(57)【要約】【課題】簡易な装備で精度よく輪荷重を推定することができる輪荷重推定装置を提供する。【解決手段】車両の輪荷重を推定する輪荷重推定装置が提供される。前記輪荷重推定装置は、車輪速取得部と、荷重比算出部と、輪荷重算出部とを備える。前記車輪速取得部は、前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得する。前記荷重比算出部は、前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出する。前記輪荷重算出部は、前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出する。【選択図】図３
2019113373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の輪荷重を推定する輪荷重推定装置であって、
前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得する車輪速取得部と、
前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出する荷重比算出部と、
前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出する輪荷重算出部と
を備える、輪荷重推定装置。
【請求項２】
前記輪荷重算出部は、前記車両の総重量と前記輪荷重比とに基づいて、前記輪荷重を算出する、
請求項１に記載の輪荷重推定装置。
【請求項３】
前記輪荷重算出部は、前記車両に含まれる各車輪に対し、前記輪荷重比を算出する、
請求項１又は２に記載の輪荷重推定装置。
【請求項４】
前記荷重比算出部は、前記車輪速情報に基づいて、
前記前輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさと前記後輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさとの比である前後周波数特性比を算出し、前記前後周波数特性に基づいて前記前後荷重比を算出し、
前記左輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさと前記右輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさとの比である左右周波数特性比を算出し、前記左右周波数特性に基づいて前記左右荷重比を算出する、
請求項１から３のいずれかに記載の輪荷重推定装置。
【請求項５】
車両の輪荷重を推定する輪荷重推定方法であって、
前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得するステップと、
前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出するステップと、
前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出するステップと
を含む、輪荷重推定方法。
【請求項６】
車両の輪荷重を推定する輪荷重推定プログラムであって、
前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得するステップと、
前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出するステップと、
前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出するステップと
をコンピュータに実行させる、
輪荷重推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に含まれる車輪の輪荷重を推定する輪荷重推定装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を適切に走行させるために、車両には各種制御システムが搭載されている。このような制御システムにおいては、各車輪の輪荷重が制御パラメータとして使用されることがあるため、これらを精度よく推定することが求められることがある。例えば、ブレーキ自動制御システムでは、各車輪の輪荷重に応じて、適当な制動力を配分するものがある。
【０００３】
特許文献１は、タイヤの空気圧、タイヤのたわみ（弾性変形量）及び輪荷重との間に一定の関係が成立することに注目し、タイヤの空気圧及びたわみから輪荷重を推定する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１７４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、タイヤの空気圧を直接計測するため、各タイヤに空気圧センサを装備しなければならない。車両には通常、車両の走行を補助する各種制御を実現するために様々な計測器が取り付けられるが、空気圧センサが常に装備されているとは限らない。また、輪荷重を直接計測するのでない限り、得られる輪荷重は近似値であり、推定の精度を向上させるための技術が常に求められることになる。
【０００６】
本発明は、簡易な装備で精度よく輪荷重を推定することができる輪荷重推定装置、方法及びプログラム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】
【０００７】
本発明の第１観点に係る輪荷重推定装置は、車両の輪荷重を推定する輪荷重推定装置であって、車輪速取得部と、荷重比算出部と、輪荷重算出部とを備える。前記車輪速取得部は、前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得する。前記荷重比算出部は、前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出する。前記輪荷重算出部は、前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出する。
【０００８】
本発明の第２観点に係る輪荷重推定装置は、第１観点に係る輪荷重推定装置であって、前記輪荷重算出部は、前記車両の総重量と前記輪荷重比とに基づいて、前記輪荷重を算出する。
【０００９】
本発明の第３観点に係る輪荷重推定装置は、第１観点又は第２観点に係る輪荷重推定装置であって、前記輪荷重算出部は、前記車両に含まれる各車輪に対し、前記輪荷重比を算出する。
【００１０】
本発明の第４観点に係る輪荷重推定装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る輪荷重推定装置であって、記荷重比算出部は、前記車輪速情報に基づいて、前記前輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさと前記後輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさとの比である前後周波数特性比を算出し、前記前後周波数特性に基づいて前記前後荷重比を算出し、前記左輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさと前記右輪の加速度の周波数スペクトルのゲインの大きさとの比である左右周波数特性比を算出し、前記左右周波数特性に基づいて前記左右荷重比を算出する。
【００１１】
本発明の第５観点に係る輪荷重推定方法は、車両の輪荷重を推定する輪荷重推定方法であって、以下のステップを含む。
（１）前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得するステップ。
（２）前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出するステップ。
（３）前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出するステップ。
【００１２】
本発明の第６観点に係る検出装置は、車両の輪荷重を推定する輪荷重推定方法であって、以下のステップをコンピュータに実行させる。
（１）前記車両に装備されている車輪速センサから前記車両に含まれる各車輪の車輪速情報を取得するステップ。
（２）前記車輪速情報に基づいて、前記車両の前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比である前後荷重比と、前記車両の左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である左右荷重比とを算出するステップ。
（３）前記前後荷重比及び前記左右荷重比に基づいて、前記車両の少なくとも１つの車輪に対し、前記車両に含まれる車輪間での相対的な輪荷重を表す輪荷重比を算出するステップ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１観点によれば、簡易な装備で精度よく輪荷重を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る輪荷重推定装置が車両に搭載された様子を示す模式図。
【図２】第１実施形態に係る輪荷重推定装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】第１実施形態に係る輪荷重推定処理の流れを示すフローチャート。
【図４Ａ】２つの荷重条件下での前輪の加速度の周波数スペクトルのグラフ。
【図４Ｂ】２つの荷重条件下での後輪の加速度の周波数スペクトルのグラフ。
【図５】２つの荷重条件下で前輪二輪のゲイン積分値と後輪二輪のゲイン積分値との関係を示すグラフ。
【図６Ａ】２つの荷重条件下での左輪の加速度の周波数スペクトルのグラフ。
【図６Ｂ】２つの荷重条件下での右輪の加速度の周波数スペクトルのグラフ。
【図７】２つの荷重条件下で左輪二輪のゲイン積分値と右輪二輪のゲイン積分値との関係を示すグラフ。
【図８】前後（左右）周波数特性比と前後（左右）荷重比との関係を示すグラフ。
【図９】第２実施形態に係る輪荷重推定処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】実施例に係る輪荷重推定の誤差の割合を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の幾つかの実施形態に係る輪荷重推定装置、方法及びプログラムについて説明する。
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．輪荷重推定装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る輪荷重推定装置２が車両１に搭載された様子を示す模式図である。車両１は、四輪車両であり、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲを備えている。輪荷重推定装置２は、これらの車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに作用する輪荷重を推定する機能を備える。推定された輪荷重のデータは、車両１の走行を補助する各種制御に利用される。例えば、推定された輪荷重のデータは、ブレーキ制御システムに送信され、ブレーキ制御に利用される。また、推定された輪荷重のデータは、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに装着されているタイヤの空気圧監視システム（Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＴＰＭＳ）等に送信され、タイヤの減圧判定に利用される。ＴＰＭＳでは、推定された輪荷重のデータに基づいてタイヤの減圧が検出された場合に、車両１に搭載されている警報表示器３を介してその旨の警報を行うことができる。ＴＰＭＳには、タイヤの動荷重半径の変化からタイヤの減圧を判定する方式があるが、タイヤの動荷重半径は、タイヤの減圧だけでなく、輪荷重の影響も受ける。従って、この方式が採用される場合、推定された輪荷重のデータに基づいて、タイヤの動荷重半径から輪荷重の影響をキャンセルすることにより、精度よくタイヤの減圧を判定することができる。また、推定された輪荷重のデータに基づいて車両１の過積載や偏積載を検出することもでき、これが検出された場合に、車両１に搭載されている警報表示器３を介してその旨の警報を行うことができる。過積載とは、車両１に許容積載量を超える荷重が積載されている状態であり、偏積載とは、車両１内の荷重が局所的に偏った状態を意味する。
【００１７】
本実施形態では、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに作用する輪荷重は、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速（回転速度）に基づいて推定される。車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、各々、車輪速センサ６が装備されており、車輪速センサ６は、所定のサンプリング周期ΔＴで自身の取り付けられた車輪の車輪速を表す情報（以下、車輪速情報という）を検
出する。車輪速センサ６は、輪荷重推定装置２に通信線５を介して接続されており、各車輪速センサ６で検出された車輪速情報は、リアルタイムに輪荷重推定装置２に送信される。
【００１８】
車輪速センサ６としては、走行中の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速を検出できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。例えば、電磁ピックアップの出力信号から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできるし、ダイナモのように回転を利用して発電を行い、このときの電圧から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできる。車輪速センサ６の取り付け位置も、特に限定されず、車輪速の検出が可能である限り、センサの種類に応じて、適宜、選択することができる。
【００１９】
本実施形態では、一方の駆動輪である左前輪に、ホイールトルクセンサ（以下、ＷＴセンサという）７が装備されている。ＷＴセンサ７は、車両１のホイールトルクを検出する。ＷＴセンサ７は、輪荷重推定装置２に通信線５を介して接続されており、ＷＴセンサ７で検出されたホイールトルクの情報は、リアルタイムに輪荷重推定装置２に送信される。
【００２０】
ＷＴセンサ７としては、車両１の駆動輪のホイールトルクを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。ＷＴセンサとしては、様々な種類のものが市販されており、その構成については周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、ＷＴセンサ７によらず、ホイールトルクを検出することも可能であり、例えば、エンジンの制御装置から得られるエンジントルクからホイールトルクを推定することもできる。
【００２１】
図２は、輪荷重推定装置２の電気的構成を示すブロック図である。図２に示されるとおり、輪荷重推定装置２は、車両１に搭載されている制御ユニットであり、Ｉ／Ｏインターフェース１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置１５を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース１１は、車輪速センサ６、警報表示器３、ＷＴセンサ７等の外部装置との通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ１３には、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム９が格納されている。プログラム９は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体８からＲＯＭ１３へと書き込まれる。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム９を読み出して実行することにより、仮想的に車輪速取得部２１、トルク取得部２２、総重量算出部２３、荷重比算出部２４及び輪荷重算出部２５として動作する。各部２１〜２５の動作の詳細は、後述する。記憶装置１５は、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成される。なお、プログラム９の格納場所は、ＲＯＭ１３ではなく、記憶装置１５であってもよい。ＲＡＭ１４及び記憶装置１５は、ＣＰＵ１２の演算に適宜使用される。
【００２２】
警報表示器３は、タイヤの減圧や過積載、偏積載等が起きている旨をユーザに伝えることができる限り、例えば、液晶表示素子や液晶モニター等、任意の態様で実現することができる。警報表示器３の取り付け位置も、適宜選択することができるが、例えば、インストルメントパネル上等、ドライバーに分かりやすい位置に設けることが好ましい。制御ユニット（輪荷重推定装置２）がカーナビゲーションシステムに接続される場合には、カーナビゲーション用のモニターを警報表示器３として使用することも可能である。警報表示器３としてモニターが使用される場合、警報はモニター上に表示されるアイコンや文字情報とすることができる。
【００２３】
＜１−２．輪荷重推定処理＞
以下、図３を参照しつつ、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの輪荷重を推定するための輪荷重推定処理について説明する。図３に示す輪荷重推定処理は、例えば、車両１の走行が開始したときに開始し、走行が停止したときに終了する。
【００２４】
本処理による輪荷重の推定のアルゴリズムは、回転する車輪の周波数特性に基づく。より具体的に説明すると、回転する車輪の周波数特性は、車輪に作用する荷重、すなわち輪荷重の変化に伴って変化する。すなわち、車輪の輪荷重が大きくなると、路面と接触する面積が増大し、車輪に装着されているタイヤが路面から受ける力が大きくなる。また、タイヤのサイドウォール部におけるバネの弾性エネルギーが増大する。一方、車輪の輪荷重が小さくなると、路面に接触する面積が減少し、タイヤが路面から受ける力は小さくなる。また、タイヤのサイドウォール部におけるバネの弾性エネルギーは減少する。車輪の周波数特性は、輪荷重の変化に伴うこのような現象により変化する。
【００２５】
図４Ａは、前輪の加速度（回転加速度）の周波数スペクトルのグラフであり、車両１にドライバー１名が乗車した場合（１名乗車）と、ドライバー１名の乗車に加えて車両１の後方に荷重を偏積した場合（後偏積）のゲインを示している。図４Ｂは、後輪の加速度（回転加速度）の周波数スペクトルのグラフであり、１名乗車の場合及び後偏積の場合のゲインを示している。これらの図に示すように、輪荷重の変化によってゲインの大きさが変化する。また、これらの図は、輪荷重の大きい車輪に対応する周波数スペクトルは大きく、輪荷重の小さい車輪に対応する周波数スペクトルは小さくなることを示している。ただし、この例はフロントエンジン車に関するものであるため、後偏積の条件は前輪のゲインに余り影響しない。また、図５は、１名乗車及び後偏積の条件下での、前輪二輪のゲイン積分値と、後輪二輪のゲイン積分値との関係を表すグラフである。同図に示すように、同じ積載条件下では、前輪二輪のゲイン積分値と後輪二輪のゲイン積分値とは概ね線形関係にあり、両者の比（以下、前後周波数特性比という）は概ね一定となる。一方で、積載条件、つまり輪荷重は、前後周波数特性比に依存する。なお、前輪二輪、後輪二輪のゲイン積分値とは、それぞれ、前輪二輪、後輪二輪の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値の和としても、前輪二輪、後輪二輪の平均車輪速の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値としても、前輪二輪、後輪二輪の車輪速の差の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値としてもよい。
【００２６】
図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ左輪及び右輪の加速度（回転加速度）の周波数スペクトルのグラフであり、ドライバー１名の乗車に加えて車両１の右側に荷重を偏積させた場合（以下、右偏積という）と、ドライバー１名の乗車に加えて左側に荷重を偏積させた場合（以下、左偏積という）のゲインを示している。これらの図も、輪荷重の変化によってゲインの大きさが変化することを示している。また、これらの図も、輪荷重の大きい車輪に対応する周波数スペクトルは大きく、輪荷重の小さい車輪に対応する周波数スペクトルは小さくなることを示している。また、図７は、左偏積及び右偏積の条件下での、左輪二輪のゲインの積分値と、右輪二輪のゲイン積分値との関係を表すグラフである。同図に示すように、同じ積載条件下では、左輪二輪のゲイン積分値と右輪二輪のゲイン積分値とは概ね線形関係にあり、両者の比（以下、左右周波数特性比という）は概ね一定となる。一方で、積載条件、つまり輪荷重は、左右周波数特性比に依存する。なお、左輪二輪、右輪二輪のゲイン積分値とは、それぞれ、左輪二輪、右輪二輪の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値の和としても、左輪二輪、右輪二輪の平均車輪速の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値としても、左輪二輪、右輪二輪の車輪速の差の加速度のゲインを所定の周波数帯で積分した積分値としてもよい。
【００２７】
さらに、図８に示すように、前後周波数特性比と前後荷重比とは、概ね線形関係にあることが見いだされた。また、左右周波数特性比と左右荷重比についても、同様のことが確認された。なお、前後荷重比とは、前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重との比であり、左右荷重比は、左輪に作用する荷重と右輪に作用する荷重との比である。より具体的には、本実施形態では、前後荷重比とは、前輪二輪の輪荷重の和と、後輪二輪の輪荷重の和との比であり、左右荷重比とは、左輪二輪の輪荷重の和と、右輪二輪の輪荷重の和との比である。他の実施形態では、例えば、左右荷重比を、前輪と後輪とで別々に算出してもよい。以下、これらの知見に基づく輪荷重推定処理の詳細について説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１では、車輪速Ｖ１〜Ｖ４が導出される。Ｖ１〜Ｖ４は、それぞれ車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度である。ここでは、車輪速取得部２１が、車輪速センサ６から車輪速情報を取得し、荷重比算出部２４が、これを車輪速Ｖ１〜Ｖ４に換算する。
【００２９】
続くステップＳ２では、車両１のホイールトルクが導出される。ここでは、トルク取得部２２が、ＷＴセンサ７の出力信号を取得し、荷重比算出部２４が、これをホイールトルクに換算する。
【００３０】
続くステップＳ３では、総重量算出部２３が、車両１の総重量（重量）Ｍを算出する。本実施形態では、以下の運動方程式に基づいて、総重量Ｍが算出される。下式中、Ｆは、ステップＳ２で導出されたホイールトルクである。αは、車両１の加速度であり、車輪速Ｖ１〜Ｖ４から算出される。ｇは、重力加速度であり、θは、路面勾配である。θは、例えば、車両１に搭載されているＧＰＳ（位置測位センサー）のデータから算出することができる。
Ｆ＝Ｍα＋Ｍｇ・sinθ
【００３１】
なお、車両１の総重量Ｍの推定方法については様々な方法が知られているため、ここではこれ以上の詳細な説明は省略するが、より理解を深めるためには、例えば、本出願人らの特許５３４６６５９号、特許４９２６２５８号等を参照することができる。
【００３２】
続くステップＳ４では、荷重比算出部２４が、車輪速Ｖ１〜Ｖ４の波形信号の周波数特性の評価を行う。具体的には、荷重比算出部２４は、車輪速Ｖ１〜Ｖ４の時系列データをそれぞれ時間微分し、加速度Ａ１〜Ａ４を算出する。Ａ１〜Ａ４は、それぞれ車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転加速度である。続けて、荷重比算出部２４は、加速度Ａ１〜Ａ４を高速フーリエ変換し、それぞれの周波数スペクトルを導出する。周波数特性の評価は、高速フーリエ変換処理の他、自己回帰モデルによる時系列推定、及び時系列データの分散等から行うこともできる。
【００３３】
続くステップＳ５では、荷重比算出部２４が、ステップＳ４で導出された車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの周波数スペクトルに基づいて、前輪二輪（ＦＬ＋ＦＲ）、後輪二輪（ＲＬ＋ＲＲ）、左輪二輪（ＦＬ＋ＲＬ）及び右輪二輪（ＦＲ＋ＲＲ）のそれぞれについてのゲイン積分値を算出する。ゲイン積分値とは、上記のとおり、ゲインの大きさを表す。なお、ゲイン積分値を算出するに当たり、本実施形態では０〜ナイキスト周波数までの帯域で周波数スペクトルの積分を行っているが、荷重の影響が顕著に表れる帯域に限定して積分を行ってもよい。また、前後左右の積分区間は、必ずしも同じである必要はない。以下では、前輪二輪、後輪二輪、左輪二輪、右輪二輪のゲイン積分値を、それぞれ前輪ゲイン、後輪ゲイン、左輪ゲイン、右輪ゲインということにする。
【００３４】
続くステップＳ６では、荷重比算出部２４が、下式に従って、前後周波数特性比Ｒ１及び左右周波数特性比Ｒ２を算出する。
Ｒ１＝後輪ゲイン／前輪ゲイン
Ｒ２＝右輪ゲイン／左輪ゲイン
【００３５】
続くステップＳ７では、荷重比算出部２４が、前後荷重比Ｌ１及び左右荷重比Ｌ２を算出する。Ｌ１及びＬ２は、それぞれＲ１及びＲ２から換算される。Ｌ１とＲ１及びＬ２とＲ２は、図８を参照して説明したとおり概ね線形関係にあるため、Ｌ１及びＬ２は、定数ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２を用いて以下のように算出される。
Ｌ１＝ｃ１×Ｒ１＋ｄ１
Ｌ２＝ｃ２×Ｒ２＋ｄ２
【００３６】
ここで、定数ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２は、記憶装置１５にあらかじめ記憶されている。車両１に既知の重量の貨物を積載した状態でテスト走行を行い、このときのサンプリングデータから多数の（Ｒ１，Ｌ１）のデータセットを取得し、これに基づいてＲ１とＬ１との関係を直線回帰すれば、定数ｃ１及びｄ１が求まる。また、同様に多数の（Ｒ２，Ｌ２）のデータセットを取得し、これに同様の処理を施せば、定数ｃ２、ｄ２が求まる。
【００３７】
続くステップＳ８では、輪荷重算出部２５が、前軸荷重比ｘ及び後軸荷重比ｙを算出し、ｘ及びｙに基づいて輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRRを算出する。前軸荷重比ｘとは、前輪二輪の輪荷重の和が車両１の総重量Ｍに占める割合である。後軸荷重比ｙは、後輪二輪の輪荷重の和が車両１の総重量Ｍに占める割合である。ｘ及びｙは、以下の式により算出される。
ｘ＝１／（１＋Ｌ１）
ｙ＝１−ｘ＝Ｌ１／（１＋Ｌ１）
【００３８】
また、ここで算出される輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRRとは、それぞれ車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ間での相対的な輪荷重を表す指標である。本実施形態の輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRRは、それぞれ車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの輪荷重が車両１の総重量Ｍに占める割合として定義され、下式に従って算出される。
ＬFL＝ｘ／（１＋Ｌ２）
ＬFR＝＝ｘ−ＬFL
ＬRL＝ｙ／（１＋Ｌ２）
ＬRR＝＝ｙ−ＬRL
【００３９】
続くステップＳ９では、輪荷重算出部２５が、輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRRと車両１の総重量Ｍとにより、下式に従って、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの輪荷重を算出する。これにより、輪荷重推定処理は終了する。
ＦＬ輪：Ｍ×ＬFL
ＦＲ輪：Ｍ×ＬFR
ＲＬ輪：Ｍ×ＬRL
ＲＲ輪：Ｍ×ＬRR
【００４０】
＜２．第２実施形態＞
以下、図９を参照しつつ、第２実施形態に係る輪荷重推定処理について説明する。なお、第２実施形態に係る輪荷重推定装置の構成は、第１実施形態と同じである。また、図３と図９とを比較すれば明らかなとおり、輪荷重推定処理の各ステップもその多くが重複するため、以下では、両処理の差異を中心に説明を行う。
【００４１】
本処理による輪荷重の推定は、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに装着されているタイヤの動荷重半径に着目することにより実現される。より具体的に説明すると、タイヤに荷重がかかると、その分タイヤがつぶれ、動荷重半径が小さくなるため、それぞれの車輪速Ｖ１〜Ｖ４が増加する。従って、ここでは、車輪速Ｖ１〜Ｖ４の変化に注目することにより、輪荷重が推定される。
【００４２】
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、まずステップＳ１〜Ｓ３が実行され、続いてステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１では、荷重比算出部２４が、車輪速Ｖ１〜Ｖ４に基づいて、タイヤの車輪速比Ｐ１及びＰ２を算出する。Ｐ１は、前輪二輪の車輪速と後輪二輪の車輪速との比であり、Ｐ２は、左輪二輪の車輪速と右輪二輪の車輪速との比である。Ｐ１及びＰ２は、それぞれ、以下の式に従って算出される。
Ｐ１＝（Ｖ３＋Ｖ４）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ｐ２＝（Ｖ２＋Ｖ４）／（Ｖ１＋Ｖ３）
【００４３】
次に、ステップＳ１２では、荷重比算出部２４が、前後荷重比Ｌ１及び左右荷重比Ｌ２を算出する。ここでは、Ｌ１及びＬ２は、それぞれＰ１及びＰ２から換算される。Ｌ１とＰ１及びＬ２とＰ２も、概ね線形関係にあるため、Ｌ１及びＬ２は、定数ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２を用いて以下のように算出される。
Ｌ１＝ａ１×Ｐ１＋ｂ１
Ｌ２＝ａ２×Ｐ２＋ｂ２
【００４４】
ここで、定数ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２は、記憶装置１５にあらかじめ記憶されている定数である。車両１に既知の重量の貨物を積載した状態でテスト走行を行い、このときのサンプリングデータから多数の（Ｐ１，Ｌ１）のデータセットを取得し、これに基づいてＰ１とＬ１との関係を直線回帰すれば、定数ａ１及びｂ１が求まる。また、同様に多数の（Ｐ２，Ｌ２）のデータセットを取得し、これに同様の処理を施せば、定数ａ２、ｂ２が求まる。
【００４５】
その後、第１実施形態と同様に、ステップＳ８及びＳ９が実行され、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRR及び輪荷重が算出される。
【００４６】
ところで、タイヤの動荷重半径は、タイヤにかかる荷重のみならず、タイヤの内圧によっても変化する。従って、タイヤの減圧に影響を受け難いという点では、第１実施形態に係る輪荷重推定処理が優れているが、演算処理に係る負荷の点では、第２実施形態に係る輪荷重推定処理が優れている。
【００４７】
＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
【００４８】
＜３−１＞
上記実施形態では、輪荷重比ＬFL、ＬFR、ＬRL、ＬRR及び車両１の総重量Ｍを用いて各車輪の輪荷重を算出したが、輪荷重比のみが必要とされる場合は、ステップＳ２，Ｓ３及びＳ９を省略することもできる。
【００４９】
＜３−２＞
上記実施形態に係るタイヤの輪荷重推定装置は、四輪車両において駆動方式に限られることはなく、ＦＦ車両、ＦＲ車両、ＭＲ車両、４ＷＤ車両のいずれにも適用することができる。さらに、四輪車両に限られず、三輪車両又は六輪車両などにも適用することができる。
＜３−３＞
上記実施形態では、輪荷重比及び輪荷重を各車輪に対して算出したが、これらを車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの一部に対してのみ算出してもよい。
【実施例１】
【００５０】
＜実験条件＞
ガソリンハイブリッド式で、サイズ２０５／６０Ｒ１６のサマータイヤが搭載されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）四輪車を、表１の様々な積載条件（条件１〜条件９）下でアスファルトの路面を走行させた。なお、表１の車両の総重量及び各輪の輪荷重は、タイヤの下に敷いた輪重計により計測した値であり、単位はｋｇである。
【表１】
2019113373.tif 000003
【００５１】
＜実験結果＞
以上の走行時のサンプリングデータに基づいて、第１実施形態に係る輪荷重推定処理により、車両の総重量及び各輪の輪荷重を推定したところ、表２の結果が得られた。表２の重量の単位はｋｇであり、各欄の下段には、表１の値に対する推定値との誤差の割合を示した。図１０は、これらの誤差の割合のグラフである。以上の結果からは、第１実施形態に係る輪荷重推定処理のアルゴリズムの精度の高さが確認された。
【表２】
2019113373.tif 000004
【符号の説明】
【００５２】
１  車両
２  輪荷重推定装置（コンピュータ）
２１  車輪速取得部
２２  トルク取得部
２３  総重量算出部
２４  荷重比算出部
２５  輪荷重算出部
６  車輪速センサ
ＦＬ  左前輪
ＦＲ  右前輪
ＲＬ  左後輪
ＲＲ  右後輪
Ｖ１  左前輪の車輪速
Ｖ２  右前輪の車輪速
Ｖ３  左後輪の車輪速
Ｖ４  右後輪の車輪速
Ａ１  左前輪の加速度
Ａ２  右前輪の加速度
Ａ３  左後輪の加速度
Ａ４  右後輪の加速度
Ｒ１  前後周波数特性比
Ｒ２  左右周波数特性比
Ｌ１  前後荷重比
Ｌ２  左右荷重比
ＬFL  左前輪の輪荷重比
ＬFR  右前輪の輪荷重比
ＬRL  左後輪の輪荷重比
ＬRR  右後輪の輪荷重比
Ｍ  車両の総重量
【図１】
2019113373.tif 000005
【図２】
2019113373.tif 000006
【図３】
2019113373.tif 000007
【図４Ａ】
2019113373.tif 000008
【図４Ｂ】
2019113373.tif 000009
【図５】
2019113373.tif 000010
【図６Ａ】
2019113373.tif 000011
【図６Ｂ】
2019113373.tif 000012
【図７】
2019113373.tif 000013
【図８】
2019113373.tif 000014
【図９】
2019113373.tif 000015
【図１０】
2019113373.tif 000016