JP6623782B2 - Apparatus and method for estimating center of gravity of vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、商用車などの車両の重心位置推定装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for estimating the center of gravity of a vehicle such as a commercial vehicle.
従来より、トラック等の商用車では、車両の横転を防ぐため、車両の重心位置を推定することが重要となっている。特に商用車では、積荷の状態によって車両全体の重心の位置が大きく変化するため、積荷を積載した状態での重心位置を推定することが重要となる。 Conventionally, in commercial vehicles such as trucks, it has been important to estimate the position of the center of gravity of the vehicle in order to prevent the vehicle from rolling over. In particular, in commercial vehicles, the position of the center of gravity of the entire vehicle greatly changes depending on the state of the load. Therefore, it is important to estimate the position of the center of gravity with the load loaded.
車両の重心位置を推定する技術に関して、例えば、以下のような提案がされている（特許文献１参照）。
すなわち、商用車では、車高調整機能を備えている。車高調整とは、車両の後輪のエアサスペンションのエアスプリングに対する空気の給排を制御することで、このエアサスペンションよりも上側の部分（以降、バネ上と呼ぶ）の高さや水平面に対する角度を調整する機能である。
特許文献１では、この車高調整の前後において、車両の後軸のロールモーメントおよび後軸のロール角を演算する。そして、車高調整の前後でバネ上のロールモーメントが不変であるとし、これら後軸のロールモーメントおよび後軸のロール角に基づいて、車両の左右重心位置を演算する。
Regarding a technique for estimating the position of the center of gravity of a vehicle, for example, the following proposal has been made (see Patent Document 1).
That is, a commercial vehicle has a vehicle height adjustment function. Height adjustment is the control of the supply and exhaust of air to and from the air springs of the air suspension of the rear wheels of the vehicle, so that the height above the air suspension (hereinafter referred to as the sprung portion) and the angle to the horizontal plane are adjusted. It is a function to adjust.
In Patent Literature 1, before and after this vehicle height adjustment, the roll moment of the rear axle and the roll angle of the rear axle are calculated. Then, it is assumed that the roll moment on the spring remains unchanged before and after the vehicle height adjustment, and the left and right center of gravity of the vehicle is calculated based on the roll moment of the rear shaft and the roll angle of the rear shaft.
特許文献１では、車高調整の前後でバネ上のロールモーメントが不変であるとしたが、実際には、車高調整の前後でロール角が変化するため、バネ上の重心位置が移動してしまう。そのため、バネ上の重心位置をより高精度で推定することが要請されている。 In Patent Literature 1, the roll moment on the spring is invariable before and after the vehicle height adjustment. However, in actuality, since the roll angle changes before and after the vehicle height adjustment, the center of gravity on the spring moves. I will. Therefore, it is required to estimate the position of the center of gravity on the spring with higher accuracy.
本発明は、バネ上の重心位置をより高精度で推定できる車両の重心位置推定装置および重心位置推定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a center-of-gravity position estimating apparatus and a center-of-gravity position estimating method for a vehicle, which can estimate a center of gravity on a spring with higher accuracy.
本発明の車両重心位置推定装置（例えば、後述の車両重心位置推定装置１０）は、後軸に左右一対のサスペンション（例えば、後述のエアサスペンション５Ｌ、５Ｒ）を備える車両（例えば、後述の車両１）の重心位置推定装置であって、前記サスペンションに対する荷重（例えば、後述の荷重ＦＬ、ＦＲ）を演算する荷重演算手段（例えば、後述の後軸サスペンション荷重演算部４１）と、前記荷重演算手段で演算される荷重に基づいて、前記後軸のロールモーメント（例えば、後述の後軸のロールモーメントＭｘＡＳ）を演算するロールモーメント演算手段（例えば、後述の後軸ロールモーメント演算部４２）と、前記サスペンションの変位量（例えば、後述の変位量ＺＬ、ＺＲ）に基づいて、前記後軸のロール角（例えば、後述のロール角φ２）を演算するロール角演算手段（例えば、後述の後軸ロール角演算部４３）と、前記車両の車高を自動で調整する自動車高調整手段（例えば、後述の自動車高調整装置２０）と、前記自動車高調整手段による車高調整前後に亘る状態で、前記車両の固有値である統合ロール剛性の予め設定された暫定値（例えば、後述の統合ロール剛性の暫定値Ｋφ１３＿ｐｒｅｖ）、前記ロールモーメント演算手段で演算されるロールモーメント、および前記ロール角演算手段で演算されるロール角に基づいて、前記統合ロール剛性を補正する統合ロール剛性補正手段（例えば、後述の統合ロール剛性演算部４４）と、前記荷重演算手段で演算される荷重、前記ロールモーメント演算手段で演算されるロールモーメント、前記ロール角演算手段で演算されるロール角、および前記統合ロール剛性補正手段で補正した前記車両の統合ロール剛性（例えば、後述の統合ロール剛性Ｋφ１３）に基づいて、前記左右重心位置（例えば、後述の左右重心位置ｙｃｇ）を演算する左右重心位置演算手段（例えば、後述の左右重心位置演算部４５）と、を備えることを特徴とする。 A vehicle center-of-gravity position estimating device (for example, a vehicle center-of-gravity position estimating device 10 described later) of the present invention includes a vehicle (for example, a vehicle 1 described later) having a pair of left and right suspensions (for example, air suspensions 5L and 5R described later) on a rear shaft. ) a center-of-gravity position estimation apparatus, the load on the suspension (for example, a load F L described later, a load calculating means for calculating a F R) (for example, axial suspension load calculating section 41 after the later), the load operation Means for calculating a roll moment of the rear shaft (for example, a rear shaft roll moment M xAS described later) based on the load calculated by the means (for example, a rear shaft roll moment calculator 42 described later); The roll angle of the rear shaft (for example, described later) is determined based on the displacement of the suspension (for example, displacements Z L and Z R described later). Roll angle calculation means (for example, rear shaft roll angle calculation unit 43 described later) for calculating the roll angle φ 2 of the vehicle, and vehicle height adjustment means (for example, vehicle height adjustment described later) for automatically adjusting the vehicle height of the vehicle. The apparatus 20) and a preset provisional value of the integrated roll stiffness, which is a unique value of the vehicle (for example, a provisional value K φ13_prev of the integrated roll stiffness described later) before and after the vehicle height adjustment by the vehicle height adjustment means. Integrated roll stiffness correction means (for example, integrated roll stiffness calculation described later) for correcting the integrated roll stiffness based on the roll moment calculated by the roll moment calculation means and the roll angle calculated by the roll angle calculation means. Part 44), the load calculated by the load calculating means, the roll moment calculated by the roll moment calculating means, and the roll angle calculation Roll angle computed by the stage, and the integrated roll rigidity correction integrated roll rigidity of the vehicle corrected by means (e.g., integrated roll rigidity K Ø13 below) based on the lateral center of gravity position (e.g., left and right center of gravity below And a left / right center-of-gravity position calculating means (for example, a left / right center-of-gravity position calculating unit 45 described later) for calculating the position y cg ).
また、前記左右重心位置が、前記車両の横転の可能性を示す所定の上限閾値（例えば、後述の上限閾値ｙｍａｘ）以上になると、ドライバに危険性を警報する警報手段（例えば、後述の警報制御部４６）をさらに備えてもよい。 Further, when the left and right center of gravity position is equal to or more than a predetermined upper threshold value (for example, an upper threshold value y max described later) indicating a possibility of the vehicle rolling over, warning means (for example, an alarm device described later) for warning the driver of danger. A control unit 46) may be further provided.
また、前記左右重心位置が、前記車両の横転の可能性を示す所定の上限閾値以上になると、前記車両の走行速度を制限する速度制限手段（例えば、後述の車速制御部４７）をさらに備えてもよい。 Further, when the position of the left and right center of gravity is equal to or more than a predetermined upper threshold value indicating the possibility of the vehicle rolling over, a speed limiting unit (for example, a vehicle speed control unit 47 described later) that further limits the traveling speed of the vehicle is further provided. Is also good.
本発明の車両重心位置推定後軸に左右一対のサスペンションを備える車両の重心位置推定方法であって、前記サスペンションに対する荷重を演算する荷重演算手順と、前記荷重演算手順で演算される荷重に基づいて、前記後軸のロールモーメントを演算するロールモーメント演算手順と、前記サスペンションの変位量に基づいて、前記後軸のロール角を演算するロール角演算手順と、前記車両の車高を自動で調整する車高調整前後に亘る状態で、前記車両の固有値である統合ロール剛性の予め設定された暫定値、前記ロールモーメント演算手順で演算されるロールモーメント、および前記ロール角演算手順で演算されるロール角に基づいて、前記統合ロール剛性を補正する統合ロール剛性補正手順と、前記荷重演算手順で演算される荷重、前記ロールモーメント演算手順で演算されるロールモーメント、前記ロール角演算手順で演算されるロール角、および前記統合ロール剛性補正手順で補正した前記車両の統合ロール剛性に基づいて、前記左右重心位置を演算する左右重心位置演算手順と、を備えることを特徴とする。 A method of estimating the center of gravity of a vehicle including a pair of left and right suspensions on a rear axle for estimating the center of gravity of a vehicle according to the present invention, comprising: a load calculation procedure for calculating a load on the suspension; A roll moment calculation procedure for calculating the rear shaft roll moment, a roll angle calculation procedure for calculating the rear shaft roll angle based on the amount of displacement of the suspension, and automatically adjusting the vehicle height of the vehicle. In a state before and after the vehicle height adjustment, a preset provisional value of the integrated roll stiffness, which is a unique value of the vehicle, a roll moment calculated in the roll moment calculation procedure, and a roll angle calculated in the roll angle calculation procedure The integrated roll stiffness correction procedure for correcting the integrated roll stiffness based on the load calculated in the load calculation procedure, The left and right center of gravity positions are calculated based on the roll moment calculated in the roll moment calculation procedure, the roll angle calculated in the roll angle calculation procedure, and the integrated roll stiffness of the vehicle corrected in the integrated roll stiffness correction procedure. Left and right center of gravity position calculation procedure.
本発明によれば、バネ上の重心位置をより高精度で推定して、特に車両の横転防止装置に用いるのに好適な車両の重心位置推定装置および重心位置推定方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle center-of-gravity position estimating apparatus and a center-of-gravity position estimating method which are suitable for use in a vehicle rollover prevention apparatus, particularly by estimating the center of gravity on a spring with higher accuracy.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両重心位置推定装置１０が設けられた車両１を平面視した模式図である。図２は、車両１を後方から視た模式図である。
車両１は、リーフサスペンション４Ｌ、４Ｒを介して設けられた左前輪２Ｌおよび右前輪２Ｒと、エアサスペンション５Ｌ、５Ｒを介して設けられた左後輪３Ｌおよび右後輪３Ｒと、を備える。また、エアサスペンション５Ｌ、５Ｒは、積荷７が偏積されたバネ上６を支持している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of a vehicle 1 provided with a vehicle center-of-gravity position estimating device 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of the vehicle 1 as viewed from behind.
The vehicle 1 includes a left front wheel 2L and a right front wheel 2R provided via leaf suspensions 4L and 4R, and a left rear wheel 3L and a right rear wheel 3R provided via air suspensions 5L and 5R. The air suspensions 5L, 5R support the sprung mass 6 on which the cargo 7 is unbalanced.
車両重心位置推定装置１０は、エアサスペンション５Ｌ、５Ｒのエアスプリング８Ｌ、８Ｒ内の圧力（以下、単に圧力ＰＬ、ＰＲと称する）を検出する左右一対の圧力センサ１１Ｌ、１１Ｒと、エアスプリング８Ｌ、８Ｒの変位量ＺＬ、ＺＲを検出する左右一対の変位量センサ１２Ｌ、１２Ｒと、自動車高調整装置２０と、コントロールユニット４０と、を備えている。 The vehicle center-of-gravity position estimating device 10 includes a pair of left and right pressure sensors 11L and 11R for detecting pressures in the air springs 8L and 8R of the air suspensions 5L and 5R (hereinafter, simply referred to as pressures PL and PR), and the air springs 8L and 8L. 8R amount of displacement Z L, a pair of left and right displacement sensors 12L, 12R for detecting a Z R, the motor vehicle level control system 20 includes a control unit 40, a.
自動車高調整装置２０は、エアスプリング８Ｌ、８Ｒに対する空気の給排を制御することで、車両１の車高を水平に近づける自動車高調整を実行する。より詳しくは、自動車高調整装置２０は、変位量センサ１２Ｌ、１２Ｒで検出した変位量ＺＬ、ＺＲに基づいて現在のバネ上６の車高を求めるとともに、エアスプリング８Ｌ、８Ｒに空気を供給、若しくはエアスプリング８Ｌ、８Ｒから空気を排出することで、バネ上６を水平状態に近づける。 The vehicle height adjustment device 20 executes the vehicle height adjustment that controls the supply and exhaust of air to and from the air springs 8L and 8R so that the vehicle height of the vehicle 1 approaches the horizontal. More specifically, the vehicle height adjusting device 20 obtains the current vehicle height of the sprung mass 6 based on the displacement amounts Z L and Z R detected by the displacement amount sensors 12L and 12R, and supplies air to the air springs 8L and 8R. By supplying or discharging air from the air springs 8L and 8R, the sprung mass 6 is brought closer to a horizontal state.
コントロールユニット４０は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。
また、コントロールユニット４０は、図３に示すように、後軸サスペンション荷重演算部４１と、後軸ロールモーメント演算部４２と、後軸ロール角演算部４３と、統合ロール剛性演算部４４と、左右重心位置演算部４５と、警報制御部４６と、車速制御部４７とを一部の機能要素として有する。
これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるコントロールユニット４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
The control unit 40 performs various controls of the vehicle 1, and includes a known CPU, ROM, RAM, input ports, output ports, and the like.
As shown in FIG. 3, the control unit 40 includes a rear shaft suspension load calculator 41, a rear shaft roll moment calculator 42, a rear shaft roll angle calculator 43, an integrated roll rigidity calculator 44, It has a center-of-gravity position calculator 45, an alarm controller 46, and a vehicle speed controller 47 as some functional elements.
In the present embodiment, each of these functional elements will be described as being included in the control unit 40, which is an integral piece of hardware. However, any one of them may be provided in separate hardware.
後軸サスペンション荷重演算部４１は、圧力センサ１１Ｌ、１１Ｒから入力される圧力ＰＬ、ＰＲに基づいて、エアスプリング８Ｌ、８Ｒに対する荷重ＦＬ、ＦＲを演算する。
より詳しくは、コントロールユニット４０には、予め実験等により求めたエアスプリング８Ｌ、８Ｒに対する荷重Ｆとエアスプリング圧力Ｐとの関係を示す圧力−荷重特性マップが記憶されている。後軸サスペンション荷重演算部４１は、この内圧−荷重特性マップから、圧力センサ１１Ｌ、１１Ｒで検出される圧力ＰＬ、ＰＲに対応する値を読み取ることで、エアスプリング８Ｌ、８Ｒに対する荷重ＦＬ、ＦＲをリアルタイムで演算する。なお、荷重ＦＬ、ＦＲの演算は、マップに限定されず、近似式等から演算してもよい。
Rear axle suspension load calculating unit 41, a pressure sensor 11L, on the basis of the pressure PL, PR input from 11R, calculates an air spring 8L, the load F L for 8R, the F R.
More specifically, the control unit 40 stores a pressure-load characteristic map indicating the relationship between the load F and the air spring pressure P on the air springs 8L and 8R obtained in advance through experiments and the like. Rear axle suspension load calculating unit 41, the internal pressure - from the load characteristic map, by reading the pressure PL, a value corresponding to the PR detected pressure sensors 11L, at 11R, the load F L air spring 8L, for 8R, F Calculate R in real time. The calculation of the load F L, F R is not limited to the map, it may be calculated from the approximate expression and the like.
また、後軸サスペンション荷重演算部４１は、エアスプリング８Ｌ、８Ｒに対するバネ上５の荷重Ｆｚを演算する。具体的には、後軸サスペンション荷重演算部４１で演算したエアスプリング８Ｌ、８Ｒに対する荷重ＦＬ、ＦＲの和をバネ上荷重Ｆｚとする。 Further, the rear shaft suspension load calculation unit 41 calculates a load Fz of the sprung mass 5 on the air springs 8L and 8R. Specifically, the air spring 8L calculated in rear axle suspension load calculating unit 41, and the load F L, sprung load Fz sum of F R for 8R.
後軸ロールモーメント演算部４２は、後軸サスペンション荷重演算部４１で演算した荷重ＦＬ、ＦＲを以下の式（１）に代入することで、積荷の偏積によって生じる後軸のロールモーメントＭｘＡＳを演算する。 Rear axle roll moment calculation unit 42, the load F L calculated in rear axle suspension load calculating section 41, F R a is substituted into equation (1) below, the roll moment of the rear axle caused by segregation of the cargo M Calculate xAS .
なお、式（１）において、ｙＬは左後輪のエアスプリング８Ｌから車両の左右方向中央までの水平方向の距離、ｙＲは右後輪のエアスプリング８Ｒから車両の左右方向中央までの水平方向の距離を示している。 In equation (1), y L is the horizontal distance from the left rear wheel air spring 8L to the center in the left-right direction of the vehicle, and y R is the horizontal distance from the right rear wheel air spring 8R to the center in the left-right direction of the vehicle. The distance in the direction is shown.
後軸ロール角演算部４３は、変位量センサ１２Ｌ，１２Ｒで検出した変位量ＺＬ、ＺＲを以下の式（２）に代入することで、左右のエアスプリング８Ｌ、８Ｒの変位差によって生じる後軸のロール角φ２を演算する。 The rear axle roll angle calculation unit 43 substitutes the displacement amounts Z L and Z R detected by the displacement amount sensors 12L and 12R into the following equation (2) to generate a difference in displacement between the left and right air springs 8L and 8R. calculating a roll angle phi 2 of the rear axle.
統合ロール剛性演算部４４は、車高調整の前後に亘る状態量に基づいて、車両１に固有の統合ロール剛性Ｋφ１３を演算する。統合ロール剛性Ｋφ１３とは、前後軸のロール剛性や車体フレームの捻り剛性等を統合して、車両１のバネ上全体を一つの剛体と見なしたロール剛性であり、エアスプリング８Ｌ、８Ｒ以外の前後のサスペンションロール剛性の和である。
ここで、バネ上のロールモーメントＭｘについて、以下の式（３）が成立する。
The integrated roll rigidity calculation unit 44 calculates the integrated roll rigidity K φ13 unique to the vehicle 1 based on the state quantities before and after the vehicle height adjustment. The integrated roll stiffness K φ13 is the roll stiffness obtained by integrating the roll stiffness of the front-rear axis and the torsional stiffness of the vehicle body frame, and assuming that the entire spring of the vehicle 1 is regarded as one rigid body, other than the air springs 8L and 8R. Is the sum of the rigidity of the suspension rolls before and after.
Here, the roll moment M x sprung, the following equation (3) is satisfied.
図４は、車高調整前の状態を示す模式図であり、図５は、車高調整後の状態を示す模式図である。
自動車高調整装置２０による車高調整前の状態をａ、車高調整後の状態をｂとすると、車高調整前のバネ上のロールモーメントをＭｘａ、車高調整後のバネ上のロールモーメントをＭｘｂについて、以下の式（４）が成立する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state before vehicle height adjustment, and FIG. 5 is a schematic diagram showing a state after vehicle height adjustment.
If the state before the vehicle height adjustment by the vehicle height adjustment device 20 is a and the state after the vehicle height adjustment is b, the roll moment on the spring before the vehicle height adjustment is Mxa, and the roll moment on the spring after the vehicle height adjustment is Mxa. The following equation (4) holds for Mxb.
以上の式（４）を統合ロール剛性Ｋφ１３について整理すると、以下の式（５）が得られる。 To summarize the above formula (4) integrated roll rigidity K? 13, of formula (5) is obtained.
式（５）の第一項は、車高調整の前後における後軸ロール角に対するエアバネロールモーメントの傾きである。そこで、車高調整の前後に加えて、車高調整中についても、後軸ロール角φ２に対するロールモーメントＭｘＡＳの比例係数を求めて、この比例係数の近似式（一次式）を最小二乗法により算出し、式（５）の第一項とする。この第一項をｆ（ＭｘＡＳ，φ２）とすると、式（５）は、式（６）のようになる。
なお、後軸ロール角φ２およびロールモーメントＭｘＡＳのデータ数を増やすことで、近似式の精度をさらに向上できる。
The first term in equation (5) is the inclination of the air spring roll moment with respect to the rear axle roll angle before and after the vehicle height adjustment. Therefore, in addition to front and rear vehicle height adjustment, for even during the vehicle height adjustment, seeking a proportional coefficient of roll moment M XAS for the rear axle roll angle phi 2, the method of least squares approximation formula of the proportional coefficient (linear equation) Is calculated as the first term of the equation (5). Assuming that the first term is f (M × AS , φ 2 ), equation (5) becomes equation (6).
Note that by increasing the number of data of the rear axle roll angle phi 2 and the roll moment M XAS, can further improve the accuracy of the approximation.
また、バネ上のロールモーメントをＭｘは、バネ上の総重量をＦｚとし、バネ上の左右重心位置をｙｃｇとすると、以下の式（７）が成立する。 Further, Mx the roll moment on the spring, the total weight of the sprung and F z, the right and left center of gravity of the sprung and y cg, the following equation (7) is satisfied.
式（７）は、車高調整の前後においても成立するので、車高調整前を示す符号ａ、車高調整後を示す符号ｂを用いて、以下の式（８）が成立する。 Since the equation (7) is established before and after the vehicle height adjustment, the following equation (8) is established using the code a indicating before the vehicle height adjustment and the code b indicating after the vehicle height adjustment.
式（８）を式（６）に代入すると、以下の式（９）が得られる。 By substituting equation (8) into equation (6), the following equation (9) is obtained.
式（９）の第２項のうち，未知の変数となるのが車高調整前後における左右重心位置の変化量（ｙｃｇｂ−ｙｃｇａ）である。この車高調整の前後におけるバネ上の重心の左右横位置の変化量（ｙｃｇｂ−ｙｃｇａ）が判れば、統合ロール剛性Ｋφ１３を補正できることになる。 Among the second terms of the equation (9), an unknown variable is a change amount (y cgb −y cga ) of the left and right center of gravity before and after the vehicle height adjustment. If the change amount of the left and right lateral position of the center of gravity of the sprung before and after the vehicle height adjustment (y cgb -y cga) is known, it makes it possible to correct integration roll stiffness K Ø13.
ここで、式（４）および式（８）より、以下の式（１０）が導き出される。式（１０）におけるＫφ１３＿ｐｒｅｖは、統合ロール剛性の暫定値（初期値あるいは前回に推定した値）である。 Here, the following Expression (10) is derived from Expressions (4) and (8). K φ13_prev in Expression (10) is a provisional value (initial value or value estimated last time) of the integrated roll rigidity.
式（９）、式（１０）を整理すると、以下の式（１１）となる。 Equations (9) and (10) are rearranged into the following equation (11).
左右重心位置演算部４５は、車両１の停車時において、以下の式（１２）に、後軸ロールモーメント演算部４２で演算したロールモーメントＭｘＡＳ、後軸ロール角演算部４３で演算したロール角φ２、および後軸サスペンション荷重演算部４１で演算したバネ上荷重Ｆｚを代入するとともに、統合ロール剛性演算部４４で演算した統合ロール剛性Ｋφ１３を代入することで、車両１の左右重心位置ｙｃｇを演算する。 When the vehicle 1 is stopped, the left and right center-of-gravity position calculation unit 45 calculates the roll moment M xAS calculated by the rear shaft roll moment calculation unit 42 and the roll angle calculated by the rear shaft roll angle calculation unit 43 in Expression (12) below. phi 2, and with substitutes sprung load F z calculated in rear axle suspension load calculating section 41, by substituting the integrated roll rigidity K Ø13 computed in the integrated roll rigidity calculation unit 44, the left and right position of the center of gravity of the vehicle 1 Calculate ycg .
警報制御部４６は、左右重心位置演算部４５で演算された左右重心位置ｙｃｇに基づいて、車両１に横転の可能性があるか否かをドライバに知らせる警報制御を実行する。より詳しくは、コントロールユニット４０には、予め実験等により求めた車両１の旋回走行時に横転の可能性を生じさせる左右重心位置ｙｃｇの絶対値の上限閾値ｙｍａｘが記憶されている。警報制御部４６は、左右重心位置演算部４５で演算した左右重心位置ｙｃｇの絶対値が上限閾値ｙｍａｘ以上の場合に、図示しない運転室の表示装置５１に横転の危険性を表示させる警告を実行する。なお、ドライバへの警告は、表示装置５１に限定されず、例えば、運転室に設けられた図示しないスピーカから音声等で知らせるように構成してもよい。 The warning control unit 46 executes a warning control for notifying the driver whether or not the vehicle 1 has a possibility of rollover based on the left and right center of gravity position y cg calculated by the left and right center of gravity position calculation unit 45. More specifically, the control unit 40, the upper threshold y max of the absolute value of the lateral center of gravity position y cg causing the possibility of rollover during turning traveling of the vehicle 1 obtained by experiment and the like are stored. Alarm control unit 46, when the absolute value of the lateral center of gravity position y cg calculated at lateral center of gravity position calculating unit 45 is equal to or greater than the upper threshold value y max, and displays the risk of rollover in the display device 51 of the cab (not shown) warn Execute In addition, the warning to the driver is not limited to the display device 51, and may be configured to be notified by a sound or the like from a speaker (not shown) provided in the driver's cab.
車速制御部４７は、左右重心位置演算部４５で演算した左右重心位置ｙｃｇの絶対値が上限閾値ｙｍａｘ以上の場合に、車両１の走行速度を制限して横転を回避させる車速制御を実行する。より詳しくは、コントロールユニット４０には、予め実験等により求めた車両１の横転を回避させるリミッタ速度ＶＬｉｍと左右重心位置ｙｃｇの絶対値との関係を示す速度制限マップ（不図示）が記憶されている。車速制御部４７は、左右重心位置演算部４５で演算される左右重心位置ｙｃｇの絶対値が上限閾値ｙｍａｘ以上の場合に、速度制限マップから読み取ったリミッタ速度ＶＬｉｍをエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５２に出力することで、車両１の走行速度を制限するように構成されている。 When the absolute value of the left-right center of gravity position y cg calculated by the left-right center-of-gravity position calculation unit 45 is equal to or larger than the upper threshold ymax , the vehicle speed control unit 47 executes vehicle speed control for limiting the traveling speed of the vehicle 1 to avoid rollover. I do. More specifically, the control unit 40, pre-absolute value and the speed limit map showing the relationship of the limiter speed VLim to avoid rollover of the vehicle 1 obtained by an experiment or the like and lateral centroid position y cg (not shown) is stored ing. Vehicle speed control unit 47, the left and right center-of-gravity position when the absolute value of the lateral center of gravity position y cg calculated by the arithmetic unit 45 is more than the upper threshold value y max, limiter speed VLim the engine control unit read from the speed restriction map (ECU) The output to the control unit 52 limits the traveling speed of the vehicle 1.
次に、図６に基づいて、本発明の車両重心位置推定装置１０による制御フローを説明する。なお、本制御は、イグニッションキーのＯＮ操作と同時にスタートする。 Next, a control flow by the vehicle center-of-gravity position estimating device 10 of the present invention will be described with reference to FIG. This control is started at the same time when the ignition key is turned ON.
ステップＳ１では、車高調整前の状態で、後軸ロールモーメント演算部４２によるロールモーメントＭｘＡＳａの演算が実行されると共に、後軸ロール角演算部４３によるロール角φ２ａの演算が実行される。 In step S1, in a state before the vehicle height adjustment, with operation of the roll moment M XASa by rear axle roll moment calculating unit 42 is executed, the calculation of the roll angle phi 2a by the rear axle roll angle calculating unit 43 is executed .
ステップＳ２では、自動車高調整装置２０による車高調整が実行される。なお、この車高調整の実行中も、後軸ロールモーメント演算部４２によるロールモーメントＭｘＡＳの演算が実行されると共に、後軸ロール角演算部４３によるロール角φ２の演算が実行される。 In step S2, the vehicle height adjustment by the vehicle height adjustment device 20 is executed. Incidentally, during this height adjustment, with operation of the roll moment M XAS by rear axle roll moment calculating unit 42 is executed, the calculation of the roll angle phi 2 according to the rear axle roll angle calculating unit 43 is executed.
ステップＳ３では、車高調整後の状態で、後軸ロールモーメント演算部４２によるロールモーメントＭｘＡＳｂの演算が実行されると共に、後軸ロール角演算部４３によるロール角φ２ｂの演算が実行される。 In step S3, in the state after the vehicle height adjustment, the calculation of the roll moment MxASb by the rear axle roll moment calculation unit 42 is performed, and the calculation of the roll angle φ 2b by the rear axle roll angle calculation unit 43 is performed. .
ステップＳ４では、統合ロール剛性演算部４４により、統合ロール剛性Ｋφ１３の演算が実行される。すなわち、後軸ロール角φ２に対するロールモーメントＭｘＡＳの比例係数を求めて、この比例係数の近似式（一次式）であるｆ（ＭｘＡＳ，φ２）を最小二乗法により算出する。また、上述の式（１１）に、このｆ（ＭｘＡＳ，φ２）、Ｓ１で演算された車高調整前のロールモーメントＭｘＡＳａおよびロール角φ２ａが代入されると共に、Ｓ３で演算された車高調整後のロールモーメントＭｘＡＳｂおよびロール角φ２ｂが代入される。 In step S4, the integrated roll stiffness calculation unit 44 calculates the integrated roll stiffness K φ13 . That is, seeking proportional coefficient of the roll moment M XAS for the rear axle roll angle phi 2, calculates the an approximation formula for the proportional coefficient (linear equation) f (M xAS, φ 2 ) a method of least squares. Further, the equation (11) described above, the f (M XAS, phi 2), together with the height adjustment before the roll moment M XASa and roll angle phi 2a is substituted calculated in S1, which is calculated in S3 roll moment M XASb and roll angle phi 2b after the vehicle height adjustment is substituted.
ステップＳ５では、左右重心位置演算部４５による左右重心位置ｙｃｇの演算が実行される。すなわち、上述の式（１２）に、ロールモーメントＭｘＡＳおよびロール角φ２、Ｓ４で演算された統合ロール剛性Ｋφ１３、およびバネ上荷重Ｆｚが代入される。 In step S5, the calculation of the left-right center-of-gravity position ycg is performed by the left-right center-of-gravity position calculation unit 45. That is, the above equation (12), the roll moment M XAS and roll angle phi 2, S4 calculated in the integrated roll rigidity K Ø13, and sprung load F z is substituted.
ステップＳ６では、Ｓ５で演算された左右重心位置ｙｃｇの絶対値が車両１の横転の可能性を示す上限閾値ｙｍａｘ以上であるか否かが判定される。左右重心位置ｙｃｇの絶対値が上限閾値ｙｍａｘ以上の場合はＳ７に進み、左右重心位置ｙｃｇの絶対値が上限閾値ｙｍａｘ未満の場合はリターンされる。 In step S6, it is determined whether the absolute value of the left-right center of gravity position ycg calculated in S5 is equal to or greater than an upper threshold ymax indicating the possibility of the vehicle 1 rolling over. If the absolute value of the left and right center of gravity y cg is equal to or greater than the upper threshold y max , the process proceeds to S7. If the absolute value of the left and right center of gravity y cg is less than the upper threshold y max , the process returns.
ステップＳ７では、警報制御部４６によって、表示装置５１に横転の危険性を表示する警告が実行される。さらに、ステップＳ８では、車速制御部４７によって、車両１の走行速度がリミッタ速度ＶＬｉｍで制限されてリターンされる。 In step S <b> 7, a warning that displays the danger of rollover is displayed on the display device 51 by the warning control unit 46. Further, in step S8, the traveling speed of the vehicle 1 is limited by the limiter speed VLim by the vehicle speed control unit 47, and the process returns.
［本実施形態における効果］
以上説明したように、本実施形態における車両重心位置推定装置１０によれば、統合ロール剛性の予め設定された暫定値Ｋφ１３＿ｐｒｅｖ、ロールモーメントＭｘＡＳ、およびロール角φ２に基づいて、統合ロール剛性Ｋφ１３を演算し、次に、バネ上荷重Ｆｚ、ロールモーメントＭｘＡＳ、ロール角φ２、およびこの統合ロール剛性Ｋφ１３を入力値として含むモデル式（１２）に基づいて、車両１の左右重心位置ｙｃｇを演算する。したがって、車高調整の前後にかけての状態量から統合ロール剛性Ｋφ１３を従来に比べてより高精度に演算することが可能となり、車両１の左右重心位置ｙｃｇを高精度に推定することができる。
[Effects of this embodiment]
As described above, according to the vehicle center-of-gravity position estimating device 10 in the present embodiment, the integrated roll stiffness is determined based on the preset provisional value K φ13_prev , the roll moment M xAS , and the roll angle φ 2 of the integrated roll stiffness. K φ13 is calculated, and then the left and right sides of the vehicle 1 are determined based on a model formula (12) including the sprung load F z , the roll moment M xAS , the roll angle φ 2 , and the integrated roll rigidity K φ13 as input values. The center of gravity position ycg is calculated. Therefore, the integrated roll stiffness K φ13 can be calculated with higher accuracy from the state quantities before and after the vehicle height adjustment than before, and the left and right center of gravity y cg of the vehicle 1 can be estimated with high accuracy. .
車両重心位置推定装置１０は、左右重心位置ｙｃｇの絶対値が横転の可能性を生じさせる上限閾値ｙｍａｘ以上になると、表示装置５１に横転の危険性を表示して警告を実行するように構成されている。したがって、左右重心位置ｙｃｇの移動による横転の危険性をドライバに確実に知らせることが可能となり、ドライバに横転を回避させる安全な走行を促すことができる。 Vehicle center-of-gravity position estimation system 10, as the absolute value of the lateral center of gravity position y cg is becomes equal to or larger than the upper threshold value y max causing the possibility of rollover, executes a warning by displaying the risk of rollover in the display device 51 It is configured. Therefore, it is possible to reliably inform the driver of the danger of rollover due to the movement of the left-right center of gravity position ycg , and to encourage the driver to drive safely to avoid rollover.
また、車両重心位置推定装置１０は、左右重心位置ｙｃｇの絶対値が横転の可能性を生じさせる上限閾値ｙｍａｘ以上になると、横転を回避させるリミッタ速度ＶＬｉｍで車両１の走行速度を制限するように構成されている。したがって、左右重心位置ｙｃｇの移動による車両１の横転を効果的に抑止することが可能になる。 Further, the vehicle center-of-gravity position estimation system 10 limits the absolute value of the lateral center of gravity position y cg is greater than or equal to the upper threshold value y max causing the possibility of rollover, the traveling speed of the vehicle 1 by the limiter speed VLim to avoid rollover It is configured as follows. Therefore, the rollover of the vehicle 1 due to the movement of the left and right center of gravity position ycg can be effectively suppressed.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
例えば、上述の車両重心位置推定装置１０が適用可能な車両は、後輪にエアサスペンションを備えるものに限定されず、前後輪ともにエアサスペンションを備える車両や、前後輪ともにリーフサスペンションを備える車両であってもよい。前後輪ともにリーフサスペンションの場合は、各リーフサスペンションに荷重計を設ければよい。また、車両１はトラックに限定されず、乗用車等の他の車両であってもよい。 For example, the vehicle to which the above-described vehicle center-of-gravity position estimating device 10 can be applied is not limited to a vehicle having an air suspension on a rear wheel, and is a vehicle having an air suspension on both front and rear wheels and a vehicle having a leaf suspension on both front and rear wheels. You may. When both the front and rear wheels are leaf suspensions, a load meter may be provided for each leaf suspension. Further, the vehicle 1 is not limited to a truck, and may be another vehicle such as a passenger car.
１ 車両
２Ｌ、２Ｒ 左右前輪
３Ｌ、３Ｒ 左右後輪
４Ｌ、４Ｒ リーフサスペンション
５Ｌ、５Ｒ エアサスペンション
６ バネ上
７ 積荷
８Ｌ、８Ｒ エアスプリング
１０ 重心位置推定装置
１１Ｌ、１１Ｒ 圧力センサ
１２Ｌ、１２Ｒ 変位量センサ
２０ 自動車高調整装置
４０ コントロールユニット
４１ 後軸サスペンション荷重演算部（荷重演算手段）
４２ 後軸ロールモーメント演算部（ロールモーメント演算手段）
４３ 後軸ロール角演算部（ロール角演算手段）
４４ 統合ロール剛性演算部（統合ロール剛性補正手段）
４５ 左右重心位置演算部（重心位置演算手段）
４６ 警報制御部（警報手段）
４７ 車速制御部（車速制限手段）
Reference Signs List 1 vehicle 2L, 2R left and right front wheels 3L, 3R left and right rear wheels 4L, 4R leaf suspension 5L, 5R air suspension 6 sprung 7 loading 8L, 8R air spring 10 center of gravity position estimation device 11L, 11R pressure sensor 12L, 12R displacement sensor 20 Vehicle height adjustment device 40 Control unit 41 Rear axle suspension load calculation unit (load calculation means)
42 Rear shaft roll moment calculation unit (roll moment calculation means)
43 Rear shaft roll angle calculator (roll angle calculator)
44 Integrated roll rigidity calculation unit (Integrated roll rigidity correction means)
45 Left and right center-of-gravity position calculation unit (centroid position calculation means)
46 Alarm control unit (alarm means)
47 Vehicle speed control unit (vehicle speed limiting means)
Claims (4)
前記サスペンションに対する荷重を演算する荷重演算手段と、
前記荷重演算手段で演算される荷重に基づいて、前記後軸のロールモーメントを演算するロールモーメント演算手段と、
前記サスペンションの変位量に基づいて、前記後軸のロール角を演算するロール角演算手段と、
前記車両の車高を自動で調整する自動車高調整手段と、
前記自動車高調整手段による車高調整前後に亘る状態で、前記車両の固有値である統合ロール剛性の予め設定された暫定値、前記ロールモーメント演算手段で演算されるロールモーメント、および前記ロール角演算手段で演算されるロール角に基づいて、前記統合ロール剛性を補正する統合ロール剛性補正手段と、
前記荷重演算手段で演算される荷重、前記ロールモーメント演算手段で演算されるロールモーメント、前記ロール角演算手段で演算されるロール角、および前記統合ロール剛性補正手段で補正した前記車両の統合ロール剛性に基づいて、前記車両の左右重心位置を演算する左右重心位置演算手段と、を備えることを特徴とする車両の重心位置推定装置。 A center-of-gravity position estimation device for a vehicle including a pair of left and right suspensions on a rear shaft,
Load calculating means for calculating a load on the suspension,
Roll moment calculating means for calculating the roll moment of the rear shaft, based on the load calculated by the load calculating means,
Roll angle calculation means for calculating the roll angle of the rear shaft based on the amount of displacement of the suspension,
Vehicle height adjusting means for automatically adjusting the vehicle height of the vehicle,
In a state before and after the vehicle height adjustment by the vehicle height adjustment unit, a preset provisional value of the integrated roll stiffness, which is a unique value of the vehicle, a roll moment calculated by the roll moment calculation unit, and the roll angle calculation unit Integrated roll rigidity correction means for correcting the integrated roll rigidity based on the roll angle calculated in
The load calculated by the load calculating means, the roll moment calculated by the roll moment calculating means, the roll angle calculated by the roll angle calculating means, and the integrated roll stiffness of the vehicle corrected by the integrated roll stiffness correcting means And a left-right center-of-gravity position calculating means for calculating a left-right center-of-gravity position of the vehicle based on the above.
前記サスペンションに対する荷重を演算する荷重演算手順と、
前記荷重演算手順で演算される荷重に基づいて、前記後軸のロールモーメントを演算するロールモーメント演算手順と、
前記サスペンションの変位量に基づいて、前記後軸のロール角を演算するロール角演算手順と、
前記車両の車高を自動で調整する車高調整前後に亘る状態で、前記車両の固有値である統合ロール剛性の予め設定された暫定値、前記ロールモーメント演算手順で演算されるロールモーメント、および前記ロール角演算手順で演算されるロール角に基づいて、前記統合ロール剛性を補正する統合ロール剛性補正手順と、
前記荷重演算手順で演算される荷重、前記ロールモーメント演算手順で演算されるロールモーメント、前記ロール角演算手順で演算されるロール角、および前記統合ロール剛性補正手順で補正した前記車両の統合ロール剛性に基づいて、前記車両の左右重心位置を演算する左右重心位置演算手順と、を備えることを特徴とする車両の重心位置推定方法。
A method of estimating the center of gravity of a vehicle having a pair of left and right suspensions on a rear axle,
A load calculation procedure for calculating a load on the suspension,
A roll moment calculating step of calculating a roll moment of the rear shaft based on the load calculated in the load calculating step;
A roll angle calculation procedure for calculating a roll angle of the rear shaft based on a displacement amount of the suspension;
In a state before and after the vehicle height adjustment for automatically adjusting the vehicle height of the vehicle, a preset provisional value of an integrated roll stiffness that is a unique value of the vehicle, a roll moment calculated in the roll moment calculation procedure, and An integrated roll stiffness correction procedure for correcting the integrated roll stiffness based on the roll angle calculated in the roll angle calculation procedure,
The load calculated in the load calculation procedure, the roll moment calculated in the roll moment calculation procedure, the roll angle calculated in the roll angle calculation procedure, and the integrated roll stiffness of the vehicle corrected in the integrated roll stiffness correction procedure And a left / right center of gravity position calculating procedure for calculating a left / right center of gravity position of the vehicle based on the vehicle.
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