acceleration G y and the roll moment M x vibrate with the same phase
  • FIG. 6B shows that the roll moment M x is delayed by a phase ⁇ compared to the lateral acceleration G y. Shows how it vibrates.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates amplitude
  • the lateral acceleration G y indicates a sine waveform with an amplitude of 1, as indicated by a solid line
  • the roll moment M x indicates a sine waveform with an amplitude of 2, as indicated by a broken line.
  • the represented proportionality coefficient D is 2.
  • the proportional coefficient D varies with time.
  • the proportional coefficient D is smaller as compared with the case where the phase of the lateral acceleration G y and roll moment M x matches, proportional There was a problem that the accuracy of the coefficient D was lowered.
  • the center-of-gravity height estimation system obtains the gain D ′ of the transfer function of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y .
  • This gain D ′ is not affected by the phase difference between the lateral acceleration G y and the roll moment M x . Therefore, it can be suppressed that the calculation accuracy of the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the sprung center of gravity Q due to the phase difference between the lateral acceleration G y and the roll moment M x can be suppressed.
  • the center-of-gravity height estimation system obtains the height h sm from the roll center of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5 using the low-frequency component of the gain D ′ of the frequency transfer function.
  • This center-of-gravity height estimation system uses the low-frequency component of the gain D ′ of the frequency transfer function F, so that the gain D ′ is easily affected by noise caused by road surface unevenness and electrical noise during A / D conversion. Therefore, the height h smm from the roll center RC to the center of gravity Q of the sprung 5 can be determined with higher accuracy.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the center-of-gravity height estimation apparatus 20 according to the second embodiment.
  • the center-of-gravity height estimation device 20 is different from the center-of-gravity height estimation device 10 of FIG. 3 in that it does not include the center-of-gravity height calculation unit 125 and the control unit 12 further includes a transfer function calculation unit 201 and a center-of-gravity height calculation unit 202.
  • the same functional blocks as those of the center-of-gravity height estimation apparatus 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the transfer function calculation unit 201 calculates a frequency transfer function of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y .
  • the cross spectrum H MG of the lateral acceleration G y and the roll moment M x is expressed by the following equation (11).
  • R (M x ) is a Fourier transform of the roll moment M x .
  • S (G y ) is the Fourier transform of the lateral acceleration G y
  • S * (G y ) is the complex conjugate of S (G y ).
  • the auto power spectrum H GG of the lateral acceleration G y is expressed by the following equation (12).
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 calculates the height h sm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q on the spring by dividing the gain D ′ of the frequency transfer function F by the mass m sm of the sprung 5. .
  • the operation of the center-of-gravity height calculation unit 202 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a graph schematically showing the frequency transfer function F of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y .
  • the upper graph in FIG. 8 is a log-log graph in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain on a logarithmic scale.
  • the lower graph of FIG. 8 is a semi-logarithmic graph in which the horizontal axis indicates the frequency on a logarithmic scale and the vertical axis indicates the phase.
  • the gain D ′ of the frequency transfer function F is substantially constant at a maximum value of about 2 at a frequency of 0.01 to 0.3 Hz indicated by a circle C in FIG. , Decreases with increasing frequency.
  • the high frequency component of the gain D ′ of the frequency transfer function F includes electrical noise during A / D conversion and noise due to road surface unevenness during straight travel.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 in order to remove the influence of noise, the center-of-gravity height calculation unit 202, as shown by a circle C in FIG. 8, gain D corresponding to a frequency equal to or lower than a predetermined value among the gains D ′ of the frequency transfer function F. 'Get.
  • This predetermined value is, for example, a frequency transfer function F that has been experimentally confirmed to be usable for accurately obtaining the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5.
  • the upper limit value of the gain D ′ of, for example, 1 Hz at the highest.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 acquires a statistic of the gains D ′ of these multiple frequency transfer functions.
  • the statistic is, for example, an average value, but may be a median value or a mode value.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 divides the gain D ′ of the frequency transfer function F by the mass m sm of the sprung 5 as shown in the following equation (14). The height h smm from the roll center RC to the center of gravity Q of the sprung 5 is obtained.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 reads the allowable range of the gain D ′ of the frequency transfer function F from the storage unit 11.
  • the allowable range of the gain D ′ is, for example, a range that can be taken by the gain D ′ obtained in advance by experiments.
  • the times t 1 , t 2 , t 3 ... T n are, for example, times determined every predetermined time.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 divides the average value of the entire time t 1 to t n by the mass m sm of the sprung 5 to obtain a height h from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5. Obtain sm .
  • Step S 9 is a flowchart showing the operation of the center-of-gravity height estimation device 20. Steps S 1 to S 7, S 9, S 11 and Steps S 101 to S 104 in FIG. Steps S1 to S6 and step S11 are the same as those in the flowchart of FIG.
  • step S101 the transfer function calculation unit 201 obtains the frequency transfer function F using the roll moment M x and the lateral acceleration G y of the air suspensions 4L and 4R by the average periodogram method (step S101).
  • the transfer function calculation unit 201 acquires a gain D ′ corresponding to the frequency of the low frequency component, for example, a gain D ′ corresponding to a frequency equal to or lower than a predetermined value, among the gains D ′ of the frequency transfer function F.
  • a gain D ′ corresponding to the frequency of the low frequency component
  • an average value of these gains D ′ is calculated (step S102).
  • steps S1 ⁇ S6, S101, S102 are executed at times t 1 , t 2 , t 3 ... T n when the vehicle is stopped or traveling, and the frequency transfer functions F at the times t 1 to t n are respectively obtained. determined, for each time t 1, t 2, t 3 ⁇ t n, respectively obtained average value of the gain D 'of the transfer function F of a predetermined value or less frequency.
  • the predetermined time, height of the center of gravity calculation unit 202, the time for sampling the supporting force P L and P R or the like necessary for obtaining the center of gravity height in a predetermined accuracy.
  • height of the center of gravity calculation unit 202 compares the average value of the gain D 'at time t 1, t 2, t 3 ⁇ t n frequency transfer was determined for each function F, and a read-out tolerance, time Among the average values of the gains D ′ of the frequency transfer function F corresponding to t 1 , t 2 , t 3 ... t n , an average value having a value within an allowable range is acquired.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 further obtains an average value for the entire time t 1 to t n by further averaging the acquired average value for the entire time t 1 to t n (step S103).
  • the mass measuring unit 124 measures the mass m sm of the vehicle 1 (step S9), and the center-of-gravity height calculating unit 202 follows the equation (14) from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5.
  • the height h sm is calculated (step S104).
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 obtains the height h sm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5 using the gain D ′ of the frequency transfer function F. and the lateral acceleration G y, that height calculation accuracy of the center of gravity Q due to the phase difference between the roll moment M x is lowered can be suppressed.
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 sets the gain D ′ of the transfer function F having a frequency equal to or lower than a predetermined value among the gains D ′ of the frequency transfer function F by the mass m sm of the sprung 5. By dividing, the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5 is obtained. For this reason, when the roll moment M x is affected by noise due to road surface unevenness, the high frequency component of the gain D ′ that is easily affected by noise is removed, and the center of gravity is obtained using the low frequency component of the gain D ′. Since the height of Q is obtained, the height of the center of gravity Q can be obtained with higher accuracy.
  • the transfer function calculation unit 201 obtains the frequency transfer function of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y using the average periodogram method.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the transfer function calculation unit 201 may obtain a frequency transfer function using an autoregressive moving average (ARMA).
  • ARMA autoregressive moving average
  • the power spectrum of the lateral acceleration G y and the power spectrum of the roll moment M x are obtained using an autoregressive moving average model, respectively.
  • the gain D ′ of the frequency transfer function of the roll moment M x with respect to the lateral acceleration G y can be obtained using the power spectrum of the lateral acceleration G y and the power spectrum of the roll moment M x .
  • height of the center of gravity calculation unit 202, the time t 1, t 2, t 3 of the statistic of the gain of ⁇ ⁇ ⁇ t n each on the obtained frequency transfer function F D ', within the acceptable range An example has been described in which an average value of the entire time t 1 to t n is further obtained for the statistic having the value of ## EQU2 ## and this average value is divided by the mass m sm of the sprung 5.
  • the present disclosure is not limited to the configuration for obtaining the average value of the statistic of the gain D ′ over the entire time t 1 to t n .
  • the center-of-gravity height calculation unit 202 divides one of the statistics of the gain D ′ of the frequency transfer function F obtained for the times t 1 to t n by the mass m sm of the sprung 5 to thereby roll the vehicle 1
  • the configuration may be such that the height h smm from the center RC to the center of gravity Q of the sprung 5 is obtained.
  • the statistic of the gain D ′ of the frequency transfer function F the height h smm from the roll center RC of the vehicle 1 to the center of gravity Q of the sprung 5 can be calculated more accurately.
  • the center-of-gravity height estimation device of the present disclosure is useful in terms of estimating the position of the center of gravity in a vehicle such as a commercial vehicle.
  • center of gravity height estimation device 1 vehicle 2 unsprung 3L left rear wheel 3R right rear wheel 4L, 4R air suspension 5 sprung 6 load 10 center of gravity height estimation device 11 storage unit 12 control unit 20 center of gravity height estimation device 121 support force measurement unit 122 roll moment calculation unit 123 Lateral acceleration measurement unit 124 Mass measurement unit 125 Center of gravity height calculation unit 126 Ground center of gravity height calculation unit 201 Transfer function calculation unit 202 Center of gravity height calculation unit

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Abstract

重心高推定装置は、車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、車両におけるバネ上のロールモーメントを算出するロールモーメント算出部と、車両の幅方向の加速度である横加速度を測定する横加速度測定部と、バネ上の質量を測定する質量測定部と、横加速度に対するロールモーメントの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、伝達関数のゲインをバネ上の質量で除することにより、車両のロール中心からバネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部とを備える。

Description

重心高推定装置
　本開示は、商用車などの車両における重心の高さを推定する重心高推定装置に関する。
　車両の横転を防ぐためには、車両における重心高さを推定することが重要である。特に商用車では、積荷の状態によって車両全体の重心の位置が大きく変化するため、積荷を積載した状態の重心高さを推定することが重要となる。
　車両における重心高さを推定する技術に関して、例えば、以下のような提案がされている（特許文献１参照）。
　すなわち、特許文献１では、ロールセンタ高さを調整可能なサスペンション装置を設けておき、積載条件が変化した場合には、前後輪のロールセンタ高さを調整することで、ロール挙動を一定とする。
　具体的には、前後輪の目標とするロールセンタ高さを求めて、この目標とするロールセンタ高さとなるように、サスペンション装置のアクチュエータを制御する。
　ここで、前後輪の目標とするロールセンタ高さは、以下の手順で求められる（特許文献１の段落番号［００１６］～［００１７］を参照）。
　すなわち、乗員が乗車した状態における乗員の重心高さが一定であると考えて、この乗員が乗車した状態におけるバネ上車体の質量変化と、空車状態におけるバネ上車体の重心高さおよび質量に基づいて、乗員が乗車した状態におけるバネ上車体の重心高さを求める。その後、旋回横加速度に応じたロールモーメントを基準状態に維持するのに必要な、目標ロールセンタの高さを求めて、この目標ロールセンタ高さを前後輪に配分する。
日本国特開２００７－２２２８７号公報
　上述の特許文献１に記載の技術では、乗員が乗車した状態における乗員の重心高さを一定としている。しかし、主に積荷を運搬するための商用車では、特許文献１の乗員に相当する積荷の配置又は質量は、当該商用車が物流拠点などに立ち寄るたびに大きく変化する。このように、実際の商用車では、積荷の重心高さは一定ではない。
　本開示の目的は、車両のバネ上に積載された積荷の配置又は質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化する場合であっても、バネ上の重心の高さをより高い精度で推定可能な重心高推定装置を提供することである。
　本開示の重心高推定装置は、車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、前記車両におけるバネ上のロールモーメントを算出するロールモーメント算出部と、前記車両の幅方向の加速度である横加速度を測定する横加速度測定部と、前記バネ上の質量を測定する質量測定部と、前記横加速度に対する前記ロールモーメントの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部と、を備える。
　前記重心高算出部は、前記伝達関数のゲインのうち、所定値以下の周波数に対応する前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両の前記ロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出してもよい。
　前記重心高算出部は、前記所定値以下の周波数に対応する複数の前記伝達関数のゲインから求めた統計量を前記バネ上の質量で除することにより、前記車両の前記ロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出してもよい。
　前記左右のサスペンションは、それぞれエアサスペンションであり、前記ロールモーメント算出部は、前記左右のサスペンションの変位の差分と、前記左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、前記ロールモーメントを算出してもよい。
　本開示の重心高推定装置によれば、車両のバネ上に積載された積荷の配置又は質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化する場合であっても、バネ上の重心の高さをより高い精度で推定できる。
実施の形態１の重心高推定装置が設けられた車両を車両後方から視た模式図である。 車両のロール中心まわりのモーメントについての説明図である。 重心高推定装置の構成を示すブロック図である。 重心高推定装置の動作を示すフローチャートである。 ロールモーメント／横加速度の近似直線を示すグラフである。 横加速度と、ロールモーメントとの関係を模式的に示すグラフである。 横加速度と、ロールモーメントとの関係を模式的に示すグラフである。 実施の形態２の重心高推定装置の構成を示すブロック図である。 周波数伝達関数のゲインおよび位相を模式的に示すグラフである。 重心高推定装置の動作を示すフローチャートである。
［実施の形態１］
　以下、本開示の実施の形態１を図１～図５に基づいて説明する。
　図１は、本開示の実施の形態１に係る重心高推定装置が設けられた車両１を車両後方から視た模式図である。
　車両１は、バネ下２と、バネ下２に取り付けられた左後輪３Ｌおよび右後輪３Ｒと、バネ下２の上に設けられた左右のサスペンションの一例としてのエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒと、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒに支持されたバネ上５と、を備える。バネ上５には、積荷６が積載されている。
　図２は、車両１のロール中心ＲＣまわりのモーメントについての説明図である。車両１については、図２に示すように、ロール中心ＲＣまわりのモーメントについて、以下の式（１）が成立する。式（１）中、Ｍｘは、バネ上５のロールモーメントであり、ｈｓｍは、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さであり、Ｆｙは、バネ上５に作用する遠心力である。また、ｍｓｍはバネ上５の質量であり、Ｇｙは、車両１の幅方向の加速度である横加速度であり、Ｍｃｏｎｓｔは積荷６が側方にずれて積載されることなどによる、バネ上５のロールモーメントのオフセット量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　バネ上５に作用する遠心力Ｆｙについて、以下の式（２）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記の式（１）に式（２）を代入することで式（３）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記の式（３）の時刻aにおいて成立する式を、時間により変化する記号に添え字aを付けて表すと、式（４）となる。また、時刻aとは異なる時刻bにおいて成立する式を、時間により変化する記号に添え字bを付けて表すと、式（５）となる。ここで、物流拠点間の走行中であれば、積荷６の配置および質量は変化しないと考えられるので、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍ、バネ上５の質量ｍｓｍ、バネ上５のロールモーメントのオフセット量Ｍｃｏｎｓｔは一定であると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　以上の式（４）および式（５）の辺々差分をとり、ｈｓｍについて変形すると、以下の式（６）となり、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求めることができる。式（６）中のＤは、横加速度Ｇｙの変化量に対する車両１のロールモーメントＭｘの変化量で表される比例係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　後軸のサスペンションにエアサスペンションを用いる場合、ロールモーメントＭｘは、後軸エアサスペンションの変位および圧力から、以下の式（７）を用いても求めることができる。式（７）中、Ｋφ１３は、エアサスペンション以外の前後のサスペンションロール剛性の和である統合ロール剛性であり、車両に固有の一定の値である。式（７）中のＭＳは、後輪３Ｌおよび３Ｒのエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒが支持するロールモーメントである。また、φ２は、サスロール角であり、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離と左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの上下方向の変位の差分ｈｄから求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、式（７）中のＭＳは、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離Ｔｒｄ２とそれぞれのエアサスペンションの支持力ＰＬとＰＲとの差分に基づいて、式（８）を用いて求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、前後のサスペンションにエアサスペンションを用いず、リーフスプリングあるいはコイルスプリングなどの機械式ばねを用いた場合、式（７）中のＭＳを０として、式（９）を用いてバネ上のロールモーメントＭｘを求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、前後のサスペンションにエアサスペンションを用いず、リーフスプリングあるいはコイルスプリングなどの機械式ばねを用いており、かつ、前後左右のサスペンションの変位が分かる場合、式（１０）を用いてバネ上のロールモーメントＭｘを求めることもできる。
　式（１０）は、車両が四輪の場合である。式（１０）中、ＦＺ１Ｌは前軸左側サスペンションのばね上の支持力であり、ＦＺ１Ｒは前軸右側サスペンションのバネ上の支持力であり、ＦＺ２Ｌは後軸左側サスペンションのバネ上の支持力であり、ＦＺ２Ｒは後軸右側サスペンションのバネ上の支持力である。これらサスペンションの支持力Ｆzは、各サスペンションの変位から、予め生成したマップなどにしたがって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　なお、式（１０）は、車両が四輪の場合としたが、車両が六輪あるいは八輪の場合についても、式（１０）と同様の式を用いて求めることができる。
　車両１には、バネ上５の重心の高さを推定する重心高推定装置１０が設けられる。
　図３は、重心高推定装置１０の構成を示すブロック図である。
　重心高推定装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等の記憶媒体を含む。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶している。制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、支持力測定部１２１、ロールモーメント算出部１２２、横加速度測定部１２３、質量測定部１２４、重心高算出部１２５および地上重心高算出部１２６として機能する。
　支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲをそれぞれ測定する。例えば、左右のサスペンション４Ｌおよび４Ｒ内の圧力に基づいて、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを測定する。また、ロールモーメント算出部１２２は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲの差分と、左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、ロールモーメントを算出する。より詳しくは、ロールモーメント算出部１２２は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲに基づいて、例えば、上述の式（７）および式（８）により、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する。また、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンションと、リーフスプリング又はコイルスプリングなどの機械式バネを併用する場合には、左右のエアサスペンションの変位から、予め生成したマップなどにしたがって機械式バネの支持力を求める。さらに、ロールモーメント算出部１２２は、求めた支持力と、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離Ｔｒｄ２とに基づいて、例えば、上述の式（７）～式（１０）により、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する。
　横加速度測定部１２３は、車両１の横加速度Ｇｙを測定する。質量測定部１２４は、バネ上５の質量ｍｓｍを測定する。質量測定部１２４は、車両１の各サスペンションの変位に基づいて、バネ上５の質量ｍｓｍを測定する。
　重心高算出部１２５は、横加速度Ｇｙに対するバネ上５のロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを算出し、この比例係数Ｄをバネ上５の質量ｍｓｍで除した値を、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍとして算出する。
　地上重心高算出部１２６は、重心高算出部１２５で算出した車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍに、地上からロール中心ＲＣまでの高さＨＲＣを加算し、地上からバネ上５の重心Ｑまでの高さＨＣＧを算出する。
　次に、重心高推定装置１０の動作を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。まず、支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを測定する（ステップＳ１）。次に、支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの上下方向の変位の差分ｈｄを測定する（ステップＳ２）。
　また、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを用いて、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒが支持するロールモーメントＭＳを算出する（ステップＳ３）。さらに、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの変位の差分ｈｄを用いてサスロール角φ２を算出する（ステップＳ４）。ロールモーメント算出部１２２は、上述の式（７）に従い、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する（ステップＳ５）。また、横加速度測定部１２３が、車両１の横加速度Ｇｙを測定する（ステップＳ６）。
　さらに、重心高算出部１２５が、支持力測定部１２１による支持力ＰＬおよびＰＲの測定を開始してから所定時間が経過するまで、ステップＳ１～Ｓ６を繰り返す（ステップＳ７）。つまり、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎにおいて、ステップＳ１～Ｓ６を実行し、各時刻ｔ１～ｔｎにおける、ロールモーメントＭｘ１、Ｍｘ２、Ｍｘ３・・・Ｍｘｎ、および横加速度Ｇｙ１、Ｇｙ２、Ｇｙ３・・・Ｇｙｎを求める。所定時間とは、重心高算出部１２５が、車両１のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍを所定精度で求めるために必要な支持力ＰＬおよびＰＲ等のサンプリングのための時間である。
　図５は、「ロールモーメントＭｘ／横加速度Ｇｙ」の近似直線を示すグラフである。重心高算出部１２５は、図５に示すように、横加速度Ｇｙを横軸とし、ロールモーメントＭｘを縦軸とするグラフを生成し、このグラフ上に、ステップＳ５及びＳ６で求めた値をプロットして、最小二乗法によりＭｘ／Ｇｙの近似直線を求める。この近似直線の傾きを比例係数Ｄとする（ステップＳ８）。
　また、質量測定部１２４が、車両１の質量ｍｓｍを測定する（ステップＳ９）。また、重心高算出部１２５が、式（３）に従い、車両１のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する（ステップＳ１０）。さらに、地上重心高算出部１２６が、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを用いて、地上からバネ上５の重心Ｑまでの高さＨＣＧを算出する（ステップＳ１１）。
［実施の形態１における効果］
　以上説明したように、本実施の形態における重心高推定装置１０によれば、横加速度Ｇｙに対するバネ上５のロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを算出し、この比例係数Ｄをバネ上５の質量ｍｓｍで除した値を、車両１のロール中心からバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍとして算出する。よって、物流拠点などに立ち寄って積荷の配置又は質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化した場合であっても、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲ、変位の差分ｈｄ、ならびに横加速度Ｇｙを測定するだけで、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さを推定できる。また、外部の特別な設備を必要とせず、通常の走行中に、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さを容易に推定できる。
　また、最小二乗法により横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを求めたので、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘの測定値にばらつきがあっても、バネ上５の重心高さを高精度で推定できる。
［実施の形態２］
　実施の形態１では、最小二乗法により横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを求める場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数のゲインＤ’を求める場合の例について説明する。
　図６Ａおよび図６Ｂは、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとの関係を模式的に示す図であり、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘの変動を示している。図６Ａは、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとが、同一の位相で振動する様子を示し、図６Ｂは、ロールモーメントＭｘが、横加速度Ｇｙに比べて、位相Δだけ遅れて振動する様子を示す。
　図６Ａおよび図６Ｂのグラフでは、横軸に時間を示し、縦軸に振幅を示す。図６Ａおよび図６Ｂの例では、横加速度Ｇｙは、実線で示すように、振幅１の正弦波形を示し、ロールモーメントＭｘは、破線で示すように、振幅２の正弦波形を示す。図６Ａに示すように、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相が一致する場合、上述の式（６）の横加速度Ｇｙの変化量に対する車両１のロールモーメントＭｘの変化量で表される比例係数Ｄは、２となる。
　一方、図６Ｂに示すように、ロールモーメントＭｘが、横加速度Ｇｙに比べて、位相Δだけ遅れて振動する場合、比例係数Ｄは、時間に応じて変動する。例えば、重心高算出部１２５が、比例係数Ｄを最小二乗法により求めたとすれば、比例係数Ｄは、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相が一致する場合に比べて小さくなり、比例係数Ｄの精度が低下するという問題があった。
　また、ロールモーメントＭｘが路面の凹凸に起因するノイズの影響を受けた場合に、最小二乗法により比例係数Ｄを求めたとすれば、比例係数Ｄの精度が低下しやすいという問題があった。
　そこで、実施の形態２に係る重心高推定システムは、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの伝達関数のゲインＤ’を求める。このゲインＤ’は、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相差の影響を受けない。したがって、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相差に起因して、車両１のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍの算出精度が低下することを抑制できる。
　また、実施の形態２に係る重心高推定システムは、周波数伝達関数のゲインＤ’の低周波成分を用いて車両１のロール中心からバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。この重心高推定システムは、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の低周波成分を利用することにより、路面の凹凸に起因するノイズやＡ／Ｄ変換時の電気的ノイズの影響を受けやすいゲインＤ’の高周波成分を除外するので、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍをより高精度で求めることができる。
　図７は、実施の形態２の重心高推定装置２０の構成を示すブロック図である。
　重心高推定装置２０は、図３の重心高推定装置１０と比較すると、重心高算出部１２５を有さず、制御部１２において伝達関数算出部２０１および重心高算出部２０２をさらに有することが異なる。以下、実施の形態２に係る重心高推定装置２０において、実施の形態１に係る重心高推定装置１０と同一の機能ブロックについては、同一の符号を付して説明を省略する。
　伝達関数算出部２０１は、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数を算出する。ここでは、伝達関数算出部２０１が平均ピリオドグラム法により周波数伝達関数を求める場合について説明する。横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘのクロススペクトルＨＭＧは、以下の式（１１）により表される。式(１１)においてＲ（Ｍｘ）は、ロールモーメントＭｘのフーリエ変換である。また、Ｓ（Ｇｙ）を横加速度Ｇｙのフーリエ変換とし、Ｓ＊（Ｇｙ）は、Ｓ（Ｇｙ）の複素共役とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　また、横加速度ＧｙのオートパワースペクトルＨＧＧは、以下の式（１２）により、表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　式(１２)においてＳ＊（Ｇｙ）は、Ｓ（Ｇｙ）の複素共役である。この場合に、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数Ｆは、以下の式（１３）により、表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上の重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する。図８を参照して、重心高算出部２０２の動作を説明する。
　図８は、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数Ｆを模式的に示すグラフである。図８の上側のグラフは、横軸に周波数、縦軸にゲインをそれぞれ対数目盛上において示す両対数グラフである。図８の下側のグラフは、横軸に対数目盛上において周波数を示し、縦軸に位相を示す片対数グラフである。図８の上側のグラフに示すように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’は、図８の丸枠Ｃで示した周波数０．０１～０．３Ｈｚにおいて約２の最大値をとってほぼ一定となり、周波数が高くなるにつれて減少する。周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の高周波成分は、Ａ／Ｄ変換時の電気的なノイズや、直進時の路面の凹凸に起因するノイズを含んでいる。
　そこで、重心高算出部２０２は、ノイズの影響を除去するため、図８の丸枠Ｃで示したように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、所定値以下の周波数に対応するゲインＤ’を取得する。この所定値とは、例えば、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを精度よく求めるために利用可能であることが実験的に確認されている周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の上限値であり、例えば、最高でも１ヘルツである。重心高算出部２０２は、所定値以下の周波数に対応する複数の周波数伝達関数のゲインＤ’が存在する場合には、これらの複数の周波数伝達関数のゲインＤ’の統計量を取得する。統計量は、例えば、平均値であるが、中央値又は最頻値であってもよい。
　図７の説明に戻る。式（６）と同様に、重心高算出部２０２は、以下の式（１４）に示すように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　また、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の許容範囲を記憶部１１から読み出す。ゲインＤ’の許容範囲は、例えば、実験により予め求められたゲインＤ’のとり得る範囲である。重心高算出部２０２は、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量と、読み出した許容範囲とを比較する。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎは、例えば、所定時間ごとに定められた時刻である。
　重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のうち、許容範囲内の値を有する統計量について時刻ｔ１～ｔｎの全体における平均値をさらに求める。重心高算出部２０２は、バネ上５の質量ｍｓｍで時刻ｔ１～ｔｎの全体における平均値を除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。
　図９のステップＳ１～Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１およびステップＳ１０１～Ｓ１０４は、重心高推定装置２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１～Ｓ６およびステップＳ１１については、図４のフローチャートと同一であるため、説明を省略する。
　ステップＳ１０１では、伝達関数算出部２０１は、平均ピリオドグラム法により、エアサスペンション４Ｌおよび４ＲのロールモーメントＭｘおよび横加速度Ｇｙを用いて、周波数伝達関数Ｆを求める（ステップＳ１０１）。次に、伝達関数算出部２０１は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、低周波成分の周波数に対応するゲインＤ’、例えば、所定値以下の周波数に対応するゲインＤ’を取得する。所定値以下の周波数に対応する複数のゲインＤ’が存在する場合には、これらのゲインＤ’の平均値を算出する（ステップＳ１０２）。
　また、重心高算出部２０２は、支持力測定部１２１による支持力ＰＬおよびＰＲの測定を開始してから所定時間が経過するまで、ステップＳ１～Ｓ６，Ｓ１０１，Ｓ１０２を繰り返す（ステップＳ７）。つまり、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎにおいて、ステップＳ１～Ｓ６，Ｓ１０１，Ｓ１０２を実行し、各時刻ｔ１～ｔｎの周波数伝達関数Ｆをそれぞれ求め、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに、所定値以下の周波数の伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値をそれぞれ求める。所定時間とは、重心高算出部２０２が、所定精度で重心高さを求めるために必要な支持力ＰＬおよびＰＲ等をサンプリングするための時間である。
　また、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値と、読み出した許容範囲とを比較し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎに対応する周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値のうち、許容範囲内の値を有する平均値を取得する。重心高算出部２０２は、取得した平均値をさらに時刻ｔ１～ｔｎの全体において平均することにより、時刻ｔ１～ｔｎの全体での平均値を求める（ステップＳ１０３）。
　さらに、質量測定部１２４が、車両１の質量ｍｓｍを測定し（ステップＳ９）、重心高算出部２０２が、式（１４）に従い、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する（ステップＳ１０４）。
［実施の形態２における効果］
　本実施の形態によれば、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’を用いて、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求めるので、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとの間の位相差に起因して重心Ｑの高さ算出の精度が低下することを抑制できる。
　また、本実施の形態によれば、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、所定値以下の周波数の伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。このため、ロールモーメントＭｘが路面の凹凸に起因するノイズの影響を受けた場合に、ノイズの影響を受けやすいゲインＤ’の高周波成分を除去し、ゲインＤ’の低周波成分を用いて重心Ｑの高さを求めるので、重心Ｑの高さをより高い精度で求めることができる。
　なお、本実施の形態では、伝達関数算出部２０１が、平均ピリオドグラム法を用いて、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数を求める場合の例について説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されない。例えば、伝達関数算出部２０１は、自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡ, Autoregressive moving average）を用いて、周波数伝達関数を求めてもよい。この場合、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘについて、それぞれ自己回帰移動平均モデルを用いて、横加速度ＧｙのパワースペクトルおよびロールモーメントＭｘのパワースペクトルをそれぞれ求める。さらに、この横加速度ＧｙのパワースペクトルおよびロールモーメントＭｘのパワースペクトルを用いて、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数のゲインＤ’を求めることができる。
　なお、本実施の形態では、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のうち、許容範囲内の値を有する統計量について時刻ｔ１～ｔｎの全体における平均値をさらに求め、この平均値をバネ上５の質量ｍｓｍで除する場合の例について説明した。しかしながら、本開示は、時刻ｔ１～ｔｎの全体におけるゲインＤ’の統計量の平均値を求める構成に限定されない。例えば、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１～ｔｎについて求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のいずれかをバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める構成であってもよい。周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量を用いることにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍをより精度よく算出できる。
　以上、本開示を実施の形態１および２を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　本出願は、2017年4月17日付で出願された日本国特許出願（特願2017-081676）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示の重心高推定装置は、商用車などの車両における重心の位置の推定という点において有用である。
１　車両
２　バネ下
３Ｌ　左後輪
３Ｒ　右後輪
４Ｌ，４Ｒ　エアサスペンション
５　バネ上
６　積荷
１０　重心高推定装置
１１　記憶部
１２　制御部
２０　重心高推定装置
１２１　支持力測定部
１２２　ロールモーメント算出部
１２３　横加速度測定部
１２４　質量測定部
１２５　重心高算出部
１２６　地上重心高算出部
２０１　伝達関数算出部
２０２　重心高算出部

Claims (4)

  1. 　車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、前記車両におけるバネ上のロールモーメントを算出するロールモーメント算出部と、
    　前記車両の幅方向の加速度である横加速度を測定する横加速度測定部と、
    　前記バネ上の質量を測定する質量測定部と、
    　前記横加速度に対する前記ロールモーメントの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
    　前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部と、
    　を備える重心高推定装置。
  2. 　前記重心高算出部は、前記伝達関数のゲインのうち、所定値以下の周波数に対応する前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両の前記ロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する、
    　請求項１に記載の重心高推定装置。
  3. 　前記重心高算出部は、前記所定値以下の周波数に対応する複数の前記伝達関数のゲインから求めた統計量を前記バネ上の質量で除することにより、前記車両の前記ロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する、
    　請求項２に記載の重心高推定装置。
  4. 　前記左右のサスペンションは、それぞれエアサスペンションであり、
    　前記ロールモーメント算出部は、前記左右のサスペンションの変位の差分と、前記左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、前記ロールモーメントを算出する、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の重心高推定装置。
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