CN110520343B - 重心高度推定装置 - Google Patents

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Abstract

重心高度推定装置包括：侧倾力矩计算部，基于车辆所具备的左右的悬架的支承力，计算车辆的簧上质量的侧倾力矩；横向加速度测量部，测量车辆的宽度方向的加速度即横向加速度；质量测量部，测量簧上质量的质量；传递函数计算部，计算侧倾力矩对于横向加速度的传递函数；以及重心高度计算部，通过用传递函数的增益除以簧上质量的质量，计算从车辆的侧倾中心到簧上质量的重心的高度。

Description

重心高度推定装置
技术领域
本公开涉及推定商用汽车等的车辆的重心的高度的重心高度推定装置。
背景技术
为了防止车辆的侧翻，推定车辆中的重心高度是很重要的。尤其是在商用汽车中，车辆整体的重心位置因载货的状态而发生很大变化，因此推定载运货物的状态的重心高度是很重要的。
关于推定车辆中的重心高度的技术，例如进行了如下的提案(参照专利文献1)。
即，在专利文献1中，设置能够调整侧倾中心高度的悬架装置，在载运条件变化的情况下，通过调整前后轮的侧倾中心高度，将侧倾动作设为一定。
具体而言，求出作为前后轮的目标的侧倾中心高度，以成为该目标的侧倾中心高度的方式，控制悬架装置的致动器。
在此，按照以下的顺序求出作为前后轮的目标的侧倾中心高度(参照专利文献1的段落[0016]～[0017])。
即，认为乘客已乘车的状态中的乘客的重心高度固定，根据该乘客已上车的状态中的簧上质量车体的质量变化，以及空车状态中的簧上质量车体的重心高度以及质量，求出乘客已上车的状态下的簧上质量车体的重心高度。其后，求出要将与回旋横向加速度对应的侧倾力矩维持在基准状态下必要的、目标侧倾中心的高度，将该目标侧倾中心高度分配到前后轮。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本国特开2007-22287号公报
在上述专利文献1记载的技术中，将乘客已乘车的状态的乘客的重心高度设为固定。但是，在主要用于运输货物的商用汽车中，相当于专利文献1的乘客的载货的配置或质量每当该商用车靠近物流据点等时发生较大变化。这样，在实际的商用汽车中，载货的重心高度不是一定的。
本公开的目的在于提供一种重心高度推定装置，该重心高度推定装置即便在载运在车辆的簧上质量的载货的配置或质量发生各种变化、载货的重心高度变化的情况下，也能够以更高的精度推定簧上质量的重心高度。
发明内容
[发明要解决的技术问题]
本公开的重心高度推定装置包括：侧倾力矩计算部，基于车辆所具备的左右的悬架的支承力，计算所述车辆的簧上质量的侧倾力矩；横向加速度测量部，测量所述车辆的宽度方向的加速度即横向加速度；质量测量部，测量所述簧上质量的质量；传递函数计算部，计算所述侧倾力矩相对于所述横向加速度的传递函数；以及重心高度计算部，通过用所述传递函数的增益除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
也可以是，所述重心高度计算部通过用在所述传递函数的增益中的与规定值以下的频率对应的所述传递函数的增益除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的所述侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
也可以是，所述重心高度计算部通过用从与所述规定值以下的频率对应的多个所述传递函数的增益求出的统计量除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的所述侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
也可以是，所述左右的悬架分别是空气悬架，所述侧倾力矩计算部根据所述左右的悬架的位移的差值和所述左右的悬架内的压力的差值，计算所述侧倾力矩。
[发明效果]
根据本公开的重心高度推定装置，即便在装载在车辆的簧上质量的载货的配置或质量发生各种变化，载货的重心高度变化的情况下，也能够以更高的精度推定簧上质量的重心的高度。
附图说明
图1是从车辆后方观察设置有实施方式1的重心高度推定装置的车辆的示意图。
图2是关于车辆的侧倾中心周围的扭矩的说明图。
图3是示出重心高度推定装置的结构的框图。
图4是示出重心高度推定装置的动作的流程图。
图5是示出侧倾力矩/横向加速度的近似直线的图表。
图6的A是示意性表示横向加速度和侧倾力矩的关系的图表。
图6的B是示意性表示横向加速度和侧倾力矩的关系的图表。
图7是示出实施方式2的重心高度推定装置的结构的框图。
图8是示意性表示频率传递函数的增益及相位的图表。
图9是示出重心高度推定装置的动作的流程图。
具体实施方式
[实施方式1]
下面，基于图1～图5说明本公开的实施方式1。
图1是从车辆后方观察设置有本公开的实施方式1的重心高度推定装置的车辆1的示意图。
车辆1包括簧下质量2、被安装于簧下质量2上的左后轮3L以及右后轮3R、被设置在簧下质量2之上的作为左右的悬架的一个示例的空气悬架4L以及4R、被左右的空气悬架4L以及4R支承的簧上质量5。载货6装载在簧上质量5上。
图2是关于车辆1的侧倾中心RC周围的扭矩的说明图。关于车辆1，如图2所示，关于侧倾中心RC周围的扭矩，以下的式(1)成立。在式(1)中，Mx是簧上质量5的侧倾力矩，hsm是从侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度，Fy是作用于簧上质量5的离心力。另外，msm是簧上质量5的质量，Gy是作为车辆1的宽度方向的加速度即横向加速度，Mconst是载货6被向侧面偏移装载等引起的、簧上质量5的侧倾力矩的偏移量。
[式1]
Mx＝hsm·Fy+Mconst…(1)
关于作用于簧上质量5的离心力Fy，以下的式(2)成立。
[式2]
Fy＝msm·Gy…(2)
通过将式(2)代入上述的式(1)得到式(3)。
[式3]
Mx＝hsm·msm·Gy+Mconst…(3)
在上述的式(3)的时刻a成立的数式中，对依据时间而变化的记号标注下标a表示时，得到式(4)。另外，在与时刻a不同的时刻b成立的数式中，对依据时间而变化的记号标注下标b表示时，得到式(5)。在此，若是在物流据点间的行驶中，则认为载货6的配置以及质量不变，因此可以认为从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm、簧上质量5的质量msm、以及簧上质量5的侧倾力矩的偏移量Mconst是一定的。
[式4]
Mxa＝hsm·msm·Gya+Mconst…(4)
[式5]
Mxb＝hsm·msm·Gyb+Mconst…(5)
获取如上的式(4)以及式(5)的两边的差，针对hsm进行变形，得到如下的式(6)，能够求出从侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。式(6)中的D是用车辆1的侧倾力矩Mx的变化量相对于横向加速度Gy的变化量所表示的比例系数。
[式6]
Figure BDA0002235440940000051
在后轴的悬架使用空气悬架的情况下，能够由后轴空气悬架的位移以及压力，使用如下的式(7)求出侧倾力矩Mx。式(7)中，
Figure BDA0002235440940000052
是空气悬架以外的前后的悬架侧倾刚性之和的综合侧倾刚性，是车辆中固有的一定的值。式(7)中的MS是后轮3L及3R的空气悬架4L及4R支承的侧倾力矩。另外，
Figure BDA0002235440940000053
是悬架侧倾角，能够由左右的空气悬架4L及4R间的距离和左右的空气悬架4L及4R的上下方向的位移的差值hd求出。
[式7]
Figure BDA0002235440940000055
在此，能够根据基于左右的空气悬架4L及4R间的距离Trd2和各个空气悬架的支承力PL和PR的差值，使用式(8)求出式(7)中的MS。
[式8]
Figure BDA0002235440940000054
另外，在前后的悬架不使用空气悬架，而使用板簧或螺旋弹簧等的机械式弹簧的情况下，能够将式(7)中的MS设为0，使用式(9)求出簧上质量的侧倾力矩Mx。
[式9]
Figure BDA0002235440940000056
另外，在前后的悬架不使用空气悬架，而使用板簧或螺旋弹簧等的机械式弹簧，且前后左右的悬架的位移已知的情况下，能够使用式(10)求出簧上质量的侧倾力矩Mx。
式(10)是车辆为四轮的情况。式(10)中，FZ1L是前轴左侧悬架的簧上质量的支承力，FZ1R是前轴右侧悬架的簧上质量的支承力，FZ2L是后轴左侧悬架的簧上质量的支承力，FZ2R是后轴右侧悬架的簧上质量的支承力。这些悬架的支承力Fz由各悬架的位移，依照预先生成的图等求出。
[式10]
Figure BDA0002235440940000061
此外，式(10)是车辆为四轮的情况，但关于车辆为六轮或八轮的情况，能够使用与式(10)相同的数式求出。
在车辆1中，设置有推定簧上质量5的重心的高度的重心高度推定装置10。
图3是示出重心高度推定装置10的结构的框图。
重心高度推定装置10包括存储部11和控制部12。存储部11包括ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、硬盘等的存储介质。存储部11存储控制部12执行的程序。控制部12例如是CPU(Central Processing Unit：中央处理器)，通过执行存储部11所存储的程序，作为支承力测量部121、侧倾力矩计算部122、横向加速度测量部123、质量测量部124、重心高度计算部125以及地上重心高度计算部126发挥功能。
支承力测量部121分别测量左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR。例如，基于左右的悬架4L及4R内的压力，测量左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR。另外，侧倾力矩计算部122根据左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR的差值和左右悬架内的压力的差值，计算侧倾力矩。更详细而言，侧倾力矩计算部122根据左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR，例如由上述式(7)和式(8)，计算簧上质量5的侧倾力矩Mx。另外，在共用空气悬架和板簧或者螺旋弹簧等的机械式弹簧的情况下，侧倾力矩计算部122根据左右的空气悬架的位移，按照预先生成的映射图等求出机械式弹簧的支承力。并且，侧倾力矩计算部122根据求出的支承力和左右的空气悬架4L及4R间的距离Trd2，例如根据上述式(7)～式(10)，计算簧上质量5的侧倾力矩Mx。
横向加速度测量部123测量车辆1的横向加速度Gy。质量测量部124测量簧上质量5的质量msm。质量测量部124根据车辆1的各悬架的位移，测量簧上质量5的质量msm。
重心高度计算部125计算簧上质量5的侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的比例系数D，计算以该比例系数D除以簧上质量5的质量msm而得到的值，作为从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。
地上重心高度计算部126对重心高度计算部125算出的从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm加上从地上到侧倾中心RC的高度HRC，计算从地上到簧上质量5的重心Q的高度HCG。
接着，参照图4的流程图说明重心高度推定装置10的动作。首先，支承力测量部121测量左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR(步骤S1)。接着，支承力测量部121测量左右的空气悬架4L及4R的上下方向的位移的差值hd(步骤S2)。
另外，侧倾力矩计算部122使用空气悬架4L及4R的支承力PL及PR，计算空气悬架4L及4R支承的侧倾力矩MS(步骤S3)。并且，侧倾力矩计算部122使用空气悬架4L及4R的位移的差值hd计算悬架侧倾角
Figure BDA0002235440940000071
(步骤S4)。侧倾力矩计算部122根据上述的式(7)，计算簧上质量5的侧倾力矩Mx(步骤S5)。另外，横向加速度测量部123测量车辆1的横向加速度Gy(步骤S6)。
进而，重心高度计算部125从由支承力测量部121测量支承力PL及PR开始到经过规定时间为止，重复步骤S1～S6(步骤S7)。也就是说，在停车中或行驶中的时刻t1、t2、t3…tn，执行步骤S1～S6，求出各时刻t1～tn的、侧倾力矩Mx1、Mx2、Mx3…Mxn以及横向加速度Gy1、Gy2、Gy3…Gyn。规定时间是指用于重心高度计算部125为了以规定精度求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量重心Q的高度hsm所必要的支承力PL及PR等进行的采样的时间。
图5是表示“侧倾力矩Mx/横向加速度Gy”的近似直线的图表。如图5所示，重心高度计算部125生成以横向加速度Gy为横轴、以侧倾力矩Mx为纵轴的图表，在该图表上，将在步骤S5和S6中求出的值作为标绘点，通过最小二乘法求出Mx/Gy的近似直线。将该近似直线的斜率作为比例系数D(步骤S8)。
另外，质量测量部124测量车辆1的质量msm(步骤S9)。另外，重心高度计算部125按照式(3)，计算从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量重心Q的高度hsm(步骤S10)。并且，地上重心高度计算部126使用从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm，计算从地上到簧上质量5的重心Q的高度HCG(步骤S11)。
[实施方式1的效果]
如以上说明，根据本实施方式的重心高度推定装置10，计算簧上质量5的侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的比例系数D，计算用该比例系数D除以簧上质量5的质量msm而得到的值，作为从车辆1的侧倾中心到簧上质量5的重心Q的高度hsm。因此，即便在靠近物流据点等载货的配置或质量发生各种变化、载货的重心高度变化的情况下，仅测量左右的空气悬架4L及4R的支承力PL及PR、位移的差值hd以及横向加速度Gy，就能够推定从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度。另外，无需外部的特别的设备，在通常的行驶中，就能够容易地推定从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度。
另外，由于通过最小二乘法求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的比例系数D，因此即便横向加速度Gy以及侧倾力矩Mx的测量值存在偏差，能够以高精度推定簧上质量5的重心高度。
[实施方式2]
在实施方式1中，说明了以通过最小二乘法求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的比例系数D的情况的示例。与此相对，在实施方式2中，说明求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数的增益D’的情况的示例。
图6的A和图6的B是示意性表示横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的关系的图，示出横向加速度Gy以及侧倾力矩Mx的变动。图6的A表示横向加速度Gy和侧倾力矩Mx以相同相位振动的情况，图6的B表示侧倾力矩Mx比横向加速度Gy延迟相位Δ振动的情况。
在图6的A和图6的B的图表中，横轴表示时间，纵轴表示振幅。在图6的A和图6的B的例子中，横向加速度Gy如实线所示，表示振幅1的正弦波形，侧倾力矩Mx如虚线所示，表示振幅2的正弦波形。如图6的A所示，在横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的相位一致的情况下，以车辆1的侧倾力矩Mx的变化量相对于上述的式(6)的横向加速度Gy的变化量表示的比例系数D为2。
另一方面，如图6的B所示，在侧倾力矩Mx比横向加速度Gy延迟相位Δ振动的情况下，比例系数D根据时间变动。例如，若重心高度计算部125通过最小二乘法求出比例系数D，则比例系数D比横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的相位一致的情况相比变小，存在比例系数D的精度降低的问题。
另外，在侧倾力矩Mx受到路面的凹凸引起的噪声的影响的情况下，若通过最小二乘法求出比例系数D，则存在比例系数D的精度容易降低的问题。
因此，实施方式2的重心高度推定***求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的传递函数的增益D’。该增益D’不受横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的相位差的影响。因此，能够抑制横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的相位差导致的、从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量重心Q的高度hsm的计算精度降低。
另外，实施方式2的重心高度推定***使用频率传递函数的增益D’的低频成分求出从车辆1的侧倾中心到簧上质量5的重心Q的高度hsm。该重心高度推定***通过利用频率传递函数F的增益D’的低频分量，将容易受到路面的凹凸引起的噪声或A/D转换时的电气噪声的影响的增益D’的高频分量除去，因此能够以更高的精度求出从侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。
图7是示出实施方式2的重心高度推定装置20的结构的框图。
将重心高度推定装置20与图3的重心高度推定装置10相比较，不同在于没有重心高度计算部125、在控制部12中还具有传递函数计算部201以及重心高度计算部202。下面，在实施方式2的重心高度推定装置20中，针对与实施方式1的重心高度推定装置10相同的功能块，标注相同的附图标记省略说明。
传递函数计算部201计算侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数。在此，说明传递函数计算部201通过平均周期图法求出频率传递函数的情况。横向加速度Gy和侧倾力矩Mx的交叉谱HMG通过如下的式(11)表示。在式(11)中R(Mx)为侧倾力矩Mx的傅里叶变换。另外，将S(Gy)作为横向加速度Gy的傅里叶变换，S＊(Gy)是S(Gy)的复共轭。
[式11]
HMG＝R(Mx)·s*(Gy)…(11)
另外，横向加速度Gy的自功率谱HGG通过如下的式(12)表示。
[式12]
HGG＝s(Gy)·S*(Gy)…(12)
在式(12)中，S＊(Gy)是S(Gy)的复共轭。在该情况下，侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数F通过如下的式(13)表示。
[式13]
Figure BDA0002235440940000101
重心高度计算部202通过用频率传递函数F的增益D’除以簧上质量5的质量msm，计算从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量的重心Q的高度hsm。参照图8，说明重心高度计算部202的动作。
图8是示意性示出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数F的图表。图8的上侧的图表是在横轴表示频率、在纵轴表示增益分别在对数刻度上表示的双对数图表。图8的下侧的图表是横轴表示对数刻度上频率、纵轴表示相位的半对数图表。如图8的上侧的图表所示，频率传递函数F的增益D’在图8的圆框C所示的频率0.01～0.3Hz中取约2的最大值而大致恒定，随着频率升高而减少。频率传递函数F的增益D’的高频分量包括A/D转换时的电气噪声、或直行时的路面的凹凸引起的噪声。
因此，为了除去噪声的影响，重心高度计算部202如图8的圆框C所示，在频率传递函数F的增益D’中，获取与规定值以下的频率对应的增益D’。该规定值是指例如为了精度良好地求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm，通过在实验确认了能够利用的频率传递函数F的增益D’的上限值，例如，最高为1赫兹。重心高度计算部202在与规定值以下的频率对应的多个频率传递函数的增益D’存在的情况下，获取这多个频率传递函数的增益D’的统计量。统计量例如是平均值，但也可以是中位值或众数值。
返回图7的说明。与式(6)同样地，如下的式(14)所示，重心高度计算部202通过用频率传递函数F的增益D’除以簧上质量5的质量msm，求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。
[式14]
Figure BDA0002235440940000111
另外，重心高度计算部202从存储部11读出频率传递函数F的增益D’的允许范围。增益D’的允许范围例如是通过实验预先求出的增益D’的可取范围。重心高度计算部202比较在停车中或行驶中的每个时刻t1、t2、t3…tn求出的频率传递函数F的增益D’的统计量和读出的允许范围。时刻t1、t2、t3…tn例如是每隔规定时间确定的时刻。
重心高度计算部202在针对每个时刻t1、t2、t3…tn求出的频率传递函数F的增益D’的统计量中，针对具有允许范围内的值的统计量，进一步求出时刻t1～tn整体的平均值。重心高度计算部202通过用时刻t1～tn的整体的平均值除以簧上质量5的质量msm，求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。
图9的步骤S1～S7、S9、S11以及步骤S101～S104是示出重心高度推定装置20的动作的流程图。关于步骤S1～S6以及步骤S11，与图4的流程图相同，因此省略说明。
在步骤S101中，传递函数计算部201通过平均周期图法，使用空气悬架4L及4R的侧倾力矩Mx及横向加速度Gy，求出频率传递函数F(步骤S101)。接着，传递函数计算部201在频率传递函数F的增益D’中，获取低频分量的频率对应的增益D’，例如规定值以下的频率对应的增益D’。在规定值以下的频率对应的多个增益D’存在的情况下，计算这些增益D’的平均值(步骤S102)。
另外，重心高度计算部202从由支承力测量部121开始测量支承力PL及PR起经过规定时间为止，重复步骤S1～S6、S101、S102(步骤S7)。也就是说，在停车中或行驶中的时刻t1、t2、t3…tn，执行步骤S1～S6、S101、S102，分别求出各时刻t1～tn的频率传递函数F，在每个时刻t1、t2、t3…tn，分别求出规定值以下的频率的传递函数F的增益D’的平均值。规定时间是指用于重心高度计算部202为了以规定精度求出重心高度所必要的支承力PL以及PR等进行采样的时间。
另外，重心高度计算部202将在每个时刻t1、t2、t3…tn求出的频率传递函数F的增益D’的平均值和读出的允许范围进行比较，在时刻t1、t2、t3…tn对应的频率传递函数F的增益D’的平均值中，获取具有允许范围内的值的平均值。重心高度计算部202通过进一步在时刻t1～tn的整体中对取得的平均值进行平均，求出在时刻t1～tn的整体中的平均值(步骤S103)。
并且，质量测量部124测量车辆1的质量msm(步骤S9)，重心高度计算部202根据式(14)，计算从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm(步骤S104)。
[实施方式2的效果]
根据本实施方式，重心高度计算部202使用频率传递函数F的增益D’，求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm，因此，能够抑制横向加速度Gy和侧倾力矩Mx之间的相位差导致的重心Q的高度计算的精度降低。
另外，根据本实施方式，重心高度计算部202在频率传递函数F的增益D’中，通过用规定值以下的频率的传递函数F的增益D’除以簧上质量5的质量msm，求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。因此，在侧倾力矩Mx受到路面的凹凸引起的噪声的影响的情况下，除去容易受到噪声的影响的增益D’的高频分量，使用增益D’的低频分量求出重心Q的高度，因此能够以更高的精度求出重心Q的高度。
此外，在本实施方式中，说明了传递函数计算部201使用平均周期图法求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数的情况的示例。但是，本公开并不限定于此。例如，传递函数计算部201可以使用自回归滑动平均模型(ARMA，Autoregressive movingaverage)，求出频率传递函数。在该情况下，关于横向加速度Gy以及侧倾力矩Mx，分别使用自回归滑动平均模型，分别求出横向加速度Gy的功率谱以及侧倾力矩Mx的功率谱。并且，使用该横向加速度Gy的功率谱以及侧倾力矩Mx的功率谱，能够求出侧倾力矩Mx相对于横向加速度Gy的频率传递函数的增益D’。
此外，在本实施方式中，说明了重心高度计算部202关于在针对每个时刻t1、t2、t3…tn求出的频率传递函数F的增益D’的统计量中的具有允许范围内的值的统计量，进一步求出时刻t1～tn的整体的平均值，用该平均值除以簧上质量5的质量msm的情况的示例。但是，本公开并不限定于求出时刻t1～tn的整体的增益D’的统计量的平均值的结构。例如，也可以是重心高度计算部202通过用在时刻t1～tn求出的频率传递函数F的增益D’的统计量的任一个除以簧上质量5的质量msm，求出从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm的结构。通过使用频率传递函数F的增益D’的统计量，能够以更高的精度计算从车辆1的侧倾中心RC到簧上质量5的重心Q的高度hsm。
以上利用实施方式1和2说明了本公开，但本公开的技术范围并不限定于上述实施方式记载的范围。对上述实施方式可以施加各种变更或改良对于本领域技术人员来说是不言自明的。从权利要求的记载中可以明确，施加这种变更或改良的形式也应包含在本公开的技术范围中。
本申请基于2017年4月17日提交的日本国专利申请(特愿2017-081676)，其内容通过参照引用至此。
[工业上的可利用性]
本公开的重心高度推定装置在商用汽车等的车辆中的重心的位置推定方面是有用的。
[附图标记说明]
1 车辆
2 簧下质量
3L 左后轮
3R 右后轮
4L、4R 空气悬架
5 簧上质量
6 载货
10 重心高度推定装置
11 存储部
12 控制部
20 重心高度推定装置
121 支承力测量部
122 侧倾力矩计算部
123 横向加速度测量部
124 质量测量部
125 重心高度计算部
126 地上重心高度计算部
201 传递函数计算部
202 重心高度计算部

Claims (4)

1.一种重心高度推定装置，包括：
侧倾力矩计算部，基于车辆所具备的左右的悬架的支承力，计算所述车辆的簧上质量的侧倾力矩；
横向加速度测量部，测量所述车辆的宽度方向的加速度即横向加速度；
质量测量部，测量所述簧上质量的质量；
传递函数计算部，计算所述侧倾力矩相对于所述横向加速度的传递函数；以及
重心高度计算部，通过用所述传递函数的增益除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
2.根据权利要求1所述的重心高度推定装置，
所述重心高度计算部通过用在所述传递函数的增益中的与规定值以下的频率对应的所述传递函数的增益除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的所述侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
3.根据权利要求2所述的重心高度推定装置，
所述重心高度计算部通过用从与所述规定值以下的频率对应的多个所述传递函数的增益求出的统计量除以所述簧上质量的质量，计算从所述车辆的所述侧倾中心到所述簧上质量的重心的高度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的重心高度推定装置，
所述左右的悬架分别是空气悬架，
所述侧倾力矩计算部根据所述左右的悬架的位移的差值和所述左右的悬架内的压力的差值，计算所述侧倾力矩。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017011753A1 (de) * 2017-12-19 2019-06-19 Wabco Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Achslast an einem mechanisch und/oder pneumatisch/hydraulisch gefederten Fahrzeug sowie Vorrichtung hierzu
JP7229128B2 (ja) * 2019-09-02 2023-02-27 本田技研工業株式会社 車両制御装置
JP6905566B2 (ja) * 2019-10-30 2021-07-21 先進モビリティ株式会社 車両の重心位置推定システム
DE102020111915B3 (de) * 2020-05-04 2021-06-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Ermittlung von Fahrzeugkenngrößen
JP6912635B1 (ja) * 2020-07-29 2021-08-04 先進モビリティ株式会社 車両の重心位置推定方法
CN112406887B (zh) * 2020-11-25 2022-03-01 北京经纬恒润科技股份有限公司 一种牵引挂车质心位置的获取方法及获取***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918525A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Hino Motors Ltd Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen
CN101308386A (zh) * 2008-07-10 2008-11-19 同济大学 汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台
WO2008150221A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Scania Cv Ab Method and computer program for determining a centre of gravity height of a vehicle
CN102582626A (zh) * 2012-02-16 2012-07-18 吉林大学 重型半挂车状态估计方法
CN103630298A (zh) * 2013-11-07 2014-03-12 同济大学 汽车质量及质心位置动态辨识***
CN104573322A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 山东交通学院 一种汽车侧倾中心轴位置动态测量装置及其确定方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825284A (en) * 1996-12-10 1998-10-20 Rollover Operations, Llc System and method for the detection of vehicle rollover conditions
US7107136B2 (en) * 2001-08-29 2006-09-12 Delphi Technologies, Inc. Vehicle rollover detection and mitigation using rollover index
DE10161799A1 (de) * 2001-12-15 2003-06-26 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur On Board Ermittlung des wirkenden Kippmomentes und/oder der aktuellen Schwerpunkthöhe eines Fahrzeuges
JP4230961B2 (ja) * 2004-06-04 2009-02-25 富士重工業株式会社 推定装置およびそれを用いた車両運動制御装置
US7715965B2 (en) * 2004-10-15 2010-05-11 Ford Global Technologies System and method for qualitatively determining vehicle loading conditions
DE102004058791A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs
JP4631549B2 (ja) * 2005-06-01 2011-02-16 株式会社アドヴィックス 車両運動安定化制御装置
JP2007022287A (ja) 2005-07-15 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd 車両用サスペンション装置
US7477972B2 (en) * 2005-08-01 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Rollover warning and detection method for transport vehicles
WO2007065077A2 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Gm Global Technology Operations, Inc. In-vehicle determination of the relative center of gravity height
DE102006045304A1 (de) * 2006-09-26 2008-04-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Schwerpunkthöhenschätzung eines Fahrzeugs
US8855856B2 (en) * 2007-05-08 2014-10-07 GM Global Technology Operations LLC Vehicle roll control method using controllable friction force of MR dampers
FR2922014A3 (fr) * 2007-10-05 2009-04-10 Renault Sas Systeme de determination de position de centre de gravite d'un vehicule automobile.
US7865296B2 (en) * 2008-03-19 2011-01-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Identification of vehicle CG height and mass for roll control
US20140012468A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Ford Global Technologies, Llc Real-Time Center-of-Gravity Height Estimation
EP3362771B1 (en) * 2015-10-16 2020-08-05 Volvo Truck Corporation Method of determining the height of the gravity center of a vehicle
JP6412481B2 (ja) 2015-10-26 2018-10-24 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼材用の万棒
JP6607004B2 (ja) * 2015-12-01 2019-11-20 いすゞ自動車株式会社 車両重心推定システムおよび車両重心推定方法
US10752075B1 (en) * 2017-04-28 2020-08-25 Oshkosh Defense, Llc Systems and methods for determining vehicle characteristics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918525A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Hino Motors Ltd Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen
WO2008150221A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Scania Cv Ab Method and computer program for determining a centre of gravity height of a vehicle
CN101308386A (zh) * 2008-07-10 2008-11-19 同济大学 汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台
CN102582626A (zh) * 2012-02-16 2012-07-18 吉林大学 重型半挂车状态估计方法
CN103630298A (zh) * 2013-11-07 2014-03-12 同济大学 汽车质量及质心位置动态辨识***
CN104573322A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 山东交通学院 一种汽车侧倾中心轴位置动态测量装置及其确定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4轮转向车辆主动鲁棒抗侧倾操纵研究;李普等;《汽车工程》;20041030(第05期);全文 *
四轮主动转向的模型跟踪控制;李彬等;《上海交通大学学报》;20091028(第10期);全文 *
基于主动横向稳定杆的汽车防侧翻控制;李振;《北京汽车》;20151025(第05期);全文 *
采用电控液压制动***的SUV防侧翻鲁棒控制;金智林等;《重庆理工大学学报(自然科学)》;20140115(第01期);全文 *

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Publication number Publication date
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