JP3258476B2 - 車両走行路面の最大摩擦係数推定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両走行路面の最大摩
擦係数推定装置に関し、特に車輪と走行路面との間の摩
擦係数の最大値を推定する最大摩擦係数推定装置に係
る。

【０００２】

【従来の技術】車両のアンチスキッド制御装置において
は、車両走行路面の最大摩擦係数近傍で車輪の制動力を
制御することが要求されることから、最大摩擦係数を適
切に推定する手段が必要となる。一般的な推定手段とし
ては、車輪速度を継続して検出し、車輪速度が急激に低
下したときの車輪のトルクに基づいて最大摩擦係数を推
定するものが知られているが、車輪速度の急激な低下が
生ずるまでは最大摩擦係数を推定することができない。

【０００３】また、特開昭６２−２５５２８４号公報に
おいては、車両走行中の路面の摩擦係数の高低を判定す
ることを目的とし、車両走行中のスリップ率および制動
力係数を検出する一方、実験等により、スリップ率と制
動力係数との関係を、路面の摩擦係数をパラメータとす
る少なくとも１つの制動力係数特性として予め記憶して
おき、前記検出された制動力係数の値と、前記記憶され
ている制動力係数特性における、前記検出されたスリッ
プ率に対応する制動力係数の値とを比較することによ
り、路面の摩擦係数の高低を判別するようにした走行路
面状態判別装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−２５
５２８４号公報に記載の技術においては、制動力係数と
スリップ率の比を演算し、基準値に対する高低を判別し
て路面状態を判断することとしているが、車両の運転状
態が考慮されていないので常時正確に路面状態を判定し
得るというものではない。例えば、車輪と路面との間の
摩擦係数を検出する際には、タイヤスリップ角が０でな
ければ正確な摩擦係数が得られない。また、路面状態が
同じでも車両速度が異なる場合には、制動力係数とスリ
ップ率との比が異なる。更に車輪の磨耗、車両の荷重分
布等により車輪と走行路面との間の摩擦係数は常に変化
しているので、最大摩擦係数を正確に推定することは困
難である。

【０００５】ところで、車両の加速時に駆動輪がスリッ
プすることを防止すべく、トラクション制御（ＴＲＣ）
を行なうようにした装置が普及しているが、その開始判
定及びトラクション制御移行時のスロットル開度の設定
に際しても、予め最大摩擦係数が判明しておれば、良好
な応答性を以て制御することができる。

【０００６】そこで、本発明は車両走行路面に対する車
輪の摩擦係数の最大値を推定する車両走行路面の最大摩
擦係数推定装置において、車両の運転状態に左右される
ことなく、常に適切に最大摩擦係数を推定し得るように
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の車両走行路面の最大摩擦係数推定装置は、
図１に構成の概要を示したように、車両走行路面に対す
る車輪ＷＬのスリップ率を検出するスリップ率検出手段
ＳＲと、車両走行路面に対する車輪ＷＬの摩擦係数を検
出する摩擦係数検出手段ＣＦと、摩擦係数検出手段ＣＦ
の検出結果及びスリップ率検出手段ＳＲの検出結果に基
づき摩擦係数とスリップ率の比を演算する摩擦係数／ス
リップ率演算手段ＭＣと、摩擦係数とスリップ率との間
の所定の特性を予め記憶する摩擦係数・スリップ率特性
記憶手段ＭＳと、摩擦係数／スリップ率演算手段ＭＣの
演算結果を、摩擦係数・スリップ率特性記憶手段ＭＳに
記憶した所定の特性と比較する比較手段ＣＰと、車輪の
スリップ率が最大摩擦係数に対応するスリップ率に達す
る前に、比較手段ＣＰの比較結果に応じて最大摩擦係数
を推定する最大摩擦係数推定手段ＭＥと、車両のタイヤ
スリップ角を検出するタイヤスリップ角検出手段ＳＳ
と、その検出タイヤスリップ角に応じて最大摩擦係数推
定手段ＭＥの推定結果を補正して出力する補正手段ＳＡ
とを備えることとしたものである。

【０００８】例えば、タイヤスリップ角検出手段ＳＳの
検出タイヤスリップ角が０であるときには最大摩擦係数
推定手段ＭＥの推定結果をそのまま出力し、検出タイヤ
スリップ角が所定値以下である場合には検出タイヤスリ
ップ角に応じて補正手段ＳＡが最大摩擦係数推定手段Ｍ
Ｅの推定結果を補正して出力するように構成するとよ
い。

【０００９】更に、車両の速度を検出する車両速度検出
手段ＶＳを具備し、車両速度検出手段ＶＳの検出速度に
応じて補正手段ＳＡが最大摩擦係数推定手段ＭＥの推定
結果を補正して出力するように構成するとよい。

【００１０】

【作用】上記の構成になる最大摩擦係数推定装置におい
ては、スリップ率検出手段ＳＲによって車両走行路面に
対する車輪ＷＬのスリップ率が検出されると共に、摩擦
係数検出手段ＣＦによって車両走行路面に対する車輪Ｗ
Ｌの摩擦係数が検出される。これらの検出結果に基づき
摩擦係数／スリップ率演算手段ＭＣによって摩擦係数と
スリップ率の比が演算される。一方、摩擦係数・スリッ
プ率特性記憶手段ＭＳには摩擦係数とスリップ率との間
の所定の特性が予め記憶される。而して、比較手段ＣＰ
において、摩擦係数／スリップ率演算手段ＭＣの演算結
果が、記憶手段ＭＳに記憶された所定の特性と比較さ
れ、車輪のスリップ率が最大摩擦係数に対応するスリッ
プ率に達する前に、比較手段ＣＰの比較結果に応じて最
大摩擦係数推定手段ＭＥにより最大摩擦係数が推定され
る。また、タイヤスリップ角検出手段ＳＳによって車両
のタイヤスリップ角が検出される。そして、検出タイヤ
スリップ角に応じて補正手段ＳＡによって最大摩擦係数
推定手段ＭＥの推定結果が補正されて出力される。

【００１１】例えば、タイヤスリップ角検出手段ＳＳの
検出タイヤスリップ角が０であるときには最大摩擦係数
推定手段ＭＥの推定結果がそのまま出力され、検出タイ
ヤスリップ角が所定値以下である場合には検出タイヤス
リップ角に応じて補正手段ＳＡによって最大摩擦係数推
定手段ＭＥの推定結果が補正されて出力されるように構
成することができる。更に、車両の速度を検出する車両
速度検出手段ＶＳを具備したものにおいては、車両速度
検出手段ＶＳの検出速度に応じて補正手段ＳＡにより最
大摩擦係数推定手段ＭＥの推定結果が補正されて出力さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明の最大摩擦係数推定装置は、後述するよう
に推定結果を表示する表示装置に適用されるほか、アン
チスキッド制御装置に適用される。従って、これらの装
置を全て包含する構成について説明すべく、図２は本発
明の一実施例の最大摩擦係数推定装置を含むアンチスキ
ッド制御装置の構成を示すもので、マスタシリンダ２ａ
及びブースタ２ｂから成り、ブレーキペダル３によって
駆動される液圧発生装置２と、車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，
ＲＬに配設されたホイールシリンダ５１乃至５４の各々
とが接続される液圧路に、ポンプ２１，２２、リザーバ
２３，２４及び電磁弁３１乃至３８が介装されている。
尚、車輪ＦＲは運転席からみて前方右側の車輪を示し、
以下車輪ＦＬは前方左側、車輪ＲＲは後方右側、車輪Ｒ
Ｌは後方左側の車輪を示しており、図２に明らかなよう
に所謂ダイアゴナル配管が構成されている。

【００１３】液圧発生装置２とホイールシリンダ５１乃
至５４との間にはアクチュエータ３０が介装されてい
る。このアクチュエータ３０は、マスタシリンダ２ａの
一方の出力ポートとホイールシリンダ５１，５４の各々
を接続する液圧路に夫々電磁弁３１，３２及び電磁弁３
３，３４が介装され、これらとマスタシリンダ２ａとの
間にポンプ２１が介装されて成る。同様に、マスタシリ
ンダ２ａの他方の出力ポートとホイールシリンダ５２，
５３の各々を接続する液圧路に夫々電磁弁３５，３６及
び電磁弁３７，３８が介装され、これらとマスタシリン
ダ２ａとの間にポンプ２２が介装されている。ポンプ２
１，２２は電動モータ２０によって駆動され、これらの
液圧路に所定の圧力に昇圧されたブレーキ液が供給され
る。従って、これらの液圧路が常開の電磁弁３１，３
３，３５，３７に対するブレーキ液圧の供給側となって
いる。

【００１４】常閉の電磁弁３２，３４の排出側液圧路は
リザーバ２３を介してポンプ２１に接続され、同じく常
閉の電磁弁３６，３８の排出側液圧路はリザーバ２４を
介してポンプ２２に接続されている。リザーバ２３，２
４は夫々ピストンとスプリングを備えており、電磁弁３
２，３４，３６，３８から排出側液圧路を介して還流さ
れるブレーキ液を収容し、ポンプ２１，２２作動時にこ
れらに対しブレーキ液を供給するものである。

【００１５】電磁弁３１乃至３８は２ポート２位置電磁
切替弁であり、夫々ソレノイドコイル非通電時には図２
に示す第１位置にあって、各ホイールシリンダ５１乃至
５４は液圧発生装置２及びポンプ２１あるいは２２と連
通している。ソレノイドコイル通電時には第２位置とな
り、各ホイールシリンダ５１乃至５４は液圧発生装置２
及びポンプ２１，２２とは遮断され、リザーバ２３ある
いは２４と連通する。尚、図２中のチェックバルブはホ
イールシリンダ５１乃至５４及びリザーバ２３，２４側
から液圧発生装置２側への還流を許容し、逆方向の流れ
を遮断するものである。

【００１６】而して、これらの電磁弁３１乃至３８のソ
レノイドコイルに対する通電、非通電を制御することに
よりホイールシリンダ５１乃至５４内のブレーキ液圧を
増圧、減圧、又は保持することができる。即ち、電磁弁
３１乃至３８のソレノイドコイル非通電時にはホイール
シリンダ５１乃至５４に液圧発生装置２及びポンプ２１
あるいは２２からブレーキ液圧が供給されて増圧し、通
電時にはリザーバ２３あるいは２４側に連通し減圧す
る。また、電磁弁３１，３３，３５，３７のソレノイド
コイルに通電しその余の電磁弁のソレノイドコイルを非
通電とすれば、ホイールシリンダ５１乃至５４内のブレ
ーキ液圧が保持される。従って、通電、非通電の時間間
隔を調整することにより所謂パルス増圧（ステップ増
圧）又はパルス減圧を行ない、緩やかに増圧又は減圧す
るように制御することもできる。

【００１７】上記電磁弁３１乃至３８は電子制御装置１
０に接続され、各々のソレノイドコイルに対する通電、
非通電が制御される。電動モータ２０も電子制御装置１
０に接続され、これにより駆動制御される。また、車輪
ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬには夫々車輪速度センサ４１乃
至４４が配設され、これらが電子制御装置１０に接続さ
れており、各車輪の回転角速度に応じた信号が電子制御
装置１０に入力されるように構成されている。車輪速度
センサ４１乃至４４は各車輪の回転に伴って回転する歯
付ロータと、このロータの歯部に対向して設けられたピ
ックアップから成る周知の電磁誘導方式のセンサであ
り、ホールＩＣ、光センサ等を用いることとしてもよ
い。而して、車輪速度センサ４１乃至４４の出力が微分
されると回転角加速度が得られるが、直接車輪の回転角
加速度を検出する車輪加速度センサを設けることとして
もよい。

【００１８】また、車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬの各々
に制動トルクセンサ４５乃至４８が設けられている。制
動トルクセンサ４５乃至４８は、例えばディスクブレー
キのブレーキパッド（図示せず）の端部に歪センサ（図
示せず）を配置し、この歪センサの検出出力、即ちブレ
ーキパッドに加わる荷重に基づき制動トルクを検出する
もので、例えば特開平４−１３４２３２号公報に開示さ
れている。更に、電子制御装置１０には、ブレーキペダ
ル３が踏み込まれたときオンとなるブレーキスイッチ４
９が接続されている。

【００１９】一方、車両の車高値に応じたハイト信号を
出力する周知のハイトセンサ６０が装着され、電子制御
装置１０に接続されている。また、ステアリング６を含
む車両の操舵装置には周知の舵角センサ６１が設けられ
ており、車輪ＦＲ，ＦＬの舵角θが検出され、検出信号
が電子制御装置１０に供給される。更に、車両には横Ｇ
センサ６２が設けられると共に、ヨーレイトセンサ６３
が設けられており、何れも電子制御装置１０に接続され
ている。横Ｇセンサ６２は車両に対し横方向（前後方向
に対し垂直な方向）に加わる加速度Ｇｙを検出するもの
で、ヨーレイトセンサ６３は車両重心を通る鉛直軸まわ
りの車両回転角の角加速度（即ち、ヨーレイト）を検出
するもので、何れも周知であるので構造については説明
を省略する。電子制御装置１０には、例えば図１１に示
す表示装置６５が接続されており、走行路面の最大摩擦
係数の値が表示装置６５の画面に刻々と表示される。
尚、本実施例においては車輪速度センサ４１乃至４４の
検出結果に基づき車両速度（車体速度）を推定すること
とし、これを車両速度検出手段としているが、例えば超
音波センサ、光センサ等を利用して車両（車体）の絶対
速度を検出するように構成してもよい。

【００２０】電子制御装置１０は、図３に示すように、
バスを介して相互に接続されたＣＰＵ１４、ＲＯＭ１
５、ＲＡＭ１６、タイマ１７、入力インターフェース回
路１２及び出力インターフェース回路１３から成るマイ
クロコンピュータ１１を備えている。上記車輪速度セン
サ４１乃至４４、制動トルクセンサ４５乃至４８、ブレ
ーキスイッチ４９、ハイトセンサ６０、舵角センサ６
１、横Ｇセンサ６２及びヨーレイトセンサ６３の出力信
号は、夫々増幅回路１８ａ乃至１８ｍを介して入力イン
ターフェース回路１２からＣＰＵ１４に入力されるよう
に構成されている。また、出力インターフェース回路１
３からは駆動回路１９ａを介して電動モータ２０に制御
信号が出力され、駆動回路１９ｂ乃至１９ｉを介して夫
々電磁弁３１乃至３８に制御信号が出力されると共に、
駆動回路６４を介して表示装置６５に所定の表示信号が
出力されるように構成されている。マイクロコンピュー
タ１１においては、ＲＯＭ１５は図４以降に示した各フ
ローチャートに対応したプログラムを記憶し、ＣＰＵ１
４は図示しないイグニッションスイッチが閉成されてい
る間当該プログラムを実行し、ＲＡＭ１６は当該プログ
ラムの実行に必要な変数データを一時的に記憶する。

【００２１】上記のように構成された本実施例において
は、電子制御装置１０により最大摩擦係数の推定及びア
ンチスキッド制御（ＡＢＳ）のための一連の処理が行な
われ、イグニッションスイッチ（図示せず）が閉成され
ると、マイクロコンピュータ１１において所定のプログ
ラムの実行が開始するが、先ず最大摩擦係数の推定に関
し図４乃至図８のフローチャートに基づいて説明する。

【００２２】図４は各車輪と路面との摩擦係数μを求め
最大摩擦係数（ピーク値）μP を推定するためのフロー
チャートで、ステップ１００にてタイマの値ｔｎがクリ
ア（０）され、所定時間毎にステップ１２０乃至１５０
の処理が行なわれる都度インクリメントされる（ステッ
プ１１０）。即ち、所定の演算周期で摩擦係数μが演算
されメモリＲＡＭに格納される。先ずステップ１２０に
おいて、各車輪の路面との摩擦力によるトルク（タイヤ
トルク）Ｔｔが検出され、続いてステップ１３０にて車
輪に対する荷重（タイヤ荷重）Ｆが検出され、これらに
基づきステップ１４０において摩擦係数μがμ＝Ｔｔ／
Ｒ・Ｆとして演算される。ここで、Ｒは各車輪の有効半
径を示す。このようにして演算された摩擦係数μは順次
メモリ（ＲＡＭ１６）に読み込まれ、ステップ２００の
最大摩擦係数の推定に供される。この演算はステップ１
５０にて最大摩擦係数の推定が終了となるまで行なわ
れ、演算周期毎に順次摩擦係数μの値が更新される。上
記タイヤトルク及びタイヤ荷重の検出手段としては種々
の手段があるが、本実施例においては、図５に示すよう
に、図３の制動トルクセンサ４５乃至４８及び車輪速度
センサ４１乃至４４の検出出力に基づきタイヤトルクを
検出すると共に、車高を検出するハイトセンサ６０によ
ってタイヤ荷重を検出し、これらの検出値に基づき摩擦
係数μを演算することとしている。もちろん、これらの
方法に限ることなく、直接摩擦係数μを検出することと
してもよい。

【００２３】図５においては、図４のステップ１２０に
対応する処理としてステップ１２１乃至１２３が行なわ
れ、ステップ１３０，１４０に対応する処理として夫々
ステップ１３１，１４１が行なわれる。即ち、ステップ
１２１にて制動トルクセンサにより制動トルクＴｂが検
出されると共に、ステップ１２２にて車輪速度センサ４
１乃至４４によって検出された各車輪の回転角速度が微
分され、回転角加速度ＤＡｗが検出される。そして、こ
れらの検出値に基づきタイヤトルクＴｔがＴｔ＝Ｔｂ−
Ｉｔ・ＤＡｗとして求められる。ここで、Ｉｔは各車輪
の慣性力に応じた係数で、車輪の大きさ、重量等に応じ
て設定される。続いてステップ１３１においてハイトセ
ンサ６０によりハイト信号Ｈｔが検出される。このハイ
ト信号Ｈｔは車両の車高値に対応しているので、車両の
荷重と一定の関係にあり、従ってタイヤ荷重ＦはＫｈ・
Ｈｔ（但し、Ｋｈは係数）で表すことができる。尚、ハ
イトセンサ６０に替えて、上下Ｇ（加速度）センサ等に
よってタイヤ荷重Ｆを検出することができる。而して、
摩擦係数μはステップ１４１においてμ＝Ｔｔ／Ｒ・Ｋ
ｈ・Ｈｔとして求められる。

【００２４】図６乃至図８は上記ステップ２００におけ
る最大摩擦係数推定の処理を示すフローチャートで、ス
テップ２０１及び２０２にて夫々車輪速度Ｖｗ及び車体
速度Ｖｂが検出される。尚、前者の車輪速度Ｖｗを図５
のステップ１２２の処理時にメモリに格納しておくこと
とした場合には、ステップ２０１にてこれが取り出され
る。これらステップ２０１，２０２の検出結果に基づ
き、ステップ２０３にてスリップ率Ｓｎが（Ｖｂ−Ｖ
ｗ）／Ｖｂとして求められる。続いて、図５のステップ
１４１で演算された摩擦係数μの最新の値が取り出さ
れ、摩擦係数μｎとされる。

【００２５】次に、ステップ２０５にて操舵装置の舵角
θが検出され、ステップ２０６においてスリップ率Ｓｎ
が０か否かが判定され、０でないと判定されればステッ
プ２０７に進む。スリップ率Ｓｎが０のときはスリップ
が生じていないので、そのままステップ２０１に戻る。
ステップ２０７においては、タイヤスリップ角φが舵角
θ等に基づき例えば次のようにして求められる。先ず、
前述の横Ｇセンサ６２及びヨーレイトセンサ６３の出力
Ｇｙ及びＷｙ、並びに車体速度ＶｂからＶｘ＝Ｖｂ、Ｖ
ｙ＝∫（Ｇｙ−Ｖｘ・Ｗｙ）ｄｔとしてＶｘ、Ｖｙが求
められ、φ＝θ−tan ^-1(Vy/Vx) に基づきタイヤスリッ
プ角φが求められる。尚、ハイトセンサ６０の出力に基
づきロール角を求め、これをＶｙの演算に供することと
してもよい。続いてステップ２０８に進み、タイヤスリ
ップ角φが０か否かが判定され、０であると判定された
ときには図７のフローチャートに進む。一方、タイヤス
リップ角φが０でないと判定された場合にはステップ２
０９に進み、所定値（例えば５°）以上か否かが判定さ
れ、所定値以上であれば以下の処理が行なわれることな
くステップ２０１に戻る。タイヤスリップ角φが所定値
を下回っておれば、図８のフローチャートに進み所定の
補正処理が行なわれる。

【００２６】図７においては、先ずステップ２１０にて
スリップ率Ｓｎが所定値（例えば３％）を下回っている
か否かが判定され、そうであればステップ２１１，２１
２に進み、ステップ２０４で検出された摩擦係数μｎが
所定の摩擦係数μ１とされると共に、ステップ２０３の
演算結果がスリップ率Ｓ１とされ、ステップ２１３にお
いてこれらの比μ１／Ｓ１が演算される。そして、ステ
ップ２１４に進み、μ１／Ｓ１の傾きに対応する角度ta
n ^-1 (μ1/S1) が求められ、下記表１に示すμＰマップ
に基づきこの角度に対応する最大摩擦係数μP1が検出さ
れる。

【表１】 尚、上記表１においてα及びβは定数で、例えばα＝７
０°、β＝８５°に設定されている。また、μP1はμPn
のｎを１としたときの値で、μn/Snのｎを１としたとき
の値がμ１／Ｓ１となる（以下の各表も同様）。本実施
例では最大摩擦係数μP1の値は０．２、０．５及び０．
８の３種とされており、図１０に示すようなμ−Ｓ特性
となるが、角度範囲を更に細分して４種以上の値を設定
することとしてもよい。

【００２７】続いてステップ２１５に進み、最大摩擦係
数μP1の値が下記の表２に示す車速マップに基づき、ス
テップ２０２で検出された車体速度Ｖｂの値に応じて補
正される。即ち、車体速度Ｖｂが大になるに従い、最大
摩擦係数μP1の値が減少するように補正されている。
尚、この補正値も、表２の３種に限ることなく４種以上
の値を設定することとしてもよい。

【表２】 而して、ステップ２１６に進み、ステップ２１５で補正
された最大摩擦係数μP1の値が最大摩擦係数μP の値と
推定され、図５のフローチャートに戻る。

【００２８】一方、ステップ２１０でスリップ率Ｓｎが
所定値（３％）以上であると判定されると、ブレーキペ
ダル３がある程度踏み込まれた状態であるので、ステッ
プ２１６で求められた最大摩擦係数μP に対し、ステッ
プ２２０以降の処理によって更に補正が加えられ、一層
正確な推定値に置き換えられる。即ち、ステップ２１０
でスリップ率Ｓｎが所定値以上と判定されると、ステッ
プ２２０においてμn/Sn の傾き dμn/dSn が所定値γ
（例えば、γ＝１）を超えているか否かが判定され、そ
うであればステップ２２１乃至２２７に進み、所定値γ
以下であればステップ２３０乃至２３２に進む。

【００２９】ステップ２２１乃至２２５は前述のステッ
プ２１１乃至２１５と同様であり、そのときの摩擦係数
μ2 と、スリップ率Ｓ２の値に応じて最大摩擦係数μP2
が求められた後（ステップ２２４）、速度補正が行なわ
れる（ステップ２２５）。そして、ステップ２２６にお
いて、先のステップ２１６にて求められた最大摩擦係数
μP の値（即ちμP1）と、ステップ２２５で得られた最
大摩擦係数μP2の値の平均値が最大摩擦係数μP の値と
推定される。このとき、図１０に示すように実際には未
だ最大摩擦係数μP に到達していないので、ステップ２
２７にてμP 検知フラグはリセット（０）され、図５の
フローチャートに戻る。ステップ２２０において、 dμ
n/dSn が所定値γ以下と判定されると、摩擦係数μｎの
値がピーク（最大値）に近接したことを意味するので、
このときの摩擦係数μｎの値に所定値（例えば１．１）
が乗じられて最大摩擦係数μP の値として推定される
（ステップ２３１）。而して、ステップ２３２にてμP
検知フラグがセット（１）された後、図５のフローチャ
ートに戻る。

【００３０】図６においてタイヤスリップ角φが０でな
く、タイヤスリップ角φが所定値（５°）を下回ると判
定された場合には、図８のフローチャートに進み、図７
と同様の補正が行なわれた後、タイヤスリップ角φ（＜
５°）に応じた補正が行なわれる。図８において、図７
と同じ処理は同じステップ番号で示し、図８のフローチ
ャートで付加される処理にはステップ２４０以降の番号
を付して示した。図８において、ステップ２１５で最大
摩擦係数μP1が車体速度Ｖｂに応じて補正された後、ス
テップ２４０にてタイヤスリップ角φに係数Ｋｃ（例え
ば０．１５）を乗じ、コーナリングフォースＦｃが求め
られる。そして、ステップ２４１において、コーナリン
グフォースＦｃの二乗と最大摩擦係数μP1の二乗の和の
平方根が最大摩擦係数μP とされ、図５のフローチャー
トに戻る。同様に、図８のステップ２２５及びステップ
２３１の後に、夫々ステップ２４２，２４３及びステッ
プ２４４，２４５が行なわれ、上述のようにタイヤスリ
ップ角φに応じて補正された値が最大摩擦係数μP とさ
れる。

【００３１】以上のようにして求められた最大摩擦係数
は図３の表示装置６５に表示させることができる。従っ
て、例えば図１１に示すように車室内のインストルメン
トパネル７に表示装置６５を設けることとすれば、運転
者が軽くブレーキ操作を行なうだけで最大摩擦係数μP
の値が推定されると共にタイヤスリップ角及び／又は車
両速度に応じて補正されて表示され、ブレーキ操作を行
なう度に最大摩擦係数μP の値が更新されるので、走行
路面状態に応じた適切なブレーキ操作を行なうことがで
きる。また、積雪時等にチェーンを装着する目安ともな
る。

【００３２】また、上記実施例の最大摩擦係数推定装置
を図２及び図３に示されたアンチスキッド制御装置に適
用する場合には、例えば図９に示すようにアンチスキッ
ド制御開始前に適切なホイールシリンダ液圧に制御する
ことができる。即ち、ステップ４００において図５乃至
図８のフローチャートに従ってブレーキ操作直後に最大
摩擦係数μP が推定された後、ステップ４０１にて最大
摩擦係数μP に基づきタイヤトルクＴｔの最大値ＴtPが
推定される。そして、ステップ４０２において制動トル
クＴｂ（図５のステップ１２１にて検出）が上記タイヤ
トルクの最大値Ｔtpを超えているか否かが判定され、超
えている場合には滑りが生じていることになる。そし
て、ステップ４０３において前回が緩増圧モード以外か
否かが判定され、緩増圧モード以外であればステップ４
０４に進み液圧保持モードとされ、ホイールシリンダ液
圧が保持される。この保持時間ｔｈは所定時間Ｔ１（例
えば０．３sec ）と比較され（ステップ４０５）、これ
を超えている場合にはステップ４０６において緩増圧モ
ードとされ、ホイールシリンダ液圧が緩やかに増圧する
ように制御される。

【００３３】ステップ４０６にて緩増圧モードとされた
後、又はステップ４０３において前回が緩増圧モードと
判定され、もしくはステップ４０５において保持時間ｔ
ｈが所定時間Ｔ１以下と判定されたときは、ステップ４
０７に進みスリップ率Ｓｎが所定値Ｓ５（例えば１０
％）と比較され、所定値Ｓ５以下であればそのまま終了
となるが、これより大であればステップ４０８にてアン
チスキッド制御が開始する。而して、本実施例において
は図１２に示すように、図１３の従来のアンチスキッド
制御装置におけるホイールシリンダ液圧の制御開始時ｔ
１より早いｔ０時点で液圧保持モードとされ、実際の制
御開始はｔ２時点となるにも拘らず、従来装置に比し車
輪速度Ｖｗは車体速度Ｖｂに近接した状態で制御され、
適切なアンチスキッド制御が行なわれる。

【００３４】上記実施例は何れも車両の制動作動時に実
行されるものであるが、車両を駆動している状態におい
ても最大摩擦係数を推定することが必要となる。即ち、
加速時に駆動輪がスリップすることを防止すべく、前述
のようにトラクション制御（ＴＲＣ）が行なわれるが、
その開始判定及びトラクション制御移行時のスロットル
開度の設定に際し、予め最大摩擦係数が判明しておれ
ば、良好な応答性を以て制御することができる。そこ
で、図１４以降の図面を参照して、車両駆動時において
も最大摩擦係数を推定し得るようにした実施例について
説明する。

【００３５】図１４は、前述の図３の実施例に対し、ト
ラクション制御時のスロットル制御用の装置を付加した
もので、トラクション制御時には、駆動輪に対し制動作
動を行なうと共に、エンジンＥＮＧの出力を制限するた
めスロットル制御を行なうように構成したものである。
即ち、図１４において、エンジンＥＮＧには、アクセル
ペダルＡＰに連動するメインスロットルバルブＭＶに加
えて、サブスロットルバルブＳＶが配設され、その開度
がアクチュエータＡＣによって制御されるように構成さ
れている。このアクチュエータＡＣは電子制御装置１０
に接続され、駆動回路１９ｊを介して出力インターフェ
ース回路１３に接続されている。

【００３６】また、エンジンＥＮＧの回転数Ｎｅを検出
するエンジン回転速度センサ６６、サブスロットルバル
ブＳＶのスロットル開度Ｌｓを検出するサブスロットル
開度センサ６７、及びメインスロットルバルブＭＶのス
ロットル開度Ｌｍを検出するメインスロットル開度セン
サ６８が電子制御装置１０に接続され、夫々増幅回路１
８ｎ，１８ｏ，１８ｐを介して入力インターフェース回
路１２に接続されている。通常の運転時にはサブスロッ
トルバルブＳＶは開状態にあり、エンジンＥＮＧに対す
るスロットル開度ＬｈはメインスロットルバルブＭＶの
スロットル開度Ｌｍによって定められ、トラクション制
御時にはアクチュエータＡＣによってサブスロットルバ
ルブＳＶが閉方向に駆動され、そのスロットル開度Ｌｓ
によってエンジンＥＮＧに対するスロットル開度Ｌｈが
定められる。このスロットル開度Ｌｈをパラメータとし
て、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅは例えば
図１５に示すような一定の関係にある。

【００３７】上記のように構成された実施例において
は、電子制御装置１０により制動時及び駆動時の最大摩
擦係数の推定及びアンチスキッド制御（ＡＢＳ）及びト
ラクション制御（ＴＲＣ）のための一連の処理が行われ
るが、制動時の処理については前述の実施例と同様であ
るので、以下においては駆動時の摩擦係数の演算及びト
ラクション制御開始移行時の処理について説明する。図
１６は、駆動時の摩擦係数の演算処理を示すもので、ス
テップ１６０において駆動時と判定されたときには、図
５のフローチャートにおけるステップ１２１乃至１４１
の処理に代わって、ステップ１６１乃至１６８の処理が
行なわれる。

【００３８】図１６のステップ１６１，１６２において
はエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度Ｌｈが検出さ
れ、これらの関数として、即ち図１５に基づきステップ
１６３にてエンジントルクＴｅが求められる。次に、ス
テップ１６４に進み駆動トルクＴｄがＴｄ＝ｉ・ηｔ・
Ｔｅとして求められる。ここで、ｉは総減速比、ηｔは
動力伝達効率を表す。更に、ステップ１６５にて車輪の
回転角加速度ＤＡｗが検出される。そして、これらの検
出値に基づきタイヤトルクＴｔがＴｔ＝Ｔｄ−Ｉｔ・Ｄ
Ａｗとして求められる。ここで、Ｉｔは各車輪の慣性力
に応じた係数を表す。続いてステップ１６７においてハ
イトセンサ６０によりハイト信号Ｈｔが検出され、タイ
ヤ荷重ＦがＫｈ・Ｈｔ（但し、Ｋｈは係数）として求め
られる。而して、駆動時の摩擦係数μｄは、ステップ１
６８においてμｄ＝Ｔｔ／Ｒ・Ｋｈ・Ｈｔとして求めら
れる。

【００３９】図１７は本実施例の最大摩擦係数推定の処
理の一部を示すフローチャートで、前述の実施例におけ
る図６に対しステップ５０２以降の処理が付加されたも
のである。即ち、ステップ５０２において車両が駆動状
態か否かが判定され、駆動状態でなく制動状態と判定さ
れたときには図６のステップ２０３以降に進むが、駆動
状態と判定されたときにはステップ５０３以降に進む。
ステップ５０３では駆動時のスリップ率Ｓｄｎが（Ｖｗ
−Ｖｂ）／Ｖｗとして求められる。続いてステップ５０
４において、図１６のステップ１６８で演算された摩擦
係数μｄの最新の値が取り出され摩擦係数μｄｎとさ
れ、ステップ５０５にて舵角θが検出される。そして、
ステップ５０６においてスリップ率Ｓｄｎが０か否かが
判定され、０でないと判定されればステップ５０７に進
み、スリップ率Ｓｄｎが０のときはそのままステップ２
０１に戻る。ステップ５０７においては、タイヤスリッ
プ角φが舵角θ等に基づき前述の実施例と同様に求めら
れ、ステップ５０８において、タイヤスリップ角φが０
か否かが判定され、０でないと判定された場合には、ス
テップ５０９に進み、所定値（例えば５°）以上か否か
が判定され、所定値以上であれば以下の処理が行なわれ
ることなくステップ２０１に戻る。

【００４０】図１７においては、ステップ５０８は結合
子１ｄに続き、ステップ５０９は結合子２ｄに続くよう
に示しているが、これらの結合子は夫々図６の結合子
１，２に対応するものである。即ち、ステップ５０８及
び５０９は、夫々図７及び図８のフローチャートのＳｎ
をＳｄｎに置き換えると共に、μをμｄに置き換えたフ
ローチャート（図示省略）に続き、これらのフローチャ
ートに従って処理される。このため、図７及び図８のμ
Ｐマップに代えて、本実施例ではμｄＰマップに置き換
えることになるが、駆動時の摩擦係数−スリップ率特性
は、制動時の同特性に比し摩擦係数の値が若干低い値を
示し、摩擦係数が大きくなるとその差が大きくなる傾向
がある。これはタイヤのブロックパターンに起因してお
り、例えばブロックパターンが無いタイヤを用いた場合
には同じμＰマップとなる。このため、本実施例では表
１のμＰマップに代えて下記表３のμｄＰマップを用い
ることとしている。

【表３】 尚、車体速度に基づく補正については制動時と同様であ
り、表２のμＰｎをμｄＰｎと置き換えて用いることと
している。

【００４１】以上のようにして求められた駆動時の最大
摩擦係数も、制動時と同様図３の表示装置６５に表示さ
せることができる。従って、図１１の表示装置６５に
は、車両が駆動状態であっても最大摩擦係数の値が推定
され、この値が常に表示されているので、走行路面状態
に応じた適切な運転操作を行なうことができ、積雪時等
において適切な時期にチェーンを装着することができ
る。

【００４２】そして、本実施例の最大摩擦係数推定装置
を図１４に示すようなトラクション制御機能も備えた装
置に適用する場合には、図１８のように処理することに
より、図１９の特性のようにトラクション制御開始前に
適切なスロットル開度に制御することができる。即ち、
図１８にトラクション制御の開始条件を示すように、ス
テップ６０３にてトラクション制御が開始する前に、ス
テップ６００乃至６０２において予め適切なスロットル
開度に制御される。

【００４３】具体的には、ステップ６００において所定
値Ｌｋが設定された後、ステップ６０１においてメイン
スロットルバルブＭＶのスロットル開度Ｌｍが所定値Ｌ
ｋを超えているか否かが判定される。スロットル開度Ｌ
ｍが所定値Ｌｋを超えている場合にはステップ６０２に
進み、サブスロットルバルブＳＶのスロットル開度Ｌｓ
の初期値として上記所定値Ｌｋが設定された後ステップ
６０３においてトラクション制御が実行される。スロッ
トル開度Ｌｍが所定値Ｌｋ以下であれば、加速スリップ
が生じないと判定され、トラクション制御に移行しな
い。

【００４４】上記所定値Ｌｋは、そのときの走行路面の
摩擦係数において最大トルクをとり得るスロットル開度
Ｌｈ（エンジンＥＮＧに対するスロットル開度）であ
り、これは、図１６の処理を逆の順序で行なうことによ
って得られる。即ち、そのときの摩擦係数μｄに基づき
ステップ１６８の式から逆算して、タイヤトルクＴｔが
求められ（ステップ１６６）、更に駆動トルクＴｄが求
められ（ステップ１６４）、更にエンジントルクＴｅが
求められる（ステップ１６３）。このエンジントルクＴ
ｅとこのときのエンジン回転数Ｎｅに基づきスロットル
開度Ｌｈが求められ、この値が所定値Ｌｋ（加速時に車
輪がスリップを開始する値）、として設定される。

【００４５】而して、本実施例によれば図１９に示すよ
うに、メインスロットルバルブＭＶが、車輪がスリップ
を開始する所定値Ｌｋを超えたｔａ時点で、即ち図２０
に示す従来のトラクション制御におけるスロットル制御
の開始時ｔｂより早い時点で、アクチュエータＡＣによ
るサブスロットルバルブＳＶの制御が開始する。これに
より、車輪速度Ｖｗは図１９の実線で示すようにトラク
ション制御開始直後から安定した速度に制御される。

【００４６】以上のように、本発明の実施例によれば、
タイヤスリップ角が０でなくとも所定値以下である限
り、また車両速度が変化する場合でも、若干のブレーキ
操作を行なうのみで（車輪がロックするまでブレーキ操
作を行なうことなく）、正確に最大摩擦係数を推定する
ことができる。尚、例えば車軸に歪ゲージを設けたタイ
ヤトルクセンサ（図示せず）により常時タイヤトルクを
検出することとすれば、ブレーキ操作を行なわなくても
常時最大摩擦係数を推定することができる。更に、エン
ジン回転速度センサ及びスロットル開度センサを備えた
ものにあっては、駆動時も含め車両の運転中常に最大摩
擦係数を推定することができる。車輪の磨耗等による経
時変化に対しては、摩擦係数とスリップ率との間の所定
の特性が適宜調整されるので、常に適切に最大摩擦係数
を推定することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の車両走行路面の
最大摩擦係数推定装置によれば、摩擦係数とスリップ率
の比が、予め記憶された摩擦係数とスリップ率との間の
所定の特性と比較され、車輪のスリップ率が最大摩擦係
数に対応するスリップ率に達する前に、その比較結果に
応じて最大摩擦係数が推定され、しかも推定結果が検出
タイヤスリップ角に応じて補正されて出力されるように
構成されているので、車両の運転状態に左右されること
なく適切に最大摩擦係数を推定することができる。

【００４８】例えば、検出タイヤスリップ角が０である
ときには最大摩擦係数推定手段の推定結果がそのまま出
力され、検出タイヤスリップ角が所定値以下である場合
には検出タイヤスリップ角に応じて最大摩擦係数の推定
結果が補正されるように構成すれば、タイヤスリップ角
が所定値以下である限り正確に最大摩擦係数を推定する
ことができる。

【００４９】更に、車両の速度を検出する車両速度検出
手段を具備したものにおいては、検出速度に応じて最大
摩擦係数の推定結果が補正されるので、車両速度の変動
に左右されることなく正確に最大摩擦係数を推定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両走行路面の最大摩擦係数推定装置
の概要を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る車両走行路面の最大摩
擦係数推定装置を含む全体構成図である。

【図３】図２の電子制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明における摩擦係数の演算処理の一例を示
すフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例における摩擦係数の演算処理
を示すフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例における最大摩擦係数推定の
処理を示すフローチャートである。

【図７】本発明の一実施例における最大摩擦係数推定の
処理を示すフローチャートである。

【図８】本発明の一実施例における最大摩擦係数推定の
処理を示すフローチャートである。

【図９】本発明の一実施例の最大摩擦係数推定装置を含
むアンチスキッド制御装置におけるアンチスキッド制御
開始前の処理を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の一実施例における処理を説明するた
めの摩擦係数とスリップ率の関係を示すグラフである。

【図１１】本発明の一実施例に係る最大摩擦係数推定装
置の表示装置の装着状態を示す車両内部の斜視図であ
る。

【図１２】本発明の一実施例の最大摩擦係数推定装置を
含むアンチスキッド制御装置における制御状況を示すグ
ラフである。

【図１３】従来のアンチスキッド制御装置の制御状況を
示すグラフである。

【図１４】本発明の別の実施例に係る車両走行路面の最
大摩擦係数推定装置の一部を示すブロック図である。

【図１５】本発明の別の実施例に供するエンジントルク
の特性を示すグラフである。

【図１６】本発明の別の実施例における摩擦係数の演算
処理を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の別の実施例における最大摩擦係数推
定の処理の一部を示すフローチャートである。

【図１８】本発明の別の実施例に係るトラクション制御
機能を有する装置におけるトラクション制御開始前の処
理を示すフローチャートである。

【図１９】本発明の別の実施例に係るトラクション制御
機能を有する装置における制御状況を示すグラフであ
る。

【図２０】従来のトラクション制御の制御状況を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

ＷＬ 車輪 ＷＣ ホイールシリンダ ＣＦ 摩擦係数検出手段 ＭＶ メインスロットルバルブ ＳＶ サブスロットルバルブ ＡＣ アクチュエータ ＡＰ アクセルペダル ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ 車輪 ２ 液圧発生装置 ２ａ マスタシリンダ ２ｂ ブースタ ３ ブレーキペダル ６ ステアリング １０ 電子制御装置 １１ マイクロコンピュータ １２ 入力インターフェース回路 １３ 出力インターフェース回路 １８ａ〜１８ｐ 増幅回路 １９ａ〜１９ｊ，６４ 駆動回路 ２０ 電動モータ ２１，２２ ポンプ ２３，２４ リザーバ ３０ アクチュエータ ３１〜３８ 電磁弁 ４１〜４４ 車輪速度センサ ４５〜４８ 制動トルクセンサ ４９ ブレーキスイッチ ５１〜５４ ホイールシリンダ ６０ ハイトセンサ ６１ 舵角センサ ６２ 横Ｇセンサ ６３ ヨーレイトセンサ ６６ エンジン回転速度センサ ６７ サブスロットル開度センサ ６８ メインスロットル開度センサ

フロントページの続き (72)発明者 安藤 昌基 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 (72)発明者 楠 秀樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−321436（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224447（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331668（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227763（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−193658（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−161146（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−307348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−148769（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−22056（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/58 B62D 6/00 G01N 19/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両走行路面に対する車輪のスリップ率
   を検出するスリップ率検出手段と、前記車両走行路面に
   対する前記車輪の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段
   と、該摩擦係数検出手段の検出結果及び前記スリップ率
   検出手段の検出結果に基づき摩擦係数とスリップ率の比
   を演算する摩擦係数／スリップ率演算手段と、前記摩擦
   係数と前記スリップ率との間の所定の特性を予め記憶す
   る摩擦係数・スリップ率特性記憶手段と、前記摩擦係数
   ／スリップ率演算手段の演算結果を、前記摩擦係数・ス
   リップ率特性記憶手段に記憶した前記所定の特性と比較
   する比較手段と、前記車輪のスリップ率が最大摩擦係数
   に対応するスリップ率に達する前に、前記比較手段の比
   較結果に応じて最大摩擦係数を推定する最大摩擦係数推
   定手段と、車両のタイヤスリップ角を検出するタイヤス
   リップ角検出手段と、該タイヤスリップ角検出手段の検
   出タイヤスリップ角に応じて前記最大摩擦係数推定手段
   の推定結果を補正して出力する補正手段とを備えたこと
   を特徴とする車両走行路面の最大摩擦係数推定装置。
2. 【請求項２】 前記車両の速度を検出する車両速度検出
   手段を具備し、該車両速度検出手段の検出速度に応じて
   前記補正手段が前記最大摩擦係数推定手段の推定結果を
   補正して出力することを特徴とする請求項１記載の車両
   走行路面の最大摩擦係数推定装置。