JP6003931B2 - 車両状態推定装置、車両制御装置及び車両状態推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両状態推定装置、車両制御装置及び車両状態推定方法に関する。

従来、車輪速から車両の状態量を推定する技術が報告されている。

例えば、特許文献１には、車両の前後軸回りの回転運動を検出するロール検出装置であって、車両左右の車輪速度を各々検出する第１，第２の車輪速度検出手段と、該検出された左右の車輪速度に基づいて、左右輪各々についてのばね上共振周波数領域の車輪速度の変動量を求める第１，第２の車輪速変動量抽出手段と、該求められた左右輪についての変動量の逆相成分に基づいて、車両前後軸周りの回転運動の大きさを演算するロール演算手段とを備えたロール検出装置が開示されている。

特開平５−３１９０５１号公報

ところで、従来技術では、各入力（路面、操舵、アクセル、ブレーキ等）に対するばね上・ばね下挙動の伝達特性が必要であり、それらの伝達特性は車両状態（積載状態等）により変化する。そのため、従来技術においては、車輪速から車両の状態量を推定する場合、車両状態の変化（積載状態の変化等）によって車両特性（ばね下挙動に対するばね上挙動の伝達特性等）が変化するため、高精度での推定が困難であった。このように、従来技術は車輪速から車両の状態量を推定する場合の精度を向上することについて、なお改良の余地がある。

本発明の目的は、車両特性の変化によらず、車輪速から車両の状態量を高精度に推定することができる車両状態推定装置、車両制御装置及び車両状態推定方法を提供することである。

本発明の車両状態推定装置は、車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車輪速検出手段によって検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手段によって検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手段と、を備えることを特徴とする。

上記車両状態推定装置において、前記状態量推定手段は、前記左右輪逆相の車輪速として、前輪位置の左右輪逆相の車輪速及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速を表した下記［数１］を、前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値を用いて下記［数２］に変換し、

上記［数２］から、前記ばね下状態量として、下記［数３］に示す前記車両の前輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、下記［数４］に示す前記車両の後輪ばね下左右輪逆相上下変位を推定し、前記ばね上状態量として、下記［数５］に示す前記車両のばね上ロール角を推定することが好ましい。

（上記［数１］から［数５］において、Δω_Ｆ：前輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω_Ｒ：後輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω_１：ＦＲ輪車輪速、Δω_２：ＦＬ輪車輪速、Δω_３：ＲＲ輪車輪速、Δω_４：ＲＬ輪車輪速、α_ＸＦ，α_ＸＲ：サス上下ストロークに対するアクスル前後変位、α_θＦ，α_θＲ：サス上下ストロークに対するアクスルピッチ角、ｒ_Ｆ，ｒ_Ｒ：タイヤ半径（前輪、後輪）、Ｗ_Ｆ，Ｗ_Ｒ：アクスル位置からボデー重心の左右距離（トレッソの半分）、φ_ＢＧ：ばね上ロール角、Ｚ_Ａ１〜Ｚ_Ａ４：右前、左前、右後、左後の各車輪のばね下の上下変位変動量、Ｚ_ＡＦ：前輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｚ_ＡＲ：後輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｌ：ホイールベース、Ｕ：車速、ｓ：ラプラス演算子）

上記車両状態推定装置において、前記車両状態推定装置は、前記状態量推定手段によって推定した前記前輪ばね下左右輪逆相上下変位、前記後輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、前記ばね上ロール角に基づいて、ロール共振周波数、及び、前記ばね下状態量に対する前記ばね上状態量の伝達関数最大値を算出し、算出した前記ロール共振周波数及び前記伝達関数最大値に基づいて、前記車両の積載状態を推定する積載状態推定手段、を更に備えることが好ましい。

本発明の車両制御装置は、車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車輪速検出手段によって検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手段によって検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手段と、及び前記状態量推定手段によって推定した前記ばね下状態量及び／又は及び前記ばね上状態量に基づいて前記車両のサスペンション装置を制御する制御手段と、を備えることを特徴する。

本発明の車両状態推定方法は、車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手順と、前記車両の車速を検出する車速検出手順と、前記車輪速検出手順において検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手順において検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手順と及び、を含むことを特徴とする。

本発明に係る車両状態推定装置は、車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車輪速検出手段によって検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手段によって検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手段と及び、を備える。本発明に係る車両状態推定装置によれば、車両特性の変化によらず、車輪速から車両の状態量を高精度に推定することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る車両状態推定装置のブロック図である。 図３は、車輪の回転角度の変動量を説明する図である。 図４は、前後変位変動量の説明図である。 図５は、ピッチングによる前後変位変動量の説明図である。 図６は、車両の回転による前後変位変動量の説明図である。 図７は、サスペンション装置のストロークによる前後変位変動量の説明図である。 図８は、ピッチングによるばね下ピッチ角の説明図である。 図９は、サスペンション装置のストロークによるばね下ピッチ角の説明図である。 図１０は、図２の車両状態推定装置のブロック図と本発明の実施形態に係る理論式とを対応付けて表した図である。 図１１は、積載量、重心高さとロール共振周波数との関係を示す図である。 図１２は、積載量、重心高さと伝達関数最大値との関係を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両状態推定装置、車両制御装置及び車両状態推定方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図１２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両状態推定装置、車両制御装置及び車両状態推定方法に関する。図１は、実施形態に係る車両の概略構成図、図２は、本発明の実施形態に係る車両状態推定装置のブロック図、図３は、車輪の回転角度の変動量を説明する図、図４は、前後変位変動量の説明図、図５は、ピッチングによる前後変位変動量の説明図、図６は、車両の回転による前後変位変動量の説明図、図７は、サスペンション装置のストロークによる前後変位変動量の説明図、図８は、ピッチングによるばね下ピッチ角の説明図、図９は、サスペンション装置のストロークによるばね下ピッチ角の説明図、図１０は、図２の車両状態推定装置のブロック図と本発明の実施形態に係る理論式とを対応付けて表した図である。図１１は、積載量、重心高さとロール共振周波数との関係を示す図である。図１２は、積載量、重心高さと伝達関数最大値との関係を示す図である。

本実施形態に係る車両状態推定装置１０１は、左右輪逆相の車輪速とばね上、ばね下挙動の関係が車両特性（ばね下質量等）に影響されない特徴を活かして、左右輪逆相の車輪速から左右輪逆相のばね下・ばね上挙動を推定する。また、本実施形態に係る車両状態推定装置１０１は、推定した左右輪逆相のばね下・ばね上挙動からばね下に対するばね上の伝達関数を算出し、その伝達関数から車両の積載状態等を推定し、サスペンション制御やブレーキ制御のモデル設定に反映させる。以下にその詳細について説明する。

図１を参照して、本実施形態に係る車両１００について説明する。図１に示すように、車両１００は、車両状態推定装置１０１、車輪２（２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬ）、サスペンション装置１０（１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ）を含んで構成されている。本実施形態の車両状態推定装置１０１は、ＥＣＵ１（後述する状態量推定手段や積載状態推定手段として機能を有する）、及び、車輪速検出手段４（４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬ）を少なくとも含んで構成されている。また、後述するように、本実施形態のＥＣＵ１は、サスペンション装置１０（１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ）を制御する制御手段としての機能も有している。従って、車両１００は、ＥＣＵ１及び車輪速検出手段４を含む車両制御装置１０２を搭載している。

車両１００は、車輪２として、右前輪２ＦＲ、左前輪２ＦＬ、右後輪２ＲＲ及び左後輪２ＲＬを有している。また、車両１００は、サスペンション装置１０として、右前サスペンション装置１０ＦＲ、左前サスペンション装置１０ＦＬ、右後サスペンション装置１０ＲＲ及び左後サスペンション装置１０ＲＬを有している。なお、本明細書では、各構成要素の符号の添字ＦＲは右前輪２ＦＲに係るものを示す。同様にして、符号の添字ＦＬは左前輪２ＦＬ、添字ＲＲは右後輪２ＲＲ、添字ＲＬは左後輪２ＲＬに係るものであることを示す。

サスペンション装置１０は、ばね下とばね上とを接続している。ここで、ばね下は、フロントやリヤのアーム部材や、ナックル等を含むものであり、車両１００のうち、サスペンション装置１０に対して車輪２側に接続されている部分である。ばね上は、車両１００のうち、サスペンション装置１０によって支持される部分であり、例えばボデー３である。サスペンション装置１０は、伸縮することでばね上とばね下との相対変位を許容する。サスペンション装置１０は、例えば、鉛直軸に対して所定の角度で傾斜して設けられている。

サスペンション装置１０は、ショックアブソーバ１１（１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬ）とサスペンションアクチュエータ１２（１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬ）を含んで構成されている。ショックアブソーバ１１は、ばね上とばね下との相対運動を減衰させる減衰力を発生させる。サスペンションアクチュエータ１２は、ショックアブソーバ１１が発生させる減衰力（減衰係数）を調節する。サスペンションアクチュエータ１２は、相対的にソフトな減衰特性（減衰力小）から、相対的にハードな減衰特性（減衰力大）まで、ショックアブソーバ１１の減衰特性を任意の特性に変化させることができる。

各車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬには、それぞれの車輪速を検出する車輪速検出手段４（４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬ）が配置されている。右前車輪速検出手段４ＦＲは、右前輪２ＦＲの車輪速を検出する。同様に、左前車輪速検出手段４ＦＬ、右後車輪速検出手段４ＲＲ、左後車輪速検出手段４ＲＬは、それぞれ左前輪２ＦＬ、右後輪２ＲＲ、左後輪２ＲＬの車輪速を検出する。各車輪速検出手段４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬの検出結果を示す信号は、ＥＣＵ１に出力される。

本実施形態のＥＣＵ１は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１は、車両状態を推定する各推定手段としての機能を有する。また、ＥＣＵ１は、各車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬのサスペンション装置１０と電気的に接続されており、サスペンション装置１０を制御する。

本実施形態のＥＣＵ１の機能について図２を参照して説明する。図２において、Δω_１〜Δω_４は、各輪車輪速変動を示す。Δω_１は、ＦＲ輪車輪速を示す。Δω_２は、ＦＬ輪車輪速を示す。Δω_３は、ＲＲ輪車輪速を示す。Δω_４は、ＲＬ輪車輪速を示す。Ｚ_ＡＦは、前輪ばね下左右輪逆相上下変位を示す。Ｚ_ＡＲは、後輪ばね下左右輪逆相上下変位を示す。φ_ＢＧは、ばね上ロール角を示す。Ｗ_Ｆ，Ｗ_Ｒは、アクスル位置からボデー重心の左右距離（トレッソの半分）を示す。α_ＸＦ，α_ＸＲは、サス上下ストロークに対するアクスル前後変位を示す。α_θＦ，α_θＲは、サス上下ストロークに対するアクスルピッチ角を示す。ｒ_Ｆ，ｒ_Ｒは、タイヤ半径（前輪、後輪）を示す。Ｌは、ホイールベースを示す。Ｕは、車速を示す。ｓは、ラプラス演算子を示す。

図２のブロック図に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ１は、車輪速検出手段４によって検出した各車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬの車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速「１／２・（ΔωＲ−ΔωＬ）」、及び、車両１００の車速を検出する車速検出手段によって検出した車両１００の車速Ｕで所定の前後輪のホイールベースＬを割った値「Ｌ／Ｕ」に基づいて、車両１００のばね下状態量（Ｚ_ＡＦ，Ｚ_ＡＲ）及び／又はばね上状態量（φ_ＢＧ）を推定する状態量推定手段２１を含んで構成されている。ここで、図２には図示していないが、車両１００の車速を検出する車速検出手段は、ＥＣＵ１内の処理部の一つである。本実施形態において、車速検出手段は、車輪速検出手段４によって検出した各車輪２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬの車輪速に基づいて車両１００の車速を検出してもよいし、車輪速以外の前後加速度の積分値等に基づいて車両１００の車速を検出してもよい。なお、文字の上のドット（・）記号は、微分値を示す。

状態量推定手段２１は、各推定手段２１ａ〜２１ｋを有する。推定手段２１ａは、車輪速検出手段４によって検出した車輪２ＦＲの車輪速（図２において、Δω_１ＦＲ輪車輪速）と、車輪速検出手段４によって検出した車輪２ＦＬの車輪速（図２において、Δω_２ＦＬ輪車輪速）とを加算する。その際、推定手段２１ａは、車輪２ＦＲの車輪速の値についてはマイナス値（−Δω_１）で加算する。推定手段２１ｂは、推定手段２１ａで得られた値「−Δω_１＋Δω_２」に「１／２」を乗算し、推定手段２１ｃは、推定手段２１ｂで得られた値「（−Δω_１＋Δω_２）／２」に「１／（Ｗ_Ｆ（α_ＸＦ／ｒ_Ｆ−α_θＦ））」を更に乗算する。

推定手段２１ｄは、車輪速検出手段４によって検出した車輪２ＲＲの車輪速（図２において、Δω_３ＲＲ輪車輪速）と、車輪速検出手段４によって検出した車輪２ＲＬの車輪速（図２において、Δω_４ＲＬ輪車輪速）とを加算する。その際、推定手段２１ｄは、車輪２ＲＲの車輪速の値についてはマイナス値（−Δω_３）で加算する。推定手段２１ｅは、推定手段２１ｄで得られた値「−Δω_３＋Δω_４」に「１／２」を乗算し、推定手段２１ｆは、推定手段２１ｅで得られた値「（−Δω_３＋Δω_４）／２」に「１／（Ｗ_Ｒ（α_ＸＲ／ｒ_Ｒ−α_θＲ））」を更に乗算する。

推定手段２１ｇは、推定手段２１ｃで得られた値「｛（−Δω_１＋Δω_２）／２｝・｛１／（Ｗ_Ｆ（α_ＸＦ／ｒ_Ｆ−α_θＦ））｝」から、推定手段２１ｆで得られた値「｛（−Δω_３＋Δω_４）／２｝・｛１／（Ｗ_Ｒ（α_ＸＲ／ｒ_Ｒ−α_θＲ））｝」を減算する。そして、推定手段２１ｈは、推定手段２１ｇで得られた値に、「１／｛（１／Ｗ_Ｆ）−（１／Ｗ_Ｒ）ｅ＾−Ｌ／Ｕ・ｓ｝」」を乗算して、車両１００のばね下状態量として、車両１００の前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）を得る。更に、推定手段２１ｉは、推定手段２１ｈで得られた値に、「ｅ＾−Ｌ／Ｕ・ｓ」を乗算して、車両１００のばね下状態量として、車両１００の後輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ）を得る。また、推定手段２１ｊは、推定手段２１ｈで得られた値に「１／Ｗ_Ｆ」を乗算した値から、推定手段２１ｃで得られた値を減算して、車両１００のばね上状態量として、車両１００のばね上ロール角（φ_ＢＧ）を得る。本実施形態のＥＣＵ１は、推定された車両１００のばね下状態量及び／又は車両１００のばね上状態量に基づいて、サスペンション装置１０を制御する。

続いて、本実施形態の状態量推定手段２１による車両１００のばね下状態量（Ｚ_ＡＦ，Ｚ_ＡＲ）及びばね上状態量（φ_ＢＧ）の推定処理の詳細について説明する。

まず、本実施形態の車両状態量推定装置１０１による車両状態量の推定に係る理論式から詳細を説明する。タイヤ回転速度変動量ωは、下記［数６］によって、算出することができる。なお、タイヤ回転速度変動量ωは、車輪２の回転速度の変動量である。タイヤ回転速度変動量ωは、現在の車速に応じた車輪２の回転速度に対する回転速度の変動量であり、例えば、路面入力やばね上の挙動によって生じる変動量である。言い換えると、タイヤ回転速度変動量ωは、定常的に動いている分に対する変動分（動的な変動分）である。タイヤ回転速度変動量ωは、以下に図３を参照して説明するように、車輪２の半径ｒと、ばね下の前後変位変動量Ｘ_Ａによって、［数６］のように表すことができる。

図３に破線で示した車輪２の位置は、車輪２が定常的に移動した場合の車輪位置、例えば、車速に応じて決まるある所定時刻における車輪位置である。実線で示した車輪２の位置は、所定時刻における実際の車輪位置を示す。路面入力や操作入力により、破線で示す車輪位置と、実線で示す車輪位置とで車両前後方向の位置の変動が生じている。この車両前後方向における車輪位置の変動は、ばね下の前後変位変動量Ｘ_Ａに対応している。ばね下の前後変位変動量Ｘ_Ａに応じた車輪２の回転角度の変動量βは、図３に示すように、Ｘ_Ａ／ｒで近似することができる。タイヤ回転速度変動量ωは、回転角度の変動量βを微分した値であるから、［数６］のように近似的に求めることができる。

ここで、［数６］の右辺における括弧内の第１項について説明する。この第１項は、車軸位置ＴＣ（図４参照）におけるばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂの微分値である。なお、車軸位置ＴＣとは、各車輪２の中心軸線上でかつ車輪２の幅方向の中央の点とする。車軸位置ＴＣにおけるばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂは、図４に示すばね上（重心位置ＰＧ）の前後変位変動量Ｘ_ＢＧと、図５に示すばね上ピッチ角θ_ＢＧに基づく変動量と、図６に示すばね上ヨー角Ψ_ＢＧに基づく変動量との和として表すことができる。

図４に示すように、ばね上が車両前後方向に位置変動する場合、車軸位置ＴＣで見たばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂには、ばね上の車両１００の前後方向の位置変動による成分Ｘ_Ｂａが含まれる。この車両１００の前後方向の位置変動による成分Ｘ_Ｂａは、下記式（１）で示すように、重心位置ＰＧにおけるばね上の前後変位変動量Ｘ_ＢＧとして表される。
Ｘ_Ｂａ＝Ｘ_ＢＧ…（１）

図５に示すように車両１００にピッチングが生じた場合、車軸位置ＴＣで見たばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂには、ピッチングによる成分Ｘ_Ｂｂが含まれる。このピッチングによる成分Ｘ_Ｂｂは、ばね上ピッチ角θ_ＢＧに基づいて、下記式（２）として表される。ここで、Ｈ：車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの高さ方向における距離、である。
Ｘ_Ｂｂ＝−θ_ＢＧ×Ｈ…（２）

図６に示すように車両１００にヨー方向の挙動（鉛直軸回りの回転）が生じた場合、車軸位置ＴＣで見たばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂには、ヨー方向の挙動による成分Ｘ_Ｂｃが含まれる。ヨー方向の挙動による成分Ｘ_Ｂｃは、ばね上ヨー角Ψ_ＢＧに基づいて、下記式（３）として表される。ここで、Ｗ：車幅方向における重心位置ＰＧと車軸位置ＴＣとの距離、である。
Ｘ_Ｂｃ＝Ψ_ＢＧ×Ｗ…（３）

以上の３つの成分Ｘ_Ｂａ、Ｘ_Ｂｂ、Ｘ_Ｂｃの和が、車軸位置ＴＣで見たばね上の前後変位変動量Ｘ_Ｂである。つまり、下記式（４）が導かれる。
Ｘ_Ｂ＝−θ_ＢＧ×Ｈ＋Ｘ_ＢＧ＋Ψ_ＢＧ×Ｗ…（４）

次に、［数６］の右辺における括弧内の第２項について説明する。この第２項は、ばね上とばね下との相対変位、すなわちサスペンション装置１０の上下ストロークに係る項である。サスペンション装置１０のストロークにより、図７に示すように、車輪２と、ばね上であるボデー３とが上下方向に相対変位する。ここで、サスペンション装置１０が上下方向に対して車両前後方向に傾斜している場合、車輪２と、ボデー３とは車両前後方向においても相対変位する。ばね上とばね下との前後変位変動量の差（Ｘ_Ａ−Ｘ_Ｂ）は、下記式（５）で表すことができる。
Ｘ_Ａ−Ｘ_Ｂ＝α_Ｘ（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）…（５）
ここで、Ｚ_Ａ：ばね下の上下変位変動量、Ｚ_Ｂ：車両前後方向の車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動量、α_Ｘ：サスペンション装置１０の単位ストローク量あたりのばね上とばね下との車両前後方向の相対変位量、である。

上記［数６］及び上記式（１）乃至式（５）から、下記［数７］が導かれる。

次に、図８及び図９を参照して、ばね下ピッチ角θ_Ａについて説明する。ばね下ピッチ角θ_Ａは、ばね下のピッチ角であり、路面に対するばね下の車両前後方向における傾斜角を示す。車両１００では、サスペンション装置１０の伸縮により、ばね上ピッチ角θ_ＢＧとばね下ピッチ角θ_Ａとが異なる場合がある。言い換えると、ばね下ピッチ角θ_Ａは、ばね上ピッチ角θ_ＢＧに対応する成分θ_Ａａと、サスペンション装置１０の伸縮による成分θ_Ａｂとを含んでいる。

図８に示すように、ばね上ピッチ角θ_ＢＧに対応する成分θ_Ａａは、ばね上ピッチ角θ_ＢＧと等しい。つまり、ばね上ピッチ角θ_ＢＧに対応する成分θ_Ａａは、下記式（６）で表される。
θ_Ａａ＝θ_ＢＧ…（６）
図９には、路面入力等によって車両１００の前輪２ＦＲ，２ＦＬのサスペンション装置１０ＦＲ，１０ＦＬが伸縮し、後輪２ＲＲ，２ＲＬのサスペンション装置１０ＲＲ，１０ＲＬは伸縮していない状態が示されている。サスペンション装置１０の伸縮による成分θ_Ａｂは、図９に示すように、下記式（７）で表される。
θ_Ａｂ＝−α_θ（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）…（７）
ここで、α_θ：サスペンション装置１０の単位ストローク量あたりのばね下ピッチ角、である。

上記式（６）及び式（７）より、ばね下ピッチ角θ_Ａの角速度変動（ばね下ピッチ角θ_Ａの微分値）は、下記［数８］のように表される。

次に、車輪速変動量Δωについて説明する。車輪速変動量Δωは、車輪速検出手段４によって検出される車輪速の変動量である。車輪速変動量Δωは、下記［数９］で表される。車輪速検出手段４によって検出される車輪速は、路面に対する前後方向の相対移動による回転速度成分だけでなく、ばね下ピッチ角θ_Ａの変化による回転速度成分を含んでいる。すなわち、車輪速変動量Δωは、［数９］のように、タイヤ回転速度変動量ωと、ばね下ピッチ角θ_Ａの角速度変動との差分となる。ＥＣＵ１は、車輪速検出手段４によって検出された車輪速から現在の車速に対応する車輪速を除いて車輪速変動量Δωを算出する車輪速変動量推定手段を有している。

上記［数７］、［数８］を［数９］に代入すると、下記［数１０］が導かれる。

次に、上下変位変動量について説明する。車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動量Ｚ_Ｂは、下記式（８）で表すことができる。下記式（８）の右辺第１項は、ばね上の重心位置ＰＧの上下変位変動量である。また、式（８）の右辺第２項は、ばね上のピッチングによる上下変位変動量（近似値）である。また、式（８）の右辺第３項は、ばね上のロールによる上下変位変動量（近似値）である。
Ｚ_Ｂ＝Ｚ_ＢＧ±Ｌ×θ_ＢＧ±Ｗ×φ_ＢＧ…（８）
ここで、Ｌ：車両前後方向における車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの距離（図４参照）、φ_ＢＧ：ばね上ロール角、である。なお、車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの距離Ｌについては、前輪２ＦＲ，２ＦＬの場合の当該距離Ｌ_Ｆと後輪２ＲＲ，２ＲＬの場合の当該距離Ｌ_Ｒとが異なる値であってもよい。

上記式（８）について、右前輪２ＦＲを例に説明すると、右前輪２ＦＲの車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動量Ｚ_Ｂ１は、重心位置ＰＧの上下変位変動量Ｚ_ＢＧに、ばね上のピッチングによる上下変位変動量とばね上のロールによる上下変位変動量を加算又は減算して求めることができる。例えば、前輪側が沈み込むようにばね上がピッチングする場合、重心位置ＰＧの上下変位変動量Ｚ_ＢＧからばね上のピッチングによる上下変位変動量（Ｌ×θ_ＢＧ）が減算される。また、車両右側が沈み込むようにばね上がロールする場合、ばね上のロールによる上下変位変動量（Ｗ×φ_ＢＧ）が減算される。

これとは逆に、前輪側が浮き上がるようにばね上がピッチングする場合、重心位置ＰＧの上下変位変動量Ｚ_ＢＧに対して、ばね上のピッチングによる上下変位変動量（Ｌ×θ_ＢＧ）が加算される。また、車両右側が浮き上がるようにばね上がロールする場合、ばね上のロールによる上下変位変動量（Ｗ×φ_ＢＧ）が加算される。他の車輪２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬについても同様にして車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動量Ｚ_Ｂが算出される。

上記式（８）から、車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動速度は、下記［数１１］のように表される。

上記［数６］から［数１１］を拡張し、４輪分の車輪速変動量をマトリクスで表記すると、下記［数１２］が得られる。なお、マトリクス［Ｄ］は下記［数１３］、マトリクス［Ｇ］は下記［数１４］、マトリクス［Ｅ］は下記［数１５］、マトリクス［Ｆ］は下記［数１６］、マトリクス［Ｃ］は下記［数１７］で示すものである。

ここで、Δω_１：右前輪２ＦＲの車輪速変動量、Δω_２：左前輪２ＦＬの車輪速変動量、Δω_３：右後輪２ＲＲの車輪速変動量、Δω_４：左後輪２ＲＬの車輪速変動量である。すなわち、各変数の添字１は右前輪２ＦＲに係る値、添字２は左前輪２ＦＬに係る値、添字３は右後輪２ＲＲに係る値、添字４は左後輪２ＲＬに係る値を示す。

その他の変数は、以下のようである。
ω_１，ω_２，ω_３，ω_４：右前、左前、右後、左後の各車輪２のタイヤ回転速度変動量
θ_Ａ１，θ_Ａ２，θ_Ａ３、θ_Ａ４：右前、左前、右後、左後の各車輪２の位置のばね下ピッチ角
Ｘ_Ａ１，Ｘ_Ａ２，Ｘ_Ａ３，Ｘ_Ａ４：右前、左前、右後、左後の各車輪２のばね下前後変位変動量
Ｘ_Ｂ１，Ｘ_Ｂ２，Ｘ_Ｂ３，Ｘ_Ｂ４：右前、左前、右後、左後の各車輪２の車軸位置ＴＣにおけるばね上の前後変位変動量
Ｚ_Ａ１，Ｚ_Ａ２，Ｚ_Ａ３，Ｚ_Ａ４：右前、左前、右後、左後の各車輪２のばね下の上下変位変動量
Ｚ_Ｂ１，Ｚ_Ｂ２，Ｚ_Ｂ３，Ｚ_Ｂ４：右前、左前、右後、左後の各車輪２の車軸位置ＴＣにおけるばね上の上下変位変動量
Ｙ_ＢＧ：ばね上の重心位置ＰＧの左右変位変動量
ｒ_Ｆ：前輪２ＦＲ，２ＦＬの半径
ｒ_Ｒ：後輪２ＲＲ，２ＲＬの半径
Ｌ_Ｆ：前輪２ＦＲ，２ＦＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの車両前後方向の距離
Ｌ_Ｒ：後輪２ＲＲ，２ＲＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの車両前後方向の距離
Ｗ_Ｆ：前輪２ＦＲ，２ＦＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの左右方向（車幅方向）距離
Ｗ_Ｒ：後輪２ＲＲ，２ＲＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの左右方向（車幅方向）距離
Ｈ_Ｆ：前輪２ＦＲ，２ＦＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの上下方向の距離
Ｈ_Ｒ：後輪２ＲＲ，２ＲＬの車軸位置ＴＣと重心位置ＰＧとの上下方向の距離
α_ＸＦ：サスペンション装置１０ＦＲ，ＦＬの単位ストローク量あたりの各前輪２ＦＲ，２ＦＬにおけるばね上とばね下との車両前後方向の相対変位量
α_ＸＲ：サスペンション装置１０ＲＲ，ＲＬの単位ストローク量あたりの各後輪２ＲＲ，２ＲＬにおけるばね上とばね下との車両前後方向の相対変位量
α_θＦ：サスペンション装置１０ＦＲ，ＦＬの単位ストローク量あたりの各前輪２ＦＲ，２ＦＬにおけるばね下ピッチ角
α_θＲ：サスペンション装置１０ＲＲ，ＲＬの単位ストローク量あたりの各後輪２ＲＲ，２ＲＬにおけるばね下ピッチ角

次に、上記［数１２］を展開すると、下記［数１８］が得られる。

ここで、Δω_１乃至Δω_４は、其々右前、左前、右後、左後の各車輪２の車輪速を示す。なお、マトリクス［Ｄ］は上記［数１３］、マトリクス［Ｇ］は上記［数１４］、マトリクス［Ｅ］は上記［数１５］、マトリクス［Ｆ］は上記［数１６］、マトリクス［Ｃ］は上記［数１７］で示すものである。Ｚ_ＢＧ，θ_ＢＧ，Ｘ_ＢＧ，Ｙ_ＢＧ，φ_ＢＧ，Ψ_ＢＧは、其々６方向、すなわち上下方向（Ｚ_ＢＧ）、ばね上ピッチ角方向（θ_ＢＧ）、車両前後方向（Ｘ_ＢＧ）、車両左右方向（Ｙ_ＢＧ）、ばね上ロール角方向（φ_ＢＧ）及びばね上ヨー角方向（Ψ_ＢＧ）の各方向についてのばね上の上下変位変動量を示す。Ｚ_Ａ１〜Ｚ_Ａ４は、其々右前ＦＲ、左前ＦＬ、右後ＲＲ、左後ＲＬの各車輪のばね下の上下変位変動量を示す。

そして、上記［数１８］に示す４輪分の車輪速変動量｛Δω_１，Δω_２，Δω_３，Δω_４｝から、前輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｆ＝（−Δω_１＋Δω_２）／２」及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｒ＝（−Δω_３＋Δω_４）／２」がそれぞれ得られる。

前輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｆ＝（−Δω_１＋Δω_２）／２」は、右前ＦＲの車輪速Δω_１と左前ＦＬの車輪速Δω_２の差を２で割った値であり、具体的には、上記［数１８］の４行のマトリクスのうち上から１行目と２行目の差を２で割った値となる。後輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｒ＝（−Δω_３＋Δω_４）／２」は、右後ＲＲの車輪速Δω_３と左後ＲＬの車輪速Δω_４の差を２で割った値であり、具体的には、上記［数１８］の４行のマトリクスのうち上から３行目と４行目の差を２で割った値となる。

ここで、左右輪逆相入力に対しては、Ｚ_ＢＧ＝θ_ＢＧ＝Ｘ_ＢＧ＝０であり、また直進時のΨ_ＢＧ≒０であることを考慮し、上記［数１８］の１行目と２行目、３行目と４行目の差から左右輪逆相成分を演算すると、下記［数１９］が得られる。

具体的には、左右輪逆相入力を考えると、上記［数１８］に示すように、ばね上の動きは６個｛Ｚ_ＢＧ，θ_ＢＧ，Ｘ_ＢＧ，Ｙ_ＢＧ，φ_ＢＧ，Ψ_ＢＧ｝あるが、これらのうち３個｛Ｚ_ＢＧ，θ_ＢＧ，Ｘ_ＢＧ｝は発生しなくなる。これは、左右輪逆相入力を考えると、車両１００の真ん中の位置は上下には動かなくなり、またピッチング方向にも動かなくなり、前後方向にも動かなくなるからである。そのため、上下方向（Ｚ_ＢＧ）、ばね上ピッチ角方向（θ_ＢＧ）、車両前後方向（Ｘ_ＢＧ）についてのばね上の動きについては０であると考えることができる。よって、逆相入力で発生するのは、車両左右方向（Ｙ_ＢＧ）、ばね上ロール角方向（φ_ＢＧ）及びばね上ヨー角方向（Ψ_ＢＧ）の３個のばね上の動きとなる。また、路面入力の４方向の動きについても非常に微小であるため、ばね上ヨー角方向（Ψ_ＢＧ）についても０とみなすことできる。従って、上記［数１８］に示したばね上の動きは６個｛Ｚ_ＢＧ，θ_ＢＧ，Ｘ_ＢＧ，Ｙ_ＢＧ，φ_ＢＧ，Ψ_ＢＧ｝のうち４個｛Ｚ_ＢＧ，θ_ＢＧ，Ｘ_ＢＧ，Ψ_ＢＧ｝を０とすることができる。そのため、前輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｆ＝（−Δω_１＋Δω_２）／２」及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｒ＝（−Δω_３＋Δω_４）／２」は、其々上記［数１９］のように表すことができる。

上記［数１９］において、未知数は、φ_ＢＧと、｛（−Ｚ_Ａ１＋Ｚ_Ａ２）／２｝と、｛（−Ｚ_Ａ３＋Ｚ_Ａ４）／２｝との３つになる。上記［数１９］では、３つの未知数に対し、２つの式が存在するため、未知数を１つ減らして２つにする必要がある。

前輪入力と後輪入力にはホイールベースＬ／車速Ｕの入力時間差があるため、これを考慮すると、上記［数１９］の未知数のうち、｛（−Ｚ_Ａ１＋Ｚ_Ａ２）／２｝と、｛（−Ｚ_Ａ３＋Ｚ_Ａ４）／２｝については、下記［数２０］に示すように、其々「Ｚ_ＡＦ」と「Ｚ_ＡＦｅ＾−（Ｌ／Ｕ・ｓ）」に置き換えることができる。

そうすると、上記［数２０］において、未知数は、φ_ＢＧ及びＺ_ＡＦの２つになる。上記［数２０］では、２つの未知数に対して２つの式が存在するため、各未知数を上記［数２０］から求めると、前輪ばね下上下速度の左右輪逆相成分Ｚ_ＡＦ、後輪ばね下上下速度の左右輪逆相成分Ｚ_ＡＲ、ばね上ロール角速度φ_ＢＧは、其々下記［数２１］，［数２２］，［数２３］で表される。その結果、車両モデルを用いずにばね下、ばね上（ロール）の状態量を推定可能となる。

以上説明したように、状態量推定手段２１は、左右輪逆相の車輪速として、前輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｆ＝（−Δω_１＋Δω_２）／２」及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速「Δω_Ｒ＝（−Δω_３＋Δω_４）／２」を表した上記［数１９］を、車速Ｕで所定の前後輪のホイールベースＬを割った値「Ｌ／Ｕ」を用いて上記［数２０］に変換する。そして、状態量推定手段２１は、上記［数２０］から、ばね下状態量として、上記［数２１］に示す車両１００の前輪ばね下左右輪逆相上下変位「Ｚ_ＡＦ」、及び、上記［数２２］に示す車両１００の後輪ばね下左右輪逆相上下変位「Ｚ_ＡＲ」を推定する。また、状態量推定手段２１は、ばね上状態量として、上記［数２３］に示す車両１００のばね上ロール角「φ_ＢＧ」を推定する。

このように本実施形態の状態量推定手段２１は、左右輪逆相の車輪速「１／２・（ΔωＲ−ΔωＬ）」及び前後輪のホイールベース／車速「Ｌ／Ｕ」に基づいて、ばね下・ばね上挙動を推定することができる。この状態量推定手段２１による推定方法は、車両特性により変化するばね上上下変位変動（Ｚ_ＢＧ）・ばね上ピッチ角（θ_ＢＧ）・ばね上前後変位変動（Ｘ_ＢＧ）と相関のない左右輪逆相の車輪速に基づく推定方法であるため、車両特性の変化によらず、ばね下・ばね上挙動を高精度に推定可能となる。実際には、上記［数２１］により「前輪ばね下左右輪逆相上下変位」を推定し、上記［数２２］により「後輪ばね下左右輪逆相上下変位」を推定し、上記［数２３］により「ばね上ロール角」を推定できる。

次に、本実施形態に係る車両状態推定装置１０１による車両状態の推定方法と上記理論式の対応関係等について説明する。上記理論式［数２１］，［数２２］，［数２３］と、上述の図２のブロック図とを対応付けると、図１０に示すようになる。

図１０中の［数２１］に対応する部分において、状態量推定手段２１の推定手段２１ｇは、状態量推定手段２１の推定手段２１ｃで得られた値「｛（−Δω_１＋Δω_２）／２｝・｛１／（Ｗ_Ｆ（α_ＸＦ／ｒ_Ｆ−α_θＦ））｝」から、状態量推定手段２１の推定手段２１ｆで得られた値「｛（−Δω_３＋Δω_４）／２｝・｛１／（Ｗ_Ｒ（α_ＸＲ／ｒ_Ｒ−α_θＲ））｝」を減算する。そして、状態量推定手段２１の推定手段２１ｈは、推定手段２１ｇで得られた値に、「１／｛（１／Ｗ_Ｆ）−（１／Ｗ_Ｒ）ｅ＾−Ｌ／Ｕ・ｓ｝」」を乗算して、車両１００のばね下状態量として、車両１００の前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）を得る。得られた車両１００の前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）は、上記［数２１］に示すものである。

図１０中の［数２２］に対応する部分において、状態量推定手段２１の推定手段２１ｉは、推定手段２１ｈで得られた値に、「ｅ＾−Ｌ／Ｕ・ｓ」を乗算して、車両１００のばね下状態量として、車両１００の後輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ）を得る。得られた車両１００の後輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ）は、上記［数２２］に示すものである。

図１０中の［数２３］に対応する部分においては、状態量推定手段２１の推定手段２１ｊは、推定手段２１ｈで得られた値に「１／Ｗ_Ｆ」を乗算した値から、推定手段２１ｃで得られた値を減算して、車両１００のばね上状態量として、車両１００のばね上ロール角（φ_ＢＧ）を得る。得られた車両１００のばね上ロール角（φ_ＢＧ）は、上記［数２３］に示すものである。

本実施形態において、車両状態推定装置１０１は、上述の状態量推定手段２１によって推定した前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）、後輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ）、及び、ばね上ロール角（φ_ＢＧ）に基づいて、ロール共振周波数（ω_ｎ）、及び、ばね下状態量に対するばね上状態量の伝達関数最大値（ｐ）を算出し、算出したロール共振周波数（ω_ｎ）及び伝達関数最大値（ｐ）に基づいて、車両１００の積載状態を推定する積載状態推定手段、を更に備える。本実施形態において、車両１００の積載状態は、積載量（Ｍ）、ばね上重心高（Ｈ）を含む。

具体的には、積載状態推定手段は、下記［数２４］に示すように、ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ，Ｚ_ＡＲ）、及び、ばね上ロール角（φ_ＢＧ）に基づいて、ばね下に対するばね上（ロール）の伝達関数を演算する。

ここで、上記［数２４］の左辺の上の項（∂φ_ＢＧ／∂Ｚ_ＡＦ）は、前輪入力のみによる車両１００のロールの動きを表す。また、上記［数２４］の左辺の下の項（∂φ_ＢＧ／∂Ｚ_ＡＲ）は、後輪入力のみによる車両１００のロールの動きを表す。上記［数２４］の左辺の∂は偏微分記号を示す。上記［数２４］に示す伝達関数では、前輪の路面入力でも車両１００はロールし、後輪の路面入力でも車両１００がロールするため、この２つの入力を合成した形で車両１００のロールの動きを重回帰分析の式にて表している。なお、上記［数２４］に示す伝達関数の算出概念は、文献「実走行時の車両の重心地解析技術；吉見剛、香村伸吾、塩谷崇洋著；自動車技術会春季学術講演会前刷集、６９−１３号、２７−３２頁、２０１３年５月２２日発行」に従うものである。

そして、積載状態推定手段は、演算した上記［数２４］に示す伝達関数から決定される伝達関数の共振周波数（ω_ｎ）や最大値（ｐ）等と、積載状態との関係から、積載状態を推定する。ここで、図１１に示すように、積載量が増加し重心高さが上がると、ロール共振周波数（ω_ｎ）は低くなり、積載量が減少し重心高さが下がると、ロール共振周波数（ω_ｎ）は高くなる。また、図１２に示すように、積載量が増加し重心高さが上がると、伝達関数最大値（ｐ）は小さくなり、積載量が減少し重心高さが下がると、伝達関数最大値（ｐ）は大きくなる。図１１及び図１２に示したロール共振周波数（ω_ｎ）と伝達関数最大値（ｐ）を積載量（Ｍ）と重心高（Ｈ）の関係を数式化すると、下記［数２５］となる。

ここで、上記［数２５］において、ω_ｎ：ロール共振周波数、ｐ：伝達関数最大値、Ｍ：積載量、Ｈ：ばね上重心高（空車時との差）、∂ω_ｎ／∂Ｍ：積載量に対するロール共振周波数の感度、∂ω_ｎ／∂Ｈ：重心高に対するロール共振周波数の感度、∂ｐ／∂Ｍ：積載量に対する伝達関数最大値の感度、∂ｐ／∂Ｈ：重心高に対する伝達関数最大値の感度、ω_ｎ０：空車時ロール共振周波数、ｐ_０：空車時伝達関数最大値、を示す。

積載状態推定手段は、上記［数２４］で計算された伝達関数のロール共振周波数（ω_ｎ）と伝達関数最大値（ｐ）から、上記［数２５］を用いて、下記［数２６］に示すように、車両１００の積載状態として、積載量（Ｍ）とばね上重心高（Ｈ）を逆算することで推定する。

このように本実施形態の積載状態推定手段は、前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）、後輪ばね下左右逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ）、ばね上ロール角（φ_ＢＧ）から演算したロール共振周波数（ω_ｎ）とばね下に対するばね上の伝達関数最大値（ｐ）とに基づいて、積載状態（積載量（Ｍ）とばね上重心高（Ｈ））を推定することができる。従って、本実施形態によれば、追加のセンサ等を使用することなく、検出される車輪速と車速から車両１００の積載状態を高精度に推定することができる。

また、本実施形態において、車両制御装置１０２は、状態量推定手段２１によって推定したばね下状態量（前輪ばね下左右輪逆相上下変位（Ｚ_ＡＦ）、後輪ばね下左右逆相上下変位（Ｚ_ＡＲ））及びばね上状態量（ばね上ロール角（φ_ＢＧ））に基づいて車両１００のサスペンション装置１０を制御する制御手段を備える。具体的には、制御手段は、上述のように積載状態推定手段により推定された車両１００の積載状態（積載量（Ｍ）とばね上重心高（Ｈ））に基づいて車両１００のサスペンション装置１０を制御する。

以上説明したように、本実施形態の車両状態推定装置１０１及び車両制御装置１０２は、以下に示す車両状態推定方法を実行することができる。

車両状態推定装置１０１及び車両制御装置１０２が実行する車両状態推定方法は、車両１００の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手順と、車両１００の車速を検出する車速検出手順と、車輪速検出手順において検出した各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、車速検出手順において検出した車両１００の車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、車両１００のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手順と、を含む。また、車両状態推定方法は、状態量推定手順において推定した前輪ばね下左右輪逆相上下変位、後輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、ばね上ロール角に基づいて、ロール共振周波数、及び、ばね下状態量に対するばね上状態量の伝達関数最大値を算出し、算出したロール共振周波数及び伝達関数最大値に基づいて、車両１００の積載状態を推定する積載状態推定手順、を更に含む。本実施形態では、車輪速検出手段４が車輪速検出手順を実行する。状態量推定手段２１は、状態量推定手順を実行する。積載状態推定手段は、積載状態推定手順を実行する。

上記実施形態では、理論式において近似式を用いているものもあるが、近似式に代えてより詳細（高次）の式が用いられてもよい。例えば、車輪２のタイヤの変形等を考慮した高次の式が用いられてもよい。

上記実施形態では、制御手段としてのＥＣＵ１は、ばね下状態量及びばね上状態量に基づいてサスペンション装置１０を制御したが、制御に用いられる状態量は、これには限定されない。制御手段は、ばね下状態量及びばね上状態量の少なくとも何れか一方に基づいてサスペンション装置１０を制御してもよい。

ばね下状態量及び／又はばね上状態量に基づく制御の対象は、サスペンション装置１０以外のものであってもよい。車両１００の挙動に基づいて制御される他の装置、例えばブレーキ装置や加減速装置や操舵装置が制御手段によって制御されてもよい。

１ ＥＣＵ
２ 車輪
３ ばね上（ボデー）
４ 車輪速検出手段
１０ サスペンション装置
１１ ショックアブソーバ
１２ サスペンションアクチュエータ
２１ 状態量推定手段
１００ 車両
１０１ 車両状態推定装置
１０２ 車両制御装置
ＰＧ 重心位置
ＴＣ 車軸位置

Claims (4)

1. 車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車輪速検出手段によって検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手段によって検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手段と、を備え、
   前記状態量推定手段は、
   前記左右輪逆相の車輪速として、前輪位置の左右輪逆相の車輪速及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速を表した下記［数１］を、前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値を用いて下記［数２］に変換し、
   

   

   

   上記［数２］から、前記ばね下状態量として、下記［数３］に示す前記車両の前輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、下記［数４］に示す前記車両の後輪ばね下左右輪逆相上下変位を推定し、前記ばね上状態量として、下記［数５］に示す前記車両のばね上ロール角を推定することを特徴とする車両状態推定装置。
   

   

   

   

   （上記［数１］から［数５］において、Δω _Ｆ ：前輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _Ｒ ：後輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _１ ：ＦＲ輪車輪速、Δω _２ ：ＦＬ輪車輪速、Δω _３ ：ＲＲ輪車輪速、Δω _４ ：ＲＬ輪車輪速、α _ＸＦ ，α _ＸＲ ：サス上下ストロークに対するアクスル前後変位、α _θＦ ，α _θＲ ：サス上下ストロークに対するアクスルピッチ角、ｒ _Ｆ ，ｒ _Ｒ ：タイヤ半径（前輪、後輪）、Ｗ _Ｆ ，Ｗ _Ｒ ：アクスル位置からボデー重心の左右距離（トレッソの半分）、φ _ＢＧ ：ばね上ロール角、Ｚ _Ａ１ 〜Ｚ _Ａ４ ：右前、左前、右後、左後の各車輪のばね下の上下変位変動量、Ｚ _ＡＦ ：前輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｚ _ＡＲ ：後輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｌ：ホイールベース、Ｕ：車速、ｓ：ラプラス演算子）
2. 前記車両状態推定装置は、
   前記状態量推定手段によって推定した前記前輪ばね下左右輪逆相上下変位、前記後輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、前記ばね上ロール角に基づいて、ロール共振周波数、及び、前記ばね下状態量に対する前記ばね上状態量の伝達関数最大値を算出し、算出した前記ロール共振周波数及び前記伝達関数最大値に基づいて、前記車両の積載状態を推定する積載状態推定手段、
   を更に備える請求項１に記載の車両状態推定装置。
3. 車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車輪速検出手段によって検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手段によって検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手段と、
   前記状態量推定手段によって推定した前記ばね下状態量及び／又は前記ばね上状態量に基づいて前記車両のサスペンション装置を制御する制御手段と、を備え、
   前記状態量推定手段は、
   前記左右輪逆相の車輪速として、前輪位置の左右輪逆相の車輪速及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速を表した下記［数６］を、前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値を用いて下記［数７］に変換し、
   

   

   

   上記［数７］から、前記ばね下状態量として、下記［数８］に示す前記車両の前輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、下記［数９］に示す前記車両の後輪ばね下左右輪逆相上下変位を推定し、前記ばね上状態量として、下記［数１０］に示す前記車両のばね上ロール角を推定することを特徴とする車両制御装置。
   

   

   

   

   （上記［数６］から［数１０］において、Δω _Ｆ ：前輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _Ｒ ：後輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _１ ：ＦＲ輪車輪速、Δω _２ ：ＦＬ輪車輪速、Δω _３ ：ＲＲ輪車輪速、Δω _４ ：ＲＬ輪車輪速、α _ＸＦ ，α _ＸＲ ：サス上下ストロークに対するアクスル前後変位、α _θＦ ，α _θＲ ：サス上下ストロークに対するアクスルピッチ角、ｒ _Ｆ ，ｒ _Ｒ ：タイヤ半径（前輪、後輪）、Ｗ _Ｆ ，Ｗ _Ｒ ：アクスル位置からボデー重心の左右距離（トレッソの半分）、φ _ＢＧ ：ばね上ロール角、Ｚ _Ａ１ 〜Ｚ _Ａ４ ：右前、左前、右後、左後の各車輪のばね下の上下変位変動量、Ｚ _ＡＦ ：前輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｚ _ＡＲ ：後輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｌ：ホイールベース、Ｕ：車速、ｓ：ラプラス演算子）
4. 車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手順と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手順と、
   前記車輪速検出手順において検出した前記各車輪の車輪速に基づく左右輪逆相の車輪速、及び、前記車速検出手順において検出した前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値に基づいて、前記車両のばね下状態量及び／又はばね上状態量を推定する状態量推定手順と、を含み、
   前記状態量推定手順は、
   前記左右輪逆相の車輪速として、前輪位置の左右輪逆相の車輪速及び後輪位置の左右輪逆相の車輪速を表した下記［数１１］を、前記車速で所定の前後輪のホイールベースを割った値を用いて下記［数１２］に変換し、
   

   

   

   上記［数１２］から、前記ばね下状態量として、下記［数１３］に示す前記車両の前輪ばね下左右輪逆相上下変位、及び、下記［数１４］に示す前記車両の後輪ばね下左右輪逆相上下変位を推定し、前記ばね上状態量として、下記［数１５］に示す前記車両のばね上ロール角を推定することを特徴とする車両状態推定方法。
   

   

   

   

   （上記［数１１］から［数１５］において、Δω _Ｆ ：前輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _Ｒ ：後輪位置の左右輪逆相の車輪速、Δω _１ ：ＦＲ輪車輪速、Δω _２ ：ＦＬ輪車輪速、Δω _３ ：ＲＲ輪車輪速、Δω _４ ：ＲＬ輪車輪速、α _ＸＦ ，α _ＸＲ ：サス上下ストロークに対するアクスル前後変位、α _θＦ ，α _θＲ ：サス上下ストロークに対するアクスルピッチ角、ｒ _Ｆ ，ｒ _Ｒ ：タイヤ半径（前輪、後輪）、Ｗ _Ｆ ，Ｗ _Ｒ ：アクスル位置からボデー重心の左右距離（トレッソの半分）、φ _ＢＧ ：ばね上ロール角、Ｚ _Ａ１ 〜Ｚ _Ａ４ ：右前、左前、右後、左後の各車輪のばね下の上下変位変動量、Ｚ _ＡＦ ：前輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｚ _ＡＲ ：後輪ばね下左右輪逆相上下変位、Ｌ：ホイールベース、Ｕ：車速、ｓ：ラプラス演算子）

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