WO2018220861A1 - 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置 - Google Patents

車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置 Download PDF

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祐一郎 水口
正樹 伊澤
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株式会社ショーワ
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle state estimation device that estimates the state of a vehicle, a control device, a suspension control device, and a suspension device.
  • Patent Document 1 discloses a technique of determining a control amount of a vehicle adjustment member based on an optimal feedback gain which is preset according to a dynamic model concerning the height of a vehicle.
  • Patent Document 2 discloses a technique for acquiring an estimated yaw rate and a reference yaw rate based on a model of a vehicle and controlling a steering characteristic based on these yaw rates.
  • An object of the present invention is to realize a vehicle state estimation device and a control device capable of suitably estimating the state of a vehicle, and a suspension control device and a suspension device capable of realizing a high ride quality.
  • a vehicle state estimation apparatus for estimating a vehicle state, including a vehicle model calculation unit for performing calculation using a vehicle model, the vehicle model A calculation unit refers to one or more input values and performs a linear calculation on a state quantity related to the vehicle state to calculate one or more output values, and at least at least the calculation result by the linear calculation unit. And a non-linear operation unit for performing a non-linear operation in which a part is directly or indirectly referred to.
  • the control device comprises a vehicle state estimation unit that estimates a vehicle state, and a reference vehicle model calculation unit that performs calculations on a reference vehicle model; A subtraction unit that subtracts a reference output that is an output value of the reference vehicle model calculation unit from an estimated output that is an output value of the vehicle state estimation unit, an integration unit that integrates the subtraction result by the subtraction unit, and the vehicle state
  • the first amplification unit that amplifies the estimated state quantity that is the calculation target of the estimation unit
  • the second amplification unit that amplifies the integration result of the integration unit, and the state quantity that is the calculation target of the reference vehicle model calculation unit
  • the vehicle state estimation unit includes a vehicle model calculation unit that performs calculation using a vehicle model, and the vehicle model calculation unit refers to one or
  • the suspension control apparatus is a suspension control apparatus that controls the damping force of the suspension, and includes a vehicle state estimation unit that estimates a vehicle state, and the vehicle state estimation unit is configured to receive one or more input values.
  • a linear operation unit that calculates one or more output values by performing a linear operation on a state quantity related to the vehicle state with reference to at least a part of the operation result by the linear operation unit directly or indirectly And a non-linear operation unit for performing non-linear operation.
  • the suspension apparatus is a suspension apparatus including a suspension and a suspension control unit that controls the damping force of the suspension, the suspension control unit including a vehicle state estimation unit that estimates a vehicle state.
  • the vehicle state estimation unit refers to one or more input values, and performs a linear operation on a state quantity related to the vehicle state to calculate one or more output values, and the linear operation unit And a non-linear operation unit that performs non-linear operation by directly or indirectly referring to at least a part of the operation result.
  • the state of the vehicle can be suitably estimated. Further, according to the suspension control device and the suspension device according to the present invention, a high ride quality can be realized.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an ECU according to Embodiment 1 of the present invention. It is a block diagram showing an example of composition of a standard vehicles model operation part concerning Embodiment 1 of the present invention. It is a block diagram which shows the structural example of the vehicle condition estimation part which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a vehicle 900 according to the present embodiment.
  • a vehicle 900 includes a suspension system (suspension) 100, a vehicle body 200, wheels 300, tires 310, a steering member 410, a steering shaft 420, a torque sensor 430, a steering angle sensor 440, a torque applying unit 460, and a rack.
  • a pinion mechanism 470, a rack shaft 480, an engine 500, an electronic control unit (ECU) (control device, a steering control device, a suspension control device, a suspension control unit) 600, a power generation device 700 and a battery 800 are provided.
  • the suspension device 100 and the ECU 600 constitute a suspension device according to the present embodiment.
  • the wheel 300 on which the tire 310 is mounted is suspended on the vehicle body 200 by a suspension system 100. Since the vehicle 900 is a four-wheeled vehicle, four suspension devices 100, four wheels 300 and four tires 310 are provided.
  • the tires and wheels of the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel and the right rear wheel are respectively the tire 310A and the wheel 300A, the tire 310B and the wheel 300B, the tire 310C and the wheel 300C, the tire 310D and the wheel It is also called 300D.
  • the configurations attached to the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel, and the right rear wheel will be represented by reference symbols “A”, “B”, “C” and “D”. There is.
  • the suspension system 100 includes a hydraulic shock absorber, an upper arm and a lower arm.
  • the hydraulic shock absorber also includes, as an example, a solenoid valve that is a solenoid valve that adjusts the damping force generated by the hydraulic shock absorber.
  • a solenoid valve that is a solenoid valve that adjusts the damping force generated by the hydraulic shock absorber.
  • the hydraulic shock absorber may use a solenoid valve other than the solenoid valve as the solenoid valve for adjusting the damping force.
  • a solenoid valve using an electromagnetic fluid (magnetic fluid) may be provided as the solenoid valve.
  • a power generation device 700 is attached to the engine 500, and the power generated by the power generation device 700 is accumulated in the battery 800.
  • a steering member 410 operated by the driver is connected to one end of a steering shaft 420 so as to transmit torque, and the other end of the steering shaft 420 is connected to a rack and pinion mechanism 470.
  • the rack and pinion mechanism 470 is a mechanism for converting the rotation around the axis of the steering shaft 420 into displacement along the axial direction of the rack axis 480.
  • the wheels 300A and 300B are steered via the tie rods and knuckle arms.
  • the torque sensor 430 detects the steering torque applied to the steering shaft 420, in other words, the steering torque applied to the steering member 410, and provides the ECU 600 with a torque sensor signal indicating the detection result. More specifically, torque sensor 430 detects the torsion of a torsion bar provided in steering shaft 420, and outputs the detection result as a torque sensor signal.
  • a magnetostrictive torque sensor may be used as the torque sensor 430.
  • the steering angle sensor 440 detects the steering angle of the steering member 410, and provides the detection result to the ECU 600.
  • the torque application unit 460 applies an assist torque or a reaction torque according to the steering control amount supplied from the ECU 600 to the steering shaft 420.
  • the torque application unit 460 includes a motor that generates an assist torque or a reaction torque according to a steering control amount, and a torque transmission mechanism that transmits the torque generated by the motor to the steering shaft 420.
  • control amount a current value, a duty ratio, an attenuation factor, an attenuation ratio etc. are mentioned as a specific example of the "control amount" in this specification.
  • to connect in a torque transmittable manner refers to being connected so that the rotation of one member causes the rotation of the other member, and, for example, one member and the other member Is integrally formed, the other member is fixed directly or indirectly to one member, and one member and the other member are interlocked via a joint member or the like At least including the case where it is connected.
  • the steering device in which the steering member 410 to the rack shaft 480 are always mechanically connected has been described as an example, but this does not limit the present embodiment, and the steering according to the present embodiment
  • the device may be, for example, a steer-by-wire steering device.
  • the matters described below in the present specification can also be applied to a steer-by-wire steering apparatus.
  • the ECU 600 centrally controls various electronic devices provided in the vehicle 900. More specifically, the ECU 600 controls the magnitude of the assist torque or the reaction torque to be applied to the steering shaft 420 by adjusting the steering control amount supplied to the torque application unit 460.
  • the ECU 600 controls the suspension system 100 by supplying a suspension control amount. More specifically, the ECU 600 controls the opening and closing of the solenoid valve by supplying a suspension control amount to the solenoid valve included in the hydraulic shock absorber included in the suspension device 100. In order to enable this control, a power line for supplying drive power from the ECU 600 to the solenoid valve is provided.
  • the vehicle 900 is provided for each wheel 300, and includes a wheel speed sensor 320 for detecting the wheel speed (angular velocity of each wheel) of each wheel 300, a lateral G sensor 330 for detecting lateral acceleration of the vehicle 900, and front and rear of the vehicle 900.
  • G sensor 340 for detecting the acceleration in the direction
  • a yaw rate sensor 350 for detecting the yaw rate of the vehicle 900
  • an engine torque sensor 510 for detecting the torque generated by the engine 500
  • an engine speed sensor 520 for detecting the number of rotations of the engine 500
  • the brake pressure sensor 530 which detects the pressure applied to the brake fluid which a brake device has is provided.
  • the detection results of these various sensors are supplied to the ECU 600.
  • the vehicle 900 is an ABS (Antilock Brake System) that is a system for preventing wheel lock at the time of braking, TCS (Traction Control System) that suppresses idling of the wheel at the time of acceleration, etc.
  • the vehicle includes a brake apparatus capable of controlling VSA (Vehicle Stability Assist), which is a vehicle behavior stabilization control system having an automatic brake function for yaw moment control at the time of turning and a brake assist function.
  • VSA Vehicle Stability Assist
  • ABS, TCS, and VSA compare the wheel speed determined according to the estimated vehicle speed with the wheel speed detected by the wheel speed sensor 320, and the values of these two wheel speeds are predetermined values. If there is a difference, it is determined that the vehicle is in the slip state.
  • the ABS, TCS, and VSA stabilize the behavior of the vehicle 900 by performing optimal brake control and traction control according to the traveling state of the vehicle 900 through such processing.
  • the supply of the detection results by the various sensors described above to the ECU 600 and the transmission of the control signal from the ECU 600 to each unit are performed via a CAN (Controller Area Network) 370.
  • CAN Controller Area Network
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a hydraulic shock absorber in the suspension apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the suspension system 100 includes a cylinder 101, a piston 102 slidably provided in the cylinder 101, and a piston rod 103 fixed to the piston 102.
  • the cylinder 101 is divided into an upper chamber 101a and a lower chamber 101b by a piston 102, and the upper chamber 101a and the lower chamber 101b are filled with hydraulic oil.
  • the suspension device 100 includes a communication passage 104 that causes the upper chamber 101 a and the lower chamber 101 b to communicate, and on the communication passage 104, the damping force of the suspension device 100 is adjusted.
  • a solenoid valve 105 is provided.
  • the solenoid valve 105 includes a solenoid 105 a and a valve 105 b which is driven by the solenoid 105 a and changes the flow passage cross-sectional area of the communication passage 104.
  • the solenoid 105a takes in and out the valve 105b in accordance with the amount of suspension control supplied from the ECU 600, whereby the flow passage cross-sectional area of the communication passage 104 is changed, and the damping force of the suspension device 100 is changed.
  • suspension device 100 an active suspension or an air suspension may be used as the suspension device 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the ECU 600. As shown in FIG.
  • the ECU 600 includes a control amount calculation unit 1000 and a vehicle state estimation unit (vehicle state estimation device) 1200.
  • Vehicle parts 1300 shown in FIG. 4 represent various parts of the vehicle 900 controlled with reference to the calculation result by the control amount calculation part 1000, and various sensors for acquiring the state quantity of the vehicle 900.
  • the suspension apparatus 100 and the torque application unit 460 are mentioned as an example of each part of the vehicle 900 to be controlled, and the yaw rate sensor 350 is mentioned as an example of various sensors.
  • control amount calculation unit 1000 includes a reference vehicle model calculation unit 1100, a subtraction unit 1012, an integration unit 1014, a first amplification unit 1021, a second amplification unit 1022, a third amplification unit 1023, And an adder unit 1024.
  • the reference vehicle model operation unit 1100 performs an operation using the reference vehicle model on the input value, and supplies a reference output that is the operation result to the subtraction unit 1012. Further, the reference vehicle model calculation unit 1100 supplies various state quantities to be calculated to the third amplification unit 1023 as reference state quantities.
  • the reference output that the reference vehicle model calculation unit 1100 outputs has a meaning as a target value in vehicle control.
  • the reference output constitutes at least a part of the various state quantities to be calculated.
  • road surface displacement and operation input can be given as shown in FIG.
  • the operation input includes the steering angle of the steering member 410.
  • the reference vehicle model calculation unit 1100 As an example of the reference state quantities supplied to the subtraction unit 1012 and the third amplification unit 1023 by the reference vehicle model calculation unit 1100, the vertical sprung velocity w of the vehicle body 200, the roll rate p, the pitch rate q, and the yaw rate r At least one is mentioned. A more specific configuration of the reference vehicle model calculation unit 1100 will be described later.
  • Subtraction unit 1012 acquires an estimated output from vehicle state estimation unit 1200 described later, subtracts the reference output output from reference vehicle model calculation unit 1100 from the acquired estimated output, and supplies the subtraction result to integration unit 1014 .
  • the estimated value of the sprung vertical velocity of the vehicle body 200, the estimated value of the roll rate, and the pitch as an example of the estimated output and the estimated state quantity respectively supplied from the vehicle state estimation unit 1200 to the subtraction unit 1012 and the first amplification unit 1021
  • An estimated value of rate etc. may be mentioned.
  • the integrating unit 1014 integrates the subtraction result of the subtracting unit 1012.
  • the integration result is supplied to the second amplification unit 1022.
  • the first amplification unit 1021 amplifies the estimated amount of state supplied from the vehicle state estimation unit 1200 using the amplification coefficient K1, and supplies the result of amplification to the addition unit 1024.
  • the second amplification unit 1022 amplifies the integration result by the integration unit 1014 using the amplification coefficient K2, and supplies the amplified result to the addition unit 1024.
  • the third amplification unit 1023 integrates the reference state quantity supplied from the reference vehicle model calculation unit 1100 using the amplification coefficient K3, and supplies the integration result to the addition unit 1024.
  • the adder 1024 adds the result of amplification by the first amplifier 1021, the result of amplification by the second amplifier 1022, and the result of amplification by the third amplifier 1023, and adds the result to the vehicle state estimator 1200. , And supply to each part 1300 of the vehicle.
  • the addition result by the addition unit 1024 represents the calculation result by the control amount calculation unit 1000.
  • the control amount calculation unit 1000 subtracts the reference output which is the output value of the reference vehicle model calculation unit 1100 from the estimated output which is the output value of the vehicle state estimation unit 1200, and integrates the subtraction result by the subtraction unit 1012 Integration unit 1014, a first amplification unit 1021 for amplifying an estimated state quantity to be calculated by the vehicle condition estimation apparatus 1200, a second amplification unit 1022 for amplifying the integration result by the integration unit 1014, and a reference vehicle model
  • the third amplification unit 1023 that amplifies the reference state quantity, which is the calculation target of the calculation unit 1100, the amplification result by the first amplification unit 1021, the amplification result by the second amplification unit 1022, and the third amplification unit 1023 Since the addition unit 1024 for adding the amplification result is provided, the reference model characteristics can be followed without deviation.
  • control amount calculation unit 1000 includes the integration unit 1014, it is possible to follow the reference model characteristics without deviation.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the reference vehicle model calculation unit 1100.
  • the reference vehicle model calculation unit 1100 includes a main calculation unit 1110, a tire ground contact load calculation unit 1120, a slip calculation unit 1130, and a tire model calculation unit 1140.
  • the main calculation unit 1110 refers to one or more input values and calculates one or more output values by performing a linear operation on a state quantity related to the vehicle state.
  • the main operation unit 1110 is a first input matrix operation unit 1111, a second input matrix operation unit 1112, a third input matrix operation unit 1113, a fourth input matrix operation unit 1118, and an addition.
  • a unit 1114, an integrator 1115, a system matrix calculator 1116, and an observation matrix calculator 1117 are provided.
  • the first input matrix calculation unit 1111, the second input matrix calculation unit 1112, the third input matrix calculation unit 1113, and the fourth input matrix calculation unit 1118 are also referred to as a first calculation unit.
  • Road surface displacement (displacement in the vertical direction) z0fl , z0fr , z0rl , z0rr is input as an example to the first input matrix operation unit 1111 that performs an operation on the input matrix B0 for road surface input.
  • the subscripts “fl”, “fr”, “rl”, and “rr” are subscripts for clearly indicating that they relate to the front left, front right, rear left, and rear right wheels, respectively.
  • z 0fl , z 0fr , z 0rl and z 0rr may be collectively expressed as z 0fl to z 0rr . The same applies to other parameters.
  • the first input matrix calculation unit 1111 calculates an input matrix B 0 for the input road surface displacements z 0fl to z 0rr , and supplies the calculation result to the addition unit 1114.
  • the second input matrix operation unit 1112 that performs an operation on the input matrix B1 with respect to the operation amount operates the input matrix B1 for the steering angle of the steering member 410 as an example, and supplies the operation result to the addition unit 1114.
  • the third input matrix computing unit 1113 that performs computation on the input matrix B2 with respect to tire longitudinal / lateral forces includes tire longitudinal forces F x0fl to F x0rr of the respective wheels supplied from a tire model computing unit 1140 described later, and The input matrix B2 is calculated with respect to the tire lateral forces F y0 fl to F y0 rr , and the calculation result is supplied to the addition unit 1114.
  • the fourth input matrix calculator 1118 which performs an operation on the input matrix B3 with respect to the force by the variable damper or the active suspension, calculates the input matrix B3 with respect to the output of the steering stability and riding comfort controller 1150 described later. The result is supplied to the addition unit 1114.
  • the addition unit 1114 is connected to a first input matrix operation unit 1111, a second input matrix operation unit 1112, a third input matrix operation unit 1113, a fourth input matrix operation unit 1118, and a system matrix operation unit 1116 described later.
  • the addition results are supplied to the integration unit 1115.
  • the integration unit 1115 integrates the addition result supplied from the addition unit 1114.
  • the integration result by the integration unit 1115 is supplied to the third amplification unit 1023, the system matrix calculation unit 1116, and the observation matrix calculation unit 1117 described above.
  • a system matrix operation unit (second operation unit) 1116 calculates a system matrix A for the integration result of the integration unit 1115, and supplies the calculation result to the addition unit 1114.
  • the observation matrix calculation unit (third calculation unit) 1117 calculates the observation matrix C with respect to the integration result by the integration unit 1115, and supplies the calculation result to the subtraction unit 1012 described above as a normative output. Further, the result of computing the observation matrix C is also supplied to the slip calculating unit 1130.
  • the calculation in each unit of the main calculation unit 1110 is executed as a linear calculation. Therefore, according to the main calculation unit 1110 having the above configuration, linear calculation can be suitably performed on the state quantities related to the vehicle state with reference to one or more input values.
  • the input to the main processing unit 1110 is not limited to the above example, for example, ⁇ A steering torque, a wheel angular velocity of each wheel, an actual steering angle of each wheel, and a driving torque of each wheel are input to the main operation unit 1110, and the main operation unit 1110 performs linear operation on these input values It may be configured to execute.
  • the main operation unit 1110 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by each system matrix A, input matrix B, and observation matrix C, and the vehicle model switching unit Each vehicle model can be switched by referring to the input of.
  • the vehicle 900 may be configured to include a loading amount detection sensor, and the main calculation unit 1110 may be configured to input a detection value by the loading amount detection sensor.
  • the main calculation unit 1110 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by the system matrix A, the input matrix B, and the observation matrix C according to each load amount. The switching unit may switch each vehicle model in accordance with the detection value of the loading amount detection sensor.
  • the input to the main processing unit 1110 is ⁇ Yaw rate ⁇ before and after G ⁇ Horizontal G
  • the configuration may further include at least one of a brake pressure, a VSA flag, a TCS flag, an ABS flag, an engine torque, and an engine speed.
  • the main operation unit 1110 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by each system matrix A, input matrix B, and observation matrix C, and the vehicle model switching unit Each vehicle model can be switched by referring to the input of.
  • u, v, w are x, y, z direction components of the sprung velocity of the vehicle body 200
  • p, q, r are the x, y, z direction components of the sprung angular velocity of the vehicle body 200, that is, the roll rate, the pitch rate, and the yaw rate.
  • DampSt fl to DampSt rr are damper strokes of each wheel
  • z 1flm to z 1rrm is the unsprung displacement of each wheel
  • w 1flm to w 1rrm is the unsprung speed of each wheel
  • ⁇ is the actual steering angle
  • d ⁇ is the actual steering angular speed.
  • the x direction indicates the traveling direction (front-rear direction) of the vehicle 900
  • the z direction indicates the vertical direction
  • the y direction indicates a direction (lateral direction) perpendicular to both the x direction and the z direction.
  • the actual steering angle ⁇ and the actual steering angular speed d ⁇ may be set individually for each of the wheels 300.
  • the type of reference output output from the main operation unit 1110 is determined by how to select the observation matrix C. As an example, if the reference output output from the main operation unit 1110 is expressed as a specific state quantity vector y, the sprung vertical velocity w, the roll rate p, and the pitch rate q are included as follows.
  • the reference output output from the main operation unit 1110 is a physical quantity that can be expressed by any one or a combination of the state quantities included in the above-described state quantity vector x.
  • An example of an equation of motion to be computed by the main computing unit 1110 is as follows.
  • m is the sprung mass of the vehicle (ie, the mass of the vehicle body 200)
  • F x , F y and F z are forces in the x, y and z directions acting on the sprung portion of the vehicle (ie the vehicle body 200)
  • M x , M y and M z are moments about the x, y and z axes acting on the spring of the vehicle
  • l x , l y and l z are moments of inertia about the x, y and z axes on the spring of the vehicle
  • l zx is the inertial product of the y axis.
  • F zflm etc. is the suspension force of each wheel
  • m 1 is the unsprung mass.
  • the dot “ ⁇ ” attached above each physical quantity represents a time derivative.
  • ⁇ is a steering angle
  • I s is the wheel inertia moment about the kingpin axis
  • C s is Kingpin equivalent viscous friction coefficient
  • K s is the equivalent modulus of elasticity about the kingpin axis.
  • the main computing unit 1110 also targets the equation of motion relating to the wheel rotational motion. Further, there are a plurality of relations (for example, a relation connecting sprung and unsprung, etc.) which link physical quantities appearing in the equations of motion, and each of the equations of motion is solved together with these relations.
  • x is a vector indicating a state quantity
  • f (x) and g (x) are functions of x and are expressed as vectors.
  • the matrix A shown below is obtained, and the matrices B and C shown below are obtained in the same manner.
  • the matrix A corresponds to the above-mentioned system matrix A
  • the matrix B corresponds to the above-mentioned input matrices B0, B1, B2, B3
  • the matrix C corresponds to the above-mentioned observation matrix C.
  • the main operation unit 1110 shown in FIG. 4 is configured to linearly calculate the target equation of motion.
  • the slip calculation unit 1130 calculates the slip ratios s fl to s rr of the wheels with reference to the calculation result by the observation matrix calculation unit 1117 and the wheel angular velocity ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel detected by the wheel speed sensor 320.
  • the slip angles ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel are calculated as the calculation result by the observation matrix calculation unit 1117, and the calculated result is supplied to the tire model calculation unit 1140.
  • the tire ground contact load calculation unit 1120 uses the unsprung displacements z 1flm to z 1frrm of the wheels obtained by calculation by the integrating unit 1115 and the road surface displacements z 0fl to z 0rr of the wheels, and the ground loads F z0fl to F of the wheels. z0 rr is calculated, and the calculated result is supplied to the tire model calculation unit 1140.
  • the tire model calculation unit 1140 performs non-linear calculation by directly or indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1110.
  • the tire model calculation unit 1140 calculates the slip ratio s fl to s rr of each wheel, the slip angle ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel, and the tire grounding load obtained by the calculation by the observation matrix calculation unit 1117.
  • the non-linear operation is performed with reference to the ground loads F z0 fl to F z 0 rr of each wheel calculated by the calculation unit 1120. That is, in the example shown in FIG. 4, the tire model calculation unit 1140 performs non-linear calculation by indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1110.
  • the tire model calculation unit 1140 refers to the slip ratios s fl to s rr of the wheels, the slip angles ⁇ fl to ⁇ rr of the wheels, and the ground loads F z0 fl to F z 0 rr of the wheels.
  • the tire longitudinal force F x 0 fl to F x 0 rr of each wheel and the tire lateral force F y 0 fl to F y 0 rr of each wheel are calculated using arithmetic expressions relating to the tire model.
  • a specific computing equation by the tire model computing unit 1140 does not limit the present embodiment, for example,
  • F Px 0 fl in the first equation represents the tire longitudinal force of the left front wheel when going straight. Each variable is a value dependent on tire characteristics and F z 0 fl .
  • F Py 0 fl in the second equation represents the tire lateral force without tire longitudinal force.
  • the tire model calculation unit 1140 that performs nonlinear calculation by directly or indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1110 is the tire longitudinal force F x0fl to F x0rr of each wheel, and the tire of each wheel It can also be understood as a tire force estimation device that calculates the lateral forces F y0fl to F y0rr .
  • the main operation unit 1110 performs linear operation
  • the tire model operation unit 1140 directly or indirectly at least part of the operation result by the main operation unit 1110 Perform the nonlinear operation referenced in
  • tire model calculation unit 1140 performs non-linear operation based on the tire model, non-linear operation can be suitably separated from linear operation.
  • the third input matrix operation unit 1113 takes in the non-linear operation result by the tire model operation unit 1140 as an input, the non-linear operation result can be suitably taken in the linear operation by the main operation unit 1110 . Therefore, the main operation unit 1110 can perform highly accurate operation while performing linear operation.
  • the steering stability and riding comfort control unit 1150 determines the control amount for controlling each part of the reference vehicle model and acts on the reference output output from the observation matrix calculation unit 1117 to supply the control amount to each part.
  • the output from the steering stability and riding comfort control unit 1150 is supplied to the fourth input matrix calculating unit 1118, and the input matrix B3 is calculated.
  • the steering stability / ride control unit 1150 performs skyhook control, roll attitude control, pitch attitude control and unsprung control processing, and control amount selection processing.
  • the skyhook control refers to ride comfort control (vibration control) that suppresses the fluctuation of the reference vehicle model when climbing over the unevenness of the road surface and enhances the ride comfort.
  • the skyhook target control amount is determined with reference to the sprung speed of the reference vehicle model, the stroke speed of four wheels, the pitch rate, and the roll rate, and the result is used in the control amount selection process. set to target.
  • each target control amount is calculated with reference to the turning roll rate and the steering angle, and the result is set as the target of the control amount selection process.
  • pitch attitude control pitch control is performed with reference to the pitch rate at acceleration / deceleration, pitch target control amount is calculated, and the result is set as a target of control amount selection processing.
  • damping control of the unsprung portion of the vehicle is performed with reference to the wheel speeds of the four wheels, the unsprung damping control target control amount is determined, and the determination result is used as the target of the control amount selection process.
  • the target control amount having the largest value among the skyhook target control amount, each target control amount calculated in the roll attitude control, the pitch target control amount, and the unsprung damping control target control amount. May be selected and output.
  • Vehicle condition estimation unit Vehicle condition estimation unit
  • the vehicle state estimation unit 1200 performs an operation on the input value using the estimation vehicle model, and supplies an estimated output that is the operation result to the subtraction unit 1012. Further, the vehicle state estimation unit 1200 supplies various state quantities to be calculated to the first amplification unit 1021.
  • the estimated output that the vehicle state estimation unit 1200 outputs has a meaning as an estimated value of each physical quantity related to the vehicle.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the vehicle state estimation unit 1200.
  • the vehicle state estimation unit 1200 includes a main calculation unit 1210, a tire ground contact load calculation unit 1220, a slip calculation unit 1230, and a tire model calculation unit 1240.
  • the main processing unit 1210 refers to one or more input values and calculates one or more output values by performing a linear operation on a state quantity related to the vehicle state.
  • the main operation unit 1210 includes a first input matrix operation unit 1211, a second input matrix operation unit 1212, a third input matrix operation unit 1213, a fifth input matrix operation unit 1219, and an addition.
  • a unit 1214, an integration unit 1215, a system matrix calculation unit 1216, and an observation matrix calculation unit 1217 are provided.
  • the first input matrix calculator 1211, the second input matrix calculator 1212, the third input matrix calculator 1213, and the fifth input matrix calculator 1219 are also referred to as a first calculator.
  • road surface displacement (displacement in the vertical direction) z 0fl , z 0fr , z 0rl , z 0rr is input to the first input matrix operation unit 1211 that performs an operation on the input matrix B 0 ′ for road surface input.
  • the first input matrix calculation unit 1211 calculates an input matrix B 0 ′ for the road surface displacements z 0 fl to z 0 rr which are input, and supplies the calculation result to the addition unit 1214.
  • the input matrix B 0 ′ calculated by the first input matrix calculation unit 1211 may be the same as or different from the input matrix B 0 calculated by the first input matrix calculation unit 1111.
  • the second input matrix computing unit 1212 that performs computation on the input matrix B1 ′ with respect to the operation amount computes the input matrix B1 ′ for the steering angle of the steering member 410 as an example, and supplies the computation result to the adding unit 1214 Do.
  • the input matrix B1 ′ calculated by the second input matrix calculation unit 1212 may be the same as or different from the input matrix B1 calculated by the second input matrix calculation unit 1112.
  • the third input matrix computing unit 1213 that performs computation on the input matrix B2 ′ with respect to the tire longitudinal / lateral force is the tire longitudinal forces F x0fl to F x0rr of the wheels supplied from the tire model computing unit 1240 described later, and the wheels
  • the input matrix B2 ′ is calculated with respect to the tire lateral forces F y0fl to F y0 rr of FIG .
  • the input matrix B2 ′ calculated by the third input matrix calculation unit 1213 may be the same as or different from the input matrix B2 calculated by the third input matrix calculation unit 1113.
  • the output of the control amount computing unit 1000 is input to a fifth input matrix computing unit 1219 that performs computation on the output of the control amount computing unit 1000 regarding the input matrix B4.
  • the fifth input matrix calculating unit 1219 calculates an input matrix B4 for the output of the control amount calculating unit 1000, and supplies the calculation result to the adding unit 1214.
  • the addition unit 1214 includes a first input matrix operation unit 1211, a second input matrix operation unit 1212, a third input matrix operation unit 1213, a fifth input matrix operation unit 1219, and a system matrix operation unit 1216 described later.
  • the addition results are supplied to the integration unit 1215.
  • the integrating unit 1215 integrates the addition result supplied from the adding unit 1214.
  • the integration result by the integration unit 1215 is output as an estimated state quantity, and is also supplied to the system matrix operation unit 1216 and the observation matrix operation unit 1217.
  • the system matrix calculation unit (second calculation unit) 1216 calculates a system matrix A ′ on the integration result of the integration unit 1215, and supplies the calculation result to the addition unit 1214.
  • the system matrix A ′ may be the same as or different from the system matrix A calculated by the system matrix calculator 1116.
  • the observation matrix computing unit (third computing unit) 1217 computes the observation matrix C ′ on the integration result by the integrating unit 1215, and supplies the computation result to the above-described subtracting unit 1012 as an estimated output. Further, the result of computing the observation matrix C ′ is also supplied to the slip calculating unit 1230.
  • the observation matrix C ′ may be the same as or different from the observation matrix C calculated by the observation matrix calculator 1117.
  • main operation unit 1210 having the above configuration, linear operation can be suitably performed on the state quantities related to the vehicle state with reference to one or more input values.
  • the input to the main calculation unit 1210 is not limited to the above example, for example, ⁇ A steering torque, a wheel angular velocity of each wheel, an actual steering angle of each wheel, and a drive torque of each wheel are input to the main operation unit 1210, and the main operation unit 1210 performs linear operation on these input values It may be configured to execute.
  • the main operation unit 1210 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by each system matrix A ′, input matrix B ′, and observation matrix C ′.
  • each vehicle model can be switched by referring to the above input.
  • the vehicle 900 may be configured to include a loading amount detection sensor, and the main calculation unit 1210 may be configured to input a detection value by the loading amount detection sensor.
  • the main calculation unit 1210 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by the system matrix A ′, the input matrix B ′, and the observation matrix C ′ according to each loading amount,
  • the said vehicle model switching part can be set as the structure which switches each vehicle model according to the detected value by a load amount detection sensor.
  • the input to main processing unit 1210 is ⁇ Yaw rate ⁇ before and after G ⁇ Horizontal G
  • the configuration may further include at least one of a brake pressure, a VSA flag, a TCS flag, an ABS flag, an engine torque, and an engine speed.
  • the main calculation unit 1210 is configured to include a vehicle model switching unit that switches each vehicle model represented by each system matrix A ′, input matrix B ′, and observation matrix C ′. However, each vehicle model can be switched by referring to the above input.
  • the amount of state to be calculated by the main operation unit 1210 is the same as the amount of state to be calculated by the main operation unit 1110, and thus the detailed description is omitted here.
  • the reference output that the main processing unit 1210 outputs is, like the main processing unit 1110, a physical quantity that can be expressed by any one or a combination of the state quantities included in the above-described state quantity vector x.
  • the main operation unit 1210 shown in FIG. 5 is configured to linearly calculate the target equation of motion.
  • the slip calculating unit 1230 calculates the slip ratios s fl to s rr of the respective wheels by referring to the calculation result by the observation matrix calculating unit 1217 and the wheel angular velocity ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel detected by the wheel speed sensor 320.
  • the slip angles ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel are calculated as the calculation result by the observation matrix calculation unit 1217, and the calculated result is supplied to the tire model calculation unit 1140.
  • the tire ground contact load calculation unit 1220 is a ground load F z0fl to F of each wheel based on unsprung displacement z 1flm to z 1frrm of each wheel obtained by calculation by the integration unit 1215 and road surface displacement z 0fl to z 0rr of each wheel. z0 rr is calculated, and the calculated result is supplied to the tire model calculation unit 1240.
  • the tire model calculation unit 1240 performs non-linear calculation by directly or indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1210.
  • the tire model calculation unit 1240 calculates the slip ratio s fl to s rr of each wheel, the slip angle ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel, and the tire contact load which are obtained by the calculation by the observation matrix calculation unit 1217.
  • the non-linear calculation is performed with reference to the ground loads F z0 fl to F z0 rr of the respective wheels calculated by the calculation unit 1220. That is, in the example shown in FIG. 5, the tire model calculation unit 1240 performs non-linear calculation by indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1210.
  • the specific calculation processing by the tire model calculation unit 1240 is the same as that of the tire model calculation unit 1140, and thus detailed description will be omitted here.
  • the tire model calculation unit 1240 that performs nonlinear calculation by directly or indirectly referring to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1210 is the tire longitudinal force Fx0fl to Fx0rr of each wheel, and the tire lateral force of each wheel It can also be understood as a tire force estimation device that calculates F y0 fl to F y 0 rr .
  • the main operation unit 1210 performs a linear operation
  • the tire model operation unit 1240 directly or indirectly at least a part of the operation result by the main operation unit 1210 Perform the non-linear operation referenced in
  • the tire model calculation unit 1240 performs non-linear operation based on the tire model, the non-linear operation can be suitably separated from the linear operation.
  • the third input matrix operation unit 1213 takes in the non-linear operation result by the tire model operation unit 1240 as an input, the non-linear operation result can be suitably taken in the linear operation by the main operation unit 1210 . Therefore, the main operation unit 1210 can perform highly accurate operation while performing linear operation.
  • control block (control amount calculation unit 1000, vehicle condition estimation unit 1200) of the ECU 600 may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or a CPU (central processing unit) It may be realized by software using
  • the ECU 600 is a CPU that executes instructions of a program that is software that realizes each function, a ROM (Read Only Memory) or a storage device in which the program and various data are readably recorded by a computer (or CPU). (These are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) for developing the above-mentioned program, and the like.
  • the object of the present invention is achieved by the computer (or CPU) reading the program from the recording medium and executing the program.
  • the recording medium a “non-transitory tangible medium”, for example, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used.
  • the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program.
  • the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied by electronic transmission.
  • Suspension system 200 Car body 600 ECU (control device, suspension control device, suspension control unit) 1000 control amount calculation unit 1012 subtraction unit, 1014 integration unit 1021 first amplification unit 1022 second amplification unit 1023 third amplification unit 1024 addition unit 1100 reference vehicle model calculation unit 1110 main calculation unit 1111 first input matrix calculation unit 1112 second input matrix calculation unit 1113 Third input matrix operation unit 1114 Addition unit 1115 Integration unit 1116 System matrix operation unit 1117 Observation matrix operation unit 1140 Tire model operation unit 1200 Vehicle condition estimation unit (vehicle condition estimation device) 1210 Main operation unit (linear operation unit) 1211 First input matrix operation unit (first operation unit) 1212 Second input matrix operation unit (first operation unit) 1213 Third input matrix operation unit (first operation unit) 1214 addition unit 1215 integration unit 1216 system matrix operation unit (second operation unit) 1217 Observation matrix operation unit (third operation unit) 1240 Tire model operation unit (non-linear operation unit)

Abstract

車両の状態を好適に推定する。車両状態推定部（１２００）は、車両状態に関する状態量についての線形演算を行う主演算部（１２１０）と、主演算部（１２１０）による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行うタイヤモデル演算部（１２４０）と、を備えている。

Description

車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置
　本発明は、車両の状態を推定する車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、及びサスペンション装置に関する。
　車両の乗り心地を向上させるために、車両の状態を推定し、推定した状態に基づいて車両を制御する技術が知られている。また、このような技術では、車両の状態を推定するために車両のモデルが用いられる。
　例えば、特許文献１には、車両の車高に関する動的なモデルに従ってあらかじめ設定された最適フィードバックゲインに基づき、車両調整部材の制御量を定める技術が開示されている。
　また、特許文献２には、車両のモデルに基づき推定ヨーレート及び規範ヨーレートを取得し、これらのヨーレートに基づいてステアリング特性を制御する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「昭６１－１７８２１２号公報（１９８６年８月９日）」 日本国公開特許公報「特開２００４－１８９１１７号公報（２００４年７月８日公開）」
　本発明は、車両の状態を好適に推定することのできる車両状態推定装置及び制御装置、並びに、高い乗り心地を実現することができるサスペンション制御装置及びサスペンション装置を実現することを目的とする。
　かかる目的のもと、本発明に係る車両状態推定装置は、車両状態を推定する車載用の車両状態推定装置であって、車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、前記車両モデル演算部は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、を備えている。
　また、かかる目的のもと、本発明に係る制御装置は、車両状態を推定する車両状態推定部と、規範車両モデルに関する演算を行う規範車両モデル演算部と、
　前記車両状態推定部の出力値である推定出力から、前記規範車両モデル演算部の出力値である規範出力を減算する減算部と、前記減算部による減算結果を積分する積分部と、前記車両状態推定部の演算対象である推定状態量を増幅する第１の増幅部と、前記積分部による積分結果を増幅する第２の増幅部と、前記規範車両モデル演算部の演算対象である状態量を増幅する第３の増幅部と、前記第１の増幅部による増幅結果、前記第２の増幅部による増幅結果、及び前記第３の増幅部による増幅結果を加算する加算部とを備えており、前記車両状態推定部は、車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、前記車両モデル演算部は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、を備えている。
　また、本発明に係るサスペンション制御装置は、サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御装置であって、車両状態を推定する車両状態推定部を備え、前記車両状態推定部は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、を備えている。
　また、本発明に係るサスペンション装置は、サスペンションと前記サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、前記サスペンション制御部は、車両状態を推定する車両状態推定部を備え、前記車両状態推定部は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、を備えている。
　本発明に係る車両状態推定装置によれば、車両の状態を好適に推定することができる。また、本発明に係るサスペンション制御装置及びサスペンション装置によれば、高い乗り心地を実現することができる。
本発明の実施形態１に係る車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る懸架装置における油圧緩衝装置の概略構成例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る規範車両モデル演算部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る車両状態推定部の構成例を示すブロック図である。
　〔実施形態１〕
　以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。
　（車両９００の構成）
　図１は、本実施形態に係る車両９００の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置、ステアリング制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション制御部）６００、発電装置７００およびバッテリ８００を備えている。ここで、懸架装置１００、及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。
　タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、四輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００およびタイヤ３１０については、それぞれ４つ設けられている。
　なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。
　懸架装置１００は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。
　エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。
　運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。
　ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。
　トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として磁歪式トルクセンサを用いてもよい。
　舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。
　トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。
　なお、本明細書における「制御量」の具体例として、電流値、デューティー比、減衰率、減衰比等が挙げられる。
　なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。
　また、上記の例では、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係るステアリング装置は、例えばステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置であってもよい。ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置に対しても本明細書において以下に説明する事項を適用することができる。
　ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。
　また、ＥＣＵ６００は、サスペンション制御量を供給することによって懸架装置１００を制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。
　また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速（車輪の角速度）を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００に供給される。
　なお、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御やブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。
　ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御やトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。
　また、上述した各種のセンサによる検出結果のＥＣＵ６００への供給、及び、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介して行われる。
　（懸架装置１００）
　図２は、本実施形態に係る懸架装置１００における油圧緩衝装置の概略構成例を示す概略断面図である。図２に示すように、懸架装置１００は、シリンダ１０１と、シリンダ１０１内に摺動可能に設けられたピストン１０２と、ピストン１０２に固定されたピストンロッド１０３とを備えている。シリンダ１０１は、ピストン１０２によって上室１０１ａと下室１０１ｂとに仕切られており、上室１０１ａ及び下室１０１ｂは作動油によって満たされている。
　また、図２に示すように、懸架装置１００は、上室１０１ａと下室１０１ｂとを連通させる連通路１０４を備えており、当該連通路１０４上には、懸架装置１００の減衰力を調整するソレノイドバルブ１０５が設けられている。
　ソレノイドバルブ１０５は、ソレノイド１０５ａと、ソレノイド１０５ａによって駆動され、連通路１０４の流路断面積を変更するバルブ１０５ｂとを備えている。
　ソレノイド１０５ａはＥＣＵ６００から供給されるサスペンション制御量に応じてバルブ１０５ｂを出し入れし、それにより連通路１０４の流路断面積が変更され、懸架装置１００の減衰力が変更される。
　なお、懸架装置１００として、アクティブサスペンションやエアサスペンションを用いてもよい。
　（ＥＣＵ６００）
　以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図３は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。
　図３に示すように、ＥＣＵ６００は、制御量演算部１０００、及び車両状態推定部（車両状態推定装置）１２００を備えている。なお、図４に示す車両各部１３００は、制御量演算部１０００による演算結果を参照して制御される車両９００の各部、及び車両９００の状態量を取得するための各種のセンサを表している。制御対象の車両９００の各部の一例として、懸架装置１００やトルク印加部４６０が挙げられ、各種センサの一例として、ヨーレートセンサ３５０が挙げられる。
　（制御量演算部）
　制御量演算部１０００は、図３に示すように、規範車両モデル演算部１１００、減算部１０１２、積分部１０１４、第１の増幅部１０２１、第２の増幅部１０２２、第３の増幅部１０２３、及び加算部１０２４を備えている。
　規範車両モデル演算部１１００は、入力値に対して規範用車両モデルを用いた演算を行い、演算結果である規範出力を減算部１０１２に供給する。また、規範車両モデル演算部１１００は、演算対象である種々の状態量を、規範状態量として第３の増幅部１０２３に供給する。規範車両モデル演算部１１００が出力する規範出力は、車両制御における目標値としての意味を有する。ここで、規範出力は、上記演算対象である種々の状態量の少なくとも一部を構成する。
　規範車両モデル演算部１１００への入力の一例として、図３に示すように、路面変位、及び操作入力が挙げられる。ここで、操作入力には、操舵部材４１０の操舵角が含まれる。
　また、規範車両モデル演算部１１００が減算部１０１２及び第３の増幅部１０２３に供給する規範状態量の例として、車体２００のバネ上鉛直速度ｗ、ロールレートｐ、ピッチレートｑ、及びヨーレートｒの少なくとも何れかが挙げられる。なお、規範車両モデル演算部１１００のより具体的な構成は後述する。
　減算部１０１２は、後述する車両状態推定部１２００からの推定出力を取得し、取得した推定出力から、規範車両モデル演算部１１００が出力する規範出力を減算し、減算結果を積分部１０１４に供給する。
　車両状態推定部１２００から減算部１０１２及び第１の増幅部１０２１にそれぞれ供給される推定出力及び推定状態量の一例として、車体２００のバネ上鉛直速度の推定値、ロールレートの推定値、及びピッチレートの推定値等が挙げられる。
　積分部１０１４は、減算部１０１２による減算結果を積分する。積分した結果は、第２の増幅部１０２２に供給される。
　第１の増幅部１０２１は、車両状態推定部１２００から供給される推定状態量を、増幅係数Ｋ１を用いて増幅し、増幅した結果を加算部１０２４に供給する。
　第２の増幅部１０２２は、積分部１０１４による積分結果を、増幅係数Ｋ２を用いて増幅し、増幅した結果を加算部１０２４に供給する。
　第３の増幅部１０２３は、規範車両モデル演算部１１００から供給される規範状態量を、増幅係数Ｋ３を用いて積分し、積分結果を加算部１０２４に供給する。
　加算部１０２４は、第１の増幅部１０２１による増幅結果と、第２の増幅部１０２２による増幅結果と、第３の増幅部１０２３による増幅結果とを加算し、加算した結果を車両状態推定部１２００、及び車両各部１３００に供給する。加算部１０２４による加算結果は、制御量演算部１０００による演算結果を表している。
　制御量演算部１０００は、車両状態推定部１２００の出力値である推定出力から、規範車両モデル演算部１１００の出力値である規範出力を減算する減算部１０１２と、減算部１０１２による減算結果を積分する積分部１０１４と、車両状態推定装置１２００による演算対象である推定状態量を増幅する第１の増幅部１０２１と、積分部１０１４による積分結果を増幅する第２の増幅部１０２２と、規範車両モデル演算部１１００の演算対象である規範状態量を増幅する第３の増幅部１０２３と、第１の増幅部１０２１による増幅結果、第２の増幅部１０２２による増幅結果、及び第３の増幅部１０２３による増幅結果を加算する加算部１０２４とを備えているので、偏差なく規範モデル特性に追従することができる。
　また、制御量演算部１０００が、積分部１０１４を備えていることにより、偏差なく規範モデル特性に追従することができる。
　（規範車両モデル演算部）
　続いて、図４を参照して規範車両モデル演算部１１００の構成について具体的に説明する。図４は、規範車両モデル演算部１１００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、規範車両モデル演算部１１００は、主演算部１１１０、タイヤ接地荷重算出部１１２０、スリップ算出部１１３０、及び、タイヤモデル演算部１１４０を備えている。
　（主演算部）
　主演算部１１１０は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する。
　主演算部１１１０は、図４に示すように、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、第４の入力行列演算部１１１８、加算部１１１４、積分部１１１５、システム行列演算部１１１６、観測行列演算部１１１７を備えている。ここで、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、及び、第４の入力行列演算部１１１８を第１の演算部とも呼称する。
　路面入力に対する入力行列B0に関する演算を行う第１の入力行列演算部１１１１には、一例として路面変位（鉛直方向の変位） z0fl、z0fr、z0rl、z0rrが入力される。ここで、添え字「fl」、「fr」、「rl」、「rr」はそれぞれ左前、右前、左後、右後の車輪に関するものであることを明示するための添え字である。以下、z0fl、z0fr、z0rl、z0rrをまとめて、z0fl～z0rrと表すこともある。他のパラメータについても同様である。
　第１の入力行列演算部１１１１は、入力された路面変位 z0fl～z0rrに対して、入力行列 B0を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
　操作量に対する入力行列B1に関する演算を行う第２の入力行列演算部１１１２は、一例として、操舵部材４１０の操舵角に対して入力行列 B1を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
　タイヤ前後/横力に対する入力行列B2に関する演算を行う第３の入力行列演算部１１１３は、後述するタイヤモデル演算部１１４０から供給される各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl～Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl～Fy0rrに対して入力行列 B2を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
　可変ダンパ又はアクティブサスペンションによる力に対する入力行列B3に関する演算を行う第４の入力行列演算部１１１８は、後述する操縦安定性・乗心地制御部１１５０の出力に対して入力行列B3を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
　加算部１１１４は、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、第４の入力行列演算部１１１８、及び後述するシステム行列演算部１１１６からの出力を加算し、加算結果を積分部１１１５に供給する。
　積分部１１１５は、加算部１１１４から供給される加算結果を積分する。積分部１１１５による積分結果は、前述した第３の増幅部１０２３、システム行列演算部１１１６、及び、観測行列演算部１１１７に供給される。
　システム行列演算部（第２の演算部）１１１６は、積分部１１１５による積分結果に対して、システム行列 Aを演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
　観測行列演算部（第３の演算部）１１１７は、積分部１１１５による積分結果に対して、観測行列 Cを演算し、演算した結果を規範出力として、前述した減算部１０１２に供給する。また、観測行列 Cを演算した結果はスリップ算出部１１３０にも供給される。
　なお、主演算部１１１０が備える各部における演算は、線形演算として実行される。したがって、上記の構成を有する主演算部１１１０によれば、１又は複数の入力値を参照した車両状態に関する状態量についての線形演算を好適に行うことができる。
　また、主演算部１１１０への入力は上記の例に限られるものではなく、例えば、
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部１１１０に入力する構成とし、主演算部１１１０がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１１１０が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　また、車両９００が、積載量検知センサを備える構成とし、主演算部１１１０には、当該積載量検知センサによる検出値を入力する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１１１０が、各積載量に応じたシステム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、積載量検知センサによる検出値に応じて各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　主演算部１１１０への入力は、
・ヨーレート
・前後Ｇ
・横Ｇ
・ブレーキ圧
・ＶＳＡフラグ、ＴＣＳフラグ、ＡＢＳフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１１１０が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　（主演算部による演算対象の状態量の例）
　主演算部１１１０による演算対象の状態量の一例を状態量ベクトルｘとして表現すれば以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、
　u、v、wは、車体２００のバネ上速度のx、y、z方向成分であり、
　p、q、rは、車体２００のバネ上角速度のx、y、z方向成分、すなわち、ロールレート、ピッチレート、及び、ヨーレートである。また、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
はそれぞれオイラー角の３成分であり、
　DampStfl～DampStrrは、各車輪のダンパストロークであり、
　z1flm～z1rrmは、各車輪のバネ下変位であり、
　w1flm～w1rrmは、各車輪のバネ下速度であり、
　δは、実舵角であり、
　dδは、実舵角速である。
　ここで、ｘ方向は、車両９００の進行方向（前後方向）を示し、ｚ方向は鉛直方向を示し、ｙ方向はｘ方向及びｚ方向の双方に垂直な方向（横方向）のことを示す。
　なお、実舵角δ、及び実舵角速dδは、各車輪３００それぞれについて個別に設定する構成としてもよい。
　（主演算部が出力する状態量の例）
　主演算部１１１０が出力する規範出力の種類は、観測行列Ｃをどのように選ぶかによって決定される。一例として、主演算部１１１０が出力する規範出力を特定状態量ベクトルｙとして表現すれば以下のように、バネ上鉛直速度 w、ロールレート p、及びピッチレートqを含んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このように、主演算部１１１０が出力する規範出力は、上述した状態量ベクトルｘに含まれる状態量の何れか又はそれらの組み合わせによって表現することができる物理量である。
　（主演算部による演算対象の運動方程式の一例）
　主演算部１１１０による演算対象の運動方程式の一例を示せば以下の通りである。
　・バネ上並進及び回転運動に関する下記運動方程式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　・オイラー角に関する下記運動方程式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　・バネ下鉛直運動に関する下記運動方程式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　・実舵に関する下記運動方程式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　上記の運動方程式において、
　mは車両のバネ上質量（すなわち車体２００の質量）であり、
　Fx、Fy、Fzは、車両のバネ上（すなわち車体２００）に作用するｘ、ｙ、ｚ方向の力であり、
　Mx、My、Mzは、車両のバネ上に作用するｘ、ｙ、ｚ軸に関するモーメントであり、
　lx、ly、lzは、車両のバネ上のｘ、ｙ、ｚ軸に関する慣性モーメントであり、
　lzxは、ｙ軸の慣性乗積である。
　また、Fzflm等は各車輪のサスペンション力であり、
　m1はバネ下質量である。また、各物理量の上に付されたドット「・」は時間微分を表す。
　また、αは操舵角であり、
　Isは、キングピン軸周りの車輪慣性モーメントであり、
　Csは、キングピン等価粘性摩擦係数であり、
　Ksは、キングピン軸周りに等価弾性係数である。
　上記に挙げた運動方程式以外にも、主演算部１１１０は車輪回転運動に関する運動方程式を演算対象としている。また、それらの運動方程式に現れる物理量を互いに結びつける複数の関係式（例えばバネ上とバネ下とを結びつける関係式等）が存在しており、各運動方程式は、これらの関係式と共に解かれる。
　（運動方程式の線形化と主演算部への実装）
　上述した運動方程式は一般に非線形であり、以下のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
ここで、xは状態量を示すベクトルであり、f(x)、g(x)は、xの関数であり、ベクトルとして表現される。
　上記非線形の運動方程式をテーラー展開し、ヤコビ行列に各状態量の初期値を代入することにより以下に示す行列 Aが得られ、同様の方法で以下に示す行列B、Cが得られる。
　その結果、線形化された運動方程式が、以下のように状態空間にて表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、行列Aは、上述したシステム行列Aに対応し、行列Bは、上述した入力行列B0、B1、B2、B3に対応し、行列Cは、上述した観測行列Cに対応する。
　以上の説明から、図４に示した主演算部１１１０は、対象とする運動方程式を線形的に演算する構成であることが分かる。
　（規範車両モデル演算部のその他の構成）
　続いて、規範車両モデル演算部１１００が備える構成のうち、主演算部１１１０以外の構成について説明する。
　スリップ算出部１１３０は、観測行列演算部１１１７による演算結果、及び車輪速センサ３２０が検出した各車輪の車輪角速度ωfl～ωrrを参照して、各車輪のスリップ比 sfl～srrを算出し、観測行列演算部１１１７による演算結果として各車輪のスリップ角βfl～βrrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
　タイヤ接地荷重算出部１１２０は、積分部１１１５による演算により得られる各車輪のバネ下変位　z1flm～z1frrmと、各車輪の路面変位z0fl～z0rrにより、各車輪の接地荷重Fz0fl～Fz0rrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
　タイヤモデル演算部１１４０は、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。図４に示す例では、タイヤモデル演算部１１４０は、観測行列演算部１１１７による演算により得られる各車輪のスリップ比 sfl～srr、各車輪のスリップ角βfl～βrr、及びタイヤ接地荷重算出部１１２０が演算する各車輪の接地荷重Fz0fl～Fz0rrを参照して非線形演算を行う。すなわち、図４に示す例では、タイヤモデル演算部１１４０は、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を間接的に参照した非線形演算を行う。
　より具体的には、タイヤモデル演算部１１４０は、各車輪のスリップ比 sfl～srr、各車輪のスリップ角βfl～βrr、及び各車輪の接地荷重Fz0fl～Fz0rrを参照して、タイヤモデルに関する演算式を用いて、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl～Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl～Fy0rrを算出する。タイヤモデル演算部１１４０による具体的な演算式は、本実施形態を限定するものではないが、例えば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
を用いることができる。ここで、第１式におけるFPx0flは、直進時の左前輪のタイヤ前後力を表している。各変数は、タイヤの特性やFz0flに依存する値である。第２式におけるFPy0flは、タイヤ前後力を伴わない際のタイヤ横力を表している。
　なお、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行うタイヤモデル演算部１１４０は、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl～Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl～Fy0rrを算出するタイヤ力推定装置としても捉えることができる。
　以上のように、本実施形態に係る規範車両モデル演算部１１００において、主演算部１１１０は線形演算を行い、タイヤモデル演算部１１４０は主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。このように線形演算部と非線形演算部とを分離させた構成を採用することにより、車両モデルを用いた状態量の演算を好適に行うことができる。
　また、タイヤモデル演算部１１４０は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行うので、非線形演算を線形演算から好適に分離することができる。
　また、上述のように、第３の入力行列演算部１１１３は、タイヤモデル演算部１１４０による非線形演算結果を入力として取り込むので、主演算部１１１０による線形演算に非線形演算結果を好適に取り込むことができる。したがって、主演算部１１１０は線形演算を行いつつ精度の高い演算を行うことができる。
　（操縦安定性・乗心地制御部１１５０）
　操縦安定性・乗心地制御部１１５０は、規範車両モデル各部を制御するための制御量を決定し、各部へ供給するために、観測行列演算部１１１７が出力する規範出力に対して作用する。操縦安定性・乗心地制御部１１５０による出力は、第４の入力行列演算部１１１８に供給され、入力行列Ｂ３が演算される。
　一例として、操縦安定性・乗心地制御部１１５０は、スカイフック制御、ロール姿勢制御、ピッチ姿勢制御及びバネ下制御処理、及び、制御量選択処理を行う。
　ここで、スカイフック制御とは、路面の凹凸を乗り越える際の規範車両モデルの動揺を抑制し、乗り心地を高める乗り心地制御（制振制御）のことである。
　スカイフック制御では、一例として、規範車両モデルのバネ上速度、４輪のストローク速度、ピッチレート、及びロールレートを参照して、スカイフック目標制御量を決定し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
　ロール姿勢制御では、転舵時ロールレート、及び舵角を参照して、各目標制御量を算出し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
　ピッチ姿勢制御では、加減速時ピッチレートを参照してピッチ制御を行い、ピッチ目標制御量を算出し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
　バネ下制御では、４輪の車輪速を参照して、車両のバネ下の制振制御を行い、バネ下制振制御目標制御量を決定し、決定結果を制御量選択処理の対象とする。
　制御量選択処理では、スカイフック目標制御量、ロール姿勢制御にて算出された各目標制御量、ピッチ目標制御量、及びバネ下制振制御目標制御量のうち、最も大きい値を有する目標制御量を選択し出力してもよい。
　（車両状態推定部）
　続いて、参照する図面を替えて、車両状態推定部１２００について具体的に説明する。
　車両状態推定部１２００は、入力値に対して推定用車両モデルを用いた演算を行い、演算結果である推定出力を減算部１０１２に供給する。また、車両状態推定部１２００は、演算対象である種々の状態量を、第１の増幅部１０２１に供給する。車両状態推定部１２００が出力する推定出力は、車両に関する各物理量の推定値としての意味を有する。
　図５は、車両状態推定部１２００の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、車両状態推定部１２００は、主演算部１２１０、タイヤ接地荷重算出部１２２０、スリップ算出部１２３０、及び、タイヤモデル演算部１２４０を備えている。
　（主演算部）
　主演算部１２１０は、１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する。
　主演算部１２１０は、図５に示すように、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、第５の入力行列演算部１２１９、加算部１２１４、積分部１２１５、システム行列演算部１２１６、観測行列演算部１２１７を備えている。ここで、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、及び、第５の入力行列演算部１２１９を第１の演算部とも呼称する。
　路面入力に対する入力行列B0'に関する演算を行う第１の入力行列演算部１２１１には、一例として、路面変位（鉛直方向の変位） z0fl、z0fr、z0rl、z0rrが入力される。
　第１の入力行列演算部１２１１は、入力された路面変位 z0fl～z0rrに対して、入力行列 B0'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第１の入力行列演算部１２１１が演算する入力行列 B0'は、第１の入力行列演算部１１１１が演算する入力行列 B0と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　操作量に対する入力行列B1'に関する演算を行う第２の入力行列演算部１２１２は、一例として、操舵部材４１０の操舵角に対して入力行列 B1'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第２の入力行列演算部１２１２が演算する入力行列 B1'は、第２の入力行列演算部１１１２が演算する入力行列 B1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　タイヤ前後/横力に対する入力行列B2'に関する演算を行う第３の入力行列演算部１２１３は、後述するタイヤモデル演算部１２４０から供給される各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl～Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl～Fy0rrに対して入力行列 B2'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第３の入力行列演算部１２１３が演算する入力行列 B2'は、第３の入力行列演算部１１１３が演算する入力行列 B2と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　また、制御量演算部１０００の出力に対する入力行列B4に関する演算を行う第５の入力行列演算部１２１９には、制御量演算部１０００の出力が入力される。第５の入力行列演算部１２１９は、制御量演算部１０００の出力に対して、入力行列 B4を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。
　加算部１２１４は、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、第５の入力行列演算部１２１９、及び後述するシステム行列演算部１２１６からの出力を加算し、加算結果を積分部１２１５に供給する。
　積分部１２１５は、加算部１２１４から供給される加算結果を積分する。積分部１２１５による積分結果は、推定状態量として出力されると共に、システム行列演算部１２１６、及び、観測行列演算部１２１７に供給される。
　システム行列演算部（第２の演算部）１２１６は、積分部１２１５による積分結果に対して、システム行列 A'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。ここで、システム行列 A'は、システム行列演算部１１１６が演算するシステム行列 Aと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　観測行列演算部（第３の演算部）１２１７は、積分部１２１５による積分結果に対して、観測行列 C'を演算し、演算した結果を推定出力として、前述した減算部１０１２に供給する。また、観測行列 C'を演算した結果はスリップ算出部１２３０にも供給される。ここで、観測行列 C'は、観測行列演算部１１１７が演算する観測行列 Cと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　なお、主演算部１２１０が備える各部における演算は、線形演算として実行される。したがって、上記の構成を有する主演算部１２１０によれば、１又は複数の入力値を参照した車両状態に関する状態量についての線形演算を好適に行うことができる。
　また、主演算部１１１０と同様に、主演算部１２１０への入力は上記の例に限られるものではなく、例えば、
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部１２１０に入力する構成とし、主演算部１２１０がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１２１０が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　また、車両９００が、積載量検知センサを備える構成とし、主演算部１２１０には、当該積載量検知センサによる検出値を入力する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１２１０が、各積載量に応じたシステム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列 C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、積載量検知センサによる検出値に応じて各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　主演算部１２１０への入力は、
・ヨーレート
・前後Ｇ
・横Ｇ
・ブレーキ圧
・ＶＳＡフラグ、ＴＣＳフラグ、ＡＢＳフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１２１０が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列 C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
　（主演算部による演算対象の状態量の例）
　主演算部１２１０による演算対象の状態量は、主演算部１１１０による演算対象の状態量と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部１２１０が出力する規範出力は、主演算部１１１０と同様に、上述した状態量ベクトルｘに含まれる状態量の何れか又はそれらの組み合わせによって表現することができる物理量である。
　（運動方程式の線形化と主演算部への実装）
　運動方程式の線形化と主演算部１２１０への実装は、主演算部１１１０への実装において説明した事項と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部１１１０への実装において説明した、線形化された運動方程式における行列A、Cは、主演算部１２１０における行列A'、C'に対応し、線形化された運動方程式における行列Bは、主演算部１２１０における行列B0'、B1'、B2'、B4に対応する。
　以上の説明から、図５に示した主演算部１２１０は、対象とする運動方程式を線形的に演算する構成であることが分かる。
　（車両状態推定部のその他の構成）
　続いて、車両状態推定部１２００が備える構成のうち、主演算部１２１０以外の構成について説明する。
　スリップ算出部１２３０は、観測行列演算部１２１７による演算結果、及び車輪速センサ３２０が検出した各車輪の車輪角速度ωfl～ωrrを参照して、各車輪のスリップ比 sfl～srrを算出し、観測行列演算部１２１７による演算結果として各車輪のスリップ角βfl～βrrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
　タイヤ接地荷重算出部１２２０は、積分部１２１５による演算により得られる各車輪のバネ下変位　z1flm～z1frrmと、各車輪の路面変位z0fl～z0rrにより、各車輪の接地荷重Fz0fl～Fz0rrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１２４０に供給する。
　タイヤモデル演算部１２４０は、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。図５に示す例では、タイヤモデル演算部１２４０は、観測行列演算部１２１７による演算により得られる各車輪のスリップ比 sfl～srr、各車輪のスリップ角βfl～βrr、及びタイヤ接地荷重算出部１２２０が演算する各車輪の接地荷重Fz0fl～Fz0rrを参照して非線形演算を行う。すなわち、図５に示す例では、タイヤモデル演算部１２４０は、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を間接的に参照した非線形演算を行う。
　タイヤモデル演算部１２４０による具体的な演算処理は、タイヤモデル演算部１１４０と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。
　なお、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行うタイヤモデル演算部１２４０は、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl～Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl～Fy0rrを算出するタイヤ力推定装置としても捉えることができる。
　以上のように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００において、主演算部１２１０は線形演算を行い、タイヤモデル演算部１２４０は主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。このように線形演算部と非線形演算部とを分離させた構成を採用することにより、車両モデルを用いた状態量の演算を好適に行うことができる。
　また、タイヤモデル演算部１２４０は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行うので、非線形演算を線形演算から好適に分離することができる。
　また、上述のように、第３の入力行列演算部１２１３は、タイヤモデル演算部１２４０による非線形演算結果を入力として取り込むので、主演算部１２１０による線形演算に非線形演算結果を好適に取り込むことができる。したがって、主演算部１２１０は線形演算を行いつつ精度の高い演算を行うことができる。
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　ＥＣＵ６００の制御ブロック（制御量演算部１０００、車両状態推定部１２００）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
　後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１００　懸架装置（サスペンション）
２００　車体
６００　ＥＣＵ（制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション制御部）
１０００　制御量演算部
１０１２　減算部、
１０１４　積分部
１０２１　第１の増幅部
１０２２　第２の増幅部
１０２３　第３の増幅部
１０２４　加算部
１１００　規範車両モデル演算部
１１１０　主演算部
１１１１　第１の入力行列演算部
１１１２　第２の入力行列演算部
１１１３　第３の入力行列演算部
１１１４　加算部
１１１５　積分部
１１１６　システム行列演算部
１１１７　観測行列演算部
１１４０　タイヤモデル演算部
１２００　車両状態推定部（車両状態推定装置）
１２１０　主演算部（線形演算部）
１２１１　第１の入力行列演算部（第１の演算部）
１２１２　第２の入力行列演算部（第１の演算部）
１２１３　第３の入力行列演算部（第１の演算部）
１２１４　加算部
１２１５　積分部
１２１６　システム行列演算部（第２の演算部）
１２１７　観測行列演算部（第３の演算部）
１２４０　タイヤモデル演算部（非線形演算部）

Claims (8)

  1. 　車両状態を推定する車載用の車両状態推定装置であって、
    　車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、
    　前記車両モデル演算部は、
    　１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
    　前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
    を備えていることを特徴とする車両状態推定装置。
  2. 　前記非線形演算部は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行う請求項１に記載の車両状態推定装置。
  3. 　前記線形演算部は、前記非線形演算部による演算結果を参照して前記車両状態に関する状態量についての線形演算を行う
    請求項１又は２に記載の車両状態推定装置。
  4. 　前記車両状態に関する状態量は、
    　　車両のバネ上速度、車両のバネ上角速度、及び、車輪のバネ下速度を含んでいる請求項１から３の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  5. 　前記入力値は、路面変位、及び操作入力を含み、前記出力値は、バネ上鉛直速度、ロールレート、及びピッチレートを含む請求項１から４の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  6. 　車両状態を推定する車両状態推定部と、
    　規範車両モデルに関する演算を行う規範車両モデル演算部と、
    　前記車両状態推定部の出力値である推定出力から、前記規範車両モデル演算部の出力値である規範出力を減算する減算部と、
    　前記減算部による減算結果を積分する積分部と、
    　前記車両状態推定部の演算対象である推定状態量を増幅する第１の増幅部と、
    　前記積分部による積分結果を増幅する第２の増幅部と、
    　前記規範車両モデル演算部の演算対象である状態量を増幅する第３の増幅部と、
    　前記第１の増幅部による増幅結果、前記第２の増幅部による増幅結果、及び前記第３の増幅部による増幅結果を加算する加算部と
    を備えており、
    　前記車両状態推定部は、
    　車両モデルを用いた演算を行う車両モデル演算部を備え、
    　前記車両モデル演算部は、
    　１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
    　前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
    を備えていることを特徴とする制御装置。
  7. 　サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御装置であって、
    　車両状態を推定する車両状態推定部を備え、
    　前記車両状態推定部は、
    　１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
    　前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
    を備えていることを特徴とするサスペンション制御装置。
  8. 　サスペンションと前記サスペンションの減衰力を制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、
    　前記サスペンション制御部は、車両状態を推定する車両状態推定部を備え、
    　前記車両状態推定部は、
    　１又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出する線形演算部と、
    　前記線形演算部による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う非線形演算部と、
    を備えていることを特徴とするサスペンション装置。
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