JP2009055703A - 路面の摩擦係数推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が走行する路面状況に応じて高精度に路面摩擦係数を推定することが可能な路面の摩擦係数推定装置を提供する。
【解決手段】モータのモータトルク（Ｔｍ）、回転角速度（ωｍ）を測定し、測定したモータトルク、回転角速度、及び、車輪軸合成慣性モーメント（Ｊ）、動輪軸の重量（Ｆｚ）、動輪半径（ｒ）、動輪とモータとのギヤ比（Ｒｇ）に基づいて、摩擦係数（μ（＾））を推定する摩擦係数推定モデルを備える。更に、車両に加えられる左右方向の加速度を検出する左右加速度センサ１５、及び前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ１４を備え、左右方向の加速度、及び前後方向の加速度に基づいて、各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正する。その結果、車両の走行状態に応じた高精度な路面摩擦係数の推定が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インホイールモータ式電気自動車における路面の摩擦係数推定装置に関する。

車両に搭載されるＡＢＳシステム等のアンチスリップ制御を有効に作動させるためには、車両が走行する路面の摩擦係数をリアルタイムで知る必要がある。そこで、例えば特開２００２−１５４４１８号公報（特許文献１）に示される摩擦係数推定装置が提案されている。

特許文献１に記載された摩擦係数推定装置では、タイヤモデルを用いてタイヤの路面反力、タイヤの接地荷重を求め、求められたタイヤの路面反力、及びタイヤの接地荷重に基づいて、最大摩擦係数を求める方法が開示されている。
特開２００２−１５４４１８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、周知の技術であるタイヤモデルを用いてタイヤ路面反力、タイヤ接地荷重を求める構成としているので、タイヤモデルが適用される特定の走行条件（路面、温度、湿度などの条件）ではこれらのデータを精度良く求めることができ、路面摩擦係数を高精度に推定することができる。しかし、実際の車両走行時には、特定の走行条件となるとは限らないので、タイヤモデルを用いて求められる上記データの精度が低下し、路面摩擦係数の推定精度が低下するという欠点がある。

また、タイヤモデルは、ある１種類の装着タイヤのみに対応してシミュレーションされているため、摩耗等によりタイヤ表面がすり減った場合、或いはタイヤ交換により上記の装着タイヤとは異なるタイヤが取り付けられた場合には、タイヤモデルにより求められるタイヤ路面反力、タイヤ接地荷重の推定精度が低下するので、やはり路面摩擦係数の推定精度が低下するという欠点がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両が走行する路面状況に応じて高精度に路面摩擦係数を推定することが可能な路面の摩擦係数推定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、前輪または後輪の少なくとも一方の左右輪にモータを備えた電気自動車が路面を走行する際の、摩擦係数を推定する路面の摩擦係数推定装置において、前記各モータのモータトルク（Ｔｍ）と、回転角速度（ωｍ）を測定し、測定したモータトルク、回転角速度、及び、予め設定されている車輪軸合成慣性モーメント（Ｊ）に基づいて、モータの負荷トルク（ＴL（＾））を推定し、更に、動輪軸の重量（Ｆｚ）、動輪半径（ｒ）、動輪とモータとのギヤ比（Ｒｇ）に基づいて、前記摩擦係数（μ（＾））を推定する摩擦係数推定モデルと、車両に加えられる左右方向の加速度を検出する左右加速度検出手段と、車両に加えられる前後方向の加速度を検出する前後加速度検出手段と、前記左右方向の加速度、及び前記前後方向の加速度に基づいて、前記各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正する重量補正手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前輪または後輪の少なくとも一方の左右輪にモータを備えた電気自動車が路面を走行する際の、摩擦係数を推定する路面の摩擦係数推定装置において、前記各モータのモータトルク（Ｔｍ）を検出するモータトルク検出手段と、前記各モータの回転角速度（ωｍ）を検出する角速度検出手段と、前記モータトルク、回転角速度、及び、予め設定されている車輪軸合成慣性モーメント（Ｊ）、１動輪軸の重量（Ｆｚ）、動輪半径（ｒ）、動輪とモータとのギヤ比（Ｒｇ）に基づき、下式を用いて前記摩擦係数（μ（＾））を推定する摩擦係数推定モデルと、

（但し、Ｓ：ラプラス演算子、ａ：外乱オブザーバの極）
車両に加えられる左右方向の加速度を検出する左右加速度検出手段と、車両に加えられる前後方向の加速度を検出する前後加速度検出手段と、前記左右方向の加速度、及び前記前後方向の加速度に基づいて、前記各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正する重量補正手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記電気自動車は、左前輪、右前輪、左後輪、及び右後輪の４つの動輪を各々モータで駆動し、前記重量補正手段は、左前輪の動輪軸重量（Ｆzfl）、右前輪の動輪軸重量（Ｆzfr）、左後輪（Ｆzrl）、及び右後輪（Ｆzrr）を、下式を用いて算出することを特徴とする。

Ｆzfl＝Ｆz0fl−ΔＦzx−Ｆzy
Ｆzfr＝Ｆz0fr−ΔＦzx＋Ｆzy
Ｆzrl＝Ｆz0rl＋ΔＦzx−Ｆzy
Ｆzrr＝Ｆz0rr＋ΔＦzx＋Ｆzy
但し、Ｆz0fl、Ｆz0fr、Ｆz0rl、Ｆz0rrは、車両１Ｇ状態での左前、右前、左後、右後の各輪軸重量、ΔＦzx、ΔＦzyは、それぞれ前後方向、左右方向の荷重変動量。

請求項４に記載の発明は、前記摩擦係数推定モデルを用いて推定した摩擦係数を、路面のスリップ率（λ）で微分した微分係数に基づいて、摩擦係数の補正値（μ２（＾））を算出する補正値演算手段を更に備え、前記摩擦係数推定モデルで推定した摩擦係数（μ（＾））に、前記摩擦係数の補正値（μ２（＾））を加算した数値（μ′（＾））を、摩擦係数の推定値とすることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記補正値演算手段は、下式を用いて前記摩擦係数の推定値（μ（＾））を算出することを特徴とする請求項４に記載の路面の摩擦係数推定装置。

但し、Ｋμは比例係数。

請求項１の発明では、摩擦係数推定モデルを用いて路面の摩擦係数を推定すると共に、車両の走行に応じて、前後方向、或いは左右方向に加速度が発生した場合には、この加速度に基づいて、各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正するので、加速時、減速時、カーブ路通過時等の各動輪に加えられる垂直荷重が変化した場合であっても高精度に摩擦係数を推定することができる。

請求項２の発明では、上記した式に基づく摩擦係数推定モデルを用いて摩擦係数を推定する。更に、車両の走行に応じて、前後方向、或いは左右方向に加速度が発生した場合には、この加速度に基づいて、各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正するので、加速時、減速時、カーブ路通過時等の各動輪に加えられる垂直荷重が変化した場合であっても高精度に摩擦係数を推定することができる。

請求項３の発明では、上記した式に基づいて、各動輪における垂直荷重（重量）を補正するので、高精度な摩擦係数の推定が可能となる。

請求項４、５の発明では、摩擦係数推定モデルを用いて推定した摩擦係数を、路面のスリップ率（λ）で微分した微分係数に基づいて、摩擦係数の補正値（μ２（＾））を算出し、更に、上記の摩擦係数推定モデルで推定した摩擦係数（μ（＾））に、摩擦係数の補正値（μ２（＾））を加算した数値（μ′（＾））を、摩擦係数の推定値とするので、摩擦係数のピーク値を求める際の即応性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る摩擦係数推定装置１２が搭載された電気自動車１０（以下、「車両１０」という）の構成を示すブロック図である。同図に示すように、車両１０は、左前、右前、左後、右後のそれぞれにタイヤ（動輪）１１（１１ａ〜１１ｄ）が設けられている。更に、各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）には、それぞれ、各タイヤ１１に駆動力を供給するモータ１３（１３ａ〜１３ｄ）が接続されている。なお、図示を省略しているが、各タイヤ１１の回転軸と、各モータ１３の駆動軸との間には、減速ギヤが設けられている。

車両１０に設けられる摩擦係数推定装置１２は、車両１０の走行時に該車両１０に発生する前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ（前後加速度検出手段）１４と、車両１０の走行時に該車両１０に発生する左右方向の加速度を検出する左右加速度センサ（左右加速度検出手段）１５と、電気自動車１０の走行速度を検出する車速センサ１６を備えている。

また、摩擦係数推定装置１２は、前後加速度センサ１４で検出される前後方向の加速度、及び左右加速度センサ１５で検出される左右方向の加速度に基づいて、後述する手法により、各タイヤ軸に生じる重量を算出する重量補正部（重量補正手段）１７と、各モータ１３（１３ａ〜１３ｄ）に発生するモータトルク（Ｔｍ）を検出するモータトルク検出部１９と、各モータ１３（１３ａ〜１３ｄ）の回転角速度（ωｍ）を検出する角速度検出部２０と、摩擦係数推定部１８と、を有している。

摩擦係数推定部１８は、重量補正部１７で求められた各タイヤ軸に生じる重量、モータトルク検出部１９で検出される各モータ１３（１３ａ〜１３ｄ）のモータトルク（Ｔｍ）、角速度検出部２０で検出される各モータ１３（１３ａ〜１３ｄ）の回転角速度（ωｍ）に基づいて、後述する摩擦係数推定モデルを用いて、各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）と路面との間の摩擦係数を推定する。

以下に、摩擦係数推定部１８で用いる摩擦係数推定モデルを構築する理論について説明する。図２は、車両１０が路面上を走行する際の、タイヤ１１のモデルを示す説明図である。図２に示す各符号は、下記の通りである。

Ｍ ：電気自動車の車体重量
νｔ：電気自動車の走行速度
νｓ：すべり速度
νｄ：動輪速度
Ｆｚ：電気自動車の１動輪軸の質量
Ｊ ：車輪軸の合成慣性モーメント
Ｊｍ：電動機（モータ）の慣性モーメント
Ｔ ：動輪軸の駆動トルク
Ｔｍ：モータトルク
ｒ ：動輪（タイヤ）半径
μ（νｓ）：路面摩擦力係数
Ｒｇ：ギヤ比
Ｆｄ（νｔ）：走行抵抗
ωｄ：動輪軸角速度
ωｍ：電動機の角速度
ｇ ：重力加速度
そして、図２に示したモデルから、車両１０の１動輪軸換算モデルの運動方程式は、下記（１）式、（２）式に示す通りとなる。（１）式は車両１０の運動方程式であり、（２）式は動輪軸の運動方程式である。

また、下記の（３）式が成立する。

νｓ＝νｔ−νｄ …（３）
モータトルクＴｍは、ギヤを介して動輪の駆動トルクとなる。そして、電動機軸と動輪軸との関係が、完全な剛体系であるとすると、下記（４）〜（６）式が成立する。

Ｔ＝Ｔｍ・Ｒｇ …（４）
ωｍ＝Ｒｇ・ωｄ …（５）
Ｊｍ＝Ｊ／Ｒｇ^２ …（６）
一方、モータの機械系のトルクの方程式は、下記（７）式で示され、更にラプラス変換を加えることにより、下記（８）式に変換される。

ＴL：電動機の負荷トルク

Ｔ（＾）：負荷トルク推定値
ｓ：ラプラス演算子
ａ：外乱オブザーバの極
また、上記の（２）式に、（４）〜（６）式を代入すると、下記（９）式が得られ、更に、（７）、（９）式により（１０）式が得られる。

従って、路面の摩擦係数μ（＾）は、外乱オブザーバの負荷トルク推定値より、下記（１１）式のように推定できる。

また、実際には車両１０の走行状態に応じて、各タイヤに加えられる荷重、即ち、車両１０の１つのタイヤ１１の動輪軸の重量（垂直荷重）Ｆｚが変化する。具体的には、加速時、減速時、カーブ路通過時等においては、各車輪に加えられる荷重が増大、或いは減少する。

そこで、本実施形態では、前後加速度センサ１４、及び左右加速度センサ１５の検出信号を用いて、各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の動輪軸に加えられる重量を補正し、この補正した重量に基づいて、各タイヤに生じる路面摩擦係数を高精度に求める。

いま、車両ばね上重量をＭ′［Ｋｇ］とし、車両１０のホイールベースをｌ［ｍ］とし、車両のトレッドをｂ［ｍ］とし、車両重心高をｈ［ｍ］とし、車両重心位置での前後加速度（車両後向きを正方向とする）をａｘ［ｍ／ｓ^２］とし、車両重心位置での左右加速度をａｙ［ｍ／ｓ^２］（車両右向きを正方向とする）とすると、各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の車軸の、前後方向（ｘ方向）の荷重変動量ΔＦzx、及び左右方向（ｙ方向）の荷重変動量ΔＦzyは、下記の（１２）式、（１３）式で示すことができる。

そして、車両１Ｇ状態（車両に通常の重力が加えられている状態）での左前、右前、左後、右後の各輪軸重をそれぞれ、Ｆz0fl、Ｆz0fr、Ｆz0rl、Ｆz0rrとした場合に、上記の（１２）式、（１３）式を用いることにより、車両１０走行時における左前、右前、左後、右後の各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の車軸に加えられる荷重Ｆzfl，Ｆzfr，Ｆzrl，Ｆzrrは、下記の（１４ａ）〜（１４ｄ）式で示すことができる。

Ｆzfl＝Ｆz0fl−ΔＦzx−Ｆzy …（１４ａ）
Ｆzfr＝Ｆz0fr−ΔＦzx＋Ｆzy …（１４ｂ）
Ｆzrl＝Ｆz0rl＋ΔＦzx−Ｆzy …（１４ｃ）
Ｆzrr＝Ｆz0rr＋ΔＦzx＋Ｆzy …（１４ｄ）
つまり、図１に示した重量補正部１７は、（１４ａ）〜（１４ｄ）式を用いて、上記した（１１）式に示したＦｚを補正する。そして、摩擦係数推定部１８は、補正された動輪軸の重量Ｆｚを用いて、前述した（１１）式に基づき、路面の摩擦係数μ（＾）を求める。

また、上記（１１）式に基づき、図３に示すブロック線図からなる摩擦係数推定モデルを構築することができる。図３に示すように、この摩擦係数推定モデルでは、モータの回転角速度ωｍ、車輪軸合成慣性モーメントＪ、モータトルク演算値Ｔｍを入力として、トルク推定値ＴL（＾）を推定することができ、更に、このトルク推定値ＴL（＾）に基づいて、路面の摩擦係数の推定値μ（＾）を求めることができる。

即ち、本実施形態では、（１１）式に基づいて構築される、図３に示す如くの摩擦係数推定モデルを用いて、車両走行時における各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の駆動トルク推定値Ｔ（＾）を推定し、更に、路面の摩擦係数μ（＾）を推定する。また、本実施形態では、車両１０の各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の各動輪軸の重量（Ｆｚ）は、前後加速度センサ１４、及び左右加速度センサ１５で検出される前後方向の加速度、及び左右方向の加速度により変動するので、この変動量を重量補正部１７により補正している。

以下、図３に示す摩擦係数推定モデルを用いて摩擦係数を推定した場合の、たシミュレーション結果について、以下に説明する。シミュレーションを実行するに際し、車両固有の値をそれぞれ下記のように設定した。

Ｍ ：１１３８［Ｋｇ］
Ｆz ：２７６［Ｋｇ］
Ｊ ：２．１６［Ｋｇｍ^２］
ｒ ：０．２９９［ｍ］
Ｒｇ：９
ｇ ：９．８０６６５［ｍ／sec^２］
また、トルク指令値はランプ的（一次関数的）な入力とし、外乱オブザーバの極ａは、産業界では実現性の高い値とされているａ＝５０［rad/sec］とした。また、サンプリング時間は０．００２［sec］とした。

そして、上記の条件でシミュレーションを実行した結果、時間経過に対するモータトルク［Ｎｍ］の変化として、図４に示す如くの特性曲線が得られた。図４において、曲線Ｓ１１はモータトルク指令値、曲線Ｓ１２は、左側前輪となるタイヤ１１ｂのモータ１３ｂに発生するトルク、曲線Ｓ１３は、右側前輪となるタイヤ１１ａのモータ１３ａに発生するトルクを示している。

また、左側前輪となるタイヤ１１ｂ、及び右側前輪となるタイヤ１１ａの、時間経過に対する走行速度［Ｋｍ／ｈ］の変化として、図５に示す如くの特性曲線が得られた。図５において、曲線Ｓ２１は車両１０の走行速度であり、時間経過と共に徐々に直線的に増加している。曲線Ｓ２２は、左側前輪の速度を示しており、曲線Ｓ２３は、右側前輪の速度を示している。そして、曲線Ｓ２２，Ｓ２３は、共に走行開始後２〜６秒の間に速度が増大している。

図６は、右側前輪に生じる重量（垂直荷重）Ｆｚ［Ｎ］の推定結果を示す特性図であり、曲線Ｓ３１は重量Ｆｚの実測値、曲線Ｓ３２は重量Ｆｚの推定値を示している。同図から理解されるように、Ｓ３１の実測値とＳ３２の推定値は、若干のずれが生じているものの、両者はほぼ近似している。

図７は、車両１０が路面摩擦係数が「０．１」と「０．２」で交互に変化する路面を走行したときの、路面摩擦係数の推定結果を示す特性図であり、図７（ａ）は左輪、（ｂ）は右輪の推定結果を示している。図７（ａ）に示す曲線Ｓ４１は、摩擦係数の実測値、曲線Ｓ４２は、摩擦係数の推定値を示している。また、図７（ｂ）に示す曲線Ｓ５１は、摩擦係数の実測値、曲線Ｓ５２は、摩擦係数の推定値を示している。

図７（ａ）、（ｂ）から理解されるように、本実施形態に係る摩擦係数推定モデルを用いて路面摩擦係数を推定した場合には、左輪、右輪共に、極めて高精度に推定されていることが確認できる。

以上説明したように、本発明の第１実施形態に係る摩擦係数推定装置１２では、図３に示す如くの摩擦係数推定モデルを用いることにより、モータの回転角速度ωｍ、モータトルク演算値Ｔｍ、車輪軸合成慣性モーメントＪを入力して、極めて高精度に車両走行路の路面摩擦係数を求めることができる。また、車両の走行状態に応じて、各タイヤに加えられる荷重が変化した場合であっても、この荷重の変化に基づいて、タイヤ１１の輪軸の重量Ｆｚを補正し、この補正した重量Ｆｚを用いて路面摩擦係数を推定するので、車両１０の走行状況に応じて各タイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）の荷重が変化した場合であっても、常に高精度に路面摩擦係数を推定することができる。

次に、本発明に係る摩擦係数推定装置の、第２実施形態について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る摩擦係数推定装置１２′が搭載された車両１０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、第２の実施形態に係る摩擦係数推定装置１２′は、補正値演算部（補正値演算手段）２１が設けられている点で、上述した第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

上述の第１実施形態で説明した図７に示した路面摩擦係数の推定において、路面摩擦係数のピーク値に到達するまでの区間は、実際の路面摩擦係数よりも小さく推定される。具体的には、図７（ａ）に示した曲線Ｓ４２は曲線Ｓ４１よりも若干下回っており、同様に、同図（ｂ）に示した曲線Ｓ５２は曲線Ｓ５１よりも若干下回っている。

第２実施形態では、補正値演算部２１により、上述の（１１）式で求めた路面の摩擦係数の推定値μ（＾）に基づいて、下記（１５）式で求められる摩擦係数の補正値μ２（＾）を算出する。

但し、Ｋμは、比例係数。

即ち、（１５）式は、路面の摩擦係数μ（＾）をスリップ率λで微分して得られる微分係数（ｄμ（＾）／ｄλ）に基づいて、摩擦係数の補正値μ２（＾）を求めている。

そして、上述の（１１）式で求めた路面の摩擦係数の推定値μ（＾）に対して、（１５）式で求めた摩擦係数の補正値μ２（＾）を加算し、加算結果として得られるμ′（＾）を摩擦係数推定値としている。即ち、下記（１６）式により、μ′（＾）を求める。

そして、（１６）式に示した摩擦係数μ′（＾）を用いることにより、路面摩擦係数のピーク値を素早く推定することができる。

図９は、スリップ率λと、摩擦係数μとの関係を示す特性図であり、直線Ｓ６１は、路面の摩擦係数μがピークとなる地点での、スリップ率λに対する傾き（微分係数）を示している。図９に示す特性図から理解されるように、スリップ率λが上昇するに連れて、摩擦係数μは急激に増大し、その後、摩擦係数μがピーク値に達すると、その後、スリップ率λの上昇に伴って緩やかに単調減少する。直線Ｓ６１は、摩擦係数がピークとなったときの、微分係数「ｄμ（＾）／ｄλ」となる。

図１０は、スリップ率λに対する摩擦係数μがピーク値となるまでの間に、摩擦係数μ（＾）に対して、（１７）式で算出した摩擦係数の補正値μ２（＾）を加算して得られる路面の摩擦係数μ′（＾）の推定結果を示す特性図である。

図１０に示す曲線Ｓ７１は、摩擦係数実測値、曲線Ｓ７２は、摩擦係数の推定値μ（＾）、曲線Ｓ７３は、補正した摩擦係数の推定値μ′（＾）である。

そして、図１０の曲線Ｓ７２，Ｓ７３を比較して理解されるように、曲線Ｓ７３の方がより早い時点で摩擦係数の推定値がピーク値に到達している。その結果、例えば車両のＡＢＳシステム等、路面摩擦係数のピーク値を用いて車両を制御するようなシステムを用いる場合には、摩擦係数のピーク値をより迅速に推定することができるので、システム全体の即応性を向上させることができる。

以上、本発明の摩擦係数推定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施形態では、左側前輪、右側前輪、左側後輪、右側後輪の合計４個のタイヤ１１（１１ａ〜１１ｄ）を有する電気自動車１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以上のタイヤ数を備える車両についても適用することが可能である。

路面摩擦係数を高精度に推定する上で極めて有用である。

本発明の第１実施形態に係る摩擦係数推定装置が設けられた車両の構成を示すブロック図である。 電気自動車のタイヤのモデルを示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る摩擦係数推定モデルを示すブロック線図である。 時間経過に対するモータトルクの変化を示す特性図である。 時間経過に対するタイヤの走行速度の変化を示す特性図である。 動輪軸に生じる垂直荷重（重量）の推定結果を示す特性図である。 路面摩擦係数の推定結果を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る摩擦係数推定装置が設けられた車両の構成を示すブロック図である。 スリップ率と摩擦係数との関係を示す特性図である。 第２の実施形態に係る路面摩擦係数の推定結果を示す特性図である。

符号の説明

１０ 電気自動車
１１（１１ａ〜１１ｄ） 車輪
１２ 摩擦係数推定装置
１３（１３ａ〜１３ｄ） モータ
１４ 前後加速度センサ（前後加速度検出手段）
１５ 左右加速度センサ（左右加速度検出手段）
１６ 車速センサ
１７ 重量補正部（重量補正手段）
１８ 摩擦係数推定部
１９ モータトルク検出部
２０ 角速度検出部
２１ 補正値演算部（補正値演算手段）

Claims (5)

1. 前輪または後輪の少なくとも一方の左右輪にモータを備えた電気自動車が路面を走行する際の、摩擦係数を推定する路面の摩擦係数推定装置において、
   前記各モータのモータトルク（Ｔｍ）と、回転角速度（ωｍ）を測定し、測定したモータトルク、回転角速度、及び、予め設定されている車輪軸合成慣性モーメント（Ｊ）に基づいて、モータの負荷トルク（ＴL（＾））を推定し、更に、動輪軸の重量（Ｆｚ）、動輪半径（ｒ）、動輪とモータとのギヤ比（Ｒｇ）に基づいて、前記摩擦係数（μ（＾））を推定する摩擦係数推定モデルと、
   車両に加えられる左右方向の加速度を検出する左右加速度検出手段と、
   車両に加えられる前後方向の加速度を検出する前後加速度検出手段と、
   前記左右方向の加速度、及び前記前後方向の加速度に基づいて、前記各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正する重量補正手段と、
   を備えたことを特徴とする路面の摩擦係数推定装置。
2. 前輪または後輪の少なくとも一方の左右輪にモータを備えた電気自動車が路面を走行する際の、摩擦係数を推定する路面の摩擦係数推定装置において、
   前記各モータのモータトルク（Ｔｍ）を検出するモータトルク検出手段と、
   前記各モータの回転角速度（ωｍ）を検出する角速度検出手段と、
   前記モータトルク、回転角速度、及び、予め設定されている車輪軸合成慣性モーメント（Ｊ）、１動輪軸の重量（Ｆｚ）、動輪半径（ｒ）、動輪とモータとのギヤ比（Ｒｇ）に基づき、下式を用いて前記摩擦係数（μ（＾））を推定する摩擦係数推定モデルと、
   

   

   （但し、Ｓ：ラプラス演算子、ａ：外乱オブザーバの極）
   車両に加えられる左右方向の加速度を検出する左右加速度検出手段と、
   車両に加えられる前後方向の加速度を検出する前後加速度検出手段と、
   前記左右方向の加速度、及び前記前後方向の加速度に基づいて、前記各動輪軸の重量（Ｆｚ）を補正する重量補正手段と、
   を備えたことを特徴とする路面の摩擦係数推定装置。
3. 前記電気自動車は、左前輪、右前輪、左後輪、及び右後輪の４つの動輪を各々モータで駆動し、
   前記重量補正手段は、左前輪の動輪軸重量（Ｆzfl）、右前輪の動輪軸重量（Ｆzfr）、左後輪（Ｆzrl）、及び右後輪（Ｆzrr）を、下式を用いて算出することを特徴とする請求項２に記載の路面の摩擦係数推定装置。
   Ｆzfl＝Ｆz0fl−ΔＦzx−Ｆzy
   Ｆzfr＝Ｆz0fr−ΔＦzx＋Ｆzy
   Ｆzrl＝Ｆz0rl＋ΔＦzx−Ｆzy
   Ｆzrr＝Ｆz0rr＋ΔＦzx＋Ｆzy
   但し、Ｆz0fl、Ｆz0fr、Ｆz0rl、Ｆz0rrは、車両１Ｇ状態での左前、右前、左後、右後の各輪軸重量、ΔＦzx、ΔＦzyは、それぞれ前後方向、左右方向の荷重変動量。
4. 前記摩擦係数推定モデルを用いて推定した摩擦係数を、路面のスリップ率（λ）で微分した微分係数に基づいて、摩擦係数の補正値（μ２（＾））を算出する補正値演算手段を更に備え、
   前記摩擦係数推定モデルで推定した摩擦係数（μ（＾））に、前記摩擦係数の補正値（μ２（＾））を加算した数値（μ′（＾））を、摩擦係数の推定値とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の路面の摩擦係数推定装置。
5. 前記補正値演算手段は、下式を用いて前記摩擦係数の推定値（μ（＾））を算出することを特徴とする請求項４に記載の路面の摩擦係数推定装置。
   

   

   但し、Ｋμは比例係数。

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