JP4862423B2 - Vehicle state estimation and control device - Google Patents

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Description

本発明は、路面摩擦係数の推定装置及び車両挙動を安定させる制御装置に関する。   The present invention relates to a road surface friction coefficient estimating device and a control device for stabilizing vehicle behavior.

従来、路面摩擦係数を推定し、この推定値を車両挙動制御に用いる技術が開示されている。この技術にあっては、車両の横加速度およびヨーレイトおよび車両運動方程式などに基づいて、路面摩擦係数を推定している(例えば、特許文献1参照)。
特開2003-118554号公報
Conventionally, a technique for estimating a road surface friction coefficient and using the estimated value for vehicle behavior control has been disclosed. In this technique, the road surface friction coefficient is estimated based on the lateral acceleration and yaw rate of the vehicle, the vehicle motion equation, and the like (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-118554 A

しかしながら上記従来技術にあっては、ヨーレイトなどの車両挙動に基づき路面摩擦係数を推定していたため、車両挙動の影響が現れた後にはじめて推定するということとなり、推定するまでに時間を要するという問題があった。   However, in the above prior art, since the road surface friction coefficient is estimated based on the vehicle behavior such as yaw rate, it is estimated only after the influence of the vehicle behavior appears, and there is a problem that it takes time to estimate. there were.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、路面摩擦係数の影響が車両挙動として現れる前に、路面摩擦係数を推定可能とする車両の状態推定及び制御装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and its object is to provide a vehicle state estimation and control device capable of estimating a road surface friction coefficient before the influence of the road surface friction coefficient appears as a vehicle behavior. Is to provide.

上記目的を達成するため、本発明では、車両状態に基づき、車両の前輪2輪もしくは後輪2輪の少なくとも一方の2輪の第1のタイヤ横力和を演算する第1タイヤ横力和演算手段と、前記一方の2輪のタイヤすべり角を演算するタイヤすべり角演算手段と、前記一方の2輪の輪荷重を推定する輪荷重推定手段と、前記一方の2輪の制駆動反力を推定する制駆動反力推定手段と、前記一方の2輪の推定輪荷重と推定制駆動反力とタイヤすべり角と路面摩擦係数に基づき、前記一方の2輪の第2のタイヤ横力和を演算する第2のタイヤ横力和演算手段と、前記第2のタイヤ横力演算手段で演算する前記一方の2輪の路面摩擦係数の探索範囲を設定する探索範囲設定手段と、前記探索範囲中であって前記第2のタイヤ横力演算手段に基づき演算される第2のタイヤ横力和の中から、前記第1のタイヤ横力和演算手段に基づき演算される第1のタイヤ横力和との差が小さくなる条件をみたす、第2のタイヤ横力和を探索する探索手段と、前記探索された第2のタイヤ横力和から前記一方の2輪の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、を備えることとした。

To achieve the above object, the present invention, based on the vehicle state, the first tire lateral force sum for calculating a first tire lateral force sum of at least one of the two wheels of the two front wheels or two rear wheels of the vehicle Calculation means, tire slip angle calculation means for calculating the tire slip angle of the one of the two wheels, wheel load estimation means for estimating the wheel load of the one of the two wheels, and braking / driving reaction force of the one of the two wheels A braking / driving reaction force estimating means for estimating the second tire lateral force sum of the two wheels based on the estimated wheel load, estimated braking / driving reaction force, tire slip angle and road surface friction coefficient of the one of the two wheels . Second tire lateral force sum calculating means for calculating the above, search range setting means for setting a search range for the road surface friction coefficient of the one of the two wheels calculated by the second tire lateral force sum calculating means, and the search Starring based on the second tire lateral force summing units even during range From the second tire lateral force sum is, satisfies the difference is reduced condition that the first tire lateral force sum which is calculated on the basis of the first tire lateral force summing unit, a second tire lateral and search means for searching for a power sum, it was decided and a road surface friction coefficient estimation means you estimating the road surface friction coefficient of the 2 wheels of the one from the second tire lateral force sum which is the search.

よって、各輪に発生する制駆動路面反力と横力との関係に基づき車両状態を推定することで、路面摩擦係数の変化が車両挙動変化となって現れる前にいち早く車両状態を推定することが可能となり、高度な車両運動性能を実現できる。   Therefore, by estimating the vehicle state based on the relationship between the braking / driving road surface reaction force and the lateral force generated on each wheel, the vehicle state can be estimated quickly before the change in the road surface friction coefficient appears as the vehicle behavior change. It is possible to realize advanced vehicle motion performance.

以下、本発明の車両の状態推定及び制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for realizing a vehicle state estimation and control apparatus according to the present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings.

[システム構成]
実施例1につき図1ないし図10に基づき説明する。図1は、4輪を独立の電気モータで駆動する電気自動車のシステム構成図である。電気自動車は、永久磁石をロータに設けた3相同期モータ3FL、3FR、3RL、3RRを備えており、各モータ3FL〜3RRは減速機4FL、4FR、4RL、4RRを介して各車輪2FL、2FR、2RL、2RRに連結されている。各モータ3FL〜3RR、各減速機機4FL〜4RR、各車輪2FL〜2RRの出力特性、減速比、車輪半径はいずれも同一である。
[System configuration]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric vehicle in which four wheels are driven by independent electric motors. The electric vehicle is equipped with three-phase synchronous motors 3FL, 3FR, 3RL, and 3RR having permanent magnets provided on the rotor, and each motor 3FL to 3RR is connected to each wheel 2FL, 2FR via a speed reducer 4FL, 4FR, 4RL, 4RR. 2RL, 2RR. The output characteristics, reduction ratios, and wheel radii of the motors 3FL to 3RR, the reduction gears 4FL to 4RR, and the wheels 2FL to 2RR are all the same.

ステアリングホイール11はシャフトを介してステアリングラック14に接続し、前輪2FL、2FRの操舵が行われる。また、各輪2FL〜2RRの転舵角δは転舵角センサ21により検出され、統合コントローラ30へ出力される。   The steering wheel 11 is connected to the steering rack 14 via a shaft, and the front wheels 2FL and 2FR are steered. Further, the turning angle δ of each of the wheels 2FL to 2RR is detected by the turning angle sensor 21 and output to the integrated controller 30.

統合コントローラ30はトルク指令値tTFL(左前輪)、tTFR(右前輪)、tTRL(左後輪)、tTRR(右後輪)を演算する演算装置である。ヨーレイトセンサ8、転舵角センサ21、ブレーキペダルセンサ22、アクセルペダルセンサ23、横加速度センサ24、25、前後加速度センサ26、及び車体すべり角センサ29からの各検出値に加え、現在のモータ3FL〜3RRの現在回転数と出力トルクが入力される。これらの入力値に基づき、各モータ3FL〜3RRに対するトルク指令値tTFL(左前輪)、tTFR(右前輪)、tTRL(左後輪)、tTRR(右後輪)を演算する。   The integrated controller 30 is an arithmetic unit that calculates torque command values tTFL (left front wheel), tTFR (right front wheel), tTRL (left rear wheel), and tTRR (right rear wheel). In addition to the detection values from the yaw rate sensor 8, the turning angle sensor 21, the brake pedal sensor 22, the accelerator pedal sensor 23, the lateral acceleration sensors 24 and 25, the longitudinal acceleration sensor 26, and the vehicle slip angle sensor 29, the current motor 3FL The current rotation speed and output torque of ~ 3RR are input. Based on these input values, torque command values tTFL (left front wheel), tTFR (right front wheel), tTRL (left rear wheel), and tTRR (right rear wheel) for each motor 3FL to 3RR are calculated.

ここで、車体すべり角センサ29は2つの空間フィルタ式速度検出器(により車両の前後速度と横すべり速度を検出し、その比から車体横すべり角を検出するタイプのセンサであり、後輪軸の左右中央の点(図3の点P)に取り付けられている。   Here, the vehicle body slip angle sensor 29 is a sensor of a type that detects the vehicle body side slip angle from the ratio of the two longitudinal filter speed detectors (detecting the vehicle longitudinal speed and the side slip speed by the ratio thereof, and is the center of the rear wheel shaft. (Point P in FIG. 3).

駆動回路5FL〜5RRは、統合コントローラ30からのトルク指令値tTFL〜tTRRに基づき、バッテリ6の電力を制御して各モータ3FL〜3RRの力行および回生トルクを制御する。   The drive circuits 5FL to 5RR control the power running and regenerative torque of the motors 3FL to 3RR by controlling the electric power of the battery 6 based on the torque command values tTFL to tTRR from the integrated controller 30.

[トルク指令値演算制御]
統合コントローラ30は、ヨーレイトなどの車両挙動が実測値として検出される前に、あらかじめ路面摩擦係数μを推定した上でトルク指令値tTFL〜tTRRの演算を行う。推定された路面摩擦係数μの値に基づきトルク指令値tTFL〜tTRRを演算することにより、より高精度なモータ制御を行うものである。
[Torque command value calculation control]
The integrated controller 30 calculates the torque command values tTFL to tTRR after estimating the road surface friction coefficient μ before the vehicle behavior such as the yaw rate is detected as the actual measurement value. More accurate motor control is performed by calculating torque command values tTFL to tTRR based on the estimated value of the road surface friction coefficient μ.

[トルク指令値演算制御処理]
図2は、統合コントローラ30で実行されるトルク指令値演算制御処理のメインフローチャートである。これらは一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。以下、各ステップごとに説明する。
[Torque command value calculation control processing]
FIG. 2 is a main flowchart of a torque command value calculation control process executed by the integrated controller 30. These are executed at regular intervals, for example, every 5 ms. Hereinafter, each step will be described.

ステップS201では、各センサ信号、データを取り込む。すなわち、アクセル開度APS、ブレーキ踏力BRK、操舵角STR、横加速度YG1、YG2、前後加速度XG、ヨーレイトγの各検出値を取り込み、また各モータ3FL〜3RRの回転数Nfl〜Nrr及びトルク指令値TFL〜TRR、車体すべり角βの現在値データを取り込んでステップS202へ移行する。なお、横加速度YG1、YG2は2つの横加速度センサ24、25の2つの検出値である。   In step S201, each sensor signal and data is captured. That is, the detected values of accelerator opening APS, brake pedal force BRK, steering angle STR, lateral acceleration YG1, YG2, longitudinal acceleration XG, and yaw rate γ are taken in, and the rotational speeds Nfl to Nrr and torque command values of the motors 3FL to 3RR are taken. The present value data of TFL to TRR and body slip angle β is taken in, and the process proceeds to step S202. The lateral accelerations YG1 and YG2 are two detection values of the two lateral acceleration sensors 24 and 25.

ステップS202では、車速Vを次式で演算し、ステップS203へ移行する。
(数式1)
V = (Nfl/GG*R + Nfr/GG*R + Nrl/GG*R + Nrr/GG*R) /4
ここで、Rは各車輪2FL〜2RRの半径、GGは減速機4FL〜4RRの減速比である。
In step S202, the vehicle speed V is calculated by the following equation, and the process proceeds to step S203.
(Formula 1)
V = (Nfl / GG * R + Nfr / GG * R + Nrl / GG * R + Nrr / GG * R) / 4
Here, R is the radius of each wheel 2FL to 2RR, and GG is the reduction ratio of the reducers 4FL to 4RR.

ステップS203では後述する車両状態推定ルーチン及び路面摩擦係数演算ルーチンに基づき現在の車両状態を推定し、ステップS204へ移行する。   In step S203, the current vehicle state is estimated based on a vehicle state estimation routine and a road surface friction coefficient calculation routine described later, and the process proceeds to step S204.

ステップS204では、S203で推定された車両状態に基づき後述する各輪モータトルク指令値の演算と送信ルーチンで各輪2FL〜2RRのモータトルク指令値TFL〜TRRを演算し、駆動回路5FL〜5RRに出力して制御を終了する。   In step S204, motor torque command values TFL to TRR of the respective wheels 2FL to 2RR are calculated by calculation and transmission routine of each wheel motor torque command value, which will be described later, based on the vehicle state estimated in S203, and the driving circuits 5FL to 5RR are calculated. Output and end control.

[車両状態推定ルーチン]
図3は、図2のフローにおけるステップS203での車両挙動推定制御にかかる、各車両挙動パラメータの関係を示す図である。本実施例では路面摩擦係数μに基づき車両挙動を推定する。転舵角センサ21、ブレーキペダルセンサ22、横加速度センサ24、25の検出値である操舵角STR、ブレーキ踏力BRK、横加速度YG1、YG2に基づき、転舵角δ、制駆動路面反力Fx、ヨーモーメントMM及び横力YGを演算し、これに基づき路面摩擦係数μを決定する。
[Vehicle condition estimation routine]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the vehicle behavior parameters relating to the vehicle behavior estimation control in step S203 in the flow of FIG. In this embodiment, the vehicle behavior is estimated based on the road surface friction coefficient μ. Based on the steering angle STR, the brake pedal force BRK, and the lateral accelerations YG1 and YG2 detected by the turning angle sensor 21, the brake pedal sensor 22, and the lateral acceleration sensors 24 and 25, the turning angle δ, the braking / driving road surface reaction force Fx, The yaw moment MM and the lateral force YG are calculated, and the road surface friction coefficient μ is determined based on these.

(転舵角の演算)
本願における車両は前輪操舵タイプであるため、後輪転舵角は0である。したがって、前輪及び後輪の操舵角−転舵角マップMAP_STRfl及びMAP_STRfrから、操舵角STRに対応する前輪転舵角δfl、δfrの値を読み込み、以下のように演算する。
(数式2)
δfl = MAP_STRfl(STR)
δfr = MAP_STRfr(STR)
δrl = 0
δrr = 0
(Calculation of turning angle)
Since the vehicle in the present application is a front wheel steering type, the rear wheel turning angle is zero. Therefore, the values of the front wheel turning angles δfl and δfr corresponding to the steering angle STR are read from the steering angle-steering angle maps MAP_STRfl and MAP_STRfr of the front wheels and the rear wheels, and are calculated as follows.
(Formula 2)
δfl = MAP_STRfl (STR)
δfr = MAP_STRfr (STR)
δrl = 0
δrr = 0

(制駆動路面反力の演算)
制駆動路面反力Fxfl〜Fxrrは、モータトルク指令値TFL〜TRRと各輪2FL〜2RRの回転速度変化量から推定する。具体的な推定手法としては、例えば特開平6-98418(数11)に開示される方法を用いる。とりわけ機械式ブレーキを用いる場合、ブレーキ踏力BRKの値から前、後輪制動力マップを読み込んで、ブレーキ制動トルクTBL_FBR(BRK)及びTBL_RBR(BRK)とモータトルクTFL〜TRRとの和に基づき、制駆動路面反力Fxfl〜Fxrrを演算する。また、アンチスキッドブレーキングシステム作動時には、システム作動による制動トルク減少分を検出し、上記制動トルクを補正する。
(Calculation of braking / driving road surface reaction force)
The braking / driving road surface reaction forces Fxfl to Fxrr are estimated from the motor torque command values TFL to TRR and the rotational speed variation of each wheel 2FL to 2RR. As a specific estimation method, for example, a method disclosed in JP-A-6-98418 (Equation 11) is used. In particular, when using a mechanical brake, the front and rear wheel braking force maps are read from the brake pedal force BRK value, and the braking torque TBL_FBR (BRK) and TBL_RBR (BRK) are combined with the motor torque TFL to TRR. The driving road surface reaction forces Fxfl to Fxrr are calculated. Further, when the anti-skid braking system is operated, a braking torque decrease due to the system operation is detected, and the braking torque is corrected.

(ヨー角加速度及び横加速度の演算)
図4は、図2のフローにおけるステップS203での車両挙動推定制御にかかる、横加速度YG1,YG2と各車両挙動パラメータとの関係を示す図である。横力Fyは車両進行方向左向きを正とする。横加速度センサ24、25の取り付け位置を図4の位置とした場合、ヨー角加速度γ'(単位は、rad/s2、反時計回りを正とする)と重心位置の横加速度YG(単位は、m/s2、車両左向きを正とする)は次のように求められる。
(数式3)
γ' = (YG2-YG1)/L2
YG = YG1 + (YG2-YG1)*Lc/L2
(Calculation of yaw angular acceleration and lateral acceleration)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the lateral accelerations YG1 and YG2 and the vehicle behavior parameters, which are involved in the vehicle behavior estimation control in step S203 in the flow of FIG. The lateral force Fy is positive when the vehicle travels to the left. When the mounting positions of the lateral acceleration sensors 24 and 25 are the positions shown in FIG. 4, the yaw angular acceleration γ ′ (unit is rad / s 2 , counterclockwise is positive) and the lateral acceleration YG (unit is the center of gravity). , M / s 2 , where the vehicle left direction is positive) is obtained as follows.
(Formula 3)
γ '= (YG2-YG1) / L2
YG = YG1 + (YG2-YG1) * Lc / L2

(横力及びヨーモーメントの演算)
ヨー角加速度γ'及び横加速度YG値から、車両のヨー慣性設計値Iγ[kgm2]、車両質量設計値M[kg]を用いて、車両に働く横力FyとヨーモーメントMMを次のように演算する。
(数式4)
Fy = M*YG
MM = Iγ*γ'
(Calculation of lateral force and yaw moment)
From the yaw angular acceleration γ 'and the lateral acceleration YG value, the lateral force Fy and yaw moment MM acting on the vehicle are calculated using the vehicle yaw inertia design value I γ [kgm 2 ] and vehicle mass design value M [kg] Calculate as follows.
(Formula 4)
Fy = M * YG
MM = I γ * γ '

(前後輪の左右横力和の演算)
図3に示すように、左前輪で発生する横力をFyfl、右前輪で発生する横力をFyfr、左後輪で発生する横力をFyrl、右後輪で発生する横力をFyrrとし、前輪の左右転舵角が等しく(δfl=δfr=δf)と後輪の左右転舵角が等しい(δrl=δrr=δr)とすると、車両に働く横力FyとヨーモーメントMMについて次の関係式が成り立つ。
(数式5)

Figure 0004862423
ここでLf は前輪軸重心点距離[m]、Lr は後輪軸重心点距離[m]、Lt はトレッドベース距離(前後輪同一)[m]であり、それぞれ設計定数である。
上記数式5の第3項の影響は小さいものとして無視し、(Fyfl+Fyfr)および(Fyrl+Fyrr)を次のように求める。
(数式6)
Figure 0004862423
ここでδfとして(δfl+δfr)/2を用い、δrとして(δrl+δrr)/2を用いることとし、(Fyfl+Fyfr)を第1前輪横力和Fy_f、(Fyrl+Fyrr)を第1後輪横力和Fy_rに代入する。 (Calculation of left and right lateral force sum of front and rear wheels)
As shown in FIG. 3, the lateral force generated at the left front wheel is Fyfl, the lateral force generated at the right front wheel is Fyfr, the lateral force generated at the left rear wheel is Fyrl, and the lateral force generated at the right rear wheel is Fyrr, If the left and right turning angles of the front wheels are equal (δfl = δfr = δf) and the left and right turning angles of the rear wheels are equal (δrl = δrr = δr), then Holds.
(Formula 5)
Figure 0004862423
Here, Lf is the front wheel center of gravity distance [m], Lr is the rear wheel center of gravity center distance [m], and Lt is the tread base distance (same front and rear wheels) [m], which are design constants.
The influence of the third term of Equation 5 is ignored as being small, and (Fyfl + Fyfr) and (Fyrl + Fyrr) are obtained as follows.
(Formula 6)
Figure 0004862423
Here, (δfl + δfr) / 2 is used as δf, (δrl + δrr) / 2 is used as δr, (Fyfl + Fyfr) is the first front wheel lateral force sum Fy_f, and (Fyrl + Fyrr) is the first. Substitute in the rear wheel lateral force sum Fy_r.

(各輪荷重の演算)
車両静止状態での前輪荷重Wfと車両静止状態での後輪荷重Wr(単位はいずれもN)を次式で演算する。
(数式7)
Wf = M*Lr/(Lf+Lr)/2*9.8
Wr = M*Lf/(Lf+Lr)/2*9.8
次に、車両前後加速度XG、および、数式5で求めた重心位置の横加速度YGから、前後輪荷重移動量ΔWdと左右輪荷重移動量ΔWcを次のように演算する。
(数式8)

Figure 0004862423
ここで、hは重心高[m]である。そして、これらの値に基づき、以下の式で各輪の輪荷重を演算する。
(数式9)
Figure 0004862423
この方法以外に、センサを用いて検出した輪荷重値を用いても良い。 (Calculation of each wheel load)
The front wheel load Wf when the vehicle is stationary and the rear wheel load Wr (unit is N) when the vehicle is stationary are calculated by the following equations.
(Formula 7)
Wf = M * Lr / (Lf + Lr) /2*9.8
Wr = M * Lf / (Lf + Lr) /2*9.8
Next, the front-rear wheel load movement amount ΔWd and the left-right wheel load movement amount ΔWc are calculated as follows from the vehicle longitudinal acceleration XG and the lateral acceleration YG at the center of gravity obtained by Expression 5.
(Formula 8)
Figure 0004862423
Here, h is the center of gravity height [m]. Based on these values, the wheel load of each wheel is calculated by the following equation.
(Formula 9)
Figure 0004862423
In addition to this method, a wheel load value detected using a sensor may be used.

(路面摩擦係数探索範囲の設定)
路面摩擦係数μの推定にあっては、ある一定範囲の中から条件に適合する値を探索して推定する方法を用いるため、あらかじめ探索すべき一定範囲を確定する必要がある。したがって、探索範囲の最小値をm_minとして0.05を設定し、最大値をm_maxとして1.0を設定する。また、探索範囲の探索刻み幅Δmを例えば0.05に設定する。
(Setting the road friction coefficient search range)
The estimation of the road surface friction coefficient μ uses a method of searching for and estimating a value that meets a condition from a certain fixed range, and therefore it is necessary to determine a fixed range to be searched in advance. Therefore, 0.05 is set as m_min as the minimum value of the search range, and 1.0 is set as m_max as the maximum value. Further, the search step width Δm of the search range is set to 0.05, for example.

(路面摩擦係数の探索)
高精度な車両制御を行うため、本願では前輪2FL,2FRと後輪2RL,2RRのそれぞれにおける路面摩擦係数μを探索・推定する。前輪2FL,2FRにおける路面摩擦係数μの探索にあたっては、前輪横力FyfとヨーモーメントMMに基づき演算された第1前輪横力和Fy_f(数式6参照)と、後述の前輪位置の路面摩擦演算ルーチンにて前輪すべり角αfl,αfr及び前輪制駆動路面反力Fxfl,Fxfrに基づき演算される第2前輪横力和Fymfの差が最小となる路面摩擦係数μを選択し、推定前輪路面摩擦係数mfとする。
(Search for road friction coefficient)
In order to perform highly precise vehicle control, the present application searches and estimates the road surface friction coefficient μ in each of the front wheels 2FL and 2FR and the rear wheels 2RL and 2RR. When searching for the road surface friction coefficient μ for the front wheels 2FL and 2FR, the first front wheel lateral force sum Fy_f (see Formula 6) calculated based on the front wheel lateral force Fyf and the yaw moment MM, and a road surface friction calculation routine for the front wheel position described later. Select the road friction coefficient μ that minimizes the difference between the second front wheel lateral force sums Fymf calculated based on the front wheel slip angles αfl, αfr and the front wheel braking / driving road surface reaction forces Fxfl, Fxfr, and estimate the front wheel road surface friction coefficient mf And

同様に、後輪2RL,2RRについても後輪横力FyrとヨーモーメントMMに基づき演算された第1後輪横力和Fy_r(数式6参照)と、後述の後輪位置の路面摩擦演算ルーチンにて後輪すべり角αrl,αrr及び後輪制駆動路面反力Fxrl,Fxrrに基づき演算される第2後輪横力和Fymrの差が最小となる路面摩擦係数μを選択し、推定後輪路面摩擦係数mrとする。   Similarly, for the rear wheels 2RL and 2RR, the first rear wheel lateral force sum Fy_r (see Formula 6) calculated based on the rear wheel lateral force Fyr and the yaw moment MM and the road surface friction calculation routine for the rear wheel position described later are used. Select the road surface friction coefficient μ that minimizes the difference between the second rear wheel lateral force sum Fymr calculated based on the rear wheel slip angles αrl, αrr and the rear wheel braking / driving road surface reaction force Fxrl, Fxrr. The coefficient of friction is mr.

(スリップ率に基づく路面摩擦係数の演算:前輪)
各輪のスリップ率Sfl〜Srrおよび制駆動路面反力Fxの関係から、スリップ率Sに基づく前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにおける路面摩擦係数mf0,mr0を推定する。
まず、前輪2FL,2FRにおける前輪スリップ路面摩擦係数mf0を推定する。ここでは以下の式に基づき、前輪2FL,2FRのすべり角αfl,αfrが小さい状態か否かを次の条件から判定し、mf0を設定する。
| αfl+αfr |/2 ≧ 0.5/180*π
前輪すべり角αfは大きいと判断し、前輪スリップ路面摩擦係数mf0 = 1 に設定
| αfl+αfr |/2 < 0.5/180*π のときのとき
前輪すべり角αfは小さい大きいと判断し、以下の式に基づき前輪スリップ路面摩擦係数mf0を推定
(数式10)
m0_fl = MAP_FM(|Sfl|,|Fxfl/Wfl|)
m0_fr = MAP_FM(|Sfr|,|Fxfr/Wfr|)
ここで、前輪2FL,2FRのスリップ率Sfl,Sfrは次式で求められる。
(数式11)
左前輪: V- ( Nfl / GG*R ) ≧ 0 のとき Sfl = {V-(Nfl/GG*R)}/V
V- ( Nfl / GG*R ) < 0 のとき Sfl = {V-(Nfl/GG*R)}/(Nfl/GG*R)
右前輪: V- ( Nfr / GG*R ) ≧ 0 のとき Sfr = {V-(Nfr/GG*R)}/V
V- ( Nfr / GG*R ) < 0 のとき Sfl = {V-(Nfr/GG*R)}/(Nfr/GG*R)
また、MAP_FMは前輪における特性マップであり、スリップ率Sfl,Sfrと、前輪2fl,2frにおける路面反力Fxfl,Fxfrと輪荷重Wfl,Wfrの比である。図5に、MAP_FMの一例を示す。ここで、スリップ率の絶対値が小さい場合(ロック傾向にもスリップ傾向にもない場合)には、スリップ率の検出精度が十分得にくいため、スリップ率Sfの絶対値が0.05以下の車輪が存在する場合、路面摩擦係数mf0を1として出力し、路面摩擦係数mfの推定を行わない。
(Calculation of road friction coefficient based on slip ratio: front wheels)
From the relationship between the slip ratios Sfl to Srr of each wheel and the braking / driving road surface reaction force Fx, the road surface friction coefficients mf0 and mr0 at the front wheels 2FL and 2FR and the rear wheels 2RL and 2RR based on the slip ratio S are estimated.
First, the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 for the front wheels 2FL and 2FR is estimated. Here, based on the following equation, whether or not the slip angles αfl and αfr of the front wheels 2FL and 2FR are small is determined from the following condition, and mf0 is set.
| αfl + αfr | / 2 ≧ 0.5 / 180 * π
The front wheel slip angle αf is judged to be large, and the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 = 1 is set.
αfl + αfr | / 2 <0.5 / 180 * π When the front wheel slip angle αf is judged to be small and large, the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 is estimated based on the following formula (Formula 10)
m0_fl = MAP_FM (| Sfl |, | Fxfl / Wfl |)
m0_fr = MAP_FM (| Sfr |, | Fxfr / Wfr |)
Here, the slip ratios Sfl and Sfr of the front wheels 2FL and 2FR are obtained by the following equations.
(Formula 11)
Left front wheel: When V- (Nfl / GG * R) ≥ 0, Sfl = {V- (Nfl / GG * R)} / V
When V- (Nfl / GG * R) <0, Sfl = {V- (Nfl / GG * R)} / (Nfl / GG * R)
Right front wheel: When V- (Nfr / GG * R) ≥ 0, Sfr = {V- (Nfr / GG * R)} / V
When V- (Nfr / GG * R) <0, Sfl = {V- (Nfr / GG * R)} / (Nfr / GG * R)
MAP_FM is a characteristic map for the front wheels, and is a ratio of the slip ratios Sfl, Sfr and the road surface reaction forces Fxfl, Fxfr to the wheel loads Wfl, Wfr at the front wheels 2fl, 2fr. FIG. 5 shows an example of MAP_FM. Here, when the absolute value of the slip ratio is small (when there is neither a lock tendency nor a slip tendency), there is a wheel with an absolute value of the slip ratio Sf of 0.05 or less because the detection accuracy of the slip ratio is difficult to obtain sufficiently. In this case, the road surface friction coefficient mf0 is output as 1, and the road surface friction coefficient mf is not estimated.

(スリップ率に基づく路面摩擦係数の演算:後輪)
後輪2RL,2RRについても、前輪と同様に後輪2RL,2RRにおける後輪スリップ路面摩擦係数mr0を推定する。
| αrl+αrr |/2 ≧ 0.5/180*πのとき
後輪すべり角αrは大きいと判断し、後輪スリップ路面摩擦係数mr0 = 1 に設定
| αrl+αrr |/2 < 0.5/180*π | αrl+αrr |/2 ≧ 0.5/180*π のとき
後輪すべり角αrは小さいと判断し、後輪スリップ率Sr及び後輪路面反力Fxrに基づきに基づき後輪スリップ路面摩擦係数mr0を推定
(数式12)
m0_rl = MAP_FM(|Srl|,|Fxrl/Wrl|)
m0_rr = MAP_FM(|Srr|,|Fxrr/Wrr|)
ここで、後輪2RL,2RRのスリップ率Srl,Srrは次式で求められる。MAP_RMは後輪におけるスリップ率Srl,Srrと路面反力Fxrl,Fxrrと輪荷重Wrl,Wrrの比のマップである。
(数式13)
左後輪: V- ( Nrl / GG*R ) ≧ 0 のとき Srl = {V-(Nrl/GG*R)}/V
V- ( Nrl / GG*R ) < 0 のとき Srl = {V-(Nrl/GG*R)}/(Nrl/GG*R)
右後輪: V- ( Nrr / GG*R ) ≧ 0 のとき Srr = {V-(Nrr/GG*R)}/V
V- ( Nrr / GG*R ) < 0 のとき Srr = {V-(Nrr/GG*R)}/(Nrr/GG*R)
後輪の場合も、スリップ率Srの絶対値が0.05以下の車輪が存在する場合、後輪スリップ路面摩擦係数mr0を1として出力し、後輪路面摩擦係数mrの推定を行わない。
(Calculation of road friction coefficient based on slip ratio: rear wheel)
For the rear wheels 2RL and 2RR, the rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 at the rear wheels 2RL and 2RR is estimated in the same manner as the front wheels.
αrl + αrr | / 2 ≥ 0.5 / 180 * π Judge that rear wheel slip angle αr is large and set rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 = 1
αrl + αrr | / 2 <0.5 / 180 * π | αrl + αrr | / 2 ≥ 0.5 / 180 * π Judge that the rear-wheel slip angle αr is small, the rear-wheel slip ratio Sr and the rear-wheel road surface reaction force Estimate rear wheel slip road friction coefficient mr0 based on Fxr (Formula 12)
m0_rl = MAP_FM (| Srl |, | Fxrl / Wrl |)
m0_rr = MAP_FM (| Srr |, | Fxrr / Wrr |)
Here, the slip ratios Srl and Srr of the rear wheels 2RL and 2RR are obtained by the following equations. MAP_RM is a map of the ratio of slip ratios Srl, Srr and road reaction forces Fxrl, Fxrr and wheel loads Wrl, Wrr at the rear wheels.
(Formula 13)
Left rear wheel: Srl = {V- (Nrl / GG * R)} / V when V- (Nrl / GG * R) ≥ 0
When V- (Nrl / GG * R) <0, Srl = {V- (Nrl / GG * R)} / (Nrl / GG * R)
Right rear wheel: When V- (Nrr / GG * R) ≥ 0, Srr = {V- (Nrr / GG * R)} / V
When V- (Nrr / GG * R) <0, Srr = {V- (Nrr / GG * R)} / (Nrr / GG * R)
Also in the case of the rear wheel, if there is a wheel having an absolute value of the slip ratio Sr of 0.05 or less, the rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 is output as 1, and the rear wheel road surface friction coefficient mr is not estimated.

(各輪横力の演算)
1. 前輪
前輪スリップ路面摩擦係数mf0と、前輪推定路面摩擦係数mfとの大小を比較し、mf>mf0の場合には、mf = mf0とする。mf≦mf0の場合はmfはそのままである。これは前述のスリップ率に基づく路面摩擦係数の演算により、タイヤすべり角が大きい場合及びスリップ率が極小の場合、前輪スリップ路面摩擦係数mf0=1を演算しているのでmf≦mf0となりmfがそのまま採用される。一方、すべり角が小さい場合、後述の前輪推定路面摩擦係数mfの探索が上手く行かず、mf=1を出力しており、前輪スリップ路面摩擦係数mf0は前述のMAPに基づき1以下の値を出力しているので、mf>mf0となり、mf = mf0が採用される。このようにして前輪推定路面摩擦係数mfに基づき、前輪2FL,2FRの横力Fyfl,Fyfr(図3参照)を次式で演算する。演算は前輪におけるタイヤ特性マップMAP_FTを使用する。
(数式14)
Fyfl = MAP_FT(Wfl, Fxfl, m_opt, αfl )
Fyfr = MAP_FT(Wfr, Fxfr, m_opt, αfr )
2. 後輪
後輪においても、前輪と同様、後輪スリップ率Srに基づく後輪スリップ路面摩擦係数mr0と、後輪推定路面摩擦係数mrとの大小を比較し、mr>mr0の場合には、mr = mr0とする。mr≦mr0の場合はmrはそのままである。これは前述のスリップ率に基づく路面摩擦係数の演算により、タイヤすべり角が大きい場合及びスリップ率が極小の場合、前輪スリップ路面摩擦係数mr0=1を演算しているのでmr≦mr0となりmrがそのまま採用される。一方、すべり角が小さい場合、後述の前輪推定路面摩擦係数mfの探索が上手く行かず、mr=1を出力しており、前輪スリップ路面摩擦係数mr0は前述のMAPに基づき1以下の値を出力しているので、mr>mr0となり、mr = mr0が採用される。このようにして後輪推定路面摩擦係数mrに基づき、後輪2RL,2RRの横力Fyrl,Fyrr(図3参照)を次式で演算する。演算は前輪におけるタイヤ特性マップMAP_RTを使用する。
(数式15)
Fyrl = MAP_RT(Wrl, Fxrl, m_opt, αrl )
Fyrr = MAP_RT(Wrr, Fxrr, m_opt, αrr )
(Calculation of lateral force for each wheel)
1. Front wheel The front wheel slip road surface friction coefficient mf0 and the front wheel estimated road surface friction coefficient mf are compared. When mf> mf0, mf = mf0 is set. When mf ≦ mf0, mf remains as it is. This is due to the calculation of the road surface friction coefficient based on the slip ratio described above. When the tire slip angle is large and the slip ratio is minimal, the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 = 1 is calculated, so mf ≦ mf0 and mf remains unchanged. Adopted. On the other hand, when the slip angle is small, the search for the estimated front wheel friction coefficient mf, which will be described later, does not go well, and mf = 1 is output, and the front wheel slip road friction coefficient mf0 outputs a value of 1 or less based on the aforementioned MAP. Therefore, mf> mf0 and mf = mf0 is adopted. In this way, the lateral forces Fyfl and Fyfr (see FIG. 3) of the front wheels 2FL and 2FR are calculated by the following equation based on the estimated front wheel friction coefficient mf. The calculation uses the tire characteristic map MAP_FT at the front wheels.
(Formula 14)
Fyfl = MAP_FT (Wfl, Fxfl, m_opt, αfl)
Fyfr = MAP_FT (Wfr, Fxfr, m_opt, αfr)
2. Rear wheel As with the front wheel, the rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 based on the rear wheel slip ratio Sr is compared with the estimated rear wheel road surface friction coefficient mr, and if mr> mr0, mr = mr0. If mr ≦ mr0, mr remains unchanged. This is due to the calculation of the road surface friction coefficient based on the slip ratio described above. When the tire slip angle is large and the slip ratio is minimum, the front wheel slip road surface friction coefficient mr0 = 1 is calculated, so mr ≦ mr0 and mr remains unchanged. Adopted. On the other hand, if the slip angle is small, the search for the estimated front wheel friction coefficient mf, which will be described later, is not successful, and mr = 1 is output, and the front wheel slip road friction coefficient mr0 outputs a value of 1 or less based on the above-mentioned MAP. Therefore, mr> mr0 and mr = mr0 is adopted. Thus, based on the estimated rear wheel friction coefficient mr, the lateral forces Fyrl and Fyrr (see FIG. 3) of the rear wheels 2RL and 2RR are calculated by the following equations. The calculation uses a tire characteristic map MAP_RT at the front wheels.
(Formula 15)
Fyrl = MAP_RT (Wrl, Fxrl, m_opt, αrl)
Fyrr = MAP_RT (Wrr, Fxrr, m_opt, αrr)

[車両挙動推定制御処理]
図6は、図2のステップS203で実行される車両状態推定制御処理のルーチンである。以下、各ステップにつき説明する。
[Vehicle behavior estimation control processing]
FIG. 6 is a routine of the vehicle state estimation control process executed in step S203 of FIG. Hereinafter, each step will be described.

ステップS401では、各輪転舵角δfl〜δrrを演算し、ステップS402へ移行する。   In step S401, each wheel turning angle δfl to δrr is calculated, and the process proceeds to step S402.

ステップS402では、各輪制駆動路面反力Fxfl〜Fxrrを演算し、ステップS403へ移行する。   In step S402, each wheel drive road surface reaction force Fxfl to Fxrr is calculated, and the process proceeds to step S403.

ステップS403では、ヨーモーメントMM、横力YGを演算し、ステップS404へ移行する。   In step S403, yaw moment MM and lateral force YG are calculated, and the process proceeds to step S404.

ステップS404では、第1前後輪横力和Fy_f,Fy_rを求め、ステップS405へ移行する。   In step S404, first front and rear wheel lateral force sums Fy_f and Fy_r are obtained, and the process proceeds to step S405.

ステップS405では、各輪荷重Wfl〜Wrrを演算し、ステップS406へ移行する。   In step S405, the wheel loads Wfl to Wrr are calculated, and the process proceeds to step S406.

ステップS406では、路面摩擦係数μの探索範囲の最小値m_minとして0.05を設定し、最大値m_maxとして1.0を設定する。また、探索刻み幅Δmを0.05に設定し、ステップS407へ移行する。   In step S406, 0.05 is set as the minimum value m_min of the search range of the road surface friction coefficient μ, and 1.0 is set as the maximum value m_max. Further, the search step width Δm is set to 0.05, and the process proceeds to step S407.

ステップS407では前輪2FL,2FRの推定路面摩擦係数mfを演算し、ステップS408へ移行する。このステップについては前輪位置の路面摩擦演算ルーチンで後述する。   In step S407, the estimated road surface friction coefficient mf of the front wheels 2FL and 2FR is calculated, and the process proceeds to step S408. This step will be described later in the road friction calculation routine for the front wheel position.

ステップS408では後輪2RL,2RRの推定路面摩擦係数mrを演算し、ステップS409へ移行する。このステップについては後輪位置の路面摩擦演算ルーチン後述する。   In step S408, the estimated road surface friction coefficient mr of the rear wheels 2RL and 2RR is calculated, and the process proceeds to step S409. This step will be described later in the road friction calculation routine for the rear wheel position.

ステップS409では、前輪スリップ率Sfl,Sfrからスリップ率を考慮した前輪スリップ路面摩擦係数mf0を推定し、ステップS410へ移行する。   In step S409, the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 considering the slip ratio is estimated from the front wheel slip ratios Sfl and Sfr, and the process proceeds to step S410.

ステップS410では、後輪スリップ率Srl,Srrからスリップ率を考慮した後輪スリップ路面摩擦係数mr0を推定し、ステップS411へ移行する。   In step S410, the rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 is estimated from the rear wheel slip ratios Srl and Srr in consideration of the slip ratio, and the process proceeds to step S411.

ステップS411では、前輪推定路面摩擦係数mfがスリップ率を考慮した前輪スリップ路面摩擦係数mf0よりも大きいかどうかが判断され、YESであればステップS412へ移行し、NOであればステップS413へ移行する。   In step S411, it is determined whether the front wheel estimated road surface friction coefficient mf is larger than the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 considering the slip ratio. If YES, the process proceeds to step S412. If NO, the process proceeds to step S413. .

ステップS412では、前輪路面摩擦係数mf = スリップ率を考慮した前輪スリップ路面摩擦係数mf0とし、ステップS413へ移行する。   In step S412, the front wheel road surface friction coefficient mf is set to the front wheel slip road surface friction coefficient mf0 considering the slip ratio, and the process proceeds to step S413.

ステップS413では、後輪推定路面摩擦係数mrがスリップ率を考慮した後輪スリップ路面摩擦係数mr0よりも大きいかどうかが判断され、YESであればステップS414へ移行し、NOであればステップS414へ移行する。   In step S413, it is determined whether the estimated rear wheel road friction coefficient mr is larger than the rear wheel slip road friction coefficient mr0 considering the slip ratio. If YES, the process proceeds to step S414, and if NO, the process proceeds to step S414. Transition.

ステップS414では、後輪路面摩擦係数mr = スリップ率を考慮した後輪スリップ路面摩擦係数mr0とし、ステップS415へ移行する。   In step S414, the rear wheel road surface friction coefficient mr is set to be the rear wheel slip road surface friction coefficient mr0 considering the slip ratio, and the process proceeds to step S415.

ステップS415では各輪横力Fyfl〜Fyrrを演算し、本ルーチンを終了する。   In step S415, each wheel lateral force Fyfl to Fyrr is calculated, and this routine is terminated.

[前輪位置の路面摩擦演算ルーチン]
図7は図6のフローにおけるステップS407での前輪位置の路面摩擦係数mfの演算にかかるフローである。
(探索初期値設定)
路面摩擦係数μの推定値mfを探索するため、まず探索開始時点の前輪路面摩擦係数m_minを設定する。次に、推定前輪路面摩擦係数mfの候補m_optの初期値としてm_minを設定する。また、J_opt(後述)として、十分大きな値(例えば1000000)を入力する。
[Road friction calculation routine for front wheel position]
FIG. 7 is a flow related to the calculation of the road surface friction coefficient mf at the front wheel position in step S407 in the flow of FIG.
(Search initial value setting)
In order to search for the estimated value mf of the road surface friction coefficient μ, first, the front wheel road surface friction coefficient m_min at the start of the search is set. Next, m_min is set as the initial value of the candidate m_opt of the estimated front wheel surface friction coefficient mf. Also, a sufficiently large value (for example, 1000000) is input as J_opt (described later).

(前輪タイヤすべり角演算)
車体すべり角β(図3の点Pにおける車体すべり角)に対する前輪2FL,2FRのタイヤすべり角αfl,αfrを次式で演算する。車体すべり角βと前輪タイヤすべり角αfl,αfrとの関係がおおよそ次の関係にあることは、「自動車の運動と制御(山海堂、著者:安部正人)」の第3章(p.54)に示されている。また、タイヤ回転面の向きに対してタイヤ中央の進行の向きが時計周りの状況を正の向きにとる(図3参照)。
(数式16)
αfl = (V*β+(Lf+Lr)*γ)/(V-Lt*γ/2) - δfl
αfr = (V*β+(Lf+Lr)*γ)/(V+Lt*γ/2) - δfr
(Front wheel tire slip angle calculation)
The tire slip angles αfl and αfr of the front wheels 2FL and 2FR with respect to the vehicle slip angle β (the vehicle slip angle at the point P in FIG. 3) are calculated by the following equations. The relationship between the body slip angle β and the front tire slip angles αfl, αfr is roughly the following relationship: Chapter 3 (p.54) of “Automotive Movement and Control (Sankaido, Author: Masato Abe)” Is shown in In addition, the traveling direction of the center of the tire is a clockwise direction with respect to the direction of the tire rotation surface (see FIG. 3).
(Formula 16)
αfl = (V * β + (Lf + Lr) * γ) / (V-Lt * γ / 2)-δfl
αfr = (V * β + (Lf + Lr) * γ) / (V + Lt * γ / 2)-δfr

(前輪横力和推定値演算)
タイヤの特性マップを用い、前輪推定路面摩擦係数mに対応する第2前輪横力和Fymfを次式に基づいて演算する。
(数式17)
第2前輪横力和Fymf = MAP_FT(Wfl Fxfl, m, αfl ) + MAP_FT(Wfr, Fxfr, m, αfr )
(Front wheel lateral force sum estimated value calculation)
Using the tire characteristic map, a second front wheel lateral force sum Fymf corresponding to the estimated front wheel friction coefficient m is calculated based on the following equation.
(Formula 17)
Second front wheel lateral force sum Fymf = MAP_FT (Wfl Fxfl, m, αfl) + MAP_FT (Wfr, Fxfr, m, αfr)

ここで、MAP_FTは、輪荷重、制駆動路面反力、路面摩擦係数、及び前輪タイヤすべり角αfl,αfrに対して、前輪タイヤ3FL、3FRが発生する横力を出力するようデータが入力された4入力1出力のマップである。路面摩擦係数が小さいほど出力される横力の絶対値が小さく、また制駆動路面反力の絶対値が大きいほど出力される横力の絶対値が小さい値となるよう設定されている。   Here, MAP_FT is inputted with data to output the lateral force generated by the front wheel tires 3FL and 3FR with respect to the wheel load, braking / driving road surface reaction force, road surface friction coefficient, and front wheel tire slip angles αfl and αfr. It is a map of 4 inputs and 1 output. The absolute value of the lateral force that is output is smaller as the road surface friction coefficient is smaller, and the absolute value of the lateral force that is output is smaller as the absolute value of the braking / driving road surface reaction force is larger.

(第1、第2前輪横力和の差の最小化)
この第2前輪横力和推定値Fymfと、第1前輪横力和Fy_fとの差が最小となる路面摩擦係数μの組み合わせを探索する。まず、第1、第2前輪横力和Fy_f,Fymfの値が近いほど、小さい値を出力する関数の値Jを演算する。ここでは関数として次のものを使用する。
(数式18)
J = | 第2前輪横力和Fymf -第1前輪横力和Fy_f |
他にも
(数式19)
J=(第2前輪横力和Fymf - 第1前輪横力和Fy_f)2
などとしてもよい。
(Minimization of difference between first and second front wheel lateral force sum)
A search is made for a combination of the road surface friction coefficient μ that minimizes the difference between the second front wheel lateral force sum estimated value Fymf and the first front wheel lateral force sum Fy_f. First, the value J of the function that outputs a smaller value is calculated as the values of the first and second front wheel lateral force sums Fy_f and Fymf are closer. Here, the following functions are used.
(Formula 18)
J = | 2nd front wheel lateral force sum Fymf-1st front wheel lateral force sum Fy_f |
Other (Formula 19)
J = (2nd front wheel lateral force sum Fymf-1st front wheel lateral force sum Fy_f) 2
And so on.

ここで、Jが既に格納してあるJ_opt以下である場合には、それまでの路面摩擦係数であるmの中で、第2前輪横力和Fymfが第1前輪横力和Fy_fに最も近いmと判断する。その場合、評価値J_opt、路面摩擦係数候補値m_optを次のように更新する。J_opt以上であれば更新しない。
(数式20)
J_opt=J, m_opt=m
Here, if J is less than or equal to the stored J_opt, the second front wheel lateral force sum Fymf is the closest m to the first front wheel lateral force sum Fy_f among the road surface friction coefficients m so far. Judge. In that case, the evaluation value J_opt and the road surface friction coefficient candidate value m_opt are updated as follows. If it is more than J_opt, it is not updated.
(Formula 20)
J_opt = J, m_opt = m

また、路面摩擦係数μの次の探索候補値mをΔmを加えた値に更新する。更新後、路面摩擦係数μの探索値mが、探索範囲の上限値m_maxを越えているか否かを判定する。越えていない場合には再度前輪タイヤすべり角αfl,αfrの演算からやり直し、上限値m_maxを越えている場合には、路面摩擦係数μの推定値の候補値として、この探索値mをとして設定する。超えていない場合は前輪路面摩擦係数mfにm_optを代入する。   Further, the next search candidate value m of the road surface friction coefficient μ is updated to a value obtained by adding Δm. After the update, it is determined whether or not the search value m of the road surface friction coefficient μ exceeds the upper limit value m_max of the search range. If not, start again from the calculation of the front tire slip angles αfl, αfr. If the upper limit m_max is exceeded, set this search value m as a candidate value for the estimated value of the road surface friction coefficient μ. . If not, substitute m_opt for the front wheel road surface friction coefficient mf.

すなわち、この路面摩擦係数の探索・推定制御にあっては、前輪路面摩擦係数範囲m_min〜m_maxの間で路面摩擦係数をΔm刻みで変更する。タイヤ特性マップMAP_FTを用いて演算した第1、2前輪横力和Fy_f,Fymfの値が近い前輪路面摩擦係数mfを抽出する。   That is, in this road surface friction coefficient search / estimation control, the road surface friction coefficient is changed in increments of Δm between the front wheel road surface friction coefficient ranges m_min to m_max. A front wheel road surface friction coefficient mf having a similar value of the first and second front wheel lateral force sums Fy_f and Fymf calculated using the tire characteristic map MAP_FT is extracted.

[前輪位置の路面摩擦演算ルーチン:処理]
図7は、前輪路面摩擦係数の探索・推定制御処理ルーチンである。以下、各ステップにつき説明する。
[Road friction calculation routine for front wheel position: processing]
FIG. 7 is a front wheel road surface friction coefficient search / estimation control processing routine. Hereinafter, each step will be described.

ステップS501では、探索開始時点の路面摩擦係数μとしてm_minを設定し、ステップS502へ移行する。   In step S501, m_min is set as the road surface friction coefficient μ at the search start time, and the process proceeds to step S502.

ステップS502では、m_optの初期値としてm_minを設定する。また、J_optに1000000を入力してステップS503へ移行する。   In step S502, m_min is set as the initial value of m_opt. Further, 1000000 is input to J_opt, and the process proceeds to step S503.

ステップS503では、前輪2FL,2FRのタイヤすべり角αfl,αfrを演算し、ステップS504へ移行する。   In step S503, tire slip angles αfl and αfr of the front wheels 2FL and 2FR are calculated, and the process proceeds to step S504.

ステップS504では、探索開始時における路面摩擦係数mに対応する第2前輪横力和Fymfをマップから読み込み、ステップS505へ移行する。   In step S504, the second front wheel lateral force sum Fymf corresponding to the road surface friction coefficient m at the start of the search is read from the map, and the process proceeds to step S505.

ステップS505では、第1、第2前輪横力和Fy_f,Fymfが近いほど小さい値を出力する関数の値Jを演算し、ステップS506へ移行する。   In step S505, the value J of the function that outputs a smaller value as the first and second front wheel lateral force sums Fy_f and Fymf are closer is calculated, and the process proceeds to step S506.

ステップS506では、関数Jが既に格納してあるJ_opt以下であるかどうかが判断され、YESであればステップS507へ移行し、NOであればステップS508へ移行する。   In step S506, it is determined whether or not the function J is equal to or less than the stored J_opt. If YES, the process proceeds to step S507, and if NO, the process proceeds to step S508.

ステップS507では、評価値J_opt、前輪路面摩擦係数候補値m_optを J_opt=J , m_opt=mのように更新し、ステップS508へ移行する。   In step S507, the evaluation value J_opt and the front wheel road surface friction coefficient candidate value m_opt are updated as J_opt = J, m_opt = m, and the process proceeds to step S508.

ステップS508では、路面摩擦係数μの次の探索候補値mをΔmを加え、ステップS509へ移行する。   In step S508, Δm is added to the next search candidate value m of the road surface friction coefficient μ, and the process proceeds to step S509.

ステップS509では、路面摩擦係数μの探索値mが、探索範囲の上限値m_maxを越えているか否かを判断し、YESであればステップS510へ移行し、NOであればステップS503へ戻る。   In step S509, it is determined whether or not the search value m of the road surface friction coefficient μ exceeds the search range upper limit value m_max. If YES, the process proceeds to step S510, and if NO, the process returns to step S503.

ステップS510では路面摩擦係数μの推定値の候補値としてこの探索値mをとして設定し、前述のS407へ路面摩擦係数μの推定値の候補値としてこの探索値mをmfとして出力して本ルーチンを終了する。   In step S510, this search value m is set as a candidate value for the estimated value of the road surface friction coefficient μ, and this search value m is output as mf as a candidate value for the estimated value of the road surface friction coefficient μ to the aforementioned S407. Exit.

[後輪位置の路面摩擦演算ルーチン]
図8は図6のフローにおけるステップS408での後輪位置の路面摩擦係数mrの演算にかかるフローである。 後輪においても、前輪と同様に探索開始時点の後輪路面摩擦係数m_minを設定し、推定前輪路面摩擦係数mfの候補m_optの初期値としてm_minを設定する。また、J_opt(後述)として、十分大きな値(例えば1000000)を入力する。
[Rear surface friction calculation routine]
FIG. 8 is a flow related to the calculation of the road surface friction coefficient mr at the rear wheel position in step S408 in the flow of FIG. As with the front wheels, the rear wheel road surface friction coefficient m_min at the start of the search is set for the rear wheels, and m_min is set as an initial value of the candidate m_opt for the estimated front wheel road surface friction coefficient mf. Also, a sufficiently large value (for example, 1000000) is input as J_opt (described later).

(後輪タイヤすべり角演算)
前輪と同様に車体すべり角β(図3の点Pにおける車体すべり角)に対する後輪2RL,2RRのタイヤすべり角αrl,αrrを次式で演算する。
(数式21)
αrl = (V*β+(Lf+Lr)*γ)/(V-Lt*γ/2) - δrl
αrr = (V*β+(Lf+Lr)*γ)/(V+Lt*γ/2) - δrr
(Rear wheel tire slip angle calculation)
Similar to the front wheels, the tire slip angles αrl and αrr of the rear wheels 2RL and 2RR with respect to the vehicle slip angle β (the vehicle slip angle at the point P in FIG. 3) are calculated by the following equations.
(Formula 21)
αrl = (V * β + (Lf + Lr) * γ) / (V-Lt * γ / 2)-δrl
αrr = (V * β + (Lf + Lr) * γ) / (V + Lt * γ / 2)-δrr

(後輪横力和推定値演算)
タイヤの特性マップを用い、後輪推定路面摩擦係数mに対応する第2後輪横力和Fymrを次式に基づいて演算する。
(数式22)
第2後輪横力和Fymr = MAP_RT(Wrl Fxrl, m, αrl ) + MAP_RT(Wrr, Fxrr, m, αrr )
(Rear wheel lateral force sum estimated value calculation)
Using the tire characteristic map, the second rear wheel lateral force sum Fymr corresponding to the estimated rear wheel friction coefficient m is calculated based on the following equation.
(Formula 22)
Second rear wheel lateral force sum Fymr = MAP_RT (Wrl Fxrl, m, αrl) + MAP_RT (Wrr, Fxrr, m, αrr)

ここで、MAP_RTは、輪荷重、制駆動路面反力、路面摩擦係数、及びタイヤすべり角αrl,αrrに対する後輪タイヤ3RL、3RRの横力のマップである。路面摩擦係数が小さいほど出力される横力の絶対値が小さく、また制駆動路面反力の絶対値が大きいほど出力される横力の絶対値が小さい値となるよう設定されている。   Here, MAP_RT is a map of the lateral force of the rear wheel tires 3RL, 3RR with respect to the wheel load, braking / driving road surface reaction force, road surface friction coefficient, and tire slip angles αrl, αrr. The absolute value of the lateral force that is output is smaller as the road surface friction coefficient is smaller, and the absolute value of the lateral force that is output is smaller as the absolute value of the braking / driving road surface reaction force is larger.

(第1、第2後輪横力和の差の最小化)
この第2後輪横力和推定値Fymrと、第1後輪横力和Fy_rとの差が最小となる路面摩擦係数μの組み合わせを探索する。まず、第1、第2後輪横力和Fy_r,Fymrの値が近いほど、小さい値を出力する関数の値Jを演算する。
(数式23)
J = | 第2後輪横力和Fymr -第1後輪横力和Fy_r |
他にも
J=(第2後輪横力和Fymr - 第1後輪横力和Fy_r)2
などとしてもよい。Jが既に格納してあるJ_opt以下である場合には、それまでの路面摩擦係数であるmの中で、第2前輪横力和Fymfが第1前輪横力和Fy_fに最も近いmと判断する。その場合、評価値J_opt、路面摩擦係数候補値m_optを次のように更新する。J_opt以上であれば更新しない。
(数式24)
J_opt=J, m_opt=m
(Minimization of the difference between the first and second rear wheel lateral force sums)
A search is made for a combination of the road surface friction coefficient μ that minimizes the difference between the second rear wheel lateral force sum estimated value Fymr and the first rear wheel lateral force sum Fy_r. First, the value J of the function that outputs a smaller value as the values of the first and second rear wheel lateral force sums Fy_r, Fymr are closer is calculated.
(Formula 23)
J = | 2nd rear wheel lateral force sum Fymr-1st rear wheel lateral force sum Fy_r |
Other
J = (second rear wheel lateral force sum Fymr-first rear wheel lateral force sum Fy_r) 2
And so on. If J is less than or equal to the stored J_opt, the second front wheel lateral force sum Fymf is determined to be m closest to the first front wheel lateral force sum Fy_f among the road surface friction coefficients m up to that point. . In that case, the evaluation value J_opt and the road surface friction coefficient candidate value m_opt are updated as follows. If it is more than J_opt, it is not updated.
(Formula 24)
J_opt = J, m_opt = m

また、路面摩擦係数μの次の探索候補値mをΔmを加えた値に更新し、路面摩擦係数μの探索値mが探索範囲の上限値m_maxを越えているか否かを判定する。越えていない場合には再度後輪タイヤすべり角αrl,αrrの演算からやり直し、上限値m_maxを越えている場合には、路面摩擦係数μの候補値として、この探索値mをとして設定する。超えていない場合は後輪路面摩擦係数mrにm_optを代入する。   Further, the next search candidate value m of the road surface friction coefficient μ is updated to a value obtained by adding Δm, and it is determined whether or not the search value m of the road surface friction coefficient μ exceeds the upper limit value m_max of the search range. If not exceeded, the calculation is performed again from the calculation of the rear wheel tire slip angles αrl and αrr. If the upper limit m_max is exceeded, the search value m is set as a candidate value for the road surface friction coefficient μ. If not, m_opt is substituted for the rear wheel road surface friction coefficient mr.

すなわち、前輪同様、後輪においても路面摩擦係数範囲m_min〜m_maxの間で路面摩擦係数をΔm刻みで変更し、タイヤ特性マップMAP_FTを用いて演算した第1、2後輪横力和Fy_r,Fymrの値が近い後輪路面摩擦係数mrを抽出する。   That is, as with the front wheels, the first and second rear wheel lateral force sums Fy_r, Fymr calculated using the tire characteristic map MAP_FT are changed in increments of Δm between the road surface friction coefficient ranges m_min to m_max in the rear wheels. The rear wheel road surface friction coefficient mr with a close value is extracted.

なお、前輪及び後輪ぞれぞれにおける第1、第2横力和(Fy_f,Fy_r),(Fymf,Fymr)の差が最も小さいという条件を用いて路面摩擦係数m_optを更新していた。しかし、路面摩擦係数の要求検出精度に応じて、タイヤ特性マップを用いて演算した横力和と検出した横力和との差が所定範囲に入ったものを小さいとみなして、路面摩擦係数m_optを更新してもよい。   Note that the road surface friction coefficient m_opt is updated using a condition that the difference between the first and second lateral force sums (Fy_f, Fy_r) and (Fymf, Fymr) at the front and rear wheels is the smallest. However, depending on the required detection accuracy of the road surface friction coefficient, it is considered that the difference between the lateral force sum calculated using the tire characteristic map and the detected lateral force sum falls within the predetermined range is small, and the road surface friction coefficient m_opt May be updated.

[後輪位置の路面摩擦演算ルーチン:処理]
図8は、後輪路面摩擦係数の探索・推定制御処理ルーチンである。以下、各ステップにつき説明する。
[Rear surface friction calculation routine: processing]
FIG. 8 is a rear wheel road surface friction coefficient search / estimation control processing routine. Hereinafter, each step will be described.

ステップS501では、探索開始時点の路面摩擦係数μとしてm_minを設定し、ステップS502へ移行する。   In step S501, m_min is set as the road surface friction coefficient μ at the search start time, and the process proceeds to step S502.

ステップS502では、m_optの初期値としてm_minを設定する。また、J_optに1000000を入力してステップS503へ移行する。   In step S502, m_min is set as the initial value of m_opt. Further, 1000000 is input to J_opt, and the process proceeds to step S503.

ステップS553では、後輪前輪2RL,2RRのタイヤすべり角αfl,αfrを演算し、ステップS554へ移行する。   In step S553, tire slip angles αfl and αfr of the rear front wheels 2RL and 2RR are calculated, and the process proceeds to step S554.

ステップS554では、探索開始時における路面摩擦係数mに対応する第2後輪横力和Fymrをマップから読み込み、ステップS555へ移行する。   In step S554, the second rear wheel lateral force sum Fymr corresponding to the road surface friction coefficient m at the start of the search is read from the map, and the process proceeds to step S555.

ステップS555では、第1、第2前輪横力和Fy_r,Fymrが近いほど小さい値を出力する関数の値Jを演算し、ステップS506へ移行する。   In step S555, the value J of the function that outputs a smaller value as the first and second front wheel lateral force sums Fy_r and Fymr are closer is calculated, and the process proceeds to step S506.

ステップS506では、関数Jが既に格納してあるJ_opt以下であるかどうかが判断され、YESであればステップS507へ移行し、NOであればステップS508へ移行する。   In step S506, it is determined whether or not the function J is equal to or less than the stored J_opt. If YES, the process proceeds to step S507, and if NO, the process proceeds to step S508.

ステップS507では、評価値J_opt、前輪路面摩擦係数候補値m_optを J_opt=J , m_opt=mのように更新し、ステップS508へ移行する。   In step S507, the evaluation value J_opt and the front wheel road surface friction coefficient candidate value m_opt are updated as J_opt = J, m_opt = m, and the process proceeds to step S508.

ステップS508では、路面摩擦係数μの次の探索候補値mをΔmを加え、ステップS509へ移行する。   In step S508, Δm is added to the next search candidate value m of the road surface friction coefficient μ, and the process proceeds to step S509.

ステップS509では、路面摩擦係数μの探索値mが、探索範囲の上限値m_maxを越えているか否かを判断し、YESであればステップS510へ移行し、NOであればステップS503へ戻る。   In step S509, it is determined whether or not the search value m of the road surface friction coefficient μ exceeds the search range upper limit value m_max. If YES, the process proceeds to step S510, and if NO, the process returns to step S503.

ステップS560では路面摩擦係数μの推定値の候補値としてこの探索値mをとして設定し、前述のS407へ路面摩擦係数μの推定値の候補値としてこの探索値mをmfとして出力して本ルーチンを終了する。   In step S560, this search value m is set as a candidate value for the estimated value of the road surface friction coefficient μ, and this search value m is output as mf as a candidate value for the estimated value of the road surface friction coefficient μ to S407 described above. Exit.

[モータトルク指令値演算制御]
図2のステップS204におけるモータトルク指令値演算制御では、まず車速-アクセル開度マップMAP_tTD(図8参照)から車両の目標駆動力tTDを読み込む。
[Motor torque command value calculation control]
In the motor torque command value calculation control in step S204 of FIG. 2, first, the target driving force tTD of the vehicle is read from the vehicle speed-accelerator opening degree map MAP_tTD (see FIG. 8).

次に、次式に基づき各輪fl〜rrのモータトルク指令値tTFL〜tTRRを演算する。なお、tUは目標駆動力車速及びステアリング操舵量STRに基づき図9の V- tU マップを読み込むことで決定される。
(数式25)
左前、後輪 tTFL、tTRL = tTD*R/GG/4-tU*R/GG/4
右前、後輪 tTFR、tTRR = tTD*R/GG/4+tU*R/GG/4
ここで、GGとは減速機4FL〜4RRにおける減速比である。なお、ヨーレイトγや車両横加速度YGが所望の過渡応答となるよう補正を行ってもよく特に限定しない。補正方法については「自動車の運動と制御(山海堂、著者:安部正人)」8章などを参照。
Next, motor torque command values tTFL to tTRR for the respective wheels fl to rr are calculated based on the following equation. Note that tU is determined by reading the V-tU map of FIG. 9 based on the target driving force vehicle speed and the steering amount STR.
(Formula 25)
Left front, rear wheel tTFL, tTRL = tTD * R / GG / 4-tU * R / GG / 4
Right front, rear wheel tTFR, tTRR = tTD * R / GG / 4 + tU * R / GG / 4
Here, GG is a reduction ratio in the reducers 4FL to 4RR. The yaw rate γ and the vehicle lateral acceleration YG may be corrected so as to have a desired transient response, and there is no particular limitation. For the correction method, refer to Chapter 8 of “Automotive Movement and Control (Sankaido, Author: Masato Abe)”.

演算されたモータトルク指令値tTFL〜tTRRに対し、車両の横力Fy、ヨーモーメントMM、及び車両の前後加速度XGが変化しないよう、各輪fl〜rrの駆動トルクを再配分する。具体的には、各輪の推定輪荷重W、タイヤすべり角α、推定転舵角δ、推定路面摩擦係数μに基づき、前後加速度(縦力)XGに対する横力YGの感度kに応じて再配分するものである。再配分を行った後の各輪fl〜rrのモータトルク指令値tTFL〜tTRRをモータ駆動回路へ出力する。   With respect to the calculated motor torque command values tTFL to tTRR, the driving torque of each wheel fl to rr is redistributed so that the lateral force Fy, yaw moment MM, and longitudinal acceleration XG of the vehicle do not change. Specifically, based on the estimated wheel load W of each wheel, the tire slip angle α, the estimated turning angle δ, and the estimated road friction coefficient μ, it is regenerated according to the sensitivity k of the lateral force YG to the longitudinal acceleration (longitudinal force) XG. To distribute. Motor torque command values tTFL to tTRR of the respective wheels fl to rr after the redistribution are output to the motor drive circuit.

[モータトルク指令値演算制御処理]
図10は、モータトルク指令値演算制御処理ルーチンである。以下、各ステップにつき説明する。
[Motor torque command value calculation control process]
FIG. 10 is a motor torque command value calculation control processing routine. Hereinafter, each step will be described.

ステップS601では、目標駆動力tTDを演算し、ステップS602へ移行する。   In step S601, the target driving force tTD is calculated, and the process proceeds to step S602.

ステップS602では、各輪2FL〜2RRに対するモータトルク指令値tTFL〜tTRRを演算し、ステップS603へ移行する。   In step S602, motor torque command values tTFL to tTRR for the wheels 2FL to 2RR are calculated, and the process proceeds to step S603.

ステップS603では、各輪fl〜rrの駆動トルクを再配分し、ステップS604へ移行する。   In step S603, the drive torque of each wheel fl to rr is reallocated, and the process proceeds to step S604.

ステップS604では、各輪fl〜rrのモータトルク指令値tTFL〜tTRRを出力し、本ルーチンを終了する。   In step S604, motor torque command values tTFL to tTRR for the respective wheels fl to rr are output, and this routine ends.

[本願実施例の効果]
(1)車両状態に基づき、第1前輪横力和Fy_f及び第1後輪横力和Fy_rを演算する第1横力和演算手段と、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにおける路面摩擦係数mf,mrを推定する車両状態推定手段と、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにおける推定路面摩擦係数mの初期値m_minを設定し、前輪すべり角αfl,αfr及び後輪すべり角αrl,αrrを演算するすべり角演算手段と、車両状態、前輪2FL,2FRまたは後輪2RL,2RRにおける路面摩擦係数の初期値m_min、及び前輪すべり角αfl,αfr及び後輪すべり角αrl,αrrに基づき、第2前輪横力和Fymf及び第2後輪横力和Fymrを演算する第2横力和演算手段とを備え、車両状態推定手段は、第1前輪横力和Fy_fと第2前輪横力和Fymfの差が最小となるよう推定前輪路面摩擦係数mfを推定し、第1後輪横力和Fy_rと第2後輪横力和Fymrの差が最小となるよう、推定後輪路面摩擦係数mrを推定することとした。
[Effect of the embodiment of the present application]
(1) First lateral force sum calculating means for calculating the first front wheel lateral force sum Fy_f and the first rear wheel lateral force sum Fy_r based on the vehicle state, and the road surface friction coefficient at the front wheels 2FL, 2FR and the rear wheels 2RL, 2RR. Vehicle state estimation means for estimating mf, mr, initial value m_min of estimated road surface friction coefficient m in front wheels 2FL, 2FR and rear wheels 2RL, 2RR are set, front wheel slip angles αfl, αfr and rear wheel slip angles αrl, αrr Based on the vehicle angle, the initial value m_min of the road surface friction coefficient in the front wheels 2FL and 2FR or the rear wheels 2RL and 2RR, the front wheel slip angles αfl and αfr, and the rear wheel slip angles αrl and αrr. 2 front wheel lateral force sum Fymf and second rear wheel lateral force sum Fymr. The vehicle state estimating means includes a first front wheel lateral force sum Fy_f and a second front wheel lateral force sum Fymf. The estimated front wheel road surface friction coefficient mf is estimated so that the difference between the first and second rear wheels lateral force sum Fy_r and Fymr is So as to be small, it was decided to estimate the estimated rear-wheel road surface friction coefficient mr.

これにより、推定には路面摩擦係数やタイヤのすべり角に応じてタイヤの横力が変化する特性を利用し、路面摩擦係数μの変化に伴う横力Fyの変化が車両挙動変化となって現れる前にいち早く路面摩擦係数μを推定することが可能となり、高度な車両運動性能を実現できる。   As a result, the estimation uses the characteristic that the lateral force of the tire changes according to the road friction coefficient and the slip angle of the tire, and the change in the lateral force Fy due to the change in the road friction coefficient μ appears as a change in vehicle behavior. It is possible to estimate the road surface friction coefficient μ immediately before, and it is possible to realize a high vehicle motion performance.

(2)車両の横加速度を検出する横加速度センサ24、25と、検出された横加速度YG1,YG2に基づき、車両横力FXを推定する車両横力推定手段と、検出された横加速度YG1,YG2に基づき、ヨーモーメントγ'を推定するヨーモーメント推定手段と、各輪2FL〜2RRの荷重Wfl〜Wrrを演算する前輪荷重演算手段と、各輪2FL〜2RRの制駆動反力Fxfl〜Fxrrを推定する制駆動反力推定手段と、車速Vを検出する車速検出手段と、ヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ8と、各輪2FL〜2RRの転舵角δfl〜δrrを演算する転舵角センサ21とを備え、第1前輪横力和演算手段は、推定車両横力Fx及び推定ヨーモーメントγ'に基づき第1前輪横力和Fy_fを演算し、前輪すべり角αfl,αfrは、車速V、ヨーレイトγ、及び前輪転舵角δfl,δfrに基づき演算され、第2前輪横力和演算手段は、前輪路面摩擦係数mの初期値m_min、前輪荷重Wfl,Wfr、前輪制駆動反力Fxfl,Fxfr、及び前輪すべり角αfl,αfrに基づき第2前輪横力和Fymfを演算することとした。   (2) Lateral acceleration sensors 24 and 25 for detecting the lateral acceleration of the vehicle, vehicle lateral force estimating means for estimating the vehicle lateral force FX based on the detected lateral accelerations YG1 and YG2, and detected lateral acceleration YG1, Based on YG2, yaw moment estimating means for estimating yaw moment γ ', front wheel load calculating means for calculating loads Wfl to Wrr of each wheel 2FL to 2RR, and braking / driving reaction force Fxfl to Fxrr for each wheel 2FL to 2RR The braking / driving reaction force estimating means for estimating, the vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed V, the yaw rate sensor 8 for detecting the yaw rate γ, and the turning angle sensor 21 for calculating the turning angles δfl to δrr of the wheels 2FL to 2RR. The first front wheel lateral force sum calculating means calculates the first front wheel lateral force sum Fy_f based on the estimated vehicle lateral force Fx and the estimated yaw moment γ ′, and the front wheel slip angles αfl and αfr are the vehicle speed V and the yaw rate. Calculated based on γ and front wheel turning angle δfl, δfr, the second front wheel lateral force summation The means is to calculate the second front wheel lateral force sum Fymf based on the initial value m_min of the front wheel road surface friction coefficient m, the front wheel loads Wfl, Wfr, the front wheel braking / driving reaction forces Fxfl, Fxfr, and the front wheel slip angles αfl, αfr. .

これにより、路面摩擦係数μや前輪すべり角αfl,αfrに応じてタイヤの横力Fyが変化する特性を利用し、前輪推定制駆動路面反力Fxmfと第2前輪横力和Fymfとの関係に基づき推定を行なうことで、路面摩擦係数μを高速度で推定することができる。   By using the characteristic that the tire lateral force Fy changes according to the road surface friction coefficient μ and the front wheel slip angle αfl, αfr, the relationship between the front wheel estimated braking / driving road surface reaction force Fxmf and the second front wheel lateral force sum Fymf is obtained. By performing the estimation based on this, the road surface friction coefficient μ can be estimated at a high speed.

(3)上記(1)(2)の発明を後輪にも適用し、後輪2RL,2RRにおける路面摩擦係数mrと前輪2FL,2FRにおける路面摩擦係数mfとは別演算により求めることとした。これにより、例えば路面摩擦係数が切り替わるような走行状況(例えば、アスファルト路面から圧雪路面に切り替わるような走行状況)などでも、前輪2FL,2FRと後輪2RL,2RRとでそれぞれ路面摩擦係数mf,mrを推定することが可能となり、それぞれの路面摩擦係数やタイヤ状態に応じて適切な駆動力配分を行なうことで、車両挙動を高度に制御することができる。   (3) The inventions of (1) and (2) above are also applied to the rear wheels, and the road surface friction coefficient mr for the rear wheels 2RL and 2RR and the road surface friction coefficient mf for the front wheels 2FL and 2FR are obtained by different calculations. Thus, for example, even in a driving situation in which the road surface friction coefficient is switched (for example, a driving situation in which the road surface is switched from an asphalt road surface to a compressed snow road surface), the road surface friction coefficient mf, mr is applied to the front wheels 2FL, 2FR and the rear wheels 2RL, 2RR. The vehicle behavior can be highly controlled by appropriately distributing the driving force according to the respective road surface friction coefficient and tire condition.

(4)第2横力演算手段は、各輪すべり角αfl〜αrrの入力に対する横力発生遅れの動的要素を考慮して演算する手段としてもよい。その場合、応答遅れの伝達特性をT(s)とし(sは微分演算子)、以下の式によりステップS504,S554,S415におけるマップ参照値にT(s)の1次遅れ処理を施したものをタイヤ横力として演算する。
(数式26)
T(s) = 1 / ( kt/V s + 1)
ここでktは、1次遅れの時定数を決定する定数である。1次遅れ処理を施すことにより、各輪すべり角αfl〜αrrが変化している過渡状況において、路面摩擦係数の推定精度を一層向上させることができる。
(4) The second lateral force calculation means may be a means for calculating in consideration of a dynamic factor of lateral force generation delay with respect to the input of each wheel slip angle αfl to αrr. In this case, the transfer characteristic of response delay is T (s) (s is a differential operator), and the map reference value in steps S504, S554, and S415 is subjected to the first-order delay process of T (s) by the following formula: Is calculated as the tire lateral force.
(Formula 26)
T (s) = 1 / (kt / V s + 1)
Here, kt is a constant that determines the time constant of the first-order lag. By performing the first-order lag processing, it is possible to further improve the estimation accuracy of the road surface friction coefficient in a transient state where each wheel slip angle αfl to αrr is changing.

(5)統合コントローラ30は、制動力もしくは駆動力を複数輪に独立に分配できる車両に搭載され、車輪2FL〜2RRのうち、ある車輪が十分制駆動路面反力Fxを得られない場合には、推定された路面摩擦係数μの推定値mに基づいて制駆動力を再配分することとした。これにより、演算されたモータトルク指令値tTFL〜tTRRに対し、車両の横力Fy、ヨーモーメントMM、及び車両の前後加速度XGが変化しないよう、各輪2FL〜2RRの駆動トルクを再配分することが可能となり、車両挙動をより安定させることができる。   (5) The integrated controller 30 is mounted on a vehicle that can independently distribute braking force or driving force to a plurality of wheels, and when one of the wheels 2FL to 2RR cannot sufficiently obtain the braking / driving road surface reaction force Fx. The braking / driving force is redistributed based on the estimated value m of the estimated road surface friction coefficient μ. Thus, the drive torque of each wheel 2FL to 2RR is redistributed so that the lateral force Fy, yaw moment MM, and longitudinal acceleration XG of the vehicle do not change with respect to the calculated motor torque command values tTFL to tTRR. This makes it possible to further stabilize the vehicle behavior.

実施例2につき図12に基づき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1では前輪の路面摩擦係数mfと後輪の路面摩擦係数mrをそれぞれ推定したが、実施例2では4輪の路面摩擦係数が同一値mであるとして路面摩擦係数mを推定する点で異なる。   A second embodiment will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the road surface friction coefficient mf of the front wheels and the road surface friction coefficient mr of the rear wheels are estimated. In the second embodiment, the road surface friction coefficient m is estimated on the assumption that the road surface friction coefficients of the four wheels are the same value m. Different.

[実施例2における車両挙動推定制御処理]
図12は、実施例2における車両挙動制定制御処理のフローチャートである。前輪、後輪のタイヤすべり角平均値αf,αrを比較し、前輪側すべり角αfが大きければ、前輪路面摩擦係数mfを路面摩擦係数mとして選択する。同様に、後輪側すべり角αrが大きければ、後輪路面摩擦係数mrを路面摩擦係数mとして選択する。すなわち、タイヤすべり角が大きい車輪の方の路面摩擦係数(mf もしくは mr)により重きをおいて、路面摩擦係数mを演算する。
ステップS401〜S410、及びステップS415は、実施例1の車両挙動推定制御処理(図6)のフローチャートと同様である。
[Vehicle Behavior Estimation Control Processing in Embodiment 2]
FIG. 12 is a flowchart of the vehicle behavior establishment control process in the second embodiment. The tire slip angle average values αf and αr of the front wheels and the rear wheels are compared, and if the front wheel side slip angle αf is large, the front wheel road surface friction coefficient mf is selected as the road surface friction coefficient m. Similarly, if the rear wheel side slip angle αr is large, the rear wheel road surface friction coefficient mr is selected as the road surface friction coefficient m. In other words, the road surface friction coefficient m is calculated by placing importance on the road surface friction coefficient (mf or mr) of the wheel having the larger tire slip angle.
Steps S401 to S410 and step S415 are the same as the flowchart of the vehicle behavior estimation control process (FIG. 6) of the first embodiment.

ステップS461では、mf, mrの間の値として路面摩擦係数mを演算する。前輪のタイヤすべり角平均値αf(=(αfl+αfr)/2)と後輪のタイヤすべり角平均値αr(=(αrl+αrr)/2)を求める。
ここで、|αf|と|αr|が同一値であれば、路面摩擦係数m は|αf|と|αr|の加重平均をとることにより、以下のように演算される。
|αf| = |αr| の場合 m = (mf+mr)/2
一方、|αf|と|αr|の値が異なる場合、これらの大小関係により路面摩擦係数m は以下のように演算される。
|αf| > |αr| の場合 m = mf
|αf| < |αr| の場合 m = mr
路面摩擦係数mを演算後、ステップS462へ移行する。
In step S461, a road surface friction coefficient m is calculated as a value between mf and mr. The front tire slip angle average value αf (= (αfl + αfr) / 2) and the rear wheel tire slip angle average value αr (= (αrl + αrr) / 2) are obtained.
Here, if | αf | and | αr | have the same value, the road surface friction coefficient m is calculated as follows by taking a weighted average of | αf | and | αr |.
When | αf | = | αr |, m = (mf + mr) / 2
On the other hand, when the values of | αf | and | αr | are different from each other, the road surface friction coefficient m is calculated as follows according to the magnitude relationship.
If | αf |> | αr |, m = mf
If | αf | <| αr |, m = mr
After calculating the road surface friction coefficient m, the process proceeds to step S462.

ステップS462では、ステップS409,S410で演算された路面摩擦係数mf0,mr0の情報も用いて、前輪および後輪の路面摩擦係数mf, mrを m, mf0, mr0の最小値として演算し、ステップS415へ移行する。   In step S462, using the road surface friction coefficients mf0 and mr0 information calculated in steps S409 and S410, the front and rear wheel road friction coefficients mf and mr are calculated as the minimum values of m, mf0 and mr0, and step S415 Migrate to

[実施例2の効果]
実施例2においては、車両状態推定手段は、前輪すべり角の絶対値|αf|と後輪すべり角の絶対値|αr|とを比較するとともに路面摩擦係数の中間値(mf+mr)/2を演算し、前輪すべり角の絶対値|αf|のほうがが大きい場合、各輪の路面摩擦係数mを、中間値(mf+mr)/2よりも前輪路面摩擦係数mf側に近い値に設定し、後輪すべり角の絶対値|αr|のほうがが大きい場合、各輪の路面摩擦係数mを、中間値(mf+mr)/2よりも後輪路面摩擦係数mr側に近い値に設定することとした。すなわち、前輪、後輪のタイヤすべり角平均値αf,αrを比較し、前輪側すべり角αfが大きければ、前輪路面摩擦係数mfを路面摩擦係数mとして選択する。同様に、後輪側すべり角αrが大きければ、後輪路面摩擦係数mrを路面摩擦係数mとして選択することとした。
[Effect of Example 2]
In the second embodiment, the vehicle state estimating means compares the absolute value of the front wheel slip angle | αf | with the absolute value of the rear wheel slip angle | αr | and the intermediate value (mf + mr) / 2 of the road surface friction coefficient. When the absolute value of the front wheel slip angle | αf | is larger, the road surface friction coefficient m of each wheel is set to a value closer to the front wheel road surface friction coefficient mf than the intermediate value (mf + mr) / 2. If the absolute value of the rear wheel slip angle | αr | is larger, the road surface friction coefficient m of each wheel is set closer to the rear wheel road surface friction coefficient mr side than the intermediate value (mf + mr) / 2. It was decided to. That is, the tire slip angle average values αf and αr of the front wheels and the rear wheels are compared, and if the front wheel side slip angle αf is large, the front wheel road surface friction coefficient mf is selected as the road surface friction coefficient m. Similarly, if the rear wheel side slip angle αr is large, the rear wheel road surface friction coefficient mr is selected as the road surface friction coefficient m.

前後輪のいずれかのタイヤすべり角平均値αf,αrがさほど大きくなく、タイヤ横力Fyf,Fyrの値の差が小さいため路面摩擦係数の推定精度が十分に得られないケースであっても、前後輪のうちすべり角平均値αf,αrが大きい側の車輪における路面摩擦係数値に重きをおいて推定することで、より多くの機会で路面摩擦係数の推定精度を向上させることができる。   Even if the tire slip angle average value αf, αr of either the front or rear wheels is not so large, and the difference in the value of the tire lateral force Fyf, Fyr is small, the estimation accuracy of the road surface friction coefficient cannot be obtained sufficiently, The estimation accuracy of the road surface friction coefficient can be improved with more opportunities by estimating the road surface friction coefficient value on the wheel having the larger slip angle average values αf and αr among the front and rear wheels.

なお、実施例2では前後輪のすべり角平均値αf,αrのうち大きい車輪の路面摩擦係数をmとしたが、路面摩擦係数mを決定する方法としては他の方法であってもよい。以下、列挙する。   In the second embodiment, m is the road surface friction coefficient of the larger wheel among the average slip angle values αf and αr of the front and rear wheels, but other methods may be used to determine the road surface friction coefficient m. Listed below.

(実施例2−1)
車両状態推定手段は、前輪路面摩擦係数と後輪路面摩擦係数の間の値であって、かつ前輪及び後輪路面摩擦係数を含む値を、各輪の路面摩擦係数として設定することとする。すなわち、前後輪の路面摩擦係数mf,mr、前後輪タイヤすべり角平均値αf,αr、係数Km1, Km2として以下のように求めてもよい。
(数式27)
m = (Km1*|αf|*mf + |αr|*mr ) / (Km1*|αf|+|αr|)
ここで、Km1, Km2の値は、路面摩擦係数に対する横力変化が大きくなるタイヤすべり角(αv)の大きさが前後で異なることを踏まえて決定されるものである。例えば、前輪の方が後輪よりαvが小さい(より小さいタイヤすべり角において、路面摩擦係数に対する横力変化特性が現われる)場合には、その度合いに応じてKm1>1に設定する。反対に、前輪の方が後輪よりαvが大きい(より大きいタイヤすべり角において、路面摩擦係数に対する横力変化特性が現われる)場合には、その度合いに応じてKm1<1に設定する。同様にKm2の値も、路面摩擦係数に対する横力変化が大きくなるタイヤ横力の大きさが前後で異なることを踏まえて決定すればよい。
(Example 2-1)
The vehicle state estimating means sets a value between the front wheel road surface friction coefficient and the rear wheel road surface friction coefficient and including the front wheel and rear wheel road surface friction coefficients as the road surface friction coefficient of each wheel. That is, the road surface friction coefficient mf, mr of the front and rear wheels, the front and rear wheel tire slip angle average values αf, αr, and the coefficients Km1, Km2 may be obtained as follows.
(Formula 27)
m = (Km1 * | αf | * mf + | αr | * mr) / (Km1 * | αf | + | αr |)
Here, the values of Km1 and Km2 are determined based on the fact that the tire slip angle (αv) at which the lateral force change with respect to the road surface friction coefficient becomes large differs between before and after. For example, when αv is smaller for the front wheels than for the rear wheels (when a smaller tire slip angle shows a lateral force change characteristic with respect to the road surface friction coefficient), Km1> 1 is set according to the degree. On the other hand, when αv is larger on the front wheels than on the rear wheels (when the tire slip angle has a larger lateral force change characteristic with respect to the road surface friction coefficient), Km1 <1 is set according to the degree. Similarly, the value of Km2 may be determined based on the fact that the magnitude of the tire lateral force at which the lateral force change with respect to the road surface friction coefficient increases differs between the front and rear.

(実施例2−2)
実施例2のように各輪のすべり角αfl〜αrrを用いず、第1前後輪横力和Fy_f,Fy_rの大きさに基づき次のように演算してもよい。
(数式28)
m = (Km2*|Fy_f|*mf + |Fy_r|*mr ) / (Km2*|Fy_f|+|Fy_r|)
実施例2−1と同様、Km1, Km2は係数である。
(Example 2-2)
Instead of using the slip angles αfl to αrr of each wheel as in the second embodiment, the following calculation may be performed based on the magnitudes of the first front and rear wheel lateral force sums Fy_f and Fy_r.
(Formula 28)
m = (Km2 * | Fy_f | * mf + | Fy_r | * mr) / (Km2 * | Fy_f | + | Fy_r |)
As in Example 2-1, Km1 and Km2 are coefficients.

(実施例2−3)
また、転舵角センサ21はステアリングホイール11の操舵角STRをさらに検出し、車両状態推定手段は、検出された操舵角STRに基づきステアリングホイール11が切り増し状態にあるか切り戻し状態にあるかを判断し、切り増し状態と判断した場合、後輪路面摩擦係数mrより前輪路面摩擦係数mfに近い値を路面摩擦係数mとして設定し、切り戻し状態と判定した場合、前輪路面摩擦係数mfより後輪路面摩擦係数mrに近い値を路面摩擦係数mとして設定することとしてもよい。ステアリングホイール11を切り増す際には前輪すべり角αfが後輪すべり角αrより先に大きくなる傾向にあることや、ステアリングホイール11を切り戻す際には前輪すべり角αfが後輪すべり角αrより先に小さくなる傾向にあることを利用して、次のようにステアリング操作量STRに応じて路面摩擦係数mを演算する。
|STR|が増加傾向にある場合 m = mf
|STR|が減少傾向にある場合 m = mr
|STR|の変化がない場合 m = (mf+mr)/2
(Example 2-3)
Further, the turning angle sensor 21 further detects the steering angle STR of the steering wheel 11, and the vehicle state estimation means determines whether the steering wheel 11 is in the increased state or the switched back state based on the detected steering angle STR. If it is determined that it is in an increased state, a value closer to the front wheel road surface friction coefficient mf than the rear wheel road surface friction coefficient mr is set as the road surface friction coefficient m. A value close to the rear wheel road surface friction coefficient mr may be set as the road surface friction coefficient m. When turning the steering wheel 11, the front wheel slip angle αf tends to be larger than the rear wheel slip angle αr, and when turning back the steering wheel 11, the front wheel slip angle αf is greater than the rear wheel slip angle αr. Taking advantage of the tendency to decrease first, the road surface friction coefficient m is calculated according to the steering operation amount STR as follows.
When | STR | is increasing, m = mf
When | STR | tends to decrease m = mr
When there is no change in | STR | m = (mf + mr) / 2

前後のタイヤ特性(コーナリングスティッフネス違いなど)を考慮し、実施例2−1〜実施例2−3のいずれかの方法を適宜選択することにより、実施例2と同様の作用効果を得ることができる。   By taking into account the tire characteristics before and after (difference in cornering stiffness, etc.), any one of the methods of Example 2-1 to Example 2-3 can be selected as appropriate to obtain the same effects as those of Example 2. it can.

(他の実施例)
以上、本発明の操舵装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。
(Other examples)
As mentioned above, although the steering device of the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration is not limited to these, and the design of the steering device is not limited unless it deviates from the gist of the invention according to each claim of the claims. Changes and additions are allowed.

例えば、後輪を操舵する車両でもよい。その場合は、図6のステップS401にて演算する後輪舵角δrl,δrrを常に0とするのではなく、後輪舵角検出値に応じて求めるようにする。   For example, a vehicle that steers rear wheels may be used. In this case, the rear wheel steering angles δrl and δrr calculated in step S401 in FIG. 6 are not always set to 0, but are determined according to the detected value of the rear wheel steering angle.

前輪の操舵に関しても、ステアリングハンドルと前輪転舵システムを機械的に連結しつつ、ステアリング操作角と前輪転舵角との関係を可変にできるシステムであってもよい。また、ステアリングハンドルと前輪転舵システムを電子的に接続するいわゆるステア・バイ・ワイヤシステムでもよく、その場合には、ステップS401にて演算する前輪舵角δfl, δfrとして、前輪舵角検出値を用いればよい。   Regarding the steering of the front wheels, the system may be a system in which the relationship between the steering operation angle and the front wheel turning angle can be made variable while mechanically connecting the steering handle and the front wheel turning system. Further, a so-called steer-by-wire system in which the steering handle and the front wheel steering system are electronically connected may be used, and in this case, the front wheel steering angle detection values are used as the front wheel steering angles δfl and δfr calculated in step S401. Use it.

また本発明を適用できる駆動形態としては、図1のように4輪を独立にモータ駆動するものに限られない。駆動源はエンジンであってもよいし、前輪駆動、後輪駆動、4輪駆動のいずれであってもよい。エンジンとモータを併用するハイブリッド車両でもよく、駆動源の駆動形態に応じて、実施例を適宜変更することで同様の作用効果を得ることができる。   Further, the drive mode to which the present invention can be applied is not limited to that in which the four wheels are independently motor driven as shown in FIG. The drive source may be an engine, or any of front wheel drive, rear wheel drive, and four wheel drive. A hybrid vehicle using both an engine and a motor may be used, and similar effects can be obtained by appropriately changing the embodiment according to the drive mode of the drive source.

更に、実施例1で述べた車体すべり角センサ29を使用するほかにも、第2前輪横力和Fymfの演算手段及び第2後輪横力和Fymrの演算手段は、前輪または後輪のすべり角αf,αrに対する横力発生遅れの動的要素を考慮して、第2前輪横力和Fymfまたは後輪横力和Fymrを演算することで、車体のすべり角の検出手段としてもよい。例えば、2個の横加速度センサとヨーレイトセンサの出力信号を用いたオブザーバを構成し、重心Gにおける車体すべり角を推定してもよい。このβに基づき、以下の式を用いて図3の点Pにおける車体すべり角bを推定する。
(数式29)
b = (V*β-Lr*γ)/V
Further, in addition to using the vehicle slip angle sensor 29 described in the first embodiment, the calculating means for the second front wheel lateral force sum Fymf and the calculating means for the second rear wheel lateral force sum Fymr are used for slipping the front wheel or the rear wheel. The slip angle of the vehicle body may be detected by calculating the second front wheel lateral force sum Fymf or the rear wheel lateral force sum Fymr in consideration of the dynamic factors of the lateral force generation delay with respect to the angles αf and αr. For example, an observer using output signals of two lateral acceleration sensors and a yaw rate sensor may be configured, and the vehicle slip angle at the center of gravity G may be estimated. Based on this β, the vehicle slip angle b at point P in FIG. 3 is estimated using the following equation.
(Formula 29)
b = (V * β-Lr * γ) / V

4輪を独立の電気モータで駆動する電気自動車のシステム構成図である。It is a system block diagram of the electric vehicle which drives 4 wheels with an independent electric motor. トルク指令値演算制御処理のメインフローチャートである。It is a main flowchart of a torque command value calculation control process. 車体すべり角と各車両挙動パラメータの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vehicle body slip angle and each vehicle behavior parameter. 横加速度と各車両挙動パラメータとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a lateral acceleration and each vehicle behavior parameter. スリップ率と路面反力/輪荷重の比のマップである。It is a map of the ratio of slip ratio and road surface reaction force / wheel load. 車両状態推定制御処理のルーチンである。It is a routine of a vehicle state estimation control process. 前輪路面摩擦係数の探索・推定制御処理ルーチンである。It is a search / estimation control processing routine for a front wheel road surface friction coefficient. 後輪路面摩擦係数の探索・推定制御処理ルーチンである。It is a search / estimation control processing routine for a rear wheel road surface friction coefficient. 車速−アクセル開度マップである。It is a vehicle speed-accelerator opening degree map. 車速−操舵角マップである。It is a vehicle speed-steering angle map. モータトルク指令値演算制御処理ルーチンである。It is a motor torque command value calculation control processing routine. 実施例2における車両状態推定制御処理のルーチンである。7 is a routine of a vehicle state estimation control process in Embodiment 2.

符号の説明Explanation of symbols

3fl〜3rr 車輪
4fl〜4rr 減速機
5fl〜5rr 駆動回路
6 バッテリ
8 ヨーレイトセンサ
11 ステアリングホイール
14 ステアリングラック
21 転舵角センサ
22 ブレーキペダルセンサ
23 アクセルペダルセンサ
24、25 横加速度センサ
26 前後加速度センサ
29 車体すべり角センサ
30 統合コントローラ
3 fl to 3 rr Wheel 4 fl to 4 rr Reducer 5 fl to 5 rr Drive circuit 6 Battery 8 Yaw rate sensor 11 Steering wheel 14 Steering rack 21 Steering angle sensor 22 Brake pedal sensor 23 Accelerator pedal sensor 24, 25 Lateral acceleration sensor 26 Longitudinal acceleration sensor 29 Car body Slip angle sensor 30 Integrated controller

Claims (9)

車両状態に基づき、車両の前輪2輪もしくは後輪2輪の少なくとも一方の2輪の第1のタイヤ横力和を演算する第1タイヤ横力和演算手段と、
前記一方の2輪のタイヤすべり角を演算するタイヤすべり角演算手段と、
前記一方の2輪の輪荷重を推定する輪荷重推定手段と、
前記一方の2輪の制駆動反力を推定する制駆動反力推定手段と、
前記一方の2輪の推定輪荷重と推定制駆動反力とタイヤすべり角と路面摩擦係数に基づき、前記一方の2輪の第2のタイヤ横力和を演算する第2のタイヤ横力和演算手段と、
前記第2のタイヤ横力演算手段で演算する前記一方の2輪の路面摩擦係数の探索範囲を設定する探索範囲設定手段と、
前記探索範囲中であって前記第2のタイヤ横力演算手段に基づき演算される第2のタイヤ横力和の中から、前記第1のタイヤ横力和演算手段に基づき演算される第1のタイヤ横力和との差が小さくなる条件をみたす、第2のタイヤ横力和を探索する探索手段と、
前記探索された第2のタイヤ横力和から前記一方の2輪の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、
を備える車両状態推定装置。
Based on the vehicle state, and the first tire lateral force sum calculation means for calculating a first tire lateral force sum of at least one of the two wheels of the two front wheels or two rear wheels of the vehicle,
Tire slip angle calculating means for calculating the tire slip angle of the one of the two wheels;
A wheel load estimating means for estimating a wheel load of the one of the two wheels;
Braking / driving reaction force estimating means for estimating the braking / driving reaction force of the one of the two wheels;
Second tire lateral force sum calculation for calculating the second tire lateral force sum of the one two wheels based on the estimated wheel load, estimated braking / driving reaction force, tire slip angle and road surface friction coefficient of the one two wheels Means,
Search range setting means for setting a search range for the road surface friction coefficient of the one of the two wheels calculated by the second tire lateral force sum calculation means;
Wherein among the second tire lateral force sum which is calculated on the basis of the search range in the A and the second tire lateral force summing units, first which is calculated based on the first tire lateral force summing units A search means for searching for a second tire lateral force sum, which satisfies a condition that a difference between the tire lateral force sum and the tire lateral force sum is reduced;
A road surface friction coefficient estimation means you estimating the road surface friction coefficient of the one of the two wheels from the second tire lateral force sum which is the search,
A vehicle state estimation device.
請求項1に記載の車両の状態推定装置において、
前記第1タイヤ横力和演算手段は他方の2輪の第1のタイヤ横力和を演算し、
前記タイヤすべり角演算手段は他方の2輪のタイヤすべり角を演算し、
前記荷重推定手段は他方の2輪の輪荷重を推定し、
前記制駆動反力推定手段は他方の2輪の輪荷重を推定し、
前記第2のタイヤ横力和演算手段は他方の2輪の第2のタイヤ横力和を演算し、
前記探索範囲設定手段は前記第2のタイヤ横力和演算手段で演算する前記他方の2輪の路面摩擦係数の探索範囲を設定し、
記路面摩擦係数推定手段は前記他方の2輪の路面摩擦係数を推定すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to claim 1,
The first tire lateral force summing unit calculates a first tire lateral force sum of the other two wheels,
It said tire slip angle calculating means calculates a tire slip angle of the other two wheels,
The load estimating means estimates a wheel load of the other two wheels;
The braking / driving reaction force estimating means estimates the wheel load of the other two wheels,
The second tire lateral force summing unit calculates a second tire lateral force sum of the other two wheels,
The search range setting means sets a search range for the road surface friction coefficient of the other two wheels calculated by the second tire lateral force sum calculation means,
State estimating device for a prior km surface frictional coefficient estimation means vehicle and estimates a road surface friction coefficient of the two-wheel of the other.
請求項1又は2に記載の車両の状態推定装置において、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
検出された前記横加速度に基づき、車両横力を推定する車両横力推定手段と、
検出された前記横加速度に基づき、ヨーモーメントを推定するヨーモーメント推定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
ヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
前記各輪の転舵角を演算する転舵角演算手段と、
車体のすべり角を検出する車体すべり角検出手段と、
を備え、
前記第1のタイヤ横力和演算手段は、推定車両横力及び推定ヨーモーメントに基づき前記第1のタイヤ横力和を演算し、
前記タイヤすべり角演算手段は、車速、ヨーレイト、車体すべり角、及び前記各輪の転舵角に基づき前記タイヤすべり角を演算し、
前記第2のタイヤ横力和演算手段は、前記各輪路面摩擦係数の探索値、前記各輪荷重、前記各輪制駆動反力、及び前記タイヤすべり角に基づき前記第2のタイヤ横力和を演算すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
In the vehicle state estimation device according to claim 1 or 2,
Lateral acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration of the vehicle;
Vehicle lateral force estimation means for estimating vehicle lateral force based on the detected lateral acceleration;
A yaw moment estimating means for estimating a yaw moment based on the detected lateral acceleration;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
A yaw rate detecting means for detecting the yaw rate;
A turning angle calculating means for calculating a turning angle of each wheel;
Vehicle slip angle detecting means for detecting the slip angle of the vehicle body,
With
The first tire lateral force sum calculation means calculates the first tire lateral force sum on the basis of the estimated vehicle lateral force and the estimated yaw moment,
It said tire slip angle calculating means calculates the vehicle speed, yaw rate, vehicle slip angle, and the tie Yasu slip angle based on the steering angle of each wheel,
The second tire lateral force sum operation means, the search value for each wheel road surface friction coefficient, wherein the wheel load, the second tire lateral force sum on the basis of the respective wheel braking driving reaction force, and the tire slip angle A vehicle state estimation device characterized by:
請求項1ないしいずれか1項に記載の車両の状態推定装置において、
前記一方の2輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段と、
前記一方の2輪の制駆動反力及び前記一方の2輪のスリップ率に基づき、前記一方の2輪のスリップ路面摩擦係数を演算するスリップ路面摩擦係数推定手段と、
を備え、
前記路面摩擦係数推定手段は、前記一方の2輪のタイヤすべり角が所定値よりも小さい場合、前記一方の2輪スリップ路面摩擦係数を前記各路面摩擦係数として推定すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to any one of claims 1 to 3,
Slip ratio detecting means for detecting the slip ratio of the one of the two wheels;
A slip road surface friction coefficient estimating means for calculating a slip road surface friction coefficient of the one two wheels based on the braking / driving reaction force of the one two wheels and the slip ratio of the one two wheels;
With
The road surface friction coefficient estimation unit, when the tire slip angle of said one of the two wheels is smaller than a predetermined value, characterized in that estimating the slip road surface friction coefficient of the one of the two-wheel as the road surface friction coefficient before Symbol each wheel A vehicle state estimation device.
請求項2ないし4のいずれか1項に記載の車両の状態推定装置において、
前記タイヤすべり角演算手段は、一方と他方の2輪のタイヤすべり角を演算し、
前記第2のタイヤ横力和演算手段は、前記一方と他方の2輪のタイヤすべり角に対する横力発生遅れの動的要素に基づき、前記一方の2輪のタイヤ横力和または前記他方の2輪のタイヤ横力和を演算すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to any one of claims 2 to 4,
It said tire slip angle calculating means calculates a tire slip angle of one and the other two wheels,
The second tire lateral force sum operation means, said one and the other based on dynamic elements of the lateral force generated delay with respect to the tire slip angle of 2 wheels, tire lateral force sum or the other of two-wheel prior Symbol hand A vehicle state estimation device characterized by calculating a tire lateral force sum of the two wheels.
請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の車両の状態推定装置において、
前記路面摩擦係数推定手段は、一方の2輪路面摩擦係数と他方の2輪路面摩擦係数を推定し、該一方の2輪路面摩擦係数と他方の2輪路面摩擦係数の間の値であって、かつ該一方及び他方路面摩擦係数を含む値を、前記各輪の路面摩擦係数として推定すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to any one of claims 2 to 5,
The road surface friction coefficient estimating means estimates the road surface friction coefficient of one of the two wheels and the road surface friction coefficient of the other two wheels , and is between the road surface friction coefficient of the one two wheels and the road surface friction coefficient of the other two wheels. a value, and a value comprising該Ichi Ho及 beauty other road surface friction coefficient, the state estimation apparatus for a vehicle and estimating the road surface friction coefficient of each wheel.
請求項6に記載の車両の状態推定装置において、
前記路面摩擦係数推定手段は、演算された一方のタイヤすべり角の絶対値と、演算された他方のタイヤすべり角の絶対値とを比較するとともに前記一方と他方の路面摩擦係数の中間値を演算し、
前記一方のタイヤすべり角の絶対値のほうが大きい場合、前記各輪の路面摩擦係数を、前記中間値よりも前記一方の路面摩擦係数側に近い値として推定し、
前記他方のタイヤすべり角の絶対値のほうが大きい場合、前記各輪の路面摩擦係数を、前記中間値よりも前記他方の路面摩擦係数側に近い値として推定すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to claim 6,
The road surface friction coefficient estimating means compares the calculated absolute value of one tire slip angle with the calculated absolute value of the other tire slip angle and calculates an intermediate value between the one and the other road surface friction coefficients. And
When the absolute value of the one tire slip angle is larger, the road surface friction coefficient of each wheel is estimated as a value closer to the one road surface friction coefficient side than the intermediate value,
When the absolute value of the other tire slip angle is larger, the road surface friction coefficient of each wheel is estimated as a value closer to the other road surface friction coefficient side than the intermediate value. apparatus.
請求項7に記載の車両の状態推定装置において、
一方の2輪は一方のであって、他方の2輪は他方のであって、
一方の操舵を行うステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段をさらに備え、
前記路面摩擦係数推定手段は、検出された前記操舵角に基づきステアリングが切り増し状態にあるか切り戻し状態にあるかを判断し、
切り増し状態と判断した場合、前記他方の路面摩擦係数より前記一方の路面摩擦係数に近い値を路面摩擦係数として推定し、
切り戻し状態と判定した場合、前記一方の路面摩擦係数より前記他方の路面摩擦係数に近い値を路面摩擦係数として推定すること
を特徴とする車両の状態推定装置。
The vehicle state estimation device according to claim 7,
One wheel is one and the other two are the other,
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel for performing one steering,
The road surface friction coefficient estimating means determines whether the steering is in an increased state or a switched back state based on the detected steering angle;
When it is determined that the state is increased, the road friction coefficient is estimated to be a value closer to the one road friction coefficient than the other road friction coefficient,
A vehicle state estimation device characterized by estimating, as a road surface friction coefficient, a value closer to the other road surface friction coefficient than the one road surface friction coefficient when it is determined as a switchback state.
車両の状態推定値に基づいて各輪に制駆動力を配分する制駆動力配分制御手段を備えた車両の制御装置において、
前記状態推定値を推定する手段として、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の車両の状態推定装置を用い、
前記制駆動力配分制御手段は、ある車輪が目標とする制駆動路面反力を得られないとき、前記各輪のタイヤすべり角の演算値及び前記路面摩擦係数の推定値に基づいて、各輪の制駆動力を再配分すること
を特徴とする車両の制御装置。
In a vehicle control device comprising braking / driving force distribution control means for distributing braking / driving force to each wheel based on an estimated value of the vehicle state,
The vehicle state estimation device according to any one of claims 1 to 7, as means for estimating the state estimated value,
The braking / driving force distribution control means, when a certain wheel cannot obtain a target braking / driving road surface reaction force, based on the calculated value of the tire slip angle of each wheel and the estimated value of the road surface friction coefficient, A vehicle control device that redistributes the braking / driving force of the vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5113098B2 (en) * 2009-01-23 2013-01-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Vehicle rollover prevention control device and vehicle rollover prevention control method
JP5396116B2 (en) * 2009-03-25 2014-01-22 本田技研工業株式会社 Friction state estimation device
CN107719372B (en) * 2017-09-30 2019-07-12 武汉理工大学 Four-drive electric car dynamics multi objective control system based on dynamic control allocation
CN110395259B (en) * 2019-07-16 2021-08-24 启迪云控(北京)科技有限公司 Method, device, equipment and medium for estimating road surface condition

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2711740B2 (en) * 1990-01-29 1998-02-10 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Target slip rate estimation device
JP3008769B2 (en) * 1994-01-24 2000-02-14 トヨタ自動車株式会社 Vehicle lateral speed detection device
JP3060923B2 (en) * 1995-11-24 2000-07-10 トヨタ自動車株式会社 Vehicle state estimation device
JPH11115720A (en) * 1997-10-15 1999-04-27 Hino Motors Ltd Estimation device of road surface friction coefficient
JP3798668B2 (en) * 2001-10-11 2006-07-19 本田技研工業株式会社 Road friction coefficient calculation device
JP3889260B2 (en) * 2001-10-11 2007-03-07 本田技研工業株式会社 Body slip angle estimation device
JP3553539B2 (en) * 2001-10-29 2004-08-11 富士重工業株式会社 Road friction coefficient estimation method
JP4158539B2 (en) * 2003-01-29 2008-10-01 トヨタ自動車株式会社 Vehicle wheel state estimation device
JP2007106243A (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Toyota Motor Corp Tire information acquisition device and tire information acquisition method

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