CN109131337B - 车辆的路面摩擦系数推定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆的路面摩擦系数推定装置和方法，高精度地推定路面摩擦系数。车辆的路面摩擦系数推定装置(200)具备：第一路面摩擦系数推定部(110)，其基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数；第二路面摩擦系数推定部(140)，其基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数；以及第三路面摩擦系数推定部，其基于表示第一路面摩擦系数的可靠性的第一可靠度和表示第二路面摩擦系数的可靠性的第二可靠度，根据所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数来推定路面摩擦系数。

Description

车辆的路面摩擦系数推定装置及方法
技术领域
本发明涉及车辆的路面摩擦系数推定装置及车辆的路面摩擦系数推定方法。
背景技术
以往，例如在下述的专利文献1中，记载了下述内容：在自主的路面摩擦系数的推定中，通过使用可靠性高的初始值，来谋求路面摩擦系数的推定精度的提高。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2005-28887号公报
发明内容
技术问题
但是，在用上述专利文献1所记载的方法根据表示本车的驾驶状态的参数推定路面摩擦系数的情况下，在以恒定速度直线前进的情况等稳态驾驶中，难以高精度地推定路面摩擦系数。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供能够高精度地推定路面摩擦系数的新颖且改进的车辆的路面摩擦系数推定装置及车辆的路面摩擦系数推定方法。
技术方案
为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种车辆的路面摩擦系数推定装置，具备：第一推定部，其基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数；第二推定部，其基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数；以及第三推定部，其基于表示第一路面摩擦系数的可靠性的第一可靠度和表示第二路面摩擦系数的可靠性的第二可靠度，根据所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数推定路面摩擦系数。
优选地，所述车辆的路面摩擦系数推定装置具备第一可靠度计算部，其计算所述第一可靠度，所述第一可靠度计算部基于所述本车辆的驾驶状态，以过渡驾驶状态的所述第一可靠度高于稳态驾驶状态的所述第一可靠度的方式计算所述第一可靠度。
此外，优选地，所述第一可靠度计算部以车辆的加速度越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
此外，优选地，所述第一可靠度计算部以车辆的减速度越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
此外，优选地，所述第一可靠度计算部以车辆的转向角越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
此外，优选地，所述外部信息是从其他车辆获取的。
此外，优选地，所述车辆的路面摩擦系数推定装置具备第二可靠度计算部，其计算所述第二可靠度。
此外，优选地，所述第二推定部基于从其他车辆获取的所述外部信息来推定所述第二路面摩擦系数，所述第二可靠度计算部基于所述其他车辆的驱动方式或动力装置的种类来计算所述第二可靠度。
此外，优选地，所述第二可靠度计算部以所述驱动方式为前轮驱动或后轮驱动的情况下的所述第二可靠度高于所述驱动方式为全轮驱动的情况下的所述第二可靠度的方式计算所述第二可靠度。
此外，优选地，所述第二可靠度计算部以所述动力装置的所述种类为马达的情况下的所述第二可靠度高于所述动力装置的所述种类为发动机的情况下的所述第二可靠度的方式计算所述第二可靠度。
此外，优选地，所述第二推定部基于与天气有关的所述外部信息来推定所述第二路面摩擦系数，所述第二可靠度计算部根据与天气有关的信息的可靠度来计算所述第二可靠度。
此外，为了解决上述课题，根据本发明的另一观点，提供一种车辆的路面摩擦系数推定方法，包括：基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数的步骤；基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数的步骤；以及基于表示第一路面摩擦系数的可靠度的第一可靠度和表示第二路面摩擦系数的可靠度的第二可靠性度，根据所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数来推定路面摩擦系数的步骤。
技术效果
如以上所说明，根据本发明，能够高精度地推定路面摩擦系数。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的路面摩擦系数推定装置的构成的示意图。
图2是表示在计算第一摩擦系数的可靠度时使用的表的示意图。
图3是表示在计算第二摩擦系数的可靠度时使用的表的示意图。
图4是表示第一路面摩擦系数推定部所推定的第一路面摩擦系数、第二路面摩擦系数推定部所推定的第二路面摩擦系数、第一可靠度及第二可靠度随时间的经过而变化的情形的特性图。
图5是表示由路面摩擦系数推定装置进行的处理的流程图。
符号说明
110 第一路面摩擦系数推定部
120 第一可靠度计算部
140 第二路面摩擦系数推定部
150 第二可靠度计算部
170 第三路面摩擦系数推定部
200 路面摩擦系数推定装置
具体实施方式
以下参照附图详细地说明本发明的优选实施方式。应予说明，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要素，标注相同的符号，从而省略重复说明。
图1是表示本发明的一实施方式的路面摩擦系数推定装置200及其周边构成的示意图。路面摩擦系数推定装置200搭载于车辆。路面摩擦系数推定装置200从车辆的外部获取与车辆此后要行驶的道路状况有关的外部信息，基于外部信息进行路面摩擦系数的推定，并且进行基于车辆的信息的路面摩擦系数的推定。并且，评价所推定的这两种路面摩擦系数的可靠度，采用可靠度更高的信息作为最终的路面摩擦系数的推定结果。
如图1所示，路面摩擦系数推定装置200构成为具有车辆信息获取部100、第一路面摩擦系数推定部110、第一可靠度计算部120、外部信息获取部130、第二路面摩擦系数推定部140、第二可靠度计算部150、可靠度比较部160、第三路面摩擦系数推定部170、过滤处理部180。应予说明，图1所示的路面摩擦系数推定装置200的各构成要素能够由电路(硬件)、或CPU等中央运算处理装置和用于使其发挥功能的程序(软件)构成。
路面摩擦系数推定装置200与搭载于车辆的通信装置300连接。通信装置300通过无线与外部的车辆(其他车辆)500、提供各种信息的服务器550等进行通信。通信装置300也可以介由互联网等网络600与车辆500、服务器550进行通信。通信装置300从外部的车辆500、提供各种信息的服务器500等接收外部信息。
车辆信息获取部100获取推定路面摩擦系数(路面μ)所需的车辆信息。作为车辆信息，例如举出轮速、车体加速度、与动力转向有关的信息(舵角θ)、横摆率、车辆驱动力(发动机或马达等的扭矩)等。
第一路面摩擦系数推定部110基于车辆信息获取部100所获取的车辆信息来推定第一路面摩擦系数。第一路面摩擦系数推定部110例如使用上述专利文献1中记载的方法来推定第一路面摩擦系数。即，第一路面摩擦系数推定部110使用车速V、舵角θ、横摆率γ的检测值，基于车辆的运动方程式来计算参数(各要素)。具体地，通过以状态变量来表现车辆的运动方程式，并设定参数调整规则而开展自适应控制理论，来推定各种参数。并且，基于该推定出的参数来计算前后轮的侧偏刚度Kf、Kr，并且基于该侧偏刚度Kf、Kr来推定第一路面摩擦系数。应予说明，推定第一路面摩擦系数的方法并不限定于该方法。
第一可靠度计算部120计算第一路面摩擦系数推定部110推定出的第一路面摩擦系数的可靠度。图2是表示在计算第一摩擦系数的可靠度时使用的表的示意图。如图2所示，可靠度按车辆信息的每个参数而设定。例如，车辆的加速度的值越小则可靠度越低，加速度的值越大则可靠度越高。此外，减速度的值越小则可靠度越低，减速度的值越大则可靠度越高。此外，转向角越小则可靠度越低，转向角越大则可靠度越高。可靠度例如可以使用将最小值设为0、将最大值设为1而规范化了的值。
如图2所示，在基于车辆信息的路面摩擦系数的推定中，车辆的状态处于加速中、减速中、转弯中等过渡驾驶状态的情况比以恒定速度直线前进的情况等稳态驾驶状态更适合进行路面摩擦系数的推定。因此，在加速中、减速中、转弯中等适于进行路面摩擦系数的推定的状态下，推定结果的可靠度高。相反，对于车辆以恒定速度直线前进的情况等不适于进行路面摩擦系数的推定的状态下的路面摩擦系数的推定结果而言，可靠度低。
第一可靠度计算部120计算图2所示的每个参数的可靠度，并将可靠度的最大值或平均值设定为第一路面摩擦系数的可靠度(第一可靠度)。
通信装置300从外部的车辆500、提供各种信息的服务器550等接收外部信息。路面摩擦系数推定装置200的外部信息获取部130从通信装置300获取推定路面摩擦系数所需的外部信息。作为外部信息，例如有其他车辆的路面摩擦系数的推定结果、其他车辆的车辆行为、其他车辆的信息(驱动方式、动力装置的种类等)、表示路面状态的各种信息、天气、气温等信息。作为表示路面状态的各种信息，例如列举设置于道路且拍摄路面的现场相机的信息、评论的信息等。与其他车辆有关的外部信息能够通过与车辆500的通信而获取。此外，表示路面状态的各种信息、天气、气温等信息能够从服务器550获取。
第二路面摩擦系数推定部140基于外部信息获取部130获取到的外部信息，来推定第二路面摩擦系数。例如，第二路面摩擦系数推定部140在获取到在前行驶于相同道路的车辆500所推定的路面摩擦系数作为外部信息的情况下，推定为本车辆行驶的道路的路面也是相同程度的路面摩擦系数。更具体地，在行驶于相同道路的车辆500的位置信息与从搭载于本车辆的GPS(Global Positioning System：全球定位系统)等得到的本车辆的位置信息接近的情况下，推定为从车辆500获取的路面摩擦系数与本车辆行驶的道路的路面摩擦系数为相同程度。并且，将所推定的路面摩擦系数设为第二路面摩擦系数。
此外，第二路面摩擦系数推定部140在根据外部信息得到了天气为有雪的内容的外部信息的情况下，推定路面有积雪的情况下的摩擦系数(例如，0.3)作为第二路面摩擦系数。不仅考虑天气的信息，而且还可以考虑气温、湿度等信息来推定第二路面摩擦系数。例如，通过使用规定了天气、气温、湿度与第二路面摩擦系数的关系的多维映射，能够基于天气、气温、湿度来推定第二路面摩擦系数。
第二可靠度计算部150计算第二路面摩擦系数推定部140所推定的第二路面摩擦系数的可靠度。图3是表示在计算第二路面摩擦系数的可靠度时使用的表的示意图。如图3所示，可靠度按外部信息的每个参数而设定。例如，在从外部的车辆500得到外部信息的情况下，如果车辆500的驱动方式为全轮驱动(AWD：All Wheel Drive)，则可靠度低，如果车辆500的驱动方式为前轮驱动(FWD：Front Wheel Drive)或后轮驱动(RWD：Rear WheelDrive)，则可靠度高。在驱动方式为AWD的情况下，有时全部轮同时打滑，路面摩擦系数的推定的可靠度低。另一方面，在有从动轮的FWD或RWD的驱动方式的情况下，路面摩擦系数的推定的可靠度高。
此外，在从外部的车辆500得到外部信息的情况下，如果车辆500的动力装置(P/U)为发动机(E/G)则可靠度低，如果动力装置为马达则可靠度高。这是因为，马达的输出扭矩的精度比发动机高，所以摩擦系数的推定精度也高。此外，如果得到外部信息的时间为数日前则可靠度低，如果是刚刚得到则可靠度高。例如，从刚刚在行驶路面行驶了的前行车辆得到的信息可靠度非常高。
此外，作为从服务器550提供的外部信息的基础结构，在设想了与天气有关的信息的情况下，如果信息仅是气温则可靠性低，如果是来自现场相机等相机的信息则可靠性高。
如以上所示，在基于外部信息的路面摩擦系数的推定中，根据外部信息的信息源和/或从获取信息起的时间来设定可靠度。例如，根据FWD或RWD的电动车的外部信息推定的路面摩擦系数的可靠度高，根据从在前方行驶中的车辆刚刚得到的信息推定的路面摩擦系数的可靠度高。另一方面，根据仅天气或仅气温的信息推定的路面摩擦系数的可靠度低。
在此，可靠度也可以使用例如将最小值设为0、将最大值设为1而规范化了的值。第二可靠度计算部150计算图3所示的每个参数的可靠度，并将最大值或平均值设定为第二路面摩擦系数的可靠度(第二可靠度)。
可靠度比较部160将第一可靠度与第二可靠度进行比较。第三路面摩擦系数推定部170基于由可靠度比较部160进行的比较的结果，根据第一路面摩擦系数和第二路面摩擦系数，推定最终的路面摩擦系数(第三路面摩擦系数)。具体地，第三路面摩擦系数推定部170基于由可靠度比较部160进行的比较的结果，选择第一路面摩擦系数和第二路面摩擦系数中的可靠度高的摩擦系数，并将选择结果设为第三路面摩擦系数。
在选择第一路面摩擦系数和第二路面摩擦系数而推定第三路面摩擦系数时，为了在第一路面摩擦系数与第二路面摩擦系数进行切换的时刻抑制急剧的变化，过滤处理部180进行变化量限制等过滤处理。
图4是表示第一路面摩擦系数推定部110所推定的第一路面摩擦系数、第二路面摩擦系数推定部140所推定的第二路面摩擦系数、第一可靠度及第二可靠度随时间的经过而变化的情形的特性图。应予说明，在图4中，上部的特性表示路面摩擦系数，下部的特性表示可靠度。
若参照图4的下部的可靠度的特性，则第一可靠度高于第二可靠度直到时刻t1为止，在时刻t1以后第二可靠度高于第一可靠度。因此，第三路面摩擦系数推定部170直到时刻t1为止选择第一路面摩擦系数，在时刻t1以后选择第二路面摩擦系数，并将所选择的路面摩擦系数设为第三路面摩擦系数。
若在时刻t1从第一路面摩擦系数切换为第二路面摩擦系数而输出第三路面摩擦系数作为最终输出值，则最终输出值在时刻t1的时间点急剧地变化。因此，过滤处理部180如上所述地进行变化量限制等过滤处理。由此，得到图4的上部的特性所示的最终输出值(第三路面摩擦系数)。
如以上所示，通过将根据车辆信息得到的第一路面摩擦系数与根据外部信息得到的第二路面摩擦系数进行比较，并切换为可靠度更高的路面摩擦系数的推定结果，从而能够在行驶中的整个过程中高精度地推定路面摩擦系数。
在搭载有路面摩擦系数推定装置200的车辆中，基于路面摩擦系数的最终输出值来进行车辆控制。例如，在路面摩擦系数低于预定值的情况下，进行切换前后的扭矩分配、从FWD或RWD的驱动方式切换为AWD的驱动方式等处理。
接着，基于图5，说明由本实施方式的路面摩擦系数推定装置200进行的处理。图5是表示由路面摩擦系数推定装置200进行的处理的流程图。首先，在步骤S10，车辆信息获取部100获取车辆信息。在接着的步骤S12中，第一路面摩擦系数推定部110基于车辆信息来推定第一路面摩擦系数。在接着的步骤S14中，第一可靠度计算部120计算第一路面摩擦系数的可靠度(第一可靠度)。
在接着的步骤S16中，外部信息获取部130获取外部信息。在接着的步骤S18中，第二路面摩擦系数推定部140基于外部信息来推定第二路面摩擦系数。在接着的步骤S20中，第二可靠度计算部140计算第二路面摩擦系数的可靠度(第二可靠度)。
在接着的步骤S22中，可靠度比较部160将第一可靠度的大小与第二可靠度的大小进行比较，在第一可靠度大于第二可靠度的情况下进入步骤S24。在进入到步骤S24的情况下，第三路面摩擦系数推定部170选择第一路面摩擦系数作为最终的路面摩擦系数。
另一方面，在步骤S22中，在第一可靠度不大于第二可靠度的情况下进入步骤S26。在进入到步骤S26的情况下，第三路面摩擦系数推定部170选择第二路面摩擦系数作为最终的路面摩擦系数。
在步骤S24、S26之后进入步骤S28。在步骤S28中，过滤处理部180在第一路面摩擦系数与第二路面摩擦系数进行切换的时刻，进行变化量限制等过滤处理。
如以上所说明，根据本实施方式，根据车辆信息推定第一路面摩擦系数。根据车辆外部的外部信息推定第二路面摩擦系数，并基于所推定的路面摩擦系数的可靠度而输出可靠度高的路面摩擦系数作为最终的推定结果。由此，即使是在稳态驾驶状态等中无法根据车辆信息高精度地求出路面摩擦系数的情况，也可以高精度地推定路面摩擦系数。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于这样的例子。显然，如果是具有本发明所属技术领域中的通常的知识的人员，则能够在权利要求书所记载的技术思想范畴内想到各种变形例或修改例，应了解，这些变形例或修改例当然也属于本发明的技术范围。

Claims (14)

1.一种车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，具备：
第一推定部，其基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数；
第二推定部，其基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数；以及
第三推定部，其基于表示所述第一路面摩擦系数的可靠性的第一可靠度和表示所述第二路面摩擦系数的可靠性的第二可靠度的比较结果，选择所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数中可靠度高的摩擦系数，推定为路面摩擦系数。
2.一种车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，具备：
第一推定部，其基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数；
第二推定部，其基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数；以及
第三推定部，其基于表示所述第一路面摩擦系数的可靠性的第一可靠度和表示所述第二路面摩擦系数的可靠性的第二可靠度，根据所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数来推定路面摩擦系数，
所述第一可靠度基于包括加速度、减速度和转向角的参数组中的每个参数的可靠度而算出，所述第二可靠度基于包括其他车辆的驱动方式、其他车辆的动力装置的种类、得到外部信息的时间、天气的参数组中的每个参数的可靠度而算出。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述车辆的路面摩擦系数推定装置具备：第一可靠度计算部，其计算所述第一可靠度，
所述第一可靠度计算部基于所述本车辆的驾驶状态，以过渡驾驶状态的所述第一可靠度高于稳态驾驶状态的所述第一可靠度的方式计算所述第一可靠度。
4.根据权利要求3所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第一可靠度计算部以车辆的加速度越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
5.根据权利要求3所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第一可靠度计算部以车辆的减速度越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
6.根据权利要求3所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第一可靠度计算部以车辆的转向角越大则所述第一可靠度越高的方式计算所述第一可靠度。
7.根据权利要求1或2所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述外部信息是从其他车辆获取的。
8.根据权利要求1或2所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述车辆的路面摩擦系数推定装置具备：第二可靠度计算部，其计算所述第二可靠度。
9.根据权利要求8所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第二推定部基于从其他车辆获取的所述外部信息来推定所述第二路面摩擦系数，
所述第二可靠度计算部基于所述其他车辆的驱动方式或动力装置的种类来计算所述第二可靠度。
10.根据权利要求9所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第二可靠度计算部以所述驱动方式为前轮驱动或后轮驱动的情况下的所述第二可靠度高于所述驱动方式为全轮驱动的情况下的所述第二可靠度的方式计算所述第二可靠度。
11.根据权利要求9所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第二可靠度计算部以所述动力装置的所述种类为马达的情况下的所述第二可靠度高于所述动力装置的所述种类为发动机的情况下的所述第二可靠度的方式计算所述第二可靠度。
12.根据权利要求8所述的车辆的路面摩擦系数推定装置，其特征在于，
所述第二推定部基于与天气有关的所述外部信息来推定所述第二路面摩擦系数，
所述第二可靠度计算部根据与天气有关的信息的可靠度来计算所述第二可靠度。
13.一种车辆的路面摩擦系数推定方法，其特征在于，包括：
基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数的步骤；
基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数的步骤；以及
基于表示所述第一路面摩擦系数的可靠度的第一可靠度和表示所述第二路面摩擦系数的可靠度的第二可靠性度的比较结果，选择所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数中可靠度高的摩擦系数，推定为路面摩擦系数的步骤。
14.一种车辆的路面摩擦系数推定方法，其特征在于，包括：
基于从本车辆得到的车辆信息，推定第一路面摩擦系数的步骤；
基于从车辆的外部得到的外部信息，推定第二路面摩擦系数的步骤；以及
基于表示所述第一路面摩擦系数的可靠度的第一可靠度和表示所述第二路面摩擦系数的可靠度的第二可靠性度，根据所述第一路面摩擦系数和所述第二路面摩擦系数来推定路面摩擦系数的步骤，
在所述推定路面摩擦系数的步骤中，基于包括加速度、减速度和转向角的参数组中的每个参数的可靠度而算出所述第一可靠度，基于包括其他车辆的驱动方式、其他车辆的动力装置的种类、得到外部信息的时间、天气的参数组中的每个参数的可靠度而算出所述第二可靠性度。
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