JP3662698B2 - 路面状態推定方法 - Google Patents
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等の旋回挙動を制御するために、タイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両等の旋回挙動を制御する技術に関しては、本願出願人が特願平７−２４０８１０で提案した車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置がある。
【０００３】
従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、ヨーレイトセンサが検出した車両の実際のヨーレイト（実ヨーレイト信号）と、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）で標準（ドライ）路面を走行した状態のヨーレイト演算値（標準ヨーレイト信号）の比を演算し、この演算値を用いてタイヤ・路面間摩擦状態を推定するものである。
【０００４】
これにより、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）を高性能タイヤや雪道用タイヤに交換したり、標準（ドライ）路面から砂利道や雪道になってタイヤと路面間の摩擦状態が変化しても、安定した操舵特性を得ることできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号）の比からタイヤ・路面間摩擦状態を推定のみで、実際のタイヤと路面間の摩擦係数μを推定することができないため、車両等の旋回挙動の制御への適用には制約がある課題がある。
【０００６】
また、従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、横加速度が大きな状態では、タイヤ・路面間摩擦状態の推定の精度が悪くなる課題がある。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的はタイヤの種類、路面の状態に拘らず、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定する路面状態推定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
ｅ Ｅ ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λ Ｅ −１ ・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝Ｋ ＳＰＯ ・Ｖ ２ 、Ｂ＝Ｃ ＢＯ ・Ｖ／ｌ
Ｋ ＳＰＯ ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、λ Ｅ ：推定ヨーレイト比、Ｃ ＢＯ ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速
【０００９】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩 擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
ｅ Ｅ ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λ Ｅ −１ ・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝Ｋ ＳＰＯ ・Ｖ ２ 、Ｂ＝Ｃ ＢＯ ・Ｖ／ｌ
Ｋ ＳＰＯ ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、λ Ｅ ：推定ヨーレイト比、Ｃ ＢＯ ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速
【００１０】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
μ Ｅ ＝｛ｅ Ｅ ＋√（ｅ Ｅ ２ ＋４Ｋｅ・ｙ Ｇ ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μ Ｅ ：推定摩擦係数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、ｙ Ｇ ：横加速度
【００１１】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
μ Ｅ ＝｛ｅ Ｅ ＋√（ｅ Ｅ ２ ＋４Ｋｅ・ｙ Ｇ ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μ Ｅ ：推定摩擦係数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、ｙ Ｇ ：横加速度
【００１２】
この発明に係る路面状態推定方法は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定するので、タイヤの種類が変化したり、路面の状態が変化しても、実際のタイヤと路面間の摩擦状態を精度よく検出することができる。
【００１３】
また、この発明に係る車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなるので、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を推定することができる。
【００１４】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、摩擦係数の推定を、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出するので、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる。
【００１５】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、上記の演算式で車速の影響を補正するので、車速が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができる。
【００１６】
この発明に係る路面状態推定方法は、上記の演算式で横加速度の影響を補正するので、車両に作用する横加速度が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は車両等のタイヤの種類が異なったり、車両が走行する道路の状態が異なったり、車速ならびに車両に作用する横加速度が変化しても、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる路面状態推定方法を提供するものである。
【００１８】
図１はこの発明に係る路面状態推定方法の摩擦係数を推定する摩擦係数推定モデルを示す。
なお、本実施の形態では４輪操舵を有する車両等の摩擦係数推定モデルを対象とする。
【００１９】
図１において、摩擦係数推定部１は、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）で標準（ドライ）路面を走行する場合の標準ヨーレイトγＯを演算する標準ヨーレイト演算部３、推定ヨーレイトγＥを演算する推定ヨーレイト比設定部４、実車両２の生じるヨーレイトγと推定ヨーレイト比γＥの差を演算するヨーレイト偏差演算部５、推定ヨーレイト比λＥを演算する推定ヨーレイト比演算部６、推定摩擦係数μＥを演算する推定摩擦係数演算部７を備え、車両の操舵状態に対応したハンドル角Ｈおよびリア舵角δＲを入力として推定ヨーレイト比λＥを演算し、この推定ヨーレイト比λＥを車両から検出される車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の摩擦係数μの推定値（推定摩擦係数）μＥを演算によって算出する。
【００２０】
標準ヨーレイト演算部３は、ドライ路面における線形車両モデルで構成し、例えば予めＲＯＭ等のメモリに複数の基準ヨーレイトγＯを設定しておき、角度（舵角）センサで検出したハンドル角θＨおよびリア舵角δＲに基づいて対応する標準ヨーレイトγＯを読み出し、標準ヨーレイト信号γＯを推定ヨーレイト比設定部４および推定ヨーレイト比演算部６に供給する。
【００２１】
なお、標準ヨーレイトγＯは、状態方程式に基づいて計算してもよい。
【００２２】
推定ヨーレイト比設定部４は、設定された推定ヨーレイト比λＥを基に、標準ヨーレイト演算部３から供給される各種標準ヨーレイト信号γＯに対応した推定ヨーレイト比γＥ（＝λＥ×γＯ）を演算し、推定ヨーレイト比信号γＥをヨーレイト偏差演算部５に供給する。
【００２３】
ヨーレイト偏差演算部５は、減算機能を備え、推定ヨーレイト比設定部４から供給される推定ヨーレイト比信号γＥと、実ヨーレイト信号γの偏差Δγ（＝γＥ−γ）を演算し、ヨーレイト偏差信号Δγを推定ヨーレイト比演算部６に提供する。
【００２４】
推定ヨーレイト比演算部６は、最小二乗法の演算機能を備え、ヨーレイト偏差演算部５から提供されるヨーレイト偏差信号Δγと、標準ヨーレイト演算部３から供給される標準ヨーレイト信号γＯに基づいて推定ヨーレイト比λＥを演算し、推定ヨーレイト比信号λＥを推定ヨーレイト比設定部４に提供して推定パラメータを設定して推定ヨーレイトγＥを決定するとともに、推定ヨーレイト比信号λＥを推定摩擦係数演算部７に提供する。
【００２５】
推定摩擦係数演算部７は、推定摩擦係数演算機能を備え、推定ヨーレイト比設定部６から供給される推定ヨーレイト比γＥを車両が検出した車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを車両に搭載された他の操舵制御部（図示せず）に出力する。
【００２６】
このように、この発明の路面状態推定方法は、車両の操舵状態に対応したハンドル角θＨおよびリア舵角δＲおよび実ヨーレイトγを入力として推定ヨーレイト比λＥを演算し、この推定ヨーレイト比λＥを車両から検出される車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の摩擦係数μの推定値（推定摩擦係数）μＥを演算によって算出することができる。
【００２７】
図２に推定摩擦係数演算部の要部ブロック構成図を示す。
図２において、推定摩擦係数演算部７は、車速補正部８、横加速度補正部９を備え、図１に示す推定ヨーレイト比設定部６から供給される推定ヨーレイト比信号λＥを車両運動状態信号ＵＭを形成する車速信号Ｖおよび横加速度信号ｙＧで補正した後、推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを出力する。
【００２８】
車速補正部８は、推定値ｅＥを数１に示す演算式で演算する演算機能を備え、推定ヨーレイト比演算部６から供給される推定ヨーレイト比信号λＥを車速センサが検出した車速信号Ｖで補正し、数１に示す推定値ｅＥを演算し、この推定値ｅＥを横加速度補正部９に提供する。
【００２９】
【数１】
ｅＥ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λＥ −１・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝ＫＳＰＯ・Ｖ２、Ｂ＝ＣＢＯ・Ｖ／ｌ
ＫＳＰＯ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数
ＣＢＯ：定常状態のフィードバックゲイン
【００３０】
数１から明らかなように、推定値ｅＥは推定ヨーレイト比信号λＥおよび車速Ｖに依存する関数であり、車速Ｖの変化に対応して推定ヨーレイト比信号λＥを補正することができる。
【００３１】
横加速度補正部９は、推定摩擦係数μＥを数２に示す演算式で演算する演算機能を備え、車速補正部８から提供される推定値ｅＥを加速度センサが検出した横加速度信号ｙＧで補正し、数２に示す推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを出力する。
【００３２】
【数２】
μＥ＝｛ｅＥ＋√（ｅＥ ２＋４Ｋｅ・ｙＧ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数
【００３３】
数２から明らかなように、推定摩擦係数信号μＥは推定値ｅＥおよび横加速度ｙＧに依存する関数であり、車両に作用する横加速度ｙＧの変化に対応して推定値ｅＥ、言い換えれば推定ヨーレイト比信号λＥを補正することができる。
【００３４】
このように、推定ヨーレイト比信号λＥを車速Ｖで補正した推定値ｅＥを算出した後、推定値ｅＥを横加速度ｙＧで補正した推定摩擦係数信号μＥを算出するので、推定摩擦係数信号μＥは車速Ｖおよび横加速度ｙＧの変化を含んで、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる。
【００３５】
なお、数２の演算において、横加速度ｙＧを車速Ｖと実ヨーレイトγの積（ｙＧ＝Ｖ・γ）で近似してもよい。
【００３６】
また、数２のルート（√）演算に代えて、テーラ展開で近似してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る路面状態推定方法は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、タイヤの種類が変化したり、路面の状態が変化しても、実際のタイヤと路面間の摩擦状態を精度よく検出することができるので、車両の操舵装置に適用して車両の様々な条件に対応でき、実用性の大幅な改善を図ることができる。
【００３８】
また、この発明に係る車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を推定することができるので、車速信号および横加速度信号の影響を補償して精度の高い摩擦係数を推定することができる。
【００３９】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、摩擦係数の推定を、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができるので、この方法を操舵装置に適用して車両の横方向の挙動の安定性と、操舵フィーリングを改善することができる。
【００４０】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、特定の演算式で車速ならびに横加速度の影響を補正し、車速ならびに車両に作用する横加速度が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができるので、車速信号および横加速度信号の影響を充分に補償して精度の高い摩擦係数を推定することができる。
【００４１】
よって、タイヤの種類および路面の状態が変化したり、車速ならびに横加速の影響があってもタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定できる実用性に優れた路面状態推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る路面状態推定方法の摩擦係数を推定する摩擦係数推定モデルのブロック構成図
【図２】 推定摩擦係数演算部の要部ブロック構成図
【符号の説明】
１…摩擦係数推定部、２…実車両、３…標準ヨーレイト演算部、４…推定ヨーレイト比設定部、５…ヨーレイト偏差演算部、６…推定ヨーレイト比演算部、７…推定摩擦係数演算部、８…車速補正部、９…横加速度補正部、ＵＭ…車両運動状態信号、Ｖ…車速信号、ｙＧ…横加速度信号、θＨ…ハンドル角、δＲ…リア舵角、γ…実ヨーレイト、γＯ…標準ヨーレイト、Δγ…ヨーレイト偏差信号、λＥ…推定ヨーレイト比、ｅＥ…推定値、μＥ…推定摩擦係数。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等の旋回挙動を制御するために、タイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両等の旋回挙動を制御する技術に関しては、本願出願人が特願平７−２４０８１０で提案した車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置がある。
【０００３】
従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、ヨーレイトセンサが検出した車両の実際のヨーレイト（実ヨーレイト信号）と、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）で標準（ドライ）路面を走行した状態のヨーレイト演算値（標準ヨーレイト信号）の比を演算し、この演算値を用いてタイヤ・路面間摩擦状態を推定するものである。
【０００４】
これにより、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）を高性能タイヤや雪道用タイヤに交換したり、標準（ドライ）路面から砂利道や雪道になってタイヤと路面間の摩擦状態が変化しても、安定した操舵特性を得ることできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号）の比からタイヤ・路面間摩擦状態を推定のみで、実際のタイヤと路面間の摩擦係数μを推定することができないため、車両等の旋回挙動の制御への適用には制約がある課題がある。
【０００６】
また、従来の車両用タイヤ・路面間摩擦状態推定装置は、横加速度が大きな状態では、タイヤ・路面間摩擦状態の推定の精度が悪くなる課題がある。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的はタイヤの種類、路面の状態に拘らず、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定する路面状態推定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
ｅ Ｅ ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λ Ｅ −１ ・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝Ｋ ＳＰＯ ・Ｖ ２ 、Ｂ＝Ｃ ＢＯ ・Ｖ／ｌ
Ｋ ＳＰＯ ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、λ Ｅ ：推定ヨーレイト比、Ｃ ＢＯ ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速
【０００９】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩 擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
ｅ Ｅ ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λ Ｅ −１ ・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝Ｋ ＳＰＯ ・Ｖ ２ 、Ｂ＝Ｃ ＢＯ ・Ｖ／ｌ
Ｋ ＳＰＯ ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、λ Ｅ ：推定ヨーレイト比、Ｃ ＢＯ ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速
【００１０】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
μ Ｅ ＝｛ｅ Ｅ ＋√（ｅ Ｅ ２ ＋４Ｋｅ・ｙ Ｇ ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μ Ｅ ：推定摩擦係数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、ｙ Ｇ ：横加速度
【００１１】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする。
μ Ｅ ＝｛ｅ Ｅ ＋√（ｅ Ｅ ２ ＋４Ｋｅ・ｙ Ｇ ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μ Ｅ ：推定摩擦係数、ｅ Ｅ ：車速で補正した推定値、ｙ Ｇ ：横加速度
【００１２】
この発明に係る路面状態推定方法は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定するので、タイヤの種類が変化したり、路面の状態が変化しても、実際のタイヤと路面間の摩擦状態を精度よく検出することができる。
【００１３】
また、この発明に係る車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなるので、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を推定することができる。
【００１４】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、摩擦係数の推定を、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出するので、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる。
【００１５】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、上記の演算式で車速の影響を補正するので、車速が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができる。
【００１６】
この発明に係る路面状態推定方法は、上記の演算式で横加速度の影響を補正するので、車両に作用する横加速度が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は車両等のタイヤの種類が異なったり、車両が走行する道路の状態が異なったり、車速ならびに車両に作用する横加速度が変化しても、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる路面状態推定方法を提供するものである。
【００１８】
図１はこの発明に係る路面状態推定方法の摩擦係数を推定する摩擦係数推定モデルを示す。
なお、本実施の形態では４輪操舵を有する車両等の摩擦係数推定モデルを対象とする。
【００１９】
図１において、摩擦係数推定部１は、標準タイヤ（ノーマルタイヤ）で標準（ドライ）路面を走行する場合の標準ヨーレイトγＯを演算する標準ヨーレイト演算部３、推定ヨーレイトγＥを演算する推定ヨーレイト比設定部４、実車両２の生じるヨーレイトγと推定ヨーレイト比γＥの差を演算するヨーレイト偏差演算部５、推定ヨーレイト比λＥを演算する推定ヨーレイト比演算部６、推定摩擦係数μＥを演算する推定摩擦係数演算部７を備え、車両の操舵状態に対応したハンドル角Ｈおよびリア舵角δＲを入力として推定ヨーレイト比λＥを演算し、この推定ヨーレイト比λＥを車両から検出される車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の摩擦係数μの推定値（推定摩擦係数）μＥを演算によって算出する。
【００２０】
標準ヨーレイト演算部３は、ドライ路面における線形車両モデルで構成し、例えば予めＲＯＭ等のメモリに複数の基準ヨーレイトγＯを設定しておき、角度（舵角）センサで検出したハンドル角θＨおよびリア舵角δＲに基づいて対応する標準ヨーレイトγＯを読み出し、標準ヨーレイト信号γＯを推定ヨーレイト比設定部４および推定ヨーレイト比演算部６に供給する。
【００２１】
なお、標準ヨーレイトγＯは、状態方程式に基づいて計算してもよい。
【００２２】
推定ヨーレイト比設定部４は、設定された推定ヨーレイト比λＥを基に、標準ヨーレイト演算部３から供給される各種標準ヨーレイト信号γＯに対応した推定ヨーレイト比γＥ（＝λＥ×γＯ）を演算し、推定ヨーレイト比信号γＥをヨーレイト偏差演算部５に供給する。
【００２３】
ヨーレイト偏差演算部５は、減算機能を備え、推定ヨーレイト比設定部４から供給される推定ヨーレイト比信号γＥと、実ヨーレイト信号γの偏差Δγ（＝γＥ−γ）を演算し、ヨーレイト偏差信号Δγを推定ヨーレイト比演算部６に提供する。
【００２４】
推定ヨーレイト比演算部６は、最小二乗法の演算機能を備え、ヨーレイト偏差演算部５から提供されるヨーレイト偏差信号Δγと、標準ヨーレイト演算部３から供給される標準ヨーレイト信号γＯに基づいて推定ヨーレイト比λＥを演算し、推定ヨーレイト比信号λＥを推定ヨーレイト比設定部４に提供して推定パラメータを設定して推定ヨーレイトγＥを決定するとともに、推定ヨーレイト比信号λＥを推定摩擦係数演算部７に提供する。
【００２５】
推定摩擦係数演算部７は、推定摩擦係数演算機能を備え、推定ヨーレイト比設定部６から供給される推定ヨーレイト比γＥを車両が検出した車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを車両に搭載された他の操舵制御部（図示せず）に出力する。
【００２６】
このように、この発明の路面状態推定方法は、車両の操舵状態に対応したハンドル角θＨおよびリア舵角δＲおよび実ヨーレイトγを入力として推定ヨーレイト比λＥを演算し、この推定ヨーレイト比λＥを車両から検出される車両運動状態信号ＵＭで補正して車両のタイヤと路面間の摩擦係数μの推定値（推定摩擦係数）μＥを演算によって算出することができる。
【００２７】
図２に推定摩擦係数演算部の要部ブロック構成図を示す。
図２において、推定摩擦係数演算部７は、車速補正部８、横加速度補正部９を備え、図１に示す推定ヨーレイト比設定部６から供給される推定ヨーレイト比信号λＥを車両運動状態信号ＵＭを形成する車速信号Ｖおよび横加速度信号ｙＧで補正した後、推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを出力する。
【００２８】
車速補正部８は、推定値ｅＥを数１に示す演算式で演算する演算機能を備え、推定ヨーレイト比演算部６から供給される推定ヨーレイト比信号λＥを車速センサが検出した車速信号Ｖで補正し、数１に示す推定値ｅＥを演算し、この推定値ｅＥを横加速度補正部９に提供する。
【００２９】
【数１】
ｅＥ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λＥ −１・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝ＫＳＰＯ・Ｖ２、Ｂ＝ＣＢＯ・Ｖ／ｌ
ＫＳＰＯ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数
ＣＢＯ：定常状態のフィードバックゲイン
【００３０】
数１から明らかなように、推定値ｅＥは推定ヨーレイト比信号λＥおよび車速Ｖに依存する関数であり、車速Ｖの変化に対応して推定ヨーレイト比信号λＥを補正することができる。
【００３１】
横加速度補正部９は、推定摩擦係数μＥを数２に示す演算式で演算する演算機能を備え、車速補正部８から提供される推定値ｅＥを加速度センサが検出した横加速度信号ｙＧで補正し、数２に示す推定摩擦係数μＥを演算し、推定摩擦係数信号μＥを出力する。
【００３２】
【数２】
μＥ＝｛ｅＥ＋√（ｅＥ ２＋４Ｋｅ・ｙＧ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数
【００３３】
数２から明らかなように、推定摩擦係数信号μＥは推定値ｅＥおよび横加速度ｙＧに依存する関数であり、車両に作用する横加速度ｙＧの変化に対応して推定値ｅＥ、言い換えれば推定ヨーレイト比信号λＥを補正することができる。
【００３４】
このように、推定ヨーレイト比信号λＥを車速Ｖで補正した推定値ｅＥを算出した後、推定値ｅＥを横加速度ｙＧで補正した推定摩擦係数信号μＥを算出するので、推定摩擦係数信号μＥは車速Ｖおよび横加速度ｙＧの変化を含んで、タイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができる。
【００３５】
なお、数２の演算において、横加速度ｙＧを車速Ｖと実ヨーレイトγの積（ｙＧ＝Ｖ・γ）で近似してもよい。
【００３６】
また、数２のルート（√）演算に代えて、テーラ展開で近似してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る路面状態推定方法は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、タイヤの種類が変化したり、路面の状態が変化しても、実際のタイヤと路面間の摩擦状態を精度よく検出することができるので、車両の操舵装置に適用して車両の様々な条件に対応でき、実用性の大幅な改善を図ることができる。
【００３８】
また、この発明に係る車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を推定することができるので、車速信号および横加速度信号の影響を補償して精度の高い摩擦係数を推定することができる。
【００３９】
さらに、この発明に係る路面状態推定方法は、摩擦係数の推定を、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、車速および車両に加わる横加速度の影響を含めてタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定することができるので、この方法を操舵装置に適用して車両の横方向の挙動の安定性と、操舵フィーリングを改善することができる。
【００４０】
また、この発明に係る路面状態推定方法は、特定の演算式で車速ならびに横加速度の影響を補正し、車速ならびに車両に作用する横加速度が変化しても精度のよい摩擦係数を推定することができるので、車速信号および横加速度信号の影響を充分に補償して精度の高い摩擦係数を推定することができる。
【００４１】
よって、タイヤの種類および路面の状態が変化したり、車速ならびに横加速の影響があってもタイヤと路面間の摩擦係数を精度よく推定できる実用性に優れた路面状態推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る路面状態推定方法の摩擦係数を推定する摩擦係数推定モデルのブロック構成図
【図２】 推定摩擦係数演算部の要部ブロック構成図
【符号の説明】
１…摩擦係数推定部、２…実車両、３…標準ヨーレイト演算部、４…推定ヨーレイト比設定部、５…ヨーレイト偏差演算部、６…推定ヨーレイト比演算部、７…推定摩擦係数演算部、８…車速補正部、９…横加速度補正部、ＵＭ…車両運動状態信号、Ｖ…車速信号、ｙＧ…横加速度信号、θＨ…ハンドル角、δＲ…リア舵角、γ…実ヨーレイト、γＯ…標準ヨーレイト、Δγ…ヨーレイト偏差信号、λＥ…推定ヨーレイト比、ｅＥ…推定値、μＥ…推定摩擦係数。
Claims (4)
- ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、
実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、
車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、
車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする路面状態推定方法。
ｅＥ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λＥ −１・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝ＫＳＰＯ・Ｖ２、Ｂ＝ＣＢＯ・Ｖ／ｌ
ＫＳＰＯ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅＥ：車速で補正した推定値、λＥ：推定ヨーレイト比、ＣＢＯ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速 - ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、
実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、
車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、
摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、
車速信号の補正は、以下の演算式で算出することを特徴とする路面状態推定方法。
ｅＥ＝（Ａ＋１−Ｂ）／（λＥ −１・Ａ＋１−Ｂ）
ただし、Ａ＝ＫＳＰＯ・Ｖ２、Ｂ＝ＣＢＯ・Ｖ／ｌ
ＫＳＰＯ：車両重量Ｍ、フロント軸／リア軸から加速度中心までの距離ｌ、およびコーナリングパワーＫに関する定数、ｅＥ：車速で補正した推定値、λＥ：推定ヨーレイト比、ＣＢＯ：定常状態のフィードバックゲイン、Ｖ：車速 - ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、
実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、
車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、
摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする路面状態推定方法。
μＥ＝｛ｅＥ＋√（ｅＥ ２＋４Ｋｅ・ｙＧ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μＥ：推定摩擦係数、ｅＥ：車速で補正した推定値、ｙＧ：横加速度 - ヨーレイトセンサが検出する実ヨーレイト信号と、標準タイヤで標準路面を走行した状態に対応した標準ヨーレイト信号との比に基づいてタイヤと路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、
実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車両の車両運動状態信号で補正してタイヤと路面間の摩擦係数を推定し、
車両運動状態信号は、車速信号および横加速度信号からなり、
摩擦係数の推定は、実ヨーレイト信号と標準ヨーレイト信号の比を車速信号で補正した値を算出した後、横加速度信号で補正して算出し、
摩擦係数の推定は、以下の演算式で算出することを特徴とする路面状態推定方法。
μＥ＝｛ｅＥ＋√（ｅＥ ２＋４Ｋｅ・ｙＧ）｝／２
ただし、Ｋｅは定数、μＥ：推定摩擦係数、ｅＥ：車速で補正した推定値、ｙＧ：横加速度
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