(57)【要約】【課題】積荷の配置や質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化する場合であっても、バネ上の重心の高さをより高い精度で推定することができる。【解決手段】車両重心高推定装置２０は、車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、車両におけるバネ上のロールモーメントＭｘを算出するロールモーメント算出部１２２と、車両の幅方向の加速度である横加速度Ｇｙを測定する横加速度測定部１２３と、バネ上の質量を求める質量測定部１２４と、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの伝達関数Ｆを算出する伝達関数算出部２０１と、伝達関数Ｆのゲインをバネ上の質量で除することにより、車両のロール中心からバネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部２０２と、を備える。【選択図】図７
2018177070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、前記車両におけるバネ上のロールモーメントを算出するロールモーメント算出部と、
前記車両の幅方向の加速度である横加速度を測定する横加速度測定部と、
前記バネ上の質量を求める質量測定部と、
前記横加速度に対する前記ロールモーメントの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部と、
を備える重心高推定装置。
【請求項２】
前記重心高算出部は、前記伝達関数のゲインのうち、所定値以下の周波数の前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する、
請求項１に記載の重心高推定装置。
【請求項３】
前記重心高算出部は、前記所定値以下の周波数の複数の前記伝達関数のゲインから求めた統計量を前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する、
請求項２に記載の重心高推定装置。
【請求項４】
前記左右のサスペンションは、それぞれエアサスペンションからなり、
前記ロールモーメント算出部は、前記左右のサスペンションの変位の差分と、前記左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、前記ロールモーメントを算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の重心高推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用車などの車両の重心の位置を推定する重心高推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の横転を防ぐため、車両の重心高さを推定することが重要となっている。特に商用車では、積荷の状態によって車両全体の重心の位置が大きく変化するため、積荷を積載した状態の重心高さを推定することが重要となる。
【０００３】
車両の重心高さを推定する技術に関して、例えば、以下のような提案がされている（特許文献１参照）。
すなわち、特許文献１では、ロールセンタ高さを調整可能なサスペンション装置を設けておき、積載条件が変化した場合には、前後輪のロールセンタ高さを調整することで、ロール挙動を一定とする。
具体的には、前後輪の目標とするロールセンタ高さを求めて、この目標とするロールセンタ高さとなるように、サスペンション装置のアクチュエータを制御する。
【０００４】
ここで、前後輪の目標とするロールセンタ高さは、以下の手順で求められる（特許文献１の段落番号［００１６］〜［００１７］を参照）。
すなわち、乗員が乗車した状態における乗員の重心高さが一定であると考えて、この乗員が乗車した状態におけるバネ上車体の質量変化と、空車状態におけるバネ上車体の重心高さおよび質量とに基づいて、乗員が乗車した状態におけるバネ上車体の重心高さを求める。その後、旋回横加速度に応じたロールモーメントを基準状態に維持するのに必要な、目標ロールセンタの高さを求めて、この目標ロールセンタ高さを前後輪に配分する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、乗員が乗車した状態における乗員の重心高さを一定としているが、実際の商用車では、特許文献１の乗員に相当する積荷の配置や質量は、物流拠点などに立ち寄るたびに大きく変化するので、積荷の重心高さを一定とすることはできない。
【０００７】
本発明は、積荷の配置や質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化する場合であっても、バネ上の重心の高さをより高い精度で推定することができる車両重心高推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様の車両重心高推定装置は、車両に備えられた左右のサスペンションの支持力に基づいて、前記車両におけるバネ上のロールモーメントを算出するロールモーメント算出部と、前記車両の幅方向の加速度である横加速度を測定する横加速度測定部と、前記バネ上の質量を求める質量測定部と、前記横加速度に対する前記ロールモーメントの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出する重心高算出部と、を備える。
【０００９】
前記重心高算出部は、前記伝達関数のゲインのうち、所定値以下の周波数の前記伝達関数のゲインを前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出してもよい。
【００１０】
前記重心高算出部は、前記所定値以下の周波数の複数の前記伝達関数のゲインから求めた統計量を前記バネ上の質量で除することにより、前記車両のロール中心から前記バネ上の重心までの高さを算出してもよい。
【００１１】
前記左右のサスペンションは、それぞれエアサスペンションからなり、前記ロールモーメント算出部は、前記左右のサスペンションの変位の差分と、前記左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、前記ロールモーメントを算出してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、積荷の配置や質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化する場合であっても、バネ上の重心の高さをより高い精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の車両重心高推定装置が設けられた車両を車両後方から視た模式図である。
【図２】ロール中心まわりのモーメントについての説明図である。
【図３】車両重心高推定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】車両重心高推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】ロールモーメント／横加速度の近似直線を示すグラフである。
【図６】横加速度と、ロールモーメントとの関係を模式的に示すグラフである。
【図７】実施の形態２の車両重心高推定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】周波数伝達関数のゲインおよび位相を模式的に示すグラフである。
【図９】車両重心高推定装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１を図面１〜５に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両重心高推定装置が設けられた車両１を車両後方から視た模式図である。
車両１は、バネ下２と、バネ下２に取り付けられた左後輪３Ｌおよび右後輪３Ｒと、バネ下２の上に設けられた左右のサスペンションの一例としてのエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒと、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒに支持されたバネ上５と、を備える。バネ上５には、積荷６が積載されている。
【００１５】
図２は、ロール中心ＲＣまわりのモーメントについての説明図である。車両１については、図２に示すように、ロール中心ＲＣまわりのモーメントについて、以下の式（１）が成立する。式（１）中、Ｍｘは、バネ上５のロールモーメントであり、ｈｓｍは、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さであり、Ｆｙは、バネ上５に作用する遠心力である。また、ｍｓｍはバネ上５の質量であり、Ｇｙは、車両１の幅方向の加速度である横加速度であり、Ｍｃｏｎｓｔは積荷６が側方にずれて積載されることなどによる、バネ上５のロールモーメントのオフセット量である。
【００１６】
【数１】
2018177070.tif 000003
【００１７】
バネ上５に作用する遠心力Ｆｙについて、以下の式（２）が成立する。
【００１８】
【数２】
2018177070.tif 000004
【００１９】
上記の式（１）に式（２）を代入することで式（３）が得られる。
【００２０】
【数３】
2018177070.tif 000005
【００２１】
上記の式（３）の時刻aにおいて成立する式を、時間により変化する記号に添え字aを付けて表すと、式（４）となる。また、時刻aとは異なる時刻bにおいて成立する式を、時間により変化する記号に添え字bを付けて表すと、式（５）となる。ここで、物流拠点間の走行中であれば、積荷６の配置および質量は変化しないと考えられるので、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍ、バネ上５の質量ｍｓｍ、バネ上５のロールモーメントのオフセット量Ｍｃｏｎｓｔは一定であると考えられる。
【００２２】
【数４】
2018177070.tif 000006
【００２３】
【数５】
2018177070.tif 000007
【００２４】
以上の式（４）および式（５）の辺々差分をとり、ｈｓｍについて変形すると、以下の式（６）となり、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求めることができる。式（６）中のＤは、横加速度Ｇｙの変化量に対する車両１のロールモーメントＭｘの変化量で表される比例係数である。
【００２５】
【数６】
2018177070.tif 000008
【００２６】
後軸のサスペンションにエアサスペンションを用いる場合、ロールモーメントＭｘは、後軸エアサスペンションの変位および圧力から、以下の式（７）を用いても求めることができる。式（７）中、Ｋφ１３は、エアサスペンション以外の前後のサスペンションロール剛性の和である統合ロール剛性であり、車両に固有の一定の値である。式（７）中のＭＳは、後輪３Ｌおよび３Ｒのエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒが支持するロールモーメントである。また、φ２は、サスロール角であり、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離と左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの上下方向の変位の差分ｈｄから求めることができる。
【００２７】
【数７】
2018177070.tif 000009
【００２８】
ここで、式（７）中のＭＳは、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離Ｔｒｄ２とそれぞれのエアサスペンションの支持力ＰＬとＰＲとの差分に基づいて、式（８）を用いて求めることができる。
【００２９】
【数８】
2018177070.tif 000010
【００３０】
また、前後のサスペンションにエアサスペンションを用いず、リーフスプリングあるいはコイルスプリングなどの機械式ばねを用いた場合、式（７）中のＭＳを０として、式（９）を用いてバネ上のロールモーメントＭｘを求めることができる。
【００３１】
【数９】
2018177070.tif 000011
【００３２】
また、前後のサスペンションにエアサスペンションを用いず、リーフスプリングあるいはコイルスプリングなどの機械式ばねを用いており、かつ、前後左右のサスペンションの変位が分かる場合、式（１０）を用いてバネ上のロールモーメントＭｘを求めることもできる。
【００３３】
式（１０）は、車両が四輪の場合である。式（１０）中、ＦＺ１Ｌは前軸左側サスペンションのばね上の支持力であり、ＦＺ１Ｒは前軸右側サスペンションのバネ上の支持力であり、ＦＺ２Ｌは後軸左側サスペンションのバネ上の支持力であり、ＦＺ２Ｒは後軸右側サスペンションのバネ上の支持力である。これらサスペンションの支持力Ｆzは、各サスペンションの変位から、予め生成したマップなどにしたがって求められる。
【００３４】
【数１０】
2018177070.tif 000012
【００３５】
なお、式（１０）は、車両が四輪の場合としたが、車両が六輪あるいは八輪の場合についても、式（１０）と同様の式を用いて求めることができる。
【００３６】
車両１には、バネ上５の重心の高さを推定する車両重心高推定装置１０が設けられる。
図３は、車両重心高推定装置１０の構成を示すブロック図である。
車両重心高推定装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等の記憶媒体を含む。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶している。制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、支持力測定部１２１、ロールモーメント算出部１２２、横加速度測定部１２３、質量測定部１２４、重心高算出部１２５および地上重心高算出部１２６として機能する。
【００３７】
支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲをそれぞれ測定する。例えば、左右のサスペンション４Ｌおよび４Ｒ内の圧力に基づいて、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを測定する。また、ロールモーメント算出部１２２は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲの差分と、左右のサスペンション内の圧力の差分とに基づいて、ロールモーメントを算出する。より詳しくは、ロールモーメント算出部１２２は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲに基づいて、例えば、上述の式（７）および式（８）により、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する。また、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンションと、リーフスプリング又はコイルスプリングなどの機械式バネを併用する場合には、左右のエアサスペンションの変位から、予め生成したマップなどにしたがって機械式バネの支持力を求める。さらに、ロールモーメント算出部１２２は、求めた支持力と、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒ間の距離Ｔｒｄ２とに基づいて、例えば、上述の式（７）〜式（１０）により、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する。
【００３８】
横加速度測定部１２３は、車両の横加速度Ｇｙを測定する。質量測定部１２４は、バネ上５の質量ｍｓｍを測定する。質量測定部１２４は、車両１の各サスペンションの変位に基づいて、バネ上５の質量ｍｓｍを測定する。
【００３９】
重心高算出部１２５は、横加速度Ｇｙに対するバネ上５のロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを算出し、この比例係数Ｄをバネ上５の質量ｍｓｍで除した値を、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍとして算出する。
【００４０】
地上重心高算出部１２６は、重心高算出部１２５で算出した車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍに、地上からロール中心ＲＣまでの高さＨＲＣを加算し、地上からバネ上５の重心Ｑまでの高さＨＣＧを算出する。
【００４１】
次に、車両重心高推定装置１０の動作を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。まず、支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを測定する（Ｓ１）。次に、支持力測定部１２１は、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの上下方向の変位の差分ｈｄを測定する（Ｓ２）。
【００４２】
また、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲを用いて、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒが支持するロールモーメントＭＳを算出する（Ｓ３）。さらに、ロールモーメント算出部１２２は、エアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの変位の差分ｈｄを用いてサスロール角φ２を算出する（Ｓ４）。ロールモーメント算出部１２２は、上述の式（７）に従い、バネ上５のロールモーメントＭｘを算出する（Ｓ５）。また、横加速度測定部１２３が、車両１の横加速度Ｇｙを測定する（Ｓ６）。
【００４３】
さらに、重心高算出部１２５が、支持力測定部１２１による支持力ＰＬおよびＰＲの測定を開始してから所定時間が経過するまで、ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返す（Ｓ７）。つまり、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎにおいて、ステップＳ１〜Ｓ６を実行し、各時刻ｔ１〜ｔｎにおける、ロールモーメントＭｘ１、Ｍｘ２、Ｍｘ３・・・Ｍｘｎ、および横加速度Ｇｙ１、Ｇｙ２、Ｇｙ３・・・Ｇｙｎを求める。所定時間とは、重心高算出部１２５が、車両のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍを所定精度で求めるために必要な支持力ＰＬおよびＰＲ等のサンプリングのための時間である。
【００４４】
図５は、ロールモーメントＭｘ／横加速度Ｇｙの近似直線を示すグラフである。重心高算出部１２５は、図５に示すように、横加速度Ｇｙを横軸とし、ロールモーメントＭｘを縦軸とするグラフを生成し、このグラフ上に、ステップＳ５及びＳ６で求めた値をプロットして、最小二乗法によりＭｘ／Ｇｙの近似直線を求める。この近似直線の傾きを比例係数Ｄとする（Ｓ８）。
【００４５】
また、質量測定部１２４が、車両１の質量ｍｓｍを測定する（Ｓ９）。また、重心高算出部１２５が、式（３）に従い、車両のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する（Ｓ１０）。さらに、地上重心高算出部１２６が、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを用いて、地上からバネ上５の重心Ｑまでの高さＨＣＧを算出する（Ｓ１１）。
【００４６】
［実施の形態１における効果］
以上説明したように、本実施の形態における車両重心高推定装置１０によれば、横加速度Ｇｙに対するバネ上５のロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを算出し、この比例係数Ｄをバネ上５の質量ｍｓｍで除した値を、車両１のロール中心からバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍとして算出する。よって、物流拠点などに立ち寄って積荷の配置や質量が様々に変化し、積荷の重心高さが変化した場合であっても、左右のエアサスペンション４Ｌおよび４Ｒの支持力ＰＬおよびＰＲ、変位の差分ｈｄ、ならびに横加速度Ｇｙを測定するだけで、車両のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さを推定できる。また、外部の特別な設備を必要とせず、通常の走行中に、車両のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さを容易に推定できる。
【００４７】
また、最小二乗法により横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを求めたので、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘの測定値にばらつきがあっても、バネ上５の重心高さを高精度で推定できる。
【００４８】
［実施の形態２］
実施の形態１では、最小二乗法により横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの比例係数Ｄを求める場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数のゲインＤ’を求める場合の例について説明する。
【００４９】
図６（ａ）および（ｂ）は、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとの関係を模式的に示す図であり、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘの変動を示している。図６（ａ）は、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとが、同一の位相で振動する様子を示し、図６（ｂ）は、ロールモーメントＭｘが、横加速度Ｇｙに比べて、位相Δだけ遅れて振動する様子を示す。
【００５０】
図６（ａ）および（ｂ）のグラフでは、横軸に時間を示し、縦軸に振幅を示す。図６（ａ）および（ｂ）の例では、横加速度Ｇｙは、実線で示すように、振幅１の正弦波形を示し、ロールモーメントＭｘは、破線で示すように、振幅２の正弦波形を示す。図６（ａ）に示すように、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相が一致する場合、上述の式（６）の横加速度Ｇｙの変化量に対する車両１のロールモーメントＭｘの変化量で表される比例係数Ｄは、２となる。
【００５１】
一方、図６（ｂ）に示すように、ロールモーメントＭｘが、横加速度Ｇｙに比べて、位相Δだけ遅れて振動する場合、比例係数Ｄは、時間に応じて変動する。例えば、重心高算出部１２５が、比例係数Ｄを最小二乗法により求めたとすれば、比例係数Ｄは、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相が一致する場合に比べて小さくなり、比例係数Ｄの精度が低下するという問題があった。
【００５２】
また、ロールモーメントＭｘが路面の凹凸に起因するノイズの影響を受けた場合に、最小二乗法により比例係数Ｄを求めたとすれば、比例係数Ｄの精度が低下しやすいという問題があった。
【００５３】
そこで、実施の形態２に係る重心高推定システムは、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの伝達関数のゲインＤ’を求める。このゲインＤ’は、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相差の影響を受けない。したがって、横加速度ＧｙとロールモーメントＭｘとの位相差に起因して、車両のロール中心ＲＣからバネ上重心Ｑまでの高さｈｓｍの算出精度が低下することを抑制することができる。
【００５４】
また、実施の形態２に係る重心高推定システムは、周波数伝達関数のゲインＤ’の低周波成分を用いて車両１のロール中心からバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。この重心高推定システムは、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の低周波成分を利用することにより、路面の凹凸に起因するノイズやＡ／Ｄ変換時の電気的ノイズの影響を受けやすいゲインＤ’の高周波成分を除外するので、ロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍをより高精度で求めることができる。
【００５５】
図７は、実施の形態２の車両重心高推定装置２０の構成を示すブロック図である。
車両重心高推定装置２０は、図３の車両重心高推定装置１０と比較すると、重心高算出部１２５を有さず、制御部１２において伝達関数算出部２０１および重心高算出部２０２をさらに有することが異なる。以下、実施の形態２に係る車両重心高推定装置２０において、実施の形態１に係る車両重心高推定装置１０と同一の機能ブロックについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
伝達関数算出部２０１は、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数を算出する。ここでは、伝達関数算出部２０１が平均ピリオドグラム法により周波数伝達関数を求める場合について説明する。横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘのクロススペクトルＨＭＧは、以下の式（１１）により表される。式(１１)においてＲ（Ｍｘ）は、ロールモーメントＭｘのフーリエ変換である。また、Ｓ（Ｇｙ）を横加速度Ｇｙのフーリエ変換とし、Ｓ＊（Ｇｙ）は、Ｓ（Ｇｙ）の複素共役とする。
【００５７】
【数１１】
2018177070.tif 000013
【００５８】
また、横加速度ＧｙのオートパワースペクトルＨＧＧは、以下の式（１２）により、表される。
【数１２】
2018177070.tif 000014
【００５９】
式(１２)においてＳ＊（Ｇｙ）は、Ｓ（Ｇｙ）の複素共役である。この場合に、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数Ｆは、以下の式（１３）により、表される。
【００６０】
【数１３】
2018177070.tif 000015
【００６１】
重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上の重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する。図８を参照して、重心高算出部２０２の動作を説明する。
【００６２】
図８は、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数Ｆを模式的に示すグラフである。図８の上側のグラフは、横軸に周波数、縦軸にゲインをそれぞれ対数目盛上において示す両対数グラフである。図８の下側のグラフは、横軸に対数目盛上において周波数を示し、縦軸に位相を示す片対数グラフである。図８の上側のグラフに示すように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’は、図８の丸枠Ｃで示した周波数０．０１〜０．３Ｈｚにおいて約２の最大値をとってほぼ一定となり、周波数が高くなるにつれて減少する。周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の高周波成分は、Ａ／Ｄ変換時の電気的なノイズや、直進時の路面の凹凸に起因するノイズを含んでいる。
【００６３】
そこで、重心高算出部２０２は、ノイズの影響を除去するため、図８の丸枠Ｃで示したように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、所定値以下の周波数に対応するゲインＤ’を取得する。この所定値とは、例えば、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを精度よく求めるために利用可能であることが実験的に確認されている周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の上限値であり、例えば、最高でも１ヘルツである。重心高算出部２０２は、所定値以下の周波数に対応する複数の周波数伝達関数のゲインＤ’が存在する場合には、これらの複数の周波数伝達関数のゲインＤ’の統計量を取得する。統計量は、例えば、平均値であるが、中央値又は最頻値であってもよい。
【００６４】
図７の説明に戻る。式（６）と同様に、重心高算出部２０２は、以下の式（１４）に示すように、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。
【００６５】
【数１４】
2018177070.tif 000016
【００６６】
また、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の許容範囲を記憶部１１から読み出す。ゲインＤ’の許容範囲は、例えば、実験により予め求められたゲインＤ’のとり得る範囲である。重心高算出部２０２は、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量と、読み出した許容範囲とを比較する。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎは、例えば、所定時間ごとに定められた時刻である。
【００６７】
重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のうち、許容範囲内の値を有する統計量について時刻ｔ１〜ｔｎの全体における平均値をさらに求める。重心高算出部２０２は、バネ上５の質量ｍｓｍで時刻ｔ１〜ｔｎの全体における平均値を除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。
【００６８】
図９のステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１およびＳ１０１〜Ｓ１０４は、車両重心高推定装置２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ６およびＳ１１については、図４のフローチャートと同一であるため、説明を省略する。
【００６９】
ステップＳ１０１では、伝達関数算出部２０１は、平均ピリオドグラム法により、エアサスペンション４Ｌおよび４ＲのロールモーメントＭｘおよび横加速度Ｇｙを用いて、周波数伝達関数Ｆを求める。次に、伝達関数算出部２０１は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、低周波成分の周波数に対応するゲインＤ’、例えば、所定値以下の周波数に対応するゲインＤ’を取得する。所定値以下の周波数に対応する複数のゲインＤ’が存在する場合には、これらのゲインＤ’の平均値を算出する（Ｓ１０２）。
【００７０】
また、重心高算出部２０２は、支持力測定部１２１による支持力ＰＬおよびＰＲの測定を開始してから所定時間が経過するまで、ステップＳ１〜Ｓ６，Ｓ１０１およびＳ１０２を繰り返す（Ｓ７）。つまり、停車中あるいは走行中の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎにおいて、ステップＳ１〜Ｓ６，Ｓ１０１およびＳ１０２を実行し、各時刻ｔ１〜ｔｎの周波数伝達関数Ｆをそれぞれ求め、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに、所定値以下の周波数の伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値をそれぞれ求める。所定時間とは、重心高算出部２０２が、所定精度で重心高さを求めるために必要な支持力ＰＬおよびＰＲ等をサンプリングするための時間である。
【００７１】
また、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値と、読み出した許容範囲とを比較し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎに対応する周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の平均値のうち、許容範囲内の値を有する平均値を取得する。重心高算出部２０２は、取得した平均値をさらに時刻ｔ１〜ｔｎの全体において平均することにより、時刻ｔ１〜ｔｎの全体での平均値を求める（Ｓ１０３）。
【００７２】
さらに、質量測定部１２４が、車両１の質量ｍｓｍを測定し（Ｓ９）、重心高算出部２０２が、式（１４）に従い、車両のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを算出する（Ｓ１０４）。
【００７３】
本実施の形態によれば、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’を用いて、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求めるので、横加速度Ｇｙと、ロールモーメントＭｘとの間の位相差に起因して重心Ｑの高さ算出の精度が低下することを抑制することができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、重心高算出部２０２は、周波数伝達関数ＦのゲインＤ’のうち、所定値以下の周波数の伝達関数ＦのゲインＤ’をバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める。このため、ロールモーメントＭｘが路面の凹凸に起因するノイズの影響を受けた場合に、ノイズの影響を受けやすいゲインＤ’の高周波成分を除去し、ゲインＤ’の低周波成分を用いて重心Ｑの高さを求めるので、重心Ｑの高さをより精度よく求めることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、伝達関数算出部２０１が、平均ピリオドグラム法を用いて、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数を求める場合の例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、伝達関数算出部２０１は、自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡ, Autoregressive moving average）を用いて、周波数伝達関数を求めてもよい。この場合、横加速度ＧｙおよびロールモーメントＭｘについて、それぞれ自己回帰移動平均モデルを用いて、横加速度ＧｙのパワースペクトルおよびロールモーメントＭｘのパワースペクトルをそれぞれ求める。さらに、この横加速度ＧｙのパワースペクトルおよびロールモーメントＭｘのパワースペクトルを用いて、横加速度Ｇｙに対するロールモーメントＭｘの周波数伝達関数のゲインＤ’を求めることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎごとに求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のうち、許容範囲内の値を有する統計量について時刻ｔ１〜ｔｎの全体における平均値をさらに求め、この平均値をバネ上５の質量ｍｓｍで除する場合の例について説明した。しかしながら、本発明は、時刻ｔ１〜ｔｎの全体におけるゲインＤ’の統計量の平均値を求める構成に限定されない。例えば、重心高算出部２０２は、時刻ｔ１〜ｔｎについて求めた周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量のいずれかをバネ上５の質量ｍｓｍで除することにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍを求める構成であってもよい。周波数伝達関数ＦのゲインＤ’の統計量を用いることにより、車両１のロール中心ＲＣからバネ上５の重心Ｑまでの高さｈｓｍをより精度よく算出することができる。
【００７７】
以上、本発明を実施の形態１および２を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・車両
２・・・バネ下
３Ｌ・・・左後輪
３Ｒ・・・右後輪
４Ｌ，４Ｒ・・・エアサスペンション
５・・・バネ上
６・・・積荷
１０・・・車両重心高推定装置
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
２０・・・車両重心高推定装置
１２１・・・支持力測定部
１２２・・・ロールモーメント算出部
１２３・・・横加速度測定部
１２４・・・質量測定部
１２５・・・重心高算出部
１２６・・・地上重心高算出部
２０１・・・伝達関数算出部
２０２・・・重心高算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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