JP7480590B2 - 推定装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両の重心位置を推定する推定装置に関する。

車両において、加速時や減速時等における走行姿勢の安定性を保つ制御を行うためには、車両の重心位置を正確に把握することが好ましい。しかしながら、車両の重心位置は常に一定なのではなく、車両内における乗員や荷物の配置等により変化する。

下記特許文献１には、車両の重心位置を推定するための重心推定装置についての記載がある。当該重心推定装置では、各車輪に加えられるトルクの制御値に基づいて演算を行うことで、各車輪が路面から受けている荷重の値を推定し、当該荷重の推定値に基づいて重心位置を推定することとしている。

国際公開第２０１４／０６１１０８号

上記の「制御値」は、車輪に加えられるトルクについての指令値であるから、実際のトルクに必ずしも一致するとは限らず、実際のトルクとの間で乖離が生じることがある。このような乖離が生じると、車両の重心位置を正確に推定することができなくなってしまう。

本開示は、車両の重心位置を正確に推定することのできる推定装置、を提供することを目的とする。

本開示に係る推定装置は、車両（１００）の重心位置を推定する推定装置（１０）であって、車両の車輪（１４１，１４２，１４３，１４４）に加えられる制動力又は駆動力を示す情報、である制駆動力情報を、力を検知するセンサ（１６１，１６２，１６３，１６４，１８１，１８２，１８３，１８４）からの信号に基づいて取得する制駆動力取得部（１３）と、車輪が路面から受けている輪荷重を、制駆動力情報に基づいて取得する輪荷重取得部（１４）と、車両が有するそれぞれの車輪ごとの、輪荷重の値に基づいて、車両の重心位置を推定する推定部（１５）と、を備える。

このような推定装置では、車両の車輪に加えられる制動力又は駆動力を示す情報、である制駆動力情報が、力を検知するセンサからの信号に基づいて取得される。センサからの信号に基づいて、すなわち、制御値ではなく実測値として制駆動力情報が取得されるので、当該制駆動力情報に基づいて車両の重心位置を正確に推定することができる。

本開示によれば、車両の重心位置を正確に推定することのできる推定装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る推定装置が搭載される車両、の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る推定装置の構成を模式的に示す図である。 図３は、スリップ率と摩擦係数との関係を示すグラフである。 図４は、第１実施形態における、各車輪の輪荷重を習得する方法について説明するための図である。 図５は、第１実施形態における、輪荷重に基づく重心位置の推定方法について説明するための図である。 図６は、第１実施形態における、輪荷重に基づく重心位置の推定方法について説明するための図である。 図７は、第１実施形態に係る推定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態における、輪荷重に基づく重心位置の推定方法について説明するための図である。 図９は、第２実施形態に係る推定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、第３実施形態に係る推定装置が搭載される車両、の構成を模式的に示す図である。 図１１は、第３実施形態に係る推定装置の構成を模式的に示す図である。 図１２は、第４実施形態に係る推定装置が搭載される車両、の構成を模式的に示す図である。 図１３は、第４実施形態に係る推定装置の構成を模式的に示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る推定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、第５実施形態に係る推定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る推定装置１０は、車両１００に搭載されるものであり、車両１００の重心位置を推定するための装置として構成されている。推定装置１０の説明に先立ち、車両１００の構成について図１を参照しながら先ず説明する。図１は、車両１００の構成を上面視で模式的に描いたものである。

本実施形態の車両１００は、運転に必要な操作の全部が自動的に行われる自動運転車両として構成されている。このように、車両１００は、運転に必要な操作の全部が自動的に行われる車両であってもよいのであるが、運転に必要な操作の一部又は全部が運転者によって行われる車両であってもよい。

図１に示されるように、車両１００は、車体１０１と、車輪１４１、１４２、１４３、１４４と、モータジェネレータ１１０と、インバータ１１１と、蓄電池１１２と、を備えている。

車体１０１は、車両１００の本体部分であり、一般に「ボディ」と称される部分である。車輪１４１は、車体１０１の前方且つ左側となる位置に設けられた車輪である。車輪１４２は、車体１０１の前方且つ右側となる位置に設けられた車輪である。車輪１４３は、車体１０１の後方且つ左側となる位置に設けられた車輪である。車輪１４４は、車体１０１の後方且つ右側となる位置に設けられた車輪である。

モータジェネレータ１１０は、車両１００の走行に必要な駆動力を発生させるための回転電機である。モータジェネレータ１１０の動作に必要な電力は、蓄電池１１２から、インバータ１１１を介してモータジェネレータ１１０へと供給される。モータジェネレータ１１０で生じた駆動力は、後述のディファレンシャルギア１２１、１２２を介して、車輪１４１等のそれぞれに伝達される。

インバータ１１１は、蓄電池１１２から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、当該電力をモータジェネレータ１１０へと供給するための電力変換器である。インバータ１１１の動作は推定装置１０により制御される。これにより、モータジェネレータ１１０へと供給される電力が調整され、その結果として、モータジェネレータ１１０で生じる駆動力の大きさが調整される。尚、このような駆動力の調整は、推定装置１０とは別に設けられた上位ＥＣＵにより行われることとしてもよい。

蓄電池１１２は、車両１００の走行に必要な電力を蓄えておくための蓄電装置であり、具体的にはリチウムイオンバッテリである。先に述べたように、蓄電池１１２に蓄えられている電力は、インバータ１１１を介してモータジェネレータ１１０へと供給される。

モータジェネレータ１１０で生じた駆動力を、車輪１４１等に伝達するための構成について説明する。車両１００には、ディファレンシャルギア１２１、１２２が設けられている。また、車輪１４１とディファレンシャルギア１２１との間はドライブシャフト１３１により接続されており、車輪１４２とディファレンシャルギア１２１との間はドライブシャフト１３２により接続されている。同様に、車輪１４３とディファレンシャルギア１２２との間はドライブシャフト１３３により接続されており、車輪１４４とディファレンシャルギア１２２との間はドライブシャフト１３４により接続されている。

モータジェネレータ１１０で生じた駆動力は、ディファレンシャルギア１２１を介してドライブシャフト１３１に伝達され、ドライブシャフト１３１と共に車輪１４１を回転させる。また、上記の駆動力は、ディファレンシャルギア１２１を介してドライブシャフト１３２にも伝達され、ドライブシャフト１３２と共に車輪１４２を回転させる。

モータジェネレータ１１０で生じた駆動力は、ディファレンシャルギア１２１を介してプロペラシャフト１３０にも伝達され、プロペラシャフト１３０を回転させる。当該駆動力は、ディファレンシャルギア１２２を介してドライブシャフト１３３に伝達され、ドライブシャフト１３３と共に車輪１４３を回転させる。また、上記の駆動力は、ディファレンシャルギア１２２を介してドライブシャフト１３４にも伝達され、ドライブシャフト１３４と共に車輪１４４を回転させる。

以上のように、モータジェネレータ１１０で生じた駆動力は、車両１００が有する４つの車輪１４１等の全てに対して伝達される。ドライブシャフト１３１、１３２、１３３、１３４は、それぞれ、車輪１４１、１４２、１４３、１４４に駆動力を伝達するための部材となっている。

車輪１４１には制動装置１５１が設けられている。制動装置１５１は、車輪１４１に制動力を加えるための装置である。制動装置１５１の動作は推定装置１０により制御される。

上記と同様に、車輪１４２には制動装置１５２が設けられており、車輪１４３には制動装置１５３が設けられており、車輪１４４には制動装置１５４が設けられている。制動装置１５２、１５３、１５４のそれぞれの動作は、推定装置１０により制御される。推定装置１０は、制動装置１５１、１５２、１５３、１５４のそれぞれの動作を個別に調整することで、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれの回転速度を個別に、すなわち互いに独立に調整することが可能となっている。

車両１００には、車輪速センサ１７１、１７２、１７３、１７４が設けられている。車輪速センサ１７１は、車輪１４１の単位時間当たりの回転数を測定するためのセンサである。「車輪１４１の単位時間当たりの回転数」のことを、以下では単に「車輪１４１の回転数」のようにも表記する。車輪１４２、１４３、１４４についても同様である。車輪速センサ１７１によって測定された車輪１４１の回転数を示す信号は、推定装置１０へと入力される。

車輪速センサ１７２は、車輪１４２の単位時間当たりの回転数を測定するためのセンサである。車輪速センサ１７２によって測定された車輪１４２の回転数を示す信号は、推定装置１０へと入力される。

車輪速センサ１７３は、車輪１４３の単位時間当たりの回転数を測定するためのセンサである。車輪速センサ１７３によって測定された車輪１４３の回転数を示す信号は、推定装置１０へと入力される。

車輪速センサ１７４は、車輪１４４の単位時間当たりの回転数を測定するためのセンサである。車輪速センサ１７４によって測定された車輪１４４の回転数を示す信号は、推定装置１０へと入力される。

車輪１４１のうち、路面と接する外周部分の近傍となる位置には、輪内センサ１８１が埋め込まれている。輪内センサ１８１は、車輪１４１の周方向に沿って、車輪１４１と路面との間に働く力の大きさを測定するためのセンサである。輪内センサ１８１によって測定される力は、車輪１４１に対し加えられる制動力又は駆動力に等しい。輪内センサ１８１としては、例えば圧電素子等を用いることができる。輪内センサ１８１によって測定された力を示す信号は、推定装置１０へと入力される。

上記と同様に、車輪１４２には輪内センサ１８２が埋め込まれており、車輪１４３には輪内センサ１８３が埋め込まれており、車輪１４４には輪内センサ１８４が埋め込まれている。輪内センサ１８２、１８３、１８４のそれぞれによって測定された力を示す信号は、推定装置１０へと入力される。輪内センサ１８１等から推定装置１０へと入力される信号が示す情報、すなわち、車輪１４１等のそれぞれに加えられる制動力又は駆動力を示す情報のことを、以下では「制駆動力情報」とも称する。

輪内センサ１８２、１８３、１８４は、いずれも力を検知するセンサであって、上記のように制駆動力情報を取得するためのセンサとして車両１００に設けられている。本実施形態では、このような目的の輪内センサ１８２、１８３、１８４が、車両１００が有するそれぞれの車輪１４１等に対して直接取り付けられている。

車両１００のその他の構成について説明する。図２に示されるように、車両１００には加速度センサ１８０が設けられている。加速度センサ１８０は、車両１００の加速度を検出するためのセンサである。加速度センサ１８０は車体１０１に取り付けられている。加速度センサ１８０は、車体１０１の前後方向、左右方向、及び上下方向の各加速度を検出することのできるセンサとして構成されている。加速度センサ１８０により検出された各加速度を示す信号は、推定装置１０へと入力される。加速度センサ１８０に加えて、車両１００のヨーレートを測定するためのヨーレートセンサが設けられていてもよい。

引き続き図２を参照しながら、推定装置１０の構成について説明する。推定装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。尚、本実施形態に係る推定装置１０は、車両１００の重心位置を推定するための処理に加えて、車両１００の走行を制御するための処理をも行う装置として構成されている。このような態様に替えて、車両１００の走行を制御するための処理は別途設けられた上位ＥＣＵが行うこととした上で、推定装置１０は、車両１００の重心位置を推定するための処理のみを行うこととしてもよい。また、車両１００の走行を制御するための処理、及び、車両１００の重心位置を推定するための処理が、車両に設けられた複数の制御装置によって行われることとしてもよい。以下に説明する推定装置１０の機能を実現するための、具体的な装置の構成については、特に限定されない。

推定装置１０は、その機能を表すブロック要素として、トルク調整部１１と、選択部１２と、制駆動力取得部１３と、輪荷重取得部１４と、推定部１５と、を備えている。

トルク調整部１１は、車輪１４１等のそれぞれにおける制動力又は駆動力を、車輪１４１ごとに個別に調整する処理を行う部分である。本実施形態のトルク調整部１１は、制動装置１５１、１５２、１５３、１５４のそれぞれの動作を個別に制御することで、上記の調整を行う。尚、以下の説明においては、車輪１４１等のそれぞれにおける制動力又は駆動力のことを、総じて「制駆動力」とも称する。

選択部１２は、車両１００が有する複数(本実施形態では４つ）の車輪１４１等の中から、２つの車輪を選択する処理を行う部分である。以下では、選択部１２によって選択された２つの車輪のうちの一方を「第１車輪」とも称し、他方を「第２車輪」とも称する。このような選択が行われる理由については、後に説明する。

制駆動力取得部１３は、先に述べた「制駆動力情報」を取得する処理を行う部分である。制駆動力取得部１３は、力を検知するセンサである輪内センサ１８１、１８２、１８３、１８４のそれぞれから入力される信号に基づいて、制駆動力情報を取得する。

輪荷重取得部１４は、制駆動力取得部１３により取得された制駆動力情報に基づいて、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれが路面から受けている輪荷重を、取得する処理を行う部分である。「輪荷重」とは、車輪１４１等のそれぞれが、路面に対し垂直な方向に沿って路面から受ける力のことである。車輪１４１等のそれぞれが受ける輪荷重の大きさは、車両１００の重心位置により変化するものであり、通常は互いに異なる大きさとなる。車輪１４１等のそれぞれについての輪荷重を取得するために、輪荷重取得部１４によって行われる処理の具体的な内容については、後に説明する。

推定部１５は、車両１００が有するそれぞれの車輪１４１、１４２、１４３、１４４ごとの、上記輪荷重の値に基づいて、車両１００の重心位置を推定する処理を行う部分である。重心位置を推定するために、推定部１５によって行われる処理の具体的な内容については、後に説明する。

ここで、スリップ率と摩擦係数との関係について、図３を参照しながら説明する。同図の横軸に示されるスリップ率は、車輪１４１等と路面との間のスリップ状態を示す指標である。例えば、車輪１４１のスリップ率Ｓ_ＬＦは、以下の式（１）により表される。

式（１）における「Ｖ」は、車両１００の車速である。式（１）における「Ｖ_ＬＦ」は、車輪１４１のうち路面に接する部分の、車体１０１に対する相対速度である。

図３の線Ｌ１１等に示されるように、車輪のスリップ率（横軸）と、当該車輪と路面との間の摩擦係数（縦軸）との間には相関がある。線Ｌ１１に示されるのは、例えば路面が乾燥している場合のように、スリップが比較的生じにくい路面状態におけるスリップ率と摩擦係数との関係である。線Ｌ１２に示されるのは、例えば路面が濡れている場合のように、スリップが比較的生じやすい路面状態におけるスリップ率と摩擦係数との関係である。線Ｌ１３に示されるのは、例えば路面が雪で覆われている場合のように、スリップが更に生じやすい路面状態におけるスリップ率と摩擦係数との関係である。線Ｌ１１等に示される各グラフの傾きのことを、以下では「μ勾配」とも称する。

図３に示されるように、スリップ率と摩擦係数との関係は、路面状態に応じて異なるものとなる。換言すれば、路面状態が同じであれば、スリップ率と摩擦係数との関係は概ね一意に定まる。

また、図３に示されるように、線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３のいずれの例においても、スリップ率が比較的小さい範囲においては、スリップ率と摩擦係数との関係は比例関係となる。つまり、スリップ率が比較的小さい範囲においては、スリップ率と摩擦率との関係を示すグラフはいずれも直線状となり、各グラフのμ勾配は、路面状態に応じた一定の値となる。

図３の線Ｌ１１に示される例において、車輪のスリップ率がＳ_１であるときには、当該車輪が受ける輪荷重はＮ_１となっており、当該車輪が路面に沿って受ける力はＦ_１となっている。また、車輪のスリップ率がＳ_２であるときには、当該車輪が受ける輪荷重はＮ_２となっており、当該車輪が路面に沿って受ける力はＦ_２となっている。

車輪のスリップ率がＳ_１であるとき、及びＳ_２であるときのいずれにおいても、上記のようにμ勾配は一定の値となっている。このため、μ_１＝Ｆ_１／Ｎ_１と表し、μ_２＝Ｆ_２／Ｎ_２と表すと、（Ｓ_１，μ_１）の点、及び（Ｓ_２，μ_２）の点は、図３においていずれも同一の直線上の点として描かれている。

先に述べたように、推定装置１０では、輪荷重取得部１４が車輪１４１等のそれぞれについての輪荷重を取得し、取得された各輪荷重の値に基づいて、推定部１５が車両１００の重心位置を推定する。

車輪１４１等のそれぞれについての輪荷重を取得するために、輪荷重取得部１４によって行われる処理の内容について説明する。図３を参照しながら説明したように、車両１００が走行している路面状態が一定であれば、車輪１４１等のそれぞれについてのμ勾配は全て同じ値となる。このため、以下の式（２）が成立する。

式（２）における「μ_ＬＦ」は、左側前方の車輪１４１と路面との間の摩擦係数である。式（２）における「Ｓ_ＬＦ」は、車輪１４１のスリップ率である。以下同様に、「μ_ＬＲ」は、左側後方の車輪１４３と路面との間の摩擦係数である。「Ｓ_ＬＲ」は、車輪１４３のスリップ率である。「μ_ＲＦ」は、右側前方の車輪１４２と路面との間の摩擦係数である。「Ｓ_ＲＦ」は、車輪１４２のスリップ率である。「μ_ＲＲ」は、右側後方の車輪１４４と路面との間の摩擦係数である。「Ｓ_ＲＲ」は、車輪１４４のスリップ率である。

ここで、車輪１４１の回転数と車輪１４３の回転数とが互いに同じとなるように制御を行えば、当該制御を行っているときにおいてはＳ_ＬＦ＝Ｓ_ＬＲとなるので、式（２）から以下の式（３）を導くことができる。

ここで、車輪１４１が路面から受ける輪荷重を、以下では「Ｎ_ＬＦ」と表記する。また、車輪１４１が路面に沿って受ける力を、以下では「Ｆ_ＬＦ」と表記する。同様に、車輪１４３が路面から受ける輪荷重を、以下では「Ｎ_ＬＲ」と表記する。車輪１４３が路面に沿って受ける力を、以下では「Ｆ_ＬＲ」と表記する。車輪１４２が路面から受ける輪荷重を、以下では「Ｎ_ＲＦ」と表記する。車輪１４２が路面に沿って受ける力を、以下では「Ｆ_ＲＦ」と表記する。車輪１４４が路面から受ける輪荷重を、以下では「Ｎ_ＲＲ」と表記する。車輪１４４が路面に沿って受ける力を、以下では「Ｆ_ＲＲ」と表記する。

Ｎ_ＬＦやＦ_ＬＦ等を用いると、式（３）は以下の式（４）のように変形することができる。

式（４）を更に変形すると、Ｎ_ＬＦとＮ_ＬＲとの関係を以下の式（５）によって表すことができる。

式（５）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＬＲ／Ｆ_ＬＦ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４３が受けている輪荷重Ｎ_ＬＲと、の比率ということができる。このような、一対の車輪のそれぞれが受けている輪荷重の比率のことを、以下では「輪荷重比率」とも称する。

Ｆ_ＬＲ、Ｆ_ＬＦの値は、それぞれ、輪内センサ１８１、１８３からの信号に基づいて直接取得することができる。このため、この例における輪荷重比率、すなわち、Ｆ_ＬＲ／Ｆ_ＬＦの値は、制駆動力情報に基づいて取得することのできる既知の値である。

以上に説明した例のように、車両１００が有する複数の車輪のうち、一対の車輪の回転数が同じとなるように制御を行っているときにおいては、その一対の車輪についての輪荷重比率を算出し、式（５）のような、それぞれの輪荷重の関係を表す式を得ることができる。

推定装置１０では、選択部１２によって選択された一対の車輪、すなわち、先に述べた第１車輪と第２車輪とについて、それぞれの回転数を一時的に互いに一致させた状態とする処理が、制駆動力取得部１３により行われる。その状態において、第１車輪についての制駆動力情報である第１情報（上記の例ではＦ_ＬＦ）、及び、第２車輪についての制駆動力情報である第２情報（上記の例ではＦ_ＬＲ）が、制駆動力取得部１３によって取得される。更に、第１情報と第２情報とに基づいて、第１車輪と第２車輪との間における上記の輪荷重比率を算出する処理が、輪荷重取得部１４によって行われる。

上記の例では、第１車輪として車輪１４１を選択し、第２車輪として車輪１４３を選択した結果として、上記の式（５）が得られている。第１車輪として車輪１４１を選択し、第２車輪として車輪１４２を選択し、上記と同様の処理を行えば、以下の式（６）を得ることができる。

同様に、第１車輪として車輪１４１を選択し、第２車輪として車輪１４４を選択し、上記と同様の処理を行えば、以下の式（７）を得ることができる。

式（６）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＲＦ／Ｆ_ＬＦ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４２が受けている輪荷重Ｎ_ＲＦと、の輪荷重比率である。式（７）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＲＲ／Ｆ_ＬＦ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４４が受けている輪荷重Ｎ_ＲＲと、の輪荷重比率である。先に述べた式（５）に示される輪荷重比率と同様に、式（６）及び式（７）のそれぞれに示される輪荷重比率は、輪内センサ１８１等からの制駆動力情報に基づいて取得することのできる既知の値である。

式（５）、式（６）、式（７）は、それぞれ、車輪１４３、車輪１４２、車輪１４４の輪荷重を、いずれも車輪１４１の輪荷重との関係により表す式となっている。それぞれの式を得るために、選択部１２は、第１車輪として常に特定の車輪１４１を選択した上で、第２車輪としてそれ以外の車輪１４３、１４２、１４４を順次選択して行くこととなる。第１車輪として常に選択されるのは、車輪１４１以外の車輪であってもよい。

車両１００が有するそれぞれの車輪１４１等について、輪荷重の値を全て合計すると、車両１００の総重量に等しくなるはずである。従って、以下の式（８）が成立する。

式（８）の右辺にある「Ｗ」は、車両１００の総重量である。尚、Ｗの単位は、Ｎ_ＬＦ等の単位（例えばニュートン）に等しいものとする。総重量は、車両１００の諸元として得ることのできる既知の値である。各座席に設けられた重量センサに基づいて、乗員の重量を測定し、当該重量をも含む値としての総重量が用いられることとしてもよい。

式（５）、式（６）、式（７）を用いると、式（８）は以下の式（９）のように変形することができる。

式（９）のうち、Ｎ_ＬＦ以外の値は全て既知である。従って、式（９）を用いればＮ_ＬＦの値を算出することができる。また、算出されたＮ_ＬＦの値を用いれば、式（５）、式（６）、式（７）により、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値を算出することができる。輪荷重取得部１４は、以上のような処理を行うことにより、各車輪の輪荷重であるＮ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値を算出し取得する。

図４には、以上のように各輪荷重の値が取得される際における、各車輪の回転数等の時間変化を表すタイムチャートが示されている。図４（Ａ）に示されるのは、車輪１４１の回転数の時間変化である。図４（Ｂ）に示されるのは、車輪１４３の回転数の時間変化である。図４（Ｃ）に示されるのは、車輪１４２の回転数の時間変化である。図４（Ｄ）に示されるのは、車輪１４４の回転数の時間変化である。車輪１４１、１４２、１４３、１４４の各回転数のことを、図４のように、以下ではそれぞれ「Ｖ_ＬＦ」、「Ｖ_ＲＦ」、「Ｖ_ＬＲ」、「Ｖ_ＲＲ」とも表記する。

図４（Ｅ）に示されるのは、車輪１４１のトルクの時間変化である。図４（Ｆ）に示されるのは、車輪１４３のトルクの時間変化である。図４（Ｇ）に示されるのは、車輪１４２のトルクの時間変化である。図４（Ｈ）に示されるのは、車輪１４４のトルクの時間変化である。車輪１４１、１４２、１４３、１４４の各トルクのことを、図４のように、以下ではそれぞれ「Ｔ_ＬＦ」、「Ｔ_ＲＦ」、「Ｔ_ＬＲ」、「Ｔ_ＲＲ」とも表記する。

図４（Ａ）に示されるように、車輪１４１の回転数は「Ｖ_ｒｅｆ」となっている。尚、同図においては、Ｖ_ｒｅｆの値が常に一定となっているように描かれているのであるが、Ｖ_ｒｅｆの値は時間経過とともに変化してもよい。このように、車輪１４１の回転数が途中で変化する場合も含めて、車輪１４１の回転数のことを以下では「Ｖ_ｒｅｆ」と表記する。

図４の例では、輪荷重を取得するための処理が時刻ｔ１において開始されている。時刻ｔ１においては、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４３が選択される。図４（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ１以降は、第２車輪である車輪１４３の回転数を、第１車輪である車輪１４１の回転数、つまりＶ_ｒｅｆに一致させる処理が行われる。このような車輪１４３の回転数の調整は、トルク調整部１１が、制駆動力取得部１３からの指示に基づいて制動装置１５３を動作させ、図４（Ｆ）に示されるように車輪１４３のトルクを制御することにより行われる。

尚、車輪１４１の回転数と、車輪１４３の回転数とを互いに一致させるための処理は、上記のように車輪１４３の回転数を調整することにより行われてもよいのであるが、車輪１４１の回転数を調整することにより行われてもよい。また、車輪１４１の回転数と、車輪１４３の回転数と、の両方を調整することにより行われてもよい。また、車輪の回転数を調整する際には、制動装置１５１や制動装置１５３の動作の調整に加えて、モータジェネレータ１１０の駆動力を合わせて調整することとしてもよい。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては、車輪１４１の回転数と車輪１４３の回転数とが互いに一致した状態となる。同期間においては、車輪１４１についての制駆動力情報（つまり第１情報）としてＦ_ＬＦが取得され、車輪１４３についての制駆動力情報（つまり第２情報）としてＦ_ＬＲが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて輪荷重比率（Ｆ_ＬＲ／Ｆ_ＬＦ）が算出され、式（５）が得られる。時刻ｔ２になると、車輪１４３の回転数を調整する処理が終了する。以降は、車輪１４３の回転数は成り行きで変化することとなる。

時刻ｔ２においては、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４２が選択される。図４（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ２以降は、第２車輪である車輪１４２の回転数を、第１車輪である車輪１４１の回転数、つまりＶ_ｒｅｆに一致させる処理が行われる。このような車輪１４２の回転数の調整は、トルク調整部１１が、制駆動力取得部１３からの指示に基づいて制動装置１５２を動作させ、図４（Ｇ）に示されるように車輪１４２のトルクを制御することにより行われる。

尚、車輪１４１の回転数と、車輪１４２の回転数とを互いに一致させるための処理は、上記のように車輪１４２の回転数を調整することにより行われてもよいのであるが、車輪１４１の回転数を調整することにより行われてもよい。また、車輪１４１の回転数と、車輪１４２の回転数と、の両方を調整することにより行われてもよい。また、車輪の回転数を調整する際には、制動装置１５１や制動装置１５２の動作の調整に加えて、モータジェネレータ１１０の駆動力を合わせて調整することとしてもよい。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間においては、車輪１４１の回転数と車輪１４２の回転数とが互いに一致した状態となる。同期間においては、車輪１４１についての制駆動力情報（つまり第１情報）としてＦ_ＬＦが取得され、車輪１４２についての制駆動力情報（つまり第２情報）としてＦ_ＲＦが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて輪荷重比率（Ｆ_ＲＦ／Ｆ_ＬＦ）が算出され、式（６）が得られる。時刻ｔ３になると、車輪１４２の回転数を調整する処理が終了する。以降は、車輪１４２の回転数は成り行きで変化することとなる。

時刻ｔ３においては、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４４が選択される。図４（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ３以降は、第２車輪である車輪１４４の回転数を、第１車輪である車輪１４１の回転数、つまりＶ_ｒｅｆに一致させる処理が行われる。このような車輪１４４の回転数の調整は、トルク調整部１１が、制駆動力取得部１３からの指示に基づいて制動装置１５４を動作させ、図４（Ｈ）に示されるように車輪１４４のトルクを制御することにより行われる。

尚、車輪１４１の回転数と、車輪１４４の回転数とを互いに一致させるための処理は、上記のように車輪１４４の回転数を調整することにより行われてもよいのであるが、車輪１４１の回転数を調整することにより行われてもよい。また、車輪１４１の回転数と、車輪１４４の回転数と、の両方を調整することにより行われてもよい。また、車輪の回転数を調整する際には、制動装置１５１や制動装置１５４の動作の調整に加えて、モータジェネレータ１１０の駆動力を合わせて調整することとしてもよい。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においては、車輪１４１の回転数と車輪１４４の回転数とが互いに一致した状態となる。同期間においては、車輪１４１についての制駆動力情報（つまり第１情報）としてＦ_ＬＦが取得され、車輪１４４についての制駆動力情報（つまり第２情報）としてＦ_ＲＲが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて輪荷重比率（Ｆ_ＲＲ／Ｆ_ＬＦ）が算出され、式（７）が得られる。時刻ｔ４になると、車輪１４４の回転数を調整する処理が終了する。以降は、車輪１４４の回転数は成り行きで変化することとなる。

以上のように、輪荷重取得部１４によって輪荷重の取得が行われる際には、第１車輪の回転数と第２車輪の回転数とを互いに一致させる処理が、第１車輪及び第２車輪の組み合わせのそれぞれについて、順次行われて行くこととなる。時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間は、比較的短いので、同期間における路面状態は一定、すなわち、μ勾配は一定と見なすことができる。

輪荷重取得部１４によって輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値が取得された後は、これらの値に基づいて、車両１００の重心位置を推定部１５が推定する。図５を参照しながら、推定部１５によって行われる処理の内容について説明する。

図５では、車両１００が有する４つの車輪１４１等が、上面視で模式的に示されている。図５に示されるＬ１は、車両１００の左右中央となる位置を前後方向に沿って伸びる直線である。図５に示される「ＴＷ_Ｆ」は、前輪である車輪１４１、１４２の間におけるトレッド幅の１／２である。図５に示される「ＴＷ_Ｒ」は、後輪である車輪１４３、１４４の間におけるトレッド幅の１／２である。ＴＷ_Ｆ及びＴＷ_Ｒは、いずれも車両１００の諸元として得ることのできる既知の値である。

図５に示される「Ｐ_１」は、車輪１４１と車輪１４２との間となる位置の点であって、Ｎ_ＬＦとＮ_ＲＦとのバランスが取れる点を示している。Ｐ_１と直線Ｌ１との間の距離を「Ｍ_Ｆ」と表記すると、Ｐ_１の周りにおけるモーメントの釣り合いから、以下の式（１０）を導くことができる。

式（１０）を変形することにより、Ｍ_Ｆは以下の式（１１）により表すことができる。

図５に示される「Ｐ_２」は、車輪１４３と車輪１４４との間となる位置の点であって、Ｎ_ＬＲとＮ_ＲＲとのバランスが取れる点を示している。Ｐ_２と直線Ｌ１との間の距離を「Ｍ_Ｒ」と表記すると、Ｐ_２の周りにおけるモーメントの釣り合いから、以下の式（１２）を導くことができる。

式（１２）を変形することにより、Ｍ_Ｒは以下の式（１３）により表すことができる。

図５に示される「Ｐ_Ｍ」は、求めるべき重心位置を示す点である。同図に示されるように、Ｐ_１とＰ_２との両方を通る直線をＬ２とすると、重心位置であるＰ_Ｍは、この直線Ｌ２上に存在することとなる。

車両１００の前後方向に沿った、前輪（車輪１４１，１４２）からＰ_Ｍまでの距離のことを、以下では「Ｌ_Ｆ」と表記する。また、車両１００の前後方向に沿った、後輪（車輪１４３，１４４）からＰ_Ｍまでの距離のことを、以下では「Ｌ_Ｒ」と表記する。Ｐ_Ｍの周りにおけるモーメントの釣り合いから、以下の式（１４）を導くことができる。尚、式（１４）中にある「Ｌ」は、（Ｌ_Ｆ＋Ｌ_Ｒ）、すなわち、車両１００の前後方向に沿った、車両１００の前輪と後輪との間の距離のことである。このようなＬは、車両１００の諸元として得ることのできる既知の値である。

式（１４）を変形することにより、Ｌ_Ｆは以下の式（１５）により表すことができる。

ここで、車輪１４１と車輪１４２とを結ぶ直線と、直線Ｌ１との交点のことを、以下では「Ｐ_０」と表記する。このＰ_０を原点とし、車両１００の後方側に向かう方向に沿ってｙ軸を設定し、車両１００の右側に向かう方向に沿ってｘ軸を設定した場合には、直線Ｌ２は以下の式（１６）によって表される。

車両１００の左右方向に沿った、直線Ｌ１から重心位置Ｐ_Ｍまでの距離を「Ｍ」と表すと、Ｍは、上記の式（１６）のｘにＬ_Ｆを代入することにより、以下の式（１７）によって表すことができる。

上記のようなｘｙ座標系を用いれば、重心位置Ｐ_Ｍの座標は（Ｌ_Ｆ，Ｍ）と算出することができる。

以上のような方法により、推定部１５は、輪荷重取得部１４によって取得されたＮ_ＬＦ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＲ、及び車両１００の諸元に基づいて、路面と平行な平面上における重心位置の座標を推定することができる。

図６を参照しながら、路面に垂直な方向に沿った重心位置、すなわち重心位置Ｐ_Ｍの高さの推定方法について説明する。図６において符号「ＲＤ」が付されているのは、車両１００が走行中の路面である。以下では、当該路面のことを「路面ＲＤ」とも称する。図６においては、路面ＲＤに対して垂直であり且つ上方側に向かう方向に沿ってｚ軸が設定されている。本実施形態において、推定部１５は、車両１００が水平面に対して傾斜した路面ＲＤ上を走行しているとき、すなわち、車両１００が勾配路を走行しているときに、重心位置Ｐ_Ｍの高さを推定する。また、以下に述べる重心位置Ｐ_Ｍの高さの推定は、先に述べた方法によってＬ_Ｆ及びＬ_Ｒの各値を予め算出した後に行われる。

図６に示される点線「ＤＬ０」は水平面を表している。同図に示される「θ」は、水平面に対し路面ＲＤのなす角度である。また、同図に示される「θ’」は、路面ＲＤに対し、車両１００の前後方向に沿った直線（図６における点線ＤＬ１）のなす角度である。θ’は、路面ＲＤに対する車体１０１の傾斜角度ということもできる。

図６に示される「Ｐ_３」は、重心位置Ｐ_Ｍを通り且つ上記のｚ軸に沿って伸びる直線と、路面ＲＤとの交点である。Ｐ_ＭとＰ_３との間の距離であるＨが、求めるべき重心位置Ｐ_Ｍの高さに該当する。

Ｐ_３の周りにおけるモーメントの釣り合いから、以下の式（１８）を導くことができる。

式（１８）における「Ｗ」は、先に述べたように車両１００の総重量であって、Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＬＲ、及びＮ_ＲＲの総和である。式（１８）におけるｓｉｎ（θ＋θ’）は、車体１０１に働く重力のうち、車両１００の前後方向に沿った成分の力である。Ｗｓｉｎ（θ＋θ’）の値は、例えば、加速度センサ１８０から入力される信号に基づいて算出することができる。このような態様に替えて、例えば、車両１００に設けられた傾斜角センサからの信号に基づいて（θ＋θ’）の値を取得し、Ｗｓｉｎ（θ＋θ’）の値を算出することとしてもよい。

式（１８）を変形することにより、重心位置Ｐ_Ｍの高さを示すＨは以下の式（１９）により表すことができる。

以上のような方法により、推定部１５は、輪荷重取得部１４によって取得されたＮ_ＬＦ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＲと、先に算出されたＬ_Ｆ及びＬ_Ｒの各値、及び、路面ＲＤの勾配を示すｓｉｎ（θ＋θ’）の値に基づいて、重心位置Ｐ_Ｍの高さであるＨを推定することができる。

重心位置を推定するために実行される具体的な処理の流れについて、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、車両１００が走行している期間において実行されるものであり、所定の制御周期が経過する毎に、推定装置１０によって繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ０１では、車両１００の走行している路面が平坦路であるか否かが判定される。当該判定は、例えば、車輪速センサ１７１等及び加速度センサ１８０からの信号に基づいて行われる。車輪速センサ１７１等によって測定される車輪１４１等の回転数が一定であり、且つ、加速度センサ１８０によって測定される進行方向に沿った加速度が０である場合には、車両１００の走行している路面が平坦路であると判定される。ステップＳ０１では、車両に設けられた傾斜角センサからの信号に基づいて、上記判定が行われることとしてもよい。

車両１００の走行している路面が平坦路であると判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２において行われる処理は、図４の例における時刻ｔ１において行われる処理である。ここでは、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４３が選択される。その後、制駆動力取得部１３によって車輪１４３の回転数（Ｖ_ＬＲ）が調整される。具体的には、車輪１４１の回転数（Ｖ_ＬＲ）と、車輪１４３の回転数（Ｖ_ＬＲ）とが、互いに等しい状態とされる。

ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、制駆動力取得部１３により、第１情報であるＦ_ＬＦ、及び、第２情報であるＦ_ＬＲ、のそれぞれが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて、Ｎ_ＬＦとＮ_ＬＲとの比率、すなわち、式（５）に示される輪荷重比率（Ｆ_ＬＲ／Ｆ_ＬＦ）が、輪荷重取得部１４により算出され取得される。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４において行われる処理は、図４の例における時刻ｔ２において行われる処理である。ここでは、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４２が選択される。その後、制駆動力取得部１３によって車輪１４２の回転数（Ｖ_ＲＦ）が調整される。具体的には、車輪１４１の回転数（Ｖ_ＬＲ）と、車輪１４２の回転数（Ｖ_ＲＦ）とが、互いに等しい状態とされる。

ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、制駆動力取得部１３により、第１情報であるＦ_ＬＦ、及び、第２情報であるＦ_ＲＦ、のそれぞれが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて、Ｎ_ＬＦとＮ_ＲＦとの比率、すなわち、式（６）に示される輪荷重比率（Ｆ_ＲＦ／Ｆ_ＬＦ）が、輪荷重取得部１４により算出され取得される。

ステップＳ０５に続くステップＳ０６において行われる処理は、図４の例における時刻ｔ３において行われる処理である。ここでは、選択部１２によって、第１車輪として車輪１４１が選択され、第２車輪として車輪１４４が選択される。その後、制駆動力取得部１３によって車輪１４４の回転数（Ｖ_ＲＲ）が調整される。具体的には、車輪１４１の回転数（Ｖ_ＬＲ）と、車輪１４４の回転数（Ｖ_ＲＲ）とが、互いに等しい状態とされる。

ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、制駆動力取得部１３により、第１情報であるＦ_ＬＦ、及び、第２情報であるＦ_ＲＲ、のそれぞれが取得される。その後、これら第１情報及び第２情報に基づいて、Ｎ_ＬＦとＮ_ＲＲとの比率、すなわち、式（７）に示される輪荷重比率（Ｆ_ＲＲ／Ｆ_ＬＦ）が、輪荷重取得部１４により算出され取得される。

ステップＳ０７に続くステップＳ０８では、先に述べた式（９）等を用いることにより、輪荷重取得部１４によって輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値が取得される。

ステップＳ０８に続くステップＳ０９では、ステップＳ０８で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、重心位置のｘ座標及びｙ座標の値が推定部１５により推定される。当該推定は、図５を参照しながら説明した方法により行われる。尚、この時点では、重心位置のｚ座標の値は不明である。

ステップＳ０１において、車両１００の走行している路面が平坦路ではない、即ち勾配路であると判定された場合には、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、重心位置のｘ座標及びｙ座標の推定が完了しているか否かが判定される。これまでの制御周期において、ステップＳ０９の処理が実行された履歴が無い場合には、ステップＳ１０ではＮｏと判定され、図７に示される一連の処理を終了する。その理由は、重心位置の高さを推定するにあたっては、先に述べたようにＬ_Ｆ及びＬ_Ｒの各値が必要となるからである。

これまでの制御周期において、ステップＳ０９の処理が実行された履歴がある場合には、ステップＳ１０ではＹｅｓと判定され、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１からステップＳ１７までに実行される処理は、それぞれ、ステップＳ０２からステップＳ０８までに実行される処理と同じである。このため、具体的な説明を省略する。

ステップＳ１７に続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、重心位置のｚ座標の値が推定部１５により推定される。当該推定は、図６を参照しながら説明した方法により行われる。

以上の処理を経ることにより、推定装置１０は、重心位置のｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標のそれぞれを推定することができる。推定部によって推定された重心位置は、車両１００の走行姿勢の安定性を保つ制御などに用いられる。また、図７に示される処理は繰り返し実行されるので、重心位置が変化した場合であっても、推定装置１０は常に最新の重心位置を推定することができる。

以上に述べたように、本実施形態に係る推定装置１０では、力を検知するセンサ、である輪内センサ１８１等からの信号に基づいて、制駆動力取得部１３が制駆動情報を取得する。その後、制駆動情報に基づいて各車輪の輪荷重が取得され、車輪毎の輪荷重の値に基づいて車両１００の重心位置が推定される。輪内センサ１８１等からの信号に基づいて、すなわち、制御値ではなく実測値として制駆動力情報が取得されるので、当該制駆動力情報に基づいて車両１００の重心位置を正確に推定することが可能となっている。

制駆動情報を得るためのセンサとして、本実施形態では、車輪に取り付けられた輪内センサ１８１等が用いられる。このような構成とすることで、本実施形態のように、制動装置１５１等の動作によって車輪１４１のトルクを調整する構成においても、車輪１４１等に加えられる制駆動力を常に取得することができる。

本実施形態に係る推定装置１０では、第１車輪及び第２車輪として選択された車輪の複数の組み合わせのそれぞれについて、制駆動力取得部１３が、第１車輪及び第２車輪のそれぞれの回転数が互いに等しい状態とした上で、第１車輪についての制駆動力情報である第１情報、及び、第２車輪についての制駆動力情報である第２情報、のそれぞれを取得する。輪荷重取得部１４は、上記のように取得された第１情報及び第２情報に基づいて、第１車輪が受けている輪荷重と、第２車輪が受けている輪荷重と、の比率である輪荷重比率を算出する。更に輪荷重取得部１４は、第１車輪及び第２車輪の組み合わせ毎に算出された、輪荷重比率の値に基づいて、車両１００が有するそれぞれの車輪についての輪荷重を取得する。このような処理を行うことにより、輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値を正確に取得することができる。

図６等を参照しながら説明したように、推定部１５は、車両１００が走行している路面の勾配に基づいて、車両１００の重心位置の、路面ＲＤからの高さＨを推定する。これにより、路面に沿った重心位置のｘ、ｙ座標のみならず、ｚ座標をも推定することができる。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、重心位置の高さを推定するために行われる処理の内容において第１実施形態と異なっている。図８を参照しながら、本実施形態における重心位置の高さの推定方法について説明する。図８においても図６と同様に、車両１００の重心位置が「Ｐ_Ｍ」と表記されており、重心位置Ｐ_Ｍの路面ＲＤからの高さが「Ｈ」と表記されている。図８に示される「Ｌ」は、（Ｌ_Ｆ＋Ｌ_Ｒ）、すなわち、車両１００の前後方向に沿った、車両１００の前輪と後輪との間の距離のことである。このようなＬは、車両１００の諸元として得ることのできる既知の値である。

本実施形態に係る推定装置１０は、車両１００が直進しており、且つ、一定の加速度で加速又は減速しながら走行しているときに、制駆動力取得部１３による制駆動力情報の取得や、輪荷重取得部１４による輪荷重の取得、及び推定部１５によるＨの推定等を行う。尚、このときに車両１００が走行している路面ＲＤは、平坦路であってもよく、上り坂若しくは下り坂である勾配路であってもよい。図８に示される「ｍ」は、車両１００の全体の質量である。図８に示される「ａ」は、上記の「一定の加速度」、すなわち、車両１００の前後方向に沿った加速度である。ａの値は、加速度センサ１８０において検出された加速度のうち、車両１００の左右方向に沿った加速度の値として取得することができる。

Ｈの推定を行うにあたっては、予め、車両１００の前後方向の加速度が０となったときにおいて、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれが受けていた輪荷重の値を取得しておく必要がある。車両１００の前後方向の加速度が０のときにおいて車輪１４１等の輪荷重の値を取得する方法は、第１実施形態のうち、図５を参照しながら説明した方法と同じであるから、ここでは説明を省略する。

図８に示される「ΔＮ」は、車両１００の加速度が０からａに変化したことに伴う、車輪１４１等が受ける輪荷重の値の変動量である。図８では、前方側の車輪１４１、１４２のそれぞれが受ける輪荷重の合計値がΔＮだけ増加し、後方側の車輪１４３、１４４のそれぞれが受ける輪荷重の合計値がΔＮだけ減少したことが示されている。

車両１００に働く３つの力、すなわち、ｍａ、ΔＮ、－ΔＮのモーメントの釣り合いから、以下の式（２０）を導くことができる。

式（２０）をＨについて解くことで、高さＨの推定値を算出することができる。尚、図８の例では、車両１００が前方側に向かってａの加速度で加速しているのであるが、車両１００が減速している場合でも上記と同様である。車両１００が減速している場合には、ｍａ及びΔＮの向きが図８とは逆方向になるのであるが、Ｈの値は式（２０）を用いて上記と同様に算出することができる。

尚、上記方法によるＨの推定は、第１実施形態の方法によるＨの推定に替えて行われてもよいのであるが、第１実施形態の方法によるＨの推定に加えて行われてもよい。つまり、図７に示される一連の処理のうち、ステップＳ１０からステップＳ１８までの処理は、本実施形態では行われないこととしてもよいが、本実施形態でも引き続き行われることとしてもよい。後者の場合には、高さＨを推定する処理は、図６のように車両１００が勾配路で停止しているときと、図８のように車両１００が一定の加速度で走行しているときと、の両方において都度実行されることとなる。

Ｈを推定するために実行される具体的な処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、推定装置１０によって繰り返し実行されるものである。当該処理は、図５に示される一連の処理と並行して実施される。

当該処理のステップＳ２１では、車両１００が一定加速度で直進中であるか否かが判定される。当該判定は、加速度センサ１８０からの信号に基づいて行われる。車両１００が一定加速度で直進中である場合には、ステップＳ１０に移行する。それ以外の場合には、図９に示される一連の処理を終了する。

図９のステップＳ１０からステップＳ１７までに実行される処理は、それぞれ、図７のステップＳ１０からステップＳ１７までに実行される処理と同じである。ステップＳ１７に続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、図８に示されるΔＮの値が算出される。その後、ΔＮの値と、先に説明した式（２０）に基づいて、重心位置の高さＨの推定値が算出される。

このように、本実施形態に係る推定装置１０では、車両１００の加速度ａに基づいて、車両１００の重心位置の、路面ＲＤからの高さＨを推定する。このような方法でも、路面に沿った重心位置のｚ座標を算出し、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏することができる。

第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１０に示されるように、本実施形態に係る車両１００は、４つのモータジェネレータ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄと、４つのインバータ１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄと、を備えている。

モータジェネレータ１１０Ａは、車輪１４１の駆動力を生じさせるための専用の回転電機である。インバータ１１１Ａは、モータジェネレータ１１０Ａに供給される電力を調整するための専用の電力変換器である。

モータジェネレータ１１０Ｂは、車輪１４２の駆動力を生じさせるための専用の回転電機である。インバータ１１１Ｂは、モータジェネレータ１１０Ｂに供給される電力を調整するための専用の電力変換器である。

モータジェネレータ１１０Ｃは、車輪１４３の駆動力を生じさせるための専用の回転電機である。インバータ１１１Ｃは、モータジェネレータ１１０Ｃに供給される電力を調整するための専用の電力変換器である。

モータジェネレータ１１０Ｄは、車輪１４４の駆動力を生じさせるための専用の回転電機である。インバータ１１１Ｄは、モータジェネレータ１１０Ｄに供給される電力を調整するための専用の電力変換器である。

インバータ１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄのそれぞれの動作は、推定装置１０により制御される。このような構成により、本実施形態の推定装置１０は、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれに加えられる駆動力を個別に調整することができる。

車輪１４１に繋がるドライブシャフト１３１の途中となる位置には、トルクセンサ１６１が設けられている。トルクセンサ１６１は、ドライブシャフト１３１の捻じれ方向の変形量に基づいて、車輪１４１に加えられるトルクの大きさを測定するためのセンサである。

同様に、車輪１４２に繋がるドライブシャフト１３２の途中となる位置には、車輪１４２に加えられるトルクの大きさを測定するためのトルクセンサ１６２が設けられている。車輪１４３に繋がるドライブシャフト１３３の途中となる位置には、車輪１４３に加えられるトルクの大きさを測定するためのトルクセンサ１６３が設けられている。車輪１４４に繋がるドライブシャフト１３４の途中となる位置には、車輪１４４に加えられるトルクの大きさを測定するためのトルクセンサ１６４が設けられている。

図１１に示されるように、トルクセンサ１６１、１６２、１６３、１６４によって測定された各車輪のトルクを示す信号は、推定装置１０へと入力される。本実施形態に係る推定装置１０は、トルクセンサ１６１等からの信号により、車輪１４１等のそれぞれに加えられる制動力又は駆動力を取得することが可能となっている。トルクセンサ１６１等から推定装置１０へと入力される信号が示す情報は、輪内センサ１８１等から入力される信号が示す情報と同様に、本実施形態における「制駆動力情報」に該当する。このように、制駆動力情報を得るために力を検知するセンサは、車輪１４１等に駆動力を伝達する部材（本実施形態ではドライブシャフト１３１等）に取り付けられることとしてもよい。

本実施形態に係る推定装置１０も、第１実施形態と同様の処理を行うことにより、車両１００の重心位置を推定する。尚、本実施形態においては、モータジェネレータ１１０Ａ等の駆動力を個別に調整することによっても、第１車輪の回転数と第２車輪の回転数とを互いに一致させることができる。

また、本実施形態における制駆動力取得部１３は、トルクセンサ１６１等からの信号に基づいても制駆動力情報を取得することができる。トルクセンサ１６１等、及び輪内センサ１８１等、のいずれか一方のみでも十分な場合には、他方は設けられていなくてもよい。尚、トルクセンサ１６１で測定されたトルクの値を「Ｔ_ＬＦ」とすると、式（４）等に示される「Ｆ_ＬＦ」の値は、Ｔ_ＬＦの値を車輪１４１の半径で除することにより算出することができる。Ｆ_ＬＲ、Ｆ_ＲＦ、Ｆ_ＲＲの値についても同様である。

このように、４つの車輪のそれぞれの駆動力を個別に調整することのできる車両１００においても、第１実施形態で説明したものと同様の方法により、車両１００の重心位置を推定することができる。

第４実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１２に示されるように、本実施形態に係る車両１００の構成は、第１実施形態における構成と概ね同じである。尚、図１２に示される例では、ドライブシャフト１３１等に、上記の第３実施形態と同様のトルクセンサ１６１、１６２、１６３、１６４が設けられており、これらの信号に基づいて制駆動力情報を取得することが可能となっている。制駆動力情報を取得するためのセンサとして、トルクセンサ１６１等、及び輪内センサ１８１等、のいずれか一方のみでも十分な場合には、他方は設けられていなくてもよい。

図１３に示されるように、本実施形態に係る推定装置１０は、その機能を表すブロック要素として、スリップ率取得部１６を更に備えている。スリップ率取得部１６は、車両１００のスリップ率、すなわち、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれのスリップ率を取得する処理を行う部分である。

スリップ率取得部１６は、車輪速センサ１７１によって測定された車輪１４１の回転数と、先に述べた式（１）を用いることにより、車輪１４１のスリップ率を算出し取得する。尚、式（１）の車速Ｖは、例えば、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれの回転数の平均値に基づいて算出することができる。スリップ率取得部１６は、上記と同様の方法により、車輪１４２、１４３、１４４のスリップ率についても算出し取得する。

本実施形態の輪荷重取得部１４は、制駆動力取得部１３で取得された制駆動力情報と、スリップ率取得部１６で取得されたスリップ率と、の両方に基づいて輪荷重を取得するように構成されている。以下では、このような輪荷重の取得方法について説明する。

式（２）の「μ_ＬＦ」を「Ｆ_ＬＦ／Ｎ_ＬＦ」に置き換え、「μ_ＬＲ」を「Ｆ_ＬＲ／Ｎ_ＬＲ」に置き換え、「μ_ＲＦ」を「Ｆ_ＲＦ／Ｎ_ＲＦ」に置き換え、「μ_ＲＲ」を「Ｆ_ＲＲ／Ｎ_ＲＲ」に置き換えると、以下の式（２１）を得ることができる。

更に、式（２１）を変形することで、以下の式（２２）、（２３）、（２４）をそれぞれ得ることができる。

式（２２）は、式（５）と同様に、Ｎ_ＬＦとＮ_ＬＲとの関係を表す式である。式（２２）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＬＲＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＬＲ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４３が受けている輪荷重Ｎ_ＬＲと、の比率、すなわち輪荷重比率である。

Ｆ_ＬＦ、Ｆ_ＬＲの値は、それぞれ、輪内センサ１８１、１８３、もしくはトルクセンサ１６１、１６３からの制駆動情報に基づいて直接取得することができるものである。また、Ｓ_ＬＦ、Ｓ_ＬＲの値は、それぞれ、車輪速センサ１７１、１７３からの測定値に基づいて、スリップ率取得部１６により取得されるものである。このため、この例における輪荷重比率、すなわち、Ｆ_ＬＲＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＬＲの値は、制駆動力情報とスリップ率とに基づいて取得することのできる既知の値である。

式（２３）は、式（６）と同様に、Ｎ_ＬＦとＮ_ＲＦとの関係を表す式である。式（２３）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＲＦＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＲＦ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４２が受けている輪荷重Ｎ_ＲＦと、の比率、すなわち輪荷重比率である。

Ｆ_ＬＦ、Ｆ_ＲＦの値は、それぞれ、輪内センサ１８１、１８２、もしくはトルクセンサ１６１、１６２からの制駆動情報に基づいて直接取得することができるものである。また、Ｓ_ＬＦ、Ｓ_ＲＦの値は、それぞれ、車輪速センサ１７１、１７２からの測定値に基づいて、スリップ率取得部１６により取得されるものである。このため、この例における輪荷重比率、すなわち、Ｆ_ＲＦＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＲＦの値は、制駆動力情報とスリップ率とに基づいて取得することのできる既知の値である。

式（２４）は、式（７）と同様に、Ｎ_ＬＦとＮ_ＲＲとの関係を表す式である。式（２４）の右辺において、Ｎ_ＬＦに掛かっている係数「Ｆ_ＲＲＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＲＲ」は、車輪１４１が受けている輪荷重Ｎ_ＬＦと、車輪１４４が受けている輪荷重Ｎ_ＲＲと、の比率、すなわち輪荷重比率である。

Ｆ_ＬＦ、Ｆ_ＲＲの値は、それぞれ、輪内センサ１８１、１８４、もしくはトルクセンサ１６１、１６４からの制駆動情報に基づいて直接取得することができるものである。また、Ｓ_ＬＦ、Ｓ_ＲＲの値は、それぞれ、車輪速センサ１７１、１７４からの測定値に基づいて、スリップ率取得部１６により取得されるものである。このため、この例における輪荷重比率、すなわち、Ｆ_ＲＲＳ_ＬＦ／Ｆ_ＬＦＳ_ＲＲの値は、制駆動力情報とスリップ率とに基づいて取得することのできる既知の値である。

式（２２）、式（２３）、式（２４）を用いると、式（８）は以下の式（２５）のように変形することができる。

式（２５）のうち、Ｎ_ＬＦ以外の値は全て既知である。従って、式（２５）を用いればＮ_ＬＦの値を算出することができる。また、算出されたＮ_ＬＦの値を用いれば、式（２２）、式（２３）、式（２４）により、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値を算出することができる。本実施形態の輪荷重取得部１４は、以上のような処理を行うことにより、各車輪の輪荷重であるＮ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値を算出し取得する。

尚、上記の処理においては、第１実施形態と異なり、第１車輪と第２車輪とを選択する処理や、第１車輪及び第２車輪のそれぞれの回転数を互いに一致させる処理は不要である。このため、本実施形態では、式（２２）、式（２３）、式（２４）のそれぞれに示される輪荷重比率が、ほぼ同じタイミングで取得されることとなる。

重心位置を推定するために実行される具体的な処理の流れについて、図１４を参照しながら説明する。図１４に示される一連の処理は、車両１００が走行している期間において実行されるものであり、図７に一連の処理に替えて、推定装置１０により繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ３１では、車両１００の走行している路面が平坦路であるか否かが判定される。当該処理は、図７のステップＳ０１で行われる処理と同じである。車両１００の走行している路面が平坦路であると判定された場合には、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、車両１００が有する車輪１４１等のそれぞれの回転数が取得される。当該処理は、車輪速センサ１７１等からの信号に基づいて行われる。

ステップＳ３２に続くステップＳ３３では、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれの回転数の平均値に基づいて、車両１００の車速を算出する処理が行われる。

ステップＳ３３に続くステップＳ３４では、スリップ率取得部１６により、車輪１４１等のそれぞれのスリップ率（Ｓ_ＬＦ、Ｓ_ＬＲ、Ｓ_ＲＦ、Ｓ_ＲＲ）を個別に算出され取得される。スリップ率の算出方法は、式（１）を参照しながら既に説明した通りである。

ステップＳ３４に続くステップＳ３５では、車輪１４１、１４２、１４３、１４４のそれぞれについて、制駆動力取得部１３によって制駆動力情報が取得される。本実施形態では、輪内センサ１８１等、もしくはトルクセンサ１６１等からの信号に基づいて、Ｆ_ＬＦ、Ｆ_ＬＲ、Ｆ_ＲＦ、Ｆ_ＲＲのそれぞれが制駆動力情報として取得される。

ステップＳ３５に続くステップＳ３６では、先に述べた式（２５）等を用いることにより、輪荷重取得部１４によって輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値が取得される。

ステップＳ３６に続くステップＳ３７では、ステップＳ３６で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、重心位置のｘ座標及びｙ座標の値が推定部１５により推定される。当該推定は、第１実施形態において、図５を参照しながら説明した方法と同じ方法により行われる。尚、この時点では、重心位置のｚ座標の値は不明である。

ステップＳ３１において、車両１００の走行している路面が平坦路ではない、即ち勾配路であると判定された場合には、ステップＳ３８に移行する。ステップＳ３８では、重心位置のｘ座標及びｙ座標の推定が完了しているか否かが判定される。これまでの制御周期において、ステップＳ３７の処理が実行された履歴が無い場合には、ステップＳ３８ではＮｏと判定され、図１４に示される一連の処理を終了する。

これまでの制御周期において、ステップＳ３７の処理が実行された履歴がある場合には、ステップＳ３８ではＹｅｓと判定され、ステップＳ３９に移行する。ステップＳ３９からステップＳ４３までに実行される処理は、それぞれ、ステップＳ３２からステップＳ３６までに実行される処理と同じである。このため、具体的な説明を省略する。

ステップＳ４３に続くステップＳ４４では、ステップＳ４３で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、重心位置のｚ座標の値が推定部１５により推定される。当該推定は、第１実施形態において、図６を参照しながら説明した方法と同じ方法により行われる。

以上に述べたように、本実施形態に係る推定装置１０では、輪荷重取得部１４が、制駆動力情報とスリップ率とに基づいて輪荷重を取得するように構成されている。このような構成においては、一対の車輪のスリップ率を互いに一致させるための処理、すなわち、第１車輪及び第２車輪のそれぞれの回転数を互いに一致させる処理等が不要であるから、車両１００の重心位置をより迅速に推定することができる。

第５実施形態について説明する。以下では、上記の第４実施形態と異なる点について主に説明し、第４実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、重心位置の高さを推定するために行われる処理の内容において上記の第５実施形態と異なっている。本実施形態における重心位置の高さの推定方法は、図８を参照しながら説明した第２実施形態における推定方法と同様である。

重心位置の高さＨを推定するために実行される具体的な処理の流れについて、図１５を参照しながら説明する。図１５に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、推定装置１０によって繰り返し実行されるものである。当該処理は、図１４に示される一連の処理と並行して実施される。

当該処理の最初のステップＳ５１では、車両１００が一定加速度で直進中であるか否かが判定される。当該処理は、図９のステップＳ２１で行われる処理と同じである。車両１００が一定加速度で直進中である場合には、ステップＳ３８に移行する。それ以外の場合には、図１５に示される一連の処理を終了する。

図１５のステップＳ３８からステップＳ４３までに実行される処理は、それぞれ、図１４のステップＳ３８からステップＳ４３までに実行される処理と同じである。ステップＳ４３に続くステップＳ４４では、ステップＳ４３で算出された輪荷重Ｎ_ＬＦ、Ｎ_ＬＲ、Ｎ_ＲＦ、Ｎ_ＲＲのそれぞれの値に基づいて、図８に示されるΔＮの値が算出される。その後、ΔＮの値と、先に説明した式（２０）に基づいて、重心位置の高さＨの推定値が算出される。

このように、本実施形態に係る推定装置１０では、車両１００の加速度ａに基づいて、車両１００の重心位置の、路面ＲＤからの高さＨを推定する。このような方法でも、路面に沿った重心位置のｚ座標を算出し、第５実施形態で説明したものと同様の効果を奏することができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

１０：推定装置
１３：制駆動力取得部
１４：輪荷重取得部
１５：推定部
１００：車両
１４１，１４２，１４３，１４４：車輪
１６１，１６２，１６３，１６４：トルクセンサ
１８１，１８２，１８３，１８４：輪内センサ

Claims (5)

1. 車両（１００）の重心位置を推定する推定装置（１０）であって、
   前記車両の車輪（１４１，１４２，１４３，１４４）に加えられる制動力又は駆動力を示す情報、である制駆動力情報を、力を検知するセンサ（１６１，１６２，１６３，１６４，１８１，１８２，１８３，１８４）からの信号に基づいて取得する制駆動力取得部（１３）と、
   前記車輪が路面から受けている輪荷重を、前記制駆動力情報に基づいて取得する輪荷重取得部（１４）と、
   前記車両が有するそれぞれの前記車輪ごとの、前記輪荷重の値に基づいて、前記車両の重心位置を推定する推定部（１５）と、
   前記車両が有する複数の前記車輪から、第１車輪及び第２車輪を選択する処理、を行う選択部（１２）と、を備え、
   前記第１車輪及び前記第２車輪として選択された前記車輪の複数の組み合わせのそれぞれについて、
   前記制駆動力取得部は、前記第１車輪及び前記第２車輪のそれぞれの回転数が互いに等しい状態とした上で、前記第１車輪についての前記制駆動力情報である第１情報、及び、前記第２車輪についての前記制駆動力情報である第２情報、のそれぞれを取得し、
   前記輪荷重取得部は、
   前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記第１車輪が受けている前記輪荷重と、前記第２車輪が受けている前記輪荷重と、の比率である輪荷重比率を算出し、
   前記第１車輪及び前記第２車輪の組み合わせ毎に算出された、前記輪荷重比率の値に基づいて、前記車両が有するそれぞれの前記車輪についての前記輪荷重を取得する、推定装置。
2. 車両（１００）の重心位置を推定する推定装置（１０）であって、
   前記車両の車輪（１４１，１４２，１４３，１４４）に加えられる制動力又は駆動力を示す情報、である制駆動力情報を、力を検知するセンサ（１６１，１６２，１６３，１６４，１８１，１８２，１８３，１８４）からの信号に基づいて取得する制駆動力取得部（１３）と、
   前記車輪が路面から受けている輪荷重を、前記制駆動力情報に基づいて取得する輪荷重取得部（１４）と、
   前記車両が有するそれぞれの前記車輪ごとの、前記輪荷重の値に基づいて、前記車両の重心位置を推定する推定部（１５）と、
   前記車両のスリップ率を取得するスリップ率取得部（１６）と、を備え、
   前記輪荷重取得部は、前記制駆動力情報と前記スリップ率とに基づいて前記輪荷重を取得する、推定装置。
3. 前記センサは、前記車輪に取り付けられている、請求項１又は２に記載の推定装置。
4. 前記センサは、前記車輪に駆動力を伝達する部材（１３１，１３２，１３３，１３４）に取り付けられている、請求項１又は２に記載の推定装置。
5. 前記推定部は、
   前記車両が走行している路面の勾配、又は、前記車両の加速度に基づいて、前記車両の重心位置の、前記路面からの高さを推定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の推定装置。

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