提供一种在车辆的行驶当中不直接检测施加到前后轮的车轴的载荷也能够估计车辆重心的前后方向位置、施加到前后轮的车轴的载荷、侧抗刚度的车辆状态估计装置。本发明专利技术的装置的特征在于，基于车辆重量值、稳定系数值、前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系、以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系来估计车辆在前后方向上的重心位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及估计汽车等车辆的各种状态或运动特性的装置，更详细地说，涉及可在车辆行驶当中估计车辆重心在前后方向上的位置的装置、或者可根据估计出的车辆重心在前后方向上的位置来估计前后轮的车轴载荷和侧抗刚度等车辆特性的装置。
技术介绍
近年来，在汽车等车辆中为了稳定车辆行驶期间的运动，而执行各种行为控制、运动控制或者行驶控制。在这些控制中，利用车身运动或轮胎的模型进行车辆各轮的制动/ 驱动力或转向角的控制，以使车辆的运动状态(横摆、侧倾等)稳定。例如在ABS(Anti-lock Braking System，防抱死制动系统)、TRC(Traction Control，牵引力控制)等的控制中，控制向各轮施加的制动/驱动力的大小，来调节各轮的滑移率，以使各轮的轮胎力不超过摩擦圆而变得过大。此外，在VSC(Vehicle Stability Control，车辆稳定控制)的情况下，为了使车辆在横摆方向上的运动稳定，控制车辆左右轮的制动/驱动力差或者转向角，由此实现绕车辆重心的横摆力矩控制。如本领域技术人员已知，当如上述执行车辆的行为、运动或行驶控制时，作为用于所述控制的参数，有时常常需要依据车辆装载物的量和配置(装载状态)而变动的特性值， 例如，车辆重量、稳定系数、车辆重心至前后轮的车轴的距离、各轮载荷、或者各轮侧抗刚度等。在典型的私家车的情况下，由于车辆的乘员数和装载量变动少，因此这些参数近似地作为常数来提供。但是，在车辆装载物的量和位置变动大的车辆、例如卡车和公共汽车这样的中至大型车辆等的情况下，为了能够更准确地执行控制，优选在车辆的使用或行驶当中检测可依据车辆的装载量而变动的参数并在行为、运动或行驶控制中能够利用该参数。因此，在现有技术中提出了基于车辆行驶当中的驱动力与加速度的关系或者制动力与减速度的关系来估计上述依据车辆的装载状态而变动的参数中的车辆重量的方案(专利文献1)。 此外已知稳定系数能够基于行驶当中的车辆转向角、横摆率、车速等的检测值来确定(专利文献2、；3)。而且，在专利文献4中提出了使用载荷传感器直接检测各轮载荷并基于这些值来估计车辆重量和车辆重心的前后方向位置，并将所述估计出的值利用于车辆的行为控制的方案。专利文献1 日本专利文献特开2002-333365 ；专利文献2 日本专利文献特开2004-26073 ；专利文献3 日本专利文献特开平11-94711 ；专利文献4 日本专利文献特开2005-199882。
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上述专利文献4所述，如果在车辆前后轮的车轴上安装载荷传感器来直接检测施加到各车轴上的载荷，则可估计依据车辆的装载状态而变动的参数、例如车辆重心的前后方向位置、各轮的侧抗刚度等。但是，在此情况下，需要用于将载荷传感器安装到车轴的滚动轴承单元上的设计和装配。从而，假如不需要直接检测施加到前后车轴上的载荷的装备就能够估计如上述依据车辆的装载状态而变动的参数，那么将不再需要用于安装载荷传感器的劳力和费用，从而是有利的。关于这一点，本专利技术的专利技术人通过开发研究发现了在行驶当中的车辆中如果能够确定车辆重量和稳定系数，就能够估计依据车辆的装载状态而变动的参数之一、即车辆重心的前后方向位置，并且由此能够估计前后轮的车轴载荷、或者前后车轮的侧抗刚度。于是，本专利技术要解决的一个问题是提供一种在车辆的行驶当中也能够估计车辆重心的前后方向位置而不直接检测施加到前后车轴上的载荷的车辆状态估计装置。此外，本专利技术要解决的另一个问题是提供一种能够使用估计出的车辆重心的前后方向位置来估计前后轮的车轴载荷或前后轮的侧抗刚度的上述的车辆状态估计装置。用于解决问题的手段在车辆的运动控制领域中，已知描述车辆的运动特性时所使用的稳定系数(KH) 是车辆重量M、轮距L、前轮轴至车辆重心的距离Lf、后轮轴至车辆重心的距离Lr、前轮轮胎的侧抗刚度Kf、以及后轮轮胎的侧抗刚度Kr (前后轮侧抗刚度是所谓两轮模型时的值)的函数。即，稳定系数以下式(1)的形式表示。KH = Ψ (Μ, L, Lf, Lr, Kf, Kr)…(1)在该KH的函数Ψ的变量中，前轮轮胎的侧抗刚度Kf以及后轮轮胎的侧抗刚度Kr 分别作为前轮车轴载荷Mf、后轮车轴载荷Mr的函数已知可以下式的形式表示。Kf = κ f (Mf)…Ca)；Kr = κ r (Mr)... (2b)此外，前轮车轴载荷Mf以及后轮车轴载荷Mr根据在竖直方向上的力的力矩的平衡，由下式给定。Mf = M · Lr/L— (3a)Mr = M · Lf/L... (3b)并且，关于L、Lf以及Lr，有下式(4)的关系成立。L = Lf+Lr …于是，利用式(2a), (2b), (3a)、(3b)、(4)的关系，能够从式(1)中消除变量Kf、 Kr以及Lr (或Lf)，式(1)的函数可改写为下式(5)的形式。KH = Ψ (Μ, L, Lf)…(5)从而，如果在式(5)中求解Lf (或Lr)，则Lf (或Lr)可作为稳定系数KH、车辆重量M、轮距L的函数、即以下式(6)的形式表示。Lf = λ (KH，M，L)... (6)并且，通过根据上述式(6)计算Lf(或Lr)，可知车辆在前后方向上的重心位置。 即，车辆在前后方向上的重心位置可根据稳定系数KH、车辆重量M、式Ca)、(2b)的函数 Kf, Kr的具体表达式、即前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系来估计。5于是，根据上述见解，在本专利技术的一个方面中，车辆状态估计装置的特征在于，基于车辆重量值、稳定系数值、前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系、以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系来估计车辆在前后方向上的重心位置。在该构成中，前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系可预先求出(参考实施方式部分)。从而，根据上述本专利技术的装置，不直接检测前后轮的车轴载荷，即不需要载荷传感器，就可估计在车辆的行驶当中车辆在前后方向上的重心位置。在上述本专利技术的装置的构成中，当前或者车辆使用时或行驶时的车辆重量值和稳定系数值也可以通过公知的方法、例如通过专利文献1或2所述的方法来估计或确定。前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系、即式(加)、 (2b)的函数κ f、Kr的形式由各轮所使用的轮胎的特性确定，因此可预先通过实验获得或者理论获得。从而，前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系也可以分别根据预先求出的前轮侧抗刚度相对于前轮车轴载荷的值的群以及预先求出的后轮侧抗刚度相对于后轮车轴载荷的值的群确定。此外，关于车轴载荷与侧抗刚度的关系，已知轮胎侧抗刚度的值通常随着车轴载荷的增大而增大，并最终饱和。关于这一点，发现了该轮胎侧抗刚度的值典型地可很好地近似为车轴载荷值的二次函数。即，式Ca)、Ob)具体可如下表示。Kf = κ f (Mf) = af · Mf2+bf · Mf+cf." (2c)；Kr = κ r (Mr) = ar · Mr2+br · Mr+cr... (2d)这里，af、bf、cf、ar、b别为常数系数。从而，上述本专利技术的装置也可以被构成为前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系是将前轮侧抗刚度近似为前轮车本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种估计车辆的状态的装置，其特征在于，基于车辆重量值、稳定系数值、前轮车轴载荷与前轮侧抗刚度的关系、以及后轮车轴载荷与后轮侧抗刚度的关系，来估计车辆在前后方向上的重心位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：横田尚大，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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