(57)【要約】【課題】発進直後でも適切な路面摩擦係数を推定可能にする。【解決手段】イグニッション・オンＩＧと、前輪の操舵角θsと、車速Ｖとの各信号に基づいて直進を判定する直進判定部２２と、直進判定により後輪をトーインまたはトーアウトに転舵する制御を行うアクチュエータ駆動制御部２３と、後輪転舵時の負荷を電流積算値として算出する負荷算出部２５と、負荷に応じてマップ２７から推定路面摩擦係数μrを求める路面摩擦係数推定部２６とを設ける。運転者が操作する以前からある程度の路面摩擦係数を設定することが可能になり、操舵してから求められる路面摩擦係数との間での路面摩擦係数の大きなジャンプが抑制され、路面摩擦係数を用いて車両制御を行うようにした自動車において、発進から最初の操舵時における車両制御を円滑に行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪を少なくともトーインまたはトーアウトに駆動可能な後輪操舵装置と、
直進状態を判定する直進判定手段と、
前記後輪操舵装置の負荷を検出する後輪負荷検出手段と、
前記後輪を少なくとも１回所定の転舵角にトーインまたはトーアウトにして、当該トーインまたはトーアウト時の前記後輪操舵装置の負荷の大きさに応じて路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段とを有することを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
前記直進状態であると判定された場合に路面摩擦係数を推定することを特徴とする請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の状態量を推定する場合に用いられる路面摩擦係数推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の状態量である車体スリップ角等を推定するような場合、路面のμ（路面摩擦係数）情報が重要になってくるが、この路面摩擦係数を直接測定するのは非常に困難なため、その値を推定することが行われている。例えば、オブザーバーにより推定された推定ヨーレイトや横Ｇと実際に計測されるヨーレイトや横Ｇとの差分を最小二乗法を用いて推定したり、操舵輪である前輪を転舵した時に操舵トルク（電動パワーステアリングのトルクセンサ検出値）を元に推定する手法によるものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構造のものでは実際にステアリングホイールにより操舵を行うことが条件になり、直進時には路面摩擦係数を推定することができないという問題がある。そのため、路面摩擦係数の計算値には初期値を設定するが、初期値としては通常のドライ路面の高摩擦係数を設定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、低摩擦係数の直進路面を発進する場合に、初期値として高摩擦係数が設定されると、最初の操舵時に路面摩擦係数の制御値と実際の値とが不一致となる。操舵に応じて低摩擦係数が推定された場合には、それまでの高摩擦係数から低摩擦係数へと大きなジャンプが生じて車両の制御を円滑に行うのに困難な場合があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、発進直後でも適切な路面摩擦係数を推定可能にするために、本発明に於いては、後輪（５Ｌ，５Ｒ）を少なくともトーインまたはトーアウトに駆動可能な後輪操舵装置（１０）と、直進状態を判定する直進判定手段（２２）と、前記後輪操舵装置（１０）の負荷を検出する後輪負荷検出手段（２４，２５）と、前記後輪（５Ｌ，５Ｒ）を少なくとも１回所定の転舵角にトーインまたはトーアウトにして、当該トーインまたはトーアウト時の前記後輪操舵装置（１０）の負荷の大きさに応じて路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段（２６）とを有するものとした。
【０００７】
特に、前記直進状態であると判定された場合に前路面摩擦係数を推定すると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、運転者が操作する以前からある程度の路面摩擦係数を設定することが可能になり、操舵してから求められる路面摩擦係数との間での路面摩擦係数の大きなジャンプが抑制される。したがって、路面摩擦係数を用いて車両制御を行うようにした自動車において、発進から最初の操舵時における車両制御を円滑に行うことができる。特に、マップを用いることにより、実験ベースで算出してマップを作成しておくことができ、簡単に路面摩擦係数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用された後輪操舵装置を適用した自動車Ｖの概略構成図である。
【図２】本発明に基づく要部制御ブロック図である。
【図３】制御を示すフロー図である。
【図４】（ａ）は後輪をトーイン側に転舵した状態を示す図であり、（ｂ）は後輪をトーアウト側に転舵した状態を示す図である。
【図５】電流積算値に対する路面摩擦係数のマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された後輪操舵装置としての後輪トー角可変制御装置１０を適用した自動車Ｖの概略構成図である。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪５Ｌ（左）、後輪５Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪５と記す。また、前後・左右・上下については車体１を基準とする。
【００１１】
図１に示されるように、自動車Ｖは、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された前輪３Ｌ・３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された後輪５Ｌ，５Ｒとを備えており、これら前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒが、左右のフロントサスペンション６Ｌ，６Ｒおよびリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒによってそれぞれ車体１に懸架されている。
【００１２】
また、自動車Ｖには、ステアリングホイール８の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒに対応して車体１の適所にそれぞれ取り付けられた後輪操舵装置としての左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとが設けられている。左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを駆動して後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ独立に変化させる（制御する）ことができ、このようにして、アライメント角制御手段としての後輪トー角可変制御装置１０が設けられている。
【００１３】
自動車Ｖには、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２が設けられていると共に、車速センサ１３、操舵センサ１４、ヨーレイトセンサ１５、横加速度センサ１６、その他種々のセンサ（図示せず）、またイグニッションキースイッチ１８がそれぞれ適所に配設されている。各センサの検出信号と、イグニッションキースイッチ１８からのイグニッションオン信号とはＥＣＵ１２に入力して車両の制御に用いられる。なお、操舵センサ１４によりステアリングホイール８の操舵角（量）が検出されており、その検出値から前輪３の転舵角が算出される。
【００１４】
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ１３〜１６等と、電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒと接続されている。またＥＣＵ１２は、各センサ１３〜１６等の検出結果に基づいて後輪トー角を算出し、各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの変位量を決定した上で後輪５のトー角制御を行う。
【００１５】
各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒには、リヤサスペンション７Ｌ，７Ｒにそれぞれ連結された出力ロッドの位置を検出するアクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒ（トー角センサ）がそれぞれ設けられており、アクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒの信号がＥＣＵ１２に入力するようになっている。各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒは、ＥＣＵ１２によって決定された所定量だけ出力ロッドを伸縮動し、後輪５Ｌ，５Ｒのトー角を正確に変化させることができる。
【００１６】
このように構成された自動車Ｖによれば、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる。また、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪５Ｌ，５Ｒを左右に転舵することも可能である。
【００１７】
次に、図２を参照して後輪操舵装置の制御要領について説明する。図２にはＥＣＵ１２における制御回路の一部となる路面摩擦係数推定手段としての後輪操舵制御部２１が示されており、そのブロック構成は、ＩＣ回路により構成されたり、ＣＰＵのプログラムにより構成されたりして良いものである。
【００１８】
後輪操舵制御部２１には、イグニッションスイッチ１８からのイグニッション・オンＩＧと、操舵センサ１４からの操舵角θsと、車速センサ１３からの車速Ｖとの各信号が入力する停車状態及び直進判定部２２が設けられている。停車状態及び直進判定部２２では、イグニッションスイッチ・オンＩＧの信号が入力され、停車状態にあると判定された場合か、もしくは、車速Ｖが出ていた場合（Ｖ＞０）には、操舵角θsが直進状態（θs＝０）であり、自動車Ｖが直進状態であると判定した場合には直進判定信号をアクチュエータ駆動制御部２３に出力する。
【００１９】
アクチュエータ駆動制御部２３は、上記判定信号が入力されたら、後記する制御要領に基づいて後輪５Ｌ，５Ｒをトーインまたはトーアウトに転舵する制御信号を各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒに出力する。その時アクチュエータ駆動制御部２３に流れる電流Ｉが電流センサ２４により検出され、その検出電流Ｉが負荷算出部２５に入力される。これら電流センサ２４と負荷算出部２５により後輪負荷検出手段が構成されている。
【００２０】
負荷算出部２５は、単位時間当たりの検出電流Ｉを積算し、その電流積算値Ｉsーを路面摩擦係数推定部２６に出力する。路面摩擦係数推定部２６は、電流積算Ｉs値に応じてマップ２７から路面摩擦係数μrを読み出して、推定された路面摩擦係数μrとして出力する。例えば、EＣＵ１２では、その路面摩擦係数μrを用いて最初のコーナリング時の車両の挙動を制御する。
【００２１】
次に、上記制御要領を図３のフロー図を参照して説明する。先ずステップＳＴ１ではイグニッションスイッチ１８がオンしているか否かを判別し、オフの場合にはステップＳＴ１に戻る。なお、本制御はアクセサリースイッチがオンされてから起動するものであって良い。
【００２２】
ステップＳＴ１でイグニッションスイッチ１８がオンしていると判定された場合にはステップＳＴ２に進み、車両の停車状態を判定する（車速Ｖが生じているか否かを判別）。車速Ｖの判定には、例えば車速パルスが発生して車速を算出可能になったこと、または所定の車速（低速）を判定値として設定しておき、その判定値を越えたことで行うことができる。ステップＳＴ２で車速Ｖが出ていないと判定された場合にはステップＳＴ４に進み、車速Ｖが出たと判定された場合にはステップＳＴ３に進む。
【００２３】
ステップＳＴ３では、直進走行中であるか否（操舵された）かを判別し、操舵されたと判定された場合にはステップＳＴ１に戻り、操舵されていない（直進状態）と判定された場合にはステップＳＴ４に進む。操舵されたことの判定には、例えば操舵角θsが僅かでも発生した場合（θs＞０）としても良いし、遊びを考慮した所定の操舵角以上の操舵角θsが発生した場合としても良い。また、車両のヨーレートを用いて、この値が所定値以下の場合に直進状態にあると判定しても良い。
【００２４】
ステップＳＴ４では、上記したようにアクチュエータ駆動制御部２３により後輪５Ｌ，５Ｒの転舵を行う。本実施の形態の場合には、例えば図４（ａ）に示されるように先ず後輪５Ｌ，５Ｒをトーイン側に所定の転舵角δrだけ駆動し、続けて図４（ｂ）に示されるようにトーアウト側に所定の転舵角δrだけ駆動し、そのトーイン・トーアウトをＮ（＞＝２）回繰り返す。
【００２５】
次のステップＳＴ５では、ステップＳＴ４での駆動時の各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒに流れる単位時間当たりの電流Ｉを上記したように検出しかつ積算し、マップ２７に格納された図５に示されるマップを用いて電流積算値Ｉsから推定路面摩擦係数μrを求める。電量積算値Ｉsが大きい場合には路面摩擦係数が高いため同じ転舵角だけ駆動するのに要する電流が大きくなるため、図５に示される関係となる。なお、図５に示されるように比例の関係の場合には予め実験した実験値から関係式を設定することができるが、図５の二点鎖線で示されるように、電流積算値Ｉsを複数に区分し、階段状に推定路面摩擦係数μrを求めるようにしても良い。この複数区分のマップを用いる場合には簡単に推定路面摩擦係数μrを求めることができ、制御回路を簡素化し得ると共に制御を迅速に行うことができる。
【００２６】
なお、ステップＳＴ４でのトーイン・トーアウトの駆動では、Ｎ回繰り返さなくても良く、１回だけでも良い。また、トーイン・トーアウトの両転舵を行わなくても良く、トーインまたはトーアウトのいずれか一方のみの転舵を図４の二点鎖線で示される直進状態との間で繰り返すものであっても良い。さらに、トーイン・トーアウトのどちらか一方だけ１回の転舵であっても良い。
【００２７】
ステップＳＴ５の次のステップＳＴ６では、ステップＳＴ５で求められた推定路面摩擦係数μrを路面摩擦係数の初期値μ0として設定する。この初期値μ0を、その後のコーナリング時の操舵における車両挙動制御に用いる路面摩擦係数とする。これにより、運転者が操舵する以前から、ある程度の路面摩擦係数を設定することが可能になり、操舵してから求められる路面摩擦係数との間での路面摩擦係数の大きなジャンプが抑制される。したがって、路面摩擦係数を用いて車両制御を行うようにした自動車において、発進から最初の操舵時における車両制御を円滑に行うことができる。
【００２８】
このように後輪操舵装置を用いて行うことにより、運転者がステアリングホイール８の操舵を行わない状態で車両の走行に影響を与えることなく動作可能であるという利点がある。特に、後輪５Ｌ，５Ｒの動かし方として、トーインまたはトーアウトとしており、例えば走り出しのタイミングと合ってしまった場合でも、直進に対する影響は無い。
【００２９】
なお、上記マップ２７には、荷重の違いに応じて複数のマップを用意すると良い。その場合にはサスペンションなどに荷重センサを設けた車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
５Ｌ，５Ｒ  後輪
１０  後輪トー角可変制御装置（後輪操舵装置）
２２  停車状態及び直進判定部
２４  電流センサ（後輪負荷検出手段）
２５  負荷算出部（後輪負荷検出手段）
２６  路面摩擦係数推定部（路面摩擦係数推定手段手段）
２７  マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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