(57)【要約】【課題】運動要素の重心点位置が予めわかっていない場合でも運動要素の重心点での加速度を検出する。【解決手段】パラメータ同定装置７４は、各サンプリング時刻ｎ毎に得られるセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値を用いて未知パラメータである距離ｚ1，ｙ1を同定する。ばね下重心点加速度算出装置７６は、同定された距離ｙ1及び加速度センサ２１−１，２１−２によるばね下要素１１のｘ方向加速度に基づいてばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度を算出し、エンジン重心点加速度算出装置７８は、同定された距離ｚ1及び加速度センサ２２−１，２２−２によるエンジン要素１２のｘ方向加速度に基づいてエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度を算出する。【選択図】図４
2016014604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な軸まわりに回転運動する並進回転運動要素と、所定方向に並進運動する並進運動要素とを含み、並進回転運動要素と並進運動要素間で所定方向の力が伝達される運動体において、並進回転運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する重心点加速度検出装置であって、
所定方向及び前記軸と垂直方向に互いに距離をおいて並進回転運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の並進回転運動要素加速度検出部と、
並進運動要素の所定方向加速度を検出する並進運動要素加速度検出部と、
並進回転運動要素に作用する所定方向の外力を検出する外力検出部と、
各並進回転運動要素加速度検出部で複数回検出された並進回転運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された並進回転運動要素の所定方向外力とに基づいて、所定方向及び前記軸と垂直方向における並進回転運動要素の重心点と並進回転運動要素加速度検出部の距離を算出するパラメータ算出部と、
パラメータ算出部で算出された前記距離と、各並進回転運動要素加速度検出部で検出された並進回転運動要素の所定方向加速度とに基づいて、並進回転運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する重心点加速度検出部と、
を備える、重心点加速度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の重心点加速度検出装置であって、
並進回転運動要素は、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な第１軸まわりに回転運動する第１運動要素と、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な第２軸まわりに回転運動する第２運動要素とを有し、
並進回転運動要素加速度検出部は、所定方向及び第１軸と垂直方向に互いに距離をおいて第１運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の第１加速度検出部と、所定方向及び第２軸と垂直方向に互いに距離をおいて第２運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の第２加速度検出部とを有し、
外力検出部は、第１運動要素に作用する所定方向の外力を検出し、
パラメータ算出部は、各第１加速度検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向加速度と、各第２加速度検出部で複数回検出された第２運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向外力とに基づいて、所定方向及び第１軸と垂直方向における第１運動要素の重心点と第１加速度検出部の距離と、所定方向及び第２軸と垂直方向における第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離とを算出し、
重心点加速度検出部は、パラメータ算出部で算出された第１運動要素の重心点と第１加速度検出部の距離と、各第１加速度検出部で検出された第１運動要素の所定方向加速度とに基づいて、第１運動要素の重心点での所定方向加速度を検出し、パラメータ算出部で算出された第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離と、各第２加速度検出部で検出された第２運動要素の所定方向加速度とに基づいて、第２運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する、重心点加速度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の重心点加速度検出装置であって、
パラメータ算出部は、算出した第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離と、各第１加速度検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向加速度と、各第２加速度検出部で複数回検出された第２運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向外力とに基づいて、第１運動要素と並進運動要素の質量を算出する、重心点加速度検出装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の重心点加速度検出装置であって、
運動体は車両であり、第１運動要素は車両のばね下要素であり、第２運動要素は車両のエンジン要素であり、並進運動要素は車両のばね上要素である、重心点加速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な軸まわりに回転運動する運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する重心点加速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１では、上下方向に互いに距離をおいて車体に配置した２つの加速度センサで検出された横加速度と、既知のロール軸と車体の重心点の距離と、既知のロール軸と加速度センサの距離とに基づいて、車体の重心点での横加速度を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０３１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、車体の重心点での横加速度を検出するためには、車体の重心点位置が既知である必要がある。ただし、形状が複雑な運動要素については、重心点位置を求めることが困難な場合があり、重心点位置が予めわかっていない場合は、重心点での加速度を検出することが困難である。
【０００５】
本発明は、運動要素の重心点位置が予めわかっていない場合でも運動要素の重心点での加速度を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る重心点加速度検出装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る重心点加速度検出装置は、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な軸まわりに回転運動する並進回転運動要素と、所定方向に並進運動する並進運動要素とを含み、並進回転運動要素と並進運動要素間で所定方向の力が伝達される運動体において、並進回転運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する重心点加速度検出装置であって、所定方向及び前記軸と垂直方向に互いに距離をおいて並進回転運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の並進回転運動要素加速度検出部と、並進運動要素の所定方向加速度を検出する並進運動要素加速度検出部と、並進回転運動要素に作用する所定方向の外力を検出する外力検出部と、各並進回転運動要素加速度検出部で複数回検出された並進回転運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された並進回転運動要素の所定方向外力とに基づいて、所定方向及び前記軸と垂直方向における並進回転運動要素の重心点と並進回転運動要素加速度検出部の距離を算出するパラメータ算出部と、パラメータ算出部で算出された前記距離と、各並進回転運動要素加速度検出部で検出された並進回転運動要素の所定方向加速度とに基づいて、並進回転運動要素の重心点での所定方向加速度を検出する重心点加速度検出部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、並進回転運動要素は、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な第１軸まわりに回転運動する第１運動要素と、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な第２軸まわりに回転運動する第２運動要素とを有し、並進回転運動要素加速度検出部は、所定方向及び第１軸と垂直方向に互いに距離をおいて第１運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の第１加速度検出部と、所定方向及び第２軸と垂直方向に互いに距離をおいて第２運動要素に設けられ、各々が所定方向加速度を検出する複数の第２加速度検出部とを有し、外力検出部は、第１運動要素に作用する所定方向の外力を検出し、パラメータ算出部は、各第１加速度検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向加速度と、各第２加速度検出部で複数回検出された第２運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向外力とに基づいて、所定方向及び第１軸と垂直方向における第１運動要素の重心点と第１加速度検出部の距離と、所定方向及び第２軸と垂直方向における第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離とを算出し、重心点加速度検出部は、パラメータ算出部で算出された第１運動要素の重心点と第１加速度検出部の距離と、各第１加速度検出部で検出された第１運動要素の所定方向加速度とに基づいて、第１運動要素の重心点での所定方向加速度を検出し、パラメータ算出部で算出された第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離と、各第２加速度検出部で検出された第２運動要素の所定方向加速度とに基づいて、第２運動要素の重心点での所定方向加速度を検出することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、パラメータ算出部は、算出した第２運動要素の重心点と第２加速度検出部の距離と、各第１加速度検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向加速度と、各第２加速度検出部で複数回検出された第２運動要素の所定方向加速度と、並進運動要素加速度検出部で複数回検出された並進運動要素の所定方向加速度と、外力検出部で複数回検出された第１運動要素の所定方向外力とに基づいて、第１運動要素と並進運動要素の質量を算出することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、運動体は車両であり、第１運動要素は車両のばね下要素であり、第２運動要素は車両のエンジン要素であり、並進運動要素は車両のばね上要素であることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定方向に並進運動し且つ所定方向と垂直な軸まわりに回転運動する並進回転運動要素の重心点位置が予めわかっていない場合でも、並進回転運動要素の重心点での所定方向加速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る重心点加速度検出装置の適用対象となる車両の概略構成を示す図である。
【図２】ばね下要素の概略構成を示す図である。
【図３】エンジン要素の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る重心点加速度検出装置の概略構成を示す図である。
【図５】情報処理装置によりばね下要素及びエンジン要素の重心点でのｘ方向加速度を算出する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る重心点加速度検出装置によりばね下要素及びエンジン要素の重心点でのｘ方向加速度を算出した結果の一例を示す図である。
【図７】ｙ1／Ｙ＝１／２且つｚ1／Ｚ＝１／２と仮定した場合に、ばね下要素及びエンジン要素の重心点でのｘ方向加速度を算出した結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１４】
図１〜３は本発明の実施形態に係る重心点加速度検出装置の適用対象となる車両１０の概略構成を示す図であり、図４は本発明の実施形態に係る重心点加速度検出装置の概略構成を示す図である。図１は本実施形態における車両１０全体の概略構成を示し、図２はばね下要素１１の概略構成を示し、図３はエンジン要素１２の概略構成を示す。運動体としての車両１０は、並進回転運動要素（第１運動要素）としての複数のばね下要素１１と、並進回転運動要素（第２運動要素）としてのエンジン要素１２と、並進運動要素としてのばね上要素１３とを含む。ばね下要素１１は、左右駆動輪に対応して設けられ、タイヤとホイールとロアアーム等を含んで構成される。ばね上要素１３は車体等を含んで構成される。本実施形態では、前述のばね下要素１１、エンジン要素１２、及びばね上要素１３の３要素で説明するが、３要素に限定されるものではなく、要素を追加した場合は下記記載と同様の手順で重心点加速度の検出が行われるものとする。各ばね下要素１１とばね上要素１３は、弾性要素としてのばね要素１４を介して連結されており、エンジン要素１２とばね上要素１３は、弾性要素としてのばね要素１５−１，１５−２を介して連結されている。
【００１５】
ここで、車両前後方向（車両進行方向）をｘ軸、車両左右方向をｙ軸、車両上下方向をｚ軸とするｘｙｚ３次元座標系を車両１０に規定する。ばね要素１４はｘ方向に弾性を有し、ばね下要素１１はｘ方向に並進運動する。さらに、ばね下要素１１はｘ方向と垂直でｚ方向に平行な重心軸（第１軸）１１Ｇまわりに回転運動する。ばね要素１５−１，１５−２は、ｚ方向に互いに距離をおいて位置し、いずれもｘ方向に弾性を有する。エンジン要素１２は、ｘ方向に並進運動し、さらに、ｘ方向と垂直でｙ方向に平行な重心軸（第２軸）１２Ｇまわりに回転運動する。ばね上要素１３はｘ方向に並進運動する。タイヤと路面間に作用するｘ方向のタイヤ駆動力によってばね下要素１１にｘ方向の外力が作用し、ばね要素１４を介してばね下要素１１とばね上要素１３間でｘ方向の力が伝達され、ばね要素１５−１，１５−２を介してエンジン要素１２とばね上要素１３間でｘ方向の力が伝達される。
【００１６】
エンジン要素１２の重心軸１２Ｇまわりの回転運動は以下の（１）式で表され、エンジン要素１２のｘ方向並進運動は以下の（２）式で表され、１輪あたりのばね下要素１１のｘ方向並進運動は以下の（３）式で表され、ばね上要素１３のｘ方向並進運動は以下の（４）式で表される。（１）〜（４）式において、Ｊeはエンジン要素１２の慣性モーメント、ｍeはエンジン要素１２の質量、ｍsは１輪あたりのばね下要素１１の質量、ｍbはばね上要素１３の質量、θeはエンジン要素１２の重心軸１２Ｇまわりの回転角、ｘeはエンジン要素１２の重心軸１２Ｇのｘ方向変位、ｘsはばね下要素１１の重心軸１１Ｇのｘ方向変位、ｘbはばね上要素１３のｘ方向変位、ｋeuはばね要素１５−１のｘ方向のばね定数、ｋedはばね要素１５−２のｘ方向のばね定数、ｋsはばね要素１４のｘ方向のばね定数、Ｌuは重心軸１２Ｇとばね要素１５−１のｚ方向距離、Ｌdは重心軸１２Ｇとばね要素１５−２のｚ方向距離、Ｆは１輪あたりのばね下要素１１に作用するｘ方向の外力（タイヤ駆動力）、Ｔeはエンジントルク、Ｔmはトランスミッションから受けるトルク反力、αは反力係数である。ただし、（１）〜（４）式では、時間微分ｄ／ｄｔを・（ドット）で表し（以下の他式も同様）、エンジン要素１２の重心軸１２Ｇまわりの回転角加速度ｄ2θe／ｄｔ2をθeの上に・・を付して表し、エンジン要素１２の重心軸１２Ｇのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2をｘeの上に・・を付して表し、ばね下要素１１の重心軸１１Ｇのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2をｘsの上に・・を付して表し、ばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2をｘbの上に・・を付して表している。説明の簡易化のため、ばね下要素１１の重心軸１１Ｇのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2、及びばね下要素１１のｘ方向の外力（タイヤ駆動力）Ｆは、左右駆動輪で等しいとする。ばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2は、平坦路、直進走行で車両ピッチ角が小さい条件であれば、どの位置で計測しても重心点と同じｘ方向加速度となる。
【００１７】
【数１】
2016014604.tif 000003
【００１８】
（２）〜（４）式の総和をとると、（２）、（４）式中にエンジン回転項があっても、ｘ方向の力のみで釣り合いを表すことができ、以下の（５）式に示すように、ばね下要素１１とエンジン要素１２とばね上要素１３のｘ方向慣性力の総和がｘ方向外力（タイヤ駆動力）２・Ｆに等しくなる。
【００１９】
【数２】
2016014604.tif 000004
【００２０】
以下の説明では、本実施形態に係る重心点加速度検出装置により、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2と、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2とを検出する例について説明する。なお、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を検出する前は、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心軸１１Ｇ，１２Ｇの位置は未知である。
【００２１】
ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2を検出するために、図２に示すように、ｘ方向加速度を検出する複数の加速度センサ２１−１，２１−２がばね下要素１１に付設されている。複数の加速度センサ２１−１，２１−２は、ｘ方向及び重心軸１１Ｇと垂直なｙ方向に互いに距離Ｈをおいてばね下要素１１に取り付けられている。ばね下要素１１において、重心軸１１Ｇまわりの回転角加速度ｄωxy／ｄｔ、重心軸１１Ｇのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2、加速度センサ２１−１の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘs1／ｄｔ2、加速度センサ２１−２の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘs2／ｄｔ2、加速度センサ２１−１と重心軸１１Ｇのｙ方向距離ｙ1、及び加速度センサ２１−２と重心軸１１Ｇのｙ方向距離ｙ2（＝ｙ1＋Ｈ）の関係は、以下の（６）、（７）式で表される。ただし、（６）、（７）式でも、ｘ方向加速度ｄ2ｘs1／ｄｔ2をｘs1の上に・・を付して表し、ｘ方向加速度ｄ2ｘs2／ｄｔ2をｘs2の上に・・を付して表し、回転角加速度ｄωxy／ｄｔをωxyの上に・を付して表している。
【００２２】
【数３】
2016014604.tif 000005
【００２３】
（６）、（７）式を変形すると、以下の（８）式が得られる。なお、加速度センサ２１−１，２１−２間のｙ方向距離Ｈは既知であるが、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2を検出する前は、加速度センサ２１−１と重心軸１１Ｇのｙ方向距離ｙ1、及び加速度センサ２１−２と重心軸１１Ｇのｙ方向距離ｙ2は未知である。
【００２４】
【数４】
2016014604.tif 000006
【００２５】
エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2を検出するために、図３に示すように、ｘ方向加速度を検出する複数の加速度センサ２２−１，２２−２がエンジン要素１２に付設されている。複数の加速度センサ２２−１，２２−２は、ｘ方向及び重心軸１２Ｇと垂直なｚ方向に互いに距離Ｚをおいてエンジン要素１２に取り付けられている。エンジン要素１２において、重心軸１２Ｇまわりの回転角加速度ｄωxz／ｄｔ、重心軸１２Ｇのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2、加速度センサ２３−１の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘe1／ｄｔ2、加速度センサ２３−２の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘe2／ｄｔ2、加速度センサ２３−１と重心軸１２Ｇのｚ方向距離ｚ1、及び加速度センサ２３−２と重心軸１２Ｇのｚ方向距離ｚ2（＝Ｚ−ｚ1）の関係は、以下の（９）、（１０）式で表される。ただし、（９）、（１０）式でも、ｘ方向加速度ｄ2ｘe1／ｄｔ2をｘe1の上に・・を付して表し、ｘ方向加速度ｄ2ｘe2／ｄｔ2をｘe2の上に・・を付して表し、回転角加速度ｄωxz／ｄｔをωxzの上に・を付して表している。
【００２６】
【数５】
2016014604.tif 000007
【００２７】
（９）、（１０）式を変形すると、以下の（１１）式が得られる。なお、加速度センサ２２−１，２２−２間のｚ方向距離Ｚは既知であるが、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2を検出する前は、加速度センサ２３−１と重心軸１２Ｇのｚ方向距離ｚ1、及び加速度センサ２３−２と重心軸１２Ｇのｚ方向距離ｚ2（＝Ｚ−ｚ1）は未知である。
【００２８】
【数６】
2016014604.tif 000008
【００２９】
ばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2を検出するために、ｘ方向加速度を検出する加速度センサ２３がばね上要素１３に付設されている。また、ばね下要素１１に作用するｘ方向の外力（タイヤ駆動力）Ｆを検出するために、ドライブシャフトトルクセンサ２４がばね下要素１１に付設されている。
【００３０】
重心点加速度検出装置において、情報処理装置７０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成可能である。情報処理装置７０の機能ブロック図の一例を図４に示す。情報処理装置７０には、加速度センサ２１−１，２１−２の付設箇所でのばね下要素１１のｘ方向加速度ｄ2ｘs1／ｄｔ2，ｄ2ｘs2／ｄｔ2、加速度センサ２２−１，２２−２の付設箇所でのエンジン要素１２のｘ方向加速度ｄ2ｘe1／ｄｔ2，ｄ2ｘe2／ｄｔ2、加速度センサ２３によるばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2、及びドライブシャフトトルクセンサ２４によるばね下要素１１のｘ方向外力（タイヤ駆動力）Ｆが入力される。情報処理装置７０において、設定定数記憶装置７２には、エンジン要素１２の質量ｍe、１輪あたりのばね下要素１１の質量ｍs、ばね上要素１３の質量ｍb、加速度センサ２１−１，２１−２間のｙ方向距離Ｈ、及び加速度センサ２２−１，２２−２間のｚ方向距離Ｚが記憶されている。設定定数記憶装置７２に記憶するｍe，ｍs，ｍb，Ｈ，Ｚの値については、予め計測しておくか設計値を用いる。
【００３１】
（８）、（１１）式を（５）式に代入すると、以下の（１２）式が得られる。（１２）式において、質量ｍe，ｍs，ｍb及び距離Ｈ，Ｚは、設定定数記憶装置７２に記憶された値から既知となり、加速度ｄ2ｘs1／ｄｔ2，ｄ2ｘs2／ｄｔ2，ｄ2ｘe1／ｄｔ2，ｄ2ｘe2／ｄｔ2，ｄ2ｘb／ｄｔ2は、加速度センサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３による検出値から既知となり、外力Ｆは、ドライブシャフトトルクセンサ２４による検出値から既知となる。その結果、（１２）式における未知パラメータは、距離ｚ1，ｙ1となる。（１２）式を以下の（１３）式のように書き換える。
【００３２】
【数７】
2016014604.tif 000009
【００３３】
パラメータ同定装置７４は、各加速度センサ２１−１，２１−２で複数回検出されたばね下要素１１のｘ方向加速度ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2（ｎはサンプリング時刻）、各加速度センサ２２−１，２２−２で複数回検出されたエンジン要素１２のｘ方向加速度ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2、加速度センサ２３で複数回検出されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb（ｎ）／ｄｔ2、及びドライブシャフトトルクセンサ２４で複数回検出されたばね下要素１１のｘ方向外力Ｆ（ｎ）に基づいて、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1、及びエンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1を、（１３）式を用いて算出する。（１３）式の左辺及び右辺第１項は、センサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による各サンプリング時刻ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２，〜毎の信号を用いて得ることができ、以下の（１４）式のように表すことが可能である。パラメータ同定装置７４は、各サンプリング時刻ｎ毎に得られるセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値を用いて、（１４）式における未知パラメータｚ1，ｙ1を最小二乗法により同定する。
【００３４】
【数８】
2016014604.tif 000010
【００３５】
（１４）式を以下の（１５）式のように書き換える。ただし、（１５）式のＹ，Ｘ，Ａは以下の（１６）〜（１８）式でそれぞれ表される。
【００３６】
【数９】
2016014604.tif 000011
【００３７】
（１６）、（１７）式はＮサンプリング点からなる既知の縦ベクトルであり、未知パラメータＡは以下の（１９）式により算出される。算出された未知パラメータＡ（１）＝ｚ1，Ａ（２）＝ｙ1は、設定定数記憶装置７２に記憶される。
【００３８】
【数１０】
2016014604.tif 000012
【００３９】
ばね下重心点加速度算出装置７６は、パラメータ同定装置７４で算出されたばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1、及び各加速度センサ２１−１，２１−２で検出されたばね下要素１１のｘ方向加速度ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2に基づいて、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2を算出する。（１９）式の同定値Ａ（２）を用いると、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2は、（８）式より以下の（２０）式で得られる。
【００４０】
【数１１】
2016014604.tif 000013
【００４１】
エンジン重心点加速度算出装置７８は、パラメータ同定装置７４で算出されたエンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1、及び各加速度センサ２２−１，２２−２で検出されたエンジン要素１２のｘ方向加速度ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2に基づいて、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を算出する。（１９）式の同定値Ａ（１）を用いると、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2は、（１１）式より以下の（２１）式で得られる。
【００４２】
【数１２】
2016014604.tif 000014
【００４３】
情報処理装置７０によりばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を算出する処理の一例を図５のフローチャートに示す。ステップＳ１０１では、設定定数記憶装置７２に記憶された既知パラメータｍe，ｍs，ｍb，Ｈ，Ｚが読み出される。ステップＳ１０２では、カウンタｃｏの初期値が０に設定され、ステップＳ１０３では、カウンタｃｏの値を１だけ増加させる。ステップＳ１０４では、サンプリング時刻ｎ＝ｃｏでのセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘb（ｎ）／ｄｔ2，Ｆ（ｎ）が読み込まれる。ステップＳ１０５では、カウンタｃｏの値が設定値Ｎより大きいか否かが判定される。ここでの設定値Ｎは、未知パラメータｙ1，ｚ1の同定に用いるサンプリング点数となる。ｃｏ≦Ｎの場合は、ステップＳ１０３に戻り、１サンプリング周期後におけるセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値の読み込みを繰り返す。一方、ｃｏ＞Ｎの場合は、ステップＳ１０６において、各サンプリング時刻ｎ＝１〜Ｎでのセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘb（ｎ）／ｄｔ2，Ｆ（ｎ）に基づいて（１９）式を計算することで、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1、及びエンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1がパラメータ同定装置７４で同定される。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で同定された距離ｙ1，ｚ1を用いて各サンプリング時刻ｎ＝１〜Ｎ毎に（２０）、（２１）式を計算することで、各サンプリング時刻ｎ＝１〜Ｎにおけるばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2がばね下重心点加速度算出装置７６及びエンジン重心点加速度算出装置７８で算出される。
【００４４】
本実施形態に係る重心点加速度検出装置によりばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を算出した結果の一例を図６に示す。図６（ｂ）は、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2の時系列波形を示し、図６（ｃ）は、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2の時系列波形を示す。そして、図６（ａ）は、図６（ｂ）、（ｃ）に示す重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2及びドライブシャフトトルクセンサ２４による外力Ｆから（５）式を用いてばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2を算出した時系列波形と、加速度センサ２３によりばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2を検出した時系列波形とを比較した結果を示す。図６の例では、未知パラメータｙ1，ｚ1の同定に用いるサンプリング点数Ｎ＝２０００としている。図６（ａ）に示すように、本実施形態による重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2及び図示しないドライブシャフトトルクセンサ２４による外力Ｆから（５）式を用いて算出されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2が、加速度センサ２３により計測されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2にほぼ一致していることがわかる。つまり、本実施形態に係る重心点加速度検出装置により、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を精度よく検出できていることがわかる。
【００４５】
一方、ｙ1／Ｙ＝１／２且つｚ1／Ｚ＝１／２と仮定した場合に、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を算出した結果の一例を図７に示す。図７（ｂ）は、ｚ1／Ｚ＝１／２として（１１）式によりエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2を算出した時系列波形を示し、図７（ｃ）は、ｙ1／Ｙ＝１／２として（８）式によりばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2を算出した時系列波形を示す。そして、図７（ａ）は、図７（ｂ）、（ｃ）に示す重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2及び図示しないドライブシャフトトルクセンサ２４による外力Ｆから（５）式を用いてばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2を算出した時系列波形と、加速度センサ２３によりばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2を検出した時系列波形とを比較した結果を示す。図７（ａ）に示すように、ｙ1／Ｙ＝１／２且つｚ1／Ｚ＝１／２と仮定して算出されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2と、加速度センサ２３により計測されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb／ｄｔ2との間に誤差が発生していることがわかる。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、ばね下要素１１とエンジン要素１２とばね上要素１３のｘ方向慣性力の総和がｘ方向外力２・Ｆに等しい関係を表す（５）式、ばね下要素１１の重心軸１１Ｇでのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2と、加速度センサ２１−１，２１−２の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘs1／ｄｔ2，ｄ2ｘs2／ｄｔ2と、加速度センサ２１−１と重心軸１１Ｇのｙ方向距離ｙ1の関係を表す（８）式、及びエンジン要素１２の重心軸１２Ｇでのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2と、加速度センサ２２−１，２２−２の付設箇所でのｘ方向加速度ｄ2ｘe1／ｄｔ2，ｄ2ｘe2／ｄｔ2と、加速度センサ２３−１と重心軸１２Ｇのｚ方向距離ｚ1の関係を表す（１１）式を用いて、未知パラメータである距離ｙ1，ｚ1を精度よく同定することができる。そして、同定した距離ｙ1，ｚ1を用いて（８）、（１１）式によりばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を精度よく算出することができる。したがって、ばね下要素１１及びエンジン要素１２からばね上要素１３に作用するｘ方向慣性力の検出が可能となり、振動・騒音低減、ばね上振動抑制に関する信号が検出できる結果、車両性能向上に寄与できる効果を持つ。その際には、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点位置が予めわかっていなくても、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs／ｄｔ2，ｄ2ｘe／ｄｔ2を算出することができる。
【００４７】
本実施形態に係る重心点加速度検出装置により検出されたエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2については、例えばアクティブマウント（能動型防振装置）の制御に用いることが可能である。つまり、エンジン重心点加速度算出装置７８で算出されたエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2に基づいてアクティブマウントのアクチュエータの制御信号を生成することで、エンジン制振が可能となり、ばね上要素１３の不快なｘ方向振動を抑制することができる。また、本実施形態に係る重心点加速度検出装置により検出されたばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2については、例えばアクティブサスペンションの制御に用いることが可能である。つまり、ばね下重心点加速度算出装置７６で算出されたばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2に基づいてアクティブサスペンションのアクチュエータの制御信号を生成することで、ばね上要素１３の不快なｘ方向振動を抑制することができる。
【００４８】
なお、例えば車両１０の乗車人数が変化した場合等、ばね上要素１３の質量ｍbが変化した場合は、設定定数記憶装置７２に記憶された値との間に誤差が生じる。また、例えばタイヤ及びホイールを交換した場合等、ばね下要素１１の質量ｍsが変化した場合も、設定定数記憶装置７２に記憶された値との間に誤差が生じる。誤差が生じた状態でばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を算出すると、実際値との間に誤差が生じる場合が考えられる。以下、ばね上要素１３の質量ｍbやばね下要素１１の質量ｍsの変化を考慮して、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を精度よく検出する方法について説明する。
【００４９】
まず例えば工場ラインからの車両１０の出荷時等、所定の乗車人数で各質量ｍe，ｍs，ｍbが既知である条件で、パラメータ同定装置７４が、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1、及びエンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1を（１９）式により同定する。エンジン要素１２については質量ｍeの変化がないため、エンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1は固定され、設定定数記憶装置７２に記憶される。
【００５０】
その後、パラメータ同定装置７４は、エンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1と、各加速度センサ２１−１，２１−２で複数回検出されたばね下要素１１のｘ方向加速度ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2、各加速度センサ２２−１，２２−２で複数回検出されたエンジン要素１２のｘ方向加速度ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2、加速度センサ２３で複数回検出されたばね上要素１３のｘ方向加速度ｄ2ｘb（ｎ）／ｄｔ2、及びドライブシャフトトルクセンサ２４で複数回検出されたばね下要素１１のｘ方向外力Ｆ（ｎ）に基づいて、ばね上要素１３の質量ｍb、ばね下要素１１の質量ｍs、及びばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1を未知パラメータとして算出する。（１１）式を（５）式に代入すると、以下の（２２）式が得られる。（２２）式の左辺において、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe／ｄｔ2は、（１９）式により同定され設定定数記憶装置７２に記憶された距離ｚ1と、加速度センサ２２−１，２２−２によるｘ方向加速度ｄ2ｘe1／ｄｔ2，ｄ2ｘe2／ｄｔ2とに基づいて（１１）式より算出可能であり、（２２）式の左辺及び右辺第１項は、センサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による各サンプリング時刻ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２，〜毎の信号を用いて得ることができる。パラメータ同定装置７４は、各サンプリング時刻ｎ毎に得られるセンサ２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３，２４による検出値を用いて、（２２）式における未知パラメータｍb，ｍs，ｙ1を最小二乗法により同定する。
【００５１】
【数１３】
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【００５２】
（２２）式を以下の（２３）式のように書き換える。ただし、（２３）式のＹ，Ｘ，Ａは以下の（２４）〜（２６）式でそれぞれ表され、未知パラメータＡは（１９）式により算出される。
【００５３】
【数１４】
2016014604.tif 000016
【００５４】
未知パラメータＡの算出後は、以下の（２７）式に示すように、（２６）式の第２項Ａ（２）と第３項Ａ（３）の比αを取る。
【００５５】
【数１５】
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【００５６】
（２７）式を変形した以下の（２８）式により、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1を算出することができる。これによって、例えばタイヤ及びホイールを交換した場合等、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1が変化した場合でも、距離ｙ1を精度よく同定することができる。算出された距離ｙ1は設定定数記憶装置７２に記憶される。
【００５７】
【数１６】
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【００５８】
ばね下要素１１の質量ｍsは、（２６）式の第３項Ａ（３）と（２８）式で算出したｙ1から以下の（２９）式で算出することができる。これによって、例えばタイヤ及びホイールを交換した場合等、ばね下要素１１の質量ｍsが変化した場合でも、ばね下要素１１の質量ｍsを精度よく同定することができる。また、ばね上要素１３の質量ｍbは、（１９）式で算出した未知パラメータＡの第１項により算出することができる。これによって、例えば車両１０の乗車人数が変化した場合等、ばね上要素１３の質量ｍbが変化した場合でも、ばね上要素１３の質量ｍbを精度よく同定することができる。算出された質量ｍs，ｍbは設定定数記憶装置７２に記憶される。
【００５９】
【数１７】
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【００６０】
ばね下重心点加速度算出装置７６は、ばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1、及び各加速度センサ２１−１，２１−２で検出されたばね下要素１１のｘ方向加速度ｄ2ｘs1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘs2（ｎ）／ｄｔ2に基づいて、ばね下要素１１の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2を（８）式により算出する。エンジン重心点加速度算出装置７８は、エンジン要素１２の重心点と加速度センサ２３−１のｚ方向距離ｚ1、及び各加速度センサ２２−１，２２−２で検出されたエンジン要素１２のｘ方向加速度ｄ2ｘe1（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe2（ｎ）／ｄｔ2に基づいて、エンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を（１１）式により算出する。
【００６１】
上記の構成例によれば、ばね上要素１３の質量ｍbやばね下要素１１の質量ｍsやばね下要素１１の重心点と加速度センサ２１−１のｙ方向距離ｙ1が変化した場合でも、質量ｍb，ｍs及び距離ｙ1を精度よく同定することができ、ばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度ｄ2ｘs（ｎ）／ｄｔ2，ｄ2ｘe（ｎ）／ｄｔ2を精度よく検出することができる。
【００６２】
以上の実施形態では、ばね要素１４を介してばね下要素１１とばね上要素１３間で力が伝達され、ばね要素１５−１，１５−２を介してエンジン要素１２とばね上要素１３間で力が伝達される例について説明した。ただし、本実施形態では、ダンパー等の減衰要素（粘性要素）を介してばね下要素１１とばね上要素１３間で力が伝達されてもよいし、減衰要素を介してエンジン要素１２とばね上要素１３間で力が伝達されてもよい。その場合でも、（５）式が成立する。
【００６３】
以上の実施形態では、運動体が車両１０であり、並進回転運動要素としてばね下要素１１及びエンジン要素１２の重心点でのｘ方向加速度を検出する例について説明した。ただし、本実施形態は車両以外の運動体に対しても適用可能である。また、運動体は並進回転運動要素を必ずしも複数含んでいなくてもよい。
【００６４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  車両、１１  ばね下要素、１１Ｇ，１２Ｇ  重心軸、１２  エンジン要素、１３  ばね上要素、１４，１５−１，１５−２  ばね要素、２１−１，２１−２，２２−１，２２−２，２３  加速度センサ、２４  ドライブシャフトトルクセンサ、７０  情報処理装置、７２  設定定数記憶装置、７４  パラメータ同定装置、７６  ばね下重心点加速度算出装置、７８  エンジン重心点加速度算出装置。
【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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