車両の前後加速度修正装置を備えた車両の諸元推定装置、及び車両の前後加速度修正装置
【課題】
前後加速度の誤差を考慮して、車両の積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）を精度良く推定するための前後加速度の修正装置を提供する。さらに、この前後加速度修正装置によって推定された前後加速度の情報に基づいて高精度に車両諸元を推定する。
【解決手段】
車両の前後加速度修正装置は、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）とを備え、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする。車両の諸元推定装置は、加速操作量取得手段（ＡＳＡ）によって取得される加速操作量（Ａｓａ）、或いは、減速操作量取得手段（ＢＳＡ）によって取得される減速操作量（Ｂｓａ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）とに基づいて、前記車両諸元を推定する。
前後加速度の誤差を考慮して、車両の積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）を精度良く推定するための前後加速度の修正装置を提供する。さらに、この前後加速度修正装置によって推定された前後加速度の情報に基づいて高精度に車両諸元を推定する。
【解決手段】
車両の前後加速度修正装置は、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）とを備え、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする。車両の諸元推定装置は、加速操作量取得手段（ＡＳＡ）によって取得される加速操作量（Ａｓａ）、或いは、減速操作量取得手段（ＢＳＡ）によって取得される減速操作量（Ｂｓａ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）とに基づいて、前記車両諸元を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前後加速度修正装置、特に、車輪の前後力によって発生する車両（車体）の前後加速度を演算する装置を備える車両の諸元推定装置、及び該車両の前後加速度修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両の運動を制御するため、車両諸元（車両の寸法や重量等の諸要素を数量で表したもの）の値が必要となる。ホイールベース、トレッド等の車両諸元は、車両毎に予め決まった値であるため不変である。しかし、車両重量、重心位置等の車両諸元は積載量（乗員、荷物等の量）によって変化するため、これらの値を推定する必要がある。例えば、車両重量は、車両に作用する前後力（制動力、駆動力）と、前後力によって発生する車両の前後加速度との関係から推定される。
【０００３】
摩擦ブレーキ装置では、摩擦部材（ブレーキパッド等）の摩擦力によって車輪に制動力を発生させるが、摩擦部材の摩擦係数は各種の条件下で変化する。この変化に対応して高精度に車両重量を推定するため、特許文献１には、電動モータによる回生制動装置と、液圧式や電動式などの摩擦制動装置の２種類のブレーキ装置を併設した複合ブレーキを備え、電動モータのみを用いた車両の制駆動時に制駆動トルク指令値と、この指令値を与えた時における実際の車体加減速度（前後加速度）との関係から、車両重量を推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車両重量の推定における誤差要因としては、制動力（前後力）の誤差だけではなく、前後加速度の誤差も考慮しなければならない。本発明の目的は、積載量（乗員数、荷物量）によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）を精度良く推定するための前後加速度の修正装置を提供することである。また、この前後加速度修正装置によって推定された前後加速度の情報（信号）に基づいて高精度に車両諸元を推定できる車両の諸元推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
車両の前後加速度修正装置は、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）とを備える。
【０００７】
車両の前後加速度修正装置は、前記車両の走行速度（Ｖｘａ）を取得する車速取得手段（ＶＸＡ）を備える。そして、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記走行速度（Ｖｘａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する。
【０００８】
また、車両の前後加速度修正装置は、前記車両の操舵角（Ｓａａ）を取得する操舵角取得手段（ＳＡＡ）と、前記車両の横加速度（Ｇｙａ）を取得する横加速度取得手段（ＧＹＡ）とを備える。そして、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記操舵角（Ｓａａ）、及び、前記横加速度（Ｇｙａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する。
【０００９】
さらに、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）と、前記車両の運転者による加速操作量（Ａｓａ）を取得する加速操作量取得手段（ＡＳＡ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）、及び、前記加速操作量（Ａｓａ）に基づいて前記車両の諸元（Ｍｖｈ等）を推定する推定手段（ＶＨＥ）とを備える車両の諸元推定装置とすることができる。
【００１０】
また、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）と、前記車両の運転者による制動操作量（Ｂｓａ）を取得する制動操作量取得手段（ＢＳＡ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）、及び、前記制動操作量（Ｂｓａ）に基づいて前記車両の諸元（Ｍｖｈ等）を推定する推定手段（ＶＨＥ）とを備える車両の諸元推定装置としてもよい。
【００１１】
車両の諸元推定装置は、前記車両の走行速度（Ｖｘａ）を取得する車速取得手段（ＶＸＡ）を備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記走行速度（Ｖｘａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算することができる。また、車両の諸元推定装置は、前記車両の操舵角（Ｓａａ）を取得する操舵角取得手段（ＳＡＡ）と、車両の横加速度（Ｇｙａ）を取得する横加速度取得手段（ＧＹＡ）とを備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記操舵角（Ｓａａ）、及び、前記横加速度（Ｇｙａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する構成にできる。
【発明の効果】
【００１２】
前後加速度取得手段ＧＸＡ（例えば、車体に固定された前後加速度センサ）からの信号には、車両に作用する走行抵抗（車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等）が含まれる。車両の前後加速度修正装置においては、前後加速度取得手段の信号から走行抵抗に起因する成分が除去されることにより、車両諸元の推定等に適切な前後加速度が得られる。
【００１３】
車両の前後加速度修正装置においては、車両の走行速度（Ｖｘａ）に基づいて、転がり抵抗、及び、空気抵抗が演算され、これらの抵抗（ドラッグ）が前後加速度取得手段の信号から除去され得る。また、車両の前後加速度修正装置においては、車両の操舵角（Ｓａａ）と車両の横加速度（Ｇｙａ）とに基づいて、コーナリング抵抗（コーナリングドラッグ）が演算され、これが前後加速度取得手段の信号から除去され得る。
【００１４】
前記の前後加速度修正装置によって得られた修正加速度Ｇｘｓを用いる車両の諸元推定装置においては、転がり抵抗、空気抵抗、コーナリング抵抗（コーナリングドラッグ）等が、車載の前後加速度取得手段の信号から除去されることによって、車両諸元（例えば、車両重量）が推定されるため、高精度な車両諸元の値が得られる。
【００１５】
即ち、運転者が加速操作を行うとき（即ち、車両が加速するとき）に、前後加速度取得手段（例えば、前後加速度センサ）の信号から走行抵抗成分が除かれため、積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）が精度良く推定され得る。加速操作時と同様に、車両の諸元推定装置においては、運転者が減速操作を行うとき（即ち、車両が減速するとき）に、前後加速度から走行抵抗成分が除かれ、積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）が精度良く推定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の前後加速度修正装置、及び、該装置を用いた車両の諸元推定装置を備えた車両の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態について説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第１走行抵抗値）を演算するマップ（特性）について説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第２走行抵抗値）を演算するための処理例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第２走行抵抗値）を演算するための他の処理例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施形態について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る車両の前後加速度修正装置、及び、該装置を用いた車両の諸元推定装置を備えた車両の全体構成を示す図である。
【００１８】
なお、各種記号等の末尾に付された添字[**]は、各種記号等が４輪のうちの何れかに関するものであるかを示す。「f」は前輪、「r」は後輪、「m」は車両進行方向に対して右側車輪、「h」は左側車輪を示す。したがって、「fh」は左前輪、「fm」は右前輪、「rh」は左後輪、「rm」は右後輪を示す。また、車両の加速・減速は、一般的には正負の符号が付され、例えば、加速が正符号として表され、減速が負符号として表される。しかし、値の大小関係、或いは、値の増加・減少を説明する際にその符号を考慮すると非常に煩雑となる。そのため、説明においては、特に限定がない場合には、絶対値の大小関係、絶対値の増加・減少を表す。また、所定値は正の値とする。
【００１９】
車両には、車輪速度Ｖｗａ[**]を検出する車輪速度センサＷＳ[**]と、ステアリングホイールＳＷの（車両の直進走行に対応する操舵装置の中立位置「０」からの）回転角度θｓｗを検出するステアリングホイール角センサＳＡと、操向車輪（前輪）の操舵角δｆａを検出する前輪舵角センサＦＳと、運転者がステアリングホイールＳＷを操作する際のトルクＴｓｗを検出する操舵トルクセンサＳＴと、車両に作用する実際のヨーレイトＹｒａを検出するヨーレイトセンサＹＲと、車体前後方向における前後加速度Ｇｘａを検出する前後加速度センサＧＸと、車体横方向における横加速度Ｇｙａを検出する横加速度センサＧＹと、ホイールシリンダＷＣ[**]の制動液圧Ｐｗａ[**]を検出するホイールシリンダ圧力センサＰＷ[**]と、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅａを検出するエンジン回転速度センサＮＥと、エンジンのスロットル弁の開度Ｔｓａを検出するスロットル位置センサＴＳが備えられる。
【００２０】
そして、運転者の運転操作を検出する手段として、運転者の加速操作部材（例えば、アクセルペダル）ＡＰの操作量Ａｓａを検出する加速操作量センサＡＳと、運転者の制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰの操作量Ｂｓａを検出する制動操作量センサＢＳと、変速操作部材ＳＦのシフト位置Ｈｓａを検出するシフト位置センサＨＳとが備えられている。
【００２１】
また、車両には、制動液圧を制御するブレーキアクチュエータＢＲＫと、スロットル弁を制御するスロットルアクチュエータＴＨと、燃料の噴射を制御する燃料噴射アクチュエータＦＩと、変速を制御する自動変速機ＡＴとが備えられている。
【００２２】
加えて、車両には、上述の各種アクチュエータ（ＢＲＫ等）、及び上述の各種センサ（ＷＳ[**]等）と電気的に接続された電子制御ユニットＥＣＵが備えられている。電子制御ユニットＥＣＵは、相互に通信バスＣＢで接続された、複数の独立した電子制御ユニットＥＣＵ（ＥＣＵｂ，ＥＣＵｓ，ＥＣＵｅ，ＥＣＵａ）から構成されたマイクロコンピュータである。電子制御ユニットＥＣＵ内の各系の電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）は、専用の制御プログラムをそれぞれ実行する。各種センサの信号（センサ値）、及び、各電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）内で演算される信号（内部演算値）は、通信バスＣＢを介して共有される。
【００２３】
本装置は、電子制御ユニットＥＣＵ内に備えられる。例えば、ブレーキアクチュエータＢＲＫを制御するブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内に備えられている。本装置では、修正前後加速度Ｇｘｓ（走行抵抗による影響が除かれた前後加速度）が、前後加速度センサＧＸによって検出される実際の前後加速度Ｇｘａと、車両速度Ｖｘａ等に基づいて演算される。ここで、前後加速度Ｇｘａは、車両速度Ｖｘａを微分して演算され得る。更に、修正前後加速度Ｇｘｓに基づいて、車両の積載状態によって変動する車両諸元（重量、重心位置、慣性質量等）が推定される。
【００２４】
ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂでは、車輪速度センサＷＳ[**]、ヨーレイトセンサＹＲ、横加速度センサＧＹ等からの信号に基づいて、アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）等のスリップ抑制制御（前後力制御）が実行される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出された各車輪の車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて、周知の方法によって、車両の走行速度Ｖｘaが演算される。
【００２５】
操舵系電子制御ユニットＥＣＵｓでは、操舵トルクセンサＳＴ等からの信号に基づいて、電動パワーステアリング制御（ＥＰＳ制御）が実行される。また、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂにて演算される車速Ｖｘａに基づいて可変ステアリングギヤ比制御（ＶＧＲ制御）が実行される。
【００２６】
エンジン系電子制御ユニットＥＣＵｅでは、加速操作量センサＡＳ等からの信号Ａｓａに基づいて、スロットルアクチュエータＴＨ、燃料噴射アクチュエータＦＩの制御が実行される。トランスミッション系電子制御ユニットＥＣＵａでは、自動変速機ＡＴの変速比の制御が実行される。
【００２７】
ブレーキアクチュエータＢＲＫは、複数の電磁弁（液圧調整弁）、液圧ポンプ、電気モータ等を備えた周知の構成を有している。ブレーキ制御の非実行時では、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、運転者による制動操作部材ＢＰの操作に応じた制動液圧を各車輪のホイールシリンダＷＣ[**]にそれぞれ供給し、各車輪に対して制動操作部材（ブレーキペダル）ＢＰの操作に応じた制動トルクをそれぞれ与える。アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）、或いは、車両のアンダステア、オーバステアを抑制する車両安定性制御（ＥＳＣ制御）等のブレーキ制御の実行時には、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、ブレーキペダルＢＰの操作とは独立してホイールシリンダＷＣ[**]毎の制動液圧を制御し、制動トルクを車輪毎に調整できる。
【００２８】
各車輪には、制動手段として、周知のホイールシリンダＷＣ[**]、ブレーキキャリパＢＣ[**]、ブレーキパッドＰＤ[**]、及び、ブレーキロータＲＴ[**]が備えられる。ブレーキキャリパＢＣ[**]に設けられたホイールシリンダＷＣ[**]に制動液圧が与えられることにより、ブレーキパッドＰＤ[**]がブレーキロータＲＴ[**]に押付けられ、その摩擦力によって、各車輪に制動トルクが与えられる。なお、制動トルクの制御は、制動液圧によるものに限らず、電気ブレーキ装置を利用して行うことも可能である。
【００２９】
前輪操舵制御機構ＳＴＲでは、運転者に操作されるステアリングホイールＳＷが、アッパステアリングシャフトＵＳＳ、ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲ、ロアステアリングシャフトＬＳＳを介して電動パワーステアリング機構ＥＰＳに接続されている。これにより、ステアリングホイールＳＷの回転がＥＰＳに伝達されるようになっている。
【００３０】
電動パワーステアリング機構ＥＰＳは、電気モータ、ラック＆ピニオン等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。ロアステアリングシャフトＬＳＳの回転運動をロッドＲＤの車体左右方向の並進運動に変換するとともに、ロアステアリングシャフトＬＳＳから受ける回転トルクを助勢する方向にロッドＲＤを駆動するアシスト力を電気モータ（図示せず）により発生するようになっている。以上より、運転者によりステアリングホイールＳＷが回転操作されると、運転者の操舵トルクがアシスト力により助勢されながら、操向車輪である前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]が転舵されるようになっている。
【００３１】
ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲは、電気モータ、減速機等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。電気モータ（図示せず）の回転角度を制御することで、ステアリングホイールの回転角度と独立して前輪（操向車輪）ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角が制御できるようになっている。可変ステアリングギヤ比制御では、前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角に対するステアリングホイールＳＷの回転角度の比率（ステアリングギヤ比）が変更可能に構成されている。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態を説明するための図であり、修正加速度Ｇｘｓを演算するための機能ブロック図である。ここで、修正加速度Ｇｘｓは、車輪の発生する前後力によって生じる車体の前後加速度であり、走行抵抗に起因する前後加速度成分が補償された値である。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。
【００３３】
前後加速度取得演算ブロックＧＸＡにて、前後加速度Ｇｘａが取得される。前後加速度Ｇｘａは、前後加速度センサＧＸによって検出される信号に基づいて演算される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される車両速度Ｖｘａを微分することによって、前後加速度Ｇｘａが演算され得る。
【００３４】
横加速度取得演算ブロックＧＹＡにて、横加速度Ｇｙａが演算される。横加速度Ｇｙａは、横加速度センサＧＹによって検出される信号に基づいて演算される。また、ヨーレイトセンサＹＲによって検出されるヨーレイトＹｒａに基づいて演算され得る。
【００３５】
操舵角取得演算ブロックＳＡＡにて、操舵角Ｓａａが演算される。操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度センサＳＡによって検出される信号（ステアリングホイールＳＷの回転角度であるステアリングホイール角度θｓｗ）に基づいて演算される。また、前輪舵角センサＦＳによって検出される前輪舵角δｆａに基づいて演算され得る。即ち、操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度θｓｗ、及び、前輪舵角δｆａのうちの少なくとも一方に基づいて演算され得る。
【００３６】
車両速度取得演算ブロックＶＸＡにて、車両速度Ｖｘａが演算される。車両速度Ｖｘａは、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される。
【００３７】
走行抵抗取得手段ＧＲＲにて、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗を表す走行抵抗値Ｇｒｋ、Ｇｒｃ、Ｇｒｒが演算される。走行抵抗取得手段ＧＲＲは、第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣ、及び、加算手段ＣＸＳによって構成される。
【００３８】
第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋが演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、前後加速度Ｇｘａに含まれる車輪の転がり抵抗、及び、車体の空気抵抗による成分である。なお、転がり抵抗には、車輪（空気入りタイヤ）そのものの転がり抵抗の他、車軸の摩擦抵抗、摩擦ブレーキの引き摺り抵抗が含まれる。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａに基づいて図３に示す演算マップ（特性）に基づいて演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａが極低速の場合には所定値ｇｋ１と演算され、車両速度Ｖｘａの上昇に従って増加される。
【００３９】
第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにて、第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、前後加速度Ｇｘａに含まれる、車輪が発生する横力の車両前後方向に対応する成分である。第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算については、後述する。
【００４０】
加算手段ＣＸＳにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋと第２走行抵抗値Ｇｒｃとが加算されて調整走行抵抗値Ｇｒｒが演算される。調整走行抵抗値Ｇｒｒは、前後加速度センサＧＸ等によって検出される前後加速度Ｇｘａを調整して、修正加速度Ｇｘｓを演算するための値である。そして、修正加速度演算ブロックＧＸＳにて、前後加速度Ｇｘａから調整走行抵抗値Ｇｒｒが除かれて（減算されて）修正加速度Ｇｘｓが演算される。即ち、修正加速度（修正後の前後加速度）Ｇｘｓは、前後加速度センサＧＸ等の信号から走行抵抗成分が除去された値であり、車輪の前後力のみによって車両に生じる前後加速度である。
【００４１】
第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、及び、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣの何れか一方が省略され得る。第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫが省略された場合には、第２走行抵抗値Ｇｒｃが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣが省略された場合には、第１走行抵抗値Ｇｒｋが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。
【００４２】
前後加速度取得手段（例えば、車体に固定された前後加速度センサＧＸ）の信号には、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗による成分が含まれるが、修正手段ＧＲＲ（ＧＲＣ、ＧＲＫ、ＣＸＳ）によって演算された走行抵抗値（Ｇｒｃ、Ｇｒｋ、Ｇｒｒ）に基づいて、走行抵抗成分が除去されるため、車輪の前後力（制・駆動力）のみによって発生する前後加速度が精度良く得られる。
【００４３】
図４は、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための機能ブロック図である。
【００４４】
車体スリップ角演算ブロックＢＴＡにて、ヨーレイトＹｒａ、車両速度Ｖｘａ、操舵角Ｓａａ、横加速度Ｇｙａ、及び、公知の演算方法に基づいて車体スリップ角βａが演算される。例えば、車体スリップ角速度ｄβを演算し、この車体スリップ角速度ｄβを積分した値（＝∫（Ｙｒａ−Ｇｙａ／Ｖｘａ）ｄｔ）と、操舵角Ｓａａ、車両速度Ｖｘａ、及び、車両モデルに基づいて演算される値とに基づいてβａが演算され得る。
【００４５】
前後輪スリップ角演算ブロックＡＬＦにて、車体スリップ角βａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて前輪スリップ角αｆａ、及び、後輪スリップ角αｒａが演算される。例えば、前輪スリップ角αｆａは、αｆａ＝βａ＋Ｓａａ によって演算され、後輪スリップ角αｒａは、αｒａ＝βａ によって演算され得る。
【００４６】
横加速度前後輪成分演算ブロックＧＦＲにて、横加速度の前輪成分（前輪が発生させている横加速度）Ｇｙｆ、及び、後輪成分（後輪が発生させている横加速度）Ｇｙｒが演算される。例えば、横加速度の前輪成分Ｇｙｆは、Ｇｙｆ＝Ｇｙ・Ｌｒ／Ｌ によって演算され、横加速度の後輪成分Ｇｙｒは、Ｇｙｒ＝Ｇｙ・Ｌｆ／Ｌ によって演算され得る。ここで、Ｌはホイールベース、Ｌｆは重心から前輪軸までの距離、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離である。
【００４７】
前後方向成分演算ブロックＧＹＭにて、横加速度の前後輪成分Ｇｙｆ、Ｇｙｒ、及び、前後輪スリップ角αｆａ、αｒａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。例えば、Ｇｒｃ＝Ｇｙｆ・ｓｉｎ（αｆａ）＋Ｇｙｒ・ｓｉｎ（αｒａ） に基づいて演算され得る。
【００４８】
図５は、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための他の機能ブロック図である。コーナリング抵抗は概ね旋回状態に応じた値となるため、予め設定された特性（演算マップ）を用いて、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算され得る。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａの少なくとも一方の増加に従って増大するように演算される。
【００４９】
次に、機能ブロック図である図６を用いて、上記前後加速度修正装置によって修正された前後加速度（修正加速度）Ｇｘｓに基づいて、積載状態に応じて変化する車両諸元を推定する車両の諸元推定装置について説明する。ここで、「積載状態に応じて変化する車両諸元」とは、積載量（乗員数、荷物量等）に応じて変化する車両の諸要素を数量で表したものであり、車両重量、重心位置（高さ、前後位置）、慣性質量等である。なお、ホイールベース、トレッド等は積載状態では変化せず、「積載状態に応じて変化する車両諸元」には相当しない。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。
【００５０】
加速操作量取得演算ブロックＡＳＡにて、運転者が車両を加速させようと加速操作部材ＡＰを操作するときの加速操作量Ａｓａが取得される。具体的には、加速操作量Ａｓａとして、アクセルペダルの操作量、スロットル弁の開度が取得される。基準加速度演算ブロックＧＲＦにて、加速操作量Ａｓａに基づき基準加速度Ｇｒｆが演算される。基準加速度Ｇｒｆとは、基準となる積載状態（例えば、乗員２名、荷物なしの軽積状態）のときの加速操作量Ａｓａに対応する前後加速度の値である。加速操作量Ａｓａの増加に従って基準加速度Ｇｒｆが増加する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて基準加速度Ｇｒｆが演算される。
【００５１】
車両重量演算ブロックＭＶＨにて、車両重量Ｍｖｈが大きいときには、加速操作量Ａｓａに対する前後加速度の発生が小さくなり、車両重量Ｍｖｈが小さいときには、加速操作量Ａｓａに対する前後加速度の発生が大きくなるため、修正加速度Ｇｘｓ、及び、基準加速度Ｇｒｆに基づいて車両重量Ｍｖｈが演算される。例えば、基準加速度Ｇｒｆに対する修正加速度Ｇｘｓの比率Ｇｘｓ／Ｇｒｆに基づいて、比率Ｇｘｓ／Ｇｒｆの増加に従って車両重量Ｍｖｈが減少する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて車両重量Ｍｖｈが演算される。
【００５２】
車両諸元演算ブロックＮＶＨにて、車両重量Ｍｖｈに基づいて、他の変動する車両諸元である重心位置（Ｌｆ、Ｌｒ、Ｈｃｇ）、及び、慣性質量（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）が演算される。ここで、Ｌｆは重心から前輪軸までの距離、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、Ｈｃｇは重心の高さである。また、Ｉｘはロール慣性質量、Ｉｙはピッチ慣性質量、Ｉｚはヨー慣性質量である。
【００５３】
車両重量Ｍｖｈの増加に従って、重心と前輪軸との距離Ｌｆ（重心と後輪軸との距離Ｌｒ）が減少（増加）する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて、車両重量Ｍｖｈに基づいてＬｆ（Ｌｒ）が演算される。なお、重心と前輪軸との距離Ｌｆと、重心と後輪軸との距離Ｌｒとの間には、Ｌｆ＋Ｌｒ＝Ｌ（Ｌはホイールベース）の関係がある。また、車両重量Ｍｖｈの増加に従って重心高Ｈｃｇ、ロール慣性質量Ｉｘ、ピッチ慣性質量Ｉｙ、ヨー慣性質量Ｉｚが増加する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて、車両重量Ｍｖｈに基づいて重心高Ｈｃｇ、ロール慣性質量Ｉｘ、ピッチ慣性質量Ｉｙ、ヨー慣性質量Ｉｚが演算される。
【００５４】
車両諸元の推定は、車両が加速する場合だけでなく、減速する場合にも行われ得る。図６において、｛ ｝内に加速操作量Ａｓａに代えて制動操作量Ｂｓａが用いられる場合が示される。演算処理は、車両の加速時と同様であるため、詳細な説明は省略される。
【００５５】
先ず、制動操作量演算ブロックＢＳＡにて、運転者が車両を減速させようと制動操作部材ＢＰを操作するときの制動操作量Ｂｓａが取得される。具体的には、ブレーキペダルの操作量、マスタシリンダ圧力が取得される。基準加速度演算ブロックＧＲＦにて、制動操作量Ｂｓａに基づき基準加速度Ｇｒｆが演算される。そして、修正加速度Ｇｘｓ、及び、基準加速度Ｇｒｆに基づいて車両重量Ｍｖｈが演算され、車両重量Ｍｖｈに基づいて他の車両諸元（Ｌｆ等）が演算され得る。
【００５６】
車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗が除去（補償）された（即ち、車輪の前後力（制・駆動力）のみによって発生する）前後加速度に基づいて車両諸元（車両重量Ｍｖｈ等）が推定演算されるため、精度の高い車両諸元が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＧＸ…前後加速度センサ、ＧＹ…横加速度センサ、ＷＳ[**]…車輪速度センサ、ＹＲ…ヨーレイトセンサ、ＳＷ…ステアリングホイール、ＳＡ…ステアリングホイール角センサ、ＦＳ…前輪舵角センサ、ＡＰ…加速操作部材、ＡＳ…加速操作量センサ、ＢＰ…制動操作部材、ＢＳ…制動操作量センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前後加速度修正装置、特に、車輪の前後力によって発生する車両（車体）の前後加速度を演算する装置を備える車両の諸元推定装置、及び該車両の前後加速度修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両の運動を制御するため、車両諸元（車両の寸法や重量等の諸要素を数量で表したもの）の値が必要となる。ホイールベース、トレッド等の車両諸元は、車両毎に予め決まった値であるため不変である。しかし、車両重量、重心位置等の車両諸元は積載量（乗員、荷物等の量）によって変化するため、これらの値を推定する必要がある。例えば、車両重量は、車両に作用する前後力（制動力、駆動力）と、前後力によって発生する車両の前後加速度との関係から推定される。
【０００３】
摩擦ブレーキ装置では、摩擦部材（ブレーキパッド等）の摩擦力によって車輪に制動力を発生させるが、摩擦部材の摩擦係数は各種の条件下で変化する。この変化に対応して高精度に車両重量を推定するため、特許文献１には、電動モータによる回生制動装置と、液圧式や電動式などの摩擦制動装置の２種類のブレーキ装置を併設した複合ブレーキを備え、電動モータのみを用いた車両の制駆動時に制駆動トルク指令値と、この指令値を与えた時における実際の車体加減速度（前後加速度）との関係から、車両重量を推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車両重量の推定における誤差要因としては、制動力（前後力）の誤差だけではなく、前後加速度の誤差も考慮しなければならない。本発明の目的は、積載量（乗員数、荷物量）によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）を精度良く推定するための前後加速度の修正装置を提供することである。また、この前後加速度修正装置によって推定された前後加速度の情報（信号）に基づいて高精度に車両諸元を推定できる車両の諸元推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
車両の前後加速度修正装置は、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）とを備える。
【０００７】
車両の前後加速度修正装置は、前記車両の走行速度（Ｖｘａ）を取得する車速取得手段（ＶＸＡ）を備える。そして、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記走行速度（Ｖｘａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する。
【０００８】
また、車両の前後加速度修正装置は、前記車両の操舵角（Ｓａａ）を取得する操舵角取得手段（ＳＡＡ）と、前記車両の横加速度（Ｇｙａ）を取得する横加速度取得手段（ＧＹＡ）とを備える。そして、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記操舵角（Ｓａａ）、及び、前記横加速度（Ｇｙａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する。
【０００９】
さらに、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）と、前記車両の運転者による加速操作量（Ａｓａ）を取得する加速操作量取得手段（ＡＳＡ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）、及び、前記加速操作量（Ａｓａ）に基づいて前記車両の諸元（Ｍｖｈ等）を推定する推定手段（ＶＨＥ）とを備える車両の諸元推定装置とすることができる。
【００１０】
また、車両の前後加速度（Ｇｘａ）を取得する前後加速度取得手段（ＧＸＡ）と、前記車両に作用する走行抵抗（Ｇｒｒ）を取得する走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）と、前記前後加速度（Ｇｘａ）から前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を除いて修正加速度（Ｇｘｓ）とする修正手段（ＧＸＳ）と、前記車両の運転者による制動操作量（Ｂｓａ）を取得する制動操作量取得手段（ＢＳＡ）と、前記修正加速度（Ｇｘｓ）、及び、前記制動操作量（Ｂｓａ）に基づいて前記車両の諸元（Ｍｖｈ等）を推定する推定手段（ＶＨＥ）とを備える車両の諸元推定装置としてもよい。
【００１１】
車両の諸元推定装置は、前記車両の走行速度（Ｖｘａ）を取得する車速取得手段（ＶＸＡ）を備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記走行速度（Ｖｘａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算することができる。また、車両の諸元推定装置は、前記車両の操舵角（Ｓａａ）を取得する操舵角取得手段（ＳＡＡ）と、車両の横加速度（Ｇｙａ）を取得する横加速度取得手段（ＧＹＡ）とを備え、前記走行抵抗取得手段（ＧＲＲ）は、前記操舵角（Ｓａａ）、及び、前記横加速度（Ｇｙａ）に基づいて前記走行抵抗（Ｇｒｒ）を演算する構成にできる。
【発明の効果】
【００１２】
前後加速度取得手段ＧＸＡ（例えば、車体に固定された前後加速度センサ）からの信号には、車両に作用する走行抵抗（車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等）が含まれる。車両の前後加速度修正装置においては、前後加速度取得手段の信号から走行抵抗に起因する成分が除去されることにより、車両諸元の推定等に適切な前後加速度が得られる。
【００１３】
車両の前後加速度修正装置においては、車両の走行速度（Ｖｘａ）に基づいて、転がり抵抗、及び、空気抵抗が演算され、これらの抵抗（ドラッグ）が前後加速度取得手段の信号から除去され得る。また、車両の前後加速度修正装置においては、車両の操舵角（Ｓａａ）と車両の横加速度（Ｇｙａ）とに基づいて、コーナリング抵抗（コーナリングドラッグ）が演算され、これが前後加速度取得手段の信号から除去され得る。
【００１４】
前記の前後加速度修正装置によって得られた修正加速度Ｇｘｓを用いる車両の諸元推定装置においては、転がり抵抗、空気抵抗、コーナリング抵抗（コーナリングドラッグ）等が、車載の前後加速度取得手段の信号から除去されることによって、車両諸元（例えば、車両重量）が推定されるため、高精度な車両諸元の値が得られる。
【００１５】
即ち、運転者が加速操作を行うとき（即ち、車両が加速するとき）に、前後加速度取得手段（例えば、前後加速度センサ）の信号から走行抵抗成分が除かれため、積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）が精度良く推定され得る。加速操作時と同様に、車両の諸元推定装置においては、運転者が減速操作を行うとき（即ち、車両が減速するとき）に、前後加速度から走行抵抗成分が除かれ、積載量によって変化する車両諸元（例えば、車両重量）が精度良く推定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の前後加速度修正装置、及び、該装置を用いた車両の諸元推定装置を備えた車両の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態について説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第１走行抵抗値）を演算するマップ（特性）について説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第２走行抵抗値）を演算するための処理例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る走行抵抗（第２走行抵抗値）を演算するための他の処理例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施形態について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る車両の前後加速度修正装置、及び、該装置を用いた車両の諸元推定装置を備えた車両の全体構成を示す図である。
【００１８】
なお、各種記号等の末尾に付された添字[**]は、各種記号等が４輪のうちの何れかに関するものであるかを示す。「f」は前輪、「r」は後輪、「m」は車両進行方向に対して右側車輪、「h」は左側車輪を示す。したがって、「fh」は左前輪、「fm」は右前輪、「rh」は左後輪、「rm」は右後輪を示す。また、車両の加速・減速は、一般的には正負の符号が付され、例えば、加速が正符号として表され、減速が負符号として表される。しかし、値の大小関係、或いは、値の増加・減少を説明する際にその符号を考慮すると非常に煩雑となる。そのため、説明においては、特に限定がない場合には、絶対値の大小関係、絶対値の増加・減少を表す。また、所定値は正の値とする。
【００１９】
車両には、車輪速度Ｖｗａ[**]を検出する車輪速度センサＷＳ[**]と、ステアリングホイールＳＷの（車両の直進走行に対応する操舵装置の中立位置「０」からの）回転角度θｓｗを検出するステアリングホイール角センサＳＡと、操向車輪（前輪）の操舵角δｆａを検出する前輪舵角センサＦＳと、運転者がステアリングホイールＳＷを操作する際のトルクＴｓｗを検出する操舵トルクセンサＳＴと、車両に作用する実際のヨーレイトＹｒａを検出するヨーレイトセンサＹＲと、車体前後方向における前後加速度Ｇｘａを検出する前後加速度センサＧＸと、車体横方向における横加速度Ｇｙａを検出する横加速度センサＧＹと、ホイールシリンダＷＣ[**]の制動液圧Ｐｗａ[**]を検出するホイールシリンダ圧力センサＰＷ[**]と、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅａを検出するエンジン回転速度センサＮＥと、エンジンのスロットル弁の開度Ｔｓａを検出するスロットル位置センサＴＳが備えられる。
【００２０】
そして、運転者の運転操作を検出する手段として、運転者の加速操作部材（例えば、アクセルペダル）ＡＰの操作量Ａｓａを検出する加速操作量センサＡＳと、運転者の制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰの操作量Ｂｓａを検出する制動操作量センサＢＳと、変速操作部材ＳＦのシフト位置Ｈｓａを検出するシフト位置センサＨＳとが備えられている。
【００２１】
また、車両には、制動液圧を制御するブレーキアクチュエータＢＲＫと、スロットル弁を制御するスロットルアクチュエータＴＨと、燃料の噴射を制御する燃料噴射アクチュエータＦＩと、変速を制御する自動変速機ＡＴとが備えられている。
【００２２】
加えて、車両には、上述の各種アクチュエータ（ＢＲＫ等）、及び上述の各種センサ（ＷＳ[**]等）と電気的に接続された電子制御ユニットＥＣＵが備えられている。電子制御ユニットＥＣＵは、相互に通信バスＣＢで接続された、複数の独立した電子制御ユニットＥＣＵ（ＥＣＵｂ，ＥＣＵｓ，ＥＣＵｅ，ＥＣＵａ）から構成されたマイクロコンピュータである。電子制御ユニットＥＣＵ内の各系の電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）は、専用の制御プログラムをそれぞれ実行する。各種センサの信号（センサ値）、及び、各電子制御ユニット（ＥＣＵｂ等）内で演算される信号（内部演算値）は、通信バスＣＢを介して共有される。
【００２３】
本装置は、電子制御ユニットＥＣＵ内に備えられる。例えば、ブレーキアクチュエータＢＲＫを制御するブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内に備えられている。本装置では、修正前後加速度Ｇｘｓ（走行抵抗による影響が除かれた前後加速度）が、前後加速度センサＧＸによって検出される実際の前後加速度Ｇｘａと、車両速度Ｖｘａ等に基づいて演算される。ここで、前後加速度Ｇｘａは、車両速度Ｖｘａを微分して演算され得る。更に、修正前後加速度Ｇｘｓに基づいて、車両の積載状態によって変動する車両諸元（重量、重心位置、慣性質量等）が推定される。
【００２４】
ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂでは、車輪速度センサＷＳ[**]、ヨーレイトセンサＹＲ、横加速度センサＧＹ等からの信号に基づいて、アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）等のスリップ抑制制御（前後力制御）が実行される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出された各車輪の車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて、周知の方法によって、車両の走行速度Ｖｘaが演算される。
【００２５】
操舵系電子制御ユニットＥＣＵｓでは、操舵トルクセンサＳＴ等からの信号に基づいて、電動パワーステアリング制御（ＥＰＳ制御）が実行される。また、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂにて演算される車速Ｖｘａに基づいて可変ステアリングギヤ比制御（ＶＧＲ制御）が実行される。
【００２６】
エンジン系電子制御ユニットＥＣＵｅでは、加速操作量センサＡＳ等からの信号Ａｓａに基づいて、スロットルアクチュエータＴＨ、燃料噴射アクチュエータＦＩの制御が実行される。トランスミッション系電子制御ユニットＥＣＵａでは、自動変速機ＡＴの変速比の制御が実行される。
【００２７】
ブレーキアクチュエータＢＲＫは、複数の電磁弁（液圧調整弁）、液圧ポンプ、電気モータ等を備えた周知の構成を有している。ブレーキ制御の非実行時では、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、運転者による制動操作部材ＢＰの操作に応じた制動液圧を各車輪のホイールシリンダＷＣ[**]にそれぞれ供給し、各車輪に対して制動操作部材（ブレーキペダル）ＢＰの操作に応じた制動トルクをそれぞれ与える。アンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）、トラクション制御（ＴＣＳ制御）、或いは、車両のアンダステア、オーバステアを抑制する車両安定性制御（ＥＳＣ制御）等のブレーキ制御の実行時には、ブレーキアクチュエータＢＲＫは、ブレーキペダルＢＰの操作とは独立してホイールシリンダＷＣ[**]毎の制動液圧を制御し、制動トルクを車輪毎に調整できる。
【００２８】
各車輪には、制動手段として、周知のホイールシリンダＷＣ[**]、ブレーキキャリパＢＣ[**]、ブレーキパッドＰＤ[**]、及び、ブレーキロータＲＴ[**]が備えられる。ブレーキキャリパＢＣ[**]に設けられたホイールシリンダＷＣ[**]に制動液圧が与えられることにより、ブレーキパッドＰＤ[**]がブレーキロータＲＴ[**]に押付けられ、その摩擦力によって、各車輪に制動トルクが与えられる。なお、制動トルクの制御は、制動液圧によるものに限らず、電気ブレーキ装置を利用して行うことも可能である。
【００２９】
前輪操舵制御機構ＳＴＲでは、運転者に操作されるステアリングホイールＳＷが、アッパステアリングシャフトＵＳＳ、ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲ、ロアステアリングシャフトＬＳＳを介して電動パワーステアリング機構ＥＰＳに接続されている。これにより、ステアリングホイールＳＷの回転がＥＰＳに伝達されるようになっている。
【００３０】
電動パワーステアリング機構ＥＰＳは、電気モータ、ラック＆ピニオン等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。ロアステアリングシャフトＬＳＳの回転運動をロッドＲＤの車体左右方向の並進運動に変換するとともに、ロアステアリングシャフトＬＳＳから受ける回転トルクを助勢する方向にロッドＲＤを駆動するアシスト力を電気モータ（図示せず）により発生するようになっている。以上より、運転者によりステアリングホイールＳＷが回転操作されると、運転者の操舵トルクがアシスト力により助勢されながら、操向車輪である前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]が転舵されるようになっている。
【００３１】
ステアリングギヤ比可変機構ＶＧＲは、電気モータ、減速機等を備えた周知の構成の一つにより構成されている。電気モータ（図示せず）の回転角度を制御することで、ステアリングホイールの回転角度と独立して前輪（操向車輪）ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角が制御できるようになっている。可変ステアリングギヤ比制御では、前輪ＷＨ[fm]、ＷＨ[fh]の舵角に対するステアリングホイールＳＷの回転角度の比率（ステアリングギヤ比）が変更可能に構成されている。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態を説明するための図であり、修正加速度Ｇｘｓを演算するための機能ブロック図である。ここで、修正加速度Ｇｘｓは、車輪の発生する前後力によって生じる車体の前後加速度であり、走行抵抗に起因する前後加速度成分が補償された値である。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。
【００３３】
前後加速度取得演算ブロックＧＸＡにて、前後加速度Ｇｘａが取得される。前後加速度Ｇｘａは、前後加速度センサＧＸによって検出される信号に基づいて演算される。また、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される車両速度Ｖｘａを微分することによって、前後加速度Ｇｘａが演算され得る。
【００３４】
横加速度取得演算ブロックＧＹＡにて、横加速度Ｇｙａが演算される。横加速度Ｇｙａは、横加速度センサＧＹによって検出される信号に基づいて演算される。また、ヨーレイトセンサＹＲによって検出されるヨーレイトＹｒａに基づいて演算され得る。
【００３５】
操舵角取得演算ブロックＳＡＡにて、操舵角Ｓａａが演算される。操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度センサＳＡによって検出される信号（ステアリングホイールＳＷの回転角度であるステアリングホイール角度θｓｗ）に基づいて演算される。また、前輪舵角センサＦＳによって検出される前輪舵角δｆａに基づいて演算され得る。即ち、操舵角Ｓａａは、ステアリングホイール角度θｓｗ、及び、前輪舵角δｆａのうちの少なくとも一方に基づいて演算され得る。
【００３６】
車両速度取得演算ブロックＶＸＡにて、車両速度Ｖｘａが演算される。車両速度Ｖｘａは、車輪速度センサＷＳ[**]によって検出される車輪速度Ｖｗａ[**]に基づいて演算される。
【００３７】
走行抵抗取得手段ＧＲＲにて、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗を表す走行抵抗値Ｇｒｋ、Ｇｒｃ、Ｇｒｒが演算される。走行抵抗取得手段ＧＲＲは、第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣ、及び、加算手段ＣＸＳによって構成される。
【００３８】
第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋが演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、前後加速度Ｇｘａに含まれる車輪の転がり抵抗、及び、車体の空気抵抗による成分である。なお、転がり抵抗には、車輪（空気入りタイヤ）そのものの転がり抵抗の他、車軸の摩擦抵抗、摩擦ブレーキの引き摺り抵抗が含まれる。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａに基づいて図３に示す演算マップ（特性）に基づいて演算される。第１走行抵抗値Ｇｒｋは、車両速度Ｖｘａが極低速の場合には所定値ｇｋ１と演算され、車両速度Ｖｘａの上昇に従って増加される。
【００３９】
第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにて、第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、前後加速度Ｇｘａに含まれる、車輪が発生する横力の車両前後方向に対応する成分である。第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算については、後述する。
【００４０】
加算手段ＣＸＳにて、第１走行抵抗値Ｇｒｋと第２走行抵抗値Ｇｒｃとが加算されて調整走行抵抗値Ｇｒｒが演算される。調整走行抵抗値Ｇｒｒは、前後加速度センサＧＸ等によって検出される前後加速度Ｇｘａを調整して、修正加速度Ｇｘｓを演算するための値である。そして、修正加速度演算ブロックＧＸＳにて、前後加速度Ｇｘａから調整走行抵抗値Ｇｒｒが除かれて（減算されて）修正加速度Ｇｘｓが演算される。即ち、修正加速度（修正後の前後加速度）Ｇｘｓは、前後加速度センサＧＸ等の信号から走行抵抗成分が除去された値であり、車輪の前後力のみによって車両に生じる前後加速度である。
【００４１】
第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫ、及び、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣの何れか一方が省略され得る。第１走行抵抗演算ブロックＧＲＫが省略された場合には、第２走行抵抗値Ｇｒｃが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣが省略された場合には、第１走行抵抗値Ｇｒｋが、そのまま調整走行抵抗値Ｇｒｒとされる。
【００４２】
前後加速度取得手段（例えば、車体に固定された前後加速度センサＧＸ）の信号には、車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗による成分が含まれるが、修正手段ＧＲＲ（ＧＲＣ、ＧＲＫ、ＣＸＳ）によって演算された走行抵抗値（Ｇｒｃ、Ｇｒｋ、Ｇｒｒ）に基づいて、走行抵抗成分が除去されるため、車輪の前後力（制・駆動力）のみによって発生する前後加速度が精度良く得られる。
【００４３】
図４は、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための機能ブロック図である。
【００４４】
車体スリップ角演算ブロックＢＴＡにて、ヨーレイトＹｒａ、車両速度Ｖｘａ、操舵角Ｓａａ、横加速度Ｇｙａ、及び、公知の演算方法に基づいて車体スリップ角βａが演算される。例えば、車体スリップ角速度ｄβを演算し、この車体スリップ角速度ｄβを積分した値（＝∫（Ｙｒａ−Ｇｙａ／Ｖｘａ）ｄｔ）と、操舵角Ｓａａ、車両速度Ｖｘａ、及び、車両モデルに基づいて演算される値とに基づいてβａが演算され得る。
【００４５】
前後輪スリップ角演算ブロックＡＬＦにて、車体スリップ角βａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて前輪スリップ角αｆａ、及び、後輪スリップ角αｒａが演算される。例えば、前輪スリップ角αｆａは、αｆａ＝βａ＋Ｓａａ によって演算され、後輪スリップ角αｒａは、αｒａ＝βａ によって演算され得る。
【００４６】
横加速度前後輪成分演算ブロックＧＦＲにて、横加速度の前輪成分（前輪が発生させている横加速度）Ｇｙｆ、及び、後輪成分（後輪が発生させている横加速度）Ｇｙｒが演算される。例えば、横加速度の前輪成分Ｇｙｆは、Ｇｙｆ＝Ｇｙ・Ｌｒ／Ｌ によって演算され、横加速度の後輪成分Ｇｙｒは、Ｇｙｒ＝Ｇｙ・Ｌｆ／Ｌ によって演算され得る。ここで、Ｌはホイールベース、Ｌｆは重心から前輪軸までの距離、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離である。
【００４７】
前後方向成分演算ブロックＧＹＭにて、横加速度の前後輪成分Ｇｙｆ、Ｇｙｒ、及び、前後輪スリップ角αｆａ、αｒａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算される。例えば、Ｇｒｃ＝Ｇｙｆ・ｓｉｎ（αｆａ）＋Ｇｙｒ・ｓｉｎ（αｒａ） に基づいて演算され得る。
【００４８】
図５は、第２走行抵抗演算ブロックＧＲＣにおける第２走行抵抗値Ｇｒｃの演算を説明するための他の機能ブロック図である。コーナリング抵抗は概ね旋回状態に応じた値となるため、予め設定された特性（演算マップ）を用いて、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａに基づいて第２走行抵抗値Ｇｒｃが演算され得る。第２走行抵抗値Ｇｒｃは、横加速度Ｇｙａ、及び、操舵角Ｓａａの少なくとも一方の増加に従って増大するように演算される。
【００４９】
次に、機能ブロック図である図６を用いて、上記前後加速度修正装置によって修正された前後加速度（修正加速度）Ｇｘｓに基づいて、積載状態に応じて変化する車両諸元を推定する車両の諸元推定装置について説明する。ここで、「積載状態に応じて変化する車両諸元」とは、積載量（乗員数、荷物量等）に応じて変化する車両の諸要素を数量で表したものであり、車両重量、重心位置（高さ、前後位置）、慣性質量等である。なお、ホイールベース、トレッド等は積載状態では変化せず、「積載状態に応じて変化する車両諸元」には相当しない。これらの演算処理は、電子制御ユニットＥＣＵ内（例えば、ブレーキ系電子制御ユニットＥＣＵｂ内）にプログラムされている。
【００５０】
加速操作量取得演算ブロックＡＳＡにて、運転者が車両を加速させようと加速操作部材ＡＰを操作するときの加速操作量Ａｓａが取得される。具体的には、加速操作量Ａｓａとして、アクセルペダルの操作量、スロットル弁の開度が取得される。基準加速度演算ブロックＧＲＦにて、加速操作量Ａｓａに基づき基準加速度Ｇｒｆが演算される。基準加速度Ｇｒｆとは、基準となる積載状態（例えば、乗員２名、荷物なしの軽積状態）のときの加速操作量Ａｓａに対応する前後加速度の値である。加速操作量Ａｓａの増加に従って基準加速度Ｇｒｆが増加する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて基準加速度Ｇｒｆが演算される。
【００５１】
車両重量演算ブロックＭＶＨにて、車両重量Ｍｖｈが大きいときには、加速操作量Ａｓａに対する前後加速度の発生が小さくなり、車両重量Ｍｖｈが小さいときには、加速操作量Ａｓａに対する前後加速度の発生が大きくなるため、修正加速度Ｇｘｓ、及び、基準加速度Ｇｒｆに基づいて車両重量Ｍｖｈが演算される。例えば、基準加速度Ｇｒｆに対する修正加速度Ｇｘｓの比率Ｇｘｓ／Ｇｒｆに基づいて、比率Ｇｘｓ／Ｇｒｆの増加に従って車両重量Ｍｖｈが減少する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて車両重量Ｍｖｈが演算される。
【００５２】
車両諸元演算ブロックＮＶＨにて、車両重量Ｍｖｈに基づいて、他の変動する車両諸元である重心位置（Ｌｆ、Ｌｒ、Ｈｃｇ）、及び、慣性質量（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）が演算される。ここで、Ｌｆは重心から前輪軸までの距離、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、Ｈｃｇは重心の高さである。また、Ｉｘはロール慣性質量、Ｉｙはピッチ慣性質量、Ｉｚはヨー慣性質量である。
【００５３】
車両重量Ｍｖｈの増加に従って、重心と前輪軸との距離Ｌｆ（重心と後輪軸との距離Ｌｒ）が減少（増加）する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて、車両重量Ｍｖｈに基づいてＬｆ（Ｌｒ）が演算される。なお、重心と前輪軸との距離Ｌｆと、重心と後輪軸との距離Ｌｒとの間には、Ｌｆ＋Ｌｒ＝Ｌ（Ｌはホイールベース）の関係がある。また、車両重量Ｍｖｈの増加に従って重心高Ｈｃｇ、ロール慣性質量Ｉｘ、ピッチ慣性質量Ｉｙ、ヨー慣性質量Ｉｚが増加する演算特性（予め設定された演算マップ）を用いて、車両重量Ｍｖｈに基づいて重心高Ｈｃｇ、ロール慣性質量Ｉｘ、ピッチ慣性質量Ｉｙ、ヨー慣性質量Ｉｚが演算される。
【００５４】
車両諸元の推定は、車両が加速する場合だけでなく、減速する場合にも行われ得る。図６において、｛ ｝内に加速操作量Ａｓａに代えて制動操作量Ｂｓａが用いられる場合が示される。演算処理は、車両の加速時と同様であるため、詳細な説明は省略される。
【００５５】
先ず、制動操作量演算ブロックＢＳＡにて、運転者が車両を減速させようと制動操作部材ＢＰを操作するときの制動操作量Ｂｓａが取得される。具体的には、ブレーキペダルの操作量、マスタシリンダ圧力が取得される。基準加速度演算ブロックＧＲＦにて、制動操作量Ｂｓａに基づき基準加速度Ｇｒｆが演算される。そして、修正加速度Ｇｘｓ、及び、基準加速度Ｇｒｆに基づいて車両重量Ｍｖｈが演算され、車両重量Ｍｖｈに基づいて他の車両諸元（Ｌｆ等）が演算され得る。
【００５６】
車輪の転がり抵抗、車体の空気抵抗、車輪のコーナリング抵抗等の走行抵抗が除去（補償）された（即ち、車輪の前後力（制・駆動力）のみによって発生する）前後加速度に基づいて車両諸元（車両重量Ｍｖｈ等）が推定演算されるため、精度の高い車両諸元が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＧＸ…前後加速度センサ、ＧＹ…横加速度センサ、ＷＳ[**]…車輪速度センサ、ＹＲ…ヨーレイトセンサ、ＳＷ…ステアリングホイール、ＳＡ…ステアリングホイール角センサ、ＦＳ…前輪舵角センサ、ＡＰ…加速操作部材、ＡＳ…加速操作量センサ、ＢＰ…制動操作部材、ＢＳ…制動操作量センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と、
前記車両の運転者による加速操作量を取得する加速操作量取得手段と、
前記修正加速度、及び、前記加速操作量に基づいて前記車両の諸元を推定する推定手段と
を備えたことを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項２】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と、
前記車両の運転者による制動操作量を取得する制動操作量取得手段と、
前記修正加速度、及び、前記制動操作量に基づいて前記車両の諸元を推定する推定手段と
を備えたことを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する車両の諸元推定装置であって、
前記車両の走行速度を取得する車速取得手段を備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記走行速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載する車両の諸元推定装置であって、
前記車両の操舵角を取得する操舵角取得手段と、
車両の横加速度を取得する横加速度取得手段とを備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記操舵角、及び、前記横加速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項５】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と
を備えたことを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【請求項６】
請求項５に記載する車両の前後加速度修正装置であって、
前記車両の走行速度を取得する車速取得手段を備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記走行速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する車両の前後加速度修正装置であって、
前記車両の操舵角を取得する操舵角取得手段と、
前記車両の横加速度を取得する横加速度取得手段とを備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記操舵角、及び、前記横加速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【請求項１】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と、
前記車両の運転者による加速操作量を取得する加速操作量取得手段と、
前記修正加速度、及び、前記加速操作量に基づいて前記車両の諸元を推定する推定手段と
を備えたことを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項２】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と、
前記車両の運転者による制動操作量を取得する制動操作量取得手段と、
前記修正加速度、及び、前記制動操作量に基づいて前記車両の諸元を推定する推定手段と
を備えたことを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する車両の諸元推定装置であって、
前記車両の走行速度を取得する車速取得手段を備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記走行速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載する車両の諸元推定装置であって、
前記車両の操舵角を取得する操舵角取得手段と、
車両の横加速度を取得する横加速度取得手段とを備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記操舵角、及び、前記横加速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の諸元推定装置。
【請求項５】
車両の前後加速度を取得する前後加速度取得手段と、
前記車両に作用する走行抵抗を取得する走行抵抗取得手段と、
前記前後加速度から前記走行抵抗を除いて修正加速度とする修正手段と
を備えたことを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【請求項６】
請求項５に記載する車両の前後加速度修正装置であって、
前記車両の走行速度を取得する車速取得手段を備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記走行速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する車両の前後加速度修正装置であって、
前記車両の操舵角を取得する操舵角取得手段と、
前記車両の横加速度を取得する横加速度取得手段とを備え、
前記走行抵抗取得手段は、前記操舵角、及び、前記横加速度に基づいて前記走行抵抗を演算することを特徴とする車両の前後加速度修正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４５２６６（Ｐ２０１１−１４５２６６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４９９（Ｐ２０１０−８４９９）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
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