WO2019097732A1 - 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置 - 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、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019097732A1
WO2019097732A1 PCT/JP2017/042258 JP2017042258W WO2019097732A1 WO 2019097732 A1 WO2019097732 A1 WO 2019097732A1 JP 2017042258 W JP2017042258 W JP 2017042258W WO 2019097732 A1 WO2019097732 A1 WO 2019097732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
vehicle
wheel
vehicle state
state estimation
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/042258
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐一郎 水口
智行 廣田
正樹 伊澤
Original Assignee
株式会社ショーワ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ショーワ filed Critical 株式会社ショーワ
Publication of WO2019097732A1 publication Critical patent/WO2019097732A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/11—Pitch movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/112—Roll movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

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, a suspension device, a steering control device, and a steering 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. Further, for example, Patent Documents 3 to 5 are known as other techniques.
  • Japanese Published Patent Publication "Sho 61-178212" August 9, 1986
  • Japanese Patent Publication "Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-189117” released on July 8, 2004
  • Japanese Patent Publication "Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-107862” released on June 20, 2016
  • Japanese Patent Publication "Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-168887” released on September 23, 2016
  • Japanese patent publication Japanese Patent publication "Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-8885" (released on January 20, 2014)
  • 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.
  • a suspension control device, a suspension device, a steering control device, and a steering device which can realize high ride quality and high steering stability, are realized by utilizing the estimation results of the vehicle state estimation device and the control device. The purpose is to
  • a vehicle state estimation apparatus for estimating a vehicle state, comprising: an operation unit for performing an operation using a vehicle model; One or more output values are calculated by referring to one or more input values and performing an operation on a state quantity related to the vehicle state, and the one or more input values include wheel ground load fluctuation. .
  • the control device includes a vehicle state estimation unit that estimates a vehicle state, a reference vehicle model calculation unit that performs calculations on a reference vehicle model, and output values of the vehicle state estimation unit.
  • a subtraction unit that subtracts a reference output that is an output value of the reference vehicle model calculation unit from a certain estimated output, an integration unit that integrates the subtraction result by the subtraction unit, and an estimated state that is an operation target of the vehicle state estimation unit
  • the vehicle state estimation unit further includes: an addition unit that adds the amplification result by the first amplification unit, the amplification result by the second amplification unit, and the amplification result by the third amplification unit; Operation using The arithmetic unit includes an arithmetic unit that calculates one or more
  • 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. And calculating the one or more output values by performing an operation on the state quantity relating to the vehicle state, and the one or more input values include the variation in the contact load of the wheel. .
  • 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 includes an operation unit that calculates one or more output values by performing an operation on a state quantity related to the vehicle state with reference to one or more input values, The input value of includes the ground load fluctuation of the wheel.
  • the steering control device is a steering control device that controls an assist torque or a reaction torque to be applied to a steering member steered by a driver, and an arithmetic unit that performs an operation using a vehicle model
  • the computing unit refers to one or more input values and calculates one or more output values by performing an operation on a state quantity related to a vehicle state, and the one or more input values are calculated by Includes wheel load variation.
  • the steering apparatus is a steering apparatus including a steering member that a driver performs steering operation, and a steering control unit that controls an assist torque or a reaction torque applied to the steering member,
  • the steering control unit includes an operation unit that performs an operation using a vehicle model, and the operation unit refers to one or more input values and performs an operation on a state quantity related to a vehicle state to perform one or more operations.
  • An output value is calculated, and the one or more input values include wheel ground load fluctuation.
  • the state of the vehicle can be suitably estimated. Further, according to the suspension control device, the suspension device, the steering control device, and the steering device according to the present invention, high ride comfort and high steering stability can be realized.
  • Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration example 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) (Electronic Control Unit, controller, steering controller, suspension controller, suspension controller) 600, a power generator 700, and a battery 800 are provided.
  • ECU electronice Control Unit
  • the suspension device 100 and the ECU 600 constitute a suspension device according to the present embodiment.
  • the steering member 410, the steering shaft 420, the torque sensor 430, the steering angle sensor 440, the torque applying unit 460, the rack and pinion mechanism 470, the rack shaft 480, and the ECU 600 constitute a steering device.
  • a gasoline car, a hybrid electric car (HEV car), an electric car (EV car) and the like can be mentioned as the vehicle 900.
  • 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.
  • Vehicle 900 is provided with a wheel speed sensor 320 provided for each of the wheels 300 and detecting the wheel speed of each wheel 300 (angular velocity ⁇ of the wheel).
  • Vehicle 900 includes lateral G sensor 330 for detecting lateral acceleration of vehicle 900, longitudinal G sensor 340 for detecting longitudinal acceleration of vehicle 900, yaw rate sensor 350 for detecting yaw rate of vehicle 900, and engine 500.
  • An engine torque sensor 510 for detecting a torque to be generated, an engine rotation speed sensor 520 for detecting the rotation speed of the engine 500, and a brake pressure sensor 530 for detecting a pressure applied to the brake fluid of the brake device may be 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 apparatus 100 is provided with a gas chamber so as to prevent a burst.
  • 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 view showing a schematic configuration example 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.
  • Each part 1300 of a vehicle shown in FIG. 3 represents each part 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 listed as an example of each part of the vehicle 900 to be controlled, and the angular velocity sensor, the lateral G sensor 330, the longitudinal G sensor 340, and the yaw rate sensor 350 of each vehicle are listed as an example of various sensors. It can be mentioned.
  • 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.
  • the wheel angular velocity ⁇ fl to ⁇ rr As an example of the input to the reference vehicle model operation unit 1100, as shown in FIG. 3, the wheel angular velocity ⁇ fl to ⁇ rr , the operation input, and the contact load fluctuation of each wheel estimated in the vehicle state estimation unit 1200 described later
  • the road surface displacement z 0fl to z 0rr of each wheel calculated from F z0fl to F z0rr can be mentioned.
  • the operation input includes the steering angle of the steering member 410.
  • the ground contact load fluctuation F z0fl to F z0 rr of each wheel indicates the fluctuation of the ground contact load of each wheel.
  • the physical quantity that can be represented by at least one of the velocity w 1flm to w 1rrm , the actual steering angle ⁇ , and the actual steering angular velocity d ⁇ or a combination thereof can be mentioned.
  • the 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 sprung velocity of the vehicle 200 in the front-rear direction, the sprung velocity in the lateral direction, the sprung vertical velocity, the roll rate, the pitch rate, the roll as an example of the estimated output that is estimated by the vehicle state estimation unit 1200 and supplied to the subtraction unit 1012.
  • Angle, pitch angle, yaw angle, suspension stroke displacement of each wheel, unsprung vertical displacement of each wheel, unsprung vertical velocity of each wheel, actual steering angle, and actual steering angular velocity, and / or a combination thereof The physical quantity which can be mentioned is mentioned.
  • the unsprung vertical velocities w 1flm to w 1rrm of each wheel, the actual steering angle ⁇ , and / or the actual steering angular velocity d ⁇ may be mentioned.
  • the physical quantities that can be estimated by the vehicle state estimation device of the present invention are “state quantities” or “physical quantities that can be expressed by any combination of each state quantity” of the calculation target in the vehicle state estimation unit 1200, "The tire longitudinal force and tire lateral force calculated by the tire model calculation unit 1240", “the slip ratio and slip angle calculated by the slip calculation unit 1230", and "the output of the tire contact load fluctuation calculation unit 1220 can be obtained
  • the tire ground contact load, the tire effective radius calculated by the tire effective radius calculation unit 1270, and the road surface displacement calculated by the road surface displacement calculation unit 1280 are “state quantities” or “physical quantities that can be expressed by any combination of each state quantity” of the calculation target in the vehicle state estimation unit 1200, "The tire longitudinal force and tire lateral force calculated by the tire model calculation unit 1240", “the slip ratio and slip angle calculated by the slip calculation unit 1230", and “the output of the tire contact load fluctuation calculation unit 1220 can be obtained
  • 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 amplifies the reference state quantity supplied from the reference vehicle model calculation unit 1100 using the amplification coefficient K3, and supplies the amplification 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 results is provided, the vehicle 900 can follow the reference model characteristics without deviation.
  • control amount calculation unit 1000 includes the integration unit 1014, the vehicle 900 can follow the reference model characteristics without deviation.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the reference vehicle model calculation unit 1100.
  • the reference vehicle model calculation unit 1100 includes a main calculation unit 1110, a reference vehicle model tire contact load calculation unit 1120, a slip calculation unit 1130, a tire model calculation unit 1140, and steering stability and ride control.
  • the unit 1150 is provided.
  • 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 computing unit 1110 may be simply referred to as a computing unit.
  • 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 with respect to road surface input.
  • road surface displacement z 0fl, z 0fr, z 0rl , as the z 0Rr use those calculated in the vehicle state estimating unit 1200 to be described later.
  • 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 operation unit 1118 which calculates the additional suspension force, the assist torque, and the reaction torque with respect to the input matrix B3 reflecting the control result, outputs an operation stability / ride comfort control unit 1150 described later.
  • the input matrix B3 is calculated, and the calculation 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. Further, among the integration results by the integration unit 1115, z 1flm to z 1rrm are supplied to the reference vehicle model tire ground contact load calculation unit 1120.
  • 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. In addition, the calculation result of the observation matrix C is also supplied to the slip calculation 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 unit, and the main calculation unit 1110 may be configured to input a detection value by the loading amount detection unit.
  • 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 loading amount.
  • the switching unit may switch each vehicle model according to the detection value by the loading amount detection means.
  • the loading amount detection means may be configured to detect the loading amount by a sensor, or may be configured to detect the loading amount without using a 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 calculation 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 x direction indicates the traveling direction (longitudinal 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.
  • u, v, w are x, y, z direction components of the sprung velocity of the vehicle body 200
  • p, q, r are the x-axis, y-axis, and z-axis components of the sprung angular velocity of the vehicle body 200, that is, the roll rate, the pitch rate, and the yaw rate.
  • phi theta and psi, respectively
  • phi is a roll angle
  • theta is a pitch angle
  • psi is a yaw angle
  • SusSt fl to SusSt rr are suspension stroke displacements of the respective wheels, and the above is a state quantity observed in a body coordinate system which moves in the same manner as sprung mass.
  • z 1flm to z 1rrm are the unsprung vertical displacements of each wheel
  • w 1flm to w 1rrm are the unsprung vertical velocities of each wheel.
  • z 1flm to z 1rrm and w 1flm to w 1rrm are state quantities observed in a coordinate system in which the same translational motion as that of sprung mass is observed only in translational motion in the x and y directions and rotational motion (yaw) in the z axis. It is.
  • ⁇ is the actual steering angle
  • d ⁇ is an actual steering angular velocity
  • the actual steering angle ⁇ and the actual steering angular velocity d ⁇ may be set individually for each of the wheels 300, but in the present specification, it is assumed that they are set for only the front wheels as an example, and in the tire Reversion is not considered.
  • 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 velocity u in the front-rear direction of the vehicle 200, the sprung velocity v in the lateral direction, and the sprung vertical velocity w, roll rate p, pitch rate q, yaw rate r, roll angle phi, pitch angle theta, yaw angle psi, suspension stroke displacement of each wheel SusSt fl ⁇ SusSt rr , unsprung vertical displacement of each wheel z 1flm ⁇ z 1rrm , The unsprung vertical velocities w 1flm to w 1rrm of each wheel, the actual steering angle ⁇ , and the actual steering angular velocity d ⁇ are included.
  • 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 An example of an equation of motion to be calculated by the main calculation unit 1110 is as follows. Also, the dot “ ⁇ ” attached above each physical quantity represents a time derivative. ⁇ The following equation of motion for sprung translation and rotation ⁇ The following equation of motion for Euler angles ⁇ The following equation of motion for unsprung vertical movement ⁇ The following equation of motion about real rudder (but not considering the tire turning back) ⁇ Suspension force of each wheel Suspension stroke displacement
  • 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
  • I x , I y and I z are moments of inertia about the x, y and z axes on the spring of the vehicle
  • I zx is the inertial product of the y axis.
  • k 2 f and k 2 r are spring constants of springs related to the front and rear wheels
  • c 2 f and c 2 r are damping coefficients of the damper for the front and rear wheels
  • F contfl , F contfr , F contrl and F contrr are suspension forces added as a result of control.
  • F zfl , F zfr , F zrl and F zrr are the suspension force of each wheel
  • z fl z z rr is the sprung vertical displacement at each wheel
  • w fl w w rr is the sprung vertical velocity at each wheel
  • z 1fl to z 1rr are the unsprung vertical displacements at each wheel
  • w 1fl to w 1rr are the unsprung vertical velocity at each wheel
  • F z0 fl to F z 0 rr are the above-described ground load fluctuation
  • m 1 is the unsprung mass.
  • F zflm to F zrrm are suspension reaction forces applied to the springs under each wheel, and only translational motions in the x and y directions and rotational motion (yaw) in the z axis direction perform the same motion as on the sprung mass. It is a physical quantity observed in a coordinate system.
  • ⁇ 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 an equivalent elastic modulus around the kingpin axis.
  • M cont is an assist torque to be added as a result of control.
  • the main computing unit 1110 may target motion equations relating to wheel rotational motion.
  • the physical quantities appearing in the above-described equations of motion there exist a plurality of relational expressions (for example, coordinate transformations etc.) linked to each other, and each equation of motion is solved together with these relational expressions.
  • 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 reference vehicle model tire ground contact load calculation unit 1120 calculates the unsprung vertical displacements z 1flm to z 1rrm of each wheel, which is a part of the calculated state quantity as an integration result by the integration unit 1115, to the vehicle state estimation unit 1200 described later.
  • the reference vehicle model tire ground load F ' z0fl to F' z0rr is expressed using the following equation calculate.
  • 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 integration unit 1131 and 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 ratios s fl to s rr of the wheels, the slip angles ⁇ fl to ⁇ rr of the wheels, and the reference vehicle model obtained by the calculation by the observation matrix calculation unit 1117.
  • the non-linear calculation is performed with reference to the reference vehicle model tire ground contact loads F ′ z 0 fl to F ′ z 0 rr calculated by the tire ground contact load 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 sets the slip ratio s fl to s rr of each wheel, the slip angle ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel, and the reference vehicle model tire ground load F ′ z 0 fl to F of each wheel
  • the tire longitudinal force F x0fl to F x0 rr of each wheel and the tire lateral force F y0fl to F y0 rr of each wheel are calculated by using arithmetic expressions relating to the tire model by referring to z ' rr .
  • a specific computing equation by the tire model computing unit 1140 does not limit the present embodiment, for example, when representing the left front wheel, a generally known approximate equation is used. Can be used.
  • 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 the characteristics of the tire and F'z0fl .
  • F Py 0 fl in the second equation represents the tire lateral force without tire longitudinal force.
  • the main operation unit 1110 performs a linear operation
  • the tire model operation unit 1140 directly or indirectly at least a part of the operation result by the main operation unit 1110 Perform the referenced non-linear operation.
  • 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, actual steering angle 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 sprung vertical velocity, stroke speed of four wheels, pitch rate, and roll rate, and the result is used as the target of control amount selection processing. .
  • the roll target control amount is calculated with reference to the turning roll rate and the steering angle, and the result is used 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.
  • the unsprung mass damping control target control amount is determined with reference to the unsprung vertical velocity of each wheel, and the determination result is used as the target of the control amount selection process.
  • a target control amount is calculated with reference to the actual steering angle, and the result is used as a target of control amount selection processing.
  • vehicle condition estimation unit (Vehicle condition estimation unit) Subsequently, the vehicle state estimation unit 1200 will be specifically described with reference to the drawings.
  • 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.
  • 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 fluctuation calculation unit 1220, a slip calculation unit 1230, a tire model calculation unit 1240, a virtual spring and damper force calculation unit 1260, and a tire effective radius.
  • the calculation unit 1270, the road surface displacement calculation unit 1280, the integration unit 1231, the integration unit 1271 and the addition unit 1275 are provided.
  • the main calculation unit 1210 that performs calculation using the estimation vehicle model calculates one or more output values by performing linear calculation on the state quantities related to the vehicle state with reference to one or more input values.
  • the main computing unit 1210 may be simply referred to as a computing unit.
  • 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 fourth input matrix operation unit 1218, and a fourth input matrix operation unit 1218.
  • An input matrix operation unit 1219, an addition unit 1214, an integration unit 1215, a system matrix operation unit 1216, and an observation matrix operation unit 1217 are provided.
  • the first input matrix calculator 1211, the second input matrix calculator 1212, the third input matrix calculator 1213, the fourth input matrix calculator 1218, and the fifth input matrix calculator 1219 It is also called a first operation unit.
  • the first input matrix calculator 1211 to perform an operation related to the input matrix B00 'with respect to the ground load change input, the variation ground contact load obtained by the tire contact load variation calculating unit 1220 F z0fl ⁇ F z0rr are input.
  • the first input matrix calculation unit 1211 calculates an input matrix B00 ′ for the input ground load fluctuations F z0fl to F z0rr and supplies the calculation result to the addition unit 1214.
  • the second input matrix operation unit 1212 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 result of the operation to the addition 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 tire longitudinal / lateral forces includes tire longitudinal forces F x0fl to F x0rr of the respective wheels supplied from a tire model computing unit 1240 described later, and respective wheels
  • the input matrix B2 ′ is calculated with respect to the tire lateral forces F y0fl to F y0rr 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 fourth input matrix computing unit 1218 that performs computation on the output of the control amount computing unit 1000 regarding the input matrix B 4 ′.
  • the fourth input matrix calculator 1218 calculates an input matrix B 4 ′ for the output of the control amount calculator 1000, and supplies the calculation result to the adder 1214.
  • the fifth input matrix operation unit 1219 that performs an operation on the input matrix B5 ′ with respect to the virtual spring / damper force operates the input matrix B5 ′ on the output of the virtual spring / damper force 1260 described later, and adds the operation result It supplies to the part 1214.
  • the adder 1214 includes a first input matrix calculator 1211, a second input matrix calculator 1212, a third input matrix calculator 1213, a fourth input matrix calculator 1218, and a fifth input matrix calculator 1219, And the output from the system matrix calculating part 1216 mentioned later is added, and an addition result is supplied to the integrating part 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 calculation unit 1216, the observation matrix calculation unit 1217, and the virtual spring / damper force calculation unit 1260.
  • a system matrix operation unit (second operation 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 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. In addition, the calculation result of the observation matrix C ′ is also supplied to the slip calculation unit 1230.
  • 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 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 ′.
  • each vehicle model can be switched by referring to the above input.
  • the vehicle 900 may be configured to include a loading amount detection unit, and the main calculation unit 1210 may be configured to input a detection value by the loading amount detection unit.
  • the main operation 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 means.
  • the loading amount detection means may be configured to detect the loading amount by a sensor, or may be configured to detect the loading amount without using a 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 calculation unit 1230 calculates the slip ratios s fl to s rr of each wheel by referring to the calculation result by the observation matrix calculation 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 integration unit 1231 and the tire model calculation unit 1240.
  • the integration unit 1231 integrates the calculation result supplied from the slip calculation unit 1230, and calculates the slip ratio s after integration.
  • the slip ratio s after integration calculated by the integration unit 1231 is supplied to the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220.
  • the tire ground contact load fluctuation calculating unit 1220 calculates the estimated value of the sprung velocity u in the front-rear direction, the estimated value of the pitch rate q, the estimated value of the yaw rate r, and the estimated values of the yaw rate r calculated by the integrating unit 1215
  • the ground contact load fluctuation Fz0fl to Fz0rr of each wheel is calculated with reference to the wheel angular velocity ⁇ fl to ⁇ rr , the integration result of the integration unit 1231, and the integration result of the integration unit 1271 described later.
  • the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 The ground contact load fluctuations F z0 fl to F z 0 rr are calculated by
  • the coefficient k e is a coefficient related to tire stiffness determined according to the tire effective radius R e , and for example, according to the map shown in FIG. 6, the tire effective radius R efl , R efr , R erl , R err It will be decided accordingly.
  • the tire effective radiuses R efl to R err are calculated by a tire effective radius calculation unit 1270 described later.
  • k e may use a fixed value as a linear characteristic.
  • the wheel speeds V fl to V rr of each wheel are as follows using the sprung speed u in the front-rear direction of the vehicle body 200, the pitch rate q, the yaw rate r, and the slip ratios s fl to s rr of each wheel Is represented by Also, dV fl to dV rr and d ⁇ fl to d ⁇ rr represent fluctuation values of V fl to V rr and ⁇ fl to ⁇ rr .
  • h 0 represents the distance from the road surface to the center of gravity of the vehicle body 200
  • tr f represents the front tread width of the vehicle body 200 multiplied by 0.5
  • tr r is the vehicle body It represents the rear tread width of 200 times 0.5.
  • the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 refers to the wheel ground contact load with reference to the wheel angular velocity ⁇ , the sprung front / rear velocity u, the pitch rate q, the yaw rate r, the tire effective radius Re , and the slip ratio s.
  • the fluctuation is calculated and is fed back to the first input matrix operation unit 1211 in a feedback manner.
  • the err is not a sensor value, but a value calculated in each part of the ECU 600 is used. Therefore, the state quantity can be suitably calculated without requiring an additional sensor.
  • 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. In the example illustrated in FIG. 5, the tire model calculation unit 1240 calculates the slip ratios s fl to s rr of the wheels, the slip angles ⁇ fl to ⁇ rr of the wheels, and the tire contact load obtained by the calculation of the observation matrix calculation unit 1217.
  • the non-linear operation is performed with reference to the ground loads F ′ z 0 fl to F ′ z 0 rr of the respective wheels obtained by adding the ground contact load fluctuations F z 0 fl to F z 0 rr calculated by the fluctuation calculation unit 1220 and the steady values F z 0 const fl to F z 0 const rr . 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 tire model calculation unit 1240 refers to the slip ratio s fl to s rr of each wheel, the slip angle ⁇ fl to ⁇ rr of each wheel, and the ground load F ′ z 0 fl to F ′ z 0 rr of each wheel Then, the tire longitudinal forces F x0fl to F x0rr of the respective wheels and the tire lateral forces F y0fl to F y0rr of the respective wheels are calculated by using arithmetic expressions relating to the tire model.
  • a specific computing equation by the tire model computing unit 1240 does not limit the present embodiment, for example, a mathematical equation similar to the one used by the tire model computing unit 1140 can be used.
  • the tire model calculation unit 1240 that directly or indirectly refers to at least a part of the calculation result by the main calculation unit 1210 directly or indirectly refers to the tire longitudinal force F x0fl to F x0 rr 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 virtual spring / damper force calculator 1260 calculates the unsprung vertical displacements z 1flm to z 1rrm of each wheel and the unsprung vertical velocities w 1flm to w 1rrm of each wheel, which are a part of the result calculated by the integrator 1215. Referring to the forces F s1fl to F s1rr of virtual springs and virtual dampers with respect to the respective wheels, they are calculated by the following equations, and the calculation results are supplied to the fifth input matrix calculator 1219.
  • k s1 f to k s1 r is a coefficient by which the unsprung displacement of each wheel is multiplied
  • c s1 f to c s1 r is a coefficient by which the unsprung speed of each wheel is multiplied.
  • the tire effective radius calculation unit 1270 refers to the input ground contact weights F ' z0fl to F' z0 rr after addition of steady values and calculates the tire effective radii R efl , R efr , R erl , R err of the respective wheels as follows. The calculation is performed using the equation, and the calculation result is supplied to the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 via the integration unit 1271.
  • B Reff , D Reff , F Reff , and F z0 nom are fitting coefficients obtained from experimental results and the like.
  • k 1 is the rigidity with respect to the vertical displacement of the tire and is a constant.
  • the integration unit 1231 integrates the calculation result supplied from the slip calculation unit 1230, and calculates slip ratios s fl to s rr after integration.
  • the slip ratios s fl to s rr after integration calculated by the integration unit 1231 are supplied to the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220.
  • the integration unit 1271 integrates the calculation result supplied from the tire effective radius calculation unit 1270, and calculates the tire effective radii Refl to R err after integration.
  • the integrated tire effective radiuses Refl to R err calculated by the integrating unit 1271 are supplied to the tire ground contact load fluctuation calculating unit 1220.
  • the road surface displacement calculation unit 1280 calculates the unsprung displacements z 1flm to z 1rrm of the wheels calculated by the main calculation unit 1210 and the ground contact load fluctuations F z0fl to F z0rr of the wheels calculated by the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220. make use of, The road surface displacements z 0fl to z 0rr of the respective wheels are calculated according to The calculated road surface displacements z 0fl to z 0rr are supplied to the reference vehicle model calculation unit 1100.
  • the main operation unit 1210 performs linear operation
  • the tire model operation unit 1240 directly or indirectly refers to at least a part of the operation result by the main operation unit 1210 Perform the non-linear operation.
  • 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.
  • the ground contact load fluctuation F z0fl , F z0fr , F z0rl , F z calculated by the ground contact load fluctuation calculation unit 1220 of each wheel z0 rr is input.
  • the vehicle state estimation unit 1200 As described above, according to the vehicle state estimation unit 1200 according to the present embodiment, only the on-vehicle sensor information provided in a standard manner is used, and the same vehicle is generated without distinguishing the vehicle behavior caused by the road surface input cause and the steering input cause.
  • the behavior estimation unit vehicle model
  • the state of the vehicle can be suitably estimated. In particular, it is possible to realize an estimation of the vehicle behavior when the road surface input and the steering input simultaneously occur, which is not possible with the prior art.
  • the vehicle state estimation unit 1200 since the vehicle state estimation unit 1200 according to the present embodiment includes the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220, the ground contact fluctuation of each wheel input to the vehicle state estimation unit 1200 is preferably made. It can be calculated.
  • the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 preferably refers to the wheel ground load fluctuation with reference to the wheel angular velocity, the estimated value of the sprung front / rear speed, the estimated yaw rate, and the estimated pitch rate. Can be calculated.
  • the vehicle state estimation unit 1200 further includes the tire effective radius calculation unit 1270
  • the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 further refers to the wheel effective radius calculated by the tire effective radius calculation unit 1270.
  • the ground contact load fluctuation of the wheel can be calculated more suitably.
  • the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220 can appropriately calculate the ground contact load fluctuation of the wheel by further referring to the estimated value of the slip ratio.
  • the vehicle state estimation unit 1200 includes the road surface displacement calculation unit that calculates the road surface displacement of the wheel by at least referring to the ground contact load fluctuation of the wheel, the road surface displacement of the wheel is suitably calculated. can do.
  • the vehicle state estimation unit 1200 includes the virtual spring and damper force calculation unit 1260, and the virtual spring and damper force calculation unit 1260 is a force (virtual spring and virtual damper). Fs1fl to Fs1rr are simply calculated, and the calculation result is supplied to the fifth input matrix operation unit 1219.
  • the estimation result tends to diverge easily.
  • Such divergence can be suppressed by calculating the virtual spring / damper forces F s1fl to F s1rr as described above and supplying the calculation result to the main calculation unit 1210 of the vehicle state estimation unit 1200.
  • the suspension control device and the suspension device according to the present embodiment include the vehicle state estimation unit 1200, and controls the suspension using the estimation result by the vehicle state estimation unit 1200.
  • the vehicle state estimation unit 1200 controls the suspension using the estimation result by the vehicle state estimation unit 1200.
  • the steering control device and the steering device include a vehicle state estimation unit 1200, and performs steering control using the estimation result by the vehicle state estimation unit 1200.
  • a vehicle state estimation unit 1200 performs steering control using the estimation result by the vehicle state estimation unit 1200.
  • a lateral G sensor 330 for detecting the lateral acceleration of the vehicle 900 and a longitudinal G for detecting the longitudinal acceleration of the vehicle 900 A sensor 340 and a yaw rate sensor 350 for detecting the yaw rate of the vehicle 900 are provided.
  • the detection results of these various sensors are supplied to the ECU 600a.
  • a vehicle 900 according to the present embodiment includes an ECU 600a in place of the ECU 600 described in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a schematic configuration of the ECU 600a.
  • the ECU 600 a includes a reference vehicle model calculation unit 1100 in the same manner as the ECU 600. Further, the ECU 600a includes a vehicle state estimation unit 1200a in place of the vehicle state estimation unit 1200 included in the ECU 600.
  • the ECU 600 a receives each part of the vehicle 1300. Is input.
  • ⁇ represents the angular velocity of the wheel detected by the wheel speed sensor 320
  • the dot-added u s represents the sprung back and forth acceleration of the vehicle detected by the front and rear G sensor 340.
  • the dotted v s represents the sprung lateral acceleration of the vehicle detected by the lateral G sensor 330.
  • the operation input is also input to the ECU 600a.
  • the state quantity with the subscript “s” indicates that the state quantity is detected by the sensor.
  • the other configuration of the ECU 600a shown in FIG. 7 is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the vehicle state estimation unit 1200a.
  • the vehicle state estimation unit 1200a includes a front road surface displacement calculation unit 1285 and a rear road surface displacement calculation unit 1290, A first input matrix operation unit 1211a, a second input matrix operation unit 1211b, an estimated state quantity reconstruction unit 1210a, a gain application unit 1211c, and a subtraction unit 1211d are provided.
  • the vehicle state estimation unit 1200a does not include the road surface displacement calculation unit 1280 provided in the vehicle state estimation unit 1200 according to the first embodiment.
  • the vehicle state estimation unit 1200 a Spring on the longitudinal acceleration of the vehicle detected by the longitudinal G sensor 340 (u s in dotted) ⁇ Sprung lateral acceleration of the vehicle detected by the lateral G sensor 330 (v s with dots)
  • the yaw rate r s of the vehicle detected by the yaw rate sensor 350 Is also input.
  • the initial velocity u_ini is also input to the estimated state quantity reconstruction unit 1210a.
  • the front road surface displacement calculation unit 1285 calculates the unsprung vertical displacements z 1flm and z 1frm of the front wheels calculated by the main calculation unit 1210 and the ground contact load fluctuations F z0fl and F z0fr of the front wheels calculated by the tire ground contact load fluctuation calculation unit 1220.
  • the road surface displacements z 0fl and z 0fr of the front wheels are calculated using this.
  • the specific calculation processing of the road surface displacements z 0fl and z 0fr by the front road surface displacement calculation unit 1285 is the same as that of the road surface displacement calculation unit 1280, and thus the description thereof is omitted here.
  • the rear road surface displacement calculation unit 1290 calculates the road surface displacement of the rear wheels based on the ground load fluctuation of the front wheels and the unsprung displacement of the front wheels. More specifically, the front wheel ground load change F z0fl, F z0fr, and the front wheel of the unsprung vertical displacement z 1Flm, based on the z 1FRM, using the following equation, the rear wheel road surface displacement z 0Rl, the z 0Rr calculate.
  • k 1 is the rigidity with respect to the vertical displacement of the tire, and is a constant.
  • the rear road displacement calculating unit 1290, the front wheel ground load change F z0fl, F z0fr, and the front wheel of the unsprung vertical displacement z 1Flm, based on the z 1FRM, calculated road surface displacement z 0Rl, the z 0Rr, the front wheels of the road surface Compared to displacement t WH / V ave
  • the second input matrix calculator 1211 b is input with a time delay of
  • WH represents the length of the wheel base of the vehicle 900
  • V ave can use, for example, an average value of four wheels detected by the wheel speed sensor 320.
  • an estimated sprung front-rear velocity may be used, or one obtained by another means such as use of a GPS sensor may be used.
  • the subtractor 1211d is an output of the estimated state quantity reconstruction unit 1210a, that is, the estimated value of the sprung longitudinal acceleration, the estimated sprung lateral acceleration, and the estimated yaw rate of the vehicle detected by the longitudinal G sensor 340.
  • sprung longitudinal acceleration u s in dotted
  • the lateral G spring upper lateral directional acceleration of the vehicle sensor 330 has detected (in dotted v s)
  • a yaw rate sensor 350 subtracts the yaw rate r s of the vehicle detected
  • the obtained result is supplied to the gain application unit 1211 c.
  • the gain application unit 1211 c inputs the result obtained by multiplying the output of the subtraction unit 1211 d by the observer gain to the addition unit 1214.
  • the equations of motion related to F x , F y , and M z according to the present embodiment relate to the presence of the subtracting unit 1211 d and the gain applying unit 1211 c.
  • the vehicle state estimation unit 1200a changes as follows.
  • the u of dotted represents the estimate of the sprung longitudinal acceleration of the vehicle
  • the u s of dotted as described above, by the spring on the longitudinal acceleration of the vehicle detected by the longitudinal G sensor 340 is there.
  • the difference between u with dots and u s with dots is calculated by the subtraction unit 1211 d described above.
  • r indicates an estimated value of the yaw rate
  • r s indicates the yaw rate detected by the yaw rate sensor 350.
  • the difference between r and r s is calculated by the subtraction unit 1211 d described above.
  • L 1 , L 2 and L 3 represent the respective observer gains multiplied by the gain application unit 1211 c.
  • L 1 , L 2 , and L 3 a constant value may be used, or a value that changes according to the speed of the vehicle may be used.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the estimated state quantity restructuring unit 1210a.
  • the estimated state quantity reconstructing unit 1210a includes an adding unit 1221 and an estimated state quantity recalculating unit 1222.
  • the state quantity before reconstruction is input to the estimated state quantity reconstruction unit 1210a.
  • the sprung speed u in the front-rear direction of the vehicle body 200 is added to the initial speed u_ini in the addition unit 1221 and then input to the estimated state quantity recalculation unit 1222.
  • the estimated state quantity recalculation unit 1222 calculates the sprung velocity u new in the longitudinal direction after recalculation, the lateral sprung velocity v new after recalculation, and the sprung longitudinal acceleration of the vehicle based on the following equation And the estimated value of the sprung lateral acceleration of the vehicle (dotted v) are calculated.
  • the state quantity with the subscript "g” indicates the state quantity in the global coordinate system fixed on the ground
  • the state quantity without the subscript "g” is The state quantity in the body coordinate system which moves in the same manner as the sprung mass is shown.
  • w with a dot which is the sprung acceleration in the vertical direction of the vehicle body 200, it is calculated based on the estimated amount of state.
  • G R B indicates a coordinate conversion matrix from the body coordinate system to the global coordinate system
  • B R G indicates a coordinate conversion matrix from the global coordinate system to the body coordinate system, respectively It is given by the following equation.
  • the sprung velocity u new in the longitudinal direction and the sprung velocity v new in the lateral direction recalculated by the estimated state amount recalculation unit 1222 are, as shown in FIG.
  • the system state calculator 1216 and the subtraction unit 1211c are input.
  • u with dots and v with dots calculated by the estimated state quantity recalculation unit 1222 are input to the subtraction unit 1211 d together with the state quantities r.
  • control blocks (control amount calculation unit 1000, reference vehicle model calculation unit 1100, and vehicle condition estimation units 1200 and 1200a) of the ECUs 600 and 600a are realized by logic circuits (hardware) formed in integrated circuits (IC chips) and the like. It may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • the ECU 600 or 600a is a CPU that executes instructions of a program that is software that realizes each function, a ROM (Read Only Memory) or a ROM (Read Only Memory) in which the program and various data are recorded readable by a computer (or CPU).
  • a storage device (these are referred to as a "recording medium"), a RAM (Random Access Memory) for developing the program, and the like are provided.
  • 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
  • Suspension system 200 Car body 600, 600a ECU (control device, suspension control device, suspension control unit, steering control device) 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 (calculation unit) 1111 first input matrix calculator 1112 second input matrix calculator 1113 third input matrix calculator 1114 adder 1115 integrator 1116 system matrix calculator 1117 observation matrix calculator 1140 tire model calculator 1200, 1200a vehicle state Estimation unit (vehicle condition estimation device) 1210 Main operation unit (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)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

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演算を行う主演算部１２１０を備えており、主演算部１２１０への入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。

Description

車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置
　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、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置に関する。
　車両の乗り心地を向上させ、また、高い操縦安定性を実現するために、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。また、その他の技術として例えば、特許文献３～５が知られている。
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） 日本国公開特許公報「特開２０１６－１０７８６２号公報」（２０１６年６月２０日公開） 日本国公開特許公報「特開２０１６－１６８８８７号公報」（２０１６年９月２３日公開） 日本国公開特許公報「特開２０１４－８８８５号公報」（２０１４年１月２０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を実現することを目的とする。また、上記車両状態推定装置及び上記制御装置の推定結果を利用することで、高い乗り心地および高い操縦安定性を実現することができるサスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング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演算部を備え、前記演算部は、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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　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演算部を備え、前記演算部は、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演算部を備えており、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　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演算部を備えており、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　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演算部を備えており、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　また、本発明に係るステアリング制御装置は、運転者が操舵操作する操舵部材に対して印加するアシストトルク又は反力トルクを制御するステアリング制御装置であって、車両モデルを用いた演算を行う演算部を備え、前記演算部は、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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　また、本発明に係るステアリング装置は、運転者が操舵操作する操舵部材と、前記操舵部材に対して印加するアシストトルク又は反力トルクを制御するステアリング制御部とを備えたステアリング装置であって、前記ステアリング制御部は、車両モデルを用いた演算を行う演算部を備え、前記演算部は、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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる。
　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、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置によれば、高い乗り心地および高い操縦安定性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例を示す図である。 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の概略構成例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。 本発明の実施形態１に係る車両状態推定部が参照するタイヤ剛性に関するマップである。 本発明の実施形態２に係るＥＣＵの概略構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２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。 本発明の実施形態２に係る車両状態推定部が備える推定状態量再構築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の概略構成例を示す図である。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。また、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、及びＥＣＵ６００は、ステアリング装置を構成する。なお、車両９００としては、ガソリン車、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ車）、電気自動車（ＥＶ車）等を挙げることができる。
　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ω）を検出する車輪速センサ３２０を備えている。また、車両９００は、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を備える構成としてもよい。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。なお、図２において図示は省略しているが、懸架装置１００には、バーストを防止するようにガス室が設けられている。
　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の概略構成例を示す図である。
　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３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、各車両の角速度センサ、横Ｇセンサ３３０、前後Ｇセンサ３４０、及びヨーレートセンサ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、車輪の角速度ωfl～ωrr、操作入力、及び、後述の車両状態推定部１２００において推定する各車輪の接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrから算出する各車輪の路面変位z0fl～z0rr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。ここで、各車輪の接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrとは、各車輪の接地荷重の変動分のことを指す。
　また、規範車両モデル演算部１１００が減算部１０１２に供給する規範出力の例として、車体２００の前後方向のバネ上速度u、横方向のバネ上速度v、バネ上鉛直速度w、ロールレートp、ピッチレートq、ヨーレートr、ロール角phi、ピッチ角theta、ヨー角psi、各車輪のサスストローク変位SusStfl～SusStrr、各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、各車輪のバネ下鉛直速度w1flm～w1rrm、実舵角δ、及び実舵角速度dδの少なくとも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が挙げられる。また、規範車両モデル演算部１１００が第３の増幅部１０２３に供給する規範状態量の例として、車体２００の前後方向のバネ上速度u、横方向のバネ上速度v、バネ上鉛直速度w、ロールレートp、ピッチレートq、ヨーレートr、ロール角phi、ピッチ角theta、ヨー角psi、各車輪のサスストローク変位SusStfl～SusStrr、各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、各車輪のバネ下鉛直速度w1flm～w1rrm、実舵角δ、及び実舵角速度dδ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が推定し、減算部１０１２に供給する推定出力の一例として、車体２００の前後方向のバネ上速度、横方向のバネ上速度、バネ上鉛直速度、ロールレート、ピッチレート、ロール角、ピッチ角、ヨー角、各車輪のサスストローク変位、各車輪のバネ下鉛直変位、各車輪のバネ下鉛直速度、実舵角、及び実舵角速度の少なくとも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が挙げられる。また、車両状態推定部１２００が推定し、第１の増幅部１０２１に供給する推定状態量の一例として、車体２００の前後方向のバネ上速度u、横方向のバネ上速度v、バネ上鉛直速度w、ロールレートp、ピッチレートq、ヨーレートr、ロール角phi、ピッチ角theta、ヨー角psi、各車輪のサスストローク変位SusStfl～SusStrr、各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、各車輪のバネ下鉛直速度w1flm～w1rrm、実舵角δ、及び実舵角速度dδの少なくとも何れかが挙げられる。
　なお、本発明の車両状態推定装置により、推定可能な物理量は、車両状態推定部１２００における演算対象の「各状態量」、「各状態量の何れかの組み合わせで表現することができる物理量」、「タイヤモデル演算部１２４０で計算されるタイヤ前後力及びタイヤ横力」、「スリップ算出部１２３０で計算されるスリップ比及びスリップ角」、「タイヤ接地荷重変動算出部１２２０の出力を利用し得られるタイヤ接地荷重」、「タイヤ有効半径演算部１２７０で計算されるタイヤ有効半径」、及び「路面変位算出部１２８０で算出される路面変位」である。
　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を用いて増幅し、増幅結果を加算部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を備えているので、車両９００は、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、車両９００は、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の構成例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、規範車両モデルタイヤ接地荷重算出部１１２０、スリップ算出部１１３０、タイヤモデル演算部１１４０、及び、操縦安定性・乗心地制御部１１５０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のことを単に演算部と呼称することもある。
　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、路面変位z0fl、z0fr、z0rl、z0rrとしては、後述する車両状態推定部１２００にて算出したものを用いる。また、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。
　制御結果を反映した、追加サスペンション力、アシストトルク、及び反力トルクに対する入力行列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。また、積分部１１１５による積分結果のうち、z1flm～z1rrmは、規範車両モデルタイヤ接地荷重算出部１１２０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、積載量検知手段を備える構成とし、主演算部１１１０には、当該積載量検知手段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、積載量検知手段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。なお、上記積載量検知手段は、センサで積載量を検知する構成であってもよいし、センサレスで積載量を検知する構成であってもよい。
　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。
　以下、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。
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軸、y軸、z軸方向成分、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（それぞれ、phi、theta、psiとも表記する。また、phiはロール角、thetaはピッチ角、psiはヨー角を表す。）であり、
　SusStfl～SusStrrは、各車輪のサスストローク変位であり、上記は、バネ上と同じ動きをするボディ座標系で観測した状態量である。
　また、z1flm～z1rrmは、各車輪のバネ下鉛直変位であり、w1flm～w1rrmは、各車輪のバネ下鉛直速度である。ただし、z1flm～z1rrm、w1flm～w1rrmは、ｘ方向及びｙ方向の並進運動、並びにｚ軸方向の回転運動（ヨー）のみ、バネ上と同じ動きをする座標系で観測した状態量である。
　また、δは、実舵角であり、
　dδは、実舵角速度である。
　なお、実舵角δ、及び実舵角速度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が、本明細書中では、一例として前輪のみについて設定されるものとし、かつ、タイヤの切戻りは考慮していない。
　（主演算部出力の例）
　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、車体２００の前後方向のバネ上速度u、横方向のバネ上速度v、バネ上鉛直速度w、ロールレートp、ピッチレートq、ヨーレートr、ロール角phi、ピッチ角theta、ヨー角psi、各車輪のサスストローク変位SusStfl～SusStrr、各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、各車輪のバネ下鉛直速度w1flm～w1rrm、実舵角δ、及び実舵角速度dδを含んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　また、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。また、各物理量の上に付されたドット「・」は時間微分を表す。
・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（ただし、タイヤ切戻りを考慮せず）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ・各車輪のサスペンション力
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ・サスストローク変位
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　上記の運動方程式及び関係式において、
　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、
　Ix、Iy、Iz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、
　Izxは、ｙ軸の慣性乗積である。
　k2f、k2rは、前輪及び後輪に関するスプリングのバネ定数であり、
　c2f、c2rは、前輪及び後輪に関するダンパの減衰係数であり、
　Fcontfl、Fcontfr、Fcontrl、Fcontrrは、制御の結果、追加されるサスペンション力である。
　また、Fzfl、Fzfr、Fzrl、Fzrrは各車輪のサスペンション力であり、
　zfl～zrrは、各車輪におけるバネ上鉛直変位であり、
　wfl～wrrは、各車輪におけるバネ上鉛直速度であり、
　z1fl～z1rrは、各車輪におけるバネ下鉛直変位であり、
　w1fl～w1rrは、各車輪におけるバネ下鉛直速度であり、
　上記は、バネ上と同じ動きをするボディ座標系で観測した状態量である。
　Fz0fl～Fz0rrは、上述した接地荷重変動であり、
　m1はバネ下質量である。また、Fzflm～Fzrrmは、各輪のバネ下にかかるサスペンション反力であり、x方向及びy方向の並進運動、並びにz軸方向の回転運動（ヨー）のみ、バネ上と同じ動きをする座標系で、観測した物理量である。
　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、キングピン軸周りの等価弾性係数である。
　Mcontは、制御の結果、追加されるアシストトルクである。
　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もよい。また、上記に挙げた運動方程式に現れる物理量は、互いに結びつけられる複数の関係式（例えば各座標変換等）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-M000010
 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イラー展開し、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-M000011
 　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。
　（規範車両モデルタイヤ接地荷重算出部）
　規範車両モデルタイヤ接地荷重算出部１１２０は、積分部１１１５による積分結果として、算出される状態量の一部である各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、後述する車両状態推定部１２００にて算出する各車輪の路面変位z0fl～z0rr、及び、接地荷重の定常値Fz0constfl～Fz0constrrを用いて、規範車両モデルタイヤ接地荷重F'z0fl～F'z0rrを以下の式を用いて算出する。
　F'z0fl = -k1(z1flm-z0fl) + Fz0constfl
　F'z0rl = -k1(z1rlm-z0rl) + Fz0constrl
　F'z0fr = -k1(z1frm-z0fr) + Fz0constfr
　F'z0rr = -k1(z1rrm-z0rr) + Fz0constrr
　算出した規範車両モデルタイヤ接地荷重F'z0fl～F'z0rrは、タイヤモデル演算部１１４０に入力される。
　（スリップ算出部）
　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、算出した結果を積算部１１３１及びタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
　（タイヤモデル演算部）
　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、及び規範車両モデルタイヤ接地荷重算出部１１２０が算出した規範車両モデルタイヤ接地荷重F'z0fl～F'z0rr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、及び各車輪の規範車両モデルタイヤ接地荷重F'z0fl～F'z0rr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、左前輪を代表すると、一般に知られている近似式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 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F'z0fl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。
　ここで、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、実舵角制御処理及び、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、バネ上鉛直速度、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、及び操舵角を参照して、ロール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、各車輪のバネ下鉛直速度を参照して、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。実舵角制御では、実舵角を参照して、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。
　制御量選択処理では、スカイフック目標制御量、ロール目標制御量、ピッチ目標制御量、バネ下制振制御目標制御量、及び実舵角目標制御量のうち、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。
　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、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０、スリップ算出部１２３０、タイヤモデル演算部１２４０、仮想バネ・ダンパ力算出部１２６０、タイヤ有効半径演算部１２７０、路面変位算出部１２８０、積分部１２３１、積分部１２７１、及び加算部１２７５を備えている。
　（主演算部）
　推定用車両モデルを用いた演算を行う主演算部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のことを単に演算部と呼称することもある。
　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４の入力行列演算部１２１８、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、第４の入力行列演算部１２１８、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。
　接地荷重変動入力に対する入力行列B00'に関する演算を行う第１の入力行列演算部１２１１には、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０により得られる接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrが入力される。
　第１の入力行列演算部１２１１は、入力された接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrに対して、入力行列B00'を演算し、演算した結果を加算部１２１４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４の入力行列演算部１２１８には、制御量演算部１０００の出力が入力される。第４の入力行列演算部１２１８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。
　仮想バネ・ダンパ力に対する入力行列B5'に関する演算を行う第５の入力行列演算部１２１９は、後述する仮想バネ・ダンパ力１２６０の出力に対して入力行列B5'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４の入力行列演算部１２１８、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、観測行列演算部１２１７及び、仮想バネ・ダンパ力算出部１２６０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。
　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。
　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、積載量検知手段を備える構成とし、主演算部１２１０には、当該積載量検知手段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、積載量検知手段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。なお、上記積載量検知手段は、センサで積載量を検知する構成であってもよいし、センサレスで積載量を検知する構成であってもよい。
　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B00'、B1'、B2'、B4'、B5'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）
　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、算出した結果を積分部１２３１、及びタイヤモデル演算部１２４０に供給する。積算部１２３１は、スリップ算出部１２３０から供給される算出結果を積分し、積分後のスリップ比ｓを算出する。積算部１２３１により算出された積分後のスリップ比ｓは、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０に供給される。
　（タイヤ接地荷重変動算出部）
　タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、積分部１２１５により演算された前後方向のバネ上速度uの推定値、ピッチレートｑの推定値、及びヨーレートｒの推定値、車輪速センサ３２０が検出した各車輪の車輪角速度ωfl～ωrr、積算部１２３１による積分結果及び後述する積分部１２７１による積分結果を参照して、各車輪の接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrを算出する。算出した接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrは、各車輪の接地荷重定常値Fz0constfl～Fz0constrrと加算されたうえで、各車輪の接地荷重F'z0fl～F'z0rrとしてタイヤモデル演算部１２４０、第１の入力行列演算部１２１１及び後述するタイヤ有効半径演算部１２７０に供給される。
　タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 によって、接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrを算出する。ここで、係数keは、タイヤ有効半径Reに応じて決定されるタイヤ剛性に関する係数であり、例えば、図６に示すマップにより、タイヤ有効半径Refl、Refr、Rerl、Rerrに応じて決定される。ここで、タイヤ有効半径Refl～Rerrは、後述するタイヤ有効半径演算部１２７０によって算出される。また、keは、線形特性として、固定値を用いてもよい。
　また、各車輪の車輪速度Vfl～Vrrは、車体２００の前後方向のバネ上速度u、ピッチレートq、ヨーレートr、及び各車輪のスリップ比sfl～srrを用いて、以下のように表される。また、dVfl～dVrr、およびdωfl～dωrrは、Vfl～Vrr、およびωfl～ωrrの変動値を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 ここで、h0は、路面から車体２００の重心までの距離を表しており、trfは、車体２００のフロントのトレッド幅に０．５を乗じたものを表しており、trrは、車体２００のリアのトレッド幅に０．５を乗じたものを表している。
　このように、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、車輪角速度ω、バネ上前後速度u、ピッチレートq及び、ヨーレートr、タイヤ有効半径Re、及びスリップ比sを参照して、車輪の接地荷重変動を計算し、フィードバック的に第１の入力行列演算部１２１１に入力する。
　なお、本実施形態において、上述した車体２００の前後方向のバネ上速度u、ピッチレートq、ヨーレートr、及び各車輪のスリップ比sfl～srr、及び各車輪のタイヤ有効半径Refl～Rerrは、何れもセンサ値ではなく、ＥＣＵ６００の各部において算出した値を用いている。このため、追加のセンサを要することなく、状態量を好適に演算することができる。
　（タイヤモデル演算部）
　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変動算出部１２２０が演算する接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrと定常値Fz0constfl～Fz0constrrとを加算して得られる各車輪の接地荷重F'z0fl～F'z0rr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。
　より具体的には、タイヤモデル演算部１２４０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F'z0fl～F'z0rr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１２４０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、タイヤモデル演算部１１４０が用いる数式と同様の数式を用いることができる。
　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。
　（仮想バネ・ダンパ力算出部）
　仮想バネ・ダンパ力算出部１２６０は、積分部１２１５により演算した結果の一部である各車輪のバネ下鉛直変位z1flm～z1rrm、及び各車輪のバネ下鉛直速度w1flm～w1rrm、を参照して、各車輪に関する仮想バネ及び仮想ダンパによる力Fs1fl～Fs1rrを以下の式により算出し、算出結果を第５の入力行列演算部１２１９に供給する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 ここでks1f～ks1rは、各車輪のバネ下変位に乗ぜられる係数であり、cs1f～cs1rは、各車輪のバネ下速度に乗ぜられる係数である。ここで、この仮想バネ・ダンパ力を考慮するために、バネ下鉛直運動に関する運動方程式としては、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 が用いられる。
　（タイヤ有効半径演算部）
　タイヤ有効半径演算部１２７０は、入力された定常値加算後の接地荷重F'z0fl～F'z0rrを参照して、各車輪のタイヤ有効半径Refl、Refr、Rerl、Rerrを以下の式によって演算し、演算した結果を積算部１２７１を介してタイヤ接地荷重変動算出部に１２２０に供給する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 ここで、BReff、DReff、FReff、Fz0nomは、実験結果等から得られるフィッティング係数である。また、k1は、タイヤの上下変位に対する剛性であり、定数である。
　積算部１２３１は、スリップ算出部１２３０から供給される算出結果を積分し、積分後のスリップ比sfl～srrを算出する。積算部１２３１により算出された積分後のスリップ比sfl～srrは、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０に供給される。
　積算部１２７１は、タイヤ有効半径演算部１２７０から供給される演算結果を積分し、積分後のタイヤ有効半径Refl～Rerrを算出する。積分部１２７１により算出された積分後のタイヤ有効半径Refl～Rerrは、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０に供給される。
　（路面変位算出部）
　路面変位算出部１２８０は、主演算部１２１０が演算した各車輪のバネ下変位z1flm～z1rrm、及び、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０が算出した各車輪の接地荷重変動Fz0fl～Fz0rrを用いて、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 により、各車輪の路面変位z0fl～z0rrを算出する。算出した路面変位z0fl～z0rrは、規範車両モデル演算部１１００に供給される。
　ここで、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。
　また、上述のように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００の主演算部１２１０には、各車輪の接地荷重変動算出部１２２０で算出した接地荷重変動Fz0fl、Fz0fr、Fz0rl、Fz0rrが入力される。このような構成とすることによって、追加センサを備える必要なく、状態量をより精度よく演算することができる。
　このように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００によれば、標準的に装備された車載センサ情報のみを利用し、路面入力起因および操舵入力起因により生じる車両挙動を区別せず同一の車両挙動推定部(車両モデル)を利用することで、車両の状態を好適に推定することができる。特に、従来の技術では不可能であった、路面入力および操舵入力が同時に生じる際の車両挙動の推定を実現することができる。
　また、上述のように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００は、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０を備えているので、車両状態推定部１２００に入力される各車輪の接地荷重変動を好適に算出することができる。
　また、上述のように、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、車輪角速度、バネ上前後速度の推定値、ヨーレートの推定値、及びピッチレートの推定値を参照して、車輪の接地荷重変動を好適に算出することができる。
　また、上述のように、車両状態推定部１２００は、タイヤ有効半径演算部１２７０を更に備え、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、タイヤ有効半径演算部１２７０が算出する車輪有効半径を更に参照して車輪の接地荷重変動をより好適に算出することができる。
　また、上述のように、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０は、スリップ比の推定値を更に参照して車輪の接地荷重変動を好適に算出することができる。
　また、本実施形態に係る車両状態推定部１２００は、車輪の接地荷重変動を少なくとも参照して、車輪の路面変位を算出する路面変位算出部を備えているので、車輪の路面変位を好適に算出することができる。
　また、上述のように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００は、仮想バネ・ダンパ力算出部１２６０を備えており、仮想バネ・ダンパ力算出部１２６０は、仮想バネ及び仮想ダンパによる力（単に仮想的なバネの力ともいう）Fs1fl～Fs1rrを算出し、算出結果を第５の入力行列演算部１２１９に供給する。
　発明者の知見によれば、仮想バネ及び仮想ダンパによる力を考慮しない場合、車両状態推定部１２００による状態量の推定において、推定結果が発散しやすいという傾向がある。上記のように仮想的なバネ・ダンパ力Fs1fl～Fs1rrを算出し、算出結果を車両状態推定部１２００の主演算部１２１０に供給することによって、このような発散を抑制することができる。
　また、本実施形態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は、車両状態推定部１２００を備え、車両状態推定部１２００による推定結果を利用してサスペンションの制御を行う。このため、高い乗り心地および高い操縦安定性を実現することができる。
　また、本実施形態に係るステアリング制御装置、及びステアリング装置は、車両状態推定部１２００を備え、車両状態推定部１２００による推定結果を利用してステアリングの制御を行う。このため、高い乗り心地および高い操縦安定性を実現することができる。
　〔実施形態２〕
　以下、本発明の実施形態２について、詳細に説明する。なお、既に説明した部材と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
　（車両９００の構成）
　本実施形態に係る車両９００は、実施形態１と同様に、車輪速センサ３２０に加え、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、及び、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０を備えている。
　これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００ａに供給される。
　（ＥＣＵ６００ａ）
　本実施形態に係る車両９００は、実施形態１において説明したＥＣＵ６００に代えて、ＥＣＵ６００ａを備えている。
　以下では、図７～図９を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ６００ａについて具体的に説明する。図７は、ＥＣＵ６００ａの概略構成例を示す図である。
　図７に示すように、ＥＣＵ６００ａは、ＥＣＵ６００と同様に、規範車両モデル演算部１１００を備えている。また、ＥＣＵ６００ａは、ＥＣＵ６００が備える車両状態推定部１２００に代えて、車両状態推定部１２００ａを備えている。
　また、ＥＣＵ６００ａには、車両各部１３００から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 が入力される。ここで、ωは、実施形態１と同様に、車輪速センサ３２０が検出した車輪の角速度を表しており、ドット付のusは、前後Ｇセンサ３４０が検出した車両のバネ上前後方向加速度を表しており、ドット付のvsは、横Ｇセンサ３３０が検出した車両のバネ上横方向加速度を表している。また、ＥＣＵ６００ａには実施形態１と同様に操作入力も入力される。なお、本実施形態において、下付き添え字「s」が付された状態量は、当該状態量がセンサによって検出されたものであることを示している。
　図７に示したＥＣＵ６００ａのその他の構成は、実施形態１と同様であるためここでは説明を省略する。
　（車両状態推定部）
　図８を参照して本実施形態に係る車両状態推定部１２００ａについて説明する。図８は、車両状態推定部１２００ａの構成例を示すブロック図である。
　図８に示すように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００ａは、実施形態１に係る車両状態推定部１２００が備える各構成に加え、フロント路面変位算出部１２８５、リア路面変位算出部１２９０、第１の入力行列演算部１２１１ａ、第２の入力行列演算部１２１１ｂ、推定状態量再構築部１２１０ａ、ゲイン適用部１２１１ｃ、及び、減算部１２１１ｄを備えている。なお、車両状態推定部１２００ａは、実施形態１に係る車両状態推定部１２００が備える路面変位算出部１２８０を備えていない。
　図８に示すように、車両状態推定部１２００ａには、実施形態１に係る車両状態推定部１２００への各種の入力に加え、
・前後Ｇセンサ３４０が検出した車両のバネ上前後方向加速度（ドット付のus）
・横Ｇセンサ３３０が検出した車両のバネ上横方向加速度（ドット付のvs）
・ヨーレートセンサ３５０が検出した車両のヨーレートrs
も入力される。また、推定状態量再構築部１２１０ａには、初期速度u_iniも入力される。
　（フロント路面変位算出部）
　フロント路面変位算出部１２８５は、主演算部１２１０が演算した前輪のバネ下鉛直変位z1flm、z1frm、及び、タイヤ接地荷重変動算出部１２２０が算出した前輪の接地荷重変動Fz0fl、Fz0frを用いて、前輪の路面変位z0fl、z0frを算出する。フロント路面変位算出部１２８５による路面変位z0fl、z0frの具体的な算出処理は、路面変位算出部１２８０と同様であるのでここでは説明を省略する。
　（リア路面変位算出部）
　リア路面変位算出部１２９０は、前輪の接地荷重変動、及び前輪のバネ下変位に基づき、後輪の路面変位を算出する。より具体的には、前輪の接地荷重変動Fz0fl、Fz0fr、及び前輪のバネ下鉛直変位z1flm、z1frmに基づき、以下の式を用いて、後輪の路面変位z0rl、z0rrを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 ここで、k１は、タイヤ上下変位に対する剛性であり、定数である。
　また、リア路面変位算出部１２９０は、前輪の接地荷重変動Fz0fl、Fz0fr、及び前輪のバネ下鉛直変位z1flm、z1frmに基づき、算出した路面変位z0rl、z0rrを、前輪の路面変位に比べて、
　　t=WH/Vave
の時間的遅れを伴わせて、第２の入力行列演算部１２１１ｂに入力する。ここで、WHは、車両９００のホイールベースの長さを表しており、Vaveは、例えば、車輪速センサ３２０による検出結果の四輪の平均値を利用できる。ここで、Vaveについては、推定のバネ上前後速度を利用してもよいし、ＧＰＳセンサの利用などの別手段で取得したものを利用してもよい。
　（第２の入力行列演算部）
　リア路面変位に対する入力行列B0r'に関する演算を行う第２の入力行列演算部１２１１ｂは、上述したリア路面変位算出部１２９０の出力に対して入力行列B0r'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。
　減算部１２１１ｄは、推定状態量再構築部１２１０ａの出力である、バネ上前後方向加速度の推定値、バネ上横方向加速度の推定値及びヨーレートの推定値から、前後Ｇセンサ３４０が検出した車両のバネ上前後方向加速度（ドット付のus）、横Ｇセンサ３３０が検出した車両のバネ上横方向加速度（ドット付のvs）、及びヨーレートセンサ３５０が検出した車両のヨーレートrsを減算して得られる結果を、ゲイン適用部１２１１ｃに供給する。
　（ゲイン適用部）
　ゲイン適用部１２１１ｃは、減算部１２１１ｄの出力に対してオブザーバゲインを乗じることによって得られた結果を、加算部１２１４に入力する。
　減算部１２１１ｄ及びゲイン適用部１２１１ｃが存在することによって、実施形態１において説明したバネ上並進及び回転運動に関する運動方程式のうち、Fx、Fy、Mzに関する運動方程式は、本実施形態に係る車両状態推定部１２００ａでは、以下のように変更される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 ここで、ドット付のuは、車両のバネ上前後方向加速度の推定値を示しており、ドット付のusは、上述の通り、前後Ｇセンサ３４０が検出した車両のバネ上前後方向加速度である。ドット付のuと、ドット付のusとの差分は、上述した減算部１２１１ｄによって算出される。vについても同様である。また、rは、ヨーレートの推定値を示しており、rsは、ヨーレートセンサ３５０が検出したヨーレートを示している。rとrsとの差分は、上述した減算部１２１１ｄによって算出される。
　また、L1、L2、L3は、ゲイン適用部１２１１ｃによって乗ぜられる各オブザーバゲインを表している。
　なお。L1、L2、L3としては、それぞれ一定値を用いる構成としてもよいが、車体の速度に応じて変化する値を用いる構成としてもよい。
　（推定状態量再構築部）
　図９は、推定状態量再構築部１２１０ａの構成例を示すブロック図である。推定状態量再構築部１２１０ａは、図９に示すように、加算部１２２１、及び推定状態量再計算部１２２２を備えている。推定状態量再構築部１２１０ａには、再構築前の状態量が入力される。再構築前の状態量のうち、車体２００の前後方向のバネ上速度uは、加算部１２２１にて、初期速度u_iniと加算されたうえで、推定状態量再計算部１２２２に入力される。また、推定状態量再計算部１２２２には以下が入力される。
・車体２００の横方向のバネ上速度v
・車体２００の上下方向のバネ上速度w
・オイラー角の３成分（phi、theta、psi）
・前後Ｇセンサ３４０が検出した車両のバネ上前後方向加速度（ドット付のus）
・横Ｇセンサ３３０が検出した車両のバネ上横方向加速度（ドット付のvs）
　そして、推定状態量再計算部１２２２は、以下の式に基づき、再計算後の前後方向のバネ上速度unew、再計算後の横方向のバネ上速度vnew、車両のバネ上前後方向加速度の推定値（ドット付のu）、及び車両のバネ上横方向加速度の推定値（ドット付のv）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 ここで、下付き添え字「g」が付された状態量は、地上に固定されたグローバル座標系での状態量を示しており、下付き添え字「g」が付されていない状態量は、バネ上と同じ動きをするボディ座標系での状態量を示している。また、車体２００の上下方向のバネ上の加速度であるドット付のwとしては、推定された状態量を元に計算する。
　また、GRBは、ボディ座標系からグローバル座標系への座標変換行列を示しており、また、BRGは、グローバル座標系からボディ座標系への座標変換行列を示しており、それぞれ、以下の式で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 　推定状態量再計算部１２２２によって再計算された前後方向のバネ上速度unew及び横方向のバネ上速度vnewは、図９に示すように、他の状態量と共に、再構築後の状態量として推定状態量再構築部１２１０ａから出力され、システム行列演算部１２１６及び減算部１２１１ｃに入力される。また、推定状態量再計算部１２２２によって計算された、ドット付きのｕ、ドット付きのｖは、状態量ｒとともに、減算部１２１１ｄに入力される。
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　ＥＣＵ６００、６００ａの制御ブロック（制御量演算部１０００、規範車両モデル演算部１１００、車両状態推定部１２００、１２００ａ）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、６００ａ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、６００ａ　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、ステアリング制御装置）
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（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、１２００ａ　車両状態推定部（車両状態推定装置）
１２１０　主演算部（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 (18)

  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演算部を備え、
    　前記演算部は、
    　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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    ことを特徴とする車両状態推定装置。
  2. 　車輪の接地荷重の変動分である接地荷重変動を算出する接地荷重変動算出部を更に備えている
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両状態推定装置。
  3. 　前記接地荷重変動算出部は、
    　　車輪角速度、
    　　バネ上前後速度の推定値、
    　　ピッチレートの推定値、及び、
    　　ヨーレートの推定値
    を参照して、車輪の接地荷重変動を計算する
    ことを特徴とする請求項２に記載の車両状態推定装置。
  4. 　車輪有効半径を算出するタイヤ有効半径演算部を更に備え、
    　前記接地荷重変動算出部は、車輪有効半径を更に参照して車輪の接地荷重変動を算出する
    ことを特徴とする請求項３に記載の車両状態推定装置。
  5. 　前記接地荷重変動算出部は、スリップ比の推定値を更に参照して車輪の接地荷重変動を算出する
    ことを特徴とする請求項４に記載の車両状態推定装置。
  6. 　前記１又は複数の入力値には、操作入力が含まれることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  7. 　車輪の接地荷重変動を少なくとも参照して、車輪の路面変位を算出する路面変位算出部を更に備え、前記１又は複数の入力値には、車輪の路面変位が含まれていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  8. 　前記１又は複数の入力値には、車輪に関する仮想的なバネ及びダンパによる力が含まれる
    ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  9. 　前記１又は複数の入力値には、
    　　前後Ｇセンサが検出したバネ上前後方向の加速度、
    　　横Ｇセンサが検出したバネ上横方向の加速度、及び、
    　　ヨーレートセンサが検出したヨーレート
    が含まれることを特徴とする請求項１から８に記載の車両状態推定装置。
  10. 　車両の前後方向のバネ上速度、車両の横方向のバネ上速度、車両のバネ上鉛直速度、車両のロールレート、車両のピッチレート、車両のヨーレート、及び、車輪のバネ下鉛直速度を推定することを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  11. 　車両のロール角、車両のピッチ角、車両のヨー角、各車輪のサスストローク変位、各車輪のバネ下鉛直変位、実舵角、実舵角速度、各車輪のスリップ比、各車輪のスリップ角、各車輪のタイヤ前後力、各車輪の横力、各車輪の接地荷重変動、各車輪のタイヤ有効半径、及び各車輪での路面変位の少なくとも何れかを推定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の車両状態推定装置。
  12. 　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１１の何れか１項に記載の車両状態推定装置。
  13. 　前記入力値は、更に、制御量演算部の出力値を含み、
    　前記出力値は、更に、
    　　車両の前後方向のバネ上速度、車両の横方向のバネ上速度、車両のヨーレート、車両のロール角、車両のピッチ角、車両のヨー角、各車輪のサスストローク変位、各車輪のバネ下鉛直変位、各車輪のバネ下鉛直速度、実舵角、実舵角速度の少なくとも何れかを含んでいる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の車両状態推定装置。
  14. 　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演算部を備え、
    　前記演算部は、
    　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演算部
    を備えており、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    ことを特徴とする制御装置。
  15. 　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演算部
    を備えており、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    ことを特徴とするサスペンション制御装置。
  16. 　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演算部
    を備えており、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    いることを特徴とするサスペンション装置。
  17. 　運転者が操舵操作する操舵部材に対して印加するアシストトルク又は反力トルクを制御するステアリング制御装置であって、
    　車両モデルを用いた演算を行う演算部を備え、
    　前記演算部は、
    　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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    ことを特徴とするステアリング制御装置。
  18. 　運転者が操舵操作する操舵部材と、前記操舵部材に対して印加するアシストトルク又は反力トルクを制御するステアリング制御部とを備えたステアリング装置であって、
    　前記ステアリング制御部は、
    　車両モデルを用いた演算を行う演算部を備え、
    　前記演算部は、
    　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演算を行うことによって１又は複数の出力値を算出し、
    　前記１又は複数の入力値には、車輪の接地荷重変動が含まれる
    ことを特徴とするステアリング装置。
PCT/JP2017/042258 2017-11-16 2017-11-24 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置 WO2019097732A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017220766A JP6360246B1 (ja) 2017-11-16 2017-11-16 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置
JP2017-220766 2017-11-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019097732A1 true WO2019097732A1 (ja) 2019-05-23

Family

ID=62905000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/042258 WO2019097732A1 (ja) 2017-11-16 2017-11-24 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6360246B1 (ja)
WO (1) WO2019097732A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6695481B1 (ja) * 2019-06-25 2020-05-20 株式会社ショーワ 接地荷重推定装置、制御装置および接地荷重推定方法
JP6748765B1 (ja) * 2019-06-25 2020-09-02 株式会社ショーワ 接地荷重推定装置、制御装置および接地荷重推定方法
JP6810779B1 (ja) * 2019-09-26 2021-01-06 株式会社ショーワ 状態量算出装置、制御装置および車両
JP6817483B1 (ja) * 2020-06-29 2021-01-20 株式会社ショーワ 路面荷重推定装置、車両制御装置および路面荷重推定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006013922A1 (ja) * 2004-08-06 2006-02-09 Honda Motor Co., Ltd. 車両の制御装置
JP2010234912A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Honda Motor Co Ltd 路面摩擦係数推定装置
JP2013154800A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Nissan Motor Co Ltd 車両の制御装置
JP2014008884A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Honda Motor Co Ltd サスペンション制御装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1191329A (ja) * 1997-09-18 1999-04-06 Honda Motor Co Ltd 接地荷重制御装置
JP4148017B2 (ja) * 2003-05-08 2008-09-10 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006013922A1 (ja) * 2004-08-06 2006-02-09 Honda Motor Co., Ltd. 車両の制御装置
JP2010234912A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Honda Motor Co Ltd 路面摩擦係数推定装置
JP2013154800A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Nissan Motor Co Ltd 車両の制御装置
JP2014008884A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Honda Motor Co Ltd サスペンション制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6360246B1 (ja) 2018-07-18
JP2019089504A (ja) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6653396B2 (ja) 車両運動状態推定装置
JP6286091B1 (ja) 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。
US8718872B2 (en) Vehicle attitude controller
JP6279121B1 (ja) 制御装置、および、ステアリング装置
JP6360246B1 (ja) 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置
JP6285592B1 (ja) 路面判定装置、サスペンション制御装置、および、サスペンション装置
JP6543393B1 (ja) ステアリング制御装置及びステアリング装置
JP6285591B1 (ja) サスペンション制御装置、および、サスペンション装置
US20220161781A1 (en) State quantity calculation device, control device, and vehicle
US11548344B2 (en) Suspension control device and suspension device
WO2018173303A1 (ja) 制御装置、および、サスペンション装置
US20230241940A1 (en) Suspension control device, vehicle, and suspension control method
JP2019166904A (ja) 車両状態推定装置、制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション装置、ステアリング制御装置、及びステアリング装置
JP6553256B1 (ja) ステアリング制御装置及びステアリング装置
KR20220034194A (ko) 차량 운동 제어 장치
JP6775069B2 (ja) ラック軸力推定装置
JP2022007680A (ja) ダンパ制御装置、及びダンパ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17932464

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17932464

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1