JP5304171B2 - 路面μ推定装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行路面の路面μを推定する路面μ推定装置及びその方法に関する。

走行制御装置として、駆動輪の回転速度を計測し、その回転角加速度の最大値から路面μを推定し、駆動輪にスリップが発生しないよう最適なトルク制御を行う装置がある（例えば特許文献１参照）。
特公平６−７８７３６号公報

しかしながら、この装置では、駆動輪の回転速度から路面μを推定しており、駆動輪に実際にスリップが発生しないと、時々刻々変化する路面μを判別することができない。
本発明の課題は、スリップが発生する前に、走行路面の路面μを推定することである。

前記課題を解決するために、本発明は、車輪のセルフアライニングトルクをセルフアライニングトルク検出手段により検出し、前記車輪のスリップ角をスリップ角検出手段により検出し、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比を比算出手段により算出し、路面μが既知である基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比を表す相関関係を相関関係取得手段により得て、前記相関関係が表す比のうち、前記比算出手段が算出した比と同じ値を示すものを特定し、その特定された比を構成する前記セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとの比であるセルフアライニングトルク比、前記特定された比を構成する前記スリップ角と前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比であるスリップ角比、及び、前記特定された比を構成する前記セルフアライニングトルク及び前記スリップ角を座標とした場合の原点からの距離と前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルク及び前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角を座標とした場合の原点から距離との比である距離比のうちの一つを求め、求められたセルフアライニングトルク比、スリップ角比又は距離比に、前記基準路面の路面μを乗じることで実際の走行路面の路面μを推定手段により推定する。

本発明によれば、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、時々刻々変化する路面μを推定することができる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μとの関係を推定できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態の前提となる技術）
図１はタイヤの特性曲線を示す。このタイヤの特性曲線は、車輪のスリップ角βｔと車輪のセルフアライニングトルクＭｚとの間に成立する関係を示す。例えば、タイヤモデルを実験データを基にチューニングすることで等価特性図（タイヤの特性曲線）を得る。ここで、例えば、マジックフォーミュラ（MagicFormula）を基にタイヤモデルを構築している。

図１に示すように、タイヤの特性曲線では、スリップ角βｔとセルフアライニングトルクＭｚとの関係が、スリップ角βｔの絶対値が増加するに従い線形から非線形に遷移する。すなわち、スリップ角βｔが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ角βｔとセルフアライニングトルクＭｚとの間に線形関係が成り立つ。そして、スリップ角βｔ（絶対値）がある程度大きくなると、スリップ角βｔとセルフアライニングトルクＭｚとの関係が非線形関係になる。従って、タイヤの特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。

このような線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤの特性曲線の接線の傾き（勾配）に着目すれば一目瞭然である。そのタイヤの特性曲線の接線の傾きは、スリップ角βｔの変化量とセルフアライニングトルクＭｚの変化量との比、すなわち、セルフアライニングトルクＭｚのスリップ角βｔに関する偏微分係数で示される。このように示されるタイヤの特性曲線の接線の傾き（グリップパラメータに相当）は、該タイヤの特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…との交点（同図中に○印で示す交点）におけるタイヤの特性曲線の接線の傾きとみることもできる。そして、このようなタイヤの特性曲線上における位置、すなわちスリップ角βｔ及びセルフアライニングトルクＭｚがわかれば、タイヤと路面との関係（例えばタイヤの摩擦状態）の推定が可能になる。例えば、図１に示すように、タイヤの特性曲線上で、非線形域でも線形域に近い位置ｘ０にあれば、タイヤの摩擦状態が安定状態にあると推定できる。タイヤの摩擦状態が安定状態であれば、例えばタイヤがその能力を発揮できるレベルにあると推定できる。又は車両が安定状態にあると推定できる。

図２は、各種路面μのタイヤの特性曲線と原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃとの関係を示す。図２に示すように、前記図１と同様に、各種路面μのタイヤの特性曲線について、任意の直線ａ，ｂ，ｃとの交点で接線の傾きを得る。すなわち、各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ａとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ｂとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ｃとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一の直線との交点で得られる各種路面μのタイヤの特性曲線上の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。

例えば、図３では、前記図２に示した直線ｃに着目している。図３に示すように、同一の直線ｃとの交点で得られる各種路面μのタイヤの特性曲線上の接線の傾きは同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤの特性曲線（低摩擦係数の特性曲線）上での交点ｘ１を得るセルフアライニングトルクＭｚ１とスリップ角βｔ１との比（Ｍｚ１／βｔ１）、路面μがμ＝０．５のタイヤの特性曲線（中摩擦係数の特性曲線）上での交点ｘ２を得るセルフアライニングトルクＭｚ２とスリップ角βｔ２との比（Ｍｚ２／βｔ２）、及び路面μがμ＝１．０のタイヤの特性曲線（高摩擦係数の特性曲線）上での交点ｘ３を得るセルフアライニングトルクＭｚ３とスリップ角βｔ３との比（Ｍｚ３／βｔ３）が同一値となる。そして、それら各路面μのタイヤの特性曲線上で得られる各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一となる。

このように、路面μが異なっていても、各タイヤの特性曲線について、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）において、接線の傾きが同一となる。また、該各タイヤの特性曲線で、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）における、セルフアライニングトルクＭｚ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比は、路面μの比と等しくなる。すなわち、該セルフアライニングトルクＭｚ同士の比、又は該スリップ角βｔ同士の比が知ることができれば、路面μの比を知ることができる。

図４を用いて、路面μが異なる各タイヤの特性曲線について、セルフアライニングトルクＭｚ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比と、その路面μの比とが等しくなることを説明する。同図には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μ_Ａ）及び路面Ｂ（路面μ＝μ_Ｂ）それぞれで得られるタイヤの特性曲線を示す。同図に示すように、路面Ａで得られるタイヤの特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤの特性曲線とで、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）（同図中に■印、●印でそれぞれ示す値）でセルフアライニングトルクａ２とセルフアライニングトルクｂ２をそれぞれ得る。そして、それらセルフアライニングトルクａ２とセルフアライニングトルクｂ２との比（ａ２／ｂ２）は、路面Ａの路面μ値μ_Ａと路面Ｂの路面μ値μ_Ｂとの比（μ_Ａ／μ_Ｂ）と同一になる。また、同じく、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）でスリップ角ａ３とスリップ角ｂ３とを得る。そして、それらスリップ角ａ３とスリップ角ｂ３との比（ａ３／ｂ３）は、路面Ａの路面μ値μ_Ａと路面Ｂの路面μ値μ_Ｂとの比（μ_Ａ／μ_Ｂ）と同一になる。また、このようなことから、路面Ａで得られるタイヤの特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤの特性曲線とで、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）と原点（０，０）とをそれぞれ結んで線長ａ１と線長ｂ１とを得る。すると、それら線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）は、路面Ａの路面μ値μ_Ａと路面Ｂの路面μ値μ_Ｂとの比（μ_Ａ／μ_Ｂ）と同一になる。

図５は、任意の直線とタイヤの特性曲線との交点を示すセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）と、該交点でのタイヤの特性曲線上の接線の傾き（∂Ｍｚ／∂βｔ）との関係を示す。同図に示すように、どの各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）でも、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）とタイヤの特性曲線上の接線の傾きとが一定の関係を示している。そのため、例えば乾燥アスファルト路面や凍結路面等、路面μが異なる路面であっても、この図５に示す特性曲線が成立する。図１のタイヤの特性曲線と区別して、図５の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶことができる。

同図に示す特性曲線（グリップ特性曲線）においては、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔの比（Ｍｚ／βｔ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤの特性曲線上の接線の傾き（グリップ特性パラメータに相当）が負値となる。そして、この領域では、その比（Ｍｚ／βｔ）が大きくなるに従い、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが負値であることは、セルフアライニングトルクのスリップ角に関する偏微分係数が負値であることを示す。

また、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔの比（Ｍｚ／βｔ）が大きい領域（大レシオ領域）では、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｍｚ／βｔ）が大きくなると、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが増加する。セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が大きい領域では、図５の特性曲線は単調増加関数の形をなす。ここで、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが正値であることは、セルフアライニングトルクのスリップ角に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが最大となることは、該接線の傾きがタイヤの特性曲線の線形領域のものであることを示す。なお、線形領域では、タイヤの特性曲線上の接線の傾きは、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔの比にかかわらず、常に一定の値を示す。

本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤの特性曲線について、そのタイヤの特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤの特性曲線との交点で、接線の傾きが同一となる点を発見した。これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）とタイヤの特性曲線上の接線の傾きとの関係が、ある特性曲線（グリップ特性曲線）として表せる結果を得た（図５）。これにより、セルフアライニングトルクＭｚ及びスリップ角βｔがわかれば、特性曲線を基に、路面μの情報を必要とすることなく、タイヤの摩擦状態の情報を得ることができる。

そして、本願発明者は、路面μが異なる各タイヤの特性曲線で、セルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）でのセルフアライニングトルクＭｚ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。これにより、該セルフアライニングトルクＭｚ同士の比、又は該スリップ角βｔ同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。これにより、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、現在の走行路面の路面μを推定することができるようになる。

図６を用いて、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面（検出対象の走行路面）の路面μを推定する手順を説明する。
先ず、走行中のセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとを検出する。このとき検出したセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとが示す値（βｔ，Ｍｚ）（同図中に●印で示す値）は、その検出時（実際の走行路面）の路面μのタイヤの特性曲線における値となる。

続いて、基準となる路面（基準路面、例えば路面μ値が１の路面）のタイヤの特性曲線において、先に検出したセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｍｚ）（同図中に■印で示す値）を算出（特定）する。そして、先に検出したセルフアライニングトルクｂ２と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値（βｔ，Ｍｚ）のセルフアライニングトルクａ２との比（ｂ２／ａ２）を算出する。それから、その算出した比（ｂ２／ａ２）と基準路面の路面μ値μ_Ａとの乗算値（μ_Ａ・ｂ２／ａ２）を得て、その乗算値（μ_Ａ・ｂ２／ａ２）を実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂとして推定する。

また、スリップ角βｔにより推定する場合には、先に検出したスリップ率ｂ３と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値（βｔ，Ｍｚ）のスリップ率ａ３との比（ｂ３／ａ３）を算出する。それから、その算出した比（ｂ３／ａ３）と基準路面の路面μ値μ_Ａとの乗算値（μ_Ａ・ｂ３／ａ３）を得て、その乗算値（μ_Ａ・ｂ３／ａ３）を実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂとして推定する。

また、前記線長により推定する場合には、先に検出したセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとが示す値（βｔ，Ｍｚ）と原点とを結ぶ直線の線長ｂ１と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値（βｔ，Ｍｚ）と該タイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（線長ｂ１の延長線となる関係になる）との比（ｂ１／ａ１）を算出する。それから、その算出した比（ｂ１／ａ１）と基準路面の路面μ値μ_Ａとの乗算値（μ_Ａ・ｂ１／ａ１）を得て、その乗算値（μ_Ａ・ｂ１／ａ１）を実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂとして推定する。これらセルフアライニングトルクＭｚ、スリップ角βｔ及び線長に基づく路面μ値μ_Ｂの推定手順は、表現上の差異があるものの、物理的にはすべて同義である。
以上のような手順により、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面の路面μを推定できる。

（実施形態）
以上の技術の採用により実現した実施形態を次に説明する。
（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態は、本発明を適用した路面μ推定装置である。図７は、第１の実施形態の路面μ推定装置の構成を示す。路面μ推定装置は、例えば、路面μに応じて走行制御を行う車両に搭載される。同図に示すように、路面μ推定装置は、セルフアライニングトルク検出部１、スリップ角検出部２及び路面μ算出部３を備える。
セルフアライニングトルク検出部１は、セルフアライニングトルクを検出する。セルフアライニングトルク検出部１は、検出したセルフアライニングトルクを路面μ算出部３に出力する。また、スリップ角検出部２は、スリップ角を検出する。スリップ角検出部２は、車輪速度と車体速度との差分を基に、スリップ角を検出する。スリップ角検出部２は、検出したスリップ角を路面μ算出部３に出力する。

路面μ算出部３は、基準路面のタイヤの特性曲線を特性マップとして、メモリ等の格納手段に格納している。基準路面のタイヤの特性曲線は、前記図６に示す基準路面のタイヤの特性曲線である。例えば、事前に車両により走行実験を行うことで特性マップをなす基準路面のタイヤの特性曲線を得る。例えば、走行実験として加速円旋回走行実験を行う。基準路面での加速円旋回走行実験により、そのときに得られるスリップ角の変動とセルフアライニングトルクの変動との関係から、基準路面のタイヤの特性曲線を得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ることもできる。また、基準路面は、乾燥アスファルト（μ＝１）等の路面μの高い路面の方が、走行実験の際の計測器ノイズ等の外乱の影響を相対的に抑えることができ、高い精度でタイヤの特性曲線を得ることができる。

路面μ算出部３は、このようにして得た基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。路面μ算出部３における算出処理は次に説明する一連の処理手順の説明において、詳しく説明する。
図８は、実際の走行路面の路面μの推定値の算出処理の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、先ずステップＳ１において、セルフアライニングトルク検出部１は、セルフアライニングトルクＭｚｂを検出する。続いてステップＳ２において、スリップ角検出部２は、スリップ角βｔｂを検出する。

続いてステップＳ３において、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１及びステップＳ２で検出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）を算出する。続いてステップＳ４において、路面μ算出部３は、特性マップである基準路面のタイヤの特性曲線から、対応するセルフアライニングトルクＭｚａを算出する。すなわち、路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その比（Ｍｚａ／βｔａ）が、前記ステップＳ３で算出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）と同一となるセルフアライニングトルクＭｚａとスリップ角βｔａとを特定し、該セルフアライニングトルクＭｚａを得る。

続いてステップＳ５において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１で検出したセルフアライニングトルクＭｚｂと前記ステップＳ４で特性マップから算出したセルフアライニングトルクＭｚａとの比（Ｍｚｂ／Ｍｚａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Ａとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Ｂとして得る（μ_Ｂ＝μ_Ａ・Ｍｚｂ／Ｍｚａ）。

以上のような手順により、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する。言い換えれば、実際の走行路面の路面μにおける、検出したセルフアライニングトルクＭｚｂと検出したスリップ角βｔｂとの関係を推定する。例えば、路面μの実際の走行路面で、セルフアライニングトルクが許容最大値となる最大路面μを推定することができる。例えば、図６に示すように検出できるセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの関係において、スリップ角βｔｂの増加に対してセルフアライニングトルクＭｚｂが増加から減少に転じる境界となる最大路面μを推定することができる。

（第１の実施形態の変形例）
（１）スリップ角を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出することもできる。図９は、スリップ角を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する場合の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、路面μ算出部３は、先ずステップＳ１１及びステップＳ１２において、前記図８と同様に、セルフアライニングトルクＭｚｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。さらに、ステップＳ１３において、路面μ算出部３は、前記図８と同様に、前記ステップＳ１１及びステップＳ１２で検出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）を算出する。

続いてステップＳ１４において、路面μ算出部３は、特性マップである基準路面のタイヤの特性曲線から、対応するスリップ角βｔａを算出する。すなわち、路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その比（Ｍｚａ／βｔａ）が、前記ステップＳ１３で算出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）と同一となるセルフアライニングトルクＭｚａとスリップ角βｔａとを特定し、該スリップ角βｔａを得る。

続いてステップＳ１５において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂの推定値を算出する。すなわち、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１２で検出したスリップ角βｔｂと前記ステップＳ１４で特性マップから算出したスリップ角βｔａとの比（βｔｂ／βｔａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Ａとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Ｂとして得る（μ_Ｂ＝μ_Ａ・βｔｂ／βｔａ）。

（２）前記線長を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出することもできる。図１０は、前記線長を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する場合の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、路面μ算出部３は、先ずステップＳ２１及びステップＳ２２において、前記図８と同様に、セルフアライニングトルクＭｚｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。
続いてステップＳ２３において、路面μ算出部３は、基準路面のタイヤの特性曲線の原点（０，０）と実測点とを通る直線が、該タイヤの特性曲線と交わる点の値（βｔａ，Ｍｚａ）を特定する。ここで、実測点とは、特性マップにおいて、前記ステップＳ２１及びステップＳ２２で検出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂが示す値（βｔｂ，Ｍｚｂ）である。

続いてステップＳ２４において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂの推定値を算出する。すなわち、路面μ算出部３は、特許マップにおいて、前記実測点（βｔｂ，Ｍｚｂ）と基準路面のタイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長Ｌｂ（＝√（βｔｂ^２＋Ｍｚｂ^２））を得る。また、路面μ算出部３は、前記ステップＳ２３で特定した基準路面のタイヤの特性曲線の交点の値（βｔａ，Ｍｚａ）と該タイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長Ｌａ（＝√（βｔａ^２＋Ｍｚａ^２））を得る。そして、路面μ算出部３は、それら線長Ｌａ，Ｌｂの比（Ｌｂ／Ｌａ）を算出する。そして、路面μ算出部３は、その算出した比（Ｌｂ／Ｌａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Ａとを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Ｂとして得る（μ_Ｂ＝μ_Ａ・Ｌｂ／Ｌａ）。

（３）この実施形態では、タイヤの特性曲線について、横軸をスリップ角βｔとし、縦軸をセルフアライニングトルクＭｚとしている。これに対して、他の形態として表現するタイヤの特性曲線を用いることができる。
図１１は、タイヤの特性曲線の他の形態の例であり、横軸がセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）となり、縦軸がセルフアライニングトルクＭｚとなる。そして、路面μ算出部３は、同図に示すような基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップを基に、実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前述の実施形態の説明と同様に、セルフアライニングトルクＭｚｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その検出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）と同一となるときのセルフアライニングトルクＭｚａ（ａ２）を特定する。そして、路面μ算出部３は、先に検出したセルフアライニングトルクＭｚｂ（ｂ２）とタイヤの特性曲線から特定したセルフアライニングトルクＭｚａ（ａ２）との比（Ｍｚｂ／Ｍｚａ（＝ｂ２／ａ２））と、該タイヤの特性曲線を得た基準路面の路面μ値μ_Ａとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Ｂとして得る（μ_Ｂ＝μ_Ａ・Ｍｚｂ／Ｍｚａ）。

（４）図１２は、タイヤの特性曲線の他の形態の例であり、横軸がセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）となり、縦軸がスリップ角βｔとなる。そして、路面μ算出部３は、同図に示すような基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップを基に、実際の走行路面の路面μ値μ_Ｂの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前述の実施形態の説明と同様に、セルフアライニングトルクＭｚｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その検出したセルフアライニングトルクＭｚｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｍｚｂ／βｔｂ）と同一となるときのスリップ角βｔａ（ａ３）を特定する。そして、路面μ算出部３は、先に検出したスリップ角βｔｂ（ｂ３）とタイヤの特性曲線から特定したスリップ角βｔａ（ａ３）との比（βｔｂ／βｔａ（＝ｂ３／ａ３））と、該タイヤの特性曲線を得た基準路面の路面μ値μ_Ａとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Ｂとして得る（μ_Ｂ＝μ_Ａ・βｔｂ／βｔａ）。

（５）この第１の実施形態では、検出手段により得た値そのものを用いて各種演算を行っている。これに対して、検出手段により得た値を前後に修正して、その修正した値を用いて各種演算を行うこともできる。例えば、セルフアライニングトルク検出部１が検出したセルフアライニングトルクを前後に修正したり、スリップ角検出部２が検出したスリップ角を前後に修正したりして、その修正した値を用いて演算を行う。例えば、セルフアライニングトルク検出部１が検出したセルフアライニングトルクを前後に修正した値Ｍｚとスリップ角検出部２が検出したスリップ角を前後に修正した値βｔとから、それらの比（Ｍｚ／βｔ）を算出する。

（６）この第１の実施形態では、特許マップを用いている。これに対して、他の手法を用いることもできる。具体的には、数式を用いることもできる。この場合、数式は、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とをそれぞれ変数として、特許マップと同様なタイヤの特性曲線を得る。そして、特許マップの場合と同様にして、数式により得られるタイヤの特性曲線と、検出したセルフアライニングトルク及びスリップ角とを基に、例えば、連立式により、実際の走行路面の路面μを推定する。

（７）この第１の実施形態では、タイヤの特性曲線（特許マップ等）を得る基準路面が路面μの高い路面である場合を説明した。しかし、原理としては、基準路面の路面μと実際の走行路面の路面μとの比の関係から、該実際の走行路面の路面μを推定できる限り、基準路面の路面μは限定されるものではない。例えば、湿潤路面や凍結路面等の低路面μを基準路面としたタイヤの特性曲線（特性マップ等）を得ることもできる。

なお、この第１の実施形態では、セルフアライニングトルク検出部１は、車輪のセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段を実現している。また、スリップ角検出部２は、前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段を実現している。また、路面μ算出部３（特に特許マップを格納するメモリ等の格納手段）は、基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との相関関係（又は相関関係を示す基準曲線）を得る相関関係取得手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比を算出する比算出手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記比算出手段が算出した比、前記相関関係取得手段が得た相関関係、及び前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルク又は前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角の少なくとも一方を基に、該セルフアライニングトルクと該スリップ角との関係を推定する推定手段を実現している。

また、この第１の実施形態では、路面μ算出部３（特に特許マップを格納するメモリ等の格納手段）は、基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との間の関係を示す特性曲線が得られる特性曲線取得手段を実現している。また、セルフアライニングトルク検出部１は、走行時の車輪のセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段を実現している。また、スリップ角検出部２は、走行時の前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出した車輪のセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出した車輪のスリップ角との比を算出する比算出手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記特性曲線取得手段にて得られる特性曲線において、前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比が、前記比算出手段が算出した前記比と同一となるときの、該車輪のセルフアライニングトルク又は該車輪のスリップ角を特定する特定手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記特定手段が特定した車輪のセルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク検出手段が検出した車輪のセルフアライニングトルクとの比、又は前記特定手段が特定した車輪のスリップ角と前記スリップ角検出手段が検出した車輪のスリップ角との比と、前記基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出する実路面μ算出手段を実現している。

また、この第１の実施形態は、車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出し、前記検出したセルフアライニングトルクとスリップ角との比を算出し、前記算出した比、基準路面についての車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との相関関係、及び前記検出したセルフアライニングトルク又はスリップ角の少なくとも一方を基に、該セルフアライニングトルクと該スリップ角との関係を推定する路面μ推定方法を実現している。

また、この第１の実施形態は、走行時の車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出し、前記検出した車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比を算出し、基準路面について前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との間の関係として得られる特性曲線において、該車輪のセルフアライニングトルクと該車輪のスリップ角との比が、前記算出した前記比と同一となるときの、該車輪のセルフアライニングトルク又は該車輪のスリップ角を特定し、前記特定した車輪のセルフアライニングトルクと前記検出した車輪のセルフアライニングトルクとの比、又は前記特定した車輪のスリップ角と前記検出した車輪のスリップ角との比と、前記基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出する路面μ推定方法を実現している。

（作用及び効果）
この第１の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
（１）セルフアライニングトルク検出手段及びスリップ角検出手段が、走行時の車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出している。そして、比算出手段が、その検出した車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比を算出している。そして、推定手段が、その算出した比、基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との相関関係として得られるタイヤの特性曲線（相関関係取得手段）、及び検出したセルフアライニングトルク又はスリップ角の少なくとも一方を基に、該セルフアライニングトルクと該スリップ角との関係を推定している。

これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、時々刻々変化する路面μを推定することができる。すなわち、スリップが発生する前に、路面μを推定することができる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μ（又はセルフアライニングトルク）との関係を推定できる。
具体的には、走行時の車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出し、その検出した車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比を算出している。さらに、基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との間の関係として得られるタイヤの特性曲線において、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比が、前記算出した比と同一となるときの、該車輪のセルフアライニングトルク又は該車輪のスリップ角を特定している。そして、その特定した車輪のセルフアライニングトルクと先に検出した車輪のセルフアライニングトルクとの比、又は特定した車輪のスリップ角と先に検出した車輪のスリップ角との比と基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出している。

これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、走行路面の実路面μを算出することができる。よって、スリップが発生する前に、走行路面の路面μを推定できる。
また、基準路面のタイヤの特性曲線を用いるといったように、ある１つの路面のタイヤの特性曲線を得るだけで、走行路面の路面μを推定できる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μとの関係、又は走行路面の路面μを簡単に推定できる。例えば、路面μが異なる路面についてタイヤの特性曲線を得ておき、実際の走行路面の路面μを得ようとするタイヤの特性曲線がない場合に、既にある各タイヤの特性曲線を補完する等して、実際の走行路面の路面μを推定する方法も考えられる。しかし、このような場合、複数のタイヤの特性曲線を用いること、補完すること等により、路面μの推定精度が低くなる。これに対して、本発明を適用した場合、ある１つの路面のタイヤの特性曲線だけで、走行路面の路面μを推定できるので、簡単に走行路面の路面μを推定しつつも、高い精度でその推定値を得ることができる。

（２）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクとし、他方の座標軸を車輪のスリップ角とする関数として、相関関係を得ている。
これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との関係を簡単な関係として示すことができる。
（３）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクとする関数として、相関関係を得ている。
これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との関係を簡単な関係として示すことができる。

（４）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を車輪のスリップ角とする関数として、相関関係を得ている。
これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との関係を簡単な関係として示すことができる。
（５）相関関係取得手段は、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とをそれぞれ変数とする数式の関数として、相関関係が得ている。
これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との関係を簡単な関係として示すことができる。

（６）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクとし、他方の座標軸を車輪のスリップ角とする関数として、相関関係を得ている。そして、推定手段は、相関関係取得手段により得られるその関数を基に、セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとスリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定している。
これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（７）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクとする関数として、相関関係を得ている。そして、推定手段は、相関関係取得手段により得られるその関数を基に、セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとスリップ角検出手段が検出したスリップ角との比と、セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとの関係を推定している。
これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（８）相関関係取得手段は、一方の座標軸を車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を車輪のスリップ角とする関数として、相関関係を得ている。そして、推定手段は、相関関係取得手段により得られるその関数を基に、セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとスリップ角検出手段が検出したスリップ角との比と、スリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定している。
これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（第２の実施形態）
（構成）
第２の実施形態は、本発明を適用した電動駆動車である。図１３は、第２の実施形態の車両の概略構成を示す。同図に示すように、車両は、操舵角センサ２１、ヨーレイトセンサ２２、横加速度センサ２３、前後加速度センサ２４、車輪速センサ２５、ＥＰＳＥＣＵ（ElectricPower Steering Electronic Control Unit）２６、操舵トルクセンサ３５、ＥＰＳ（Electric PowerSteering）モータ２７及び車両走行状態推定装置２８を備える。

操舵角センサ２１は、ステアリングホイール２９と一体に回転するステアリングシャフト３０の回転角を検出する。操舵角センサ２１は、その検出結果（操舵角）を車両走行状態推定装置２８に出力する。ヨーレイトセンサ２２は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ２２は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。横加速度センサ２３は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ２３は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。前後加速度センサ２４は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ２４は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。車輪速センサ２５は、車体の各車輪３１_ＦＬ〜３１_ＲＲの車輪速を検出する。車輪速センサ２５は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。

ＥＰＳＥＣＵ２６は、操舵角センサ２１が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ２７に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、操舵力アシストを行うための指令信号である。また、ＥＰＳＥＣＵ２６は、車両走行状態推定装置２８が出力する路面μ推定値を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ２７に出力する。
操舵トルクセンサ３５は、運転者からの入力トルクとなる操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ３５は、検出した操舵トルクを車両走行状態推定装置２８に出力する。

ＥＰＳモータ２７は、ＥＰＳＥＣＵ２６が出力する操舵アシスト指令を基に、ステアリングシャフト３０に回転トルクを付与する。これにより、ＥＰＳモータ２７は、ステアリングシャフト３０に連結されているラック・アンド・ピニオン機構（ピニオン３２、ラック３３）、図示しないタイロッド及びナックルアームを介して左右の前輪３１_ＦＬ，３１_ＦＲの転舵を補助する。

車両走行状態推定装置２８は、操舵角センサ２１、ヨーレイトセンサ２２、横加速度センサ２３、前後加速度センサ２４、車輪速センサ２５及び操舵トルクセンサ３５の検出結果を基に、走行路面の路面状態（路面μ）を推定する。車両走行状態推定装置２８は、その推定結果をＥＰＳＥＣＵ２６に出力する。
図１４は、車両走行状態推定装置２８の内部構成を示す。同図に示すように、車両走行状態推定装置２８は、車体速度演算部４１、タイヤスリップ角推定部４２、ＥＰＳアシストトルク演算部４３、セルフアライニングトルク演算部４４及び路面μ推定値演算部４５を備える。

車体速度演算部４１は、車輪速センサ２５が検出した車輪速を基に、車体速度を推定する。具体的には、車体速度演算部４１は、従動輪３１_ＲＬ，３１_ＲＲの車輪速の平均値、又は各車輪３１_ＦＬ〜３１_ＲＲの車輪速の平均値を、車体速度として算出する。また、車体速度演算部４１は、そのようにして算出した車体速度を前後加速度により補正することもできる。この場合、車体速度演算部４１は、その車体速度から急加速時のタイヤ空転や急制動時のタイヤロックによる誤差の影響を除くように補正をする。車体速度演算部４１は、車体速度（又は補正後の車体速度）をタイヤスリップ角推定部４２に出力する。

タイヤスリップ角推定部４２は、操舵角センサ２１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイト、横加速度センサ２３が検出した横加速度及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、先ず車両の横滑り角（車体スリップ角)を推定する。
図１５は、車体スリップ角を推定する構成例を示す。同図に示すように、その構成として、車両の状態量（車両の横滑り角β、スリップ角β）を推定する線形２入力オブザーバ５１を備える。車両の２輪モデルを基に線形２入力オブザーバ５１を構築している。その車両の２輪モデルを、車両の横方向の力とモーメントの釣り合いより、下記（１）式で表すことができる。

ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは車両の線形２輪モデルによって決まる行列である。また、タイヤ舵角を入力ｕとし、ヨーレイトと横加速度とを出力ｙとすると、前記（１）式の状態方程式（出力方程式）は、下記（２）式のようになる。

ここで、ｍは車両質量である。Ｉはヨー慣性モーメントである。ｌ_ｆは車両重心点と前車軸間の距離である。ｌ_ｒは車両重心点と後車軸間の距離である。Ｃｐ_ｆは前輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Ｃｐ_ｒは後輪コーナリングパワー（左右輪合計値）である。Ｖは車体速度である。βは車両の横滑り角である。γはヨーレイトである。Ｇ_ｙは横加速度である。ａ_１１，ａ_１２，ｂ_１は行列Ａ、Ｂの各要素である。
そして、この状態方程式を基に、ヨーレイトと横加速度とを入力とし、オブザーバゲインＫ１として、線形２入力オブザーバ５１を作成する。ここで、オブザーバゲインＫ１は、モデル化誤差の影響を受けにくく且つ安定した推定を行えるように設定した値である。

また、線形２入力オブザーバ５１は、積分器５２の入力を補正するβ推定補償器５３を備える。これにより、線形２入力オブザーバ５１は、限界領域においても推定精度を確保できる。すなわち、β推定補償器５３を備えることで、車両の２輪モデルの設計時に想定した路面状況で且つタイヤの横滑り角が非線形特性とはならない線形域だけでなく、路面μ変化時や限界走行時にあっても横滑り角βを精度よく推定できる。

図１６は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。同図に示すように、車体に働く場の力、つまり旋回中心から外側に向かって働く遠心力も、車幅方向から横滑り角β分ずれた方向に発生する。そのため、β推定補償器５３は、下記（３）式に従って場の力のずれ分β_２を算出する。このずれ分β_２は、線形２入力オブザーバ５１が推定した車両の横滑り角βに補正をかけるときの基準値(目標値)Ｇとなる。

ここで、Ｇ_ｘは前後加速度である。また、図１７に示すように、速度変化による力の釣り合いも考慮する。これにより、旋回によるもののみを抽出すると、前記（３）式を、下記（４）式として表すことができる。

そして、β推定補償器５３は、その目標値β_２を線形２入力オブザーバ５１が推定した横滑り角βから減算する。さらに、β推定補償器５３は、その減算結果に、図１８の制御マップによって設定した補償ゲインＫ２を乗算する。そして、β推定補償器５３は、その乗算結果を積分器５２の入力としている。
同図の制御マップでは、車両の横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値（｜Ｇ_ｙ｜）が第１しきい値以下である場合、補償ゲインＫ２が零となる。また、車両の横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が第１しきい値よりも大きい第２しきい値以上の場合、補償ゲインＫ２が比較的大きい一定値となる。また、車両の横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が第１しきい値と第２しきい値との間にある場合、横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインＫ２が大きくなる。

このように、同図の制御マップでは、横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が第１しきい値以下で零近傍の値となる場合、補償ゲインＫ２を零としている。これにより、直進時のように旋回Ｇが発生しない状況下では補正をする必要がないことから、誤って補正が行われないようにしている。また、同図の制御マップでは、横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が増加して第１しきい値より大きくなると（例えば、０．１Ｇより大きくなると）、横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値に比例してフィードバックゲイン（補償ゲイン）Ｋ２を増大させていき、横方向加速度Ｇ_ｙの絶対値が第２しきい値以上になると（例えば０．５Ｇ以上になると）、補償ゲインＫ２を制御の安定する一定値としている。このようにすることで、横滑り角βの推定精度を向上させている。

タイヤスリップ角推定部４２は、以上のようにして車両の横滑り角(車体スリップ角)βを算出する。そして、タイヤスリップ角推定部４２は、算出した横滑り角(車体スリップ角)β、操舵角センサ２１が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイトγ及び車体速度演算部４１が算出した車体速度Ｖを基に、下記（５）式に従って前後輪それぞれのスリップ角β_ｆ，β_ｒ（車輪のスリップ角βｔ）を算出する。

タイヤスリップ角推定部４２は、算出した前輪のスリップ角β_ｆ（βｔ）を路面μ推定値演算部４５に出力する。本実施形態では、前輪操舵車両のＥＰＳユニットの構成、すなわち操舵角センサ２１及び操舵トルクセンサ３５を用いて路面μ（例えば最大路面μ）を推定する構成である。そのため、路面μの推定に必要となるのは、操舵輪である前輪のスリップ角β_ｆだけであり、後輪スリップ角β_ｒは不要となる。

なお、前輪と後輪とでそれぞれ別個に路面μ（例えば最大路面μ）を推定する場合は、後輪スリップ角β_ｒも必要となる。その場合、後輪についてセルフアライニングトルク演算部又は検出部が必要となる。本実施形態で述べる前輪２輪をひとつにまとめて路面μを推定する手法と、前後輪別々に路面μを推定する手法や４輪それぞれで路面μを推定する手法とは、基本的な考え方は同様であるため、ここではその説明は省略する。

セルフアライニングトルク演算部４４は、前述のようなタイヤスリップ角推定部４２によるタイヤスリップ角の算出と同時に、セルフアライニングトルクを算出する。そのため、ＥＰＳアシストトルク演算部４３では、操舵アシストトルクを算出している。具体的には、ＥＰＳアシストトルク演算部４３は、下記（６）式により、アシストトルクＴ_ＥＰＳを算出する。

ここで、ＥＰＳモータ２７は、電流Ｉに比例したトルクを発生する。その比例係数をＫ_ＭＴＲとする。また、モータ角をθ_ＭＴＲとしたとき、そのモータ角θ_ＭＴＲについての角加速度及び角速度に比例したトルク損失と摩擦によるトルク損失とがあるので、これらトルク損失を補正する。このとき、慣性に相当するゲインをＩ_ＭＴＲ、粘性（逆起電力含む）に相当するゲインをＣ_ＭＴＲ、摩擦をＲ_ＭＴＲとし、これらパラメータは事前に同定しておく。
セルフアライニングトルク演算部４４は、ＥＰＳアシストトルク演算部４３が算出したアシストトルク、運転者からの入力トルク（操舵トルク）及び操舵角情報（操舵角）を用いて、セルフアライニングトルクを算出する。具体的には、下記（７）式により、セルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。

ここで、Ｔ_ＳＴＲは、操舵トルクセンサ３５で検出した運転者のからの入力トルクである。θ_ＳＴＲは、操舵角センサ２１が検出した操舵角である。この（７）式によれば、運転者からの入力トルクＴ_ＳＴＲとアシストトルクＴ_ＥＰＳの合計が、路面から入力されるセルフアライニングトルクＳＡＴとなる。
なお、ここでもＥＰＳアシストトルク演算部４３におけるアシストトルクの演算同様に、操舵系の摩擦等によるトルク損失分を補正する。具体的には、操舵角θ_ＳＴＲについての角加速度及び角速度に比例したトルク損失と、摩擦によるトルク損失とがあるので、これらトルク損失を補正する。このとき、慣性に相当するゲインをＩ_ＳＴＲ、粘性に相当するゲインをＣ_ＳＴＲ、摩擦をＲ_ＳＴＲとし、これらパラメータも事前に同定しておく。セルフアライニングトルク演算部４４は、算出したセルフアライニングトルクＳＡＴ（Ｍｚ）を路面μ推定値演算部４５に出力する。

路面μ推定値演算部４５は、前記第１の実施形態における路面μ算出部３と同様な処理により、路面μの推定値を算出する。すなわち、路面μ推定値演算部４５は、基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップをメモリ等に格納している。特性マップの基準路面のタイヤの特性曲線は、例えば、前記図６に示す基準路面のタイヤの特性曲線である。また、図６に示すような基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを、前輪の特性マップとして用意している。また、前記第１の実施形態で説明したように、事前に走行実験を行うことで基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ている。例えば、走行実験として加速円旋回走行実験を行う。基準路面での加速円旋回走行実験により、そのときに得られるスリップ角の変動とセルフアライニングトルクの変動との関係から、基準路面のタイヤの特性曲線を得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ることもできる。
路面μ推定値演算部４５は、そのようにして得た基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを基に、そのセルフアライニングトルクとスリップ角との関係を推定する。すなわち、実際の走行路面の路面μ（又は最大路面μ）を推定値として算出する（前記図８〜図１２の説明参照）。

（動作）
車両走行中、タイヤスリップ角推定部４２は、操舵角センサ２１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイト、横加速度センサ２３が検出した横加速度及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、スリップ角βｔを推定する。一方、セルフアライニングトルク演算部４４は、操舵トルクセンサ３５が検出した操舵トルクＴ_ＳＴＲ及びＥＰＳアシストトルク演算部４３が算出したアシストトルクＴ_ＥＰＳを基に、セルフアライニングトルクＭｚを算出する。そして、路面μ推定値演算部４５は、それらセルフアライニングトルクＭｚ及びスリップ角βｔ、並びに特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。

（作用及び効果）
この第２の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
（１）セルフアライニングトルク検出手段及びスリップ角検出手段が、走行時の車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出している。そして、比算出手段が、その検出した車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との比を算出している。そして、推定手段が、その算出した比、基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角との相関関係として得られるタイヤの特性曲線（相関関係取得手段）、及び検出したセルフアライニングトルク又はスリップ角の少なくとも一方を基に、該セルフアライニングトルクと該スリップ角との関係を推定している。
これにより、車輪のセルフアライニングトルクと車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、時々刻々変化する路面μを推定することができる。すなわち、スリップが発生する前に、路面μを推定することができる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μ（又はセルフアライニングトルク）との関係を推定できる。

（２）車両の左右輪それぞれについて、セルフアライニングトルクＭｚ及びスリップ角βｔを検出して、実際の走行路面の路面μを推定値することもできる。すなわち、車両の左右輪それぞれについて、セルフアライニングトルク検出手段、スリップ角検出手段、比算出手段、相関関係取得手段及び推定手段を備えることで、左右輪それぞれについて、セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとスリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定することができる。
これにより、左右論の路面μの差分、すなわち、スプリットμ状態を検出できる。

（３）推定した走行路面の実路面μを基に、車両の走行挙動制御をすることができる。例えば、操舵アシストトルクを制御できる。これにより、車両の操舵アシストトルクを走行路面の路面μに応じて適切に制御できる。この結果、スリップにより制駆動力のロスが発生してしまうのを防止でき、車両旋回中に、スピンやドリフトアウトしてしまうのを防止できる。また、路面μが低くなるほど操舵アシストトルクを低減することができる。これにより、不用意な急操舵を抑制することができ、雪道や氷結路のような低μ路を走行しているときに、急操舵によるドリフトアウトが生じないようにすることができる。

前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤの特性曲線を示す特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、各路面μのタイヤの特性曲線について、該タイヤの特性曲線の原点を通る直線との交点での接線の傾きを示す特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、各路面μのタイヤの特性曲線について、該タイヤの特性曲線の原点を通る直線との交点での接線の傾きを示す他の特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、路面μが異なるタイヤの特性曲線について得られるセルフアライニングトルクＭｚ同士の比又はスリップ角βｔ同士の比と、該路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、任意の直線とタイヤの特性曲線との交点を示すセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）と、該交点でのタイヤの特性曲線上の接線の傾きとの関係を示す特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面の路面μを推定する手順を説明するために使用した図である。 本発明の第１の実施形態の路面μ推定装置の構成を示すブロック図である。 検出したセルフアライニングトルクＭｚｂを基に、路面μの推定値を算出する処理手順を示すフローチャートである。 検出したスリップ率βｔｂを基に、路面μの推定値を算出する処理手順を示すフローチャートである。 実測点とタイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長を基に、路面μの推定値の算出する処理手順を示すフローチャートである。 横軸がセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）となり、縦軸がセルフアライニングトルクＭｚとなるタイヤの特性曲線（特性マップ）を示す特性図である。 横軸がセルフアライニングトルクＭｚとスリップ角βｔとの比（Ｍｚ／βｔ）となり、縦軸がスリップ角βｔとなるタイヤの特性曲線（特性マップ）を示す特性図である。 本発明の第２の実施形態である車両の概略構成を示す図である。 車両走行状態推定装置の構成を示すブロック図である。 車体スリップ角推定部の構成を示すブロック図である。 旋回中の車体に働く場の力を説明するために使用した図である。 旋回中の車体に働く場の力を説明するために使用した図である。 補償ゲインを設定するための制御マップを説明するために使用した特性図である。

符号の説明

１ セルフアライニングトルク検出部、２ スリップ角検出部、３ 路面μ算出部、４３ タイヤスリップ角推定部、４４ セルフアライニングトルク演算部、４５ 路面μ推定値演算部

Claims (18)

1. 車輪のセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、
   前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段と、
   前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比を算出する比算出手段と、
   路面μが既知である基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比を表す相関関係を得る相関関係取得手段と、
   前記相関関係が表す比のうち、前記比算出手段が算出した比と同じ値を示すものを特定し、その特定された比を構成する前記セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとの比であるセルフアライニングトルク比、前記特定された比を構成する前記スリップ角と前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比であるスリップ角比、及び、前記特定された比を構成する前記セルフアライニングトルク及び前記スリップ角を座標とした場合の原点からの距離と前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルク及び前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角を座標とした場合の原点から距離との比である距離比のうちの一つを求め、求められたセルフアライニングトルク比、スリップ角比又は距離比に、前記基準路面の路面μを乗じることで実際の走行路面の路面μを推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする路面μ推定装置。
2. 前記相関関係取得手段は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクとし、他方の座標軸を前記車輪のスリップ角とする関数として、前記相関関係を得ることを特徴とする請求項１に記載の路面μ推定装置。
3. 前記相関関係取得手段は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクとする関数として、前記相関関係を得ることを特徴とする請求項１に記載の路面μ推定装置。
4. 前記相関関係取得手段は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を前記車輪のスリップ角とする関数として、前記相関関係を得ることを特徴とする請求項１に記載の路面μ推定装置。
5. 前記相関関係取得手段は、前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角とをそれぞれ変数とする数式の関数として、前記相関関係が得られることを特徴とする請求項１に記載の路面μ推定装置。
6. 前記推定手段は、前記相関関係取得手段により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項２に記載の路面μ推定装置。
7. 前記推定手段は、前記相関関係取得手段により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比と、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとの関係を推定することを特徴とする請求項３に記載の路面μ推定装置。
8. 前記推定手段は、前記相関関係取得手段により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比と、前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項４に記載の路面μ推定装置。
9. 車両の左右輪それぞれに、前記セルフアライニングトルク検出手段、前記スリップ角検出手段、前記比算出手段、前記相関関係取得手段及び前記推定手段を備えることで、左右輪それぞれについて、前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクと前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の路面μ推定装置。
10. 車輪のセルフアライニングトルク及びスリップ角を検出し、
    前記検出したセルフアライニングトルクとスリップ角との比を算出し、
    路面μが既知である基準路面について車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比を表す相関関係を得ておき、
    前記相関関係が表す比のうち、前記比算出手段が算出した比と同じ値を示すものを特定し、その特定された比を構成する前記セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルクとの比であるセルフアライニングトルク比、前記特定された比を構成する前記スリップ角と前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比であるスリップ角比、及び、前記特定された比を構成する前記セルフアライニングトルク及び前記スリップ角を座標とした場合の原点からの距離と前記セルフアライニングトルク検出手段が検出したセルフアライニングトルク及び前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角を座標とした場合の原点から距離との比である距離比のうちの一つを求め、求められたセルフアライニングトルク比、スリップ角比又は距離比に、前記基準路面の路面μを乗じることで実際の走行路面の路面μを推定することを特徴とする路面μ推定方法。
11. 前記相関関係は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクとし、他方の座標軸を前記車輪のスリップ角とする関数とすることを特徴とする請求項１０に記載の路面μ推定方法。
12. 前記相関関係は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクとする関数とすることを特徴とする請求項１０に記載の路面μ推定方法。
13. 前記相関関係は、一方の座標軸を前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角との比とし、他方の座標軸を前記車輪のスリップ角とする関数とすることを特徴とする請求項１０に記載の路面μ推定方法。
14. 前記相関関係は、前記車輪のセルフアライニングトルクと前記車輪のスリップ角とをそれぞれ変数とする関数とすることを特徴とする請求項１０に記載の路面μ推定方法。
15. 前記推定値は、前記相関関係により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルクと前記スリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項１１に記載の路面μ推定方法。
16. 前記推定値は、前記相関関係により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルクと前記スリップ角との比と、前記セルフアライニングトルクとの関係を推定することを特徴とする請求項１２に記載の路面μ推定方法。
17. 前記推定値は、前記相関関係により得られる前記関数を基に、前記セルフアライニングトルクと前記スリップ角との比と、前記スリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項１３に記載の路面μ推定方法。
18. 車両の左右輪それぞれの、前記セルフアライニングトルクと前記スリップ角との関係を推定することを特徴とする請求項１０〜１７の何れか１項に記載の路面μ推定方法。

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