JP5668701B2 - 車両質量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両質量を推定する車両質量推定装置に関する。

車両質量を推定する車両質量推定装置の一例として、例えば、特許文献１に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、異なる駆動力で車両が走行しているときにそれぞれ加速度を検出して、２つの運動方程式を導出している。そして、特許文献１に記載の発明は、２つの運動方程式を減算することにより、車両に生じる走行抵抗分をキャンセルして車両質量を推定している。これにより、特許文献１に記載の発明では、走行抵抗による車両質量の推定誤差を低減しようとしている。

特開２０００−７４７２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、加速度を検出する２点間において走行抵抗が一定であることを前提にしている。そのため、加速度を検出する２点間において走行抵抗が変化する場合は、車両質量を正確に推定することができない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、車両質量の推定精度を向上させることが可能な車両質量推定装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る車両質量推定装置は、車両の加速度を検出する加速度検出部と前記加速度に対応する前記車両の駆動力を算出する駆動力算出部とを備え、前記加速度及び前記駆動力に基づいて前記加速度が検出されたときの車両質量を推定する車両質量推定装置であって、前記加速度が検出されたときの前記車両の操舵角に関連する操舵角関連値を検出する操舵角関連値検出部と、前記操舵角関連値が所定条件を充足する場合に車両質量推定を実施する質量推定部と、を備え、前記加速度検出部は、前記加速度を少なくとも２つのタイミングで検出し、前記質量推定部は、各前記タイミングにおける前記加速度、前記駆動力、前記車両の走行抵抗及び前記車両質量の関係を示す少なくとも２つの関係式に各前記タイミングで検出された加速度と当該加速度に対応する駆動力とを適用し、各前記タイミングで検出された前記操舵角関連値の変化量が所定閾値より小さい場合に前記関係式に基づいて前記車両質量推定を実施することを特徴とする。

請求項２に係る車両質量推定装置は、請求項１において、前記操舵角関連値検出部は、前記操舵角関連値として前記操舵角を検出する。

請求項３に係る車両質量推定装置は、請求項１又は２において、前記操舵角関連値検出部は、前記操舵角関連値として前記車両の操舵速度を検出する。

請求項１に係る車両質量推定装置によれば、質量推定部は、加速度が検出されたとき（例えば、加速度の検出と同時）の操舵角関連値が所定条件を充足する場合に車両質量推定を実施するので、車両に生じる走行抵抗に含まれるコーナリングドラッグによる車両質量推定の誤差を抑制して、車両質量の推定精度を向上させることができる。

また、請求項１に係る車両質量推定装置によれば、各タイミングで検出された操舵角関連値の変化量が所定閾値より小さい場合に車両質量推定を実施するので、車両の走行抵抗に起因する推定誤差を抑制して車両質量の推定精度を向上させることができる。

請求項２に係る車両質量推定装置によれば、操舵角関連値検出部は、操舵角関連値として操舵角を検出するので、操舵角とコーナリングドラッグとの関係を用いて、コーナリングドラッグの大小を判別することができる。そのため、車両質量の推定可否を判定することが容易である。

請求項３に係る車両質量推定装置によれば、操舵角関連値検出部は、操舵角関連値として車両の操舵速度を検出するので、コーナリングドラッグの増減を予測することができる。そのため、コーナリングドラッグの増加に伴って車両質量の推定誤差が増大することを抑制できる。

車両質量推定装置の構成の一例を示す構成図である。 演算部３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係り、車両質量Ｍを推定する手順の一例を示すフローチャートである。 スロットル開度φ、エンジン回転数ω及び出力トルクτの関係の一例を示す説明図である。 操舵角θ、加速度α及びコーナリングドラッグＦｃの関係の一例を示す説明図であり、（ａ）は操舵角θの時間変化を示し、（ｂ）は加速度αの時間変化を示し、（ｃ）はコーナリングドラッグＦｃの時間変化を示している。 第１実施形態に係り、車両質量Ｍの推定可否を判定する手順の一例を示すフローチャートである。 参考形態に係り、車両質量Ｍを推定する手順の一例を示すフローチャートである。 参考形態に係り、車両質量Ｍの推定可否を判定する手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態について共通する箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。

（１）第１実施形態
図１は、車両質量推定装置の構成の一例を示す構成図である。本実施形態の車両質量推定装置は、車両質量Ｍを推定する演算装置１と、車両１００の走行状態及び運転者による操作量を検出する検出部２と、を備えている。

演算装置１は、ＣＰＵ１１及びメモリ１２を備えるマイクロコンピュータ１３を有しており、メモリ１２内に格納されるプログラムを実行することによって、車両質量Ｍを推定することができる。車両質量Ｍには、車両本体の質量、車両１００に搭乗する搭乗員の質量、車両１００に積載される積載物の質量などが含まれる。演算装置１は、検出部２と電気的に接続されており、検出部２から車両情報を取得することができる。車両情報には、車両１００の走行状態及び運転者による操作量が含まれる。検出部２から送信される車両情報は、メモリ１２に記憶される。

検出部２は、加速度センサ２１、エンジン回転センサ２２、アクセルストロークセンサ２３、操舵角センサ２４、車速センサ２５及び車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬを有しており、各センサには、車両用の公知の検出器を用いることができる。加速度センサ２１は、車両１００の前進・後進方向（矢印Ｘ方向）の加速度αを検出することができる。エンジン回転センサ２２は、図示しないエンジンのエンジン回転数ωを検出することができ、アクセルストロークセンサ２３は、図示しないアクセルペダルの運転者による踏量（ストローク量）を検出することができる。操舵角センサ２４は、図示しないハンドルの運転者による操作量（操舵角）を検出することができる。

車速センサ２５は、図示しない変速機の出力軸の回転速度を検出することができる。車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬは、車輪ＴＦＲ、ＴＦＬ、ＴＲＲ、ＴＲＬの各回転速度をそれぞれ検出することができる。本明細書では、車速センサ２５によって検出される回転速度を車両１００の車速Ｖとして説明するが、車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬによって検出される回転速度から車両１００の車速Ｖを算出することもできる。また、車両１００は、前輪駆動、後輪駆動又は４輪駆動のいずれよっても駆動することができる。

図２は、演算部３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。図３は、車両質量Ｍを推定する手順の一例を示すフローチャートである。演算装置１は、制御ブロックとして捉えると、演算部３を有しており、演算部３は、車両１００の加速度αを検出する加速度検出部３１と、加速度αに対応する車両１００の駆動力Ｆｐを算出する駆動力算出部３２と、操舵角関連値ＳＴＲを検出する操舵角関連値検出部３３と、加速度α、駆動力Ｆｐ及び操舵角関連値ＳＴＲに基づいて車両質量Ｍを推定する質量推定部３４と、を備えている。

演算部３は、図３に示すフローチャートに従ってプログラムを実行することにより、車両質量Ｍを推定することができる。つまり、ステップＳ１で車両１００が惰性走行であるか否かを判定する。車両１００が惰性走行している場合は、ステップＳ２で１回目の加速度αの検出を行い、ステップＳ３で１回目の駆動力Ｆｐの算出を行う。そして、ステップＳ４で１回目の操舵角関連値ＳＴＲの検出を行い、ステップＳ５で１回目の車速Ｖ及び路面勾配δの検出を行う。ステップＳ２〜Ｓ５で検出又は算出される加速度αを加速度α１、駆動力Ｆｐを駆動力Ｆｐ１、操舵角関連値ＳＴＲを操舵角関連値ＳＴＲ１、車速Ｖを車速Ｖ１、路面勾配δを路面勾配δ１とする。

次に、ステップＳ６で所定時間内に車両１００が加速走行になったか否かを判定する。所定時間内に車両１００が加速走行になった場合は、ステップＳ７で２回目の加速度αの検出を行い、ステップＳ８で２回目の駆動力Ｆｐの算出を行う。そして、ステップＳ９で２回目の操舵角関連値ＳＴＲの検出を行い、ステップＳ１０で２回目の車速Ｖ及び路面勾配δの検出を行う。ステップＳ７〜Ｓ１０で検出又は算出される加速度αを加速度α２、駆動力Ｆｐを駆動力Ｆｐ２、操舵角関連値ＳＴＲを操舵角関連値ＳＴＲ２、車速Ｖを車速Ｖ２、路面勾配δを路面勾配δ２とする。

次に、ステップＳ１１で車両質量Ｍの推定可否判定を行う。後述する推定許可フラグが「ＯＫ（許可）」のときは、ステップＳ１２に進み、連立方程式の演算を行い、車両質量Ｍを推定する。推定許可フラグが「ＮＧ（不許可）」のときやステップＳ６で所定時間内に車両１００が加速走行にならなかった場合は、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ１で車両１００が惰性走行していない場合は、車両１００が惰性走行するまで待機する。

惰性走行判定、加速走行判定及び加速度αの検出は、加速度検出部３１が行う。駆動力Ｆｐの算出は、駆動力算出部３２が行い、操舵角関連値ＳＴＲの検出は、操舵角関連値検出部３３が行う。車速Ｖ及び路面勾配δの検出、車両質量Ｍの推定可否判定並びに連立方程式の演算は質量推定部３４が行う。以下、演算部３について詳細に説明する。

（加速度検出部３１）
加速度検出部３１は、惰性走行時及び加速走行時の車両１００の加速度α１、α２を検出する。車両１００の加速度α１、α２は、加速度センサ２１の検出値を用いることができる。また、車両１００の加速度α１、α２は、車速センサ２５の検出値（車速Ｖ）を微分して算出することもでき、これらを併用して検出誤差を低減させることもできる。

車両１００が惰性走行であるか否かは、例えば、エンジン回転数ωと車速Ｖから得られる回転数との比が所定範囲にあるか否かによって判定することができる。エンジン回転数ωと車速Ｖから得られる回転数との比が所定範囲にないときは、加速度検出部３１は、エンジンからの駆動力が駆動輪に伝達されていない（クラッチが切れている）と判断して、車両１００が惰性走行していると判定する。一方、エンジン回転数ωと車速Ｖから得られる回転数との比が所定範囲のときは、加速度検出部３１は、エンジンからの駆動力が駆動輪に伝達されている（クラッチがつながっている）と判断して、車両１００が惰性走行していないと判定する。この場合、車両１００は、加速走行又は減速走行している。

車両１００が加速走行しているか否かは、エンジン回転数ωと車速Ｖから得られる回転数との比が所定範囲のとき、つまり、エンジンからの駆動力が駆動輪に伝達されている状態（クラッチがつながっている状態）において、所定時間内に加速度αが増加するか否かによって判定することができる。加速度検出部３１は、加速度αが増加するときは、車両１００が加速走行していると判定し、加速度αが一定又は減少するときは、車両１００が加速走行していないと判定する。なお、エンジン回転数ωは、エンジン回転センサ２２の検出値を用いることができ、車速Ｖは、車速センサ２５の検出値を用いることができる。車速Ｖから得られる回転数は、車速センサ２５の検出値のパルス数から算出することができる。また、車両１００の惰性走行判定、加速走行判定は、変速機のギア位置を示す検出信号を用いて判定することもできる。

加速度検出部３１は、例えば、変速機が１速から２速に切り替わるときに、惰性走行時及び加速走行時の車両１００の加速度α１、α２を検出することができる。この他にも、例えば、変速機が２速から３速に切り替わるとき、３速から４速に切り替わるときなどに、車両１００の加速度α１、α２を検出することができる。また、加速度検出部３１は、これらの複数箇所で車両１００の加速度α１、α２を検出することもでき、これらを併用して検出誤差の低減及び車両質量Ｍの推定誤差の低減を図ることもできる。

本実施形態では、惰性走行時と加速走行時の車両１００の加速度α１、α２を用いるので、加速走行時に加速度を２回検出する場合と比べて、加速度α１、α２の加速度差α２−α１を大きく採ることができる。そのため、後述する運動方程式を用いて車両質量Ｍを推定するときに、車両質量Ｍの推定誤差を低減させることができる。このことは、減速走行時に加速度を２回検出する場合と比較しても同様に言える。

（駆動力算出部３２）
駆動力算出部３２は、加速度α１、α２に対応する車両１００の駆動力Ｆｐ１、Ｆｐ２を算出する。図４は、スロットル開度φ、エンジン回転数ω及び出力トルクτの関係の一例を示す説明図である。同図では、スロットル開度φ、エンジン回転数ω及び出力トルクτを直交座標の各軸に採り、これらの関係を３次元で示している。車両１００は、図示しないスロットルを有しており、スロットルは、弁の開度を調整することにより、混合気のエンジンへの流入量を調整してエンジン出力（出力トルクτ）を調整することができる。スロットル開度φは、アクセルストロークセンサ２３の検出値に対応している。なお、例えば、ディーゼルエンジンなどのスロットルを有しない車両では、スロットル開度φは、燃料の噴射量に置き換えることができる。

曲線Ｃ１は、スロットル開度φがφ１のときのエンジン回転数ωと出力トルクτの関係を示している。同様に、曲線Ｃ２は、スロットル開度φがφ２のときのエンジン回転数ωと出力トルクτの関係を示し、曲線Ｃ３は、スロットル開度φがφ３のときのエンジン回転数ωと出力トルクτの関係を示している。曲線Ｃ１〜Ｃ３は、予めシミュレーション、実機による測定等によって特性を取得しておき、マップ、テーブル、関係式などによって、メモリ１２に記憶しておくことができる。

駆動力算出部３２は、加速度検出部３１が加速度α１を検出するときに、アクセルストロークセンサ２３の検出値からスロットル開度φを取得し、エンジン回転センサ２２の検出値からエンジン回転数ωを取得する。駆動力算出部３２は、スロットル開度φ及びエンジン回転数ωに対応する出力トルクτをメモリ１２から読み出して、読み出された出力トルクτから車両駆動系のイナーシャ（慣性）による損失分を減算する。そして、駆動力算出部３２は、イナーシャによる損失分を減じた出力トルクに変速機の変速比を乗じて、その乗算値から駆動損失分を減ずることにより車両１００の駆動力Ｆｐ１を算出することができる。同様にして、駆動力算出部３２は、加速度α２に対応する車両１００の駆動力Ｆｐ２を算出することができる。

イナーシャによる損失分及び駆動損失分は、予めマップ、テーブル、関係式などによって、メモリ１２に記憶しておくことができる。駆動損失分は、エンジン出力から駆動輪での出力を減じた車両駆動系の損失であり、走行抵抗などの外乱要因は含まない。変速機の変速比は、既述のエンジン回転数ωと車速Ｖから得られる回転数との比から算出することができ、変速機のギア位置を示す検出信号を用いて算出することもできる。なお、車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬによって検出される回転速度を用いる場合は、イナーシャによる損失分を減じた出力トルクに変速機の変速比と図示しないデファレンシャルの減速比とを乗じて、その乗算値から駆動損失分を減ずることにより車両１００の駆動力Ｆｐ１、Ｆｐ２を算出することができる。

（操舵角関連値検出部３３）
操舵角関連値検出部３３は、加速度α１、α２が検出されたときの車両１００の操舵角θ１、θ２に関連する操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２を検出する。操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２は、操舵角θ１、θ２及び操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２のうちの少なくとも一方を用いることができる。本実施形態では、操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２として操舵角θ１、θ２及び操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２を検出する。操舵角θ１、θ２は、操舵角センサ２４の検出値を用いることができ、操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２は、操舵角θ１、θ２をそれぞれ時間微分して算出することができる。

図５は、操舵角θ、加速度α及びコーナリングドラッグＦｃの関係の一例を示す説明図であり、（ａ）は操舵角θの時間変化を示し、（ｂ）は加速度αの時間変化を示し、（ｃ）はコーナリングドラッグＦｃの時間変化を示している。実線で示す曲線Ｃ４は、操舵速度Ｖθ１のときの操舵角θの時間変化を示し、破線で示す曲線Ｃ５は、操舵速度Ｖθ２のときの操舵角θの時間変化を示している。また、実線で示す曲線Ｃ６は、操舵速度Ｖθ１のときの加速度αの時間変化を示し、破線で示す曲線Ｃ７は、操舵速度Ｖθ２のときの加速度αの時間変化を示している。実線で示す曲線Ｃ８は、操舵速度Ｖθ１のときのコーナリングドラッグＦｃの時間変化を示し、破線で示す曲線Ｃ９は、操舵速度Ｖθ２のときのコーナリングドラッグＦｃの時間変化を示している。なお、同図では、操舵速度Ｖθ２は、操舵速度Ｖθ１と比べて大きいものとする。また、コーナリングドラッグＦｃは、車両１００の後進方向に生じるタイヤと路面との摩擦力であり、後述する車両１００の走行抵抗Ｆｒに含まれる。操舵角θとコーナリングドラッグＦｃの関係は、予めシミュレーション、実機による測定等によってその特性を取得しておき、マップ、テーブル、関係式などによって、メモリ１２に記憶しておくことができる。

時刻ｔ０において、運転者がハンドルの回動を開始したとする。このときの操舵角θを操舵角θ１（同図では０）、加速度αを加速度α１、コーナリングドラッグＦｃをコーナリングドラッグＦｃ１（同図では０）とする。時刻ｔ１における操舵角θは、操舵速度Ｖθ１のとき操舵角θ２であり（曲線Ｃ４）、操舵速度Ｖθ２のとき操舵角θ３である（曲線Ｃ５）。時刻ｔ１における加速度αは、操舵速度Ｖθ１のとき加速度α２であり（曲線Ｃ６）、操舵速度Ｖθ２のとき加速度α３である（曲線Ｃ７）。時刻ｔ１におけるコーナリングドラッグＦｃは、操舵速度Ｖθ１のときコーナリングドラッグＦｃ２であり（曲線Ｃ８）、操舵速度Ｖθ２のときコーナリングドラッグＦｃ３である（曲線Ｃ９）。

操舵角θが大きくなると、コーナリングドラッグＦｃは増加して、加速度αは減少する。操舵速度Ｖθ２は、操舵速度Ｖθ１と比べて大きいので、コーナリングドラッグＦｃ３は、コーナリングドラッグＦｃ２と比べて大きくなり、加速度α３は、加速度α２と比べて小さくなる。このように、操舵速度Ｖθによってハンドル回動後のコーナリングドラッグＦｃの増加量及び加速度αの減少量が異なる。

本実施形態では、操舵角関連値検出部３３は、操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２として操舵角θ１、θ２を検出するので、操舵角θ１、θ２とコーナリングドラッグＦｃとの関係を用いて、コーナリングドラッグＦｃの大小を判別することができる。そのため、後述する車両質量Ｍの推定可否を判定することが容易である。また、操舵角関連値検出部３３は、操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２として車両１００の操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２を検出するので、コーナリングドラッグＦｃの増減を予測することができる。そのため、コーナリングドラッグＦｃの増加に伴って車両質量Ｍの推定誤差が増大することを抑制できる。

（質量推定部３４）
質量推定部３４は、加速度α１、α２が検出されるときの車両１００の車速Ｖ１、Ｖ２及び路面勾配δ１、δ２を検出する。車速Ｖ１、Ｖ２は、車速センサ２５の検出値を用いることができる。路面勾配δ１、δ２は、例えば、加速度センサ２１の検出値と、車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬの検出値から算出される推定加速度と、の差分から導出することができる。推定加速度は、車輪速センサ２ＦＲ、２ＦＬ、２ＲＲ、２ＲＬの検出値を時間微分して算出することができる。なお、加速度センサ２１の検出値のみを用いて路面勾配δ１、δ２を算出することもできる。

質量推定部３４は、下記数１、数２に示す関係式（運動方程式）を用いて車両質量Ｍを推定する。但し、加速度α１、α２が検出されたときの車両１００に生じる走行抵抗ＦｒをそれぞれＦｒ１、Ｆｒ２とする。
（数１）
Ｍ×α１＝Ｆｐ１−Ｆｒ１
（数２）
Ｍ×α２＝Ｆｐ２−Ｆｒ２

まず、加速度α１、α２を検出する２点間において走行抵抗Ｆｒ１、Ｆｒ２が一定の場合を想定する。このとき、質量推定部３４は、数１及び数２に示す連立方程式を演算して、車両質量Ｍを算出することができる。つまり、車両質量Ｍは、下記数３で表すことができる。
（数３）
Ｍ＝（Ｆｐ１−Ｆｐ２）／（α１−α２）

次に、加速度α１、α２を検出する２点間において走行抵抗Ｆｒ１、Ｆｒ２が変化する場合を想定する。走行抵抗Ｆｒには、転がり抵抗Ｆｔ、風圧抵抗Ｆｗ、車両後進方向に生じる抗力Ｆｘ及びコーナリングドラッグＦｃが含まれる。転がり抵抗Ｆｔは、車両質量Ｍに比例し、風圧抵抗Ｆｗは、車速Ｖの２乗に比例する。抗力Ｆｘは、重力加速度ｇ及び路面勾配δを用いてＭｇ×ｓｉｎδで表すことができる。コーナリングドラッグＦｃは、操舵角θに比例する。したがって、車速Ｖ、路面勾配δ、操舵角θが大きくなると、走行抵抗Ｆｒは大きくなり、走行抵抗Ｆｒ１、Ｆｒ２の差分Ｆｒ１−Ｆｒ２を無視することができなくなる。

そこで、質量推定部３４は、加速度α１、α２を検出する間の走行抵抗Ｆｒ１、Ｆｒ２の差分Ｆｒ１−Ｆｒ２が小さいときに車両質量Ｍを推定する。特に、本実施形態では、質量推定部３４は、操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２の変化量ＳＴＲ２−ＳＴＲ１が所定閾値より小さいときに車両質量Ｍを推定する。図６は、車両質量Ｍの推定可否を判定する手順の一例を示すフローチャートである。同図では、操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２として、操舵角θ１、θ２及び操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２を採用している。質量推定部３４は、ステップＳ２１で加速度α１、α２を検出する間の操舵角θ１、θ２の変化量である操舵角変化量θ２−θ１が第１閾値ＴＨ１より小さいか否かを判定する。操舵角変化量θ２−θ１が第１閾値ＴＨ１より小さいときは、ステップＳ２２に進む。質量推定部３４は、ステップＳ２２で加速度α１、α２を検出する間の操舵速度Ｖθ１、Ｖθ２の変化量である操舵速度変化量Ｖθ２−Ｖθ１が第２閾値ＴＨ２より小さいか否かを判定する。操舵速度変化量Ｖθ２−Ｖθ１が第２閾値ＴＨ２より小さいときは、ステップＳ２３に進む。

質量推定部３４は、ステップＳ２３で加速度α１、α２を検出する間の車速Ｖ１、Ｖ２の変化量である車速変化量Ｖ２−Ｖ１が第３閾値ＴＨ３より小さいか否かを判定する。車速変化量Ｖ２−Ｖ１が第３閾値ＴＨ３より小さいときは、ステップＳ２４に進む。質量推定部３４は、ステップＳ２４で加速度α１、α２を検出する間の路面勾配δ１、δ２の変化量である路面勾配変化量δ２−δ１が第４閾値ＴＨ４より小さいか否かを判定する。路面勾配変化量δ２−δ１が第４閾値ＴＨ４より小さいときは、ステップＳ２５に進み、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定許可フラグを「ＯＫ（許可）」にする。そして、質量推定部３４は、既述の数１及び数２に示す連立方程式を演算して、車両質量Ｍを推定する。ステップＳ２１〜Ｓ２４のうちの少なくとも１つのステップで条件を充足しないときは、ステップＳ２６に進み、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定許可フラグを「ＮＧ（不許可）」にする。このとき、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定を行わない。なお、第１閾値ＴＨ１〜第４閾値ＴＨ４は、走行抵抗Ｆｒを無視することができる許容値として、予めシミュレーション、実機による測定等によって導出することができ、メモリ１２に記憶しておくことができる。

本実施形態では、質量推定部３４は、加速度α１、α２を検出する間の操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２の変化量が所定閾値より小さいときに車両質量Ｍを推定するので、車両１００に生じる走行抵抗Ｆｒに含まれるコーナリングドラッグＦｃによる車両質量Ｍの推定誤差を抑制して、車両質量Ｍの推定精度を向上させることができる。また、本実施形態では、加速度α１、α２、駆動力Ｆｐ１、Ｆｐ２、車両１００の走行抵抗Ｆｒ１、Ｆｒ２及び車両質量Ｍの関係を示す２つの関係式（数１、数２）を用いて車両質量Ｍを推定する。この構成によれば、車両１００の走行抵抗Ｆｒが一定であるとすると、車両１００に生じる走行抵抗Ｆｒ分をキャンセルして車両質量Ｍを推定することができる。

しかしながら、車両１００の走行抵抗Ｆｒの一要因であるコーナリングドラッグＦｃは、走行抵抗Ｆｒの他の要因と比べて変動し易い。本実施形態では、加速度α１、α２を検出する間の操舵角関連値ＳＴＲ１、ＳＴＲ２の変化量が所定閾値より小さい場合に車両質量Ｍを推定するので、車両１００の走行抵抗Ｆｒに起因する推定誤差を抑制して車両質量Ｍの推定精度を向上させることができる。

（２）参考形態
本参考形態は、第１実施形態と比べて、１つの関係式（運動方程式）を用いて車両質量Ｍを推定する点が異なる。演算部３は、車両１００が加速走行時、減速走行時及び惰性走行時のうちの１つの走行状態において、車両質量Ｍを推定することができる。本参考形態では、車両１００が加速走行しているときに、車両質量Ｍを推定するが、減速走行時又は惰性走行時においても同様に車両質量Ｍを推定することができる。

図７は、車両質量Ｍを推定する手順の一例を示すフローチャートである。演算部３は、ステップＳ３１で車両１００が加速走行であるか否かを判定する。車両１００が加速走行している場合は、ステップＳ３２で加速度α１０の検出を行い、ステップＳ３３で駆動力Ｆｐ１０の算出を行う。そして、ステップＳ３４で操舵角関連値ＳＴＲ１０の検出を行い、ステップＳ３５で車速Ｖ１０及び路面勾配δ１０の検出を行う。次に、ステップＳ３６で車両質量Ｍの推定可否判定を行う。推定許可フラグが「ＯＫ（許可）」のときは、ステップＳ３７に進み、運動方程式の演算を行い、車両質量Ｍを推定する。推定許可フラグが「ＮＧ（不許可）」のときやステップＳ３１で車両１００が加速走行していない場合は、ステップＳ３１に戻る。

加速度検出部３１は、加速走行時に車両１００の加速度α１０を検出する。駆動力算出部３２は、加速度α１０に対応する車両１００の駆動力Ｆｐ１０を算出する。操舵角関連値検出部３３は、加速度α１０が検出されたときの車両１００の操舵角θ１０及び操舵速度Ｖθ１０を検出する。操舵角θ１０及び操舵速度Ｖθ１０は、操舵角関連値ＳＴＲ１０である。なお、操舵角関連値検出部３３は、操舵角関連値ＳＴＲ１０として操舵角θ１０及び操舵速度Ｖθ１０のうちの少なくとも一方を検出することができる。また、加速度α１０、操舵角θ１０及び操舵速度Ｖθ１０の検出方法並びに駆動力Ｆｐ１０の算出方法は、第１実施形態と同様である。

質量推定部３４は、加速度α１０が検出されたときの車両１００の車速Ｖ１０及び路面勾配δ１０を検出する。車速Ｖ１０及び路面勾配δ１０の検出方法は、第１実施形態と同様である。図８は、車両質量Ｍの推定可否を判定する手順の一例を示すフローチャートである。同図では、操舵角関連値ＳＴＲ１０として、操舵角θ１０及び操舵速度Ｖθ１０を採用している。質量推定部３４は、ステップＳ４１で操舵角θ１０が第５閾値ＴＨ５より小さいか否かを判定する。操舵角θ１０が第５閾値ＴＨ５より小さいときは、ステップＳ４２に進む。質量推定部３４は、ステップＳ４２で操舵速度Ｖθ１０が第６閾値ＴＨ６より小さいか否かを判定する。操舵速度Ｖθ１０が第６閾値ＴＨ６より小さいときは、ステップＳ４３に進む。

質量推定部３４は、ステップＳ４３で車速Ｖ１０が第７閾値ＴＨ７より小さいか否かを判定する。車速Ｖ１０が第７閾値ＴＨ７より小さいときは、ステップＳ４４に進む。質量推定部３４は、ステップＳ４４で路面勾配δ１０が第８閾値ＴＨ８より小さいか否かを判定する。路面勾配δ１０が第８閾値ＴＨ８より小さいときは、ステップＳ４５に進み、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定許可フラグを「ＯＫ（許可）」にする。そして、質量推定部３４は、後述する数４に示す関係式を用いて車両質量Ｍを推定する。ステップＳ４１〜Ｓ４４のうちの少なくとも１つのステップで条件を充足しないときは、ステップＳ４６に進み、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定許可フラグを「ＮＧ（不許可）」にする。このとき、質量推定部３４は、車両質量Ｍの推定を行わない。なお、第５閾値ＴＨ５〜第８閾値ＴＨ８は、走行抵抗Ｆｒを無視することができる許容値として、予めシミュレーション、実機による測定等によって導出することができ、メモリ１２に記憶しておくことができる。

次に、車両質量Ｍの推定方法を説明する。質量推定部３４は、下記数４に示す関係式を用いて車両質量Ｍを推定する。但し、加速度α１０が検出されるときの転がり抵抗ＦｔをＦｔ１０とし、風圧抵抗ＦｗをＦｗ１０とする。また、加速度α１０が検出されるときの車両後進方向に生じる抗力ＦｘをＦｘ１０とし、コーナリングドラッグＦｃをＦｃ１０とする。転がり抵抗Ｆｔ１０、風圧抵抗Ｆｗ１０、抗力Ｆｘ１０及びコーナリングドラッグＦｃ１０は、予めシミュレーション、実機による測定等によって特性を取得しておき、マップ、テーブル、関係式などによって、メモリ１２に記憶しておくことができる。
（数４）
Ｍ＝｛Ｆｐ１０−（Ｆｔ１０＋Ｆｗ１０＋Ｆｘ１０＋Ｆｃ１０）｝／α１０

本参考形態では、質量推定部３４は、操舵角関連値ＳＴＲ１０が所定閾値より小さいときに車両質量Ｍを推定するので、車両１００に生じる走行抵抗Ｆｒに含まれるコーナリングドラッグＦｃが小さいときに車両質量Ｍを推定することができる。そのため、コーナリングドラッグＦｃによる車両質量Ｍの推定誤差を抑制して、車両質量Ｍの推定精度を向上させることができる。

（３）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、質量推定部３４は、変速機が１速から２速に切り替わるとき、２速から３速に切り替わるとき、３速から４速に切り替わるときなどに、車両質量Ｍを推定することができる。また、質量推定部３４は、これらの複数箇所で車両質量Ｍを推定することもでき、これらを併用して車両質量Ｍの推定誤差の低減を図ることもできる。

また、質量推定部３４は、車両１００が惰性走行時及び減速走行時に車両質量Ｍを推定することもできる。具体的には、質量推定部３４は、例えば、変速機が４速から３速に切り替わるとき、３速から２速に切り替わるとき、２速から１速に切り替わるときなどに、車両質量Ｍを推定することができる。また、質量推定部３４は、これらの複数箇所で車両質量Ｍを推定することもでき、これらを併用して車両質量Ｍの推定誤差の低減を図ることもできる。なお、車両１００が加速走行時、減速走行時及び惰性走行時のうちの１つの走行状態において、車両１００の加速度αを２回検出して、車両質量Ｍを推定することもできる。また、本実施形態では、加速度α、駆動力Ｆｐ及び操舵角関連値ＳＴＲを同一サイクルで検出しているが、これらを異なるサイクルで検出しても良い。すなわち、車両質量Ｍの推定誤差を許容範囲内に抑えることが可能な限り、加速度α、駆動力Ｆｐ及び操舵角関連値ＳＴＲの検出タイミングを互いにずらすこともできる。

３：演算部
３１：加速度検出部
３２：駆動力算出部
３３：操舵角関連値検出部
３４：質量推定部

Claims (3)

1. 車両の加速度を検出する加速度検出部と前記加速度に対応する前記車両の駆動力を算出する駆動力算出部とを備え、前記加速度及び前記駆動力に基づいて前記加速度が検出されたときの車両質量を推定する車両質量推定装置であって、
   前記加速度が検出されたときの前記車両の操舵角に関連する操舵角関連値を検出する操舵角関連値検出部と、
   前記操舵角関連値が所定条件を充足する場合に車両質量推定を実施する質量推定部と、を備え、
   前記加速度検出部は、前記加速度を少なくとも２つのタイミングで検出し、
   前記質量推定部は、各前記タイミングにおける前記加速度、前記駆動力、前記車両の走行抵抗及び前記車両質量の関係を示す少なくとも２つの関係式に各前記タイミングで検出された加速度と当該加速度に対応する駆動力とを適用し、各前記タイミングで検出された前記操舵角関連値の変化量が所定閾値より小さい場合に前記関係式に基づいて前記車両質量推定を実施することを特徴とする車両質量推定装置。
2. 前記操舵角関連値検出部は、前記操舵角関連値として前記操舵角を検出する請求項１に記載の車両質量推定装置。
3. 前記操舵角関連値検出部は、前記操舵角関連値として前記車両の操舵速度を検出する請求項１又は２に記載の車両質量推定装置。

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