JPWO2010050313A1 - 車両接地面摩擦状態推定装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための装置(又は方法）は第1入力部(又はステップ）、第2入力部(又はステップ）と出力部(又はステップ)を有する。第1入力部は、接地面において第１の方向に於ける前記車輪に作用する第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する。第２入力部は、接地面において第２の方向に於ける前記車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する。出力部は、第１入力と第２入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める。

Description

本発明は、車輪接地面の摩擦状態或いは車輪の路面グリップ状態、又は摩擦限界に対する余裕度を推定するための装置及びその方法に関する。

従来、この種の技術としては、横軸が車輪のスリップ率に対応し且つ縦軸が路面の摩擦係数に対応する２次元マップに実際の車輪のスリップ率と路面の摩擦係数とに対応する点をプロットし、プロットした点と原点とを通る直線の傾きから夕イヤ摩擦状態を推定するものがある（特許文献１参照）。この推定したタイヤ摩擦状態に基づいて、車輪の制駆動力を制御している。
特開２００６−３４０１２号公報

しかしながら、特許文献１の従来の技術にあっては、タイヤの摩擦限界を把握することができないため、タイヤ摩擦限界までの余裕度がわからない。
本発明の課題は、グリップ状態や摩擦限界に対する余裕度をより適切に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、第１の入力部が、接地面において第１の方向から車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定している。また、第２の入力部が、接地面において第１の方向とは異なる第２の方向から作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定している。そして、出力部が、第１及び第２の入力部で設定した各入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決めている。

前提となる技術を説明するために使用した図であり、車輪のスリップ率λと車輪の制駆動力Ｆｘとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）及び摩擦円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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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、任意の直線とタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）との交点を示す制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、該交点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）とのプロット点の集合からなる特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、図５のプロット点から得た特性曲線（グリップ特性曲線、２Ｄのμ勾配特性マップ）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、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λから、タイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）上の接線の傾き（μ勾配）を得る手順の説明に使用した図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、特性曲線（２Ｄのμ勾配特性マップ）、タイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）及び摩擦円の関係を示す図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、輪荷重を変化させたときの制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）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、車輪のスリップ角βｔと車輪の横力Ｆｙとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）及び摩擦円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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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、任意の直線とタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）との交点を示す横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、該交点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係（グリップ特性曲線、２Ｄのμ勾配特性マップ）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、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔから、タイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）上の接線の傾きを得る手順の説明に使用した図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、特性曲線（μ勾配特性マップ）、タイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）及び摩擦円の関係を示す図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、輪荷重を変化させたときの横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）上の接線の傾き（μ勾配）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、制駆動力（前後力）Ｆｘを第１軸、横力Ｆｙを第２軸上で表現する直交座標面上に摩擦円を表現した特性図である。 前提となる技術において制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。 前提となる技術において横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す特性図である。 前提となる技術において車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、３次元曲面で車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）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る。（ａ）は、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面と制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線を示す特性図である。（ｂ）は、合力Ｆと合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示すタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ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る。（ａ）は、３次元座標系においてタイヤ摩擦円の大きさの違いを示す特性図である。（ｂ）は、摩擦円の大きさを決める最大摩擦力の大きさの違いによるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）の変化を示すための特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、タイヤ特性曲線と原点０(スリップ度と車輪力がともに０である点)を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す３次元座標系の特性図である。（ｂ）は、タイヤ特性曲線と原点０を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す２次元座標系の特性図である。 前提となる技術を説明するために使用した図であり、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）上の接線の傾きγとの関係（２Ｄのμ勾配特性マップ）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、合力Ｆの向きに応じて多数存在するタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）上の接線の傾きγと、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比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、図２６の多数の関係（２Ｄのμ勾配特性マップ）を３次元座標系に集約して表示する手順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、ｍａｘ（Ｆ／Ｚ)とｍａｘ（γ）とを示す特性図である。 合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）上の接線の傾きγとの関係を３次元曲面（３Ｄのμ勾配特性マップ）で示す特性図である。 本発明の第１の実施形態である電動駆動車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例を示すブロック図である。 タイヤスリップ角推定部の構成例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。 車両の線形２輪モデルを説明するために使用した図である。 ３Ｄのμ勾配特性マップに対する入力（Ｆｘ／λ，Ｆｙ／βｔ）と出力（μ勾配γ）との関係を示す特性図である。 制駆動力補正指令値演算部のμ勾配前後方向成分に基づく処理を示すフローチャートである。 旋回特性演算部のμ勾配横方向成分に基づく処理を示すフローチャートである。 旋回アシスト指令値演算部のスタティックマージンＳＭに基づく処理を示すフローチャートである。 車体走行状態推定装置の演算処理を示すフローチャートである。 輪荷重を変化させたときの合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係を示す特性図である。 輪荷重と補正ゲインＫｗとの関係を示す特性図である。 第１の実施形態における車両走行状態推定装置の他の構成例を示すブロック図である。 輪荷重により変化する３Ｄのμ勾配特性マップを示す特性図である。 本発明の第２の実施形態である電動駆動車の概略構成を示す図である。 第２の実施形態における車両走行状態推定装置の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるタイヤスリップ角推定部の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態における制駆動力補正指令値演算部のμ勾配に基づく処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における制駆動力補正指令値演算部及び旋回アシスト指令値演算部の旋回制御の処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における車体走行状態推定装置の演算処理を示すフローチャートである。

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）
先ず、本実施形態の前提となる技術を説明する。
（１）車輪のスリップ率と車輪の制駆動力との関係
図１はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、駆動輪のスリップ率λと駆動輪の制駆動力（又は前後力）Ｆｘとの間に成立する一般的な関係を示す。例えば、マジックフォーミュラ（Magic Formula）といったタイヤモデルからタイヤ特性曲線を得る。ここで、制駆動力Ｆｘは、タイヤから地面に作用する力である。制駆動力Ｆｘが接地面において車輪に作用する車輪力に相当し、車輪のスリップ率λが車輪のスリップ度に相当する。

図１に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が、スリップ率λ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、スリップ率λが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間に線形関係が成り立つ。そして、スリップ率λ（絶対値）がある程度大きくなると、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。

図１の例における非線形領域では、スリップ率λが０．１付近で、スリップ率λに対する制駆動力Ｆｘの増加割合が少なくなる。そして、スリップ率λが０．１５付近で、制駆動力Ｆｘが最大値を示す。その後、スリップ率λが増加するのに対して制駆動力Ｆｘが減少するようになる。例えば、このような関係は、タイヤ特性曲線の接線の傾きに着目すれば一目瞭然である。

タイヤ特性曲線の接線の傾きは、スリップ率λの変化量と制駆動力Ｆｘの変化量との比、すなわち、制駆動力Ｆｘのスリップ率λ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特性曲線の接線の傾きは、該タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…との交点（同図中に○印で示す交点）におけるタイヤ特性曲線の接線の傾きとみることもできる。そして、このようなタイヤ特性曲線上における位置、すなわちスリップ率λ及び制駆動力Ｆｘがわかれば、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にあれば、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のタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図２（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図２（ｂ）〜（ｄ）は、各路面μの摩擦円を示す。路面μは例えば０．２、０．５、１．０である。図２（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、路面μが小さくなるほど、摩擦円が小さくなる。すなわち、路面μが小さくなるほど、タイヤが許容できる制駆動力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。よって、図２に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。

図３は、各種路面μのタイヤ特性曲線と原点を通る任意の直線ｂ，ｃ，ｄとの関係を示す。図３に示すように、前記図１と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、任意の直線ｂ，ｃ，ｄ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。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線ｄ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のタイヤ特性曲線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４では、前記図３に示した直線ｃに着目している。図４に示すように、各種路面μのタイヤ特性曲線について、直線ｃとの交点での接線の傾きは同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を得る制駆動力Ｆｘ１とスリップ率λ１との比（Ｆｘ１／λ１）、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を得る制駆動力Ｆｘ２とスリップ率λ２との比（Ｆｘ２／λ２）、及び路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を得る制駆動力Ｆｘ３とスリップ率λ３との比（Ｆｘ３／λ３）が同一値となる。そして、それら各路面μのタイヤ特性曲線との各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一となる。

図５は、任意の直線とタイヤ特性曲線との交点を示す制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、該交点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂制駆動力／∂スリップ率）との関係を示す。図５では、各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）で得た値をプロットしている。図５に示すように、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。

図６は、前記図５のプロット点を基に得た特性曲線を示す。図６に示すように、この特性曲線は、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが常に一定の関係があることを示すものとなる。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６に示す特性曲線が成立する。すなわち、この図６に示すタイヤ特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいる。そして、このタイヤ特性曲線において、その傾きは、路面μの影響を受けない点に特徴がある。つまり、路面状態の情報を取得又は推定を必要とすることなく、その傾きを特定できる特徴がある。ここで、図６の特性曲線は、図１と同様に、タイヤ特性曲線を示していると言える。しかし、図１と区別して、図６の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。

図６に示す特性曲線は、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾き（グリップ特性パラメータに相当）が一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が負値であることを示す。

また、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域（大レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域では、図６の特性曲線は単調増加関数の形をしている。

ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤ特性曲線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特性曲線の線形領域のものあることを示す。なお、線形領域では、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。

このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾きは、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、正値の領域の場合、スリップ率λを増やすことでさらに大きい制駆動力Ｆｘを発生させることができることを示す。そして、零又は負値の領域の場合、スリップ率λを増加させても制駆動力Ｆｘが増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。
なお、タイヤ特性曲線（図１）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図６）を得ることができる。

本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線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６）。これにより、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。タイヤの摩擦状態の情報を得る手順を図７を用いて説明する。

先ず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとを検出する。そして、図７（ａ）に示す特性曲線（前記図６と同様の特性曲線）を用いることで、検出した制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λに対応（Ｆｘ／λに対応）するタイヤ特性曲線の接線の傾きを特定できる。例えば、図７（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３，Ｉｄ４，Ｉｄ５を得る。このタイヤ特性曲線の接線の傾きから、図７（ｂ）に示すように、ある路面μのタイヤ特性曲線上の位置を特定できる。例えば、タイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３，Ｉｄ４，Ｉｄ５に対応する位置ｘｉｄ１，ｘｉｄ２，ｘｉｄ３，ｘｉｄ４，ｘｉｄ５を特定できる。ここで、タイヤ特性曲線における位置は、そのタイヤ特性曲線が成立する路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力を示すものとなる。このようなことから、図７（ｂ）に示すようにタイヤ特性曲線上の位置を特定できることで、そのタイヤ特性曲線が成立する路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力（例えばグリップの能力）を知ることができる。例えば、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零近傍又は負値である場合（例えばＩｄ４やＩｄ５）、それから特定できるタイヤ特性曲線上の位置（例えばｘｉｄ４やｘｉｄ５）に基づき、タイヤのグリップ力が限界領域にあることがわかる。この結果、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

以上のような手順により、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λさえわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）を用いることで、その制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λを得た路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力を知ることができる。
図８は、さらに摩擦円との関係を示す。図８（ａ）は、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す（前記図６と同様）。図８（ｂ）は、タイヤ特性曲線を示す。図８（ｃ）は、摩擦円を示す。これらの関係において、先ず、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λに対応（Ｆｘ／λに対応）するタイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄを得る（図８（ａ））。これにより、タイヤ特性曲線上の位置を特定できる（図８（ｂ））。さらに、摩擦円における制駆動力の相対的な値を知ることができる。すなわち、タイヤが許容できる制駆動力に対するマージンＭを知ることができる。また、タイヤ特性曲線の接線の傾き自体は、スリップ率λの変化に対する制駆動力Ｆｘの変化割合を示すものとなる。よって、図８（ａ）に示す特性曲線の縦軸の値（タイヤ特性曲線の接線の傾き）は、いわば車両挙動の変化速度を示すものであるとも言える。

また、輪荷重を変化させたときの制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を得ている。前述と同様な手順によりその関係を得ている。図９は、その関係を示す。ここで、輪荷重の初期値Ｆｚ（変動がないときの輪荷重の値）に対して、０．６、０．８、１．２、…倍することで輪荷重を変化させている。１．０倍の場合は輪荷重の初期値Ｆｚになる。図９に示すように、タイヤの輪荷重が小さくなると、各輪荷重で得られるタイヤ特性曲線の接線の傾きが小さくなる。このとき、各輪荷重で得たタイヤ特性曲線の接線の傾きの最大値（線形領域の値）が、図９に示す特性図の原点を通る直線上を移動するようになる。さらに、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す特性曲線は、その形を維持して大きさが異なるものとなる。すなわち相似形で大きさが異なるものとなる。このような輪荷重との関係も本願発明者は発見した。

（２）車輪のスリップ角と車輪の横力との関係
図１０はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、車輪のスリップ角βｔと車輪の横力Ｆｙとの間に成立する一般的な関係を示す。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、前後輪それぞれで二輪分の等価特性図（タイヤ特性曲線）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。横力Ｆｙは、コーナリングフォースやサイドフォースに代表される値である。ここで、横力Ｆｙは、タイヤから地面に作用する力である。横力Ｆｙが接地面において車輪に作用する車輪力に相当し、車輪のスリップ角βｔが車輪のスリップ度に相当する。

図１０に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ角βｔと横力Ｆｙ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と横力Ｆｙ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と横力Ｆｙとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、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。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、スリップ角βｔの変化量と横力Ｆｙの変化量との比、すなわち、横力Ｆｙのスリップ角βｔに関する偏微分係数で示される値である。このように示されるタイヤ特性曲線の接線の傾きは、該タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…との交点（図１０中に○印で示す交点）におけるタイヤ特性曲線の接線の傾きとみることもできる。そして、このようなタイヤ特性曲線上における位置、すなわちスリップ角βｔ及び横力Ｆｙがわかれば、タイヤの摩擦状態の推定が可能になる。例えば、図１０に示すように、タイヤ特性曲線上で、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１１は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図１１（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図１１（ｂ）〜（ｄ）は、各路面μの摩擦円を示す。路面μは例えば０．２、０．５、１．０である。図１１（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、路面μが小さくなるほど、摩擦円が小さくなる。すなわち、路面μが小さくなるほど、タイヤが許容できる横力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。よって、図１１に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。

図１２は、各種路面μのタイヤ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１２に示すように、前記図１０と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、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のタイヤ特性曲線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１３では、前記図１２に示した直線ｃに着目している。図１３に示すように、各種路面μのタイヤ特性曲線について、直線ｃとの交点での接線の傾きは同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を得る横力Ｆｙ１とスリップ角βｔ１との比（Ｆｙ１／βｔ１）、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を得る横力Ｆｙ２とスリップ角βｔ２との比（Ｆｙ２／βｔ２）、及び路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を得る横力Ｆｙ３とスリップ角βｔ３との比（Ｆｙ３／βｔ３）が同一値となる。そして、それら各路面μのタイヤ特性曲線との各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一となる。

図１４は、任意の直線とタイヤ特性曲線との交点を示す横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、該交点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂Ｆｙ／∂βｔ）との関係を示す。図１４に示すように、どの各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）でも、このように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線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１４に示す特性曲線が成立する。すなわち、この図１４に示すタイヤ特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいる。そして、このタイヤ特性曲線において、その傾きは、路面μの影響を受けない点に特徴がある。つまり、路面状態の情報を取得又は推定を必要をすることなく、その傾きを特定できる特徴がある。ここで、図１４の特性曲線は、図１０と同様に、タイヤ特性曲線を示していると言える。しかし、図１０と区別して、図１４の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。

図１４に示す特性曲線は、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾き（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（Ｆｙ／βｔ）が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、横力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、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域（大レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｆｙ／βｔ）が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域では、図１４の特性曲線は単調増加関数の形をしている。

ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、横力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、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。

このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾きは、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、正値の領域の場合、スリップ角βｔを増やすことでさらに強い横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）を発生させることができることを示す。そして、零又は負値の領域の場合、スリップ角βｔを増加させても横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）が増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。

なお、タイヤ特性曲線（図１０）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図１４）を得ることができる。 本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線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１４）。これにより、横力Ｆｙとスリップ角βｔとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。タイヤの摩擦状態の情報を得る手順を図１５を用いて説明する。

先ず、横力Ｆｙとスリップ角βｔとを検出する。そして、図１５（ａ）に示す特性曲線（前記図１４と同様の特性曲線）を用いることで、検出した横力Ｆｙ及びスリップ角βｔに対応（Ｆｙ／βｔに対応）するタイヤ特性曲線の接線の傾きを特定できる。例えば、図１５（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３，Ｉｄ４，Ｉｄ５を得る。このタイヤ特性曲線の接線の傾きから、図１５（ｂ）に示すように、ある路面μのタイヤ特性曲線上の位置を特定できる。例えば、タイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄ１，Ｉｄ２，Ｉｄ３，Ｉｄ４，Ｉｄ５に対応する位置ｘｉｄ１，ｘｉｄ２，ｘｉｄ３，ｘｉｄ４，ｘｉｄ５を特定できる。ここで、タイヤ特性曲線における位置は、そのタイヤ特性曲線が成立する路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力を示すものとなる。このようなことから、図１５（ｂ）に示すようにタイヤ特性曲線上の位置を特定できることで、そのタイヤ特性曲線が成立する路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力（例えばグリップの能力）を知ることができる。例えば、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零近傍又は負値である場合（例えばＩｄ４やＩｄ５）、それから特定できるタイヤ特性曲線上の位置（例えばｘｉｄ４やｘｉｄ５）に基づき、タイヤの横力が限界領域にあることがわかる。この結果、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

以上のような手順により、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔさえわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）を用いることで、その横力Ｆｙ及びスリップ角βｔを得た路面μでの、タイヤの摩擦状態やタイヤの能力を知ることができる。
図１６ は、さらに摩擦円との関係を示す。図１６ （ａ）は、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す（前記図１４と同様）。図１６（ｂ）は、タイヤ特性曲線を示す。図１６ （ｃ）は、摩擦円を示す。これ
らの関係において、先ず、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔに対応（Ｆｙ／βｔに対応）するタイヤ特性曲線の接線の傾きＩｄを得る（図１６（ａ））。これにより、タイヤ特性曲線上の位置を特定できる（図１６ （ｂ））。さらに、摩擦円における横力の相対的な値を
知ることができる。すなわち、タイヤが許容できる横力に対するマージンＭを知ることができる。また、タイヤ特性曲線の接線の傾き自体は、スリップ角βｔの変化に対する横力Ｆｙの変化割合を示すものとなる。よって、図１６（ａ）に示す特性曲線の縦軸の値（タイヤ特性曲線の接線の傾き）は、いわば車両挙動の変化速度を示すものであるとも言える。

また、輪荷重を変化させたときの横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を得ている。前述と同様な手順によりその関係を得ている。図１７は、その関係を示す。ここで、輪荷重の初期値Ｆｚ（変動がないときの輪荷重の値）に対して、０．６、０．８、１．２、…倍することで輪荷重を変化させている。１．０倍の場合は輪荷重の初期値Ｆｚになる。図１７に示すように、タイヤの輪荷重が小さくなると、各輪荷重で得られるタイヤ特性曲線の接線の傾きが小さくなる。このとき、各輪荷重で得たタイヤ特性曲線の接線の傾きの最大値（線形領域の値）が、図１７に示す特性図の原点を通る直線上を移動するようになる。さらに、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す特性曲線は、その形を維持して大きさが異なるものとなる。すなわち相似形で大きさが異なるものとなる。このような輪荷重との関係も本願発明者は発見した。

（３）タイヤ摩擦円と車輪の車輪力との関係
図１８は、制駆動力ＦｘをＸ軸、横力ＦｙをＹ軸上で表現する直交座標面上にタイヤ摩擦円を表現したものである。
ここで、タイヤ摩擦円は、タイヤが接地面において摩擦状態を維持できる摩擦限界を示す。すなわち、タイヤ摩擦円に対して、制駆動動力Ｆｘや横力Ｆｙ、又は制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力の値が、タイヤ摩擦円の内側にある場合、摩擦限界に達しておらず摩擦状態を保っている状態となる。また、その値がタイヤ摩擦円と一致した場合、最大の摩擦力を発揮している状態となる。また、タイヤ接地面においてタイヤに加わる外力が、タイヤ摩擦円よりも大きい場合、タイヤが接地面との間で摩擦状態を保っていない状態、つまり、タイヤと地面との相対変位が大きくなり、いわゆるスリップ状態となる。これは、タイヤ摩擦円と前後方向及び横方向のグリップ力との関係が、前後方向と横方向とにそれぞれ同時に最大グリップ力を発揮することができないことを意味する。

そして、前後方向のグリップ力に基づく制駆動動力Ｆｘと横方向のグリップ力に基づく横力Ｆｙとの合力の最大値を、そのときの合力の方向に合わせてプロットしていくことで、楕円形状のタイヤ摩擦円を描くことができる。以下の説明では、横力Ｆｙ、制駆動動力Ｆｘ、及び横力Ｆｙと制駆動動力Ｆｘとの合力を総称して車輪力と称する。
このように、タイヤ摩擦円と車輪力の大きさとの関係を基に、車輪力の大きさがタイヤ摩擦円の半径（外周）に近づくほど、タイヤが発揮できる摩擦力の最大値（摩擦限界）に近づくと判別できる。すなわち、摩擦限界に対するタイヤのグリップ力の余裕度を判別できる。このように理論上は、摩擦限界に対する余裕度を判別できるが、実際にはタイヤ摩擦円の大きさ自体を検出することが困難であるため、そのような理論に基づく摩擦限界までの余裕度の判別ができていなかった。

また、タイヤ摩擦円の大きさは、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値によって決まるものである。しかし、これまでの技術は、タイヤの摩擦限界を超えてからようやく摩擦力の最大値を推定できるものであった。そのため、タイヤの摩擦限界に到達する前に摩擦力の最大値を推定できなかった。その結果、タイヤの摩擦限界に達する前に摩擦限界までの余裕度を把握することもできず、摩擦限界に達しないようにタイヤの摩擦力を制御することも困難であった。これに対して、本実施形態は、摩擦力に依存しないで、直接、摩擦限界に対する余裕度を判定できるようにしたものである。

（４）３次元座標を用いた車輪の車輪力とグリップ状態（μ勾配）との関係
前述のように、本実施形態では、摩擦力に依存しないで、直接、摩擦限界に対する余裕度を判定できるようにしたものである。そのために、３次元座標を用いて、車輪の車輪力とグリップ状態（μ勾配）との関係（３次元の特性マップ）を得ている。以下に、その関係（３次元の特性マップ）を得る手順を説明する。

（４−１）３次元座標を用いた車輪の車輪力と車輪グリップ度との関係
図１９は、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。図１９（ａ）（前記図１のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）に相当）に示すように、制駆動力Ｆｘが最大値となるスリップ率λをλpeakと定義する。すなわち、制駆動力Ｆｘは、スリップ率λの増加に伴い増加していくが、スリップ率λがある程度大きくなると制駆動力Ｆｘは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この制駆動力Ｆｘが飽和する飽和点をλpeakと定義している。次に、図１９（ｂ）に示すように、スリップ率λの軸をλpeakからλ／λpeakに無次元化する変換をした後、λ／λpeakが１の値を原点に変更する（制駆動力Ｆｘの軸をλ／λpeakが１の値に移動する）。そして、図１９（ｃ）に示すように、図１９（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図１９（ｄ）に示すように、制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図１９（ｄ）では、λ／λpeakの軸をＺ軸としている。Ｚは、後述するように、スリップ度となる。

図２０は、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。この横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係でも、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係の場合と同様にして３次元座標系に変換している。すなわち、図２０（ａ）（前記図１０のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）に相当）に示すように、横力Ｆｙが最大値となるスリップ角βｔをβｔpeakと定義する。つまり、横力Ｆｙは、スリップ角βｔの増加に伴い増加していくが、スリップ角βｔがある程度大きくなると横力Ｆｙは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この横力Ｆｙが飽和する飽和点をβｔpeakと定義している。次に、図２０（ｂ）に示すように、スリップ角βｔの軸をβｔpeakからβｔ／βｔpeakに無次元化する変換をした後、βｔ／βｔpeakが１の値を原点に変更する（横力Ｆｙの軸をβｔ／βｔpeakが１の値に移動する）。そして、図２０（ｃ）に示すように、図２０（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図２０（ｄ）に示すように、横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図２０（ｄ）では、βｔ／βｔpeakの軸をＺ軸としている。

図２１は、前記図１９（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｘ−Ｚ面）と、前記図２０（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｙ−Ｚ面）との間を補完して得た３次元曲面を示す。前記図１９（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）ａと前記図２０（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）ｂとの間を、Ｚ軸上の各値で楕円、すなわちタイヤ摩擦円相当で補完して、図２１の３次元曲面を得る。図２１の３次元曲面は、Ｆｘ軸及びＺ軸を含むＦｘ−Ｚ面とＦｙ軸及びＺ軸を含むＦｙ−Ｚ面との間に存在する曲面をなす。

ここで、前述のように、制駆動力Ｆｘに起因して発生するスリップ率λと、横力Ｆｙに起因して発生するスリップ角βｔとを総称する概念として、スリップ度（Ｚ）を規定している。このようなことから、図２１のＺ軸は、スリップ度（λ／λpeak，βｔ／βｔpeak）を示す軸となる。そして、３次元曲面は、スリップ度と車輪力との関係を表すものとなる。なお、図２１では、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面を、１／４周分（１／４象限）強しか表示していない。しかし、実際には、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面は、全周分存在し、ドーム状又は半球状になる。

また、図２１では、単位が異なるスリップ率λとスリップ角βｔとをそれぞれλ／λpeak及びβｔ／βｔpeakに無次元化することで、スリップ率λとスリップ角βｔとを同じ座標系に表現している。これにより、図２１の３次元曲面は、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線の集合から構成されるものとなる。ここで、合力Ｆは、タイヤ斜め方向に発生している力に相当する。また、合力Ｆに起因して発生するスリップ度とは、スリップ率λ及びスリップ角βｔとを合成した概念である。

図２２は、前記図２１が、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線（２次元特性曲線）の集合から構成されることを説明する図である。３次元座標系における合力Ｆの大きさ・向きは、制駆動力Ｆｘのスカラ量・向きと横力Ｆｙのスカラ量・向きとの異なる組み合わせにより、無数に存在する。この実施形態では、車輪力（Ｆ）は、Ｚ軸回り３６０度全周の何れの方向でも良く、図示の実施形態では全方向に対応している。これにより、図２２（ａ）に示す３次元座標系における、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係は、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面に表された２次元特性の集合からなると言える。つまり、図２２（ｂ）に示すように、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を２次元特性曲線として得ることができる。すなわち、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面は、合力の方向に応じて、Ｚ軸のまわりに無数に存在し、それら無数の平面は、Ｚ軸を軸として平面束（a sheaf of planes）を成している。そして、その平面の各々に図２２（ｂ）のような２次元特性曲線が存在する。

図２２を用いて、合力Ｆについての摩擦限界までの余裕度を３次元座標系上で説明する。図２２（ａ）に示す、スリップ度と車輪力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆ）との関係を表す３次元曲面と、合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線として、図２２（ｂ）に示すタイヤ特性曲線を得ることができる。このようして得た図２２（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが、タイヤの摩擦限界までの余裕度を示すものとなる。すなわち、図２２（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが正の値から零に近づくと、タイヤの摩擦限界に近くなる。よって、このタイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、摩擦限界に到る前の状態において、摩擦限界までの余裕度を知ることができる。また、図２２（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが負の値となった場合には、摩擦力が飽和した状態、いわゆるスリップ状態になる。この点では、タイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、スリップ状態に到る前に摩擦限界（摩擦力が飽和する）までの余裕度を知ることができると言える。

図２３は、タイヤ摩擦円の大きさが変化する場合の合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示す。タイヤ摩擦円の大きさは、前述のように、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値（以下、最大摩擦力という。）によって決まる。すなわち、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値が小さくなると、タイヤ摩擦円も小さくなる。このようなことから、実際には路面μが変化すること等により、図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、タイヤ特性曲線（タイヤ摩擦円）が、最大摩擦力の大きさによって変化するようになる。しかし、前述のように、摩擦限界に到達する前に最大摩擦力を推定することができないため、このままでは、車両の制御に適用できない。

図２４は、最大摩擦力（例えば路面μ）が異なるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）と、原点Ｏ（スリップ度と車輪力がともに零である点）を通る直線（一点鎖線で示す直線）との関係を示す。図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、最大摩擦力が異なるタイヤ特性曲線について、直線との交点での接線の傾き（以下、μ勾配とも言う。）は同一となる。すなわち、最大摩擦力が異なるタイヤ特性曲線について、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一であれば、接線の傾きは同一となる。これにより、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係を、最大摩擦力に依存しない形で整理できる。

（４−２）３次元座標を用いた車輪の車輪力とグリップ状態（μ勾配）との関係
図２５は、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）と、タイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係を示す。図２５に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係を整理することで、最大摩擦力に依存しない一つの特性（２次元特性曲線）に集約することができる。よって、図２５に示すような特性データを予め準備しておく。例えば特性マップとして準備しておく。そして、合力Ｆとスリップ度Ｚとがわかれば、特性データを用いることで、タイヤ特性曲線の接線の傾きの値を知ることができ、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。すなわち、最大摩擦力の情報を得ることなく（最大摩擦力を推定することなく）、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。

ここで、３次元座標軸上における合力Ｆの大きさと向きは、制駆動力Ｆｘのスカラ量及び向きと横力Ｆｙのスカラ量及び向きとの異なる組み合わせにより無数に存在する。そのため、図２５に示す合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係も、合力Ｆの向きの数だけ無数に存在するこにとなる。すなわち、図２６（ａ）に示す３次元座標系でＺ軸とＦｘ軸を含む平面に着目すれば、図２６（ｄ）に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係が存在する。また、Ｚ軸とＦｙ軸を含む平面に着目すれば、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係が存在する。また、Ｚ軸と合力Ｆを含む平面に着目すれば、合力Ｆｙとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きγとの関係が存在する。
以上のような技術を前提として、本願発明者は、無数にある合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）γとの関係を一つの３次元座標系に集約して表示することを実現している。

図２７（ａ）は、その例であり、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）γとの関係を３次元座標系で示す。図２７（ｃ）では、合力Ｆ（車輪力）とスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）を示す軸を、その合力Ｆ（車輪力）とスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）の最大値ｍａｘ（Ｆ／Ｚ）で１になるように、その最大値ｍａｘ（Ｆ／Ｚ）で無次元化（正規化）している（（Ｆ／Ｚ）／ｍａｘ（Ｆ／Ｚ））。すなわち、図２７（ｂ）に示すように、合力Ｆの成分となる制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）を示す軸を、その比（Ｆｘ／λ）の最大値ｍａｘ（Ｆｘ／λ）で１になるように、その最大値ｍａｘ（Ｆｘ／λ）で無次元化している（（Ｆｘ／λ）／ｍａｘ（Ｆｘ／λ））。また、図２７（ｄ）に示すように、合力Ｆの成分となる横力Ｆｘとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）を示す軸を、その比（Ｆｙ／βｔ）の最大値ｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）で１になるように、その最大値ｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）で無次元化している（（Ｆｙ／βｔ）／ｍａｘ（Ｆｙ／βｔ））。

さらに、タイヤ特性曲線の接線の傾きγを示す軸を、タイヤ特性曲線の接線の傾きγの最大値ｍａｘ（γ）で１になるように、その最大値ｍａｘ（γ）で無次元化（正規化）している。
ここで、ｍａｘ（Ｆ／Ｚ）とｍａｘ（γ）については、次のように決定している。図２８を用いて説明する。ｍａｘ（Ｆ／Ｚ）とｍａｘ（γ）とは、グリップ度Ｚが微小でタイヤが確実にグリップした状態、すなわちタイヤ特性が線形状態のときの値である。すなわち、図２８（ａ）に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの関係線（タイヤ特性曲線）において、合力Ｆの変化とスリップ度Ｚの変化とが線形関係になるときの該関係線上の接線の傾きがｍａｘ（γ）である。すなわち、原点Ｏにおける接線の傾きがｍａｘ（γ）となる。そして、図２８（ｂ）に示すように、そのｍａｘ（γ）が得られる合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）がｍａｘ（Ｆ／Ｚ）となる。このｍａｘ（Ｆ／Ｚ）は、車両固有の値になる。ここで、傾きｍａｘ（γ）は、タイヤ接地面に作用する摩擦力が変わったとしても不変である。よって、この傾きｍａｘ（γ）及びｍａｘ（Ｆ／Ｚ）を容易に予め準備しておくことができる。

なお、合力Ｆとスリップ度Ｚとの関係を、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係で説明すると次のようになる。ｍａｘ（Ｆｘ／λ）とｍａｘ（γ）とは、グリップ率λが微小でタイヤが確実にグリップした状態、すなわちタイヤ特性が線形状態のときの値である。すなわち、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係線（タイヤ特性曲線）において、制駆動力Ｆｘの変化とスリップ率λの変化とが線形関係になるときの該関係線上の接線の傾きがｍａｘ（γ）である。すなわち、原点Ｏにおける接線の傾きがｍａｘ（γ）となる。そして、そのｍａｘ（γ）が得られる制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）がｍａｘ（Ｆｘ／λ）となる。このｍａｘ（Ｆｘ／λ）は、車両固有の値になる。ここで、傾きｍａｘ（γ）は、タイヤ接地面に作用する摩擦力が変わったとしても不変である。よって、この傾きｍａｘ（γ）及びｍａｘ（Ｆｘ／λ）を容易に予め準備しておくことができる。

同様に、合力Ｆとスリップ度Ｚとの関係を、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係で説明すると次のようになる。ｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）とｍａｘ（γ）とは、グリップ率λが微小でタイヤが確実にグリップした状態、すなわちタイヤ特性が線形状態のときの値である。すなわち、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係線（タイヤ特性曲線）において、横力Ｆｙの変化とスリップ角βｔの変化とが線形関係になるときの該関係線上の接線の傾きがｍａｘ（γ）である。すなわち、原点Ｏにおける接線の傾きがｍａｘ（γ）となる。そして、そのｍａｘ（γ）が得られる横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）がｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）となる。このｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）は、車両固有の値になる。ここで、傾きｍａｘ（γ）は、タイヤ接地面に作用する摩擦力が変わったとしても不変である。よって、この傾きｍａｘ（γ）及びｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）を容易に予め準備しておくことができる。

以上のように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）γとの関係を３次元座標系の特性（μ勾配特性）として得ることができる。
図２９は、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）γとの関係を３次元座標系の特性（μ勾配特性）として示す。ここで、図２９中、γ₀は、基準値であるｍａｘ（γ）に相当する。また、（Ｆｘ₀／λ₀）は、基準比であるｍａｘ（Ｆｘ／λ）に相当する。また、（Ｆｙ₀／βｔ₀）は、基準比であるｍａｘ（Ｆｙ／βｔ）に相当する。本実施形態では、図２９に示すような特性をマップ（３Ｄのμ勾配特性マップ）として有することで、摩擦力に依存しないで、直接、グリップ状態や摩擦限界に対する余裕度を判定できるようにしたものである。

（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）
図３０は、第１の実施形態の車両の概略構成を示す。図３０に示す車両は、電動４輪駆動車である。図３０に示すように、車両は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４、車輪速センサ５、ＥＰＳＥＣＵ（Electric Power Steering Electronic Control Unit）６、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ７及
び車両走行状態推定装置８を備える。さらに、車両は、各車輪１１_FL〜１１_RRに直結した制駆動モータ２１_FL〜２１_RR、制駆動モータＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２を備える。

操舵角センサ１は、ステアリングホイール９と一体に回転するステアリングシャフト１０の回転角を検出する。操舵角センサ１は、その検出結果（操舵角）を車両走行状態推定装置８に出力する。ヨーレイトセンサ２は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ２は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。横加速度センサ３は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ３は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。前後加速度センサ４は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ４は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。車輪速センサ５は、車体に設けられた各車輪１１_FL〜１１_RRの車輪速を検出する。車輪速センサ５は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。

ＥＰＳＥＣＵ６は、操舵角センサ１が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７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、ＥＰＳＥＣＵ６は、車両走行状態推定装置８が出力する指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、車両の不安定挙動を抑制するための指令信号である。

ＥＰＳモータ７は、ＥＰＳＥＣＵ６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１０に回転トルクを付与する。これにより、ＥＰＳモータ７は、ステアリングシャフト１０に連結されているラック・アンド・ピニオン機構（ピニオン１２、ラック１３）、タイロッド１４及びナックルアームを介して左右の前輪１１_FL，１１_FRの転舵を補助する。
制駆動モータＥＣＵ２２は、ブレーキペダル１５及びアクセルペダル１６からのドライバ入力、並びに車両走行状態推定装置８からの情報を基に、制駆動モータ２１_FL〜２１_RRを制御する。

車両走行状態推定装置８は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４及び車輪速センサ５の検出結果等を基に、車両の走行状態を推定する。車両走行状態推定装置８は、その推定結果を基に、指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）をＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。ここでいう指令値は、車両の不安定挙動を抑制するようにＥＰＳモータ７や制駆動力を制御するための指令信号である。

図３１は、車両走行状態推定装置８の内部構成を示す。図３１に示すように、車両走行状態推定装置８は、車体速度演算部４１、スリップ率推定部４２、制駆動力推定部４３、タイヤスリップ角推定部４４、横力推定部４５、制駆動力−スリップ率比推定部（以下、Ｆｘ／λ演算部という。）４６、横力−スリップ角比推定部（以下、Ｆｙ／βｔ演算部という。）４７、タイヤグリップ状態演算部（μ勾配演算部）４８、制駆動力補正指令値演算部４９、旋回特性演算部５０及び旋回アシスト指令値演算部５１を備える。

車体速度演算部４１は、車輪速センサ５が検出した車輪速及び前後加速度センサ４が検出した前後加速度を基に、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１１_RL，１１_RRの車輪速の平均値、又は各車輪１１_FL〜１１_RRの車輪速の平均値を算出して、その算出値を車体速度の基本値としている。車体速度演算部４１は、その基本値を前後加速度により補正する。具体的には、その基本値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、その補正した値を、推定した車体速度としている。車体速度演算部４１は、その推定結果をスリップ率推定部４２及びタイヤスリップ角推定部４４に出力する。

スリップ率推定部４２は、車輪速センサ５が検出した各車輪１１_FL〜１１_RRの車輪速及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、前後輪（前輪２輪分と後輪２輪分）のスリップ率λ_f，λ_rを算出する。スリップ率推定部４２は、その算出結果をＦｘ／λ演算部４６に出力する。
制駆動力推定部４３は、制駆動モータ２１_FL〜２１_RRの回転速度及び電流値を基に、前後輪で出力する制駆動力（制駆動トルク）Ｆｘ_f，Ｆｘ_rを推定する。例えば、制駆動力推定部４３は、制駆動モータＥＣＵ２２を介して制駆動モータ２１_FL〜２１_RRの回転速度及び電流値を得ている。前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rの算出ついては、具体的には、制駆動力推定部４３は、先ず下記（１）式により各制駆動モータ２１_FL〜２１_RRの制駆動トルクＴ_Tirを算出する。

ここで、制駆動モータ２１_FL〜２１_RR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、これらパラメータを事前に同定しておく。

そして、制駆動力推定部４３は、前輪１１_FL，１１_FRの制駆動モータ２１_FL，２１_FRの制駆動トルクＴ_Tirの合計値を前左右２輪の制駆動トルクとする。また、制駆動力推定部４３は、後輪１１_RL，１１_RRの制駆動モータ２１_RL，２１_RRの制駆動トルクＴ_Tirの合計値を後左右２輪の制駆動トルクとする。
そして、制駆動力推定部４３は、前後輪それぞれの制駆動トルクＴ_Tirをタイヤ動半径倍して、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rを算出する。制駆動力推定部４３は、その算出結果（推定結果）をＦｘ／λ演算部４６に出力する。ここで、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rは、前後における左右２輪の合成力となる。

Ｆｘ／λ演算部４６は、スリップ率推定部４２及び制駆動力推定部４３が算出した前後輪のスリップ率λ_f，λ_r及び制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rを基に、制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rとスリップ率λ_f，λ_rとの比（Ｆｘ_f／λ_f，Ｆｘ_r／λ_r）を算出する。Ｆｘ／λ演算部４６は、その算出結果をタイヤグリップ状態演算部４８に出力する。
タイヤスリップ角推定部４４は、車体スリップ角（車両の横滑り角）βを推定し、その推定した車体スリップ角βを前後輪それぞれのスリップ角（タイヤスリップ角）βｔに変換している。

そのため、先ず、タイヤスリップ角推定部４４は、操舵角センサ１が検出した操舵角（タイヤ舵角δ）、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイトγ（φ´）、横加速度センサ３が検出した横加速度、前後加速度センサ４が検出した前後加速度及び車体速度演算部４１が算出した車体速度Ｖを基に、車両の横滑り角（スリップ角）を推定する。
図３２は、車両の横滑り角（スリップ角）を推定するためのタイヤスリップ角推定部４４の構成例を示す。図３２に示すように、タイヤスリップ角推定部４４は、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６１を備える。これにより、タイヤスリップ角推定部４４は、車両の横滑り角（スリップ角）βを推定する。ここで、車両の２輪モデルを基に線形２入力オブザーバ６１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（２）式で表すことができる。

ここで、図３２に示す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（２）式の状態方程式（出力方程式）は、下記（３）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。ａ₁₁，ａ₁₂，ｂ₁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６１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。なお、オブザーバについては、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いた実計測や全く異なる推定手法に置き換えることも可能である。

また、線形２入力オブザーバ６１は、積分器６２の入力を補正するβ推定補償器６３を備える。これにより、線形２入力オブザーバ６１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６３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３３は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。図３３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６３は、下記（４）式に従って場の力のずれ分β₂を算出する。このずれ分β₂は、線形２入力オブザーバ６１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３４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（４）式を、下記（５）式として表すことができる。

そして、β推定補償器６３は、その目標値β₂を線形２入力オブザーバ６１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６３は、その減算結果に、図３５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６３は、その乗算結果を積分器６２の入力としている。
図３５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、図３５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、図３５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を増大させていく。さらに、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。
続いて、タイヤスリップ角推定部４４は、以上のようにして算出した車両の横滑り角（車両のスリップ角）βを基に、下記（６）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_f，βｔ_r）を算出する。

タイヤスリップ角推定部４４は、算出した前後輪のスリップ角βｔ_f，βｔ_r（βｔ）をＦｙ／βｔ演算部４７に出力する。
横力推定部４５は、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ３が検出した横加速度Ｇ_yを基に、下記（７）式に従って前後輪それぞれの横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを算出する。

ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Ｇ_yは、図３６に示すような値である。横力推定部４５は、算出した横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rをＦｙ／βｔ演算部４７に出力する。ここで、前後輪それぞれの横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rは、前後における左右２輪の合成力となる。
Ｆｙ／βｔ演算部４７は、タイヤスリップ角推定部４４及び横力推定部４５が算出した前後輪のスリップ角βｔ_f，βｔ_r及び横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを基に、横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_f，βｔ_rとの比（Ｆｙ_f／βｔ_f，Ｆｙ_r／βｔ_r）を算出する。Ｆｙ／βｔ演算部４７は、その算出結果をタイヤグリップ状態演算部４８に出力する。

タイヤグリップ状態演算部（μ勾配演算部）４８は、Ｆｘ／λ演算部４６が算出した前後輪の制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rとスリップ率λ_f，λ_rとの比（Ｆｘ_f／λ_f，Ｆｘ_r／λ_r）、及びＦｙ／βｔ演算部４７が算出した横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_f，βｔ_rとの比（Ｆｙ_f／βｔ_f，Ｆｙ_r／βｔ_r）を基に、前後輪のグリップ状態を推定する。すなわち、前後輪それぞれについてμ勾配を推定する。そのため、タイヤグリップ状態演算部４８は、前記図２９に示した３Ｄのμ勾配特性マップを有する。そして、タイヤグリップ状態演算部４８は、そのような３Ｄのμ勾配特性マップを前後輪それぞれに対応させて有する。例えば、メモリ等の記憶媒体に３Ｄのμ勾配特性マップを記憶し、保持している。

ここで、ある基準路面にて事前に直進走行試験と旋回走行実験とを行い、そのときのデータを基に、３Ｄのμ勾配特性マップを作成する。具体的には、基準路面にて実車での直進加加速実験により、制駆動力−スリップ率特性曲線の実計測を行う。さらに、基準路面にて実車での旋回実験（旋回半径一定の加速円旋回が良い）により、横力（コーナリングフォース）−タイヤスリップ角特性曲線の実計測を行う。その実計測結果を基に、３Ｄのμ勾配特性マップを作成する。また、直接計測ができない場合は、他の物理量を計測しておいて換算することもできる。例えば、前後のタイヤ横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを得るときには、横加速度Ｇ_y、ヨーレイトγを計測して、これと車両パラメータからなる前記（７）式を連立すれば良い（図３６参照）。

これにより、タイヤグリップ状態演算部４８は、３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、μ勾配を得る。図３７は、３Ｄのμ勾配特性マップからμ勾配を得る関係を、３Ｄのμ勾配特性マップに対する入力と出力との関係として示す。図３７に示すように、タイヤグリップ状態演算部４８は、前輪に対応する３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、前輪の制駆動力Ｆｘ_fとスリップ率λ_fとの比（Ｆｘ_f／λ_f）及び前輪の横力Ｆｙ_fとスリップ角βｔ_fとの比（Ｆｙ_f／βｔ_f）を入力として、それに対応する前輪のμ勾配（γ／γ₀）を算出（出力）する。また、タイヤグリップ状態演算部４８は、後輪に対応する３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、後輪の制駆動力Ｆｘ_rとスリップ率λ_rとの比（Ｆｘ_r／λ_r）、及び後輪の横力Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_rとの比（Ｆｙ_r／βｔ_r）を入力として、それに対応する後輪のμ勾配（γ／γ₀）を算出（出力）する。

このとき、タイヤグリップ状態演算部４８は、３Ｄのμ勾配特性マップ（特性面）を構成する一の特性曲線（２Ｄのμ勾配特性マップに相当）についてμ勾配（γ／γ₀）を得ていることになる。すなわち、２Ｄのμ勾配特性マップの場合と同様に（前記図６、図１４）、３Ｄのμ勾配特性マップでも、タイヤ特性曲線の接線の傾きとなるμ勾配は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなることを示す。これにより、μ勾配からタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。その結果、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

さらに、タイヤグリップ状態演算部４８は、前後輪それぞれについて算出したμ勾配（γ／γ₀）を前後方向に寄与する成分と横方向に寄与する成分とに分解する。すなわち、そのような分解がなければ、算出したμ勾配（γ／γ₀）は、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙの合力Ｆの方向についての値になる。このような合力Ｆの方向についての値となるμ勾配（γ／γ₀）を、前後方向に寄与する成分と横方向に寄与する成分とに分解して出力する。ここで、算出したμ勾配（γ／γ₀）の前後方向に寄与する成分（以下、μ勾配前後方向成分）は、車輪の前後方向のμ勾配に比例した値になる。また、算出したμ勾配（γ／γ₀）の横方向に寄与する成分（以下、μ勾配横方向成分）は、車輪の横方向のμ勾配に比例した値になる。タイヤグリップ状態演算部４８は、μ勾配前後方向成分を制駆動力補正指令値演算部４９に出力し、μ勾配横方向成分を旋回特性演算部５０に出力する。

制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分を基に、制駆動力の制御補正指令を出力する。図３８は、その処理の一例を示す。図３８に示すように、先ずステップＳ１において、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１よりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Ｋｘ１は、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Ｋｘ１は、正値で、任意の値である。また、μ勾配前後方向成分は、γ／γ₀として無次元化したμ勾配から得られる値であるところ、所定のしきい値Ｋｘ１は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。

ここで、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１よりも大きい場合（μ勾配前後方向成分＞Ｋｘ１）、ステップＳ２に進む。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１以下の場合（μ勾配前後方向成分≦Ｋｘ１）、ステップＳ３に進む。なお、線形域（車輪力の変化とスリップ度の変化との関係が線形関係になる領域）でのμ勾配前後方向成分をＫｘ０とすれば、Ｋｘ０が所定のしきい値Ｋｘ１よりも大きくなる関係が成立する（Ｋｘ０＞Ｋｘ１）。

ステップＳ２では、制駆動力補正指令値演算部４９は、グリップ状態（高いグリップ状態）と判断し、通常の制駆動力制御（通常制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２に制駆動力の制御補正指令を出力しないようにする。又は、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２に通常の制駆動力制御を実施可能にする制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図３８に示す処理を終了する。

ステップＳ３では、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ２よりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Ｋｘ２は、実験値、経験値又は理論値等である。また、所定のしきい値Ｋｘ２は、前記所定のしきい値Ｋｘ１未満の値である（Ｋｘ２＜Ｋｘ１）。例えば、所定のしきい値Ｋｘ２は、零近傍の値である。また、μ勾配前後方向成分は、γ／γ₀として無次元化したμ勾配から得られる値であるところ、所定のしきい値Ｋｘ２は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。

ここで、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ２よりも大きい場合（Ｋｘ１≧μ勾配前後方向成分＞Ｋｘ２）、ステップＳ４に進む。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ２以下の場合（μ勾配前後方向成分≦Ｋｘ２）、ステップＳ５に進む。
ステップＳ４では、制駆動力補正指令値演算部４９は、非線形状態ではあるもののまだグリップ力が飽和点よりは手前であると判断し、現時点よりも制駆動力が大きくなるのを抑制する制駆動力制御（制駆動力増加禁止制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２にアクセル操作やブレーキ操作等に基づく制駆動力の増加を抑制するための制御補正指令を出力する。例えば、アクセル操作やブレーキ操作等に基づく制駆動力の増加分を減算する値の制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図３８に示す処理を終了する。

ステップＳ５では、制駆動力補正指令値演算部４９は、グリップ力が飽和した領域にあると判断し、制駆動力を減少させてグリップ力を回復させる制駆動力制御（制駆動力減少制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２に制駆動力を減少させる（制駆動力を抜く）制御補正指令を出力する。例えば、アクセル操作やブレーキ操作等があっても、その操作に基づく制駆動力の増加をキャンセルしつつ、制駆動力を減少させる制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図３８に示す処理を終了する。

以上のように、制駆動力補正指令値演算部４９がμ勾配前後方向成分に基づいて処理を行っている。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、前後輪それぞれのμ勾配前後方向成分に基づいてこの処理を行っている。
旋回特性演算部５０は、μ勾配横方向成分を基に、旋回状態（車両挙動）を判定する。図３９は、その判定処理の一例を示す。図３９に示すように、先ずステップＳ１１において、旋回特性演算部５０は、車両挙動の指標となるスタティックマージンＳＭを算出する。具体的には、旋回特性演算部５０は、前後輪のμ勾配横方向成分Ｋ_f，Ｋ_rを基に、下記（８）式に従ってスタティックマージンＳＭを算出する。

スタティックマージンＳＭは、ドリフトアウトやスピンの発生し易さを示す値となる。また、スタティックマージンＳＭは、タイヤ横力の飽和状態を示す値となる。例えば、スタティックマージンＳＭは、前輪１１_FL，１１_FRのグリップ状態が限界に達し（タイヤ横力が飽和し）、前輪のμ勾配横方向成分Ｋ_fが零又は負値になると、小さくなる。つまり、前輪でスリップ度が大きくなっても車輪力が増大しない状態（車輪力が飽和した状態）になり、ドリフトアウトが発生し易い状態となると、スタティックマージンＳＭは小さくなる。

続いてステップＳ１２において、旋回特性演算部５０は、前記ステップＳ１１で算出したスタティックマージンＳＭが零か否かを判定する。ここで、旋回特性演算部５０は、スタティックマージンＳＭが零の場合（ＳＭ＝０）、ステップＳ１３に進む。また、旋回特性演算部５０は、スタティックマージンＳＭが零でない場合（ＳＭ≠０）、ステップＳ１４に進む。なお、スタティックマージンＳＭが零を含む所定の範囲内にある場合に、スタティックマージンＳＭが零であると判定することもできる。

ステップＳ１４では、旋回特性演算部５０は、スタティックマージンＳＭが正値か否かを判定する。ここで、旋回特性演算部５０は、スタティックマージンＳＭが正値の場合（ＳＭ＞０）、ステップＳ１５に進む。また、旋回特性演算部５０は、そうでない場合（ＳＭ＜０）、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１３では、旋回特性演算部５０は、車両の旋回特性がニュートラルステア傾向にある（ニュートラルステアである可能性が高い）と判定する。また、ステップＳ１５では、旋回特性演算部５０は、車両の旋回特性がアンダーステア傾向にある（アンダーステアになる可能性が高い）と判定する。さらに、ステップＳ１６では、旋回特性演算部５０は、車両の旋回特性がオーバステア傾向にある（オーバステアになる可能性が高い）と判定する。旋回特性演算部５０は、その判定結果を、旋回アシスト指令値演算部５１に出力する。
以上のように、旋回特性演算部５０が前後輪のμ勾配横方向成分に基づいて処理を行っている。

旋回アシスト指令値演算部５１は、旋回特性演算部５０の判定結果を基に、旋回アシスト指令値を算出する。図４０は、その処理の一例を示す。図４０に示すように、先ずステップＳ２１において、旋回アシスト指令値演算部５１は、旋回特性がニュートラルステア傾向（ＳＭ＝０）であるか否かを判定する。ここで、旋回アシスト指令値演算部５１は、旋回特性がニュートラルステア傾向の場合、該図４０の示す処理を終了する。また、旋回アシスト指令値演算部５１は、そうでない場合（ＳＭ≠０、アンダーステア傾向又はオーバステア傾向）、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、旋回アシスト指令値演算部５１は、旋回特性がアンダーステア傾向（ＳＭ＞０）であるか否かを判定する。ここで、旋回アシスト指令値演算部５１は、旋回特性がアンダーステア傾向の場合（アンダーステアになる可能性が高い場合）、ステップＳ２３に進む。また、旋回アシスト指令値演算部５１は、そうでない場合（ＳＭ≦０、オーバステア傾向）、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２３では、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分（横方向グリップ）が所定のしきい値Ｋｙ１未満か否かを判定する。所定のしきい値Ｋｙ１は、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Ｋｙ１は、零近傍の値である。また、μ勾配横方向成分は、γ／γ₀として無次元化したμ勾配から得られる値であるところ、所定のしきい値Ｋｙ１は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。

ここで、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ１未満の場合（μ勾配横方向成分＜Ｋｙ１）、ステップＳ２４に進む。また、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ１以上の場合（μ勾配横方向成分≧Ｋｙ１）、該図４０の示す処理を終了する。
ステップＳ２４では、旋回アシスト指令値演算部５１は、車両がドリフトアウトする可能性が高いと判断し、ＥＰＳの操舵反力制御を実施する。具体的には、旋回アシスト指令値演算部５１は、運転者による操舵の切り増しを抑制する方向に操舵反力を付加するための旋回アシスト指令値をＥＰＳＥＣＵ６に出力する。そして、旋回アシスト指令値演算部５１は、該図４０の示す処理を終了する。

ステップＳ２５では、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ２未満か否かを判定する。所定のしきい値Ｋｙ２は、実験値、経験値又は理論値等である。この所定のしきい値Ｋｙ２を、前記所定のしきい値Ｋｙ１と同じ値とすることもでき、異なる値とすることもできる。例えば、所定のしきい値Ｋｙ２は、零近傍の値である。また、μ勾配横方向成分は、γ／γ₀として無次元化したμ勾配から得られる値であるところ、所定のしきい値Ｋｙ２は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。
ここで、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ２未満の場合（μ勾配横方向成分＜Ｋｙ２）、ステップＳ２６に進む。また、旋回アシスト指令値演算部５１は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ２以上の場合（μ勾配横方向成分≧Ｋｙ２）、該図４０の示す処理を終了する。

ステップＳ２６では、旋回アシスト指令値演算部５１は、車両がスピンする可能性が高いと判断し、ＥＰＳの操舵反力制御を実施する。具体的には、旋回アシスト指令値演算部５１は、運転者に操舵の切り戻しを促す方向に操舵反力を付加するための旋回アシスト指令値をＥＰＳＥＣＵ６に出力する。すなわち、カウンタステア（復帰操舵）を補助するようにトルクを付加する。そして、旋回アシスト指令値演算部５１は、該図４０の示す処理を終了する。
以上のように、旋回アシスト指令値演算部５１が旋回特性演算部５０の判定結果に基づいて処理を行っている。

（動作及び作用）
図４１は、車体走行状態推定装置２８での演算処理手順の一例を示す。車体走行状態推定装置２８は、この演算処理を車両走行中に実行する。
先ず、車体走行状態推定装置２８では、車体速度演算部４１が車体速度を算出する（ステップＳ３１）。車体走行状態推定装置２８では、スリップ率推定部４２がその車体速度を基に、前後輪それぞれのスリップ率λ_f，λ_rを算出する（ステップＳ３２）。さらに、車体走行状態推定装置２８では、タイヤスリップ角推定部４４が前後輪それぞれのスリップ角βｔ_f，βｔ_rを算出する（ステップＳ３３）。一方、車体走行状態推定装置２８では、制駆動力推定部４３が前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rを算出する（ステップＳ３４）。さらに、車体走行状態推定装置２８では、横力推定部４５が前後輪それぞれについて横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを算出する（ステップＳ３５）。そして、車体走行状態推定装置２８では、Ｆｘ／λ演算部４６が前後輪それぞれについて、制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rとスリップ率λ_f，λ_rとの比（Ｆｘ_f／λ_f，Ｆｘ_r／λ_r）を算出する（ステップＳ３６）。また、車体走行状態推定装置２８では、Ｆｙ／βｔ演算部４７が前後輪それぞれについて、横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_f，βｔ_rとの比（Ｆｙ_f／βｔ_f，Ｆｙ_r／βｔ_r）を算出する（ステップＳ３７）。

続いて、車体走行状態推定装置２８では、タイヤグリップ状態演算部４８が、３Ｄのμ勾配特性マップを基に、μ勾配（グリップ特性パラメータ）を推定する（ステップＳ３８）。すなわち、タイヤグリップ状態演算部４８は、前後輪それぞれの３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rとスリップ率λ_f，λ_rとの比（Ｆｘ／λ）、及び横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_f，βｔ_rとの比（Ｆｙ／βｔ）に対応する前後輪それぞれの走行中のμ勾配（γ／γ₀）を算出する。そして、タイヤグリップ状態演算部４８は、前後輪それぞれのμ勾配（γ／γ₀）を前後方向に寄与する成分（μ勾配前後方向成分）と横方向に寄与する成分（μ勾配横方向成分）とに分解する（ステップＳ３９）。

そして、車体走行状態推定装置２８では、制駆動力補正指令値演算部４９が、前後輪それぞれのμ勾配前後方向成分を基に、制駆動力（前後輪それぞれの制駆動力）の制御補正指令を出力する（ステップＳ４０）。一方、車体走行状態推定装置２８では、旋回特性演算部５０が、前後輪それぞれのμ勾配横方向成分を基に、旋回状態（車両挙動）を判定する（ステップＳ４１）。旋回アシスト指令値演算部５１は、その判定結果を基に、操舵反力を付加する制御（ＥＰＳ制御）のための旋回アシスト指令値を算出する（ステップＳ４２）。

これにより、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配（グリップ特性パラメータ）の前後方向成分及び横方向成分を基に次のように制駆動力制御や操舵反力付加制御（ＥＰＳ制御）を実施している。
すなわち、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１よりも大きいときには（μ勾配前後方向成分＞Ｋｘ１）、その条件を満たす車輪がグリップ状態にあると判断し、通常の制駆動力制御（通常制御モード）を実施するようになる（前記ステップＳ１→ステップＳ２）。

また、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１以下であり、かつ所定のしきい値Ｋｘ２よりも大きいときには（Ｋｘ１≧μ勾配前後方向成分＞Ｋｘ２）、その条件を満たす車輪について、制駆動力が増加するのを抑制する制駆動力制御（制駆動力増加禁止制御モード）を実施するようになる（前記ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４）。これにより、運転者のアクセル操作やブレーキ操作により制駆動力が増加して、グリップ力が飽和してしまうのを防止することができる。

このような処理により、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１よりも大きいときに運転者によるアクセル操作やブレーキ操作（制駆動力の増大要求）があると、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ１以下になるまで（制駆動力増加禁止制御モードに入るまで）、制駆動力が増加することになる。
また、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配前後方向成分が所定のしきい値Ｋｘ２以下のときには（Ｋｘ２≧μ勾配前後方向成分）、その条件を満たす車輪について、制駆動力を減少させる制駆動力制御（制駆動力減少制御モード）を実施するようになる（前記ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ５）。これにより、グリップ力が飽和している場合でも、グリップ力を回復させることができる。

以上の処理では、つまり、μ勾配前後方向成分を所定のしきい値Ｋｘ１，Ｋｘ２と比較するだけで車輪のグリップ状態を判定している。これにより、車輪のグリップ力が限界領域（飽和状態又はその近傍の状態）にあるときにも、その摩擦限界に対する余裕度を適切に推定して、その余裕度に合致した制駆動力制御を実施している。
また、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配横方向成分を基に、スタティックマージンＳＭを算出している（前記ステップＳ１１）。そして、車体走行状態推定装置２８は、算出したスタティックマージンＳＭを基に、旋回状態（車両挙動）を判定し、その判定結果に基づく制駆動力制御を実施している。すなわち、車体走行状態推定装置２８は、スタティックマージンＳＭが正値の場合（ＳＭ＞０）、旋回特性がアンダーステア傾向であると判定する（前記ステップＳ１５）。このとき、車体走行状態推定装置２８は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ１未満であることを条件に、運転者による操舵の切り増しを抑制する方向に操舵反力を付加する制御を実施する（前記ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２４）。すなわち、グリップ特性パラメータが低下するとタイヤスリップ角を増大させるようにしている。これにより、車両がドリフトアウトしてしまうのを防止している。

また、車体走行状態推定装置２８は、スタティックマージンＳＭが負値の場合（ＳＭ＜０）、旋回特性がオーバステア傾向であると判定する（前記ステップＳ１６）。このとき、車体走行状態推定装置２８は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ｋｙ２未満であることを条件に、運転者に操舵の切り戻しを促す方向に操舵反力を付加する制御を実施する（前記ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２５→ステップＳ２６）。これにより、カウンタステア（復帰操舵）を補助するようにトルクを付加している。これにより、車両がスピンしてしまうのを防止している。
以上の処理でも、つまり、μ勾配横方向成分を所定のしきい値Ｋｙ１，Ｋｙ２と比較するだけで車輪のグリップ状態を判定している。これにより、車輪のグリップ力が限界領域（飽和状態又はその近傍の状態）にあるときにも、その摩擦限界に対する余裕度を適切に推定して、その余裕度に合致した操舵反力付加制御を実施している。

（第１の実施形態の変形例）
（１）車輪の輪荷重変化を基に、μ勾配を補正することもできる。図４２は、３Ｄのμ勾配特性マップ（特性面）を構成する一の特性曲線（２Ｄのμ勾配特性マップに相当）を示す。図４２に示すように、輪荷重の初期値Ｆｚ（変動がないときの輪荷重の値）に対して、０．６、０．８、１．２、…倍することで輪荷重を変化させている。これにより、合力ＦＦとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とμ勾配との関係を示す特性曲線は、輪荷重に応じて変化する。具体的には、輪荷重に応じて大きさの異なる相似形の特性曲線（特性曲線群）となる。

図４３は、このような輪荷重に応じた特性曲線の変化を、輪荷重と、特性曲線を拡大及び縮小する補正ゲイン（補正係数）Ｋｗとの関係として示す。図４３に示すように、輪荷重が大きくなるほど補正ゲインＫｗが大きくなる。また、輪荷重が大きくなるほど、補正ゲインＫｗの増加割合が減少する。
ここで、図４４は、車輪の輪荷重変化を基にμ勾配を補正する構成の一例を示す。図４４に示すように、輪荷重演算部５２及びマップ補正部５３を備える。

輪荷重演算部５２は、横加速度センサ３及び前後加速度センサ４が検出した横加速度及び前後加速度を基に、車輪の輪荷重変化量を算出する。具体的には、横加速度及び前後加速度に応じた車輪の輪荷重変化量を算出する。輪荷重演算部５２は、その算出結果をマップ補正部５３に出力する。マップ補正部５３は、輪荷重演算部５２の算出結果を基に、３Ｄのμ勾配特性マップを補正する。マップ補正部５３は、前記図４３に示す補正ゲインＫｗを用いて、３Ｄのμ勾配特性マップを補正している。具体的には、図４３に示す特性曲線を荷重補正係数マップ等として、タイヤ試験機等による試験結果より事前に得ておく。また、荷重補正係数マップ等を参照して、輪荷重計測値に対応する補正ゲインＫｗを得る。そして、μ勾配を補正する。具体的には、３Ｄのμ勾配特性マップへの入力値（前記図３７参照）を１／Ｋｗ倍し、さらに３Ｄのμ勾配特性マップからの出力値（前記図３７参照）をＫｗ倍する。

（２）また、車輪の輪荷重変化を基にμ勾配を補正するため、図４５に示すように、輪荷重に応じた３Ｄのμ勾配特性マップ（特性面）を複数用意しておくこともできる。この場合、輪荷重計測値を基に、μ勾配の算出に使用する３Ｄのμ勾配特性マップ（特性面）を特定する。
（３）この第１の実施形態では、２つの入力変数Ｆｘ／λ，Ｆｙ／βｔと出力変数となるグリップ特性パラメータ（μ勾配）との間の所定の非線形関係が特性マップ又は特性図といった形になっている。これに対して、そのような非線形関係を数式の形とすることもできる。また、可能であれば、非線形関係とせずに、線形関係に簡略化することもできる。

（４）この第１の実施形態では、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙを同時に様々な方向に振って、すなわち、合力の方向を様々に振って、３Ｄのμ勾配特性マップを得ている。これに対して、前後方向（制駆動力Ｆｘ）のμ勾配特性マップ（２Ｄのμ勾配特性マップ）と横方向（横力Ｆｙ）のμ勾配特性マップ（２Ｄのμ勾配特性マップ）とを個別に得て、それらμ勾配特性マップ間を補完することで、３Ｄのμ勾配特性マップを得ることもできる。この場合、μ勾配特性マップ間を楕円近似して補完する。

（５）この第１の実施形態では、操舵制御（操舵反力付加制御）により車両の旋回挙動又は横方向挙動を制御している。これに対して、ＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）等の
左右輪の制駆動力差による旋回制御により車両挙動を制御することもできる。これにより、さらに応答性の速い車両挙動安定化制御（横滑り防止制御）を実現することができる。（６）この第１の実施形態では、前輪操舵車両を例に挙げている。これに対して、後輪操舵車両とすることもできる。

（７）この第１の実施形態では、前後輪それぞれのμ勾配（グリップ特性パラメータ）を基に車両特性を判定したり、車両挙動を制御したりしている。これに対して、左右輪それぞれのμ勾配（グリップ特性パラメータ）を基に車両特性を判定したり、車両挙動を制御することもできる。
（８）この第１の実施形態では、μ勾配を基に制駆動力制御する制駆動力補正指令値演算部４９と、μ勾配を基に操舵反力付加制御する旋回特性演算部５０及びアシスト指令値演算部５１とを備えている。これに対して、制駆動力補正指令値演算部４９、及びアシスト指令値演算部５１（旋回特性演算部５０を含む）の何れか一方だけを備えることもできる。すなわち、μ勾配を基に、制駆動力制御及び操舵反力付加制御の何れか一方だけを実施することもできる。

なお、この第１の実施形態では、スリップ率推定部４２、制駆動力推定部４３及びＦｘ／λ演算部４６を含む構成並びにタイヤスリップ角推定部４４、横力推定部４５及びＦｙ／βｔ演算部４７を含む構成はそれぞれ、接地面において第１の方向から車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する第１の入力部、及び接地面において第１の方向とは異なる第２の方向から車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する第２の入力部の何れかを実現している。また、タイヤグリップ状態演算部４８は、第１及び第２の入力部で設定した各入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める出力部を実現している。すなわち、スリップ率推定部４２、制駆動力推定部４３、Ｆｘ／λ演算部４６、タイヤスリップ角推定部４４、横力推定部４５、Ｆｙ／βｔ演算部４７、タイヤグリップ状態演算部４８は、車両接地面摩擦状態推定装置を実現している。

また、この実施形態では、制駆動力推定部４３及び横力推定部４５の何れか一方は、第１の車輪力を検出する第１の車輪力検出部を実現している。また、スリップ率推定部４２及びタイヤスリップ角推定部４４の何れか一方は、第１の車輪スリップ度を検出する第１の車輪スリップ度検出部を実現している。また、Ｆｘ／λ演算部４６及びＦｙ／βｔ演算部４７の何れか一方は、第１の車輪力検出部が検出した第１の車輪力を第１の車輪スリップ度検出部が検出した第１の車輪スリップ度で割って第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比を求める第１の除算部を実現している。また、制駆動力推定部４３及び横力推定部４５の何れか他方は、第２の車輪力を検出する第２の車輪力検出部を実現している。また、スリップ率推定部４２及びタイヤスリップ角推定部４４の何れか他方は、第２の車輪スリップ度を検出する第２の車輪スリップ度検出部を実現している。また、Ｆｘ／λ演算部４６及びＦｙ／βｔ演算部４７の何れか他方は、第２の車輪力検出部が検出した第２の車輪力を第２の車輪スリップ度検出部が検出した第２の車輪スリップ度で割って第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比を求める第２の除算部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤグリップ状態演算部４８（３Ｄのμ勾配特性マップ）は、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけから前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されている出力部を実現している。
また、この第１の実施形態では、タイヤグリップ状態演算部４８（３Ｄのμ勾配特性マップ）は、第１の車輪力が第１の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第１の車輪力と該第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力が前記第２の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第２の車輪力と該第２の車輪スリップ度との比を基に、グリップ特性パラメータを決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤグリップ状態演算部４８（３Ｄのμ勾配特性マップ）は、２つの入力により表される２つの入力変数と出力により表される出力変数との間の所定の非線形関係に応じて、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比からグリップ特性パラメータを決めるように構成されている出力部を実現している。このとき、μ勾配は、タイヤの摩擦限界までの余裕度を表す値であるグリップ特性パラメータを実現している。

また、この第１の実施形態では、スリップ率λ及びスリップ角βｔは、車輪スリップ度（第１及び第２の車輪スリップ度）であり、地面に対する車輪力（第１及び第２の車輪力）である制駆動力ｆｘ及び横力Ｆｙの方向における該地面に対する車輪のスリップの度合いとなる。このとき、タイヤグリップ状態演算部４８（３Ｄのμ勾配特性マップ）は、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからグリップ特性パラメータを決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、スリップ率λ及びスリップ角βｔは、地面に対する車輪力（第１及び第２の車輪力）の方向の車輪接地面の相対速度ベクトルを表す量となる。このとき、タイヤグリップ状態演算部４８（３Ｄのμ勾配特性マップ）は、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからグリップ特性パラメータを決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、制駆動力及び横力はそれぞれ、タイヤに作用する第１及び第２の方向のタイヤ力である第１及び第２車輪力の何れかとなる。また、μ勾配（グリップ特性パラメータ）は、第１の車輪力と第２の車輪力とを合成した方向（合力Ｆの方向）に発生する車輪スリップ度を合成車輪スリップ度とし、第１の車輪力と第２の車輪力とを合成したタイヤ力を合成タイヤ力としたときに、合成車輪スリップ度に対する合成タイヤ力のタイヤ特性曲線の勾配を表すものとなる。このとき、タイヤグリップ状態演算部４８（μ勾配特性マップ）は、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからタイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤ特性曲線（例えば前記図２３、図２４）は、合成車輪スリップ度が小さくなる小スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が零から増大するとき、合成タイヤ力が零から線形に増大する線形部分と、合成車輪スリップ度の絶対値が前記小スリップ領域を超えて増大する大スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が増大するとき、前記合成タイヤ力が非線形に変化する非線形部分とを有するタイヤ特性曲線を実現している。また、タイヤ特性曲線（例えば前記図２３、図２４）は、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増大するとき、グリップ特性パラメータが零から最大パラメータ値まで増大するものとなる。そして、最大パラメータ値は、タイヤ特性曲線の線形部分の勾配を表すものとなる。このとき、タイヤグリップ状態演算部４８（μ勾配特性マップ）は、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比からタイヤ特性曲線の非線形部分の勾配を決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤ特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいるものとなる。また、μ勾配（グリップ特性パラメータ）は、高摩擦タイヤ特性曲線及び低摩擦タイヤ特性曲線のタイヤ特性曲線の勾配を表しているものとなる。そして、スリップ率推定部４２、制駆動力推定部４３、Ｆｘ／λ演算部４６、タイヤスリップ角推定部４４、横力推定部４５及びＦｙ／βｔ演算部４７は、タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値から車輪力と車輪スリップ度との比の現在値を求める入力部を実現している。さらに、タイヤグリップ状態演算部４８（μ勾配特性マップ）は、車輪力と車輪スリップ度との比の現在値からグリップ特性パラメータの現在値を決定し、かつタイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する高摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値及びタイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する低摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値とが同じでグリップ特性パラメータの現在値に等しいと設定するように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤ特性曲線は、路面摩擦係数に依存するタイヤ特性を表す特性曲線となる。このとき、タイヤグリップ状態演算部４８（μ勾配特性マップ）は、地面の路面摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからタイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成されている出力部を実現している。

また、この第１の実施形態では、μ勾配（グリップ特性パラメータ）は、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が所定のクリティカルレシオ値から増大するときに増大する関数となる。所定のクリティカルレシオ値は、μ勾配が零になるときの第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比や第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比となる。そして、このクリティカルレシオ値よりも大の大レシオ領域では、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増加すると、その車輪力とスリップ度との比の増加に対するグリップ特性パラメータの増加の割合が増加するようにグリップ特性パラメータが非線形に増大するようになっている。

また、この第１の実施形態では、３Ｄのμ勾配特性マップにおいて、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比がクリティカルレシオ値に等しいとき、グリップ特性パラメータは、所定のクリティカルパラメータ値に等しくなる。又は、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの何れか一方がその比のとり得る範囲の最大値であり、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの何れか他方がクリティカルレシオ値に等しいとき、グリップ特性パラメータは、所定のクリティカルパラメータ値に等しくなる。さらに、３Ｄのμ勾配特性マップにおいて、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方がクリティカルレシオ値より下に減少したとき、グリップ特性パラメータは、所定のクリティカルパラメータ値より下に減少するものとなる。そして、３Ｄのμ勾配特性マップにおいて、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比がともにクリティカルレシオ値より上に増大すると、グリップ特性パラメータは、所定のクリティカルパラメータ値より上に増大するものとなる。

また、この第１の実施形態では、制駆動力補正指令値演算部４９は、制御部を実現している。すなわち、制駆動力補正指令値演算部４９の制駆動力減少制御モードは、グリップ特性パラメータ（路面μ）がクリティカルパラメータ値（所定のしきい値Ｋｘ２相当）以下のクリティカル領域においては、グリップ特性パラメータをクリティカルパラメータ値より増大させるグリップリカバリー制御を実現している。また、制駆動力補正指令値演算部４９の制駆動力増加禁止制御モードは、グリップ特性パラメータがクリティカルパラメータ値より大きいがクリティカルパラメータ値より大の所定のパラメータしきい値（所定のしきい値Ｋｘ１相当）より小のマージナル領域においては、グリップ特性パラメータがクリティカルパラメータ値に向かって減少することを防止するグリップ低下予防制御を実現している。また、制駆動力補正指令値演算部４９の通常制御モードは、グリップ特性パラメータがパラメータしきい値より大きいときに行うグリップ状態制御を実現している。

また、この第１の実施形態では、旋回特性演算部５０は、グリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティを表す車両スタビリティパラメータを推定するスタビリティ推定部を実現している。また、旋回特性演算部５０は、第１車輪（前後論の何れか一方又は左右輪の何れか一方）のグリップ特性パラメータ及び第２車輪（前後論の何れか他方又は左右輪の何れか他方）のグリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティパラメータを推定するスタビリティ推定部を実現している。

また、この第１の実施形態では、旋回アシスト指令値演算部５１は、車両スタビリティパラメータを基に、車両を制御するスタビリティ制御部を実現している。
また、この第１の実施形態では、制駆動力補正指令値演算部４９及び旋回特性演算部５０は、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を推定する車両挙動推定部を実現している。

また、この第１の実施形態では、タイヤグリップ状態演算部４８は、グリップ特性パラメータを前後方向成分と横方向成分とに分解する分解部を実現している。そして、旋回特性演算部５０は、分解部が分解した横方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の横方向挙動を推定する車両挙動推定部（横挙動推定部）を実現している。具体的には、旋回特性演算部５０は、第１車輪（前後輪の何れか一方）のグリップ特性パラメータの横方向成分及び第２車輪（前後輪の何れか他方）のグリップ特性パラメータの横方向成分を基に、車両の横方向挙動を推定する車両挙動推定部（前後挙動推定部）を実現している。又は、旋回特性演算部５０は、グリップ特性パラメータを基に、車両旋回特性を推定する旋回特性推定部を実現している。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、分解部が分解した前後方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の前後方向挙動を推定する車両挙動推定部（前後挙動推定部）の機能を有している。なお、横挙動推定部及び前後挙動推定部のうちの少なくとも一方を備えることもできる。

また、この第１の実施形態では、制駆動力補正指令値演算部４９及び旋回アシスト指令値演算部５１は、車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、車両挙動を制御する車両挙動制御部を実現している。
また、この第１の実施形態では、制駆動力補正指令値演算部４９（特に制駆動力増加禁止モードや制駆動力減少制御モード）は、グリップ特性パラメータが低下すると該グリップ特性パラメータを増大させるように車両挙動制御用アクチュエータを制御することを実現している。さらに、旋回アシスト指令値演算部５１（操舵反力付加制御）は、グリップ特性パラメータが低下すると該グリップ特性パラメータを増大させるように車両挙動制御用アクチュエータを制御することを実現している。

また、この第１の実施形態では、旋回アシスト指令値演算部５１（操舵反力付加制御）は、グリップ特性パラメータが低下すると車輪のスリップ角を減少させるように車両挙動制御用アクチュエータを制御することを実現している。
また、この第１の実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、接地面において第１の方向から前記車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する第１の入力ステップと、接地面において前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する第２の入力ステップと、前記第１及び第２の入力ステップで設定した各入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める出力ステップと、を有する車両接地面摩擦状態推定方法を実現している。

（第１の実施形態における効果）
（１）第１の入力部が、接地面において第１の方向から車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定している。また、第２の入力部が、接地面において第１の方向とは異なる第２の方向から車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定している。そして、出力部が、第１及び第２の入力部で設定した第1入力と第2入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決めている。

車輪力と車輪スリップ度との比を用いてタイヤ特性（車輪のグリップ特性）を整理すると、路面μ変化の影響をキャンセルしつつ、タイヤ特性を取得することができる。さらに、車輪力の作用方向がどのような方向でも、路面μ変化の影響をキャンセルしつつ、タイヤ特性を取得することができる。このようなことから、第１及び第２の方向についての車輪力と車輪スリップ度がわかれば、その比を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを取得できる。これにより、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータを基に、グリップ状態を適切に推定できる。そして、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、グリップ状態を適切に推定できるため、摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

また、制駆動力とスリップ率との関係だけからグリップ特性パラメータを得たり、横力とスリップ角との関係だけからグリップ特性パラメータを得たりすることも考えられる。すなわち、タイヤの前後方向のみ又は横方向のみといったように車輪の一方向に力が作用している場合を前提としてグリップ特性パラメータを得ることも考えられる。しかし、旋回中に大きく加速するような場合や制動中に操舵する場合には、グリップ特性パラメータの検出精度が低下してしまう恐れがある。これに対して、車輪に作用する２つの方向それぞれについての車輪力と車輪スリップ度との関係からグリップ特性パラメータを得ることで、旋回中に大きく加速するようなシーン等でも、グリップ特性パラメータを高い精度で得ることができる。

（２）グリップ特性パラメータ（μ勾配）を、車輪スリップ度の変化量に対する車輪力の変化率としている。
これにより、車輪スリップ度の変化量に対する車輪力の変化率を基に、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
（３）出力部を、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからグリップ特性パラメータを決めるように構成している。
このように地面の摩擦係数を必要としない構成により、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（４）出力部を、第１の車輪力が第１の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第１の車輪力と該第１の車輪スリップ度との比、及び第２の車輪力が第２の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第２の車輪力と該第２の車輪スリップ度との比を基に、グリップ特性パラメータを決めるように構成している。
ここで、車輪力、車輪スリップ度及びグリップ特性パラメータとの間の関係を、車輪力が車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域で、車輪力と車輪スリップ度との比とグリップ特性パラメータとの間に所定の関係があるものとして整理できる。よって、出力部を、そのような所定の関係を基にグリップ特性パラメータを決めるように構成しているから、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（５）出力部を、２つの入力により表される２つの入力変数と出力により表される出力変数との間の所定の非線形関係に応じて、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比からグリップ特性パラメータを決めるように構成している。また、グリップ特性パラメータを、タイヤの摩擦限界までの余裕度を表す値としている。

ここで、車輪力、車輪スリップ度及びグリップ特性パラメータとの間の関係を、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比を基に（２つの入力変数を基に）、グリップ特性パラメータ（出力変数）を得ることができるものとして整理できる。また、グリップ特性パラメータは、タイヤの摩擦限界までの余裕度を表す値として整理できる。よって、出力部を、そのような所定の関係を基にグリップ特性パラメータを決めるように構成しているから、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（６）２つの入力変数と出力変数との間の所定の非線形関係を、特性曲面又は数式の形としている。
このように出力部を簡単な構成にすることで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
（７）第１の車輪スリップ度を、地面に対する第１の車輪力の方向における該地面に対する車輪のスリップの度合いとしている。また、第２の車輪スリップ度を、地面に対する第２の車輪力の方向における該地面に対する車輪のスリップの度合いとしている。また、グリップ特性パラメータを、車輪のグリップ性能を表す変数としている。そして、出力部を、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからグリップ特性パラメータを決めるように構成している。
このように地面の摩擦係数を必要としない構成により、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（８）第１の車輪スリップ度を、地面に対する第１の車輪力の方向の車輪接地面の相対速度ベクトルを表す量としている。また、第２の車輪スリップ度を、地面に対する第２の車輪力の方向の車輪接地面の相対速度ベクトルを表す量としている。そして、出力部を、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからグリップ特性パラメータを決めるように構成している。
このように地面の摩擦係数を必要としない構成により、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（９）第１の車輪力を、タイヤに作用する第１の方向のタイヤ力としている。また、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比を、第１の車輪スリップ度に対する第１の方向のタイヤ力の比としている。また、第２の車輪力を、タイヤに作用する第２の方向のタイヤ力としている。また、第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比を、第２の車輪スリップ度に対する第２の方向のタイヤ力の比としている。また、第１の車輪力と第２の車輪力とを合成した方向に発生する車輪スリップ度を合成車輪スリップ度とし、第１の車輪力と前記第２の車輪力とを合成したタイヤ力を合成タイヤ力としたときに、グリップ特性パラメータが、合成車輪スリップ度に対する合成タイヤ力のタイヤ特性曲線の勾配を表している。そして、出力部を、地面の摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけからタイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成している。
このように地面の摩擦係数を必要としない構成により、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１０）タイヤ特性曲線が、合成車輪スリップ度が小さくなる小スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が零から増大するとき、合成タイヤ力が零から線形に増大する線形部分を有している。また、タイヤ特性曲線が、合成車輪スリップ度の絶対値が小スリップ領域を超えて増大する大スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が増大するとき、合成タイヤ力が非線形に変化する非線形部分を有している。また、タイヤ特性曲線が、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増大するとき、グリップ特性パラメータが零から最大パラメータ値まで増大するものとなる。また、最大パラメータ値が、タイヤ特性曲線の線形部分の勾配を表している。そして、出力部を、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比からタイヤ特性曲線の非線形部分の勾配を決めるように構成している。
これにより、合成車輪スリップ度と合成タイヤ力との関係として、グリップ特性パラメータとしてのタイヤ特性曲線の非線形部分の勾配を決めることができる。

（１１）タイヤ特性曲線が、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいる。また、グリップ特性パラメータが、高摩擦タイヤ特性曲線及び低摩擦タイヤ特性曲線のタイヤ特性曲線の勾配を表している。また、入力部が、タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値から車輪力と車輪スリップ度との比の現在値を求めている。また、出力部を、車輪力と車輪スリップ度との比の現在値からグリップ特性パラメータの現在値を決定するように構成している。ここで、出力部を、タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する高摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値及びタイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する低摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値とが同じでグリップ特性パラメータの現在値に等しいと設定するように構成している。

すなわち、タイヤ特性曲線が、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含む、といった地面の摩擦係数を必要としない構成を実現している。これにより、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１２）タイヤ特性曲線が、路面摩擦係数に依存するタイヤ特性を表す特性曲線である。また、出力部を、地面の路面摩擦係数を用いずに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比だけから前記タイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成している。
このように地面の摩擦係数を必要としない構成により、地面の摩擦係数毎のマップを必要としない等の簡単な構成を実現し、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１３）グリップ特性パラメータを、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が所定のクリティカルレシオ値から増大するときに増大する関数としている。
このようにグリップ特性パラメータを関数として表現したことで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１４）所定のクリティカルレシオ値よりも大の大レシオ領域では、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増加すると、その車輪力とスリップ度との比の増加に対するグリップ特性パラメータの増加の割合が増加するようにグリップ特性パラメータが非線形に増大するようになっている。
このようにグリップ特性パラメータを所定の特性を有するものして表現したことで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１５）第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比が所定のクリティカルレシオ値に等しいとき、グリップ特性パラメータが、所定のクリティカルパラメータ値に等しくなる。また、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が所定のクリティカルレシオ値より下に減少したとき、グリップ特性パラメータが、所定のクリティカルパラメータ値より下に減少する。さらに、第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比がともに所定のクリティカルレシオ値より上に増大すると、グリップ特性パラメータが、所定のクリティカルパラメータ値より上に増大する。
このようにグリップ特性パラメータを所定の特性でより明確化したことで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（１６）第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかを、車輪に作用する前後力又は制駆動力にしている。
車輪に作用する前後力又は制駆動力の情報は、通常、車両において容易に取得できる情報である。これにより、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。（１７）第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかを、前後力又は制駆動力にしている。また、前後力又は制駆動力である第１の車輪力又は第２の車輪力に対応する第１の車輪スリップ度及び第２の車輪スリップ度の何れかを、車輪の前後方向スリップ度にしている。さらに、第１の入力及び第２の入力の何れかを、前後力又は制駆動力を前後方向スリップ度で除した値にしている。
これにより、前後力又は制駆動力を前後方向スリップ度で除した値からグリップ特性パラメータを決めることができることを利用できる。この結果、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。

（１８）前後方向スリップ度を、車輪のスリップ率にしている。車輪のスリップ率の情報は、通常、車両において容易に取得できる情報である。これにより、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。
（１９）第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかを、車輪に作用するタイヤ横力又はコーナリングフォースにしている。
車輪に作用するタイヤ横力又はコーナリングフォースの情報は、通常、車両において容易に取得できる情報である。これにより、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。

（２０）第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかを、タイヤ横力又はコーナリングフォースにしているまた、タイヤ横力又はコーナリングフォースである第１の車輪力又は第２の車輪力に対応する第１の車輪スリップ度及び第２の車輪スリップ度の何れかを、横方向スリップ度にしている。さらに、第１の入力及び第２の入力の何れかを、タイヤ横力又はコーナリングフォースを横方向スリップ度で除した値にしている。
これにより、タイヤ横力又はコーナリングフォースを横方向スリップ度で除した値からグリップ特性パラメータを決めることができることを利用できる。この結果、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。

（２１）横方向スリップ度を、車輪のスリップ角にしている。車輪のスリップ角の情報は、通常、車両において容易に取得できる情報である。これにより、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を容易に推定できる。
（２２）車輪力を、左右２輪の車輪力の合成力にしている。これにより、平均化された車輪力を用いることで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２３）第１及び第２の入力を、無次元の値にしている。また、入力部を、車輪力と車輪スリップ度との比を基準となる比で除して無次元の入力を設定するように構成している。
これにより、一般化した処理とすることができ、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
（２４）グリップ特性パラメータを、無次元の値にしている。また、出力部を、グリップ特性パラメータ基準値で割って無次元の値を決めるように構成している。
これにより、無次元化したことで一般化した処理とすることができ、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２５）出力部を、２つの入力と出力の所定の関係に従って２つの入力から出力を決めるように構成している。また、２つの入力と出力との関係を、第１の入力である第１の車輪力と第１のスリップ度との比を表す第１軸、第２の入力である第２の車輪力と第２のスリップ度との比を表す第２軸、グリップ特性パラメータを表す第３軸を有する三次元座標系における三次元曲面で表している。
このように出力部を簡単な構成にすることで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２６）第１軸を、横力又はコーナリングフォースと横方向スリップ度との比、及び前後力又は制駆動力と前後方向スリップ度との比の何れか一方にしている。また、第２軸を、横力又はコーナリングフォースと横方向スリップ度との比、及び前後力又は制駆動力と前後方向スリップ度との比の何れか他方にしている。
このように出力部を簡単な構成にすることで、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２７）第１〜第３軸の表す値を無次元の値にしている。すなわち、第１及び第２軸を、各軸方向の車輪力と車輪スリップ度との比を基準となる比で割って無次元の値を決めるように構成している。また、第３軸を、グリップ特性パラメータをグリップ特性パラメータ基準値で割って無次元の値を決めるように構成している。
これにより、無次元化したことで一般化した処理とすることができ、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２８）入力部が、第１の車輪力を検出する第１の車輪力検出部と、第１の車輪スリップ度を検出する第１の車輪スリップ度検出部と、第１の車輪力検出部が検出した第１の車輪力を第１の車輪スリップ度検出部が検出した第１の車輪スリップ度で割って第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比を求める第１の除算部と、を備えている。また、入力部が、第２の車輪力を検出する第２の車輪力検出部と、第２の車輪スリップ度を検出する第２の車輪スリップ度検出部と、第２の車輪力検出部が検出した第２の車輪力を第２の車輪スリップ度検出部が検出した第２の車輪スリップ度で割って第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比を求める第２の除算部と、を備えている。
このような構成により、グリップ状態及び摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。

（２９）輪荷重検出部が、車輪の輪荷重を求めている。また、補正部が、輪荷重検出部が求めた輪荷重を基に、入力と出力の関係を補正している。
これにより、輪荷重に影響されず、高い精度でグリップ特性パラメータを得ることができる。
（３０）輪荷重変化補正部が、輪荷重に応じて補正係数を算出している。また、補正部が、第１及び第２の入力をそれぞれ補正係数で除して補正をし、補正した第１及び第２の入力を基に決めた出力に補正係数を掛けて補正をしている。
これにより、輪荷重を基に、適切に補正したグリップ特性パラメータを得ることができる。この結果、輪荷重に影響されず、高い精度でグリップ特性パラメータを得ることができる。

（３１）輪荷重が大きくなるほど補正係数を大きくしている。これにより、輪荷重が大きくなるほどグリップ力が増加することに対応させたグリップ特性パラメータを得ることができる。
（３２）輪荷重が大きくなるほど、補正係数の増加割合を減少させている。これにより、輪荷重が大きくなるほどグリップ力の増加割合が減少することに対応させたグリップ特性パラメータを得ることができる。

（３３）制御部が、グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値以下のクリティカル領域においては、グリップ特性パラメータを所定のクリティカルパラメータ値より増大させるグリップリカバリー制御を行っている。また、制御部が、グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より大きいが所定のクリティカルパラメータ値より大の所定のパラメータしきい値より小のマージナル領域においては、グリップ特性パラメータを所定のクリティカルパラメータ値に向かって減少することを防止するグリップ低下予防制御を行っている。
これにより、グリップリカバリー制御では、運転者にステアリングホイールの切り戻しを促す等して、グリップ力を確保することができる。さらに、グリップ低下予防制御では、運転者によるステアリングホイールの切り増し過ぎを防止し、グリップ力の低下を防止することができる。

（３４）制御部が、グリップ特性パラメータが所定のパラメータしきい値より大きいときには、グリップ状態制御を行っている。ここで、グリップ状態制御は、通常のグリップ状態が確保されているときの制御である。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、通常のグリップ状態が確保されている場合に適合させた制御を実施することができる。
（３５）スタビリティ推定部が、グリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティを表す車両スタビリティパラメータを推定している
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を安定化させる制御を実現できる。

（３６）入力部を、車両の第１車輪における第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比と、車両の第２車輪の第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比とを設定するように構成している。また、出力部を、第１車輪の第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比から第１車輪のグリップ特性パラメータを求めるように構成している。また、出力部を、第２車輪の第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比から第２車輪のグリップ特性パラメータを求めるように構成している。また、スタビリティ推定部が、第１車輪のグリップ特性パラメータ及び第２車輪のグリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティパラメータを推定している。
これにより、異なる第１車輪と第２車輪のグリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティパラメータを推定できる。すなわち、第１車輪と第２車輪との間のグリップ特性の違いから、車両スタビリティパラメータを推定できる。

（３７）第１車輪と第２車輪との関係を、前後輪となる関係又は左右輪となる関係の何れかにしている。
これにより、前後輪又は左右輪のグリップ特性の違いから、車両スタビリティパラメータを推定できる。
（３８）スタビリティ制御部が、車両スタビリティパラメータを基に、車両を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。

（３９）車両挙動推定部が、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を推定することを実現している。
（４０）グリップ特性パラメータを前後方向成分と横方向成分とに分解する分解部を備えている。さらに、車両挙動推定部が、分解部が分解した前後方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の前後方向挙動を推定する前後挙動推定部及び分解部が分解した横方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の横方向挙動を推定する横挙動推定部のうちの少なくとも一方を備えている。
これにより、グリップ特性パラメータを前後方向成分と横方向成分とに分解して、前後方向成分のグリップ特性パラメータや横方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の前後方向挙動や横方向挙動を個別に推定できる。

（４１）横挙動推定部が、車両の第１車輪のグリップ特性パラメータの横方向成分及び車両の第２車輪のグリップ特性パラメータの横方向成分を基に、車両の横方向挙動を推定している。
異なる第１車輪と第２車輪のグリップ特性パラメータの横方向成分を基に車両の横方向挙動を推定することで、車両の横方向挙動を適切に推定できる。

（４２）車両挙動制御部が、車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、車両挙動を制御している。例えば、前後挙動推定部及び横方向推定部のうちの少なくとも一方の推定結果を基に、車両の前後方向挙動及び横方向挙動のうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４３）車両挙動制御部が、車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、車両挙動制御用アクチュエータ（ＥＰＳモータ７）を制御し、車両挙動を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。
（４４）車両挙動制御用アクチュエータ（ＥＰＳモータ７）を、運転者の操舵力をアシストする操舵力アシスト用アクチュエータや車両の車輪舵角を制御する車輪舵角制御用アクチュエータとしている。
これにより、運転者の操舵力をアシストしたり、車両の車輪舵角を制御したりすることで、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４５）車両挙動制御部が、グリップ特性パラメータが低下すると該グリップ特性パラメータを増大させるように車両挙動制御用アクチュエータ（制駆動モータ２１）を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを増大させて、グリップ力を回復させることができる。すなわち、グリップ特性パラメータを増大させることで、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４６）車両挙動制御部が、グリップ特性パラメータが低下するとタイヤスリップ角を減少させるように車両挙動制御用アクチュエータを制御している。
これにより、タイヤスリップ角を減少させて、グリップ力を回復させることができる。すなわち、タイヤスリップ角を減少させることで、車両挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４７）車両挙動推定部が、グリップ特性パラメータを基に、車両旋回特性を推定している。そして、車両挙動制御部が、車両挙動推定部が推定した車両旋回特性を基に、車両の旋回挙動を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に車両旋回特性を推定し、推定した車両旋回特性を基に、車両の旋回挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４８）車両挙動推定部が、グリップ特性パラメータから車両のドリフトアウト傾向及び車両のスピン傾向のうちの少なくとも一方を推定している。そして、車両挙動制御部が、車両挙動推定部が推定した車両のドリフトアウト傾向及び車両のスピン傾向のうちの少なくとも一方の傾向を低下させるように車両の旋回挙動を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両のドリフトアウト傾向や車両のスピン傾向を低下させて車両の旋回挙動を安定化させる制御をすることができる。

（４９）車輪トルク制御部（制駆動モータＥＣＵ２２及び制駆動力補正指令値演算部４９）が、グリップ特性パラメータを基に、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御することで、車輪のグリップ特性を制御することができる。この結果、車輪のグリップ特性を所望の特性にすることができる。

（５０）車輪トルク制御部が、グリップ特性パラメータの前後方向成分を基に、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータの前後方向成分を用いることで、適切に車輪の制動トルクや駆動トルクを制御することができる。
（５１）車輪トルク制御部が、車輪トルクを制御する車輪トルク制御用アクチュエータ（制駆動モータ２１）を制御している。
これにより、車輪トルク制御用アクチュエータを制御して、適切に車輪の制動トルクや駆動トルクを制御することができる。

（５２）車輪トルク制御部が、グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より低下すると、該グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値（所定のしきい値Ｋｘ２）より大きくなるまで車輪トルクを減少させるように、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、車輪の制動トルクや駆動トルクを制御し、車輪のグリップ特性を所望の特性にすることとして、グリップ力を回復させることができる。

（５３）車輪トルク制御部が、グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値（所定のしきい値Ｋｘ２）より大きく、所定のしきい値（所定のしきい値Ｋｘ１）より小の領域にあるとき、車輪トルクの増大を抑制するように、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、車輪の制動トルクや駆動トルクを制御し、車輪のグリップ特性を所望の特性にすることとして、グリップ力の低下を防止できる。

（５４）車輪トルク制御部が、グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より大きい場合に運転者の前後力増大要求があると、該グリップ特性パラメータが所定のしきい値より小になるまで、車輪トルクを増大させるように、車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御している。
これにより、車輪の制動トルクや駆動トルクを制御して、グリップ力の低下を防止しつつ、運転者の意思に合致した制駆動力を発生させることができる。（５５）所定のクリティカルパラメータ値を、零に等しい値にしている。これにより、グリップ特性パラメータが零付近でグリップ力が飽和することに対応させて、車輪の制動トルクや駆動トルクを制御することができる。

（第２の実施形態）
（構成）
図４６は、第２の実施形態の車両の概略構成を示す。また、図４７は、車両が備える車両走行状態推定装置８の内部構成を示す。図４６及び図４７に示すように、第２の実施形態の車両の基本的構成は、前記図３０及び図３１に示した第１の実施形態の車両の構成と基本的には同一である。しかし、第２の実施形態では、各車輪１１_FL〜１１_RRにハブセンサ７１_FL〜７１_RRを備えている。一方、第２の実施形態では、ＥＰＳに係るＥＰＳＥＣＵ６、ＥＰＳモータ７及び旋回特性演算部５０を搭載していない。以下の説明では、第２の実施形態の車両において、前記第１の実施形態の車両の構成と同一符号を付してある構成については、特に言及しない限りは同一である。なお、以下に説明するが、第２の実施形態では、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれを制駆動力制御しているため、その点で、第１の実施形態とは、各構成部の処理が異なっている。

スリップ率推定部４２は、車輪速センサ５が検出した各車輪１１_FL〜１１_RRの車輪速及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれのスリップ率λ_fl，λ_fr，λ_rl，λ_rrを算出する。スリップ率推定部４２は、その算出結果をＦｘ／λ演算部４６に出力する。
制駆動力推定部４３は、制駆動モータ２１_FL〜２１_RRの回転速度及び電流値を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれの制駆動力Ｆｘ_fl，Ｆｘ_fr，Ｆｘ_rl，Ｆｘ_rrを算出する。具体的には、前記第１の実施形態では、前後輪についての制駆動力Ｆｘ_f，Ｆｘ_rを得るために、制駆動力推定部４３が、左右２輪の制駆動トルクＴ_Tirの合計値を得ている。これに対して、第２の実施形態では、左右２輪の制駆動トルクＴ_Tirを加算することなく、制駆動力推定部４３は、各車輪１１_FL〜１１_RRの制駆動モータ２１_FL〜２１_RRの制駆動トルクＴ_Tirを得ている。そして、制駆動力推定部４３は、それら各車輪１１_FL〜１１_RRについて得た各制駆動トルクＴ_Tirをタイヤ動半径倍して、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれの制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrを算出する。制駆動力推定部４３は、その算出結果（推定結果）をＦｘ／λ演算部４６に出力する。

図４６に示すハブセンサ７１_FL〜７１_RRは、各車輪１１_FL〜１１_RRにかかる横方向の力を検出する。ハブセンサ７１_FL〜７１_RRは、その検出結果を車両走行状態推定装置８（横力推定部４５）に出力する。
車両走行状態推定装置８では、横力推定部４５が、ハブセンサ７１_FL〜７１_RRの検出結果を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれの横力Ｆｙ_fl，Ｆｙ_fr，Ｆｙ_rl，Ｆｙ_rrを算出する。横力推定部４５は、その算出結果をＦｙ／βｔ演算部４７に出力する。

図４７に示すタイヤスリップ角推定部４４は、前記第１の実施形態と同様に、車体スリップ角（車両の横滑り角）βを推定し、その推定した車体スリップ角βを前後輪それぞれのスリップ角（タイヤスリップ角）βｔに変換している。
図４８は、車両の横滑り角（スリップ角）を推定するためのタイヤスリップ角推定部４４の構成例を示す。図４８は、β推定補償器６３及び補償ゲインＫ２を備えない構成例を示す。

また、タイヤスリップ角推定部４４は、前輪のスリップ角βｔ_fを前輪の左右２輪それぞれのスリップ角βｔ_fl，βｔ_frとし、後輪のスリップ角βｔ_rを後輪の左右２輪それぞれのスリップ角βｔ_rl，βｔ_rrとしている。タイヤスリップ角推定部４４は、そのようにして得た各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれのスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrをＦｙ／βｔ演算部４７に出力する。

Ｆｘ／λ演算部４６は、スリップ率推定部４２及び制駆動力推定部４３が算出した各車輪１１_FL〜１１_RRのスリップ率λ_fl〜λ_rr及び制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrを基に、制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrとスリップ率λ_fl〜λ_rrとの比（Ｆｘ_fl／λ_fl〜Ｆｘ_rr／λ_rr）を算出する。Ｆｘ／λ演算部４６は、その算出結果をタイヤグリップ状態演算部４８に出力する。また、Ｆｙ／βｔ演算部４７は、タイヤスリップ角推定部４４及び横力推定部４５が算出した各車輪１１_FL〜１１_RRのスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rr及び横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrを基に、横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrとスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrとの比（Ｆｙ_fl／βｔ_fl〜Ｆｙ_rr／βｔ_rr）を算出する。Ｆｙ／βｔ演算部４７は、その算出結果をタイヤグリップ状態演算部４８に出力する。

タイヤグリップ状態演算部（μ勾配演算部）４８は、Ｆｘ／λ演算部４６が算出した前後輪の制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrとスリップ率λ_fl〜λ_rrとの比（Ｆｘ_fl／λ_fl〜Ｆｘ_rr／λ_rr）、及びＦｙ／βｔ演算部４７が算出した横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrとスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrとの比（Ｆｙ_fl／βｔ_fl〜Ｆｙ_rr／βｔ_rr）を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれののグリップ状態を推定する。すなわち、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれについてμ勾配を推定する。そのため、タイヤグリップ状態演算部４８は、前記図２９に示した３Ｄのμ勾配特性マップを有する。また、タイヤグリップ状態演算部４８は、そのような３Ｄのμ勾配特性マップを各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれに対応させて有する。例えば、メモリ等の記憶媒体に３Ｄのμ勾配特性マップを記憶し、保持している。

これにより、タイヤグリップ状態演算部４８は、各車輪１１_FL〜１１_RRに対応する３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、各車輪１１_FL〜１１_RRの制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrとスリップ率λ_fl〜λ_rrとの比（Ｆｘ_fl／λ_fl〜Ｆｘ_rr／λ_rr）及び各車輪１１_FL〜１１_RRの横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrとスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrとの比（Ｆｙ_fl／βｔ_fl〜Ｆｙ_rr／βｔ_rr）を入力として、それに対応する各車輪１１_FL〜１１_RRのμ勾配（γ／γ₀）を算出（出力）する（図３７参照）。

制駆動力補正指令値演算部４９は、各車輪１１_FL〜１１_RRのμ勾配を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRの空転及びロックを予防する制御をするための処理を行う。図４９は、その処理の一例を示す。図４９に示すように、先ずステップＳ５１において、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ１よりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Ａ１は、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Ａ１は、正値で、任意の値である。また、μ勾配は、γ／γ₀として無次元化して得られる値であるところ、所定のしきい値Ａ１は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。

ここで、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ１よりも大きい場合（μ勾配＞Ａ１）、ステップＳ５２に進む。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ１以下の場合（μ勾配≦Ａ１）、ステップＳ５３に進む。
ステップＳ５２では、制駆動力補正指令値演算部４９は、グリップ状態（高いグリップ状態）と判断し、通常の制駆動力制御（通常制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２に制駆動力の制御補正指令を出力しないようにする。又は、制駆動力補正指令値演算部４９は、制駆動モータＥＣＵ２２に通常の制駆動力制御を実施可能にする制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図４９に示す処理を終了する。

ステップＳ５３では、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ２Ｋよりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Ａ２は、実験値、経験値又は理論値等である。また、所定のしきい値Ａ２は、前記所定のしきい値Ａ１未満の値である（Ａ２＜Ａ１）。例えば、所定のしきい値Ａ２は、零近傍の値である。また、μ勾配は、γ／γ₀として無次元化して得られる値であるところ、所定のしきい値Ａ２は、そのような無次元化した点を考慮した値になる。
ここで、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ２よりも大きい場合（μ勾配＞所定のしきい値Ａ２）、ステップＳ５４に進む。また、制駆動力補正指令値演算部４９は、μ勾配が所定のしきい値Ａ２以下の場合（μ勾配≦所定のしきい値Ａ２）、ステップＳ５５に進む。

ステップＳ５４では、制駆動力補正指令値演算部４９は、グリップ力が飽和点よりは手前であると判断し、現時点よりも制駆動力が大きくなるのを抑制する制駆動力制御（制駆動力増加禁止制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、空転及びロック予防制御として、制駆動モータＥＣＵ２２にアクセル操作やブレーキ操作等に基づく制駆動力の増加を抑制するための制御補正指令を出力する。例えば、アクセル操作やブレーキ操作等に基づく制駆動力の増加分を減算する値の制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図４９に示す処理を終了する。

ステップＳ５５では、制駆動力補正指令値演算部４９は、グリップ力が飽和した領域にあると判断し、制駆動力を抜いてグリップを回復させる制駆動力制御（制駆動力減少制御モード）を実施する。そのために、制駆動力補正指令値演算部４９は、空転及びロック予防制御として、制駆動モータＥＣＵ２２に制駆動力を減少させる制御補正指令を出力する。例えば、アクセル操作やブレーキ操作等があっても、その操作に基づく制駆動力の増加をキャンセルしつつ、制駆動力を減少させる制御補正指令を出力する。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、該図４９に示す処理を終了する。
以上のように制駆動力補正指令値演算部４９がμ勾配に基づいて処理を行っている。そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、各車輪１１_FL〜１１_RRそれぞれのμ勾配に基づいてこの処理を行っている。

ところで、前述のように、各車輪１１_FL〜１１_RR個別に空転及びロック予防制御すると（前記図４９参照）、各車輪１１_FL〜１１_RR毎に独立して制駆動力が調整される。そのために、各車輪１１_FL〜１１_RR間（例えば左右輪の間）で制駆動トルクに差が生じる。これにより、空転及びロック予防制御に起因して車両が旋回してしまう場合がある。また、そのような空転及びロック予防制御とは無関係に、タイヤの横滑り発生により、操舵に見合った旋回を実現できないこともある。このようなことから、制駆動力補正指令値演算部４９及び旋回アシスト指令値演算部５１が、そのような車両挙動に対応した処理を行う。図５０は、その処理の一例を示す。図５０に示すように、先ずステップＳ６１において、制駆動力補正指令値演算部４９は、空転及びロック予防制御による左右輪の制駆動トルク差で生じる旋回モーメント（ヨーモーメント）ΔＭを算出する。

続いてステップＳ６２において、旋回アシスト指令値演算部５１は、車両特性が線形状態であれば発生していると予測される基準ヨーレイトを算出する。具体的には、旋回アシスト指令値演算部５１は、車両の線形２輪モデル（前記スリップ角βｔの演算で用いたもの）に車速と操舵角を入力し、基準ヨーレイトγ_bを算出する。
続いてステップＳ６３において、旋回アシスト指令値演算部５１は、実際に車両に発生しているヨーレイト（ヨーレイト実測値）γと前記ステップＳ６２で算出した基準ヨーレイトγ_bとの差分値Δγ（＝γ−γ_b）を算出する。

続いてステップＳ６４において、制駆動力補正指令値演算部４９は、前記ステップＳ６１で算出した旋回モーメントΔＭ及び前記ステップＳ６３で算出したヨーレイトの差分値Δγを用いて、下記（９）式により旋回アシストトルクＭ_MTRを算出する。
Ｍ_MTR＝ΔＭ＋Ｇ×Δγ ・・・（９）
ここで、Ｇは旋回アシストゲインである。旋回アシストゲインＧは、チューニングにより事前に決めておく定数である。
そして、制駆動力補正指令値演算部４９は、旋回制御のための指令を制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。すなわち、制駆動力補正指令値演算部４９は、前記（９）式により算出したＭ_MTRを実現するように、制駆動力左右差を発生させる指令を制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。

ここで、制駆動力左右差を発生させる指令（Ｍ_MTRを実現する指令）は、μ勾配の高い車輪に制駆動力を発生させる指令である。この制駆動力左右差を発生させる指令は、旋回を抑える場合には、旋回外輪の制動力を増加させる指令、又は旋回内輪の駆動力を増加させる指令となる。また、制駆動力左右差を発生させる指令は、旋回を助長する場合には、旋回外輪の駆動力を増加させる指令、又は旋回内輪の制動力を増加させる指令となる。また、不安定な車両挙動が発生している場合には、減速することが車両挙動を安定化する方向に作用するので、駆動力を増加させず、制動力を増加させることでのみ旋回制御を行う。また、そのような場合でも、運転者が強いアクセル操作があった場合には、運転者の操作を優先し、駆動力を増加させて旋回制御を行う。

（動作及び作用）
図５１は、車体走行状態推定装置２８での演算処理手順の一例を示す。車体走行状態推定装置２８は、この演算処理を車両走行中に実行する。
先ず、車体走行状態推定装置２８では、車体速度演算部４１が車体速度を算出する（ステップＳ７１）。車体走行状態推定装置２８では、スリップ率推定部４２がその車体速度を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRのスリップ率λ_fl〜λ_rrを算出する（ステップＳ７２）。さらに、車体走行状態推定装置２８では、タイヤスリップ角推定部４４が各車輪１１_FL〜１１_RRのスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrを算出する（ステップＳ７３）。一方、車体走行状態推定装置２８では、制駆動力推定部４３が各車輪１１_FL〜１１_RRの制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrを算出するとともに（ステップＳ７４）、横力推定部４５が各車輪１１_FL〜１１_RRの横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrを算出する（ステップＳ７５）。そして、車体走行状態推定装置２８では、Ｆｘ／λ演算部４６が各車輪１１_FL〜１１_RRの制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrとスリップ率λ_fl〜λ_rrとの比（Ｆｘ_fl／λ_fl〜Ｆｘ_rr／λ_rr）を算出する（ステップＳ７６）。また、車体走行状態推定装置２８では、Ｆｙ／βｔ演算部４７が各車輪１１_FL〜１１_RRの横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rとスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrとの比（Ｆｙ_fl／βｔ_fl〜Ｆｙ_rr／βｔ_rr）を算出する（ステップＳ７７）。

続いて、車体走行状態推定装置２８では、タイヤグリップ状態演算部４８が、３Ｄのμ勾配特性マップを基に、μ勾配（グリップ特性パラメータ）を推定する（ステップＳ７８）。すなわち、タイヤグリップ状態演算部４８は、各車輪それぞれの３Ｄのμ勾配特性マップを参照して、制駆動力Ｆｘ_fl〜Ｆｘ_rrとスリップ率λ_fl〜λ_rrとの比（Ｆｘ_fl／λ_fl〜Ｆｘ_rr／λ_rr）、及び横力Ｆｙ_fl〜Ｆｙ_rrとスリップ角βｔ_fl〜βｔ_rrとの比（Ｆｙ_fl／βｔ_fl〜Ｆｙ_rr／βｔ_rr）に対応する各車輪の走行中のμ勾配（γ／γ₀）を算出する。そして、車体走行状態推定装置２８では、制駆動力補正指令値演算部４９が、各車輪１１_FL〜１１_RRのμ勾配を基に、各車輪１１_FL〜１１_RRの空転及びロックを予防する制駆動力制御を行っている（ステップＳ７８）。さらに、車体走行状態推定装置２８では、制駆動力補正指令値演算部４９及び旋回アシスト指令値演算部５１が、制駆動力を制御して、旋回制御を行っている（ステップＳ７９）。

これにより、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配（グリップ特性パラメータ）を基に次のように制駆動力制御による空転及びロック予防制御や旋回制御を実施している。
すなわち、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配が所定のしきい値Ａ１よりも大きいときには（μ勾配＞Ａ１）、その条件を満たす車輪がグリップ状態にあると判断して、通常の制駆動力制御（通常制御モード）を実施するようになる（前記ステップＳ５１→ステップＳ５２）。

また、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配が所定のしきい値Ａ１以下であり、かつ所定のしきい値Ａ２よりも大きいときには（Ａ１≧μ勾配＞Ａ２）、その条件を満たす車輪について、制駆動力が増加するのを禁止する制駆動力制御（空転及びロック予防制御、制駆動力増加禁止制御モード）を実施するようになる（前記ステップＳ５１→ステップＳ５３→ステップＳ５４）。これにより、運転者のアクセル操作やブレーキ操作により制駆動力が増加して、グリップ力が飽和してしまうのを防止することができる。

また、車体走行状態推定装置２８は、μ勾配が所定のしきい値Ａ２以下のときには（Ａ２≧μ勾配）、その条件を満たす車輪について、制駆動力を減少させる制駆動力制御（空転及びロック予防制御、制駆動力減少制御モード）を実施している（前記ステップＳ５１→ステップＳ５３→ステップＳ５５）。これにより、グリップ力が飽和している場合でも、グリップ力を回復させることができる。
以上の処理では、つまり、μ勾配を所定のしきい値Ａ１，Ａ２と比較するだけで車輪のグリップ状態を判定している。これにより、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、その摩擦限界に対する余裕度を適切に推定して、その余裕度に合致した制駆動力制御を実施している。

また、車体走行状態推定装置２８は、空転及びロック予防制御による左右輪の制駆動トルク差で生じる旋回モーメントΔＭを算出する（前記ステップＳ６１）。さらに、車体走行状態推定装置２８は、基準ヨーレイトγ_bを算出し、算出した基準ヨーレイトγ_bを基に、ヨーレイトの差分値Δγを算出する（前記ステップＳ６２、ステップＳ６３）。そして、車体走行状態推定装置２８は、算出した旋回モーメントΔＭ及びヨーレイトの差分値Δγを基に、旋回アシストトルクＭ_MTRを算出している。そして、車体走行状態推定装置２８は、算出した旋回アシストトルクＭ_MTRを基に、μ勾配の高い車輪に制駆動力を発生させて、車両の旋回制御をしている（前記ステップＳ６４）。これにより、空転及びロック予防制御に起因して車両が旋回してしまうのを防止している。さらに、タイヤの横滑りが発生しても、操舵に合致した旋回特性を実現している。
なお、この第２の実施形態では、制駆動力補正指令値演算部４９及び旋回アシスト指令値演算部５１は、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を推定する車両挙動推定部を実現している。

（第２の実施形態における効果）
（１）車両挙動推定部が、車両挙動を推定している。また、車両挙動制御部が、車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、車両挙動制御用アクチュエータ（制駆動モータ２１）を制御し、車両の旋回挙動を制御している。
これにより、グリップ特性パラメータを基に、車両挙動（車両の旋回挙動を含む）を安定化させる制御をすることができる。

（２）車両挙動制御用アクチュエータ（制駆動モータ２１）を、車両の左右輪の前後力を制御する前後力制御用アクチュエータとしている。
これにより、車両の左右輪の前後力を制御することにより、車両挙動（車両の旋回挙動を含む）を安定化させる制御をすることができる。
（３）制駆動力制御（空転及びロック予防制御）による左右輪の制駆動トルク差で生じる旋回モーメントΔＭを基に、車両の旋回制御をしている。
これにより、制駆動力制御（空転及びロック予防制御）に起因して車両が旋回してしまうのを防止できる。

図示の実施形態に関する可能な複数の解釈の一つによると下記のような請求項も可能である。
Ｘ1） 車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するためのシステム（装置又は方法）、このシステムは、接地面において第１の方向に於ける前記車輪に作用する第１方向車輪力と該車輪の第１方向車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する第１の入力要素（第1入力部または第1入力ステップ）と、接地面において前記第１の方向とは異なる第２の方向に於ける前記車輪に作用する第２方向車輪力と該車輪の第２方向車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する第２の入力要素(第２入力部または第２入力ステップ）と、前記第１入力要素で設定した第1の入力及び第２の入力要素で設定した第２入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める出力要素(出力部またはステップ）部とを備える。
Ｘ２) 前記第1方向は車輪前後方向で第２方向は車輪横方向であり、第1入力要素は、第1入力として、前記車輪の前後方向車輪力と前後方向車輪スリップ度との比を求めるよう構成され、第２入力要素は、第２入力として、前記車輪の横方向車輪力と横方向車輪スリップ度との比を求めるよう構成されていることを特徴とする上記の請求項Ｘ１に記載のシステム（装置又は方法）。

Ｘ３) 前記出力要素は、前記第1入力により表される第1入力変数と前記第２入力により表される第２入力変数の２つの入力変数と前記出力により表される一つの出力変数との間の２入力―１出力の所定の特性関係（例えば図３７に示すような関係）を有し、この特性関係に応じて、前記第１方向車輪力と前記第１方向車輪スリップ度との比及び前記第２方向車輪力と前記第２方向車輪スリップ度との比から前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されていることを特徴とする上記の請求項Ｘ１又はＸ２に記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ４） 前記グリップ特性パラメータは第1方向と第２方向の中間にある合成方向に於ける合成方向車輪力と合成方向車輪スリップ度との間の特性曲線の勾配を表わすことを特徴とする請求項Ｘ１ーＸ３の一つに記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ５） 前記特性関係により定められる前記グリップ特性パラメータは、第1入力と第２入力の少なくとも一方の増大とともに、最小パラメータ値から正の最大パラメータ値まで増大することを特徴とする請求項Ｘ３又はＸ４に記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ６） 更に、前記車輪の輪荷重を求める輪荷重検出要素(部またはステップ)及び補正要素（補正部又は補正ステップ）を有し、補正要素は、車輪荷重増大とともに、最大パラメータ値を増大させるように特性関係を補正することを特徴とする請求項Ｘ５に記載のシステム（装置又は方法）。

Ｘ７） 第１の入力要素は車両の前二輪用の前記第1入力と後二輪用の前記第1入力を設定し、第２の入力要素 は車両の前二輪用の前記第２入力と後二輪用の前記第２入力を設定し、出力要素は前二輪用の前記第１入力及び第２入力を基に、前二輪用のグリップ特性関係に従って前二輪用のグリップ特性パラメータを決め、また、後二輪用の前記第１入力及び第２入力を基に、後二輪用のグリップ特性関係に従って後二輪用のグリップ特性パラメータを決めることを特徴とする請求項Ｘ１ーＸ６の一つに記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ８） 車両は複数(例えば、４，３，２）の車輪を有する車両で、第１の入力要素は各車輪の前記第１入力を設定し、第２の入力要素 は各車輪の前記第２入力を設定し、出力部は各車輪の前記第１入力及び第２入力を基に、各車輪のグリップ特性関係に従って各車輪のグリップ特性パラメータを決める ことを特徴とする請求項Ｘ１ーＸ６の一つに記載のシステム（装置又は方法）。

Ｘ９） 前記車輪は非操舵輪（例えば後輪）であることを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ６の一つに記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ１０） 前記第２入力要素は第２方向の車輪力をヨーレート(例えばヨーレートセンサ２により検出される車両ヨーレート)と横加速度(例えば横加速度センサ２により検出される車両横加速度)の少なくとも一つから演算する第２車輪力演算要素（部またはステップ）(例えば図３１の４５)を有することを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ９の一つに記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ１１） 更に第２方向車輪力を検出する第２方向車輪力センサ（例えばハブセンサ７１）を有し、前記第２入力要素は第２方向の車輪力を第２方向車輪力センサの出力信号から決める第２車輪力推定要素（部またはステップ）(例えば図４４の４５)を有することを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ９の一つに記載のシステム（装置又は方法）。
Ｘ１２） 前記第１入力要素は第１方向の車輪力を車輪制駆動力制御用アクチュエータ（例えば制駆動モータ２１）の作動状態（例えば回転速度または電流値）から演算する第１車輪力演算要素（４３）を有することを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ１１の一つに記載のシステム（装置又は方法）。

Ｘ１３） 前記第1、第２入力要素はいずれもニューマチックトレールをゼロとして車輪力および車輪力と車輪すべり度の比を演算するよう構成されていることを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ１２の一つに記載のシステム（装置又は方法）。なお、前記車輪力（横方向車輪力、前後方向車輪力、合成方向車輪力）は接地面で車輪に作用する力でありニューマチックトレールがゼロであっても車輪力の大きさはゼロにならない。
Ｘ１４） 前記出力要素は、前記第1入力により表される第1入力変数と前記第２入力により表される第２入力変数の２つの入力変数と前記出力により表される一つの出力変数との間の２入力―１出力の所定の特性関係に応じて、前記第１方向車輪力と前記第１方向車輪スリップ度との比及び前記第２方向車輪力と前記第２方向車輪スリップ度との比から前記グリップ特性パラメータを決めるように構成され、前記特性関係は第２入力変数がゼロに等しい場合は車輪前後方向のグリップ特性曲線を示し、第１入力変数がゼロに等しい場合は車輪横方向のグリップ特性曲線を示し、第1入力変数がゼロに等しくなく(正または負)かつ第２入力変数もゼロに等しくない(正または負)場合は斜め方向のグリップ特性曲線を示すことを特徴とする請求項Ｘ１−Ｘ１３の一つに記載のシステム（装置又は方法）。

本願は２００８年１０月２９日出願の基礎日本特許出願 ２００８−２７８０３３に基づく。この特許出願の内容をここに引用する。また、本願は２００８年４月１６日出願の国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０５７４５２と関連する、この国際出願の内容をここに引用する。

Claims (56)

1. 車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置において、
   接地面において第１の方向から前記車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する第１の入力部と、
   接地面において前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する第２の入力部と、
   前記第１及び第２の入力部で設定した各入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める出力部と、
   を備えることを特徴とする車両接地面摩擦状態推定装置。
2. 前記グリップ特性パラメータは、車輪スリップ度の変化量に対する車輪力の変化率であることを特徴とする請求項１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
3. 前記出力部は、地面の摩擦係数を用いずに、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比だけから前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
4. 前記出力部は、前記第１の車輪力が前記第１の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第１の車輪力と該第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力が前記第２の車輪スリップ度に応じて非線形に変化する非線形領域における該第２の車輪力と該第２の車輪スリップ度との比を基に、前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
5. 前記出力部は、前記２つの入力により表される２つの入力変数と前記出力により表される出力変数との間の所定の非線形関係に応じて、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比から前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されており、
   前記グリップ特性パラメータは、タイヤの摩擦限界までの余裕度を表す値であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
6. 前記２つの入力変数と前記出力変数との間の所定の非線形関係は、特性曲面又は数式の形であることを特徴とする請求項５に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
7. 前記第１の車輪スリップ度は、地面に対する前記第１の車輪力の方向における該地面に対する車輪のスリップの度合いであり、
   前記第２の車輪スリップ度は、地面に対する前記第２の車輪力の方向における該地面に対する車輪のスリップの度合いであり、
   前記グリップ特性パラメータは、車輪のグリップ性能を表す変数であり、
   前記出力部は、地面の摩擦係数を用いずに、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比だけから前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
8. 前記第１の車輪スリップ度は、地面に対する前記第１の車輪力の方向の車輪接地面の相対速度ベクトルを表す量であり、
   前記第２の車輪スリップ度は、地面に対する前記第２の車輪力の方向の車輪接地面の相対速度ベクトルを表す量であり、
   前記出力部は、地面の摩擦係数を用いずに、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比だけから前記グリップ特性パラメータを決めるように構成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
9. 前記第１の車輪力は、タイヤに作用する第１の方向のタイヤ力であり、
   前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比は、前記第１の車輪スリップ度に対する前記第１の方向のタイヤ力の比であり、
   前記第２の車輪力は、タイヤに作用する第２の方向のタイヤ力であり、
   前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比は、前記第２の車輪スリップ度に対する前記第２の方向のタイヤ力の比であり、
   前記グリップ特性パラメータは、前記第１の車輪力と前記第２の車輪力とを合成した方向に発生する車輪スリップ度を合成車輪スリップ度とし、前記第１の車輪力と前記第２の車輪力とを合成したタイヤ力を合成タイヤ力としたときに、前記合成車輪スリップ度に対する前記合成タイヤ力のタイヤ特性曲線の勾配を表し、
   前記出力部は、地面の摩擦係数を用いずに、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比だけから前記タイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
10. 前記タイヤ特性曲線は、前記合成車輪スリップ度が小さくなる小スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が零から増大するとき、前記合成タイヤ力が零から線形に増大する線形部分と、前記合成車輪スリップ度の絶対値が前記小スリップ領域を超えて増大する大スリップ領域において該合成車輪スリップ度の絶対値が増大するとき、前記合成タイヤ力が非線形に変化する非線形部分とを有し、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増大するとき、前記グリップ特性パラメータが零から最大パラメータ値まで増大するものであり、
    前記最大パラメータ値は、前記タイヤ特性曲線の線形部分の勾配を表し、
    前記出力部は、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比から前記タイヤ特性曲線の非線形部分の勾配を決めるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
11. 前記タイヤ特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含み、
    前記グリップ特性パラメータは、前記高摩擦タイヤ特性曲線及び低摩擦タイヤ特性曲線のタイヤ特性曲線の勾配を表し、
    前記入力部は、前記タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値から前記車輪力と車輪スリップ度との比の現在値を求め、
    前記出力部は、前記車輪力と車輪スリップ度との比の現在値から前記グリップ特性パラメータの現在値を決定し、かつ前記タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する前記高摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値及び前記タイヤ力の現在値と車輪スリップ度の現在値に対応する前記低摩擦タイヤ特性曲線の勾配の値とが同じで前記グリップ特性パラメータの現在値に等しいと設定するように構成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
12. 前記タイヤ特性曲線は、路面摩擦係数に依存するタイヤ特性を表す特性曲線であり、 前記出力部は、地面の路面摩擦係数を用いずに、前記第１の車輪力と前記第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と前記第２の車輪スリップ度との比だけから前記タイヤ特性曲線の勾配を決めるように構成されていることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
13. 前記グリップ特性パラメータは、前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が所定のクリティカルレシオ値から増大するときに増大する関数であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
14. 前記所定のクリティカルレシオ値よりも大の大レシオ領域では、前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が増加すると、その車輪力とスリップ度との比の増加に対するグリップ特性パラメータの増加の割合が増加するように前記グリップ特性パラメータが非線形に増大することを特徴とする請求項１３に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
15. 前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比が前記所定のクリティカルレシオ値に等しいとき、前記グリップ特性パラメータは、所定のクリティカルパラメータ値に等しくなり、
    前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比のうちの少なくとも一方が前記所定のクリティカルレシオ値より下に減少したとき、前記グリップ特性パラメータは、前記所定のクリティカルパラメータ値より下に減少し、
    前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比がともに前記所定のクリティカルレシオ値より上に増大すると、前記グリップ特性パラメータは、前記所定のクリティカルパラメータ値より上に増大することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
16. 前記第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかは、車輪に作用する前後力又は制駆動力であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
17. 前記第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかが、前記前後力又は制駆動力であるときには、前記前後力又は制駆動力である前記第１の車輪力又は第２の車輪力に対応する前記第１の車輪スリップ度及び第２の車輪スリップ度の何れかが車輪の前後方向スリップ度であり、前記第１の入力及び第２の入力の何れかは、前記前後力又は制駆動力を前記前後方向スリップ度で除した値であることを特徴とする請求項１６に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
18. 前記前後方向スリップ度は、車輪のスリップ率であることを特徴とする請求項１７に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
19. 前記第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかは、車輪に作用するタイヤ横力又はコーナリングフォースであることを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
20. 前記第１の車輪力及び第２の車輪力の何れかが、前記タイヤ横力又はコーナリングフォースであるときには、前記タイヤ横力又はコーナリングフォースである前記第１の車輪力又は第２の車輪力に対応する前記第１の車輪スリップ度及び第２の車輪スリップ度の何れかが車輪の横方向スリップ度であり、前記第１の入力及び第２の入力の何れかは、前記タイヤ横力又はコーナリングフォースを前記横方向スリップ度で除した値であることを特徴とする請求項１９に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
21. 前記横方向スリップ度は、車輪のスリップ角であることを特徴とする請求項２０に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
22. 前記車輪力は、左右２輪の車輪力の合成力であることを特徴とする請求項１〜２１の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
23. 前記第１及び第２の入力は無次元の値であり、
    前記入力部は、前記車輪力と車輪スリップ度との比を基準となる比で除して無次元の入力を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
24. 前記グリップ特性パラメータは無次元の値であり、
    前記出力部は、前記グリップ特性パラメータ基準値で割って無次元の値を決めるように構成されていることを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
25. 前記出力部は、２つの入力と出力の所定の関係に従って前記２つの入力から前記出力を決めるように構成されており、
    前記２つの入力と出力との関係は、前記第１の入力である前記第１の車輪力と前記第１のスリップ度との比を表す第１軸、前記第２の入力である前記第２の車輪力と前記第２のスリップ度との比を表す第２軸、前記グリップ特性パラメータを表す第３軸を有する三次元座標系における三次元曲面で表されることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
26. 前記第１軸は、横力又はコーナリングフォースと横方向スリップ度との比、及び前後力又は制駆動力と前後方向スリップ度との比の何れか一方であり、
    前記第２軸は、横力又はコーナリングフォースと横方向スリップ度との比、及び前後力又は制駆動力と前後方向スリップ度との比の何れか他方であることを特徴とする請求項２５に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
27. 前記第１〜第３軸の表す値は無次元の値であり、
    前記第１及び第２軸は、各軸方向の車輪力と車輪スリップ度との比を基準となる比で割って無次元の値を決めるように構成されており、
    前記第３軸は、前記グリップ特性パラメータを前記グリップ特性パラメータ基準値で割って無次元の値を決めるように構成されていることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
28. 前記入力部は、
    前記第１の車輪力を検出する第１の車輪力検出部と、
    前記第１の車輪スリップ度を検出する第１の車輪スリップ度検出部と、
    前記第１の車輪力検出部が検出した第１の車輪力を前記第１の車輪スリップ度検出部が検出した第１の車輪スリップ度で割って前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比を求める第１の除算部と、
    前記第２の車輪力を検出する第２の車輪力検出部と、
    前記第２の車輪スリップ度を検出する第２の車輪スリップ度検出部と、
    前記第２の車輪力検出部が検出した第２の車輪力を前記第２の車輪スリップ度検出部が検出した第２の車輪スリップ度で割って前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比を求める第２の除算部と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜２７の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
29. 前記車輪の輪荷重を求める輪荷重検出部と、
    前記輪荷重検出部が求めた輪荷重を基に、前記入力と前記出力の関係を補正する補正部と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜２８の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
30. 輪荷重に応じて補正係数を算出する輪荷重変化補正部を備え、
    前記補正部は、前記第１及び第２の入力をそれぞれ前記補正係数で除して補正をし、補正した前記第１及び第２の入力を基に決めた出力に前記補正係数を掛けて補正をすることを特徴とする請求項２９に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
31. 前記輪荷重が大きくなるほど前記補正係数が大きくなることを特徴とする請求項３０に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
32. 前記輪荷重が大きくなるほど、前記補正係数の増加割合が減少することを特徴とする請求項３１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
33. 前記グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値以下のクリティカル領域においては、前記グリップ特性パラメータを前記所定のクリティカルパラメータ値より増大させるグリップリカバリー制御を行い、前記グリップ特性パラメータが前記所定のクリティカルパラメータ値より大きいが前記所定のクリティカルパラメータ値より大の所定のパラメータしきい値より小のマージナル領域においては、前記グリップ特性パラメータが前記所定のクリティカルパラメータ値に向かって減少することを防止するグリップ低下予防制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項１〜３２の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
34. 前記制御部は、前記グリップ特性パラメータが前記所定のパラメータしきい値より大きいときには、グリップ状態制御を行うことを特徴とする請求項３３に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
35. 前記グリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティを表す車両スタビリティパラメータを推定するスタビリティ推定部を備えることを特徴とする請求項３３又は３４に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
36. 前記入力部は、車両の第１車輪における前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比と、車両の第２車輪の前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比とを設定するように構成されており、
    前記出力部は、前記第１車輪の前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比から前記第１車輪のグリップ特性パラメータを求めるとともに、前記第２車輪の前記第１の車輪力と第１の車輪スリップ度との比及び前記第２の車輪力と第２の車輪スリップ度との比から前記第２車輪のグリップ特性パラメータを求めるように構成されており、
    前記スタビリティ推定部は、前記第１車輪のグリップ特性パラメータ及び前記第２車輪のグリップ特性パラメータを基に、車両スタビリティパラメータを推定することを特徴とする請求項３５に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
37. 前記第１車輪と第２車輪との関係は、前後輪となる関係又は左右輪となる関係の何れかであることを特徴とする請求項３６に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
38. 前記車両スタビリティパラメータを基に、車両を制御するスタビリティ制御部を備えることを特徴とする請求項３５〜３７の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
39. 前記グリップ特性パラメータを基に、車両挙動を推定する車両挙動推定部を備えることを特徴とする請求項１〜３８の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
40. 前記グリップ特性パラメータを前後方向成分と横方向成分とに分解する分解部を備え、
    前記車両挙動推定部は、前記分解部が分解した前後方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の前後方向挙動を推定する前後挙動推定部及び前記分解部が分解した横方向成分のグリップ特性パラメータを基に、車両の横方向挙動を推定する横挙動推定部のうちの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項３９に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
41. 前記横挙動推定部は、車両の第１車輪の前記グリップ特性パラメータの横方向成分及び車両の第２車輪の前記グリップ特性パラメータの横方向成分を基に、車両の横方向挙動を推定することを特徴とする請求項４０に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
42. 前記車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、車両挙動を制御する車両挙動制御部を備えることを特徴とする請求項３９〜４１の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
43. 車両挙動制御用アクチュエータを備え、
    前記車両挙動制御部は、前記車両挙動推定部が推定した車両挙動を基に、前記車両挙動制御用アクチュエータを制御し、車両挙動を制御することを特徴とする請求項４２に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
44. 前記車両挙動制御用アクチュエータは、運転者の操舵力をアシストする操舵力アシスト用アクチュエータ、車両の左右輪の前後力を制御する前後力制御用アクチュエータ及び車両の車輪舵角を制御する車輪舵角制御用アクチュエータうちの少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項４３に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
45. 前記車両挙動制御部は、前記グリップ特性パラメータが低下すると該グリップ特性パラメータを増大させるように前記車両挙動制御用アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項４３又は４４に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
46. 前記車両挙動制御部は、前記グリップ特性パラメータが低下すると車輪のスリップ角を減少させるように前記車両挙動制御用アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項４３〜４５の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
47. 前記車両挙動推定部は、前記グリップ特性パラメータを基に、車両旋回特性を推定しており、
    前記車両挙動制御部は、前記車両挙動推定部が推定した車両旋回特性を基に、車両の旋回挙動を制御することを特徴とする請求項４２〜４６の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
48. 前記車両挙動推定部は、前記グリップ特性パラメータから車両のドリフトアウト傾向及び車両のスピン傾向のうちの少なくとも一方を推定しており、
    前記車両挙動制御部は、前記車両挙動推定部が推定した車両のドリフトアウト傾向及び車両のスピン傾向のうちの少なくとも一方の傾向を低下させるように車両の旋回挙動を制御するように構成されていることを特徴とする請求項４７に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
49. 前記グリップ特性パラメータを基に、前記車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御する車輪トルク制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４８に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
50. 前記車輪トルク制御部は、前記グリップ特性パラメータの前後方向成分を基に、前記車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項４９に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
51. 車輪トルクを制御する車輪トルク制御用アクチュエータを備え、
    前記車輪トルク制御部は、前記車輪トルク制御用アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項４９又は５０に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
52. 前記車輪トルク制御部は、前記グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より低下すると、該グリップ特性パラメータが前記所定のクリティカルパラメータ値より大きくなるまで車輪トルクを減少させるように、前記車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御するように構成されていることを特徴とする請求項４９〜５１の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
53. 前記車輪トルク制御部は、前記グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より大きく、所定のしきい値より小の領域にあるとき、車輪トルクの増大を抑制するように、前記車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御するように構成されていること請求項４９〜５２の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
54. 前記車輪トルク制御部は、前記グリップ特性パラメータが所定のクリティカルパラメータ値より大きい場合に運転者の前後力増大要求があると、該グリップ特性パラメータが所定のしきい値より小になるまで車輪トルクを増大させるように、前記車輪の制動トルク及び駆動トルクのうちの少なくとも一方を制御するように構成されていること請求項４９〜５３の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
55. 前記所定のクリティカルパラメータ値は、零に等しいことを特徴とする請求項５２〜５４の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
56. 車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、
    接地面において第１の方向から前記車輪に作用する第１の車輪力と該車輪の第１の車輪スリップ度との比である第１の入力を設定する第１の入力ステップと、
    接地面において前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記車輪に作用する第２の車輪力と該車輪の第２の車輪スリップ度との比である第２の入力を設定する第２の入力ステップと、
    前記第１及び第２の入力ステップで設定した各入力を基に、車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータである出力を決める出力ステップと、
    を有することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定方法。

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