JP5850186B2

JP5850186B2 - 車両重心状態判定装置および車両挙動制御システム

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Publication number: JP5850186B2
Application number: JP2014560622A
Authority: JP
Inventors: 智之小塚; 加藤　秀樹; 秀樹加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: US20150367857A1; CN104955689B; DE112013006626T5; CN104955689A; JPWO2014122786A1; US9376119B2; WO2014122786A1

Description

本発明は、車両の重心状態を判定する車両重心状態判定装置、車両挙動制御システムおよび車両重心状態判定方法に関する。

ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）などの少なくとも制動力を制御することで車両の挙動を制御する車両挙動制御では、制御量を決定するパラメータの１つである車両の重心は一定であると想定して制御が行われている。ところで、車両には、軽積載と定積載とで荷重が大きく変化し、重心位置が車両前後に変化する積載車がある。このような積載車では、重心位置が一定であると想定して車両挙動制御を行っても、十分な制御性能を発揮できない可能性がある。

従来、軽積載と定積載とで荷重が変化することで、重心位置が車両前後に変化することを考慮して制動力制御を行うものがある。例えば、特許文献１に示すように、後輪制動力が軽積載時の前後理想制動力配分における後輪制動力に到達したときに後輪のスリップ状態となっていないときには、後輪制動力の配分比を大きくする制動力制御を行うものがある。

特開２０１０−２８４９９０号公報

しかしながら、積載車では、荷物を車両前後方向のみならず車両幅方向の任意の位置に載置することができる。このため、重心位置は、積載物の位置に応じて車両前後方向および車両幅方向に変化する。上記制動力制御を含む車両挙動制御においては、車両幅方向における重心位置を考慮した制御が要望される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両幅方向における重心位置状態を判定することができる車両重心状態判定装置、車両挙動制御システム、車両重心状態判定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両重心状態判定装置は、後輪軸重に応じて後輪ブレーキ圧を変更する後輪ブレーキ圧変更手段と、前輪のブレーキ圧を検出する前輪ブレーキ圧検出手段と、前記後輪ブレーキ圧変更手段よりも下流側における前記後輪のブレーキ圧を検出する後輪ブレーキ圧検出手段と、制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、前記後輪ブレーキ圧変更手段の後輪軸重特性とに基づいて後輪軸重を推定する後輪軸重推定手段と、前記推定された後輪軸重に基づいて車両幅方向における車両重心状態を判定する車両重心状態判定手段と、を備え、前記後輪軸重推定手段は、直進時、右旋回時あるいは左旋回時の少なくとも２つの状態で制動が行われた場合の前記後輪軸重をそれぞれ推定することを特徴とする。

また、上記車両重心状態判定装置において、前記車両幅方向における車両重心状態は、前記車両幅方向における車両重心位置のずれ量であり、前記後輪軸重推定手段は、左旋回時および右旋回時の状態で制動が行われた場合の前記後輪軸重をそれぞれ第１の後輪軸重および第２の後輪軸重として推定し、前記第１の後輪軸重および前記第２の後輪軸重に基づいて前記車両幅方向における車両重心位置のずれ量を推定することが好ましい。

また、本発明に係る車両挙動制御システムは、上記車両重心状態判定装置と、前記車両幅方向における車両重心状態に基づいて、少なくとも制動力を制御することで、車両の挙動を制御する車両挙動制御装置と、を備えることを特徴する。

また、本発明に係る車両重心状態判定方法は、後輪軸重に応じて後輪ブレーキ圧を変更する手順と、前輪のブレーキ圧を検出する手順と、前記後輪軸重に応じて後輪におけるブレーキ圧を変更する後輪ブレーキ圧変更手段よりも下流側における前記後輪のブレーキ圧を検出する手順と、制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、前記後輪ブレーキ圧変更手段の後輪軸重特性とに基づいて後輪軸重を推定する手順と、前記推定された後輪軸重に基づいて車両幅方向における車両重心状態を判定する手順と、を含み、前記後輪軸重は、直進時、右旋回時あるいは左旋回時の少なくとも２つの状態で制動が行われた場合に推定されることを特徴とする。

本発明に係る車両重心状態判定装置および車両重心状態判定方法は、簡単な構成で車両幅方向における車両重心状態を判定することができるという効果を奏する。また、本発明に係る車両挙動制御システムは、検出された車両幅方向における車両重心状態に基づいて車両挙動を制御することができるので、車両幅方向における車両重心状態が変化しても、適切に車両挙動を制御することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る車両重心状態判定装置を備える車両の構成例を示す図である。図２は、前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と積載量との関係を示す図である。図３は、実施形態１に係る車両重心状態判定装置の車両重心状態判定方法のフロー図である。図４は、中央積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。図５は、左側積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。図６は、右側積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。図７は、実施形態２に係る車両挙動制御システムの車両挙動制御方法のフロー図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係る車両重心状態判定装置１について説明する。図１は、実施形態に係る車両重心状態判定装置を備える車両の構成例を示す図である。図２は、前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と積載量との関係を示す図である。図３は、実施形態に係る車両重心状態判定装置の車両重心状態判定方法のフロー図である。図４は、中央積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。図５は、左側積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。図６は、右側積載時における前輪ブレーキ圧と後輪ブレーキ圧と後輪軸重との関係を示す図である。

ここで、本実施形態では、車両後方に荷台１１が設けられ、荷台１１に積載物１２を積載可能なトラック、バン、カーゴ、ダンプなどの積載車１０に車両重心状態判定装置１が設けられている場合について説明するが、これに限定されるものではなく、後述する後輪軸重に応じて後輪におけるブレーキ圧を変更する後輪ブレーキ圧変更手段を備える車両であればいずれの車両にも適用することができる。なお、以下の説明における「左右」は、積載車１０の前進方向視における車両幅方向の左右と一致する。

車両重心状態判定装置１は、制動装置２に含まれるＬＳＰＶ２６、前輪ブレーキ圧センサ２７および後輪ブレーキ圧センサ２８と、ＥＣＵ３とを含んで構成されている。

制動装置２は、積載車１０に制動力を発生させるものであり、本実施形態では、油圧式制動装置として説明するが、これに限定されるものではなく空気・油圧式制動装置、空気式制動装置のいずれかであってもよい。マスターシリンダ２１と、ブレーキアクチュエータ２２と、左右前輪配管２３Ｌ，２３Ｒと、左右後輪配管２４Ｌ，２４Ｒと、各車輪１３ＦＬ，１３ＦＲ，１３ＲＬ，１３ＲＲにそれぞれ対応して設けられたホイールシリンダ２５ＦＬ，２５ＦＲ，２５ＲＬ，２５ＲＲと、ＬＳＰＶ２６と、前輪ブレーキ圧センサ２７と、後輪ブレーキ圧センサ２８と、図示しないブレーキＥＣＵとを含んで構成されている。

マスターシリンダ２１は、運転者のブレーキペダルの操作に応じた液圧を発生させ、発生した液圧を左右前輪配管２３Ｒ，２３Ｌおよび左右後輪配管２４Ｒ，２４Ｌを介して各ホイールシリンダ２５ＦＲ〜２５ＲＬに供給するものである。マスターシリンダ２１には、液圧、すなわちマスターシリンダ圧Ｐｍを検出するマスターシリンダ圧センサ２１ａが設けられており、検出されたマスターシリンダ圧Ｐｍを電気的に接続されたブレーキＥＣＵおよびＥＣＵ３に出力する。ブレーキペダルの操作で発生する踏力により直接的に液圧を発生してもよいし、ブレーキペダルの操作量に応じて間接的に液圧を発生させてもよい。

ブレーキアクチュエータ２２は、ＥＣＵ３による横滑り抑制制御であるＶＳＣ（Vehicle Stability Control）制御やブレーキＥＣＵによるブレーキロック抑制制御であるＡＢＳ（Antilock Brake System）制御などの各車輪１３ＦＲ〜１３ＲＬに発生する制動力を個別（左右前輪１３ＦＬ，１３ＦＲおよび左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲ、右前後輪１３ＦＲ，１３ＲＲおよび左前後輪１３ＦＬ，１３ＲＬ、左前輪右後輪１３ＦＬ，１３ＲＲおよび右前輪左後輪１３ＦＲ，１３ＲＬ）に、または独立して調整することができるものである。ブレーキアクチュエータ２２は、マスターシリンダ２１と各ホイールシリンダ２５ＦＬ〜２５ＲＲとの間に設けられるものであり、左前輪配管２３Ｌにより左前輪側のホイールシリンダ２５ＦＬと、右前輪配管２３Ｒにより右前輪側のホイールシリンダ２５ＦＲと、左後輪配管２４Ｌにより左後輪側のホイールシリンダ２５ＲＬと、右後輪配管２４Ｒにより右後輪側のホイールシリンダ２５ＲＲと接続されている。ブレーキアクチュエータ２２は、図示しないオイルポンプ、オイルリザーバー、各種弁（流体保持弁、減圧弁など）を含んで構成され、各ホイールシリンダ２５ＦＬ〜２５ＲＲの圧力であるシリンダ圧Ｐｓを上述のように制動力を個別にまたは独立して調整するために制御することができるものである。ここで、ブレーキアクチュエータ２２は、通常時、すなわちＶＳＣ制御やＡＢＳ制御などの制動力制御が実施されていない状態において、左右前輪１３ＦＬ，１３ＦＲと左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲとの制動力配分が所定の配分となるように、左右前輪側のホイールシリンダ２５ＦＬ，２５ＦＲに前輪ブレーキ圧Ｐｆ（左右前輪側のシリンダ圧Ｐｓ）を供給し、左右後輪側のホイールシリンダ２５ＲＲ，２５ＲＬに後輪ブレーキ圧Ｐｒ（左右後輪側のシリンダ圧Ｐｓ）を供給することができる。

各ホイールシリンダ２５ＦＬ〜２５ＲＲは、各車輪１３ＦＬ〜１３ＲＲにそれぞれ設けられた制動力を発生する制動機構を駆動するための液圧式のアクチュエータである。制動機構は、例えば、ディスクロータとブレーキパッドで構成されるディスクブレーキ機構や、ドラムブレーキ機構などである。

ＬＳＰＶ（Load-Sensing Proportioning Valve）２６は、後輪ブレーキ圧変更手段であり、後輪軸重ＷＲに応じて後輪ブレーキ圧Ｐｒを変更、すなわち左右前輪１３ＦＬ，１３ＦＲと左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲとの制動力配分を後輪軸重ＷＲに応じて変更するものである。ＬＳＰＶ２６は、ブレーキアクチュエータ２２と後輪側のホイールシリンダ２５ＲＬ，２５ＲＲとの間に設けられており、左右後輪配管２４Ｌ，２４Ｒにおける流量を制御することで後輪ブレーキ圧Ｐｒを変更するものである。ここで、荷台１１に積載物１２を積載すると、積載車１０の後輪荷重が変化するとともに、左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲと荷台１１との距離が荷台１１に積載物１２が積載されていない状態と比較して縮むことになる。なお、積載車１０に運転席や助手席に搭乗員が乗っても、前輪荷重は変化するが後輪荷重はほぼ変化しないものである。ＬＳＰＶ２６は、例えば、図示しない車体とリヤアクスルとの間に設けられ、荷台１１に積載された積載物１２の荷重に応じた車体とリヤアクスルとの距離の変化、すなわち後輪荷重の変化に基づいて、左右後輪配管２４Ｌ，２４Ｒにおける流量を制御することで、後輪ブレーキ圧Ｐｒを変更する。ＬＳＰＶ２６は、図２に示すように、ブレーキ圧の発生から前輪ブレーキ圧Ｐｆが積載量Ｌに応じた任意の変化点となるまでは、前輪ブレーキ圧Ｐｆに対する後輪ブレーキ圧Ｐｒの変化が一定（前期前後ブレーキ圧配分）となるように設定されている。また、ＬＳＰＶ２６は、前輪ブレーキ圧Ｐｆが積載量Ｌに応じた任意の変化点を超えると、前期前後ブレーキ圧配分とは異なる配分（後期前後ブレーキ配分）となるように設定されている。後期前後ブレーキ圧配分は、前輪ブレーキ圧Ｐｆの変化量に対して後輪ブレーキ圧Ｐｒの変化量が前期前後ブレーキ圧配分に比較して小さくなるように設定される。これは、マスターシリンダ圧Ｐｍが大きい、すなわち運転者が強くブレーキペダルを踏んだ際の制動状態では、制動力により左右前輪１３ＦＬ，１３ＦＲの路面との接地圧が高くなり、左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲの路面との接地圧が低くなるため、前期前後ブレーキ圧配分では左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲがスリップする虞がある。従って、ＬＳＰＶ２６は、後期前後ブレーキ圧配分では、後輪ブレーキ圧Ｐｒが小さくなるような前後ブレーキ圧配分に設定することで、左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲのスリップの発生を抑制する。なお、積載量Ｌに応じた任意の変化点における前輪ブレーキ圧Ｐｆは積載量Ｌの増加、例えば、軽積載（Ｌ＝ｍｉｎ）、定積載の５０％（Ｌ＝０．５）、定積債の７５％（Ｌ＝０．７５）、定積債（Ｌ＝ｍａｘ＝１））と増加するに伴い増加するが、前輪ブレーキ圧Ｐｆの変化量に対して後輪ブレーキ圧Ｐｒの変化量は積載量Ｌに関わらず一定である。ＬＳＰＶ２６は、車両幅方向において中央、左側、右側のいずれかに設けられていてもよい。本実施形態では、中央（ほぼ中央）に設けられている。なお、ＬＳＰＶ２６が左側、右側に設けられている場合は、車両幅方向において中央に設けられている場合と比較して、左右旋回によりロールが発生した際の左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲと荷台１１との距離が大きくなので、推定される後輪軸重ＷＲの制動時における変化を大きくすることができる。

前輪ブレーキ圧センサ２７は、前輪ブレーキ圧検出手段であり、前輪ブレーキ圧Ｐｆを検出するものである。前輪ブレーキ圧センサ２７は、本実施形態では、図１に示すように、左前輪配管２３Ｌの途中に設けられており、左前輪側のホイールシリンダ２５ＦＬのシリンダ圧Ｐｓを前輪ブレーキ圧Ｐｆとして検出し、検出された前輪ブレーキ圧ＰｆをブレーキＥＣＵおよびＥＣＵ３に出力する。なお、前輪ブレーキ圧センサ２７は、右前輪配管２３Ｒの途中に設けられてもよいし、ブレーキアクチュエータ２２に予め内臓され、左右前輪側のホイールシリンダ２５ＦＬ，２５ＦＲのいずれかあるいは両方のシリンダ圧Ｐｓを検出するものであってもよい。

後輪ブレーキ圧センサ２８は、後輪ブレーキ圧検出手段であり、後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出するものである。ここで、後輪ブレーキ圧センサ２８は、右後輪配管２４Ｒのち、ＬＳＰＶ２６と右前輪側のホイールシリンダ２５ＲＲとの間に設けられている。つまり、後輪ブレーキ圧センサ２８は、ＬＳＰＶ２６よりも下流側（ＬＳＰＶ２６よりも上流側であるブレーキアクチュエータ２２およびマスターシリンダ２１側、すなわち液圧が発生する側と反対側である液圧を供給する側）に設けられ、ＬＳＰＶ２６よりも下流側における後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出するものである。後輪ブレーキ圧センサ２８は、ＬＳＰＶ２６により変化した後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出するものである。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３は、制御装置であり、車両幅方向における車両重心状態を判定するものである。ＥＣＵ３は、後輪軸重推定手段、車両重心状態判定手段として機能する。

ＥＣＵ３は、制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性とに基づいて後輪軸重ＷＲを推定する。ＥＣＵ３は、本実施形態では、制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性とに基づいた積載量Ｌと、積載車１０の諸元で予め決定されている無積載時における後輪軸重とに基づいて後輪軸重ＷＲとする。ＥＣＵ３は、検出された前輪ブレーキ圧Ｐｆおよび後輪ブレーキ圧Ｐｒとの関係、すなわち前後ブレーキ圧配分、特に後期前後ブレーキ圧配分から積載量Ｌを推定し、推定された積載量Ｌに、無積載時における後輪軸重を加えて後輪軸重ＷＲを推定する。これは、積載量Ｌに応じて前後ブレーキ圧配分が機械的に決定されるＬＳＰＶ２６の荷重特性（後期前後ブレーキ圧配分と積載量Ｌとの関係）に無積載時における後輪荷重を加えた後輪軸重特性に基づいたものである。また、ＥＣＵ３は、積載車１０が直進走行状態において制動する場合である直進制動時、積載車１０が左旋回状態において制動する場合である左旋回制動時、積載車１０が右旋回状態において制動する場合である右旋回制動時の少なくとも２つの制動時における後輪軸重ＷＲを推定する。つまり、ＥＣＵ３は、車両走行状態が異なる制動時における後輪軸重ＷＲを推定する。

ここで、制動時における後輪軸重ＷＲは、積載物１２の車両幅方向における積載位置に応じて変化する。これは、積載車１０が左右旋回を行うと、直進時とは異なりロールが発生するためである。積載車１０にロールが発生すると、旋回方向に応じて旋回内輪の荷重が減少し、旋回外輪の荷重が増加する。例えば、左旋回では、左前後輪１３ＦＬ，１３ＲＬの荷重が減少し、右前後輪１３ＦＲ，１３ＲＲの荷重が増加する。一方、右旋回では、右前後輪１３ＦＲ，１３ＲＲの荷重が減少し、右前後輪１３ＦＬ，１３ＲＬの荷重が増加する。この荷重の変化量は、積載車１０の車両幅方向における重心位置である幅方向重心位置Ｇｘ、旋回速度、旋回半径に応じて変化する。

例えば、旋回速度、旋回半径が一定で、積載物１２が車両幅方向において中央部（ほぼ中央部も含む）に積載されている中央積載時においては、図４に示すように、直進制動時における後輪軸重ＷＲである直進後輪軸重ＷＲＳに対して、左旋回制動時における後輪軸重ＷＲである左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回制動時における後輪軸重ＷＲである右旋回後輪軸重ＷＲＲが若干小さくなる。これは、中央積載時では、左右旋回のいずれにおいてロールが発生しても幅方向重心位置Ｇｘの影響は小さいが、旋回外輪の荷重増加による荷台１１の旋回外輪側の沈み込みが大きく、旋回内輪の荷重減少による荷台１１の旋回内輪側の浮き上がりが小さくなり、車両幅方向における中央では荷台１１の若干の沈み込みが発生するためである。

また、旋回速度、旋回半径が一定で、積載物１２が車両幅方向において中央部に対して左側に積載されている左側積載時においては、図５に示すように、直進後輪軸重ＷＲＳに対して、左旋回後輪軸重ＷＲＬが小さくなり、右旋回後輪軸重ＷＲＲが大きくなる。これは、左側積載時では、幅方向重心位置Ｇｘが左側であるために直進時においてすでに荷台１１の左側が沈み込んでいる。従って、左旋回においてロールが発生すると、旋回外輪の荷重増加による荷台１１の旋回外輪側の沈み込みが小さく、旋回内輪の荷重減少による荷台１１の旋回内輪側の浮き上がりがほぼなく、車両幅方向における中央では荷台１１の沈み込みが発生するためである。右旋回においてロールが発生すると、旋回外輪の荷重増加による荷台１１の旋回外輪側の沈み込みがほぼなく、旋回内輪の荷重減少による荷台１１の旋回内輪側の浮き上がりが大きく、車両幅方向における中央では荷台１１の浮き上がりが発生するためである。

また、旋回速度、旋回半径が一定で、積載物１２が車両幅方向において中央部に対して右側に積載されている右側積載時においては、図６に示すように、直進後輪軸重ＷＲＳに対して、左旋回後輪軸重ＷＲＬが大きくなり、右旋回後輪軸重ＷＲＲが小さくなる。これは、右側積載時では、幅方向重心位置Ｇｘが右側であるために直進時においてすでに荷台１１の右側が沈み込んでいる。従って、左旋回においてロールが発生すると、旋回外輪の荷重増加による荷台１１の旋回外輪側の沈み込みがほぼなく、旋回内輪の荷重減少による荷台１１の旋回内輪側の浮き上がりが大きい、車両幅方向における中央では荷台１１の浮き上がりが発生するためである。右旋回においてロールが発生すると、旋回外輪の荷重増加による荷台１１の旋回外輪側の沈み込みが小さく、旋回内輪の荷重減少による荷台１１の旋回内輪側の浮き上がりがほぼなく、車両幅方向における中央では荷台１１の沈み込みが発生するためである。ここで、直進制動時においては、ＬＳＰＶ２６が中央（ほぼ中央）に設けられているため、積載物１２の車両幅方向における積載位置による幅方向重心位置Ｇｘの影響がほぼないため、直進制動時において推定される後輪軸重ＷＲＳはほぼ一定である。

また、ＥＣＵ３は、推定された後輪軸重に基づいて車両幅方向における車両重心状態を判定する。ＥＣＵ３は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回後輪軸重ＷＲＲの少なくとも２つに基づいて車両幅方向における車両重心状態である左右どちらかの片荷状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ３は、例えば、直進後輪軸重ＷＲＳと左旋回後輪軸重ＷＲＬとの差分、直進後輪軸重ＷＲＳと右旋回後輪軸重ＷＲＲとの差分、あるいは左旋回後輪軸重ＷＲＬと右旋回後輪軸重ＷＲＲとの差分のプラスマイナスおよび大きさによって片荷状態を判定する。また、直進後輪軸重ＷＲＳに対する左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回後輪軸重ＷＲＲのプラスマイナスおよび大きさによって片荷状態を判定してもよい。例えば、左旋回後輪軸重ＷＲＬと右旋回後輪軸重ＷＲＲとの差分（ＷＲＬ−ＷＲＲ）により車両幅方向における車両重心状態を判定する場合は、差分が０（ほぼ０）であれば中央積載、マイナス値であれば左側積載、プラス値であれば右側積載であると判定する。

ＥＣＵ３のハード構成は、主に演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムや情報を格納するメモリ（ＳＲＡＭなどのＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのＲＯＭ（Read Only Memory））、入出力インターフェースなどから構成され、既知の積載車１０に搭載されるＥＣＵと同様であるため、詳細な説明は省略する。また、ＥＣＵ３は、積載車１０に搭載されたエンジンやモータなどの積載車１０に駆動力あるいは制動力を作用させる駆動装置４、上述の制動装置２、ＥＰＳ（Electric Power Steering）などの操舵装置５、図示しないアクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサなどの積載車１０に設けられた各種センサと電気的に接続されており、各装置２，４，５からの情報、例えば前輪ブレーキ圧Ｐｆ、後輪ブレーキ圧Ｐｒ、駆動力Ｆなどを取得し、各種センサなどから積載車１０の走行状態、例えば加速度Ａや運転者の積載車１０の走行要求、制動要求などを車両情報として取得することができる。ここで、ＥＣＵ３と、前輪ブレーキ圧センサ２７、後輪ブレーキ圧センサ２８などのセンサ、各装置２，４，５とは、例えばＣＡＮ通信システムに代表される通信システムにより電気的に接続されている。

次に、実施形態１に係る車両重心状態判定装置による車両重心状態判定方法について説明する。ここで、ＥＣＵ３は、予め設定された制御周期毎に車両重心状態判定方法を繰り返し実行するものである。

まず、ＥＣＵ３は、図３に示すように、車両総重量Ｗｍを算出する（ステップＳＴ１１）。ここでは、ＥＣＵ３は、ＥＣＵ３が取得した積載車１０の駆動力Ｆおよび加速度Ａのうち前後加速度Ａｆｒに基づいて車両総重量Ｗｍを算出する。車両総重量Ｗｍから積載車１０の諸元で設定されている車両重量Ｗおよび乗員重量（図示しない座席センサにより算出された乗員人数に所定体重をかけた値）を引くことで、荷台１１に積載された実際の積載量Ｌを算出することができる。

次に、ＥＣＵ３は、直進制動時の後輪軸重ＷＲである直進後輪軸重ＷＲＳを推定する（ステップＳＴ１２）。ここでは、ＥＣＵ３は、上記算出された積載量Ｌに基づいたＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性が後期前後ブレーキ圧力配分となる前輪ブレーキ圧Ｐｆが発生した際の前輪ブレーキ圧Ｐｆと後輪ブレーキ圧Ｐｒと、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性に基づいて直進後輪軸重ＷＲＳを推定する。つまり、ＥＣＵ３は、直進制動時において、上記算出された積載量Ｌに基づいたＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性が前期前後ブレーキ圧配分から後期前後ブレーキ圧力配分に変わる変化点よりも大きい所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘが発生しているか否かを判定し、変化点よりも大きい前輪ブレーキ圧Ｐｆが発生していると判定すると、現在の前輪ブレーキ圧Ｐｆおよび後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出し、直進後輪軸重ＷＲＳを推定する。ここで、所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘとは、左右旋回後輪軸重ＷＲＬ，ＷＲＲの直進後輪軸重ＷＲＳに対して変化することを考慮して、算出された積載量Ｌに基づいた変化点における前輪ブレーキ圧Ｐｆよりも若干大きな値とすることが好ましい。

次に、ＥＣＵ３は、左旋回制動時の後輪軸重ＷＲである左旋回後輪軸重ＷＲＬを推定する（ステップＳＴ１３）。ここでは、ＥＣＵ３は、左旋回制動時において、検出された前輪ブレーキ圧Ｐｆが所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘ以上であるか否かを判定し、所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘ以上であると判定すると、現在の前輪ブレーキ圧Ｐｆおよび後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出し、検出された前輪ブレーキ圧Ｐｆと後輪ブレーキ圧Ｐｒと、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性に基づいて左旋回後輪軸重ＷＲＬを推定する。

次に、ＥＣＵ３は、右旋回制動時の後輪軸重ＷＲである右旋回後輪軸重ＷＲＲを推定する（ステップＳＴ１４）。ここでは、ＥＣＵ３は、右旋回制動時において、検出された前輪ブレーキ圧Ｐｆが所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘ以上であるか否かを判定し、所定の前輪ブレーキ圧Ｐｆｘ以上であると判定すると、現在の前輪ブレーキ圧Ｐｆおよび後輪ブレーキ圧Ｐｒを検出し、検出された前輪ブレーキ圧Ｐｆと後輪ブレーキ圧Ｐｒと、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性に基づいて左旋回後輪軸重ＷＲＲを推定する。なお、直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬ、左旋回後輪軸重ＷＲＲを推定する際は、左右後輪１３ＲＬ，１３ＲＲの荷重が変化する要因のうち、幅方向重心位置Ｇｘ以外の旋回速度、旋回半径が同じ（ほぼ同じを含む）条件であることが好ましい。

次に、ＥＣＵ３は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬ、右旋回後輪軸重ＷＲＲに基づいて片荷状態を検出する（ステップＳＴ１５）。ここでは、ＥＣＵ３は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回後輪軸重ＷＲＲの少なくとも２つに基づいて片荷状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ３は、左旋回後輪軸重ＷＲＬと右旋回後輪軸重ＷＲＲとの差分（ＷＲＬ−ＷＲＲ）により、差分が０（ほぼ０）であれば中央積載、マイナス値であれば左側積載、プラス値であれば右側積載であると判定する。

以上のように、本実施形態に係る車両重心状態判定装置１では、直進時、右旋回時あるいは左旋回時の少なくとも２つの状態で制動が行われた場合において検出された前後のブレーキ圧Ｐｆ，Ｐｒの関係と、ＬＳＰＶ２６の後輪軸重特性とに基づいてそれぞれ後輪軸重ＷＲＳＡ，ＷＲＲ，ＷＲＬを推定し、推定された後輪軸重ＷＲＳ，ＷＲＲ，ＷＲＬに基づいて車両幅方向における車両重心状態である片荷状態を判定するので、積載車１０に搭載されている既存の装置の特性に基づいて片荷状態を判定することができる。従って、簡単な構成で片荷状態を判定することができ、運転者への注意喚起や、片荷状態であることに基づいた車両挙動制御を行うことができる。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係る車両挙動制御システムについて説明する。図７は、実施形態２に係る車両挙動制御システムの車両挙動制御方法のフロー図である。実施形態２に係る車両挙動制御システムの基本的構成は、実施形態１に係る車両重心状態判定装置１に、車両挙動制御装置、本実施形態では、少なくとも制動力を制御する制動装置２を含む、駆動装置４、操舵装置５などが含まれて構成されている。

ＥＣＵ３は、車両挙動制御手段として機能する。つまり、ＥＣＵ３は、車両幅方向における車両重心状態、本実施形態ではずれ量Ｘに基づいて、少なくとも制動装置２により制動力を制御することで、車両挙動を制御する。車両挙動制御としては、ＶＳＣ制御やＡＢＳ制御などがある。左記の車両挙動制御は、すでに公知であるため、本実施形態では説明を省略する。

次に、実施形態２に係る車両挙動制御システムによる車両挙動制御方法について説明する。なお、実施形態２に係る車両挙動制御システムによる車両挙動制御方法のうち、上記実施形態１に係る車両重心状態判定装置による車両重心状態判定方法と同様の手順は、説明を省略あるいは簡略化する。

まず、ＥＣＵ３は、図７に示すように、車両総重量Ｗｍを算出し（ステップＳＴ２１）、直進後輪軸重ＷＲＳを推定し（ステップＳＴ２２）し、左旋回後輪軸重ＷＲＬを推定し（ステップＳＴ２３）、右旋回後輪軸重ＷＲＲを推定する（ステップＳＴ２４）。

次に、ＥＣＵ３は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬ、右旋回後輪軸重ＷＲＲに車両幅方向における重心位置のずれ量Ｘを推定する（ステップＳＴ２５）。ここでは、ＥＣＵ３は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回後輪軸重ＷＲＲの少なくとも２つに基づいてずれ量Ｘを推定する。例えば、ＥＣＵ３は、第１の後輪軸重である左旋回後輪軸重ＷＲＬと第２の後輪軸重である右旋回後輪軸重ＷＲＲとの差分（ＷＲＬ−ＷＲＲ）と、車両総重量Ｗｍとに基づいてずれ量Ｘを推定する。ここで、ずれ量Ｘは、車両幅方向の中心に対する距離であってもよいし、距離に起因する指標であってもよい。指標としては、例えば、車両幅方向の中心に対して左右に離れるに伴い増加するように設定された複数のレベルであってもよい。なお、ずれ量Ｘの推定は、推定された直進後輪軸重ＷＲＳ、左旋回後輪軸重ＷＲＬおよび右旋回後輪軸重ＷＲＲの少なくとも２つの差分と、車両総重量Ｗｍと、旋回速度および旋回半径に関係する速度Ｖ、操舵角δ、横加速度Ｇｃ、ヨーレートＲなどとの関係をマップでＥＣＵ３が予め記憶しておき、推定された後輪軸重ＷＲの差分に基づいて行っても良い。この場合は、ずれ量を推定するための時間を短縮することができ、応答性の高い車両挙動制御を実現することができる。

次に、ＥＣＵ３は、推定されたずれ量Ｘに基づいて車両挙動制御を実施する（ステップＳＴ２６）。ここでは、ＥＣＵ３は、車両挙動制御を実施するための入力パラメータの１つとして推定されたずれ量Ｘを用い、車両挙動制御を実施する。つまり、ＥＣＵ３は、片荷状態と判定されるような積載状態である場合に、その片荷状態の程度に応じて車両挙動制御を実施することとなる。

以上のように、本実施形態に係る車両挙動システムでは、車両重心状態判定装置１により推定された車両幅方向における車両重心状態、本実施形態ではずれ量Ｘに基づいて車両挙動制御を実施するため、車両挙動制御の実施時に片荷状態の場合や、車両挙動制御の実施中に積載物が移動して片荷状態となった場合など、幅方向重心位置Ｇｘが変化した場合においても、適切に車両挙動制御を実施することができる。特に、ずれ量Ｘを加味した車両挙動制御により、片荷状態の旋回時に発生する虞がある積載車１０の浮き上がりを早期に抑制することができる。

１車両重心状態判定装置
２制動装置
２１マスターシリンダ
２２ブレーキアクチュエータ
２３Ｌ，２３Ｒ左右前輪配管
２４Ｌ，２４Ｒ左右後輪配管
２５ＦＬ〜２５ＲＲホイールシリンダ
２６ＬＳＰＶ
２７前輪ブレーキ圧センサ
２８後輪ブレーキ圧センサ
３ＥＣＵ
４駆動装置
５操舵装置
１０積載車
１１荷台
１２積載物
１３ＦＬ〜１３ＲＲ車輪

Claims

後輪軸重に応じて後輪ブレーキ圧を変更する後輪ブレーキ圧変更手段と、
前輪のブレーキ圧を検出する前輪ブレーキ圧検出手段と、
前記後輪ブレーキ圧変更手段よりも下流側における前記後輪のブレーキ圧を検出する後輪ブレーキ圧検出手段と、
制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、前記後輪ブレーキ圧変更手段の後輪軸重特性とに基づいて後輪軸重を推定する後輪軸重推定手段と、
前記推定された後輪軸重に基づいて車両幅方向における車両重心状態を判定する車両重心状態判定手段と、
を備え、
前記後輪軸重推定手段は、直進時、右旋回時あるいは左旋回時の少なくとも２つの状態で制動が行われた場合の前記後輪軸重をそれぞれ推定することを特徴とする車両重心状態判定装置。
前記請求項１に記載の車両重心状態判定装置において、
前記車両幅方向における車両重心状態は、前記車両幅方向における車両重心位置のずれ量であり、
前記後輪軸重推定手段は、左旋回時および右旋回時の状態で制動が行われた場合の前記後輪軸重をそれぞれ第１の後輪軸重および第２の後輪軸重として推定し、
前記第１の後輪軸重および前記第２の後輪軸重に基づいて前記車両幅方向における車両重心位置のずれ量を推定する車両重心状態判定装置。
前記請求項１または２に記載の車両重心状態判定装置と、
前記車両幅方向における車両重心状態に基づいて、少なくとも制動力を制御することで、車両の挙動を制御する車両挙動制御装置と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御システム。
後輪軸重に応じて後輪ブレーキ圧を変更する手順と、
前輪のブレーキ圧を検出する手順と、
前記後輪軸重に応じて後輪におけるブレーキ圧を変更する後輪ブレーキ圧変更手段よりも下流側における前記後輪のブレーキ圧を検出する手順と、
制動時における検出された前後のブレーキ圧の関係と、前記後輪ブレーキ圧変更手段の後輪軸重特性とに基づいて後輪軸重を推定する手順と、
前記推定された後輪軸重に基づいて車両幅方向における車両重心状態を判定する手順と、
を含み、
前記後輪軸重は、直進時、右旋回時あるいは左旋回時の少なくとも２つの状態で制動が行われた場合に推定されることを特徴とする車両重心状態判定方法。