JP2001133391A - 路面摩擦係数推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサーの測定値に含まれるノイズなどの影
響を抑制して路面摩擦係数の推定精度を向上させる。 【解決手段】 スリップ率λに対する路面摩擦係数μの
特性（μ-ｓ特性）に相似な関数（μ-ｓ関数）を設定
し、スリップ率λに対応する路面摩擦係数μquを演算す
る（７ｅ）。次に、車輪速ｘw、制駆動トルクｕ、路面
摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗおよび車輪の慣性モーメ
ントＩに基づいて、路面摩擦係数演算値μquに応じた車
輪速推定値ｘwprを演算し、車輪速ｘwから車輪速推定値
ｘwprを減じて誤差ｅを演算する（７ｆ）。さらに、車
輪速推定誤差ｅ、路面摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗお
よび車輪の慣性モーメントＩに基づいてμ-ｓ関数を校
正するための校正パラメーターθprを演算する（７ｊ）
とともに、種々の路面状態に対して予め設定した複数の
校正パラメーターθi（ｉ＝１，２，・・）の近傍に校
正パラメーターθprを収束させて補正し（７ｇ〜７
ｉ）、路面摩擦係数演算値μquを校正パラメーターθpr
により校正して路面摩擦係数推定値μprを求める（７
ｋ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタイヤと路面との間
の摩擦係数を推定する装置に関し、特に、各種センサー
の測定値に含まれるノイズなどの影響を抑制して推定精
度を向上させたものである。

【０００２】

【従来の技術】路面摩擦係数の推定装置および推定方法
には次に示すものが知られている。（ａ）車輪回転加速
度が０近傍の時に路面摩擦係数を推定する装置（特開平
５−７７７０６号公報参照）。（ｂ）左右輪の作動やそ
れを制限するために必要なトルクから路面摩擦係数を推
定する装置（特開平５−３４６３９４号公報参照）。
（ｃ）操舵時のスリップ角とコーナリングフォースの関
係から路面摩擦係数を推定する装置（特開平５−２５５
５１０号公報参照）。（ｄ）車輪制動力と車輪速度の共
振ゲインを検出して路面摩擦係数を推定する方法（特開
平１０−２１８３号公報参照）。

【０００３】ところが、上述した（ａ）の装置では車輪
回転加速度が０近傍でなければ路面摩擦係数を推定でき
ない。また、（ｂ）の装置では例えば直進中に左右輪が
同一車輪速になった時には路面摩擦係数を推定できな
い。同様に、（ｃ）の装置でも直進時は路面摩擦係数を
推定できない。これら（ａ）〜（ｃ）の装置では、路面
摩擦係数を断続的にしか推定できず、路面状態が急変し
た時には一時的に正確な路面摩擦係数が得られない。さ
らに、（ｄ）の推定方法では制動力を微少励振させた
り、ステップ的に変化させなければ路面摩擦係数を推定
できず、路面摩擦係数推定のために運転者の意に反して
無関係な力を加えることになるので、好ましい推定方法
ではない。

【０００４】そこで、本出願人は、上記従来装置の問題
点を解決するために、（ｅ）適応オブザーバーを用いて
路面摩擦係数を推定する装置を提案している（特願平１
０−１４５６１１号）。この推定装置は、車輪速推定誤
差に基づいて路面摩擦係数を校正するためのパラメータ
ーを随時更新し、校正パラメーターにより路面摩擦係数
を補正することによって正確な路面摩擦係数を推定する
ことができる。上記（ａ）〜（ｄ）の推定装置および推
定方法と異なり、直進中であれば車両に余計な制駆動力
を加えることなく路面摩擦係数を推定できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（ｅ）の推定装置では、センサー測定値に含まれるノイ
ズなどの不確定要素によって校正パラメーターの演算が
影響を受けることがあり、その点における対策が不充分
である。

【０００６】本発明の目的は、センサーの測定値に含ま
れるノイズなどの影響を抑制して路面摩擦係数の推定精
度を向上させることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態の路面摩擦
係数推定の演算ブロック図４に対応づけて本発明を説明
すると、 （１） 請求項１の発明は、車輪の速度（車輪速）ｘw
を検出する車輪速検出手段７ａと、車体の速度（車体
速）ｘvを検出する車体速検出手段７ｂと、車輪の制動
トルクおよび駆動トルク（制駆動トルク）ｕを検出する
制駆動トルク検出手段７ｃと、車輪速ｘwおよび車体速
ｘvに基づいて車輪のスリップ率λを演算するスリップ
率演算手段７ｄと、スリップ率λに対する路面摩擦係数
μの特性（μ-ｓ特性）に相似な関数（μ-ｓ関数）を設
定し、スリップ率λに対応する路面摩擦係数μquを演算
する路面摩擦係数演算手段７ｅと、車輪速ｘw、制駆動
トルクｕ、路面摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗおよび車
輪の慣性モーメントＩに基づいて、路面摩擦係数演算値
μquに応じた車輪速推定値ｘwprを演算し、車輪速ｘwか
ら車輪速推定値ｘwprを減じて誤差ｅを演算する車輪速
推定誤差演算手段７ｆと、車輪速推定誤差ｅ、路面摩擦
係数演算値μqu、輪荷重Ｗおよび車輪の慣性モーメント
Ｉに基づいてμ-ｓ関数を校正するための校正パラメー
ターθprを演算する校正パラメーター演算手段７ｊと、
路面摩擦係数演算値μquを校正パラメーターθprにより
校正して路面摩擦係数推定値μprを求める路面摩擦係数
校正手段７ｋとを備えた路面摩擦係数推定装置であっ
て、種々の路面状態に対して予め設定した複数の校正パ
ラメーターθi（ｉ＝１，２，・・）の近傍に校正パラ
メーターθprを収束させる校正パラメーター補正手段７
ｇ〜７ｉを備え、上記目的を達成する。 （２） 請求項２の路面摩擦係数推定装置は、校正パラ
メーター補正手段７ｇ〜７ｉによって、校正パラメータ
ーθprと所定値θ^*との差の絶対値と、校正パラメータ
ーθprの関数であって予め設定した校正パラメーターθ
iによってその関数形が定まる可変ゲインｆ｛θpr｝と
の積から成る補正項により補正値を求め、校正パラメー
ター演算手段７ｊにより演算された校正パラメーターθ
prに加算するようにしたものである。 （３） 請求項３の路面摩擦係数推定装置は、可変ゲイ
ンｆ｛θpr｝を、θpr＝θiにおいて値が０となり、そ
の前後において値が正から負へ切り換わるようにしたも
のである。 （４） 請求項４の路面摩擦係数推定装置は、車体速検
出手段７ｂによって、４輪すべての車輪速を検出し、駆
動時には最小の車輪速検出値を車体速ｘvとし、制動時
には最大の車輪速検出値を車体速ｘvとするようにした
ものである。

【０００８】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、スリップ率λに対する
路面摩擦係数μの特性（μ-ｓ特性）に相似な関数（μ-
ｓ関数）を設定し、スリップ率λに対応する路面摩擦係
数μquを演算する。次に、車輪速ｘw、制駆動トルク
ｕ、路面摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗおよび車輪の慣
性モーメントＩに基づいて、路面摩擦係数演算値μquに
応じた車輪速推定値ｘwprを演算し、車輪速ｘwから車輪
速推定値ｘwprを減じて誤差ｅを演算する。さらに、車
輪速推定誤差ｅ、路面摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗお
よび車輪の慣性モーメントＩに基づいてμ-ｓ関数を校
正するための校正パラメーターθprを演算するととも
に、種々の路面状態に対して予め設定した複数の校正パ
ラメーターθi（ｉ＝１，２，・・）の近傍に校正パラ
メーターθprを収束させて補正し、路面摩擦係数演算値
μquを校正パラメーターθprにより校正して路面摩擦係
数推定値μprを求める。これにより、センサーの測定値
に含まれるノイズなどの影響を抑制でき、路面摩擦係数
の推定精度を向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、この実施の形態の路面摩擦
係数の推定原理を説明する。タイヤと路面との間の摩擦
係数はタイヤと路面との間のスリップ率に依存して変化
するが、スリップ率λに対する路面摩擦係数μの特性
（以下、μ-ｓ（slip）特性と呼ぶ）は、図１に示すよ
うに、路面状態が乾燥（dry）、湿潤（wet）、氷結（ic
y）と変化しても相似形状を示す。

【００１１】このことから、図２に示すようなμ-ｓ特
性と相似な関数（以下、μ-ｓ関数と呼ぶ）を予め設定
し、このμ-ｓ関数を用いてスリップ率λに対する路面
摩擦係数μquを演算し、さらにμ-ｓ関数を実際のμ-ｓ
特性に近似させるための校正パラメーターθを用いて路
面摩擦係数演算値μquを補正すれば、μ-ｓ特性のスリ
ップ率λに対するの路面摩擦係数μを求めることができ
る。つまり、

【数１】 μ≒θ・μqu

【００１２】さらに、路面摩擦係数μの推定値μprは、
校正パラメーターθの推定値θprを用いて次式により求
めることができる。

【数２】 μpr＝θpr・μqu

【００１３】ここで、校正パラメーターθの推定値θpr
は路面摩擦係数演算値μquを校正するパラメーターであ
るから、以下では校正パラメーター推定値θpr自体を校
正パラメーターと呼ぶことにする。

【００１４】また、以上の定式化において、校正パラメ
ーターθは路面状態を表すパラメーターと考えることが
できる。そこで、校正パラメーターθが、走行が予想さ
れるいくつかの典型的な路面状態に対応する値の内の１
つをとれば、路面摩擦係数μは精度よく近似できると仮
定する。すなわち、

【数３】 μ＝θ・μqu＋μγ

【数４】 θ∈｛θ1，θ2，・・，θn｝

【数５】 ただし、｜θ・μqu｜≫｜μγ｜ と表されるものと考える。上式において、｛θ1，θ2，
・・，θn｝は事前に想定した路面状態に対応する校正
パラメーターの値である。また、路面摩擦係数μは有限
な値をとるのでμγも有限の値である。すなわち、｜μ
γ｜＜γ0となる正の定数γ0が存在する。

【００１５】ところで、車輪の運動方程式は次式で表さ
れる。

【数６】 Ｉ・d(ｘw)/dt＝μ・Ｗ−ｕ 上式において、ｘwは車輪速（車輪の回転速度）、Ｗは
輪荷重、ｕは制駆動トルク、Ｉは車輪慣性モーメントで
ある。上式に基づいて以下の演算を行うことにより、校
正パラメーターθprを得ることができる。

【数７】 d(ｘwpr)/dt＝μpr・Ｗ／Ｉ−ｈ1（ｘwpr−
ｘw）−ｈ2・sgn（ｘwpr−ｘw）−（１／Ｉ）ｕ

【数８】 ｅ＝ｘw−ｘwpr

【数９】 d(θpr)/dt＝ｅ・μqu・（Ｗ／ｃＩ）

【数１０】 ここで、sgn（ｘwpr−ｘw）＝−１（（ｘwpr−ｘw）＜０の時）， ＝０ （（ｘwpr−ｘw）＝０の時）， ＝＋１（（ｘwpr−ｘw）＞０の時） 上式において、ｘwprは車輪速ｘwの推定値、Ｗは輪荷
重、ｈ1、ｈ2およびｃは設計者が適宜決定する正の定数
であり、特にｈ2はｈ2＞（γ0・Ｗ／Ｉ）（γ0は正の定
数）を満たすように選定する。

【００１６】校正パラメーター（推定値）θprが時間の
経過とともに校正パラメーターθに収束することは、以
下のように証明することができる。

【００１７】数式６の両辺から数式７の両辺をそれぞれ
減算すると次式が得られる。

【数１１】 dｅ/dt＝（θ−θpr）μqu・Ｗ／Ｉ−ｈ1
・ｅ−ｈ2・sgn（ｅ）＋μγ・Ｗ／Ｉ 一方、誤差ｅおよび（θ−θpr）の収束性を簡単な方法
で保証するために、次式に示す正の値をとる関数Ｖを想
定し、

【数１２】 Ｖ＝（１／２）ｅ²＋（ｃ／２）（θ−θp
r）² θを定数と仮定したとき、関数Ｖの時間変化dＶ/dtは次
式で表される。

【数１３】 dＶ/dt＝ｅ・dｅ/dt−ｃ（θ−θpr）・d
(θpr)/dt 上式に数式１１を代入すると、次式が得られる。

【数１４】 dＶ/dt＝−ｈ1・ｅ2−｜ｅ｜・（ｈ2−sgn
（ｅ）・μγ・Ｗ／Ｉ）−（θ−θpr）（ｅ・μqu・Ｗ
／Ｉ−ｃ・d(θpr)/dt）

【００１８】ここで、数式９により校正パラメーター
（推定値）θprを変化させれば右辺第２項は０となり、
ｈ1＞０、ｈ2＞γ0・Ｗ／Ｉであるので、Ｖの時間変化d
Ｖ/dtは次式で表される。

【数１５】dＶ/dt＝−ｈ1・ｅ²−｜ｅ｜・（ｈ2−sgn
（ｅ）・μγ・Ｗ／Ｉ）＜０ （ｅ≠０のとき） 上式から明らかなように、関数Ｖは単調減少して０に収
束する。すなわち、ｅおよび（θ−θpr）も０に収束す
るので、校正パラメーターの推定値θprは真値θに収束
する。よって、路面摩擦係数推定値μpr（＝θpr・μq
u）は真の路面摩擦係数μに収束する。

【００１９】しかし、以上のような構成とした場合に、
実際にセンサーの測定値などを用いて路面摩擦係数の推
定を行うと、ノイズなどの影響で推定値の偏差や振動が
残ることが確認された。

【００２０】そこで、この実施の形態では、構成パラメ
ータの演算において、事前に設定した種々の路面状態に
対応する校正パラメーターの値θi（ｉ＝１，２，・
・，ｎ）の近傍に推定値θprを収束させるための補正項
を付加することによって、推定値θprの偏差や振動を抑
える。補正項は、校正パラメーターθprと所定値θ^*と
の差の絶対値と、校正パラメーターθprの関数であって
予め設定した校正パラメーターθiによってその関数形
が定まる可変ゲインｆ｛θpr｝との積から成る。すなわ
ち、

【数１６】 ｆ｛θpr｝｜θpr−θ^*｜ ただし、可変ゲインｆ｛θpr｝はθpr＝θiにおいて値
が０となり、θpr＝θiの近傍において、

【数１７】 θpr＜θi←→ｆ｛θpr｝＞０， θpr＞θi←→ｆ｛θpr｝＜０ となるような可変ゲインとする。この補正項を上記数式
９に足し合わせる。

【００２１】このような補正項を付加することによっ
て、予め設定した種々の路面状態に対応する校正パラメ
ーターの値θi（ｉ＝１，２，・・，ｎ）の近傍におい
て、校正パラメーターθprがこれらの値θiに収束する
ように補正され、雑音的な振動や偏差を吸収することが
できる。すなわち、本出願人が特願平１０−１４５６１
１号で提案した路面摩擦係数推定装置の上記問題点、つ
まりセンサーの測定値に含まれるノイズなどの不確定要
素が路面摩擦係数推定に与える影響を抑制し、路面摩擦
係数の推定精度を向上させることができる。

【００２２】図３は一実施の形態の構成を示す図であ
る。図において、車輪速センサー１は車輪２の回転速度
ｘwを検出する。車輪速センサー１には、タコジェネレ
ーターや回転型インクリメントエンコーダーを用いるこ
とができる。また、車体速センサー３は車体の速度ｘv
を検出する。この実施の形態では、非駆動輪または非制
動輪の回転速度を検出し、それを車体速ｘvとして用い
る。車体速センサー３には空間フィルターを用いた光学
式対地車速計やドップラーレーダーなどを用いることが
でき、その場合は検出した速度Ｖvを車輪２の半径ｒwに
より回転速度に換算する必要がある。すなわち、

【数１８】 ｘv＝Ｖv／（２πｒw）

【００２３】なお、４輪すべての車輪速を検出し、駆動
時には最小の車輪速検出値を車体速ｘvとし、制動時に
は最大の車輪速検出値を車体速ｘvとしてもよい。その
場合には上述した車体速の検出方法に比べ路面摩擦係数
の推定精度がやや悪くなるが、推定装置の構成を単純化
することができる。

【００２４】ブレーキ液圧センサー４は制動装置（不図
示）のブレーキシリンダーに設けられ、ブレーキ液圧ｐ
bを検出する。エンジン制御装置５は、エンジン６のス
ロットルバルブ開度、回転速度およびエンジントルクの
マップから、スロットルバルブ開度と回転速度に対応す
るエンジントルクを表引き演算してエンジントルクｑe
を推定する。

【００２５】計算機ユニット７はマイクロコンピュータ
ーとメモリやＡ／Ｄコンバーターなどの周辺部品から構
成され、後述する路面摩擦係数演算プログラムを実行し
て路面摩擦係数μを推定する。

【００２６】図４は路面摩擦係数を推定する演算ブロッ
ク図であり、図５は路面摩擦係数推定プログラムを示す
フローチャートである。これらの図により、一実施の形
態の動作を説明する。計算機ユニット７のマイクロコン
ピューターは、ソフトウエア形態で図４に示す処理ブロ
ック７ａ〜７ｋを構成し、車輪速ｘwの変化に対して充
分に短い時間間隔で図５に示すプログラムを実行して路
面摩擦係数を推定する。

【００２７】ステップ１において車輪速検出部７ａによ
り車輪速ｘwを検出する。すなわち、車輪速センサー１
により検出された車輪２の回転速度に応じた電圧または
パルス周期に基づいて、車輪２の回転速度ｘwを検出す
る。続くステップ２で車体速検出部７ｂにより車体速ｘ
vを検出する。上述したようにこの実施の形態では非駆
動輪または非制動輪回転速度を検出し、それを車体速ｘ
vとする。

【００２８】ステップ３で制駆動トルク検出部７ｃによ
り制駆動トルクｕを検出する。つまり、エンジン制御装
置５から入力したエンジントルク推定値ｑeと、ブレー
キ液圧センサー４から入力したブレーキ液圧ｐbとに基
づいて、次式により制駆動トルクｕを求める。

【数１９】 ｕ＝ｃe・ｑe＋ｃb・ｐb 上式において、ｃe、ｃbはそれぞれエンジントルクｑ
e、ブレーキ液圧ｐbから制駆動トルクｕへの換算係数で
ある。

【００２９】ステップ４では、スリップ率演算部７ｄに
よりタイヤと路面との間のスリップ率λを演算する。車
輪速検出部７ａで検出した車輪速ｘwと車体速検出部７
ｂで検出した車体速ｘvに基づいて、次式によりスリッ
プ率λを演算する。

【数２０】 λ＝（ｘw−ｘv）／ｘv （ｘw＞ｘvの時）， ＝（ｘw−ｘv）／ｘw （ｘw≦ｘvの時） なお、この実施の形態では、非駆動輪または非制動輪の
回転速度を車体速ｘvとする例を示すが、光学式対地車
速計やドップラーレーダーなどにより検出した車体速度
Ｖvを用いる場合には、車輪速ｘwも車輪２の周速を用い
る。

【００３０】ステップ５において、路面摩擦係数演算部
７ｅにより、タイヤと路面との間のμ-ｓ特性（図１参
照）と相似なμ-ｓ関数（図２参照）を用いて、スリッ
プ率λに対する路面摩擦係数μquを演算する。

【００３１】まず、スリップ率λに対する路面摩擦係数
μを表すμ-ｓ特性（図１）に相似なμ-ｓ関数を、次式
により設定する。

【数２１】 μqu＝−ｋ1・λ−ｋ2・λ1−ｋ1・λ1 （λ≦−λ1の時）， ＝ｋ2・λ （−λ1＜λ＜λ2の時）， ＝−ｋ1・λ＋ｋ2・λ2＋ｋ1・λ2 （λ2≦λの時） このμ-ｓ関数は、図２に示すように、正の傾きｋ2を有
する１次関数の両端に負の傾き−ｋ1を有する１次関数
を接続した形状となり、定数ｋ1、ｋ2、λ1、λ2を適当
に選ぶことによって図１に示すμ-ｓ特性と相似形とす
ることができる。次に、設定したμ-ｓ関数を用いて演
算ブロック７ｄで演算したスリップ率λに対する路面摩
擦係数μquを求める。

【００３２】なお、路面摩擦係数演算部７ｅは、次式で
表されるマジックフォーミュラを用いてスリップ率λに
対する路面摩擦係数μquを求めることもできる。

【数２２】 μqu＝Ｄ・sin［Ｃ・tan^-1（Ｂ・φ）］

【数２３】 φ＝１００（１−Ｅ）λ＋（Ｅ／Ｂ）ta
n（１００・Ｂ・λ） このマジックフォーミュラの係数Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに適当
な値を選定すると、図１に示すような実際のμ-ｓ特性
を高い精度で近似できることが知られている（H.B.Pace
jka, Tire modes for vehicle dynamics analysis, Sup
plement to Vehicle System Dynamics, vol.21,(1991)
参照）。例えば、Ｂ＝０．１、Ｃ＝１．５５、Ｄ＝１、
Ｅ＝０．４３２とすると、μ-ｓ関数は図６に示す形状
となり、図１に示す実際のμ-ｓ特性に近似させること
ができる。

【００３３】ステップ６において、路面摩擦係数校正部
７ｋにより、路面摩擦係数演算部７ｅでμ-ｓ関数を用
いて演算した路面摩擦係数μquを、後述する校正パラメ
ーター演算部７ｊで演算した校正パラメーター（推定
値）θprにより校正し、路面摩擦係数推定値μprを求め
る（数式２参照）。

【００３４】ステップ７では、車輪速推定誤差演算部７
ｆにより、制駆動トルク検出部７ｃで検出した制駆動ト
ルクｕと、車輪速検出部７ａで検出した車輪速ｘwと、
路面摩擦係数校正部７ｋで推定した路面摩擦係数推定値
μprとに基づいて、上記数式７により車輪速推定値ｘwp
rを演算する。さらに、演算した車輪速推定値ｘwprと車
輪速検出部７ａで検出した車輪速ｘwとに基づいて、上
記数式８により車輪速推定誤差ｅを演算する。

【００３５】校正パラメーター候補値７ｇは、走行が予
想される種々の路面状態において実験を行い、各路面状
態に対して最適な校正パラメーターθi（ｉ＝１，２，
・・，ｎ）を選定したものである。これらの校正パラメ
ーターθiは計算機ユニット７のメモリに記憶する。

【００３６】可変ゲイン設定部７ｈは、上記数式１６に
示す校正パラメーター補正項の可変ゲインｆ｛μpr｝を
次式のように設定する。

【数２４】 −σ・sin（ｆ｛θpr｝）

【数２５】 ｆ｛θpr｝＝３π／２ （θ＜θoの時）， ＝π（θ−θo）／（２（θ1−θo））＋３π／２ （θ∈［θo θ1］の時） ＝２π（θ−θi）／（θi+1−θi）＋２ｉπ （θ∈［θi θi+1］の時、ｉ＝１，２，・・，ｎ−１） ＝π（θ−θn）／（２（θn+1−θn））＋２ｎπ （θ∈［θn θn+1］の時） ＝２ｎπ＋π／２ （θ＞θｎ+1の時） 上式において、θi（ｉ＝１，２，・・，ｎ）は想定し
ている路面状態に対応する校正パラメーターの中でｉ番
目に小さい値であり、ｎは想定する路面状態である。θ
o、θn+1はゲインの連続性を満たすために設定する適当
な定数である。また、σも適当な正の定数である。図７
に、校正パラメーターθの候補値を０．２、０．５、
０．８とした場合の可変ゲインの例を示す。

【００３７】補正項構成部７ｉは次式に示す補正項を構
成する。

【数２６】 −σ・sin（ｆ｛θpr｝）｜θpr−θ^*｜ ここで、θ^*は区間［θo θn+1］の外側にある適当な
定数とする。図８に補正項全体の設計例を示す。

【００３８】ステップ８において、校正パラメーター演
算部７ｊにより、路面摩擦係数演算部７ｅで演算した路
面摩擦係数μquと、車輪速推定誤差演算部７ｆで演算し
た車輪速推定誤差ｅと、補正項構成部７ｉで構成した数
式２６に示す補正項とに基づいて、次式により校正パラ
メーター（推定値）θprを演算する。

【数２７】d(θpr)/dt＝ｅ・μqu・（Ｗ／ｃＩ）−σ・
sin（ｆ｛θpr｝）｜θpr−θ^*｜ なお、上式は数式９に数式２６に示す補正項を加えたも
のである。

【００３９】図９は、一実施の形態による路面摩擦係数
の推定結果を示すタイムチャートである。この例は、校
正パラメーターθ＝０．２程度と推定される氷結路にお
ける、車両加速時の路面摩擦係数を推定したものであ
り、（ａ）は駆動輪に加えたトルクを表し、（ｂ）は車
輪速（破線）と車体速（実線）を表す。また、（ｃ）は
補正項を加えた場合（実線）と補正項を加えない場合
（破線）の校正パラメーター推定値θprを表し、（ｄ）
は補正項を加えた場合（実線）と補正項を加えない場合
（破線）の路面摩擦係数推定値μprを表す。

【００４０】校正パラメーター（推定値）θprの演算に
おいて、数式２６に示す補正項を加えない場合には、タ
イヤのスリップが小さくなると同一路面を走行している
にも拘わらず校正パラメーターθprが大きく外れた値へ
と引きずられてしまうのに対し、補正項を加えた場合は
そのような現象を防止できる。また、補正項がない場合
は路面摩擦係数推定値μprが振動しているのに対し、補
正項がある場合は路面摩擦係数推定値μprの振動が抑制
されている。

【００４１】このように、一実施の形態によれば、車輪
の慣性モーメントと輪荷重が知られていればどのような
種類の車輪にも適用でき、いずれかの車輪にスリップが
発生していれば速やかに路面摩擦係数を推定できる、と
いう効果に加え、センサーの測定値に含まれるノイズな
どの影響を抑制して正確な路面摩擦係数を推定すること
ができる。

【００４２】以上の実施の形態の構成において、車輪速
検出部７ａが車輪速検出手段を、車体速検出部７ｂが車
体速検出手段を、制駆動トルク検出部７ｃが制駆動トル
ク検出手段を、スリップ率演算部７ｄがスリップ率演算
手段を、路面摩擦係数演算部７ｅが路面摩擦係数演算手
段を、車輪速推定誤差演算部７ｆが車輪速推定誤差演算
手段を、校正パラメーター演算部７ｆが校正パラメータ
ー演算手段を、路面摩擦係数校正部７ｋが路面摩擦係数
校正手段を、校正パラメーター候補値７ｇ、可変ゲイン
設定部７ｈおよび補正項構成部７ｉが校正パラメーター
補正手段をそれぞれ構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 スリップ率λに対する路面摩擦係数μの特性
（μ-ｓ特性）を示す図である。

【図２】 スリップ率λに対する路面摩擦係数μの特性
（μ-ｓ特性）に相似な関数（μ-ｓ関数）を示す図であ
る。

【図３】 一実施の形態の構成を示す図である。

【図４】 路面摩擦係数を推定する演算ブロック図であ
る。

【図５】 路面摩擦係数推定プログラムを示すフローチ
ャートである。

【図６】 マジックフォーミュラを用いて設定したμ-
ｓ関数の一例を示す図である。

【図７】 校正パラメーターθの候補値を０．２、０．
５、０．８とした場合の可変ゲインの例を示す図であ
る。

【図８】 校正パラメーターθの補正項全体の設計例を
示す図である。

【図９】 一実施の形態による路面摩擦係数の推定結果
を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 車輪速センサー ２ 車輪 ３ 車体速センサー ４ ブレーキ液圧センサー ５ エンジン制御装置 ６ エンジン ７ 計算機ユニット ７ａ 車輪速検出部 ７ｂ 車体速検出部 ７ｃ 制駆動トルク検出部 ７ｄ スリップ率演算部 ７ｅ 路面摩擦係数演算部 ７ｆ 車輪速推定誤差演算部 ７ｇ 校正パラメーター候補値 ７ｈ 可変ゲイン設定部 ７ｉ 補正項構成部 ７ｊ 校正パラメーター演算部 ７ｋ 路面摩擦係数校正部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D037 FA14 FA23 3D046 BB23 HH23 HH36 HH46 HH52 JJ06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の速度（以下、車輪速と呼ぶ）ｘwを
   検出する車輪速検出手段と、 車体の速度（以下、車体速と呼ぶ）ｘvを検出する車体
   速検出手段と、 車輪の制動トルクおよび駆動トルク（以下、制駆動トル
   クと呼ぶ）ｕを検出する制駆動トルク検出手段と、 車輪速ｘwおよび車体速ｘvに基づいて車輪のスリップ率
   λを演算するスリップ率演算手段と、 スリップ率λに対する路面摩擦係数μの特性（以下、μ
   -ｓ特性と呼ぶ）に相似な関数（以下、μ-ｓ関数と呼
   ぶ）を設定し、スリップ率λに対応する路面摩擦係数μ
   quを演算する路面摩擦係数演算手段と、 車輪速ｘw、制駆動トルクｕ、路面摩擦係数演算値μq
   u、輪荷重Ｗおよび車輪の慣性モーメントＩに基づい
   て、路面摩擦係数演算値μquに応じた車輪速推定値ｘwp
   rを演算し、車輪速ｘwから車輪速推定値ｘwprを減じて
   誤差ｅを演算する車輪速推定誤差演算手段と、 車輪速推定誤差ｅ、路面摩擦係数演算値μqu、輪荷重Ｗ
   および車輪の慣性モーメントＩに基づいてμ-ｓ関数を
   校正するための校正パラメーターθprを演算する校正パ
   ラメーター演算手段と、 路面摩擦係数演算値μquを校正パラメーターθprにより
   校正して路面摩擦係数推定値μprを求める路面摩擦係数
   校正手段とを備えた路面摩擦係数推定装置であって、 種々の路面状態に対して予め設定した複数の校正パラメ
   ーターθi（ｉ＝１，２，・・）の近傍に校正パラメー
   ターθprを収束させる校正パラメーター補正手段を備え
   ることを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置に
   おいて、 前記校正パラメーター補正手段は、校正パラメーターθ
   prと所定値θ^*との差の絶対値と、校正パラメーターθp
   rの関数であって予め設定した校正パラメーターθiによ
   ってその関数形が定まる可変ゲインｆ｛θpr｝との積か
   ら成る補正項により補正値を求め、前記校正パラメータ
   ー演算手段により演算された校正パラメーターθprに加
   算することを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の路面摩擦係数推定装置に
   おいて、 前記可変ゲインｆ｛θpr｝は、θpr＝θiにおいて値が
   ０となり、その前後において値が正から負へ切り換わる
   ことを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３に記載の路面摩擦係数推定装
   置において、 前記車体速検出手段は、４輪すべての車輪速を検出し、
   駆動時には最小の車輪速検出値を車体速ｘvとし、制動
   時には最大の車輪速検出値を車体速ｘvとすることを特
   徴とする路面摩擦係数推定装置。