JP5075660B2

JP5075660B2 - 路面摩擦係数推定装置

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Publication number: JP5075660B2
Application number: JP2008030728A
Authority: JP
Inventors: 義暢山崎
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP2009190466A

Description

本発明は、車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を基に、精度良く路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置に関する。

近年、車両においてはトラクション制御，制動力制御，あるいはトルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御パラメータの演算、あるいは、補正に路面摩擦係数を用いるものも多く、その制御を適切に実行するためには、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。

例えば、特開２００３−２３７５５８号公報では、４輪の平均車輪速度を車体速度として求め、この車体速度を微分して車両の前後加速度として演算し、主ブレーキ制動時に動力配分制御装置の油圧多板クラッチの締結を解放方向にさせ、後輪の車輪速度と前輪の車輪速度の差を前輪の車輪速度で除してすべり速度差変数(前後輪すべり率差)を演算し、車両の前後加速度、すべり速度差変数を基に、予め設定しておいたマップを基に路面状態を推定する技術が開示されている。
特開２００３−２３７５５８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される技術では、車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係は、例えば、図７に示すようになることが一般的に知られており、前後輪すべり率差の小さな領域では誤差が多くなり精度の良い路面摩擦係数が推定できないという課題がある。また、前後輪すべり率差は、前輪車輪速と後輪車輪速との差を車体速で除して演算されるため、車体速が小さくなると、やはり誤差が大きくなり、精度の良い値が推定できないという問題がある。そして、このような誤差を多く含む路面摩擦係数の値を車両の各種制御に利用すると、安定して適切な制御が行えなくなる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置において、精度の良い路面摩擦係数推定値を適切に出力し、安定して適切な車両制御を行えるようにする路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両が走行している路面の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置において、各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両の車体減速度を検出する車体減速度検出手段と、上記車輪速と上記車速を基に、前輪のすべり率と後輪のすべり率との差を前後輪すべり率差として検出する前後輪すべり率差検出手段と、車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を予め記憶しておく記憶手段と、上記車体減速度検出手段で検出した車体減速度と上記前後輪すべり率差検出手段で検出した前後輪すべり率差とに基づいて上記記憶手段から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数設定手段と、上記車速が予め設定した閾値以下の場合に上記路面摩擦係数の推定を禁止する禁止手段とを備え、上記路面摩擦係数設定手段は、少なくとも車体減速度に応じた前後輪すべり率差基準値を有し、上記検出した車体減速度に対する上記検出した前後輪すべり率差が上記前後輪すべり率差基準値より小さいときに路面摩擦係数が高いことを判定し、上記禁止手段で用いる上記予め設定した閾値は、上記前後輪すべり率差基準値を上記車輪速検出手段で検出することができる車速以上に設定されることを特徴としている。

本発明による路面摩擦係数推定装置によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）禁止手段で車速により路面摩擦係数の設定の実行条件を規定することで、前後輪すべり率差の小さな領域で車速が低いことにより生じる誤差の影響が排除でき、また、前後輪すべり率差が前輪車輪速と後輪車輪速との差を車速で除して演算されることから、車速が低くなり、車輪速センサの分解能の影響で路面摩擦係数の値の精度が悪化することも有効に防止される。

（２）また、路面摩擦係数設定手段は、路面摩擦係数が高い時とそれより低い時とを判別するための、車体減速度に応じた前後輪すべり率差基準値を有する。そして、禁止手段による車速の閾値を、その前後輪すべり率差基準値を車輪速センサで検出することができる車速以上に設定する。これにより路面摩擦係数が高い時は前後輪すべり率差が低くなるため、路面摩擦係数の設定には最低でも路面摩擦係数が高いことを判別するための前後輪すべり率差（前後輪すべり率差基準値）を検出できるだけの車速が要求される。したがって、最低でも車速の閾値をこの前後輪すべり率差路基準値を車輪速センサで検出できるだけの車速に設定することで、路面摩擦係数の値を精度良く設定することができる。具体的には車速の閾値、を予め分かっている車輪速センサの分解能と前後輪すべり率差基準値とを基に、車輪速センサの分解能を前後すべり率差基準値で除すことで求められる。

このように本発明によれば、車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置において、精度の良い路面摩擦係数推定値を適切に出力し、安定して適切な車両制御を行うことが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図６は本発明の実施の一形態を示し、図１は路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図、図２は路面摩擦係数推定プログラムのフローチャート、図３は図２から続くフローチャート、図４は車両の旋回を２輪車モデルで示す説明図、図５は前後輪すべり率差とステアリング舵角の関係を示す説明図、図６は車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を示す説明図である。

まず、本実施形態にかかる路面摩擦係数推定装置のシステム構成及びシステム処理の説明に先立ち、推定の概念について説明する。この路面推定は、車輪と路面との間のグリップ状態を、すべり率差Ｓｆｒに基づいて判定する。ここで、「すべり率差Ｓｆｒ」とは、以下（１）式のように「前輪のすべり率Ｓｆ」と「後輪のすべり率Ｓｒ」との差をいう。
Ｓｆｒ＝Ｓｆ−Ｓｒ…（１）

ある車輪に関するすべり率Ｓは、車輪速度ｖと車体速度Ｖｂとの差と、車体速度Ｖｂとの比で表され、その値が正となるように定義される。このすべり率Ｓは、（２）式に示す基本式により一義的に算出される。
Ｓ＝（ｖ−Ｖｂ）／Ｖｂ（もしくは、Ｓ＝（Ｖｂ−ｖ）／Ｖｂ）…（２）

左右の前輪、左右の後輪をそれぞれ一つの車輪と見なし、前輪の車輪側をｖｆ、後輪の車輪速をｖｒと定義した場合、（１）式は（２）式に基づいて、以下に示す（３）式に書き換えることができる。
Ｓｆｒ＝（ｖｆ−ｖｒ）／Ｖｂ…（３）

図１において、符号１は車両に搭載され、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置を示し、この路面摩擦係数推定装置１には、制御部２に、車輪速検出手段としての４輪の車輪速センサ３、ハンドル角センサ４、アクセル開度センサ５、ブレーキペダルスイッチ６等のセンサ、スイッチ類が接続され、４輪車輪速ωfl（左前輪車輪速）、ωfr（右前輪車輪速）、ωrl（左後輪車輪速）、ωrr（右後輪車輪速）、ハンドル角（ステアリング舵角）θＨ、アクセル開度θACC、ブレーキの作動信号が入力される。

また、車両には、駆動輪のスリップ状態またはスリップしそうな状態となった場合に駆動力を低減する公知のトラクションコントロール装置７、制動時における制動力を制御して車輪のロック状態の発生を防止する公知のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ；Anti-lock Brake System）８、車両の横すべりの挙動を防止する横滑防止装置９が搭載されており、これらの作動信号も制御部２に入力される。尚、上述の横滑防止装置９は、例えば、実際のヨーモーメントと、車両の運動方程式に基づいて求める目標ヨーモーメントとを比較して、現在の車両の運転状態がアンダーステア傾向の場合には、旋回内側後輪に所定の制動力を付加し、オーバーステア傾向の場合には、旋回外側前輪に所定の制動力を付加することにより車両の横滑りを防止するものとなっている。

そして、路面摩擦係数推定装置１の制御部２は、上述の各入力信号に基づき、後述する路面摩擦係数推定プログラムを実行し、路面摩擦係数を設定して出力する（路面摩擦係数設定値μｎを出力する）。すなわち、制御部２は、図１に示すように、速度演算部２ａ、減速度演算部２ｂ、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃ、前後輪すべり率差演算部２ｄ、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅ、路面判定実行条件判定部２ｆ、路面摩擦係数設定部２ｇから主要に構成されている。

速度演算部２ａは、４輪車輪速センサ３から各車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrが入力され、以下の（４）式により前輪車輪速Ｖｆ、以下の（５）式により後輪車輪速Ｖｒを演算し、この後輪車輪速Ｖｒを擬似車体速Ｖとして設定する。
Ｖｆ＝（ωfl＋ωfr）／２ …（４）
Ｖｒ＝Ｖ＝（ωrl＋ωrr）／２ …（５）

そして、車体速Ｖは、減速度演算部２ｂ、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃ、前後輪すべり率差演算部２ｄに出力され、前輪車輪速Ｖｆと後輪車輪速Ｖｒは、前後輪すべり率差演算部２ｄに出力される。このように、速度演算部２ａは、車速検出手段として設けられている。

減速度演算部２ｂは、速度演算部２ａから車体速Ｖが入力され、この車体速Ｖを微分処理することにより、車体減速度Ｇｘを演算し、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃ、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅ、路面判定実行条件判定部２ｆ、路面摩擦係数設定部２ｇに出力する。このように、減速度演算部２ｂは、車体減速度検出手段として設けられている。

前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃは、ハンドル角センサ４からステアリング舵角θＨが、アクセル開度センサ５からアクセル開度θACCが、速度演算部２ａから車体速Ｖが、減速度演算部２ｂから車体減速度が入力される。

そして、以下の４つの条件の１つでも満足する場合は、前後輪すべり率差演算部２ｄにおける前後輪すべり率差ｄｓの演算、及び、路面摩擦係数設定部２ｇにおける車体減速度Ｇｘ−前後輪すべり率差ｄｓ−路面摩擦係数μの関係を用いた新たな路面摩擦係数μｎの推定に適さないと判定する。この判定結果の信号は、前後輪すべり率差演算部２ｄ、路面摩擦係数設定部２ｇに出力される。
・条件１…Ｖ≦Ｖｃ（例えば、３０km/h）
・条件２…｜θＨ｜≧θH1（例えば、６０deg）
・条件３…θACC≧θACC1（例えば、０％）
・条件４…Ｇｘ≧Ｇxc1（例えば、４m/s^２）
ここで、上述の各条件について説明する。まず、条件１について説明する。

本実施の形態では、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅにおいて、前後輪すべり率差ｄｓの基準値として、前後輪すべり率差ｄｓが、例えば０．００６（０．６％）以下の時を、路面摩擦係数が０．７５以上の高μ値と判断している。従って、車輪速情報は、０．００６（０．６％）の前後輪すべり率差ｄｓを検出できるだけの精度を有している必要がある。４輪車輪速センサ３により検出される車輪速の分解能が、例えば０．０５とすると、次式から、路面判定が可能な最低車速（車速閾値）Ｖｃが求められる。
Ｖｃ＝０．０５／０．００６＝８．３（km/h） …（６）

また、路面摩擦係数の推定中（例えば、８００msの時間がかかると推定）の車速低下や、その他の誤差等を考慮し、前後輪すべり率差ｄｓの演算、路面摩擦係数μｎの推定を行う車速閾値をＶｃ＝３０km/hと設定する。

尚、上述の（６）式からも明らかなように、４輪車輪速センサ３により検出される車輪速の分解能が更に粗くなる場合や、前後輪すべり率差ｄｓの基準値をより小さな値にする場合は、車速閾値Ｖｃは、より大きな値に設定する必要がある。

次に、条件２について、図４を基に説明する。
前後輪の速度差は操舵を行っても発生する。操舵による前後輪速度比が最も大きくなるのは低速走行時であるから、アッカーマンジオメトリによりロジックが動作可能な舵角範囲を求める。図４において、前輪車輪速Ｖｆ＝Ｒｆ・ω、後輪車輪速Ｖｒ＝Ｒｒ・ωであるから、前後輪すべり率差ｄｓは次式で求められる。
ｄｓ＝（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｒ＝（Ｒｆ・ω−Ｒｒ・ω）／Ｒｒ・ω
＝（Ｒｆ−Ｒｒ）／Ｒｒ＝Ｒｆ／Ｒｒ−１
＝（１／cos（δｆ））−１ …（７）
ここで、δｆは前輪舵角であり、δｆ＝θＨ／ｎ（ｎはステアリングギヤ比：例えば１６．５）である。この（７）式で得られる特性を、図５に示す。

上述の（７）式において、前後輪すべり率差ｄｓが基準値である前述の０．００６（０．６％）以下となるステアリング舵角θH2を逆算すると、θH2＝１０５（deg）となる。すなわち、１０５（deg）程度操舵すると、０．００６（０．６％）の閾値を越えることがわかる。外乱等を考慮すると実際の操舵閾値は、更に小さな角度に設定する必要があり、本実施の形態では、ステアリング舵角の絶対値｜θＨ｜がθH1＝６０（deg）よりも大きい場合（前後輪すべり率差ｄｓが０．００１（０．１％）に相当する場合）は、前後輪すべり率差ｄｓの演算、路面摩擦係数μｎの推定を行わないように設定する。

次に、条件３について説明する。
主ブレーキ制動中に駆動力をかけた場合、前後輪すべり率差ｄｓが乱れ、判定不可能となる虞があるため、本実施の形態では、アクセル開度θACCがθACC1（例えば、０％）より大きいときは、前後輪すべり率差ｄｓの演算、路面摩擦係数μｎの設定を行わないように設定する。

次に、条件４について説明する。
車体減速度Ｇｘが大きくなると、車体減速度Ｇｘと前後輪すべり率差ｄｓの関係が非線形となる。また、車体減速度Ｇｘが小さな領域でのみロジックを作動させようとすると、判定精度の低下が懸念される。従って、本実施の形態では、車体減速度ＧｘがＧxc1（例えば、４m/s^２）以上の場合に前後輪すべり率差ｄｓの演算、路面摩擦係数μｎの設定を行わないように設定する。

このように、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃは、禁止手段として設けられている。

前後輪すべり率差演算部２ｄは、速度演算部２ａから車体速Ｖ、前輪車輪速Ｖｆ、後輪車輪速Ｖｒが入力され、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃから前後輪すべり率差ｄｓの演算を行うか否かの判定結果の信号が入力される。そして、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃから前後輪すべり率差ｄｓの演算を行うとの判定結果の際に、（３）式を基とした以下の（８）式により前後輪すべり率差ｄｓを演算し、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅに出力する。すなわち、前後輪すべり率差演算部２ｄは、前後輪すべり率差検出手段として設けられている。
ｄｓ＝｜Ｖｆ−Ｖｒ｜／Ｖ …（８）

路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅは、減速度演算部２ｂから車体減速度Ｇｘが、前後輪すべり率差演算部２ｄから前後輪すべり率差ｄｓが入力される。そして、予め記憶しておいた車体減速度Ｇｘと前後輪すべり率差ｄｓと路面摩擦係数μの関係を示すマップを参照し、一時的に路面摩擦係数（本実施の形態では、路面摩擦係数瞬間値と呼ぶ）μＭを設定し、この路面摩擦係数瞬間値μＭを路面摩擦係数設定部２ｇに出力する。このように、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅは記憶手段として設けられており、路面摩擦係数設定部２ｇと共に路面摩擦係数設定手段として設けられている。

尚、予め記憶しておいた車体減速度Ｇｘと前後輪すべり率差ｄｓと路面摩擦係数μの関係を示すマップは、例えば、図６に示すように、横軸を車体減速度Ｇｘとし、縦軸を前後輪すべり率差ｄｓとしたマップであり、車体減速度Ｇｘが小さくなる高μ値の側の上述の０．００６（０．６％）の値に、路面摩擦係数が０．７５となる直線（基準値）が予め実験等により求め設定されている。また、実験等により、路面摩擦係数が０．４となる所定の傾きを有する直線が基準として定められており、これらの基準線を基に、その中間の領域の路面摩擦係数の値が補間計算により推定されるようになっている。

路面判定実行条件判定部２ｆは、ブレーキペダルスイッチ６からブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が入力され、減速度演算部２ｂから車体減速度Ｇｘが入力される。そして、ブレーキがＯＮで、且つ、車体減速度ＧｘがＧxc2（例えば、０．５m/s^２）以上の状態が、一定時間（例えば、８００ms）継続しているか否か判定され、一定時間継続している場合には、今回の路面摩擦係数の推定値は、安定した条件の下で推定された精度の良い値であると判定し、今回の推定値の採用を許可する信号を路面摩擦係数設定部２ｇに出力する。

路面摩擦係数設定部２ｇは、トラクションコントロール装置７、ＡＢＳ８、横滑防止装置９からそれぞれの作動信号が入力され、減速度演算部２ｂから車体減速度Ｇｘが入力され、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃから判定結果の信号が入力され、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅから路面摩擦係数瞬間値μＭが入力され、路面判定実行条件判定部２ｆから今回の推定値の採用の判定結果の信号が入力される。そして、トラクションコントロール装置７、ＡＢＳ８、横滑防止装置９の何れかの装置が作動している場合には、今回の路面摩擦係数μｎを低μの値（例えば、０．３）として設定して出力する。

また、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃからの判定結果が設定を実行せず、或いは、路面判定実行条件判定部２ｆからの判定結果が設定を実行せずの場合には、前回の路面摩擦係数μn-1を今回の路面摩擦係数μｎとして設定して出力する。

更に、トラクションコントロール装置７、ＡＢＳ８、横滑防止装置９の何れも動作しておらず、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃ及び路面判定実行条件判定部２ｆからの判定結果が実行許可の場合には、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMH（例えば、１．０）以上で、且つ、車体減速度ＧｘがＧXH（例えば、２．０m/s^２）以上の場合、或いは、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMM（例えば、０．７５）以上で、且つ、車体減速度ＧｘがＧXM（例えば、１．３m/s^２）以上の場合、或いは、路面摩擦係数瞬間値μＭがμML（例えば、０．３）以上で、且つ、車体減速度ＧｘがＧXL（例えば、０．５m/s^２）以上の場合は、今回の路面摩擦係数μｎを路面摩擦係数瞬間値μＭで更新する。μMH＞μMM＞μML、ＧXH＞ＧXM＞ＧXLである（図６参照）。すなわち、制動力（＝車体減速度）が大きいほど、前後輪の車輪速差が大きくなり路面判定の精度が向上する。しかしながら、これを考慮して大きな制動力を判定開始の条件とすると、路面判定の頻度が低下する。本実施の形態では、応答性と精度の両立を図るため、路面摩擦係数瞬間値μＭ毎に応じた判定開始の減速度閾値を設定しているのである。

次に、上述の路面摩擦係数推定装置１の制御部２で実行される路面摩擦係数推定プログラムを、図２、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要パラメータ、すなわち、４輪車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrr、ステアリング舵角θＨ、アクセル開度θACC、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号、トラクションコントロール装置７、ＡＢＳ８、横滑防止装置９それぞれの作動信号を読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、前回の路面摩擦係数μn-1が読み込まれる。尚、前回の路面摩擦係数μn-1の初期値としては、中μの値として、例えば、０．７が読み込まれる。

次いで、Ｓ１０３に進み、速度演算部２ａで、前述の（４）式、（５）式により、前輪車輪速Ｖｆ、後輪車輪速Ｖｒ、擬似車体速Ｖを演算する。

次に、Ｓ１０４に進み、減速度演算部２ｂで、車体速Ｖを微分処理することにより、車体減速度Ｇｘを演算する。

次いで、Ｓ１０５に進み、路面摩擦係数設定部２ｇは、トラクションコントロール装置７、ＡＢＳ８、横滑防止装置９の何れかが作動しているか否か判定し、作動している場合には、Ｓ１０６に進んで、今回の路面摩擦係数μｎを低μの値（例えば、０．３）として設定し（μｎ←０．３）、Ｓ１２６へと進む。

また、何れも作動していない場合は、Ｓ１０７へと進む。Ｓ１０７〜Ｓ１１０の処理は、前後輪すべり率差演算実行条件判定部２ｃで実行される処理であり、Ｓ１０７では、車体速Ｖと車速閾値Ｖｃ（例えば、３０km/h）との比較が行われ、Ｖ＞Ｖｃの場合は、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、ステアリング舵角の絶対値｜θＨ｜と操舵閾値θH1（例えば、６０deg）との比較が行われ、｜θＨ｜＜θH1の場合は、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９では、アクセル開度θACCとアクセル開度の閾値θACC1（例えば、０％）との比較が行われ、θACC＜θACC1の場合は、Ｓ１１０に進む。

Ｓ１１０では、車体減速度Ｇｘと車体減速度の閾値Ｇxc1（例えば、４m/s^２）との比較が行われ、Ｇｘ＜Ｇxc1の場合は、Ｓ１１１に進む。

一方、Ｓ１０７でＶ≦Ｖｃ、或いは、Ｓ１０８で｜θＨ｜≧θH1、或いは、Ｓ１０９でθACC≧θACC1、或いは、Ｓ１１０でＧｘ≧Ｇxc1の場合は、前後輪すべり率差ｄｓの演算、路面摩擦係数μｎの推定を行わずＳ１１４に進んで、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値に設定し（μｎ←μn-1）、Ｓ１２６へと進む。

上述のＳ１１０からＳ１１１に進むと、前後輪すべり率差演算部２ｄは、前述の（８）式により、前後輪すべり率差ｄｓを演算する。

次いで、Ｓ１１２に進み、路面摩擦係数瞬間値演算部２ｅは、予め記憶しておいた車体減速度Ｇｘと前後輪すべり率差ｄｓと路面摩擦係数μの関係を示すマップを参照し、路面摩擦係数瞬間値μＭを設定する。

次に、Ｓ１１３に進み、路面判定実行条件判定部２ｆで、ブレーキがＯＮで、且つ、車体減速度ＧｘがＧxc2（例えば、０．５m/s^２）以上の状態が、一定時間（例えば、４００ms）継続しているか否か判定され、一定時間継続している場合には、今回の路面摩擦係数の推定値は、安定した条件の下で推定された精度の良い値であると判定し、Ｓ１１５に進み、上記条件が成立していない場合は、Ｓ１１４に進んで、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値に設定し（μｎ←μn-1）、Ｓ１２６へと進む。

Ｓ１１３で上述の条件が成立し、Ｓ１１５に進むと、路面摩擦係数設定部２ｇで、路面摩擦係数瞬間値μＭと、路面摩擦係数瞬間値の閾値μMH（例えば、１．０）とが比較される。この比較の結果、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMH以上（μＭ≧μMH）の場合は、Ｓ１１６に進み、車体減速度Ｇｘと車体減速度の閾値ＧXH（例えば、２．０m/s^２）とを比較し、車体減速度ＧｘがＧXH以上（Ｇｘ≧ＧXH）の場合はＳ１１７に進み、今回の路面摩擦係数μｎを路面摩擦係数瞬間値μＭで更新し（μｎ←μＭ）、Ｓ１２６に進む。また、車体減速度ＧｘがＧXHよりも小さい（Ｇｘ＜ＧXH）場合はＳ１１８に進み、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値に設定し（μｎ←μn-1）、Ｓ１２６へと進む。

また、上述のＳ１１５の判定の結果、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMHより低い（μＭ＜μMH）場合は、Ｓ１１９に進み、路面摩擦係数瞬間値μＭと、路面摩擦係数瞬間値の閾値μMM（例えば、０．７５）とが比較される。この比較の結果、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMM以上（μＭ≧μMM）の場合は、Ｓ１２０に進み、車体減速度Ｇｘと車体減速度の閾値ＧXM（例えば、１．３m/s^２）とを比較し、車体減速度ＧｘがＧXM以上（Ｇｘ≧ＧXM）の場合はＳ１２１に進み、今回の路面摩擦係数μｎを路面摩擦係数瞬間値μＭで更新し（μｎ←μＭ）、Ｓ１２６に進む。また、車体減速度ＧｘがＧXMよりも小さい（Ｇｘ＜ＧXM）場合はＳ１２２に進み、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値に設定し（μｎ←μn-1）、Ｓ１２６へと進む。

また、上述のＳ１１９の判定の結果、路面摩擦係数瞬間値μＭがμMMより低い（μＭ＜μMM）場合は、Ｓ１２３に進み、路面摩擦係数瞬間値μＭと、路面摩擦係数瞬間値の閾値μML（例えば、０．３）とが比較される。この比較の結果、路面摩擦係数瞬間値μＭがμML以上（μＭ≧μML）の場合は、Ｓ１２４に進み、車体減速度Ｇｘと車体減速度の閾値ＧXL（例えば、０．５m/s^２）とを比較し、車体減速度ＧｘがＧXL以上（Ｇｘ≧ＧXL）の場合はＳ１２５に進み、今回の路面摩擦係数μｎを路面摩擦係数瞬間値μＭで更新し（μｎ←μＭ）、Ｓ１２６に進む。また、車体減速度ＧｘがＧXLよりも小さい（Ｇｘ＜ＧXL）場合はＳ１１４に進み、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値に設定し（μｎ←μn-1）、Ｓ１２６へと進む。

上述のＳ１０６、Ｓ１１４、Ｓ１１７、Ｓ１１８、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２５の何れかで今回の路面摩擦係数μｎを設定し、Ｓ１２６に進むと、この今回の路面摩擦係数μｎが出力される。

そして、Ｓ１２７に進み、今回の路面摩擦係数μｎを前回の路面摩擦係数μn-1の値と入れ替え（μn-1←μｎ）、プログラムを抜ける。

以上のように設定される路面摩擦係数推定値μｎは、例えば、図示しない外部表示装置に出力され、インストルメントパネルでの表示等によりドライバの注意を喚起するように用いられる。或いは、エンジン制御部、トランスミッション制御部、前後軸間或いは左右輪間の駆動力配分制御部、ブレーキ制御部（何れも図示せず）等に出力されて、各制御部における制御量の設定に寄与される。

例えば、前軸：後軸のトルク配分が、１００：０〜５０：５０の間でトランスファクラッチにより可変できる４輪駆動車の前後駆動力配分制御に用いる場合、燃費改善と前後駆動力配分制御とを両立させる為には、高μ路では不要な後輪伝達トルクを減らし内部循環トルクを低減させる一方、低μ路では安定性を重視して所定の後輪伝達トルクを発生させる必要がある。そのため、推定した路面摩擦係数推定値μｎに応じてトランスファクラッチトルクの締結力を制御し、後輪トルク配分率を連続的に変化させるようにする。

このように本実施の形態によれば、車体減速度Ｇｘと前後輪すべり率差ｄｓと路面摩擦係数μの関係から路面摩擦係数μを推定する路面摩擦係数推定装置において、車体速Ｖが車速閾値Ｖｃ以下の場合、ステアリング舵角の絶対値｜θＨ｜が操舵閾値θH1以上の場合、アクセル開度θACCがアクセル開度の閾値θACC1以上の場合、車体減速度Ｇｘが車体減速度の閾値Ｇxc1以上の場合は、今回の路面摩擦係数の推定を行わず、前回の路面摩擦係数の値を出力するようになっている。そして特に、車体速Ｖにより路面摩擦係数の実行条件を規定していることにより、前後輪すべり率差の小さな領域で車体速Ｖが低いことにより生じる誤差の影響が排除でき、また、前後輪すべり率差ｄｓが前輪車輪速Ｖｆと後輪車輪速Ｖｒとの差を車体速Ｖで除して演算されることから、車体速Ｖが低くなり、車輪速センサ３の分解能の影響で路面摩擦係数の値の精度が悪化することも有効に防止される。そして、信頼性の高い路面摩擦係数により様々な車両挙動制御装置等の制御を実行することにより、安定して適切な車両制御を行うことが可能となる。

また、本実施の形態では、ブレーキがＯＮで、且つ、車体減速度ＧｘがＧxc2（例えば、０．５m/s^２）以上の状態が、一定時間（例えば、８００ms）継続している場合に路面摩擦係数の推定を行うようになっているので、減速度がほとんど発生しない瞬間的なブレーキの際に路面摩擦係数の推定を行うことが防止でき、安定した精度の良い路面摩擦係数を推定することが可能となっている。

路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図路面摩擦係数推定プログラムのフローチャート図２から続くフローチャート車両の旋回を２輪車モデルで示す説明図前後輪すべり率差とステアリング舵角の関係を示す説明図車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を示す説明図従来技術による車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を示す説明図

符号の説明

１路面摩擦係数推定装置
２制御部
２ａ速度演算部（車速検出手段）
２ｂ減速度演算部（車体減速度検出手段）
２ｃ前後輪すべり率差演算実行条件判定部（禁止手段）
２ｄ前後輪すべり率差演算部（前後輪すべり率差検出手段）
２ｅ路面摩擦係数瞬間値演算部（記憶手段、路面摩擦係数設定手段）
２ｆ路面判定実行条件判定部
２ｇ路面摩擦係数設定部（路面摩擦係数設定手段）
３４輪車輪速センサ（車輪速検出手段）
４ハンドル角センサ
５アクセル開度センサ
６ブレーキペダルスイッチ
７トラクションコントロール装置
８ＡＢＳ
９横滑防止装置

Claims

車両が走行している路面の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置において、
各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
車両の車体減速度を検出する車体減速度検出手段と、
上記車輪速と上記車速を基に、前輪のすべり率と後輪のすべり率との差を前後輪すべり率差として検出する前後輪すべり率差検出手段と、
車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を予め記憶しておく記憶手段と、
上記車体減速度検出手段で検出した車体減速度と上記前後輪すべり率差検出手段で検出した前後輪すべり率差とに基づいて上記記憶手段から路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数設定手段と、
上記車速が予め設定した閾値以下の場合に上記路面摩擦係数の推定を禁止する禁止手段とを備え、
上記路面摩擦係数設定手段は、少なくとも車体減速度に応じた前後輪すべり率差基準値を有し、上記検出した車体減速度に対する上記検出した前後輪すべり率差が上記前後輪すべり率差基準値より小さいときに路面摩擦係数が高いことを判定し、上記禁止手段で用いる上記予め設定した閾値は、上記前後輪すべり率差基準値を上記車輪速検出手段で検出することができる車速以上に設定される
ことを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
上記禁止手段で用いる上記予め設定した閾値は、上記車輪速検出手段の分解能と上記前後輪すべり率差基準値を基に設定することを特徴とする請求項１記載の路面摩擦係数推定装置。