JP3539722B2 - 車両の路面摩擦係数推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行環境に応じて適切に路面μを推定することのできる車両の路面摩擦係数推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においてはトラクション制御，制動力制御，或いはトルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御パラメータの演算、或いは、補正に路面μを用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面μを推定する必要がある。
【０００３】
この路面μの推定には、横加速度やヨーレート等の車両運動パラメータを基に路面μを推定する技術が種々提案されている。例えば、本出願人も、特願平１１−２１７５０８号において、オブザーバにより推定した実ヨーレートを高μ路車両運動モデルで演算した高μ路基準のヨーレートと低μ路車両運動モデルで演算した低μ路基準のヨーレートと比較して路面μを推定する技術等を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両の運動状態を基に路面μを推定する路面摩擦係数推定装置では、特に高速道路を走行時には、車両挙動としては路面μの影響を十分に受けていたとしても、ヨーレート・横加速度・舵角の変化が極めて小さく、この小さな変化を検出して路面μを精度良く推定することは極めて難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができる車両の路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、車両の運動状態を基に路面μを推定する路面μ推定手段を備えた車両の路面摩擦係数推定装置において、上記路面μ推定手段は、オブザーバによりヨーレートの実際値を演算する実際値推定部と、車両運動モデルにより所定の高μ路におけるヨーレートの基準値を演算する高μ路基準値推定部と、車両運動モデルにより所定の低μ路におけるヨーレートの基準値を演算する低μ路基準値推定部と、上記ヨーレートの実際値を上記高μ路基準値および上記低μ路基準値と比較して現在の路面μを推定するヨーレート比較路面μ推定部とを具備し、車両が高速走行の場合には路面μ推定値を予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、路面μ推定手段では車両の運動状態を基に路面μを推定する。ここで、路面μ推定手段は、実際値推定部でオブザーバによりヨーレートの実際値を演算し、高μ路基準値推定部で車両運動モデルにより所定の高μ路におけるヨーレートの基準値を演算し、低μ路基準値推定部で車両運動モデルにより所定の低μ路におけるヨーレートの基準値を演算する。ヨーレート比較路面μ推定部は、ヨーレートの実際値を高μ路基準値および低μ路基準値と比較して現在の路面μを推定する。そして、路面μ推定手段は、車両が高速走行の場合には路面μ推定値を予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値に漸近させる。このため、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができる。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境を検出し認識する走行環境認識手段と、低μ路走行状態を検出する低μ路走行状態検出手段と、車輪のコーナリングパワーが現在の推定値に対して高いのか低いのかに基づく適応制御理論のパラメータ調整則により推定された車輪のコーナリングパワーと高μ路での車輪のコーナリングパワーとの比により路面μを推定することで、該推定する路面μ推定値が現在の路面μ推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、上記低μ路走行状態検出手段によって上記低μ走行状態が検出された際には、上記推定する路面μ推定値の初期値を低μ寄りの値に設定する低μ側路面μ推定手段とを有し、上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境認識手段で走行環境を検出し認識し、低μ路走行状態検出手段で低μ路走行状態を検出し、低μ側路面μ推定手段は、車輪のコーナリングパワーが現在の推定値に対して高いのか低いのかに基づく適応制御理論のパラメータ調整則により推定された車輪のコーナリングパワーと高μ路での車輪のコーナリングパワーとの比により路面μを推定することで、該推定する路面μ推定値が現在の路面μ推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、上記低μ路走行状態検出手段によって上記低μ走行状態が検出された際には、上記推定する路面μ推定値の初期値を低μ寄りの値に設定する。そして、路面μ推定手段は、車両の運動状態を基に路面μを推定するが、走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させる。このため、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができ、更に、走行環境認識手段を用いて、低μ路を走行する時は速やかに低μ路での路面μの推定に適した低μ側路面μ推定手段による路面μを採用することができる。
【０００８】
更に、上記請求項３記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、上記路面μ推定手段は、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項３記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、路面μ推定手段は、車両の運動状態を基に路面μを推定するが、車両が高速走行で且つ走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させる。このため、たとえ低μ路を高速走行するような場合であっても、路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値を用いて制御することが可能になる。
【００１０】
更に、請求項４記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境を検出し認識する走行環境認識手段を有し、上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を予め設定した低μ路値に漸近させ、更に、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ路値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項４記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境認識手段で走行環境を検出し認識し、路面μ推定手段は車両の運動状態を基に路面μを推定するが、走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を予め設定した低μ路値に漸近させ、更に、車両が高速走行で且つ走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ路値に漸近させる。このため、走行環境認識手段を用いて、低μ路を走行する時は速やかに低μ路値を採用することができる。そして、たとえ低μ路を高速走行するような場合であっても、路面μ推定値を低μ路値を用いて制御することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態を示し、図１は路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図、図２は４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図、図３は実際値比較路面μ推定部の構成を示す機能ブロック図、図４はオブザーバの構成を示す説明図、図５は路面μ推定の一例を示すタイムチャート、図６は路面μ推定のフローチャートである。
【００１７】
図１において、符号１は車両に搭載され、路面μを推定する路面摩擦係数推定装置を示し、この路面摩擦係数推定装置１は、適応制御路面μ推定部２と実際値比較路面μ推定部３の２つの路面μ推定部を備えて主要に構成されており、これら２つの路面μ推定部２，３には走行環境認識部４からの認識結果による信号が入力されるようになっている。
【００１８】
走行環境認識部４は、走行環境認識手段としてのもので、車室内の天井左右に設けた一対のカメラ５で、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、この一組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理により画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、この距離画像を、格納しておいた様々なデータに基づき処理して、車両前方の道路状態や立体物（先行車）の認識等を行うようになっている。
【００１９】
また、この走行環境認識部４は、本出願人が特願平１１−２１６１９１号で詳述するように、一対のカメラ５により得られた撮像画像中の所定領域に設定された監視領域における画像データに基づいて、路面一面雪とみなせる状態を検出したときに画像ＨＡＬＴの信号を出力するフェールセーフ機能を有している。具体的には、監視領域の水平方向に関する輝度エッジの数と、監視領域の全体的な輝度の大きさを算出し、輝度エッジの数が判定値よりも少なく、かつ、全体的な輝度の大きさが判定値よりも大きい場合に一面雪とみなせる状態と判定する。そして、走行環境認識部４は、走行環境が一面雪とみなせる状態の際に、これを示す信号（画像ＨＡＬＴの信号）を２つの路面μ推定部２，３に出力する。
【００２０】
適応制御路面μ推定部２は、走行環境認識部４に加え、前輪舵角センサ６、車速センサ７、及びヨーレートセンサ８が接続され、それぞれ、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ヨー角速度）（ｄψ／ｄｔ）s の各センサ値が入力されるようになっている。尚、各パラメータの添字ｓは、センサ値であることを区別するためのものである。
【００２１】
また、車両には、ワイパースイッチ１２、低外気温判定部１３、トラクション制御装置１４、アンチロックブレーキ（ＡＢＳ）制御装置１５、制動力制御装置１６、スリップ検出装置１７、トランスミッション制御装置１８のうち少なくとも一つが搭載され、適応制御路面μ推定部２に作動信号を入力するようになっている。ここで、ワイパースイッチ１２、低外気温判定部１３、トラクション制御装置１４、アンチロックブレーキ（ＡＢＳ）制御装置１５、制動力制御装置１６、スリップ検出装置１７、トランスミッション制御装置１８は、車両が低μ路での状況を示す際に、適応制御路面μ推定部２に作動信号を出力するようになっており、低μ路走行状態検出手段としてのものとなっている。
【００２２】
これらを簡単に説明すると、ワイパースイッチ１２は、ワイパーが作動した際に、作動信号を適応制御路面μ推定部２に出力する。
【００２３】
低外気温判定部１３は、例えば、外気温度が低外気温（例えば、０℃以下）か否か判定し、低外気温の場合に作動信号を適応制御路面μ推定部２に出力する。
【００２４】
トラクション制御装置１４は、例えば、４輪車輪速度を基に各車輪のスリップ率を検出し、このスリップ率が設定値以上になった際に、ブレーキ駆動系とエンジン制御系に所定の制御信号を出力して制動またはエンジンのトルクダウンを行うようになっており、このトラクション制御装置１４の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２５】
ＡＢＳ制御装置１５は、例えば、４輪車輪速度とブレーキスイッチからの信号に基づいて各車輪の速度、加減速度および疑似的演算車体速度（ブレーキペダルが踏まれており、かつ車輪速度の減速度が所定値以上の場合は急ブレーキと判断し、その時点の車輪速度を初速として設定し、それ以降は所定の減速度で減速させて演算した値）などを演算し、疑似的演算車体速度と車輪速度との比較、車輪の加減速の大きさなどから判断してアンチロックブレーキ作動の際に増圧、保持、減圧の３つの油圧モードを選択し、選択された所定のブレーキ制御信号をブレーキ駆動系に出力する。また、ＡＢＳ制御装置１５の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２６】
制動力制御装置１６は、例えば、４輪車輪速度、前輪舵角、ヨーレート、及び車両諸元を基に目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、或いは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出し、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動系に制御信号を出力して選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。この制動力制御装置１６の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２７】
スリップ検出装置１７は、例えば、前輪車輪速度の左右平均と後輪車輪速度の左右平均の回転数比が予め設定しておいた閾値を超えるか否かでスリップ状態か否か判定し、スリップ状態の際に適応制御路面μ推定部２に対して作動信号を出力する。
【００２８】
トランスミッション制御装置１８は、主に低μ路における牽引、走破性、脱出性を高めるための１レンジが選択されている際に、作動信号が適応制御路面μ推定部２に対して出力される。
【００２９】
そして、適応制御路面μ推定部２は、路面μを推定演算し（路面μ推定値μLOW ）、この路面μ推定値μLOW を動力配分制御装置２１に出力する一方、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力されると、実際値比較路面μ推定部３により路面μ推定値μLOW が読み込まれるようになっている。動力配分制御装置２１は、この推定された路面μに応じ、図示しないセンターデファレンシャルの差動制限トルクを制御して、前後の動力配分を制御するようになっている。
【００３０】
上述の適応制御路面μ推定部２は、路面μを、例えば、本出願人が、特開平８−２２７４号公報で開示した適応制御を用いた方法により推定する。すなわち、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s を用いて車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーに対する推定した前後輪のコーナリングパワーの比を基に路面状況に応じた路面μを推定する。
【００３１】
路面μの推定方法は、車両の運動方程式に基づくヨーレート応答と実際のヨーレートを比較し、タイヤの等価コーナリングパワーを未知パラメータとしてその値をオンラインで推定する。具体的には、以下の適応制御理論によるパラメータ調整則で算出される。
【００３２】
図２の車両運動モデルを用いて、車両横方向の並進運動に関する運動方程式は、前後輪のコーナリングフォース（１輪）をＦｆ，Ｆｒ、車体質量をＭ、横加速度を（ｄ２ｙ／ｄｔ２）として、
Ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＝２・Ｆｆ＋２・Ｆｒ …（１）
で与えられる。
【００３３】
一方、重心点まわりの回転運動に関する運動方程式は、重心から前後輪軸までの距離をＬｆ，Ｌｒ、車体のヨーイング慣性モーメントをＩｚ、ヨー角加速度を（ｄ２ψ／ｄｔ２）として、
Ｉｚ・（ｄ２ψ／ｄｔ２）＝２・Ｆｆ・Ｌｆ−２・Ｆｒ・Ｌｒ …（２）
で示される。
【００３４】
また、車体すべり角をβ、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）とすると、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）は、
（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＝Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋（ｄψ／ｄｔ）） …（３）
で表される。
【００３５】
コーナリングフォースはタイヤの横すべり角に対して１次遅れに近い応答をするが、この応答遅れを無視し、更に、サスペンションの特性をタイヤ特性に取り込んだ等価コーナリングパワーを用いて線形化すると以下となる。
Ｆｆ＝−Ｋｆ・βｆ …（４）
Ｆｒ＝−Ｋｒ・βｒ …（５）
ここで、Ｋｆ，Ｋｒは前後輪の等価コーナリングパワー、βｆ，βｒは前後輪の横すべり角である。
【００３６】
等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒの中でロールやサスペンションの影響を考慮するものとして、この等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを用いて、前後輪の横すべり角βｆ，βｒは、前輪舵角をδｆとして以下のように簡略化できる。
βｆ＝β＋Ｌｆ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ−δｆ …（６）
βｒ＝β−Ｌｒ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ …（７）
【００３７】
そこで上述の運動方程式を状態変数表現で示し、パラメータ調整則を設定して適応制御理論を展開することで種々のパラメータが推定される。次に、推定されたパラメータから実車のコーナリングパワーを求める。実車のパラメータとしては、車体質量やヨーイング慣性モーメント等があるが、これらは一定と仮定し、タイヤのコーナリングパワーのみが変化するものとする。タイヤのコーナリングパワーが変化する要因としては、すべり角に対する横力の非線形性、路面μの影響、荷重移動の影響等がある。ヨーレートの変化により推定される（ヨーレートの変化により同定される）パラメータｐ、前輪舵角δｆにより推定される（ステアリング角入力によって同定が進む）パラメータｑにより、前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを求めると、例えば以下のようになる。
Ｋｆ＝（ｑ・Ｉｚ・ｎ）／（２・Ｌｆ） …（８）
Ｋｒ＝（ｐ・Ｉｚ＋Ｌｆ・Ｋｆ）／Ｌｒ …（９）
【００３８】
従って、上述の式により、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s で演算して非線形域の前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒが推定される。そして推定された前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒは、例えば前後輪毎に高μ路のものと比較することで、路面μが算出され、路面μに基づいて非線形域の路面μ推定値μLOW が高い精度で設定される。
【００３９】
すなわち、前輪側と後輪側の基準等価コーナリングパワー（高μ路での等価コーナリングパワー）を、それぞれＫf0，Ｋr0とすると、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒは、
Ｅｆ＝Ｋｆ／Ｋf0 …（１０）
Ｅｒ＝Ｋｒ／Ｋr0 …（１１）
そして、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒの平均値を出力する路面μ推定値μLOW とする。
μLOW ＝（Ｅｆ＋Ｅｒ）／２ …（１２）
【００４０】
上述の適応制御理論を応用した路面μ推定方法では、推定した路面μ（現在の推定値）で制御を行って、その結果、どの程度、実際の路面μがずれているのか演算され、現在の推定値に演算したずれ量がプラスされて、すなわち現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われて正確な値が求められるようになっている。
【００４１】
また、ワイパースイッチ１２のワイパー作動信号、低外気温判定部１３の低外気温判定信号、トラクション制御装置１４の作動信号、ＡＢＳ制御装置１５の作動信号、制動力制御装置１６の作動信号、スリップ検出装置１７のスリップ検出信号、トランスミッション制御装置１８の１レンジ選択による信号が適応制御路面μ推定部２に入力されると、上述の適応制御による路面μ推定方法で設定値を超える路面μが演算されている場合、路面μが低μ寄り（例えば圧雪相当の０．３）に強制的に初期設定され、この低μ寄りの値から再び路面μが演算される。
【００４２】
すなわち、適応制御路面μ推定部２における上述の路面μ推定方法は、路面μが現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われるため、路面μが変動した際に初めの路面μ推定値（初期値）が実際の路面μと大きく異なっていると、適切な路面μ推定結果を得るまでの時間が長くなってしまう。このため、車両のスリップ走行状態と低い路面μの走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に発生する各信号が入力された場合は、低μ寄りの値、すなわち、実際の路面μに近い値から路面μを演算することで応答性の向上が図られている。従って、適応制御路面μ推定部２は、低μ路であっても正確に路面μを推定できる低μ側路面μ推定手段として設けられている。そして、低μ路であっても正確に路面μを推定できることから、特に低μ路で、その十分な作動が期待される動力配分制御装置２１に、路面μ推定値μLOW が出力される。また、走行環境認識部４から、画像ＨＡＬＴの信号が入力されると、実際値比較路面μ推定部３により路面μ推定値μLOW が読み込まれるようになっている。
【００４３】
また、適応制御路面μ推定部２は、車両の始動が長期停止後の始動を示す判定信号が入力された際は、路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値（例えば、μ＝０．５）に強制的に初期設定され、この中間の値から路面μが演算される。ここで長期停止後の始動の長期とは、例えば、車両出荷時又はディーラー等でのユニットを交換するのに要する程度の期間である。通常のエンジン再始動時等では、バックアップ電源により前回推定したコーナリングパワーに基づき路面μが推定される。
【００４４】
一方、実際値比較路面μ推定部３は、路面μ推定手段としてのもので、走行環境認識部４に加え、前輪舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８、及び横加速度センサ９が接続され、それぞれ、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s ，横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s の各センサ値が入力されるようになっている。
【００４５】
そして、実際値比較路面μ推定部３は、路面μを推定演算し、この推定した路面μ（路面μ推定値μout ）を、運転支援制御装置２１に出力し、この運転支援制御装置２１は、路面μを用いて前方に存在するカーブのコーナリングに係る制御（例えば、警報制御、自動ブレーキ制御等）を行って、ドライバの運転を支援する。ここで、実際値比較路面μ推定部３は、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際は、その状態が予め設定した時間（例えば、９０秒）継続する場合は、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込んで、推定する路面μを路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっている。また、実際値比較路面μ推定部３は、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、すなわち、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、推定する路面μを一般的なアスファルト路面の路面μ値、例えば０．７に漸近させるようになっている。更に、実際値比較路面μ推定部３は、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際は、その状態が予め設定した時間（例えば、９０秒）継続する場合で、且つ、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込んで、推定する路面μを路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっている。
【００４６】
実際値比較路面μ推定部３は、図３に示すように、高μ路基準値推定部３ａ、低μ路基準値推定部３ｂ、実際値推定部３ｃ、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄから主要に構成されている。
【００４７】
高μ路基準値推定部３ａは、車速Ｖs と前輪舵角δfsが入力され、予め設定しておいた高μ路における車両の運動方程式に基づく車両運動モデルにより、検出した車速Ｖs 、前輪舵角δfsに対応するヨーレートを高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H として推定演算し、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力する。
【００４８】
また、高μ路基準値推定部３ａからは、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H に加え、高μ路基準のヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H と横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H が、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力される。尚、高μ路基準値推定部３ａから出力される各パラメータの添字Ｈは、高μ路基準のパラメータであることを示す。
【００４９】
低μ路基準値推定部３ｂは、車速Ｖs と前輪舵角δfsが入力され、予め設定しておいた低μ路における車両の運動方程式に基づく車両運動モデルにより、検出した車速Ｖs 、前輪舵角δfsに対応するヨーレートを低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L として推定演算し、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力する。
【００５０】
また、低μ路基準値推定部３ｂからは、低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L に加え、低μ路基準のヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L が、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力される。尚、低μ路基準値推定部３ｂから出力される各パラメータの添字Ｌは、低μ路基準のパラメータであることを示す。
【００５１】
高μ路基準値推定部３ａ及び低μ路基準値推定部３ｂで用いる車両運動モデルと、各パラメータの演算について、図２を基に説明する。すなわち、図２の車両運動モデルについて、得られる前記（１）〜（７）式により、以下の状態方程式を得る。
（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝Ａ・ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（１３）
ｘ(t) ＝［β （ｄψ／ｄｔ）］Ｔ
ｕ(t) ＝［δｆ ０］Ｔ
ａ11＝−２・（Ｋｆ＋Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ）
ａ12＝−１−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ２）
ａ21＝−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｉｚ
ａ22＝−２・（Ｌｆ２・Ｋｆ＋Ｌｒ２・Ｋｒ）／（Ｉｚ・Ｖ）
ｂ11＝２・Ｋｆ／（Ｍ・Ｖ）
ｂ21＝２・Ｌｆ・Ｋｆ／Ｉｚ
ｂ12＝ｂ22＝０
【００５２】
高μ路基準値推定部３ａでは、（１３）式に、例えば路面μが１．０における等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動状態（車速Ｖs 、前輪舵角δfs）における（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ψ／ｄｔ２）］Ｔを計算することで、高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H を演算する。そして、演算した高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H を積分することにより、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H が得られる。また、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H を（６）式に代入することにより、高μ路基準前輪すべり角βfHが算出される。更に、高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H を（３）式に代入することにより、高μ路基準横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H が算出される。
【００５３】
同様に、低μ路基準値推定部３ｂでは、（１３）式に、例えば路面μが０．３における等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動状態（車速Ｖs 、前輪舵角δfs）における（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ψ／ｄｔ２）］Ｔを計算することで、低μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）L とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L を演算する。そして、演算した低μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）L とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L を積分することにより、低μ路基準の車体すべり角βL とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L が得られる。また、低μ路基準の車体すべり角βL とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L を（６）式に代入することにより、低μ路基準前輪すべり角βfLが算出される。
【００５４】
実際値推定部３ｃは、車速Ｖs 、前輪舵角δfs、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s 及びヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s が入力され、実際の車両の挙動をフィードバックしつつ、実際のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を推定演算する、車両運動モデルにより形成したオブザーバである。実際値推定部３ｃで推定演算されたヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O は、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに対して出力される。また、実際値推定部３ｃからは、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O に加え、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O がヨーレート比較路面μ推定部３ｄに対して出力される。尚、実際値推定部３ｃから出力される各パラメータの添字Ｏは、オブザーバからのパラメータであることを示す。
【００５５】
ここで、本実施の形態によるオブザーバの構成を図４により説明する。
測定できる（センサで検出できる）出力が、以下で示されるとき、
ｙ(t) ＝Ｃ・ｘ(t) …（１４）
オブザーバの構成は次のようになる。
（ｄｘ'(t)／ｄｔ）＝（Ａ−Ｋ・Ｃ）・ｘ'(t)＋Ｋ・ｙ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（１５）
【００５６】
ここで、このオブザーバを車両運動モデルに適用すると、ｘ(t) は状態変数ベクトル（ｘ'(t)の「’」は推定値であることを示す）、ｕ(t) は入力ベクトル、Ａ、Ｂは状態方程式の係数行列であり、これらは前述したものに対応する。また、ｙ(t) は観測可能なセンサ出力ベクトルで、
ｙ(t) ＝［βs （ｄψ／ｄｔ）s ］Ｔ
であり、センサによる車体すべり角βs は、（３）式の関係から、センサによる横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s 及びヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s を基に得られるセンサによる車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）s を積分することにより求められる。さらに、Ｃはセンサ出力と状態変数の関係を示す行列（本実施形態では単位行列）、Ｋは任意に設定可能なフィードバックゲイン行列であり、以下のように示される。
【００５７】
これらの関係から、オブザーバによりヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O と車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）O が以下の（１６）、（１７）式で推定演算される。
（ｄ２ψ／ｄｔ２）O ＝ａ11・（ｄψ／ｄｔ）O ＋ａ12・βO ＋ｂ11・δfs＋ｋ11・（（ｄψ／ｄｔ）s −（ｄψ／ｄｔ）O ）＋ｋ12・（βs −βO ） …（１６）
（ｄβ／ｄｔ）O ＝ａ21・（ｄψ／ｄｔ）O ＋ａ22・βO ＋ｋ21・（（ｄψ／ｄｔ）s −（ｄψ／ｄｔ）O ）＋ｋ22・（βs −βO ） …（１７）
【００５８】
そして、これらにより演算されるヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O と車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）O を積分することにより、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O と車体すべり角βO を演算する。さらに、車体すべり角βO とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を（６）式に代入することにより、前輪すべり角βfOが算出される。
【００５９】
尚、高μ路基準値推定部３ａ、低μ路基準値推定部３ｂ、実際値推定部３ｃでの演算は、車速Ｖs ＝０では、０による除算となり演算が行えない。このため、極低速（例えば、１０km/hに達しない速度）では、ヨーレート及び横加速度はセンサ値とする。すなわち、
（ｄψ／ｄｔ）H ＝（ｄψ／ｄｔ）L ＝（ｄψ／ｄｔ）O ＝（ｄψ／ｄｔ）s
（ｄ２ｙ／ｄｔ２）O ＝（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s
とする。また、車体すべり角については、定常円旋回の幾何学的関係から、
βH ＝βL ＝βO ＝δfs・Ｌｒ／（Ｌｆ＋Ｌｒ）
とする。このとき、コーナリングフォースは発生していないので、前輪すべり角は全て０となる。
【００６０】
βfH＝βfL＝βfO＝０
【００６１】
ヨーレート比較路面μ推定部３ｄには、車速Ｖs 、前輪舵角δfsのセンサ値と、高μ路基準のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H 、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H 、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H と、低μ路基準のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L 、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L と、実際値として推定されたヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O 及びヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O が入力される。そして、後述する実行条件が満たされる場合に、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O とにより、以下（１８）式に基づき新たなヨーレート比較による路面μ推定値μγｎを演算する。
【００６２】
ここで、μH は、高μ路基準値推定部３ａにおいて予め想定した路面摩擦係数（例えば１．０）を、μL は、低μ路基準値推定部３ｂにおいて予め想定した路面摩擦係数（例えば０．３）をそれぞれ示している。
μγｎ＝（（μH −μL ）・（ｄψ／ｄｔ）O ＋μL ・（ｄψ／ｄｔ）H −μH ・（ｄψ／ｄｔ）L ）／（（ｄψ／ｄｔ）H −（ｄψ／ｄｔ）L ）…（１８）
【００６３】
すなわち、この（１８）式では、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L から一次関数を形成し、この一次関数にヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を代入することにより路面μを求め、新たなヨーレート比較による路面μ推定値μγｎとする。
【００６４】
そして、（１９）式のように、前回推定したヨーレート比較による路面μ推定値μn-1 と今回の路面μ推定値μγｎとで加重平均によりヨーレート比較による路面μ推定値μγを演算する。
【００６５】
μγ＝μn-1 ＋κ1 ・（μγｎ−μn-1 ） …（１９）
ここで、重み関数κ1 は、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L との差が大きいほど信頼性が高い推定値と考え、予め以下のように定めた。
κ1 ＝０．３・｜（ｄψ／ｄｔ）H −（ｄψ／ｄｔ）L ｜／｜（ｄψ／ｄｔ）H ｜ …（２０）
【００６６】
また、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを演算する条件として次の条件を予め設定しておく。
【００６７】
（１−１）本来、多自由度系である車両を、横移動＋鉛直軸周りの２自由度で近似し、且つ２輪モデルとしているため、実車両との挙動差が大きくなる、低速走行、大転舵時には演算を行わない。例えば、車速Ｖs が１０km/hに達しない場合、ステアリング角の絶対値が５００deg より大きい場合には演算を行わない。
【００６８】
（１−２）センサ入力値の電気ノイズや、モデル化の段階で考慮されていない外乱等の影響を考慮し、ノイズや外乱等の影響の割合が相対的に大きくなるヨーレートの絶対値が小さい場合には演算を行わない。例えば、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O の絶対値が１．５deg/s に達しない場合には演算を行わない。
【００６９】
（１−３）路面μによってコーナリングフォースに差が現れることを利用した路面μの推定であるため、路面μの影響に対してノイズや外乱等の影響の割合が相対的に大きくなるコーナリングフォースが小さい場合、すなわち、コーナリングフォースに比例する横加速度の絶対値が小さい場合には演算を行わない。例えば、高μ路基準横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H の絶対値が０．１５Ｇに達しない場合には演算を行わない。
【００７０】
（１−４）舵角入力に対するヨーレート応答は、路面μにより変化し遅れを生じる場合がある。この遅れが生じている時に路面μの推定を行うと誤差が大きくなる。従って、遅れが大きい場合や、遅れによる誤差が大きくなると判断できる場合には演算を行わない。例えば、ヨーレートの立ち上がり（ヨーレートが発生し始めてから収束側に移行する間の設定範囲）時以外の遅れによる誤差が大きくなると判断できる場合には演算を行わない。ここで、ヨーレートの立ち上がりは、（ヨーレート）・（ヨー角加速度）で判定する。
【００７１】
（１−５）高μ路基準ヨーレートと低μ路基準ヨーレートとの差の絶対値がノイズや外乱等の影響に対して十分な大きさを有しない場合は演算を行わない。例えば、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L との差の絶対値が１deg/s に達しない場合は演算を行わない。
【００７２】
（１−６）前記（２０）式で０除算を避けるため、例えば、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H の絶対値が１deg/s に達しない場合は演算を行わない。
【００７３】
更に、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄには、走行環境認識部４から走行環境を示す信号が入力される。ここで、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際、その状態が設定時間（例えば、９０秒）継続した場合は、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込む。そして、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より高い場合は、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させて、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力する。尚、この時定数Ｔ１の一次遅れフィルタの特性は、図５のＩの部分のように、例えば３０秒で、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に略下がりきる特性を有している。すなわち、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合、車両は低μ路走行をしている可能性が高いため、実際値比較路面μ推定部３は、特に低μ路であっても路面μの推定が正確に行える適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW を採用するのである。
【００７４】
また、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄは、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、例えば、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、一般的なアスファルト路面の路面μ値である０．７に漸近させて、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力する。尚、この時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの特性は、図５のＩＩＩの部分のように、例えば６０秒で、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、０．７に略上がりきる特性を有している。すなわち、高速道路を走行時には、車両挙動としては路面μの影響を十分に受けていたとしても、ヨーレート・横加速度・舵角の変化が極めて小さく、この小さな変化を検出して路面μを精度良く推定することは極めて難しい。このため、高速走行の際には、車両運動パラメータの変化が小さく、低μ路と誤判定することを防止するのである。
【００７５】
更に、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄは、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力されて、その状態が設定時間（例えば、９０秒）継続した場合で、且つ、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、例えば、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込む。そして、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より高い場合は、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させ、更に、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させる。これにより、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタの下降させる変化量が時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの上昇させる変化量より大きいため、図５のＩＩの部分のように、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、緩やかに適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させられる。そして、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力するようになっている。すなわち、走行環境認識部４で明らかに低μ路である可能性が高いことが判明している場合では、高速走行をしていても路面μ推定値μLOW に漸近させて、路面μ推定の精度向上を図るのである。
【００７６】
次に、路面摩擦係数推定装置１での路面μ推定を図６のフローチャートで説明する。このプログラムは所定時間（例えば、１０ms）毎に実行される。
【００７７】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、路面μ推定に必要なパラメータを読み込み、Ｓ１０２で、実際値比較路面μ推定部３で路面μ推定値μγを推定し、Ｓ１０３で、適応制御路面μ推定部２で路面μ推定値μLOW を推定する。
【００７８】
次いで、Ｓ１０４に進み、走行環境認識部４から路面一面雪とみなせる状態である画像ＨＡＬＴの信号が設定時間継続して入力されているか否か判定し、画像ＨＡＬＴの信号が設定時間継続して入力されている場合は、Ｓ１０５に進み、ヨーレート比較により求めた路面μ推定値μγと適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW とを比較する。
【００７９】
そして、Ｓ１０５での比較の結果、ヨーレート比較による路面μ推定値μγが適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より大きければＳ１０６に進み、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させる。
【００８０】
一方、Ｓ１０４で画像ＨＡＬＴの信号が入力されていない場合、或いは、Ｓ１０５でヨーレート比較による路面μ推定値μγが適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW 以下と判定した場合には、Ｓ１０７にジャンプする。
【００８１】
Ｓ１０４、Ｓ１０５、或いは、Ｓ１０６からＳ１０７に進むと、車速Ｖs が所定時間８０km/h以上か否か判定され、車速Ｖs が８０km/h以上で高速走行の場合はＳ１０８に進み、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させることで、一般的なアスファルト路面の路面μ値である０．７に漸近させる。
【００８２】
ここで、Ｓ１０４或いはＳ１０５からＳ１０６の処理を行わずにＳ１０８の処理を行った場合、すなわち、高速走行のみと判定した場合は、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタのみを通過することになり、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは０．７に漸近させられる。
【００８３】
また、Ｓ１０６の処理を行って、更にＳ１０８の処理を行った場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタと時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの両方を通過して、時定数Ｔ１と時定数Ｔ２の前述した特性の違いから、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に緩やかに漸近させられる。
【００８４】
そして、Ｓ１０８からＳ１０９に進むと、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタのみを通過したヨーレート比較による路面μ推定値μγ、或いは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタと時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの両方を通過したヨーレート比較による路面μ推定値μγが出力値μout として設定され、ルーチンを抜ける。
【００８５】
一方、Ｓ１０７で車速Ｖs が８０km/hよりも低く高速走行ではない場合はＳ１０９にジャンプする。ここで、Ｓ１０４或いはＳ１０５からＳ１０６の処理を行わずにＳ１０９にジャンプする場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγをそのまま、出力値μout として設定され、ルーチンを抜ける。
【００８６】
また、Ｓ１０６の処理のみを行って、Ｓ１０９にジャンプする場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタのみ通過して、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させられ、出力値μout として設定されて、ルーチンを抜ける。
【００８７】
このように、本発明の実施の形態では、実際値比較路面μ推定部３は、車両が高速走行の場合にはヨーレート比較による路面μ推定値μγを予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値（０．７）に漸近させる。また、一面雪とみなせる状態の画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合には、路面μ推定値μγを適応制御路面μ推定部２による路面μ推定値μLOW に漸近させる。更に、車両が高速走行で且つ画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合には、路面μ推定値μγを適応制御路面μ推定部２による路面μ推定値μLOW に緩やかに漸近させる。
【００８８】
このため、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力され、車両が低μ路走行をしている可能性が高いときは、速やかに、特に低μ路であっても路面μの推定が正確に行える適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW を採用して、精度の良い路面μ推定が行える。また、高速走行で車両運動パラメータの変化が小さい場合であっても、その変化の小ささから低μ路であると誤判定することが有効に防止できる。更に、走行環境認識部４で明らかに低μ路である可能性が高いことが判明している場合では、高速走行をしていても路面μ推定値μLOW に漸近させて、路面μ推定の精度向上を図ることができる。
【００８９】
尚、本実施の形態においては、適応制御路面μ推定部２と実際値比較路面μ推定部３の２つの路面μ推定部を備え、画像ＨＡＬＴの信号が入力された際、実際値比較路面μ推定部３の路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっているが、以下のような応用ももちろん可能である。
【００９０】
路面摩擦係数推定装置が、適応制御路面μ推定部、実際値比較路面μ推定部或いは他の方法の路面μ推定部等一つのみで構成される場合、特に走行環境が一面雪とみなせる状態の際は、予め設定しておいた路面μの固定値（例えば、０．３５）を設定する。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、適応制御による路面μ推定方法とオブザーバによる路面μ推定方法の組み合わせで説明しているが、他の路面μ推定方法の組み合わせであっても応用できることは云うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図
【図３】実際値比較路面μ推定部の構成を示す機能ブロック図
【図４】オブザーバの構成を示す説明図
【図５】路面μ推定の一例を示すタイムチャート
【図６】路面μ推定のフローチャート
【符号の説明】
１ 路面摩擦係数推定装置
２ 適応制御路面μ推定部（低μ側路面μ推定手段）
３ 実際値比較路面μ推定部（路面μ推定手段）
３ａ 高μ路基準値推定部
３ｂ 低μ路基準値推定部
３ｃ 実際値推定部
３ｄ ヨーレート比較路面μ推定部
４ 走行環境認識部（走行環境認識手段）
１２ ワイパースイッチ（低μ路走行状態検出手段）
１３ 低外気温判定部（低μ路走行状態検出手段）
１４ トラクション制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１５ ＡＢＳ制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１６ 制動力制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１７ スリップ検出装置（低μ路走行状態検出手段）
１８ トランスミッション制御装置（低μ路走行状態検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行環境に応じて適切に路面μを推定することのできる車両の路面摩擦係数推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においてはトラクション制御，制動力制御，或いはトルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御パラメータの演算、或いは、補正に路面μを用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面μを推定する必要がある。
【０００３】
この路面μの推定には、横加速度やヨーレート等の車両運動パラメータを基に路面μを推定する技術が種々提案されている。例えば、本出願人も、特願平１１−２１７５０８号において、オブザーバにより推定した実ヨーレートを高μ路車両運動モデルで演算した高μ路基準のヨーレートと低μ路車両運動モデルで演算した低μ路基準のヨーレートと比較して路面μを推定する技術等を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両の運動状態を基に路面μを推定する路面摩擦係数推定装置では、特に高速道路を走行時には、車両挙動としては路面μの影響を十分に受けていたとしても、ヨーレート・横加速度・舵角の変化が極めて小さく、この小さな変化を検出して路面μを精度良く推定することは極めて難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができる車両の路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、車両の運動状態を基に路面μを推定する路面μ推定手段を備えた車両の路面摩擦係数推定装置において、上記路面μ推定手段は、オブザーバによりヨーレートの実際値を演算する実際値推定部と、車両運動モデルにより所定の高μ路におけるヨーレートの基準値を演算する高μ路基準値推定部と、車両運動モデルにより所定の低μ路におけるヨーレートの基準値を演算する低μ路基準値推定部と、上記ヨーレートの実際値を上記高μ路基準値および上記低μ路基準値と比較して現在の路面μを推定するヨーレート比較路面μ推定部とを具備し、車両が高速走行の場合には路面μ推定値を予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、路面μ推定手段では車両の運動状態を基に路面μを推定する。ここで、路面μ推定手段は、実際値推定部でオブザーバによりヨーレートの実際値を演算し、高μ路基準値推定部で車両運動モデルにより所定の高μ路におけるヨーレートの基準値を演算し、低μ路基準値推定部で車両運動モデルにより所定の低μ路におけるヨーレートの基準値を演算する。ヨーレート比較路面μ推定部は、ヨーレートの実際値を高μ路基準値および低μ路基準値と比較して現在の路面μを推定する。そして、路面μ推定手段は、車両が高速走行の場合には路面μ推定値を予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値に漸近させる。このため、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができる。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境を検出し認識する走行環境認識手段と、低μ路走行状態を検出する低μ路走行状態検出手段と、車輪のコーナリングパワーが現在の推定値に対して高いのか低いのかに基づく適応制御理論のパラメータ調整則により推定された車輪のコーナリングパワーと高μ路での車輪のコーナリングパワーとの比により路面μを推定することで、該推定する路面μ推定値が現在の路面μ推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、上記低μ路走行状態検出手段によって上記低μ走行状態が検出された際には、上記推定する路面μ推定値の初期値を低μ寄りの値に設定する低μ側路面μ推定手段とを有し、上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境認識手段で走行環境を検出し認識し、低μ路走行状態検出手段で低μ路走行状態を検出し、低μ側路面μ推定手段は、車輪のコーナリングパワーが現在の推定値に対して高いのか低いのかに基づく適応制御理論のパラメータ調整則により推定された車輪のコーナリングパワーと高μ路での車輪のコーナリングパワーとの比により路面μを推定することで、該推定する路面μ推定値が現在の路面μ推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、上記低μ路走行状態検出手段によって上記低μ走行状態が検出された際には、上記推定する路面μ推定値の初期値を低μ寄りの値に設定する。そして、路面μ推定手段は、車両の運動状態を基に路面μを推定するが、走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させる。このため、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることができ、更に、走行環境認識手段を用いて、低μ路を走行する時は速やかに低μ路での路面μの推定に適した低μ側路面μ推定手段による路面μを採用することができる。
【０００８】
更に、上記請求項３記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、上記路面μ推定手段は、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項３記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、路面μ推定手段は、車両の運動状態を基に路面μを推定するが、車両が高速走行で且つ走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させる。このため、たとえ低μ路を高速走行するような場合であっても、路面μ推定値を低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値を用いて制御することが可能になる。
【００１０】
更に、請求項４記載の本発明による車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境を検出し認識する走行環境認識手段を有し、上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を予め設定した低μ路値に漸近させ、更に、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ路値に漸近させることを特徴とする。すなわち、上記請求項４記載の車両の路面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置において、走行環境認識手段で走行環境を検出し認識し、路面μ推定手段は車両の運動状態を基に路面μを推定するが、走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を予め設定した低μ路値に漸近させ、更に、車両が高速走行で且つ走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を低μ路値に漸近させる。このため、走行環境認識手段を用いて、低μ路を走行する時は速やかに低μ路値を採用することができる。そして、たとえ低μ路を高速走行するような場合であっても、路面μ推定値を低μ路値を用いて制御することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態を示し、図１は路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図、図２は４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図、図３は実際値比較路面μ推定部の構成を示す機能ブロック図、図４はオブザーバの構成を示す説明図、図５は路面μ推定の一例を示すタイムチャート、図６は路面μ推定のフローチャートである。
【００１７】
図１において、符号１は車両に搭載され、路面μを推定する路面摩擦係数推定装置を示し、この路面摩擦係数推定装置１は、適応制御路面μ推定部２と実際値比較路面μ推定部３の２つの路面μ推定部を備えて主要に構成されており、これら２つの路面μ推定部２，３には走行環境認識部４からの認識結果による信号が入力されるようになっている。
【００１８】
走行環境認識部４は、走行環境認識手段としてのもので、車室内の天井左右に設けた一対のカメラ５で、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、この一組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理により画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、この距離画像を、格納しておいた様々なデータに基づき処理して、車両前方の道路状態や立体物（先行車）の認識等を行うようになっている。
【００１９】
また、この走行環境認識部４は、本出願人が特願平１１−２１６１９１号で詳述するように、一対のカメラ５により得られた撮像画像中の所定領域に設定された監視領域における画像データに基づいて、路面一面雪とみなせる状態を検出したときに画像ＨＡＬＴの信号を出力するフェールセーフ機能を有している。具体的には、監視領域の水平方向に関する輝度エッジの数と、監視領域の全体的な輝度の大きさを算出し、輝度エッジの数が判定値よりも少なく、かつ、全体的な輝度の大きさが判定値よりも大きい場合に一面雪とみなせる状態と判定する。そして、走行環境認識部４は、走行環境が一面雪とみなせる状態の際に、これを示す信号（画像ＨＡＬＴの信号）を２つの路面μ推定部２，３に出力する。
【００２０】
適応制御路面μ推定部２は、走行環境認識部４に加え、前輪舵角センサ６、車速センサ７、及びヨーレートセンサ８が接続され、それぞれ、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ヨー角速度）（ｄψ／ｄｔ）s の各センサ値が入力されるようになっている。尚、各パラメータの添字ｓは、センサ値であることを区別するためのものである。
【００２１】
また、車両には、ワイパースイッチ１２、低外気温判定部１３、トラクション制御装置１４、アンチロックブレーキ（ＡＢＳ）制御装置１５、制動力制御装置１６、スリップ検出装置１７、トランスミッション制御装置１８のうち少なくとも一つが搭載され、適応制御路面μ推定部２に作動信号を入力するようになっている。ここで、ワイパースイッチ１２、低外気温判定部１３、トラクション制御装置１４、アンチロックブレーキ（ＡＢＳ）制御装置１５、制動力制御装置１６、スリップ検出装置１７、トランスミッション制御装置１８は、車両が低μ路での状況を示す際に、適応制御路面μ推定部２に作動信号を出力するようになっており、低μ路走行状態検出手段としてのものとなっている。
【００２２】
これらを簡単に説明すると、ワイパースイッチ１２は、ワイパーが作動した際に、作動信号を適応制御路面μ推定部２に出力する。
【００２３】
低外気温判定部１３は、例えば、外気温度が低外気温（例えば、０℃以下）か否か判定し、低外気温の場合に作動信号を適応制御路面μ推定部２に出力する。
【００２４】
トラクション制御装置１４は、例えば、４輪車輪速度を基に各車輪のスリップ率を検出し、このスリップ率が設定値以上になった際に、ブレーキ駆動系とエンジン制御系に所定の制御信号を出力して制動またはエンジンのトルクダウンを行うようになっており、このトラクション制御装置１４の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２５】
ＡＢＳ制御装置１５は、例えば、４輪車輪速度とブレーキスイッチからの信号に基づいて各車輪の速度、加減速度および疑似的演算車体速度（ブレーキペダルが踏まれており、かつ車輪速度の減速度が所定値以上の場合は急ブレーキと判断し、その時点の車輪速度を初速として設定し、それ以降は所定の減速度で減速させて演算した値）などを演算し、疑似的演算車体速度と車輪速度との比較、車輪の加減速の大きさなどから判断してアンチロックブレーキ作動の際に増圧、保持、減圧の３つの油圧モードを選択し、選択された所定のブレーキ制御信号をブレーキ駆動系に出力する。また、ＡＢＳ制御装置１５の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２６】
制動力制御装置１６は、例えば、４輪車輪速度、前輪舵角、ヨーレート、及び車両諸元を基に目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、或いは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出し、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動系に制御信号を出力して選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。この制動力制御装置１６の作動信号は、適応制御路面μ推定部２に対しても出力される。
【００２７】
スリップ検出装置１７は、例えば、前輪車輪速度の左右平均と後輪車輪速度の左右平均の回転数比が予め設定しておいた閾値を超えるか否かでスリップ状態か否か判定し、スリップ状態の際に適応制御路面μ推定部２に対して作動信号を出力する。
【００２８】
トランスミッション制御装置１８は、主に低μ路における牽引、走破性、脱出性を高めるための１レンジが選択されている際に、作動信号が適応制御路面μ推定部２に対して出力される。
【００２９】
そして、適応制御路面μ推定部２は、路面μを推定演算し（路面μ推定値μLOW ）、この路面μ推定値μLOW を動力配分制御装置２１に出力する一方、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力されると、実際値比較路面μ推定部３により路面μ推定値μLOW が読み込まれるようになっている。動力配分制御装置２１は、この推定された路面μに応じ、図示しないセンターデファレンシャルの差動制限トルクを制御して、前後の動力配分を制御するようになっている。
【００３０】
上述の適応制御路面μ推定部２は、路面μを、例えば、本出願人が、特開平８−２２７４号公報で開示した適応制御を用いた方法により推定する。すなわち、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s を用いて車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーに対する推定した前後輪のコーナリングパワーの比を基に路面状況に応じた路面μを推定する。
【００３１】
路面μの推定方法は、車両の運動方程式に基づくヨーレート応答と実際のヨーレートを比較し、タイヤの等価コーナリングパワーを未知パラメータとしてその値をオンラインで推定する。具体的には、以下の適応制御理論によるパラメータ調整則で算出される。
【００３２】
図２の車両運動モデルを用いて、車両横方向の並進運動に関する運動方程式は、前後輪のコーナリングフォース（１輪）をＦｆ，Ｆｒ、車体質量をＭ、横加速度を（ｄ２ｙ／ｄｔ２）として、
Ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＝２・Ｆｆ＋２・Ｆｒ …（１）
で与えられる。
【００３３】
一方、重心点まわりの回転運動に関する運動方程式は、重心から前後輪軸までの距離をＬｆ，Ｌｒ、車体のヨーイング慣性モーメントをＩｚ、ヨー角加速度を（ｄ２ψ／ｄｔ２）として、
Ｉｚ・（ｄ２ψ／ｄｔ２）＝２・Ｆｆ・Ｌｆ−２・Ｆｒ・Ｌｒ …（２）
で示される。
【００３４】
また、車体すべり角をβ、車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）とすると、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）は、
（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＝Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋（ｄψ／ｄｔ）） …（３）
で表される。
【００３５】
コーナリングフォースはタイヤの横すべり角に対して１次遅れに近い応答をするが、この応答遅れを無視し、更に、サスペンションの特性をタイヤ特性に取り込んだ等価コーナリングパワーを用いて線形化すると以下となる。
Ｆｆ＝−Ｋｆ・βｆ …（４）
Ｆｒ＝−Ｋｒ・βｒ …（５）
ここで、Ｋｆ，Ｋｒは前後輪の等価コーナリングパワー、βｆ，βｒは前後輪の横すべり角である。
【００３６】
等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒの中でロールやサスペンションの影響を考慮するものとして、この等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを用いて、前後輪の横すべり角βｆ，βｒは、前輪舵角をδｆとして以下のように簡略化できる。
βｆ＝β＋Ｌｆ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ−δｆ …（６）
βｒ＝β−Ｌｒ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ …（７）
【００３７】
そこで上述の運動方程式を状態変数表現で示し、パラメータ調整則を設定して適応制御理論を展開することで種々のパラメータが推定される。次に、推定されたパラメータから実車のコーナリングパワーを求める。実車のパラメータとしては、車体質量やヨーイング慣性モーメント等があるが、これらは一定と仮定し、タイヤのコーナリングパワーのみが変化するものとする。タイヤのコーナリングパワーが変化する要因としては、すべり角に対する横力の非線形性、路面μの影響、荷重移動の影響等がある。ヨーレートの変化により推定される（ヨーレートの変化により同定される）パラメータｐ、前輪舵角δｆにより推定される（ステアリング角入力によって同定が進む）パラメータｑにより、前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを求めると、例えば以下のようになる。
Ｋｆ＝（ｑ・Ｉｚ・ｎ）／（２・Ｌｆ） …（８）
Ｋｒ＝（ｐ・Ｉｚ＋Ｌｆ・Ｋｆ）／Ｌｒ …（９）
【００３８】
従って、上述の式により、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s で演算して非線形域の前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒが推定される。そして推定された前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒは、例えば前後輪毎に高μ路のものと比較することで、路面μが算出され、路面μに基づいて非線形域の路面μ推定値μLOW が高い精度で設定される。
【００３９】
すなわち、前輪側と後輪側の基準等価コーナリングパワー（高μ路での等価コーナリングパワー）を、それぞれＫf0，Ｋr0とすると、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒは、
Ｅｆ＝Ｋｆ／Ｋf0 …（１０）
Ｅｒ＝Ｋｒ／Ｋr0 …（１１）
そして、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒの平均値を出力する路面μ推定値μLOW とする。
μLOW ＝（Ｅｆ＋Ｅｒ）／２ …（１２）
【００４０】
上述の適応制御理論を応用した路面μ推定方法では、推定した路面μ（現在の推定値）で制御を行って、その結果、どの程度、実際の路面μがずれているのか演算され、現在の推定値に演算したずれ量がプラスされて、すなわち現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われて正確な値が求められるようになっている。
【００４１】
また、ワイパースイッチ１２のワイパー作動信号、低外気温判定部１３の低外気温判定信号、トラクション制御装置１４の作動信号、ＡＢＳ制御装置１５の作動信号、制動力制御装置１６の作動信号、スリップ検出装置１７のスリップ検出信号、トランスミッション制御装置１８の１レンジ選択による信号が適応制御路面μ推定部２に入力されると、上述の適応制御による路面μ推定方法で設定値を超える路面μが演算されている場合、路面μが低μ寄り（例えば圧雪相当の０．３）に強制的に初期設定され、この低μ寄りの値から再び路面μが演算される。
【００４２】
すなわち、適応制御路面μ推定部２における上述の路面μ推定方法は、路面μが現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われるため、路面μが変動した際に初めの路面μ推定値（初期値）が実際の路面μと大きく異なっていると、適切な路面μ推定結果を得るまでの時間が長くなってしまう。このため、車両のスリップ走行状態と低い路面μの走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に発生する各信号が入力された場合は、低μ寄りの値、すなわち、実際の路面μに近い値から路面μを演算することで応答性の向上が図られている。従って、適応制御路面μ推定部２は、低μ路であっても正確に路面μを推定できる低μ側路面μ推定手段として設けられている。そして、低μ路であっても正確に路面μを推定できることから、特に低μ路で、その十分な作動が期待される動力配分制御装置２１に、路面μ推定値μLOW が出力される。また、走行環境認識部４から、画像ＨＡＬＴの信号が入力されると、実際値比較路面μ推定部３により路面μ推定値μLOW が読み込まれるようになっている。
【００４３】
また、適応制御路面μ推定部２は、車両の始動が長期停止後の始動を示す判定信号が入力された際は、路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値（例えば、μ＝０．５）に強制的に初期設定され、この中間の値から路面μが演算される。ここで長期停止後の始動の長期とは、例えば、車両出荷時又はディーラー等でのユニットを交換するのに要する程度の期間である。通常のエンジン再始動時等では、バックアップ電源により前回推定したコーナリングパワーに基づき路面μが推定される。
【００４４】
一方、実際値比較路面μ推定部３は、路面μ推定手段としてのもので、走行環境認識部４に加え、前輪舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８、及び横加速度センサ９が接続され、それぞれ、前輪舵角δfs，車速Ｖs ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s ，横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s の各センサ値が入力されるようになっている。
【００４５】
そして、実際値比較路面μ推定部３は、路面μを推定演算し、この推定した路面μ（路面μ推定値μout ）を、運転支援制御装置２１に出力し、この運転支援制御装置２１は、路面μを用いて前方に存在するカーブのコーナリングに係る制御（例えば、警報制御、自動ブレーキ制御等）を行って、ドライバの運転を支援する。ここで、実際値比較路面μ推定部３は、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際は、その状態が予め設定した時間（例えば、９０秒）継続する場合は、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込んで、推定する路面μを路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっている。また、実際値比較路面μ推定部３は、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、すなわち、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、推定する路面μを一般的なアスファルト路面の路面μ値、例えば０．７に漸近させるようになっている。更に、実際値比較路面μ推定部３は、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際は、その状態が予め設定した時間（例えば、９０秒）継続する場合で、且つ、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込んで、推定する路面μを路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっている。
【００４６】
実際値比較路面μ推定部３は、図３に示すように、高μ路基準値推定部３ａ、低μ路基準値推定部３ｂ、実際値推定部３ｃ、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄから主要に構成されている。
【００４７】
高μ路基準値推定部３ａは、車速Ｖs と前輪舵角δfsが入力され、予め設定しておいた高μ路における車両の運動方程式に基づく車両運動モデルにより、検出した車速Ｖs 、前輪舵角δfsに対応するヨーレートを高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H として推定演算し、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力する。
【００４８】
また、高μ路基準値推定部３ａからは、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H に加え、高μ路基準のヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H と横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H が、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力される。尚、高μ路基準値推定部３ａから出力される各パラメータの添字Ｈは、高μ路基準のパラメータであることを示す。
【００４９】
低μ路基準値推定部３ｂは、車速Ｖs と前輪舵角δfsが入力され、予め設定しておいた低μ路における車両の運動方程式に基づく車両運動モデルにより、検出した車速Ｖs 、前輪舵角δfsに対応するヨーレートを低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L として推定演算し、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力する。
【００５０】
また、低μ路基準値推定部３ｂからは、低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L に加え、低μ路基準のヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L が、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに出力される。尚、低μ路基準値推定部３ｂから出力される各パラメータの添字Ｌは、低μ路基準のパラメータであることを示す。
【００５１】
高μ路基準値推定部３ａ及び低μ路基準値推定部３ｂで用いる車両運動モデルと、各パラメータの演算について、図２を基に説明する。すなわち、図２の車両運動モデルについて、得られる前記（１）〜（７）式により、以下の状態方程式を得る。
（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝Ａ・ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（１３）
ｘ(t) ＝［β （ｄψ／ｄｔ）］Ｔ
ｕ(t) ＝［δｆ ０］Ｔ
ａ12＝−１−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ２）
ａ21＝−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｉｚ
ａ22＝−２・（Ｌｆ２・Ｋｆ＋Ｌｒ２・Ｋｒ）／（Ｉｚ・Ｖ）
ｂ11＝２・Ｋｆ／（Ｍ・Ｖ）
ｂ21＝２・Ｌｆ・Ｋｆ／Ｉｚ
ｂ12＝ｂ22＝０
【００５２】
高μ路基準値推定部３ａでは、（１３）式に、例えば路面μが１．０における等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動状態（車速Ｖs 、前輪舵角δfs）における（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ψ／ｄｔ２）］Ｔを計算することで、高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H を演算する。そして、演算した高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H を積分することにより、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H が得られる。また、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H を（６）式に代入することにより、高μ路基準前輪すべり角βfHが算出される。更に、高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H を（３）式に代入することにより、高μ路基準横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H が算出される。
【００５３】
同様に、低μ路基準値推定部３ｂでは、（１３）式に、例えば路面μが０．３における等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動状態（車速Ｖs 、前輪舵角δfs）における（ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ψ／ｄｔ２）］Ｔを計算することで、低μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）L とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L を演算する。そして、演算した低μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）L とヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L を積分することにより、低μ路基準の車体すべり角βL とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L が得られる。また、低μ路基準の車体すべり角βL とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L を（６）式に代入することにより、低μ路基準前輪すべり角βfLが算出される。
【００５４】
実際値推定部３ｃは、車速Ｖs 、前輪舵角δfs、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s 及びヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s が入力され、実際の車両の挙動をフィードバックしつつ、実際のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を推定演算する、車両運動モデルにより形成したオブザーバである。実際値推定部３ｃで推定演算されたヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O は、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄに対して出力される。また、実際値推定部３ｃからは、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O に加え、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O がヨーレート比較路面μ推定部３ｄに対して出力される。尚、実際値推定部３ｃから出力される各パラメータの添字Ｏは、オブザーバからのパラメータであることを示す。
【００５５】
ここで、本実施の形態によるオブザーバの構成を図４により説明する。
測定できる（センサで検出できる）出力が、以下で示されるとき、
ｙ(t) ＝Ｃ・ｘ(t) …（１４）
オブザーバの構成は次のようになる。
（ｄｘ'(t)／ｄｔ）＝（Ａ−Ｋ・Ｃ）・ｘ'(t)＋Ｋ・ｙ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（１５）
【００５６】
ここで、このオブザーバを車両運動モデルに適用すると、ｘ(t) は状態変数ベクトル（ｘ'(t)の「’」は推定値であることを示す）、ｕ(t) は入力ベクトル、Ａ、Ｂは状態方程式の係数行列であり、これらは前述したものに対応する。また、ｙ(t) は観測可能なセンサ出力ベクトルで、
ｙ(t) ＝［βs （ｄψ／ｄｔ）s ］Ｔ
であり、センサによる車体すべり角βs は、（３）式の関係から、センサによる横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s 及びヨーレート（ｄψ／ｄｔ）s を基に得られるセンサによる車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）s を積分することにより求められる。さらに、Ｃはセンサ出力と状態変数の関係を示す行列（本実施形態では単位行列）、Ｋは任意に設定可能なフィードバックゲイン行列であり、以下のように示される。
これらの関係から、オブザーバによりヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O と車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）O が以下の（１６）、（１７）式で推定演算される。
（ｄ２ψ／ｄｔ２）O ＝ａ11・（ｄψ／ｄｔ）O ＋ａ12・βO ＋ｂ11・δfs＋ｋ11・（（ｄψ／ｄｔ）s −（ｄψ／ｄｔ）O ）＋ｋ12・（βs −βO ） …（１６）
（ｄβ／ｄｔ）O ＝ａ21・（ｄψ／ｄｔ）O ＋ａ22・βO ＋ｋ21・（（ｄψ／ｄｔ）s −（ｄψ／ｄｔ）O ）＋ｋ22・（βs −βO ） …（１７）
【００５８】
そして、これらにより演算されるヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O と車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）O を積分することにより、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O と車体すべり角βO を演算する。さらに、車体すべり角βO とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を（６）式に代入することにより、前輪すべり角βfOが算出される。
【００５９】
尚、高μ路基準値推定部３ａ、低μ路基準値推定部３ｂ、実際値推定部３ｃでの演算は、車速Ｖs ＝０では、０による除算となり演算が行えない。このため、極低速（例えば、１０km/hに達しない速度）では、ヨーレート及び横加速度はセンサ値とする。すなわち、
（ｄψ／ｄｔ）H ＝（ｄψ／ｄｔ）L ＝（ｄψ／ｄｔ）O ＝（ｄψ／ｄｔ）s
（ｄ２ｙ／ｄｔ２）O ＝（ｄ２ｙ／ｄｔ２）s
とする。また、車体すべり角については、定常円旋回の幾何学的関係から、
βH ＝βL ＝βO ＝δfs・Ｌｒ／（Ｌｆ＋Ｌｒ）
とする。このとき、コーナリングフォースは発生していないので、前輪すべり角は全て０となる。
【００６０】
βfH＝βfL＝βfO＝０
【００６１】
ヨーレート比較路面μ推定部３ｄには、車速Ｖs 、前輪舵角δfsのセンサ値と、高μ路基準のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H 、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）H 、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H と、低μ路基準のヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L 、ヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）L と、実際値として推定されたヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O 及びヨー角加速度（ｄ２ψ／ｄｔ２）O が入力される。そして、後述する実行条件が満たされる場合に、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O とにより、以下（１８）式に基づき新たなヨーレート比較による路面μ推定値μγｎを演算する。
【００６２】
ここで、μH は、高μ路基準値推定部３ａにおいて予め想定した路面摩擦係数（例えば１．０）を、μL は、低μ路基準値推定部３ｂにおいて予め想定した路面摩擦係数（例えば０．３）をそれぞれ示している。
μγｎ＝（（μH −μL ）・（ｄψ／ｄｔ）O ＋μL ・（ｄψ／ｄｔ）H −μH ・（ｄψ／ｄｔ）L ）／（（ｄψ／ｄｔ）H −（ｄψ／ｄｔ）L ）…（１８）
【００６３】
すなわち、この（１８）式では、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L から一次関数を形成し、この一次関数にヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O を代入することにより路面μを求め、新たなヨーレート比較による路面μ推定値μγｎとする。
【００６４】
そして、（１９）式のように、前回推定したヨーレート比較による路面μ推定値μn-1 と今回の路面μ推定値μγｎとで加重平均によりヨーレート比較による路面μ推定値μγを演算する。
【００６５】
μγ＝μn-1 ＋κ1 ・（μγｎ−μn-1 ） …（１９）
ここで、重み関数κ1 は、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L との差が大きいほど信頼性が高い推定値と考え、予め以下のように定めた。
κ1 ＝０．３・｜（ｄψ／ｄｔ）H −（ｄψ／ｄｔ）L ｜／｜（ｄψ／ｄｔ）H ｜ …（２０）
【００６６】
また、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを演算する条件として次の条件を予め設定しておく。
【００６７】
（１−１）本来、多自由度系である車両を、横移動＋鉛直軸周りの２自由度で近似し、且つ２輪モデルとしているため、実車両との挙動差が大きくなる、低速走行、大転舵時には演算を行わない。例えば、車速Ｖs が１０km/hに達しない場合、ステアリング角の絶対値が５００deg より大きい場合には演算を行わない。
【００６８】
（１−２）センサ入力値の電気ノイズや、モデル化の段階で考慮されていない外乱等の影響を考慮し、ノイズや外乱等の影響の割合が相対的に大きくなるヨーレートの絶対値が小さい場合には演算を行わない。例えば、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）O の絶対値が１．５deg/s に達しない場合には演算を行わない。
【００６９】
（１−３）路面μによってコーナリングフォースに差が現れることを利用した路面μの推定であるため、路面μの影響に対してノイズや外乱等の影響の割合が相対的に大きくなるコーナリングフォースが小さい場合、すなわち、コーナリングフォースに比例する横加速度の絶対値が小さい場合には演算を行わない。例えば、高μ路基準横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）H の絶対値が０．１５Ｇに達しない場合には演算を行わない。
【００７０】
（１−４）舵角入力に対するヨーレート応答は、路面μにより変化し遅れを生じる場合がある。この遅れが生じている時に路面μの推定を行うと誤差が大きくなる。従って、遅れが大きい場合や、遅れによる誤差が大きくなると判断できる場合には演算を行わない。例えば、ヨーレートの立ち上がり（ヨーレートが発生し始めてから収束側に移行する間の設定範囲）時以外の遅れによる誤差が大きくなると判断できる場合には演算を行わない。ここで、ヨーレートの立ち上がりは、（ヨーレート）・（ヨー角加速度）で判定する。
【００７１】
（１−５）高μ路基準ヨーレートと低μ路基準ヨーレートとの差の絶対値がノイズや外乱等の影響に対して十分な大きさを有しない場合は演算を行わない。例えば、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H と低μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）L との差の絶対値が１deg/s に達しない場合は演算を行わない。
【００７２】
（１−６）前記（２０）式で０除算を避けるため、例えば、高μ路基準ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H の絶対値が１deg/s に達しない場合は演算を行わない。
【００７３】
更に、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄには、走行環境認識部４から走行環境を示す信号が入力される。ここで、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された際、その状態が設定時間（例えば、９０秒）継続した場合は、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込む。そして、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より高い場合は、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させて、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力する。尚、この時定数Ｔ１の一次遅れフィルタの特性は、図５のＩの部分のように、例えば３０秒で、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に略下がりきる特性を有している。すなわち、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合、車両は低μ路走行をしている可能性が高いため、実際値比較路面μ推定部３は、特に低μ路であっても路面μの推定が正確に行える適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW を採用するのである。
【００７４】
また、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄは、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、例えば、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、一般的なアスファルト路面の路面μ値である０．７に漸近させて、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力する。尚、この時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの特性は、図５のＩＩＩの部分のように、例えば６０秒で、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγを、０．７に略上がりきる特性を有している。すなわち、高速道路を走行時には、車両挙動としては路面μの影響を十分に受けていたとしても、ヨーレート・横加速度・舵角の変化が極めて小さく、この小さな変化を検出して路面μを精度良く推定することは極めて難しい。このため、高速走行の際には、車両運動パラメータの変化が小さく、低μ路と誤判定することを防止するのである。
【００７５】
更に、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄは、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力されて、その状態が設定時間（例えば、９０秒）継続した場合で、且つ、入力された車速Ｖs が高速走行を示す場合、例えば、８０km/h以上の車速Ｖs が所定時間連続する場合には、適応制御路面μ推定部２から路面μ推定値μLOW を読み込む。そして、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より高い場合は、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させ、更に、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させる。これにより、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタの下降させる変化量が時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの上昇させる変化量より大きいため、図５のＩＩの部分のように、ヨーレート比較路面μ推定部３ｄで推定する路面μ推定値μγが、緩やかに適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させられる。そして、この値を最終的に推定した路面μ推定値μout として出力するようになっている。すなわち、走行環境認識部４で明らかに低μ路である可能性が高いことが判明している場合では、高速走行をしていても路面μ推定値μLOW に漸近させて、路面μ推定の精度向上を図るのである。
【００７６】
次に、路面摩擦係数推定装置１での路面μ推定を図６のフローチャートで説明する。このプログラムは所定時間（例えば、１０ms）毎に実行される。
【００７７】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、路面μ推定に必要なパラメータを読み込み、Ｓ１０２で、実際値比較路面μ推定部３で路面μ推定値μγを推定し、Ｓ１０３で、適応制御路面μ推定部２で路面μ推定値μLOW を推定する。
【００７８】
次いで、Ｓ１０４に進み、走行環境認識部４から路面一面雪とみなせる状態である画像ＨＡＬＴの信号が設定時間継続して入力されているか否か判定し、画像ＨＡＬＴの信号が設定時間継続して入力されている場合は、Ｓ１０５に進み、ヨーレート比較により求めた路面μ推定値μγと適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW とを比較する。
【００７９】
そして、Ｓ１０５での比較の結果、ヨーレート比較による路面μ推定値μγが適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW より大きければＳ１０６に進み、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタを通過させることで、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させる。
【００８０】
一方、Ｓ１０４で画像ＨＡＬＴの信号が入力されていない場合、或いは、Ｓ１０５でヨーレート比較による路面μ推定値μγが適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW 以下と判定した場合には、Ｓ１０７にジャンプする。
【００８１】
Ｓ１０４、Ｓ１０５、或いは、Ｓ１０６からＳ１０７に進むと、車速Ｖs が所定時間８０km/h以上か否か判定され、車速Ｖs が８０km/h以上で高速走行の場合はＳ１０８に進み、ヨーレート比較による路面μ推定値μγを、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタを通過させることで、一般的なアスファルト路面の路面μ値である０．７に漸近させる。
【００８２】
ここで、Ｓ１０４或いはＳ１０５からＳ１０６の処理を行わずにＳ１０８の処理を行った場合、すなわち、高速走行のみと判定した場合は、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタのみを通過することになり、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは０．７に漸近させられる。
【００８３】
また、Ｓ１０６の処理を行って、更にＳ１０８の処理を行った場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタと時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの両方を通過して、時定数Ｔ１と時定数Ｔ２の前述した特性の違いから、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に緩やかに漸近させられる。
【００８４】
そして、Ｓ１０８からＳ１０９に進むと、時定数Ｔ２の一次遅れフィルタのみを通過したヨーレート比較による路面μ推定値μγ、或いは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタと時定数Ｔ２の一次遅れフィルタの両方を通過したヨーレート比較による路面μ推定値μγが出力値μout として設定され、ルーチンを抜ける。
【００８５】
一方、Ｓ１０７で車速Ｖs が８０km/hよりも低く高速走行ではない場合はＳ１０９にジャンプする。ここで、Ｓ１０４或いはＳ１０５からＳ１０６の処理を行わずにＳ１０９にジャンプする場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγをそのまま、出力値μout として設定され、ルーチンを抜ける。
【００８６】
また、Ｓ１０６の処理のみを行って、Ｓ１０９にジャンプする場合は、ヨーレート比較による路面μ推定値μγは、時定数Ｔ１の一次遅れフィルタのみ通過して、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させられ、出力値μout として設定されて、ルーチンを抜ける。
【００８７】
このように、本発明の実施の形態では、実際値比較路面μ推定部３は、車両が高速走行の場合にはヨーレート比較による路面μ推定値μγを予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値（０．７）に漸近させる。また、一面雪とみなせる状態の画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合には、路面μ推定値μγを適応制御路面μ推定部２による路面μ推定値μLOW に漸近させる。更に、車両が高速走行で且つ画像ＨＡＬＴの信号が入力された場合には、路面μ推定値μγを適応制御路面μ推定部２による路面μ推定値μLOW に緩やかに漸近させる。
【００８８】
このため、走行環境認識部４から画像ＨＡＬＴの信号が入力され、車両が低μ路走行をしている可能性が高いときは、速やかに、特に低μ路であっても路面μの推定が正確に行える適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW を採用して、精度の良い路面μ推定が行える。また、高速走行で車両運動パラメータの変化が小さい場合であっても、その変化の小ささから低μ路であると誤判定することが有効に防止できる。更に、走行環境認識部４で明らかに低μ路である可能性が高いことが判明している場合では、高速走行をしていても路面μ推定値μLOW に漸近させて、路面μ推定の精度向上を図ることができる。
【００８９】
尚、本実施の形態においては、適応制御路面μ推定部２と実際値比較路面μ推定部３の２つの路面μ推定部を備え、画像ＨＡＬＴの信号が入力された際、実際値比較路面μ推定部３の路面μ推定値μγを、適応制御路面μ推定部２からの路面μ推定値μLOW に漸近させるようになっているが、以下のような応用ももちろん可能である。
【００９０】
路面摩擦係数推定装置が、適応制御路面μ推定部、実際値比較路面μ推定部或いは他の方法の路面μ推定部等一つのみで構成される場合、特に走行環境が一面雪とみなせる状態の際は、予め設定しておいた路面μの固定値（例えば、０．３５）を設定する。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、適応制御による路面μ推定方法とオブザーバによる路面μ推定方法の組み合わせで説明しているが、他の路面μ推定方法の組み合わせであっても応用できることは云うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、路面μの推定に必要なパラメータを精度良く得られない高速走行中の路面μを適切に設定して、路面μ推定の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図
【図３】実際値比較路面μ推定部の構成を示す機能ブロック図
【図４】オブザーバの構成を示す説明図
【図５】路面μ推定の一例を示すタイムチャート
【図６】路面μ推定のフローチャート
【符号の説明】
１ 路面摩擦係数推定装置
２ 適応制御路面μ推定部（低μ側路面μ推定手段）
３ 実際値比較路面μ推定部（路面μ推定手段）
３ａ 高μ路基準値推定部
３ｂ 低μ路基準値推定部
３ｃ 実際値推定部
３ｄ ヨーレート比較路面μ推定部
４ 走行環境認識部（走行環境認識手段）
１２ ワイパースイッチ（低μ路走行状態検出手段）
１３ 低外気温判定部（低μ路走行状態検出手段）
１４ トラクション制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１５ ＡＢＳ制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１６ 制動力制御装置（低μ路走行状態検出手段）
１７ スリップ検出装置（低μ路走行状態検出手段）
１８ トランスミッション制御装置（低μ路走行状態検出手段）
Claims (4)
- 車両の運動状態を基に路面μを推定する路面μ推定手段を備えた車両の路面摩擦係数推定装置において、
上記路面μ推定手段は、オブザーバによりヨーレートの実際値を演算する実際値推定部と、
車両運動モデルにより所定の高μ路におけるヨーレートの基準値を演算する高μ路基準値推定部と、
車両運動モデルにより所定の低μ路におけるヨーレートの基準値を演算する低μ路基準値推定部と、
上記ヨーレートの実際値を上記高μ路基準値および上記低μ路基準値と比較して現在の路面μを推定するヨーレート比較路面μ推定部とを具備し、
車両が高速走行の場合には路面μ推定値を予め設定しておいたアスファルト路面の路面μ値に漸近させることを特徴とする車両の路面摩擦係数推定装置。 - 走行環境を検出し認識する走行環境認識手段と、
低μ路走行状態を検出する低μ路走行状態検出手段と、
車輪のコーナリングパワーが現在の推定値に対して高いのか低いのかに基づく適応制御理論のパラメータ調整則により推定された車輪のコーナリングパワーと高μ路での車輪のコーナリングパワーとの比により路面μを推定することで、該推定する路面μ推定値が現在の路面μ推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、上記低μ路走行状態検出手段によって上記低μ走行状態が検出された際には、上記推定する路面μ推定値の初期値を低μ寄りの値に設定する低μ側路面μ推定手段とを有し、
上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置。 - 上記路面μ推定手段は、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ側路面μ推定手段で推定する路面μ推定値に漸近させることを特徴とする請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置。
- 走行環境を検出し認識する走行環境認識手段を有し、
上記路面μ推定手段は、上記走行環境認識手段で一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を予め設定した低μ路値に漸近させ、更に、車両が高速走行で且つ上記走行環境認識手段で上記一面雪とみなせる状態を検出した場合には路面μ推定値を上記低μ路値に漸近させることを特徴とする請求項１記載の車両の路面摩擦係数推定装置。
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