JP2003312512A - セルフアライニングトルク推定装置及び横グリップ度推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 路面外乱の影響を受けることなく、常に精度
よくＳＡＴを推定する。 【解決手段】 摩擦トルク推定部２６は、ハンドル切り
増し中に絶対値が最大となったときの実反力トルクと、
ハンドル切り戻し時点の実反力トルクとの差である摩擦
トルクＴ_fricを推定する。補正トルク推定部２７は、バ
ンク走行時の操舵の中立点変化によって生じる実反力ト
ルクの変化を補正トルクとして推定する。ＳＡＴ推定部
２８は、車速感応フィルタ２４でフィルタ処理された実
反力トルクと、摩擦トルク推定部２６で推定された摩擦
トルクと、補正トルク推定部２７で推定された補正トル
クとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルフアライニン
グトルク推定装置及び横グリップ度推定装置に係り、特
に、パワーステアリング装置からの情報を用いてセルフ
アライニングトルクを推定するセルフアライニングトル
ク推定装置及びこのセルフアライニングトルクを用いて
グリップ度を推定する横グリップ度推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】特開平
１１−２８７７４９号公報には、操舵角に対する操舵ト
ルクの特性を演算し、演算結果に基づいて路面摩擦係数
（路面μ）を推定する路面摩擦係数推定装置（以下「従
来技術１」という。）が開示されている。

【０００３】従来技術１は、操舵角の変化量に対する操
舵トルクの変化量として、グリップ状態に相当する物理
量である路面μを求めている。従来技術１は、ノイズを
増幅させる微分を行うことによって変化量を求めている
ので、ノイズの影響を受けやすく、ノイズを多く含んた
路面μを推定する。したがって、従来技術１は、車両が
路面外乱の大きな悪路を走行する場合、精度よく路面μ
を推定することができない問題があった。

【０００４】また、グリップ度を高精度に推定するため
には、タイヤに与えられる負荷が最も大きい時、すなわ
ちタイヤの摩擦特性が限界に近い時に路面μを推定する
のが好ましい。一方、従来技術１は、ハンドルの切り増
し時にのみ路面μを推定するので、タイヤに与えられる
負荷が最も大きくなる最大舵角時においては、ハンドル
の切り増しができないので、路面μを推定することがで
きない。すなわち、従来技術１は、最大舵角時には路面
μを推定することできず、最大舵角時に至る手前の路面
μを推定することしかできない、という問題があった。

【０００５】ところで、従来技術１における操舵角に対
する操舵トルクの特性（スリップ角に対するセルフアラ
イニングトルクの特性とほぼ同様。）では、タイヤトレ
ッドのねじれやパワーステアリング装置のクーロン摩擦
等によってヒステリシス特性が生じる。このため、ハン
ドルの切り増し時と切り戻し時とでは、操舵角に対する
操舵トルクの特性が異なってしまう。したがって、上記
特性に着目して路面μを推定すると、推定値にばらつき
が生じる問題もあった。

【０００６】また、保舵時にハンドルが動かない程度に
ドライバが操舵力を減少させた場合、従来技術１では、
操舵角は変化していないにも拘わらず操舵トルクが減少
してしまい、路面μの推定値が誤って低下する可能性が
ある。そこで、従来技術１は、切り増し時のみ路面μを
推定することによってこのような誤った推定を回避する
共に推定値のばらつきを低減させていたが、この結果切
り戻しや保舵時にはグリップ状態等の路面摩擦状態を推
定できない、という問題がある。

【０００７】また、切戻しや保舵時に路面摩擦状態を推
定できないということは、例えば保舵状態で低μ路から
高μ路へ乗り移ったり、高μ路から低μ路に乗り移った
りしてグリップ状態が変化した場合には、変化した時点
では路面摩擦状態を推定できず、次に操舵角を切り増し
するまでグリップ状態の推定ができないことを意味して
いる。

【０００８】一方、特開平６−２２１９６８号公報に
は、車輪の復元モーメントとコーナリングフォースとの
関係に基づいて、ヒステリシスを抑制しながら、車輪が
グリップ限界に陥る手前から路面μを検出する路面摩擦
係数検出装置（以下「従来技術２」という。）が開示さ
れている。

【０００９】しかし、従来技術２は、ヒステリシスを抑
制するヒステリシス抑制手段を備えているものの、切り
込み、切り戻し等の操作状況に限定して路面摩擦係数を
検出している。さらに、従来技術２は、ヒステリシス発
生の少ない状況、つまり定速かつ定常旋回状況に限って
路面摩擦係数を検出しているに過ぎないので、従来技術
１と同様に、路面摩擦係数を推定する運転状況を限定し
ているという問題があった。

【００１０】このため、速い適応性が要求されるパワー
ステアリング装置やＡＢＳ制御装置においては、グリッ
プ状態に応じて切換動作を行うための制御パラメータと
して、従来技術１又は２で推定されたパラメータを利用
することができないという問題があった。

【００１１】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、路面外乱の影響を受けることな
く、常に精度よくセルフアライニングトルクを推定する
セルフアライニングトルク推定装置、及びこのセルフア
ライニングトルクを用いてグリップ度を推定する横グリ
ップ度推定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵のア
シストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、前
記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、
前記アシストトルク検出手段により検出されたアシスト
トルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを
推定する反力トルク推定手段と、操舵系の内部摩擦に応
じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、前記
反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前
記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに
基づいて、セルフアライニングトルクを推定するセルフ
アライニングトルク推定手段と、を備えている。

【００１３】反力トルク推定手段は、操舵トルクとアシ
ストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トル
クを推定する。このとき、反力トルクの推定精度を上げ
るために、パワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮し
てもよいし、外乱オブザーバを用いてパワーステアリン
グ装置の慣性を考慮してもよい。

【００１４】摩擦トルク推定手段は、操舵系の内部摩擦
に応じた摩擦トルクを推定する。操舵系内部摩擦は、反
力トルクのヒステリシス特性の原因となるものであり、
路面外乱に応じて大きく変化して常に一定ではない。そ
こで、摩擦トルク推定手段は、悪路走行時に路面外乱が
ある場合でも内部摩擦の変化に応じて摩擦トルクを推定
することで、逐次ヒステリシス特性の補償を行う。

【００１５】セルフアライニングトルク推定手段は、反
力トルクと摩擦トルクとに基づいてセルフアライニング
トルクを推定する。つまり、反力トルクからヒステリシ
ス特性を除去することで、ヒステリシス特性のない正確
なセルフアライニングトルクを推定する。

【００１６】したがって、請求項１記載の発明では、路
面外乱の影響を受けることなく、ヒステリシス特性の除
去された高精度のセルフアライニングトルクを推定する
ことができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記摩擦トルク推定手段は、前記反力トル
ク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの
反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差
に基づいて、前記摩擦トルクを推定することを特徴とす
る。

【００１８】したがって、請求項２記載の発明では、操
舵系の切り戻しのたびに最新の摩擦トルクを推定するの
で、路面の荒さによって操舵系の内部摩擦が変化する場
合でも、その変化に対応して逐次ヒステリシス特性の補
償を行うことができる。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速に応じたカット
オフ周波数が設定され、前記反力トルク推定手段により
推定された反力トルクに対してローパスフィルタ処理を
施すローパスフィルタと、を更に備え、前記摩擦トルク
推定手段は、前記ローパスフィルタで処理された反力ト
ルクを用いて前記摩擦トルクを推定し、前記セルフアラ
イニングトルク推定は、前記ローパスフィルタで処理さ
れた反力トルクを用いて前記セルフアライニングトルク
を推定することを特徴とする。

【００２０】路面外乱の入力周波数は、車速が高くなる
に従って高くなる。一方、車速が高くなるに従って、安
定性確保のために高い応答性が求められる。

【００２１】したがって、請求項３記載の発明では、ロ
ーパスフィルタは、車速が低い場合にはカットオフ周波
数を低く設定することで路面からの低周波外乱に対応
し、車速が高い場合にはカットオフ周波数を高く設定す
ることで応答性を確保している。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１から３の
いずれか１項記載の発明において、操舵系の中立点の変
化に応じた補正トルクを推定する補正トルク推定手段を
更に備え、前記セルフアライニングトルク推定手段は、
前記補正トルク推定手段により推定された補正トルクを
更に用いて、前記セルフアライニングトルクを推定する
ことを特徴とする。

【００２３】バンク路走行時では、操舵系の中立点が移
動して、反力トルクはその影響を受けてしまう。そこ
で、補正トルク推定手段は、操舵系の中立点の変化に応
じた反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。そ
して、セルフアライニングトルク推定手段は、補正トル
クを更に用いてセルフアライニングトルクを推定する。

【００２４】したがって、請求項４記載の発明では、補
正トルクを用いることでバンク路走行時の反力トルクの
変化を補正することができ、正確にセルフアライニング
トルクを推定することができる。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記セルフアライニングトルク推定手段
は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて
前記補正トルクを調整し、操舵系の切り戻し後の摩擦ト
ルクと前記調整後の補正トルクとを用いて前記セルフア
ライニングトルクを推定することを特徴とする。

【００２６】操舵系の切り戻しの直後に摩擦トルクが変
化すると、セルフアライニングトルクは急激に変化して
不連続になってしまう。そこで、セルフアライニングト
ルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの
変化に応じて補正トルクを調整することで、摩擦トルク
の変化を調整トルクに吸収させる。

【００２７】したがって、請求項５記載の発明では、操
舵系の切り戻し前後でセルフアライニングトルクが不連
続になるのを防止することができる。

【００２８】請求項６記載の発明は、スリップ角を推定
するスリップ角推定手段と、セルフアライニングトルク
を推定する請求項１から５のいずれか１項記載のセルフ
アライニングトルク推定装置と、前記スリップ角推定手
段により推定されたスリップ角に応じた基準モデルにお
けるセルフアライニングトルクと、前記セルフアライニ
ングトルク推定装置により推定されたセルフアライニン
グトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を
推定するグリップ度推定手段と、を備えている。

【００２９】グリップ度推定手段は、前記スリップ角推
定手段により推定されたスリップ角に基づいて、基準モ
デルのセルフアライニングトルクを演算する。ここにい
う基準モデルとしては、例えば、タイヤ発生力特性を理
論解析によってモデル化したブラッシュモデルが好まし
い。そして、基準モデルのセルフアライニングトルク
と、セルフアライニングトルク推定装置により推定され
たセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横
方向のグリップ度を推定する。

【００３０】したがって、請求項６記載の発明では、基
準モデルのセルフアライニングトルクに対して、推定さ
れたセルフアライニングトルクがどの程度の値になって
いるかを判定することで、横方向の摩擦余裕を表すグリ
ップ度を推定することができる。

【００３１】請求項７記載の発明は、スリップ角を推定
するスリップ角推定手段と、操舵トルクを検出する操舵
トルク検出手段と、操舵のアシストトルクを検出するア
シストトルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段によ
り検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手
段により検出されたアシストトルクと、に基づいて、操
舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定
手段と、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定す
る摩擦トルク推定手段と、前記スリップ角推定手段によ
り推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段に
より推定された反力トルクとを少なくとも用いて、操舵
系の中立点の変化に応じた補正量を推定する補正量推定
手段と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリ
ップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反
力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された
摩擦トルクと、前記補正量推定手段により推定された補
正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定
するグリップ度推定手段と、を備えている。

【００３２】バンク路走行時では、操舵系の中立点が移
動するので、推定されたスリップ角や反力トルクはその
影響を受けてしまう。そこで、摩擦量推定手段は、スリ
ップ角と反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中
立点の変化に応じた補正量を推定する。

【００３３】したがって、請求項７記載の発明では、補
正量を用いることでバンク路走行時のスリップ角や反力
トルクの変化を補正することができ、正確にセルフアラ
イニングトルクを推定することができる。ここで、補正
量としては、請求項８または９のようにするのが好まし
い。

【００３４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、前記補正量推定手段は、前記補正量として
操舵系の中立点の変化に応じた補正スリップ角を推定す
ることを特徴とする。

【００３５】請求項９記載の発明は、請求項７記載の発
明において、前記補正量推定手段は、前記摩擦トルク推
定手段により推定された摩擦トルクを更に用いて、前記
補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正トルク
を推定することを特徴とする。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００３７】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示す図であ
る。上記グリップ度推定装置は、電動式パワーステアリ
ング装置が搭載された車両に用いて好適なものである。

【００３８】グリップ度推定装置は、操舵角を検出する
操舵角センサ１１と、車速を検出する車速センサ１２
と、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１３と、ア
シストトルクを検出するアシストトルクセンサ１４と、
各センサから出力された情報を用いてセルフアライニン
グトルク（以下「ＳＡＴ」という。）を推定し、さらに
横グリップ度を推定する電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」という。）２０と、を備えている。

【００３９】操舵角センサ１１は、ハンドル角を示す操
舵角θ_pを検出し、検出した操舵角θ_pをＥＣＵ２０に供
給する。車速センサ１２は、車体速度を示す車速ｕを検
出し、検出した車速ｕをＥＣＵ２０に供給する。

【００４０】操舵トルクセンサ１３は、ステアリングシ
ャフトと同軸上に取り付けられており、操舵軸に作用す
る操舵トルクＴ_pを検出し、検出した操舵トルクＴ_pをＥ
ＣＵ２０に供給する。

【００４１】アシストトルクセンサ１４は、電動式パワ
ーステアリング装置で使用される電動モータのモータ電
流Ｉ_mを検出し、（１）式に従ってアシストトルクＴ_aを
演算する。

【００４２】

【数１】

【００４３】ただし、ｇ_p：ピニオンリード、ｇ_b：ボー
ルネジリード、ｋ_m：アシストモータトルク係数であ
る。そして、アシストトルクセンサ１４は、演算したア
シストトルクＴ_aをＥＣＵ２０に供給する。なお、モー
タ電流Ｉ_mは、電動式パワーステアリング装置のモータ
を流れる電流を実際に測定してもよいし、モータに出力
する電流指令値を使ってもよい。

【００４４】ＥＣＵ２０は、図１に示すように、スリッ
プ角を推定するスリップ角推定部２１と、実反力トルク
を推定する反力トルク推定部２２と、車速感応フィルタ
２３，２４と、操舵角速度を検出する操舵角速度検出部
２５と、操舵系の摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定
部２６と、補正トルクを推定する補正トルク推定部２７
と、ＳＡＴを推定するＳＡＴ推定部２８と、スリップ角
とＳＡＴとに基づいてグリップ度を推定するグリップ度
推定部２９と、を備えている。

【００４５】（スリップ角推定部２１）スリップ角推定
部２１は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θ
_p［ｒａｄ］と、車速センサ１２で検出された車速ｕ
［ｍ／ｓ］とに基づいて、前輪スリップ角α_f［ｒａ
ｄ］を推定する。ここで、前輪スリップ角α_fは、車両
運動の動特性を利用すると、（２）式及び（３）式の状
態方程式によって表される。

【００４６】

【数２】

【００４７】ただし、ｖ：横速度［ｍ／ｓ］、ｒ：ヨー
レート［ｒａｄ／ｓ］、ｕ：車速［ｍ／ｓ］、ｃ_f：前
輪コーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、ｃ_r：後輪コー
ナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、Ｌ_f：前軸重心間距離
［ｍ］、Ｌ_r：後軸重心間距離［ｍ］、Ｍ：車両質量
［ｋｇ］、Ｉ_z：ヨー慣性［ｋｇｍ²］、ｇ_h：ハンドル
実舵間ギヤ比である。記号＾は、推定値であることを示
している。

【００４８】上記（２）式及び（３）式をサンプル時間
τで離散化し、車速ｕの関数として表現すると、次の
（４）式及び（５）式が得られる。

【００４９】

【数３】

【００５０】ただし、ｋはサンプリング番号である。ま
た、（４）式のＡ_s及びＢ_sは、次の（６）式で表され
る。

【００５１】

【数４】

【００５２】スリップ角推定部２１は、サンプル時間τ
毎に、（５）式に従って演算することで前輪スリップ角
α_fを検出し、前輪スリップ角α_fを車速感応フィルタ２
３に供給する。

【００５３】（反力トルク推定部２２）反力トルク推定
部２２は、操舵トルクセンサ１３で検出された操舵トル
クＴ_pと、アシストトルクセンサ１４で検出されたアシ
ストトルクＴ_aとを加算して、操舵軸に加えられる実反
力トルクＴ_rを推定する。したがって、次の（７）式を
演算する。

【００５４】

【数５】

【００５５】なお、反力トルク推定部２２は、電動式パ
ワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮した場合、操舵
角速度を用いることによって、より正確に実反力トルク
Ｔ_rを推定することができる。具体的には、次の（８）
式を演算すればよい。

【００５６】

【数６】

【００５７】ただし、ｃは、電動式パワーステアリング
装置の電動モータ、ピニオン軸及びラック等各要素の粘
性を等価的にピニオン軸（ハンドル操舵軸）の粘性に換
算した値である。

【００５８】また、反力トルク推定部２２は、外乱オブ
ザーバを用いることによって電動式パワーステアリング
装置の慣性を考慮して、実反力トルクＴ_rを推定するこ
とができる。ここで、電動式パワーステアリング装置の
動特性は、（９）式の微分方程式によって表される。

【００５９】

【数７】

【００６０】ただし、Ｍ_r：ラック質量、Ｊ_m：モータ慣
性である。ここで、（９）式の右辺を外乱オブザーバで
推定する外乱とみなした場合、（１０）式のような外乱
オブザーバが構成できる。

【００６１】

【数８】

【００６２】ただし、Ｊ_eは（１１）式、ｄは（１２）
式を満たしている。

【００６３】

【数９】

【００６４】Ｇはオブザーバゲイン、記号＾は各状態量
の推定値を示している。（１０）式は、操舵角速度（ｄ
θ_p／ｄｔ）及び操舵角θ_pから外乱ｄを推定する式であ
る。（１０）式を離散化すると、（１３）式及び（１
４）式の漸化式となる。

【００６５】

【数１０】

【００６６】ただし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、（１０）式を
離散化したシステム行列である。したがって、反力トル
ク推定部２２は、下記の（１５）式に従って実反力トル
クＴ _rを推定することができる。

【００６７】

【数１１】

【００６８】（車速感応フィルタ２３，２４）車速感応
フィルタ２３は、車速センサ１２で検出された車速ｕが
高くなる従ってカットオフ周波数を高く設定するローパ
スフィルタである。本実施の形態では、車速感応フィル
タ２３は、例えば、時定数が車速ｕに反比例するように
設定された１次ローパスフィルタで構成されている。な
お、車速感応フィルタ２３は、１次ローパスフィルタに
限定されるものではなく、他の構成であってもよい。

【００６９】ここで、連続時間における１次ローパスフ
ィルタは、（１６）式の伝達関数によって表される。

【００７０】

【数１２】

【００７１】ただし、ａ：比例定数である。（１６）式
をＴｕｓｔｉｎ変換などの手法を用いて変換すると、離
散時間のローパスフィルタを設計することができる。Ｔ
ｕｓｔｉｎ変換において、時間進みオペレータをｚとし
た場合、ｓは（１７）式で表される。

【００７２】

【数１３】

【００７３】（１７）式を（１６）式に代入すると、離
散時間のローパスフィルタは、（１８）式で表される。

【００７４】

【数１４】

【００７５】車速感応フィルタ２３は、車速ｕによって
カットオフ周波数を設定すると、スリップ角推定部２１
で推定されたスリップ角に対してローパスフィルタ処理
を施し、処理されたスリップ角を補正トルク推定部２７
及びグリップ度推定部２９に供給する。

【００７６】路面外乱の入力周波数は、車速が高くなる
と共に高くなる。また、グリップ度を車両運動制御に用
いる場合、車速が高いほど安定性確保のために高い応答
性が要求される。

【００７７】そこで、以上のように構成された車速感応
フィルタ２３は、車速が低い場合には、カットオフ周波
数を低く設定することによって路面からの低周波外乱に
対応できる。また、車速感応フィルタ２３は、車速が高
い場合には、カットオフ周波数を高く設定することによ
ってグリップ状態推定の応答性を確保することができ
る。

【００７８】車速感応フィルタ２４は、車速感応フィル
タ２３と同様に構成されている。車速感応フィルタ２４
は、車速センサ１２で検出された車速ｕによってカット
オフ周波数を設定すると、反力トルク推定部２２で推定
された実反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施
し、処理された実反力トルクを摩擦トルク推定部２６、
補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給す
る。

【００７９】（操舵角速度検出部２５）操舵角速度検出
部２５は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θ_pを
時間微分して操舵角速度を求めて、摩擦トルク推定部２
６に供給する。

【００８０】（摩擦トルク推定部２６）摩擦トルク推定
部２６は、実反力トルクに生じるヒステリシス特性の原
因となる摩擦トルクＴ_fricを推定する。ここでは、摩擦
トルク推定部２６は、ハンドル切り増し中に絶対値が最
大となったときの実反力トルクと、ハンドル切り戻し時
点の実反力トルクとの差を演算し、この差を操舵系の内
部クーロン摩擦によって生じる摩擦トルクＴ_fricとして
推定する。

【００８１】図２は、反力トルク推定部２２によって推
定された実反力トルクＴ_rの経時変化を示す図である。
同図では、ハンドルを左方向に操舵した時に生じる実反
力トルクＴ_rを正、ハンドルを右方向に操舵した時に生
じる実反力トルクＴ_rを負とした。

【００８２】摩擦トルク推定部２６は、操舵角速度検出
部２５から供給された操舵角速度の符号が反転したこと
を検出すると、このタイミング以降の実反力トルクＴ_r
の最大値を次のように演算する。

【００８３】操舵角速度が負から正に反転して、ハンド
ルが左方向（正方向）に操舵された場合、正の実反力ト
ルクＴ_rが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６
は、（１９）式に従って、実反力トルクＴ_rの最大値Ｔ
_maxを演算する。

【００８４】

【数１５】

【００８５】次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切
り戻しによって操舵角速度が正から負に反転したことを
検出すると、この時点の実反力トルクＴ_rと上記のよう
に求められた最大値Ｔ_maxとを用いて、（２０）式に従
って摩擦トルクＴ_fricを演算する。

【００８６】

【数１６】

【００８７】一方、操舵角速度が正から負に反転して、
ハンドルが右方向に操舵された場合、負の実反力トルク
Ｔ_rが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６は、
（２１）式に従って、実反力トルクＴ_rの最小値Ｔ_minを
演算する。

【００８８】

【数１７】

【００８９】次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切
り戻しによって操舵角速度が負から正に反転したことを
検出すると、この時点の実反力トルクＴ_rと上記のよう
に求められた最小値Ｔ_minとを用いて、（２２）式に従
って摩擦トルクＴ_fricを演算する。

【００９０】

【数１８】

【００９１】そして、摩擦トルク推定部２６は、このよ
うに求めた摩擦トルクＴ_fricを補正トルク推定部２７及
びＳＡＴ推定部２８に供給する。なお、摩擦トルク推定
部２６は、切り戻し時以外では、前回演算した摩擦トル
クＴ_fricを保持して、保持している摩擦トルクＴ_fricを
補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給す
る。

【００９２】この結果、摩擦トルク推定部２６は、ハン
ドルの切り戻しのたびに生じるヒステリシス特性に対し
て、ハンドル切り戻しのたびに摩擦トルクＴ_fricを推定
するので、常に正確なヒステリシス特性の大きさを推定
することができる。

【００９３】特に悪路走行時には、路面外乱が操舵系内
部のクーロン摩擦に対してディザー効果として働き、ク
ーロン摩擦項が減少してクーロン摩擦が変化する。そこ
で、摩擦トルク推定部２６は、上述のようにハンドル切
り戻しのたびに摩擦トルクＴ _fricを推定するので、クー
ロン摩擦の大きさが変化する場合においても、逐次最新
のヒステリシス特性の補償を行うことができる。

【００９４】（補正トルク推定部２７）補正トルク推定
部２７は、バンク走行時の操舵の中立点変化によって生
じる実反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。
バンク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリッ
プ角とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定
する場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、
スリップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼ
ロ付近の値になってしまい、グリップ度が低くなるおそ
れがある。

【００９５】そこで、補正トルク推定部２７は、実反力
トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ角か
らバンク走行時の中立点の変化を実反力トルクの変化と
して検出し、この実反力トルクの変化を補正トルクとし
て推定する。

【００９６】図３は、水平直線路（以下「水直路」とい
う。）及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力
トルクの関係を示す図である。同図では、ハンドルを左
方向に操舵する場合に生じる実反力トルク、スリップ角
を正の符号で表している。

【００９７】操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦
に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋も
れるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低
下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トル
クとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反
映する。

【００９８】ここでは、操舵開始時の実反力トルクがク
ーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想
定した場合に予測される実反力トルクと、現時点の実反
力トルクと、の差をバンクによって生じたトルクと判定
し、この値を補正トルクとする。

【００９９】具体的には、補正トルク推定部２７は、ハ
ンドルが左方向に操舵された場合には、操舵開始条件で
ある次の（２３）式を満たすかを判定する。

【０１００】

【数１９】

【０１０１】補正トルク推定部２７は、（２３）式の操
舵開始条件を満たしたとき、次の（２４）式に従って、
補正トルクＴ_correctを演算する。

【０１０２】

【数２０】

【０１０３】ただし、Ｋ₀は、ＳＡＴ推定値のスリップ
角に対する原点勾配であり、後述する（３４）式のＫ₀
と同じ値である。

【０１０４】また、補正トルク推定部２７は、ハンドル
が右方向に操舵された場合には、操舵開始条件である次
の（２５）式を満たすかを判定する。

【０１０５】

【数２１】

【０１０６】補正トルク推定部２７は、（２５）式の操
舵開始条件を満たしたとき、次の（２６）式に従って、
補正トルクＴ_correctを演算する。

【０１０７】

【数２２】

【０１０８】なお、補正トルク推定部２７は、（２３）
式又は（２５）式の操舵開始条件を満たしていない場合
では、前回推定した補正トルクＴ_correctを保持してい
る。そして、補正トルク推定部２７は、このようにして
推定した補正トルクＴ_{correc t}をＳＡＴ推定部２８に供
給する。

【０１０９】（ＳＡＴ推定部２８）ＳＡＴ推定部２８
は、実反力トルクから電動式パワーステアリング装置の
クーロン摩擦などによって生じるヒステリシス特性を除
去し、さらにバンク走行時の操舵系の中立点移動につい
て補正して、ＳＡＴ推定値を演算する。つまり、ＳＡＴ
推定部２８は、車速感応フィルタ２４でフィルタ処理さ
れた実反力トルクと、摩擦トルク推定部２６で推定され
た摩擦トルクと、補正トルク推定部２７で推定された補
正トルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。

【０１１０】ヒステリシス除去の演算は、以下のロジッ
クによって行われる。

【０１１１】最初に、実反力トルクが前回の摩擦トルク
の半分の値を超え、かつ正方向（実反力トルクが正の
値）へのハンドル操舵開始が判定され、バンク走行によ
って生じた補正トルクが更新演算された時点で、ＳＡＴ
推定部２８は、次の（２７）式に従ってＳＡＴ推定値Ｔ
_SATを演算する。

【０１１２】

【数２３】

【０１１３】また、負方向のハンドル操舵の場合、ＳＡ
Ｔ推定部２８は、次の（２８）式に従ってＳＡＴ推定値
Ｔ_SATを演算する。

【０１１４】

【数２４】

【０１１５】次に、保舵状態（摩擦トルク、補正トルク
が更新されない状態）における任意のサンプリング時点
では、ＳＡＴ推定部２８は、次の手順に従って演算す
る。

【０１１６】最初に、（２９）式に従って摩擦状態量ｘ
_SATを演算する。

【０１１７】

【数２５】

【０１１８】ただし、傾きＫ₁は、１に比較して小さく
設定された値であり、クーロン摩擦などによって実反力
トルクが変動しても、摩擦状態量摩擦状態量ｘ_SATの変
動は小さいことを表している。

【０１１９】（２９）式によって更新された摩擦状態量
が、実反力トルクから補正トルクを減じた補正後の実反
力トルクを中心に摩擦トルクの幅の領域から出た場合に
は、摩擦状態量をその境界の値に制限し、これをＳＡＴ
推定値とする。

【０１２０】すなわち、ＳＡＴ推定部２８は、次の（３
０）式に従って演算する。

【０１２１】

【数２６】

【０１２２】ここで、ハンドルの切り戻しが行われた場
合、摩擦トルクの推定値が変化することがある。摩擦ト
ルクが変化する現象は、図３で想定した摩擦トルク（水
直路モデルのヒステリシスの幅）が間違っていたため
に、補正トルクの推定に誤差が含まれていた場合などに
生じる現象である。そこで、ＳＡＴ推定部２８は、切り
戻し時に摩擦トルクの推定値が変化した場合には、摩擦
トルクの変化分を吸収するように補正トルクを修正す
る。このとき、補正トルクと摩擦トルクの和は、ハンド
ルの切り戻しの時点で変化しないようにする。

【０１２３】具体的には、ＳＡＴ推定部２８は、右方向
から左方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３１）
式に従って補正トルクＴ_correctを演算する。

【０１２４】

【数２７】

【０１２５】また、ＳＡＴ推定部２８は、左方向から右
方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３２）式に従
って補正トルクＴ_correctを演算する。

【０１２６】

【数２８】

【０１２７】この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル
の切り戻し時にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止
すると共に、特に高グリップ状態では常にスリップ角に
比例するＳＡＴ推定値を演算することができる。

【０１２８】図４は、スリップ角に対する実反力トルク
の関係を示す図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の
図であり、（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。
ここでは、当初の摩擦トルクが、切り戻し時に推定した
実際の摩擦トルクよりも大きい状態を想定した。

【０１２９】同図（Ａ）において、ＳＡＴ推定部２８
は、実反力トルク、当初の摩擦トルク及び補正トルクに
基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。同図（Ｂ）におい
て、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル切り戻し直後に摩擦
トルクが前回値に比べて小さくなった時点で補正トルク
を修正する。つまり、摩擦トルクが減少した分だけ補正
トルクが増加しているる。したがって、次の（３３）式
が成立している。

【０１３０】

【数２９】

【０１３１】この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル
切り戻し直後にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止
することができ、また、特に高グリップ状態では常にス
リップ角に比例するＳＡＴ推定値を演算することができ
る。

【０１３２】図５は、補正後の実反力トルク（Ｔ_r−Ｔ
_correct）に対するＳＡＴ推定値Ｔ_{SA T}の関係を示す図で
あり、（Ａ）は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）は
ヒステリシス除去演算の概念を説明する図である。

【０１３３】ＳＡＴ推定開始時では、ＳＡＴ推定値は、
（２７）式を表す直線Ｌ１、（２８）式を表す直線Ｌ２
のいずれかの上にある（Ａ点）。つぎに、実反力トルク
が増加すると、ＳＡＴ推定値は、いずれかの直線Ｌ（図
５では、直線Ｌ２）に沿って増加する（Ｂ点）。ここ
で、実反力トルクが減少すると、ＳＡＴ推定値は、傾き
Ｋ１で減少する（Ｃ点）。

【０１３４】直線Ｌ１及び直線Ｌ２の間の領域では、実
反力トルクの変動に対して、ＳＡＴ推定値の変動が小さ
くなるように設定されている。これは、旋回時の保舵状
態においては、ドライバが操舵力を多少変化させても、
電動式パワーステアリング装置のクーロン摩擦などの影
響によって、ＳＡＴ推定値には影響が現れないことを示
したものである。

【０１３５】なお、Ｃ点から再び実反力トルクが増加す
る場合、ＳＡＴ推定値は、傾きＫ₁でＢ点に向かって増
加する。また、切り戻しによりＣ点から更に実反力トル
クが減少してＳＡＴ推定値が上限（直線Ｌ１）に達した
場合には、ＳＡＴ推定値は直線Ｌ１に沿って減少する。
このような２種類の傾きの設定によってヒステリシス特
性が除去される。

【０１３６】（グリップ度推定部２９）グリップ度推定
部２９は、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値
と、ブラッシュモデルのＳＡＴとに基づいて、横方向の
摩擦力余裕に相当するグリップ度を推定する。なお、ブ
ラッシュモデルのＳＡＴについては、車速感応フィルタ
２３でフィルタ処理されたスリップ角を用いて演算す
る。

【０１３７】図６は、タイヤ発生力特性を理論解析によ
ってモデル化したブラッシュモデルを示す図であり、
（Ａ）は横スリップに対する横力の関係を示す図、
（Ｂ）は横スリップに対するＳＡＴの関係を示す図であ
る。同図（Ｂ）において、線形モデルは、ＳＡＴの原点
勾配を図示したものである。なお、横スリップλｙとス
リップ角αについては、λｙ＝ｔａｎαであるが、ここ
で議論するスリップ角αは十分小さいため、λｙ＝αと
みなすことができる。

【０１３８】図７は、（ＳＡＴ／線形モデル）に対する
グリップ度の関係を示す図である。（ＳＡＴ／線形モデ
ル）は、図６（Ｂ）に示す任意の横スリップにおいて、
ＳＡＴを線形モデルの値で割ったである。図７による
と、（ＳＡＴ／線形モデル）はグリップ度に一致する。
すなわち、ＳＡＴ推定値からグリップ度を直接推定する
ことができる。

【０１３９】ここで、グリップ度は、「１−μ利用率」
（＝１−横加速度（対重力加速度）／μmax）であるこ
とから、ブラッシュモデルから路面μを推定することが
できる。

【０１４０】具体的には、グリップ度推定部２９は、
（３４）式に従ってグリップ度ｇ（ｋ）を演算する。

【０１４１】

【数３０】

【０１４２】ただし、Ｔ_SAT（ｋ）はＳＡＴ推定部２８
で演算されたＳＡＴ推定値であり、α_f（ｋ）は車速感
応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角であ
る。Ｋ₀は、ＳＡＴのスリップ角に対する原点勾配であ
り、図６（Ｂ）に示す線形モデルの傾きをスリップ角に
対応させたものである。したがって、Ｋ₀・α_f（ｋ）
は、スリップ角α_f（ｋ）におけるブラッシュモデルの
ＳＡＴを表している。

【０１４３】図８（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時
のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であ
り、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角
に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図
（Ｂ）によると、バンク走行の補正が行われたＳＡＴ推
定値は、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る
直線となった。

【０１４４】図９（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トル
ク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を
示す図であり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実
反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図
である。

【０１４５】ここでは、実反力トルクは、左方向操舵時
に発生するトルクを正の符号で表している。同図（Ｂ）
におけるバンクは、左方向のカーブである。バンク進入
時（５〜６［ｓ］付近）に保舵した結果、カーブに沿っ
て左に転舵しようとする負方向の実反力トルクが発生し
た。このような保舵中の実反力トルクの変化は、スリッ
プ角０での実反力トルクの変化（縦方向の変化）として
現れている。

【０１４６】また、摩擦トルクは、切り戻しのたびに推
定されている。ここでは、車両はすべて平滑路面を走行
したため、摩擦トルクは４［Ｎｍ］付近の一定値になっ
た。補正トルクは、水直高μ路ではほぼ０の値になった
が、バンク路では操舵時に３［Ｎｍ］ほどの値になっ
た。

【０１４７】図１０はグリップ度及び操舵角の経時変化
を示す図であり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、
（Ｂ）はバンク路走行時の図である。グリップ度は、補
正後のＳＡＴ推定値を用いて演算されたものである。同
図によると、誤判定はなく、バンク路走行時であっても
常に高グリップ状態を推定することができた。

【０１４８】図１１（Ａ）は高μ路及び低μ路における
３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力ト
ルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路
における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する
ＳＡＴ推定値の関係を示す図である。なお、この実験
は、平滑水直路面で行われた。同図によると、悪路とバ
ンクに対応する補正（摩擦トルク、補正トルク）がグリ
ップ度推定の基本性能に悪影響を与えないことを確認す
ることができた。

【０１４９】図１２は、図１１の実験の際における実反
力トルク、摩擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結
果を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低
μ路の場合を示す図である。同図によると、摩擦トルク
は、ほぼ一定値（４［Ｎｍ］）になった。補正トルク
は、水直路に対応する値（０［Ｎｍ］）になった。この
結果、グリップ余裕のある高μ路のみならず、グリップ
の低下する低μ路においても、摩擦トルクや補正トルク
を正確に推定することができた。

【０１５０】図１３は、グリップ度及び操舵角の経時変
化を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低
μ路の場合を示す図である。特に低μ路走行時では、操
舵角が大きくなった時のグリップ度の低下を適切に推定
することができた。また、ハンドルの切り増し時に限ら
ず、切り戻し時や保舵状態であっても、精度よくグリッ
プ度を演算することができた。

【０１５１】以上のように、第１の実施の形態に係るグ
リップ度推定装置は、操舵軸に作用する実反力トルク
と、操舵系内部のクーロン摩擦等によって生じる摩擦ト
ルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。これによ
り、路面外乱によってクーロン摩擦の大きさが変化して
も、その変化に対応して摩擦トルクを推定するので、路
面外乱の影響を受けることなく精度よくＳＡＴを推定す
ることができる。そして、ＳＡＴ推定値を用いてグリッ
プ度を演算するので、路面外乱の影響を受けずに高精度
のグリップ度を推定することができる。

【０１５２】また、グリップ度推定装置は、車速が高く
なるに従ってカットオフ周波数が高く設定される車速感
応フィルタ２３，２４を備えているので、車速が低い場
合には路面からの低周波外乱に対応することができ、車
速が高い場合には推定演算の応答性を確保することがで
きる。

【０１５３】さらに、グリップ度推定装置は、バンク路
走行時では、操舵系の中立点の変化によって生じる実反
力トルクの変化量を補正トルクとして演算することによ
り、ＳＡＴ推定値を精度よく演算することができる。

【０１５４】［第２の実施の形態］つぎに、本発明の第
２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の
形態と同一の部位については同一の符号を付し、重複す
る説明は省略する。

【０１５５】図１４は、第２の実施の形態に係るグリッ
プ度推定装置の構成を示すブロック図である。本実施の
形態では、ＥＣＵ２０は、図１に示した補正トルク推定
部２７に代えて、バンク走行時の補正スリップ角を推定
する補正スリップ角推定部３０を備えている。

【０１５６】（補正スリップ角推定部３０）補正スリッ
プ角推定部３０は、バンク走行時の操舵の中立点変化に
よって生じるスリップ角の変化を検出し、これをバンク
補正を行うための補正スリップ角として推定する。バン
ク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリップ角
とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定する
場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、スリ
ップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼロ付
近の値になってグリップ度が低くなるおそれがある。

【０１５７】そこで、補正スリップ角推定部３０は、実
反力トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ
角からバンク走行時の中立点の変化をスリップ角の変化
として検出し、この変化を補正スリップ角として推定す
る。

【０１５８】図１５は、水直路及びバンク路におけるス
リップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。
同図では、ハンドルを左方向に操舵する場合に生じる実
反力トルク、スリップ角を正の符号で表している。

【０１５９】操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦
に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋も
れるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低
下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トル
クとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反
映する。

【０１６０】ここでは、操舵開始時の実反力トルクがク
ーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想
定した場合に予測されるスリップと、現時点のスリップ
角と、の差をバンクによって生じたスリップ角と判定
し、この値を補正スリップ角とする。

【０１６１】具体的には、補正スリップ角推定部３０
は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリッ
プ角α_fと、後述のＳＡＴ推定値Ｔ_SATを用いて、次の
（３５）式に従って補正スリップ角α₁を演算する。

【０１６２】

【数３１】

【０１６３】一方、ＳＡＴ推定部２８は、第１の実施の
形態と同様にして、ＳＡＴ推定値Ｔ _SATを演算する。な
お、（２７）式、（２８）式及び（３０）式において
は、補正トルクＴ_correct＝０を代入して、ＳＡＴ推定
値Ｔ_SATを演算する。

【０１６４】（グリップ度推定部２９）グリップ度推定
部２９は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理された
スリップ角と、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推
定値と、補正スリップ角推定部３０で推定された補正ス
リップ角とに基づいて、横方向の摩擦力余裕に相当する
グリップ度を推定する。

【０１６５】具体的には、グリップ度推定部２９は、
（３６）式に従って、グリップ度ｇ（ｋ）を演算する。

【０１６６】

【数３２】

【０１６７】図１６（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行
時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図で
あり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ
角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図
（Ｂ）によると、バンク補正（補正スリップ角）によっ
て、バンク路走行時のスリップ角は正方向に補正され
た。したがって、ＳＡＴ推定値は、第１の実施の形態と
同様に、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る
直線となった。

【０１６８】図１７は、バンク路走行時におけるグリッ
プ度及び操舵角の経時変化を示す図である。同図による
と、第１の実施の形態と同様に、バンク路走行において
も適切に高グリップ判定を行うことができた。

【０１６９】以上のように、第２の実施の形態に係るグ
リップ度推定装置は、バンク路走行時において、操舵系
の中立点の変化によって生じるスリップ角の変化量を補
正スリップ角として演算することにより、ＳＡＴ推定値
を精度よく演算することができる。

【０１７０】なお、本発明は、第１及び第２の実施の形
態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載し
た範囲内で種々の設計上の変更を行うことができる。例
えば、第１及び第２の実施の形態では、電動式パワース
テアリング装置を用いてグリップ度を演算する場合を例
に挙げて説明したが、油圧式パワーステアリング装置を
用いることもできる。この場合、油圧式パワーステアリ
ング装置の油圧等を計測して操舵トルク及びアシストト
ルクに対応するトルクを検出することで、上述した実施
の形態と同様にしてグリップ度を推定することができ
る。

【０１７１】

【発明の効果】本発明に係るセルフアライニングトルク
推定装置は、操舵軸に加えられる反力トルクと、操舵系
の内部摩擦に応じた摩擦トルクとに基づいて、セルフア
ライニングトルクを推定することにより、路面外乱の影
響を受けることなく、ヒステリシス特性が除去された、
高精度のセルフアライニングトルクを推定することがで
きる。

【０１７２】本発明に係る横グリップ度推定装置は、ス
リップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニン
グトルクと、セルフアライニングトルク推定装置により
推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タ
イヤの横方向のグリップ度を推定することにより、路面
外乱の影響を受けることなく、高精度のグリップ度を推
定することができる。

【０１７３】本発明に係る横グリップ度推定装置は、推
定されたスリップ角と、操舵軸に加えられる反力トルク
と、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクと、操舵系の
中立点の変化に応じた補正量とに基づいて、タイヤの横
方向のグリップ度を推定することにより、どのような路
面を走行しても、路面外乱の影響を受けることなく、高
精度のグリップ度を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置の
構成を示す図である。

【図２】反力トルク推定部によって推定された実反力ト
ルクＴ_rの経時変化を示す図である。

【図３】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対す
る実反力トルクの関係を示す図である。

【図４】スリップ角に対する実反力トルクの関係を示す
図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の図であり、
（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。

【図５】補正後の実反力トルク（Ｔ_r−Ｔ_correct）に対
するＳＡＴ推定値Ｔ_SATの関係を示す図であり、（Ａ）
は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）はヒステリシス
除去演算の概念を説明する図である。

【図６】タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化
したブラッシュモデルを示す図であり、（Ａ）は横スリ
ップに対する横力の関係を示す図、（Ｂ）は横スリップ
に対するＳＡＴの関係を示す図である。

【図７】（ＳＡＴ／線形モデル）に対するグリップ度の
関係を示す図である。

【図８】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリッ
プ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、
（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対
するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。

【図９】（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トルク、実反
力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図で
あり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実反力トル
ク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図である。

【図１０】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図で
あり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、（Ｂ）はバンク
路走行時の図である。

【図１１】（Ａ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋ
ｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関
係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路における
３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推
定値の関係を示す図である。

【図１２】図１１の実験の際における実反力トルク、摩
擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結果を示す図で
あり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を
示す図である。

【図１３】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図で
あり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を
示す図である。

【図１４】第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置
のＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。

【図１５】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対
する実反力トルクの関係を示す図である。

【図１６】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリ
ップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、
（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対
するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。

【図１７】バンク路走行時におけるグリップ度及び操舵
角の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

１１ 操舵角センサ １２ 車速センサ １３ 操舵トルクセンサ １４ アシストトルクセンサ ２０ ＥＣＵ ２１ スリップ角推定部 ２２ 反力トルク推定部 ２３，２４ 車速感応フィルタ ２５ 操舵角速度検出部 ２６ 摩擦トルク推定部 ２７ 補正トルク推定部 ２８ ＳＡＴ推定部 ２９ グリップ度推定部 ３０ 補正スリップ角推定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 117:00 Ｂ６２Ｄ 117:00 119:00 119:00 (71)出願人 000003470 豊田工機株式会社 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 (72)発明者 小野 英一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 村岸 裕治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 浅野 憲司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 株式会 社アドヴィックス内 (72)発明者 樅山 峰一 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 加藤 博章 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 田中 亘 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC22 CC30 DA03 DA09 DA15 DA23 DA64 DB11 DC12 DC31 DD02 DE20 EB12 EC22 FF01 GG01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
   段と、 操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手
   段と、 前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク
   と、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシ
   ストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トル
   クを推定する反力トルク推定手段と、 操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦ト
   ルク推定手段と、 前記反力トルク推定手段により推定された反力トルク
   と、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トル
   クとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定する
   セルフアライニングトルク推定手段と、 を備えたセルフアライニングトルク推定装置。
2. 【請求項２】 前記摩擦トルク推定手段は、前記反力ト
   ルク推定手段により推定された絶対値が最大になるとき
   の反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの
   差に基づいて、前記摩擦トルクを推定することを特徴と
   する請求項１記載のセルフアライニングトルク推定装
   置。
3. 【請求項３】 車速を検出する車速検出手段と、 前記車速検出手段により検出された車速に応じたカット
   オフ周波数が設定され、前記反力トルク推定手段により
   推定された反力トルクに対してローパスフィルタ処理を
   施すローパスフィルタと、を更に備え、 前記摩擦トルク推定手段は、前記ローパスフィルタで処
   理された反力トルクを用いて前記摩擦トルクを推定し、 前記セルフアライニングトルク推定は、前記ローパスフ
   ィルタで処理された反力トルクを用いて前記セルフアラ
   イニングトルクを推定することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のセルフアライニングトルク推定装置。
4. 【請求項４】 操舵系の中立点の変化に応じた補正トル
   クを推定する補正トルク推定手段を更に備え、 前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記補正ト
   ルク推定手段により推定された補正トルクを更に用い
   て、前記セルフアライニングトルクを推定することを特
   徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のセルフア
   ライニングトルク推定装置。
5. 【請求項５】 前記セルフアライニングトルク推定手段
   は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて
   前記補正トルクを調整し、操舵系の切り戻し後の摩擦ト
   ルクと前記調整後の補正トルクとを用いて前記セルフア
   ライニングトルクを推定することを特徴とする請求項４
   記載のセルフアライニングトルク推定装置。
6. 【請求項６】 スリップ角を推定するスリップ角推定手
   段と、 セルフアライニングトルクを推定する請求項１から５の
   いずれか１項記載のセルフアライニングトルク推定装置
   と、 前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に
   応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルク
   と、前記セルフアライニングトルク推定装置により推定
   されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤ
   の横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段
   と、 を備えた横グリップ度推定装置。
7. 【請求項７】 スリップ角を推定するスリップ角推定手
   段と、 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手
   段と、 前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク
   と、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシ
   ストトルクと、に基づいて、操舵軸に加えられる反力ト
   ルクを推定する反力トルク推定手段と、 操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦ト
   ルク推定手段と、 前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角
   と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トル
   クとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じ
   た補正量を推定する補正量推定手段と、 前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角
   と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トル
   クと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦ト
   ルクと、前記補正量推定手段により推定された補正量と
   に基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグ
   リップ度推定手段と、 を備えた横グリップ度推定装置。
8. 【請求項８】 前記補正量推定手段は、前記補正量とし
   て操舵系の中立点の変化に応じた補正スリップ角を推定
   することを特徴とする請求項７記載の横グリップ度推定
   装置。
9. 【請求項９】 前記補正量推定手段は、前記摩擦トルク
   推定手段により推定された摩擦トルクを更に用いて、前
   記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正トル
   クを推定することを特徴とする請求項７記載の横グリッ
   プ度推定装置。