(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤすべり角を推定するタイヤすべり角推定手段と、
タイヤすべり角の前回値、タイヤすべり率及びタイヤ縦力に応じてタイヤ力最大値を推定するタイヤ力最大値推定手段と、を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、前記タイヤ力最大値、前記タイヤすべり率、前記タイヤ縦力及び車両状態測定値に基づいてタイヤすべり角を推定し、
前記タイヤ力最大値推定手段は、前記タイヤすべり角の前回値と、前記タイヤすべり率及び前記タイヤ縦力とからタイヤ力粘着比を計算するタイヤ力粘着比計算部と、前記タイヤ力粘着比と前記タイヤ縦力とからタイヤ力最大値を求めるタイヤ力最大値計算部と、を有することを特徴とするタイヤ状態推定装置。
【請求項２】
タイヤすべり角を推定するタイヤすべり角推定手段と、
タイヤすべり角の前回値、タイヤすべり率及びタイヤ縦力に応じてタイヤ力最大値を推定するタイヤ力最大値推定手段と、を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、前記タイヤ力最大値、前記タイヤすべり率、前記タイヤ縦力及び車両状態測定値に基づいてタイヤすべり角を推定し、
前記タイヤ力最大値推定手段は、タイヤ摩擦円の異方性を考慮してタイヤ力最大値を推定することを特徴とするタイヤ状態推定装置。
【請求項３】
タイヤすべり角を推定するタイヤすべり角推定手段と、
タイヤすべり角の前回値、タイヤすべり率及びタイヤ縦力に応じてタイヤ力最大値を推定するタイヤ力最大値推定手段と、を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、前記タイヤ力最大値、前記タイヤすべり率、前記タイヤ縦力及び車両状態測定値に基づいてタイヤすべり角を推定し、
前記タイヤ力最大値推定手段は、前記タイヤすべり率が所定のタイヤすべり率閾値を超えたときには、前記タイヤすべり角の前回値、前記タイヤすべり率及び前記タイヤ縦力に基づき推定された値をタイヤ力最大値とし、前記タイヤすべり率が前記タイヤすべり率閾値を超えないときには、静的な輪荷重に基づき推定された値をタイヤ力最大値とすることを特徴とするタイヤ状態推定装置。
【請求項４】
前記タイヤすべり率閾値は、該タイヤすべり率閾値を超えた場合の前記タイヤ力最大値の推定誤差が所望の誤差範囲となるように定められていることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ状態推定装置。
【請求項５】
タイヤすべり角を推定するタイヤすべり角推定手段と、
タイヤすべり角の前回値、タイヤすべり率及びタイヤ縦力に応じてタイヤ力最大値を推定するタイヤ力最大値推定手段と、を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、前記タイヤ力最大値、前記タイヤすべり率、前記タイヤ縦力及び車両状態測定値に基づいてタイヤすべり角を推定し、
前記タイヤ力最大値と前記タイヤすべり角の前回値とからタイヤ横力を推定するタイヤ横力推定手段を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、推定されたタイヤ横力、前記タイヤ縦力及び前記車両状態測定値から前記タイヤすべり角を推定することを特徴とするタイヤ状態推定装置。
【請求項６】
駆動輪タイヤ横力を推定する駆動輪タイヤ横力推定手段と、従動輪タイヤ横力を推定する従動輪タイヤ横力推定手段と、を有し、
前記タイヤすべり角推定手段は、推定された駆動輪タイヤ横力、推定された従動輪タイヤ横力及び前記車両状態測定値を用いて駆動輪のタイヤすべり角と、従動輪のタイヤすべり角を推定するものであって、
前記タイヤ力最大値推定手段は、駆動輪のタイヤ力最大値を推定する駆動輪タイヤ力最大値推定手段と、従動輪のタイヤ力最大値を推定する従動輪タイヤ力最大値推定手段と、を有し、
駆動輪タイヤ力最大値推定手段は、駆動輪のタイヤすべり角の前回値、駆動輪タイヤすべり率及び駆動輪のタイヤ縦力に応じて駆動輪タイヤ力最大値を推定し、
従動輪タイヤ力最大値推定手段は、前記駆動輪タイヤ力最大値及び駆動輪のタイヤ縦力とに応じて従動輪タイヤ力最大値を推定し、
前記駆動輪タイヤ横力推定手段は、前記駆動輪タイヤすべり角の前回値、前記駆動輪タイヤ力最大値及び前記駆動輪タイヤすべり率から前記駆動輪タイヤ横力を推定し、
前記従動輪タイヤ横力推定手段は、前記従動輪タイヤすべり角の前回値、前記従動輪タイヤ力最大値から前記従動輪タイヤ横力を推定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ状態推定装置。
【請求項７】
前記従動輪タイヤ横力推定手段は、タイヤ摩擦円の異方性を考慮して従動輪タイヤ横力を推定することを特徴とする請求項６に記載のタイヤ状態推定装置。
【請求項８】
前記車両状態測定値には、ヨーレートを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤ状態推定装置。
【請求項９】
前記車両状態測定値には、ヨーレートと車両横加速度を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤ状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に適用されるタイヤ状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ状態を推定する従来技術として、特許文献１に記載の技術などが知られている。この特許文献１では、セルフアライニングトルク（以下ＳＡＴと記載）検出値と横方向状態量と縦方向状態量とから、タイヤ特性から導出されたマップを用いて、タイヤ状態を推定する。ここでのタイヤ状態とは、タイヤ力が限界に至るまでの余裕を表わすグリップ度という無次元量である。ＳＡＴは、タイヤの転舵中心とタイヤ横力の着力点とがずれることによるタイヤの転舵中心まわりのトルクである。横方向状態量は、例えば、タイヤすべり角若しくはタイヤ横力を指し、前後方向状態量はタイヤ縦力を指す。
【０００３】
特許文献１では、ＳＡＴを検出するためのセンサとそれに対応する電子回路が必要になり、車両原価を押し上げる要因となる。たとえば、ＳＡＴを検出するために、転舵輪（操向輪）のタイロッドにはたらく軸力を検出するための軸力センサを取り付けることが考えられるが、現行車では一般的でない車両構成となるためコスト増加につながる。また、特許文献１では、タイヤ状態推定をするために横方向状態量としてタイヤすべり角もしくはタイヤ横力を必要とするが、これらを検出するためにはタイヤすべり角を検出する為のセンサやタイヤ横力センサ等の高価なセンサを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４２１３９９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、転舵輪（操向輪）のタイロッドにはたらく軸力は、例えば電動パワーステアリング等を備えた車両であれば、電動パワーステアリングのアシストモータの出力トルク（アシストトルク）等から推定することも可能である。しかしながら、一般的に市販されている車両の後輪などの、転舵機構を持たない輪（非操向輪）のＳＡＴは、軸力センサや横力センサ等の特殊なセンサを用いずに検出することが特に困難であり、タイヤ状態を精度よく推定できない可能性がある。このため、例えばこの推定タイヤ状態に基づいて車両運動制御を行った場合には、推定精度が十分に確保できないと制御性能が低下し、自動車の乗り心地が悪化する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明のタイヤ状態推定装置は、タイヤすべり角の前回値、タイヤすべり率及びタイヤ縦力に応じてタイヤ力最大値を推定し、前記タイヤ力最大値、前記タイヤすべり率、前記タイヤ縦力及び車両状態測定値に基づいてタイヤすべり角を推定することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、転舵機構を持たない輪（非操向輪）のようにＳＡＴの検出が困難な輪のタイヤ状態でも精度よく推定できるため、車両運動制御の性能向上が期待でき、自動車の乗り心地の向上が見込まれる。また、タイヤ状態推定に必要な車両状態は既設のセンサで検出でき、タイヤすべり角やタイヤ横力などを検出するための特殊なセンサを必要としないため、車両原価の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第１実施形態が適用される車両構成を示す説明図。
【図２】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第１実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図。
【図３】タイヤ力最大値をタイヤ力を用いて模式的に示す説明図。
【図４】図２のタイヤ力最大値推定手段における演算内容を示すブロック図。
【図５】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第２実施形態が適用される車両構成を示す説明図。
【図６】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第２実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図。
【図７】タイヤ横方向における前輪タイヤ力最大値を後輪タイヤ力を用いて模式的に示す説明図。
【図８】第２実施形態のタイヤ状態推定装置における各輪のタイヤ力最大値推定結果を示す特性図であり、（ａ）は左前輪のタイヤ力最大値を示す特性図、（ｂ）は右前輪のタイヤ力最大値を示す特性図、（ｃ）は左後輪のタイヤ力最大値を示す特性図、（ｂ）は右後輪のタイヤ力最大値を示す特性図。
【図９】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第３実施形態が適用される車両構成を示す説明図。
【図１０】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第３実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図。
【図１１】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第４実施形態が適用される車両構成を示す説明図。
【図１２】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第４実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図。
【図１３】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第５実施形態が適用される車両構成を示す説明図。
【図１４】本発明に係るタイヤ状態推定装置の第５実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
第１実施形態は、４輪独立に駆動を行う車両構成に本発明のタイヤ状態推定装置を適用したものである。
【００１１】
図１に第１実施形態の車両構成を示す。この車両は、駆動力発生源として左前輪駆動モータ４０ＦＬ、右前輪駆動モータ４０ＦＲ、左後輪駆動モータ４０ＲＬ、右後輪駆動モータ４０ＲＲ備えており、駆動モータ出力軸はそれぞれ各輪２ＦＬ、２ＦＲ、２ＲＬ、２ＲＲに連結されている。駆動モータ４０Ｌ、４０Ｒは、永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。駆動回路４１は、駆動モータ出力トルクが統合コントローラ３０から受信するトルク指令値と一致するようにリチウムイオンバッテリ４２からの電力で４つの駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲを駆動する。そして、駆動回路４１は、各駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲの出力トルクと、各駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲのモータ回転軸に取り付けられた回転位置センサ（不図示）により検出したモータ回転速度を各々統合コントローラ３０へ送信する。
【００１２】
前輪２ＦＬ、２ＦＲは、運転者が操作するステアリングホイール１１の回転運動によりステアリングギア１２を介して機械的に操舵される。
【００１３】
統合コントローラ３０には、各駆動モータ電流と、アクセルペダルセンサ２３によって検出するアクセル開度信号ＡＰＯと、ステアリングホイール１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ２１によって検出するステアリングホイールの回転角信号ＳＴＲと、ヨーレートセンサ８によって検出するヨーレート信号γと、重心位置に取り付けられた加速度センサ２８によって検出される横方向加速度信号ａｙ（車両横加速度ａｙ）と、各車輪２ＦＬ、２ＦＲ、２ＲＬ、２ＲＲに取り付けられた回転センサ（図示せず）によって検出されるそれぞれの車輪速度（車輪角速度）ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒとが入力される。
【００１４】
図２は、第１実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図を示している。図２のタイヤすべり率推定手段１００では、各車輪速度からタイヤすべり率を検出する。駆動時のタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）は、タイヤすべり率の定義から、数式（１）を用い、車速Ｖｘ（縦方向速度）と車輪速度ω（ｉ，ｊ）に基づいて求められる。
【００１５】
【数１】
0005540641.tif 000002
【００１６】
ここで、車速Ｖｘは、たとえば、各輪のうち最も遅い車輪速度をもとに計算する。制動時のタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）は、数式（２）で定義される。
【００１７】
【数２】
0005540641.tif 000003
【００１８】
ここで、車速Ｖｘは、たとえば、各輪のうち最も速い車輪速度をもとに計算する。あるいは、車両動特性からオブザーバを構成して車両状態に基づいて車速Ｖｘを推定してもよい（「Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｓｔａｔｅ  ａｎｄ  Ｔｉｒｅ  Ｆｏｒｃｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」、Ｌａｕｒａ  Ｒ．  Ｒａｙ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．３，  Ｎｏ．１，  １９９５  ）。
【００１９】
図２のタイヤ縦力検出手段２００では、駆動モータ電流と駆動輪速度とからタイヤ縦力を検出する。駆動時には、駆動モータ電流と車輪速度に基づいてタイヤ縦力が求められる。数式（３）に示すように、駆動トルクＴｄ（ｉ，ｊ）は、トルク定数Ｋｔを比例定数として駆動モーター電流ｉｔ（ｉ，ｊ）に比例する。
【００２０】
【数３】
0005540641.tif 000004
【００２１】
ここで、添え字ｉ，ｊは、上述のように、各輪の物理量を定義する。また、各輪については、数式（４）で表される運動方程式が成り立つ。
【００２２】
【数４】
0005540641.tif 000005
【００２３】
ここで、Ｆｘ（ｉ，ｊ）はタイヤ縦力、ω’（ｉ，ｊ）は車輪加速度、Ｒｗはタイヤ有効半径、Ｉｗは各輪の慣性モーメントである。よって、数式（３）、数式（４）よりタイヤ縦力Ｆｘ（ｉ，ｊ）は、数式（５）で表され、駆動モーター電流ｉｔ（ｉ，ｊ）と車輪加速度ω’（ｉ，ｊ）に基づいて求められる。
【００２４】
【数５】
0005540641.tif 000006
【００２５】
制動時には、たとえば、ブレーキ圧と車輪速度ω（ｉ，ｊ）とタイヤ縦力Ｆｘ（ｉ，ｊ）との間の関係を予めマップ化しておくことにより、左右後輪縦力を左右後輪速度と左右後輪ブレーキ圧から求めることができる。協調回生ブレーキを用いる場合には，ブレーキを制御しているコントロールユニットの信号に基づいて，タイヤ縦力Ｆｘ（ｉ，ｊ）を求めればよい。
【００２６】
図２のタイヤ力最大値推定手段３００では、タイヤすべり率検出手段１００で検出されたタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）とタイヤ縦力検出手段２００で検出されたタイヤ縦力Ｆｘ（ｉ，ｊ）とからタイヤ力最大値を推定する。ここで推定するタイヤ力最大値は、タイヤ力が発生する方向におけるタイヤ力の最大値である（図３）。
【００２７】
タイヤ力最大値推定手段３００は、タイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）が、予め設定したタイヤすべり率閾値よりも小さいときはノミナル値（所定値）を出力し、タイヤすべり率閾値よりも大きいときは後述する様に、タイヤすべり率とタイヤ縦力とからタイヤモデルを用いて推定したタイヤ力最大値を出力する。ここで、ノミナル値は、例えば、車両重量と車両重心の位置から求めた静的輪荷重（車両静止時の輪荷重）である。タイヤすべり率閾値を設ける理由は、タイヤすべり率が極めて小さいときは、タイヤ縦力のタイヤ力最大値に対する感度が低下し、タイヤモデルを用いたタイヤ力最大値の推定が困難になるためである。なお、タイヤすべり率閾値は、後述するタイヤモデルを用いたタイヤ力最大値の推定において、推定誤差が予め定められた所定の誤差範囲内に保たれる最小のタイヤすべり率に定める。
【００２８】
タイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）がその閾値（タイヤすべり率閾値）よりも大きいときは、以下の演算に基づいてタイヤ力最大値を推定する。図２のタイヤ力最大値推定手段３００における演算内容を示したブロック図を図４に示す。図４のタイヤ力計算部３１０では、数式（６）を用いてタイヤ縦力Ｆｘ（ｉ，ｊ）をタイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）に変換する。
【００２９】
【数６】
0005540641.tif 000007
【００３０】
ただし、θ（ｉ，ｊ）はタイヤ接地面長手方向とタイヤ力のなす角であり、ブラッシュタイヤモデルでは、タイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）を用いて、数式（７）で表される。
【００３１】
【数７】
0005540641.tif 000008
【００３２】
ここで、パラメータλ（ｉ，ｊ）は図２のタイヤすべり率検出手段１００で検出したタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）と図２のタイヤすべり角推定手段５００で推定したタイヤすべり角αｉ（前回値）を用いて、数式（８）、（９）で定義される。なお、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段５００にてタイヤすべり角αｉが算出されていないので（前回値がないので）、タイヤすべり角αｉとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【００３３】
【数８】
0005540641.tif 000009
【００３４】
【数９】
0005540641.tif 000010
【００３５】
ここで、αはタイヤすべり角、ｓはタイヤすべり率、ＦＸはタイヤ縦力、Ｆｙはタイヤ横力である。
【００３６】
そして、数式（６）、（７）、（８）、（９）より、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）は、数式（１０）、（１１）を用いて計算される。
【００３７】
【数１０】
0005540641.tif 000011
【００３８】
【数１１】
0005540641.tif 000012
【００３９】
図４のタイヤ粘着比計算部３２０では、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）とタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）とタイヤすべり角αｉ（前回値）とからタイヤ力粘着比を計算する。なお、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段５００にてタイヤすべり角αｉが算出されていないので（前回値がないので）、タイヤすべり角αｉとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【００４０】
ブラッシュモデルによると、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）は数式（１２）のように表される（「Ｔｉｒｅ  ａｎｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ」，  Ｐａｃｅｊｋａ，  Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  Ｈｅｉｎｅｍａｎｎによる）。
【００４１】
【数１２】
0005540641.tif 000013
【００４２】
ここで、ξ（ｉ，ｊ）は無次元化したタイヤ粘着域長である。したがって、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）とタイヤ力最大値μ（ｉ，ｊ）Ｆｚ（ｉ，ｊ）との比を無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）とすると、数式（１３）ように表現できる。
【００４３】
【数１３】
0005540641.tif 000014
【００４４】
一方、粘着長余裕ξｍ（ｉ，ｊ）を１と無次元化した粘着域長ξ（ｉ，ｊ）との差で定義すると、数式（１４）、（１５）のように表現できる。
【００４５】
【数１４】
0005540641.tif 000015
【００４６】
【数１５】
0005540641.tif 000016
【００４７】
ここで、パラメータλ（ｉ，ｊ）は数式（８）、（９）で定義される。さらに、タイヤ力粘着比Ｐｆ（ｉ，ｊ）は無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）と粘着長余裕ξｍ（ｉ，ｊ）の比で定義する。すると、粘着長余裕ξｍ（ｉ，ｊ）は数式（１３）、（１４）、（１５）から次の数式（１６）、（１７）を用いて、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）とタイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）とタイヤすべり角αｉ（前回値）とから計算される。
【００４８】
【数１６】
0005540641.tif 000017
【００４９】
【数１７】
0005540641.tif 000018
【００５０】
図４の無次元化タイヤ力計算部３３０ではタイヤ力粘着比Ｐｆ（ｉ，ｊ）から無次元化タイヤ力を計算する。タイヤ力粘着比は、その定義式である数式（１６）、（１７）と粘着長余裕ξｍ（ｉ，ｊ）の定義式である数式（１４）、（１５）とブラッシュモデルによる無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）の定義式である数式（１３）とから、数式（１８）のように表現できる。
【００５１】
【数１８】
0005540641.tif 000019
【００５２】
一方、無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）はブラッシュモデルから数式（１３）のように表される。したがって、タイヤ力粘着比Ｐｆ（ｉ，ｊ）と無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）との関係は、数式（１９）で表現される写像Ｚで記述される。
【００５３】
【数１９】
0005540641.tif 000020
【００５４】
ここで、粘着域長ξ（ｉ，ｊ）は媒介変数となっている。実際にタイヤ力粘着比Ｐｆ（ｉ，ｊ）から無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）を求めるには、たとえば、この写像を予めマップ化して実装してもよいし、ニュートン法などを用いて数値的に本数式を解いてもよい。
【００５５】
図４のタイヤ力最大値計算部３４０ではタイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）と無次元化タイヤ力Ｆｎ（ｉ，ｊ）とからタイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）を計算する。タイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）は、各々の輪の路面摩擦係数と輪荷重の積で与えられるので、数式（２０）を用いて計算できる。
【００５６】
【数２０】
0005540641.tif 000021
【００５７】
ここで推定されるタイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）はタイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）が生じる方向θ（ｉ，ｊ）のタイヤ力の発生限界であることに注意されたい（図３参照）。タイヤ摩擦円が真円でない場合に、図２のタイヤ横力推定手段４００において横方向や縦方向のタイヤ力発生限界が必要なときは、タイヤ摩擦円の形状を考慮して数式（２０）で与えられるタイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）を変換する必要がある。本実施形態では、図２のタイヤ横力推定手段４００でブラッシュモデルを用いてタイヤ横力を推定する際、タイヤ力Ｆ（ｉ，ｊ）が生じる方向のタイヤ力の発生限界を必要とするので、この変換をする必要はない。
【００５８】
従来、タイヤ力最大値を推定する手法として、路面摩擦係数と輪荷重を別々に推定して、それらの積から推定することが一般的であったが、路面摩擦係数と輪荷重の両方を高精度に推定することは困難であり、タイヤ力最大値推定精度の悪化につながっていた。一方、本手法によると、ブラッシュモデルの特性を利用してタイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）を直接推定できる点に特徴があり、タイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）を精度よく推定できる。つまり、タイヤ摩擦円に異方性がある場合でも、高精度にタイヤ状態が推定でき、この推定値を車両運動制御に用いた場合には、より乗り心地の良い制御が可能になる。
【００５９】
図２のタイヤ横力推定手段４００では、タイヤ力最大値推定手段３００で推定されたタイヤ力最大値とタイヤすべり角推定手段５００で推定されたタイヤすべり角とタイヤすべり率検出手段１００で検出されたタイヤすべり率とからタイヤ横力を推定する。例えば、ブラッシュタイヤモデルを用いると、タイヤすべり率ｓ（ｉ，ｊ）と、タイヤ力最大値Ｆｐ（ｉ，ｊ）と、タイヤすべり角推定値αｉ（前回値）とから、タイヤ横力Ｆｙ（ｉ，ｊ）が推定される。なお、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段５００にてタイヤすべり角αｉが算出されていないので（前回値がないので）、タイヤすべり角αｉとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【００６０】
駆動時には、タイヤ横力Ｆｙ（ｉ，ｊ）は数式（２１）で計算できる。
【００６１】
【数２１】
0005540641.tif 000022
【００６２】
ここで、数式（２１）中のξ（ｉ、ｊ）は、数式（２２）で表される。
【００６３】
【数２２】
0005540641.tif 000023
【００６４】
制動時には、タイヤ横力Ｆｙ（ｉ，ｊ）は数式（２３）で計算できる。
【００６５】
【数２３】
0005540641.tif 000024
【００６６】
ここで、数式（２３）中のξ（ｉ、ｊ）は、数式（２４）で表される。
【００６７】
【数２４】
0005540641.tif 000025
【００６８】
なお、タイヤすべり角とタイヤすべり率とタイヤ力最大値とからタイヤ横力を計算できるタイヤモデルならば、ブラッシュモデルに限らず用いることができる。
【００６９】
図２のタイヤすべり角推定手段５００では、タイヤ横力推定手段４００で推定されたタイヤ横力とタイヤ縦力検出手段２００で検出されたタイヤ縦力と予め検出したヨーレート、車両横加速度及び縦方向速度とからタイヤすべり角を推定する。
【００７０】
まず、本オブザーバの導出を示す。駆動力を考慮したときの縦方向と横方向の車両動特性はそれぞれ数式（２５）、数式（２６）で表される。
【００７１】
【数２５】
0005540641.tif 000026
【００７２】
【数２６】
0005540641.tif 000027
【００７３】
ここで、ｍは車両重量、Ｖｙは横方向速度、γはヨーレートである。また、車体すべり角βは、縦方向速度Ｖｘと横方向速度Ｖｙのなす角であり、数式（２７）で表される。
【００７４】
【数２７】
0005540641.tif 000028
【００７５】
と表される。この数式（２７）の両辺を微分すると、数式（２８）となる。
【００７６】
【数２８】
0005540641.tif 000029
【００７７】
である。この数式（２８）に数式（２５）、数式（２６）で表される車両動特性を代入し、車体すべり角βが十分小さいときに、Ｖｙ＝βＶｘがが成り立つことを考慮すると、数式（２９）となる。
【００７８】
【数２９】
0005540641.tif 000030
【００７９】
以上の結果を踏まえて、推定した横力と実際の横力の差が零になるように車体すべり角βを推定するオブザーバを構成する（数式３０）。
【００８０】
【数３０】
0005540641.tif 000031
【００８１】
ここで、Ｋはオブザーバゲイン、Ｆｙｒは数式（２１）（２３）を用いて算出して推定された後輪横力推定値（左右の後輪横力合計の推定値）、Ｆｙｒｍｅｓは後輪横力検出値（左右の後輪横力合計の検出値）である。本実施形態では、後輪横力検出値は、次の車両の前輪横力と後輪横力のつりあい関係式である数式（３１）を用いて、車両横加速度ａｙとヨーレートから演算して検出する。
【００８２】
【数３１】
0005540641.tif 000032
【００８３】
従って数式（３０）は、数式（３１）を用いてヨーレートと車両横加速度から演算して検出される横力Ｆｙｒｍｅｓと、数式（２１）（２３）を用いて推定された横力Ｆｙｒとの差が減少する様に構成されたオブザーバとなる。
【００８４】
さらに、次式（３２）、（３３）の関係を用いて、推定された車体すべり角βと検出されたヨーレートγおよび前輪転舵角δｆとから、前輪タイヤすべり角αｆおよび後輪タイヤすべり角αｒを求める。
【００８５】
【数３２】
0005540641.tif 000033
【００８６】
【数３３】
0005540641.tif 000034
【００８７】
こうして推定された前輪タイヤすべり角を図２のタイヤ力最大値推定手段３００とタイヤ横力推定手段４００で用いる。このように、推定した横力と実際の横力の差が零になるように車体すべり角βを推定するオブザーバを構成することで、タイヤすべり角ならびにその他のタイヤ状態を精度よく推定できる。
【００８８】
本アルゴリズムで得られる推定量は、例えば、車両挙動を安定化する制御に用いることができる。一般に、車両速度を一定として走行して転舵角を増加させ続けると、やがてタイヤ横力が横力最大値を超えて車両挙動が不安定になる。そこで、本推定アルゴリズムによって得られたタイヤ横力とタイヤ力最大値に基づいて、例えば、タイヤ横力がタイヤ力最大値を超える前に前輪転舵角を減少させる制御を行うと、車両挙動を安定に保つことができる。
【００８９】
このような第１実施形態においては、タイヤ状態を推定するにあたって、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）を検出するためのセンサとそれに対応する電子回路が不要であり、車両原価を低減できる。また、タイヤ状態推定に必要な車両状態は既設のセンサで検出でき、タイヤすべり角やタイヤ横力などを検出するための特殊なセンサを必要としないため、車両原価を低減できる。さらに、転舵機構を持たない輪（非操向輪）においてＳＡＴの検出が困難な場合であってもタイヤ状態を精度よく推定できるため、車両運動制御の性能向上が期待でき、自動車の乗り心地の向上が見込まれる。
【００９０】
また、タイヤすべり率とタイヤすべり角の前回値とタイヤ縦力とからタイヤ力粘着比を計算するタイヤ力粘着比計算部と、タイヤ力粘着比とタイヤ縦力とからタイヤ力最大値を求めるタイヤ力最大値計算部を有するタイヤ力最大値推定手段を備えるので、精度よくタイヤ力最大値を推定でき、この推定値を車両運動制御に用いた場合には、より乗り心地の良い制御が可能になる。
【００９１】
さらに、タイヤ力最大値だけでなく、タイヤ横力とタイヤすべり角の前回値をも用いてタイヤすべり角が推定されるので、この推定値を車両運動制御に用いた場合には、より乗り心地のよい制御が可能になる。
【００９２】
そして、タイヤすべり率が所定の値を超えたときにタイヤ力最大値を推定し、所定の値を超えないときは静的な輪荷重に基づき推定された値を出力することを特徴としているので、加減速を行わないときも一定の精度でタイヤ状態を推定することができる。
【００９３】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００９４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、後輪２ＲＬ、２ＲＲを左右独立に駆動し、前輪２ＦＬ、２ＦＲを従動輪とした車両構成に本発明のタイヤ状態推定装置を適用したものである。図５に第２実施形態の車両構成を示す。この車両は、駆動力発生源として左後輪駆動モータ４０ＲＬと右後輪駆動モータ４０ＲＲを備えており、それぞれ左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲに直結されている。各駆動モータ４０ＲＬ、４０ＲＲは、永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。駆動回路４１は、駆動モータ出力トルクが統合コントローラ３０から受信するトルク指令値と一致するようにリチウムイオンバッテリ４２からの電力で左右の駆動モータ４０ＲＬ、４０ＲＲを駆動する。そして、駆動回路４１は、各駆動モータ４０ＲＬ、４０ＲＲの出力トルクと、各駆動モータ４０ＲＬ、４０ＲＲのモータ回転軸に取り付けられた回転位置センサ（不図示）により検出したモータ回転速度を各々統合コントローラ３０へ送信する。
【００９５】
前輪２ＦＬ、２ＦＲは、運転者が操作するステアリングホイール１１の回転運動によりステアリングギア１２を介して機械的に主操舵される。
【００９６】
統合コントローラ３０には、アクセルペダルセンサ２３によって検出するアクセル開度信号ＡＰＯと、ステアリングホイール１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ２１によって検出するステアリングホイールの回転角信号ＳＴＲと、ヨーレートセンサ８によって検出するヨーレート信号γと、重心位置に取り付けられた加速度センサ２８によって検出される横方向加速度信号ａｙ（車両横加速度ａｙ）と、各車輪２ＦＬ、２ＦＲ、２ＲＬ、２ＲＲに取り付けられた回転センサによって検出されるそれぞれの車輪速度（車輪角速度）ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒとが入力される。
【００９７】
図６は、第２実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図を示している。
【００９８】
図６のタイヤすべり率検出手段１００では、第１実施形態と同様の演算（第１実施形態のタイヤすべり率検出手段１００と同様の演算）によって、各車輪速度から後輪タイヤすべり率を検出する。第１実施形態では四輪にそれぞれについて検出したが、この第２実施形態では左右後輪のみについてタイヤすべり率を検出する。
【００９９】
図６のタイヤ縦力検出手段２００では、第１実施形態と同様の演算（第１実施形態のタイヤ縦力検出手段２００と同様の演算）によって、駆動モータ電流と駆動輪速度とから後輪タイヤ縦力を検出する。
【０１００】
図６の後輪タイヤ力最大値推定手段３００では、第１実施形態における図２のタイヤ力最大値推定手段３００と同様の演算によって、後輪タイヤすべり率と後輪タイヤ縦力とタイヤすべり角推定手段８００（後述）で推定された後輪タイヤすべり角とから後輪タイヤ力最大値を推定する。
【０１０１】
図６の後輪タイヤ横力推定手段４００では、第１実施形態における図２のタイヤ横力推定手段４００と同様の演算によって、後輪タイヤ力最大値と後輪タイヤすべり率とタイヤすべり角推定手段８００（後述）で推定された後輪タイヤすべり角とから、後輪タイヤ横力を推定する。
【０１０２】
なお、図６の後輪タイヤ力最大値推定手段３００及び後輪タイヤ横力推定手段４００において、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段８００（後述）にて後輪タイヤすべり角αｒが算出されていないので（前回値がないので）、後輪タイヤすべり角αｒとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【０１０３】
図６の前輪タイヤ力最大値推定手段６００では、後輪タイヤ縦力と後輪タイヤ力最大値とから前輪タイヤ力最大値を推定する。まず、車両のロールピッチ方向モーメントのつりあいから導かれた、車体にはたらく縦方向力と横方向力と各輪荷重との関係に注目する。
【０１０４】
【数３４】
0005540641.tif 000035
【０１０５】
【数３５】
0005540641.tif 000036
【０１０６】
【数３６】
0005540641.tif 000037
【０１０７】
【数３７】
0005540641.tif 000038
【０１０８】
ここで、Ｆｚ（ｆ，ｌ）は左前輪荷重、Ｆｚ（ｆ，ｒ）は右前輪荷重、Ｆｚ（ｒ，ｌ）は左後輪荷重、Ｆｚ（ｒ，ｒ）は右後輪荷、ｈｃｇは車両重心までの地面からの高さ、ｌｔはトレッド幅を表わす。また、ＦｘａｌｌとＦｙａｌｌはそれぞれ、車両全体にはたらく縦力または横力の合計値であり、縦力合計値Ｆｘａｌｌは図６のタイヤ縦力検出手段２００で推定された左右の後輪縦力の和で計算できる。すなわち、縦力合計値Ｆｘａｌｌは、数式（３８）を用いて算出される。
【０１０９】
【数３８】
0005540641.tif 000039
【０１１０】
また、タイヤ力が働く方向の左後輪の路面摩擦係数μｒｌと、右後輪の路面摩擦係数μｒｒはそれぞれ、数式（３９）を用いて算出される。
【０１１１】
【数３９】
0005540641.tif 000040
【０１１２】
ただし、第１実施形態と同様に、添え字jはl:左輪またはr:右輪に対応する。
【０１１３】
さらに、前後輪で路面摩擦係数μが等しいと仮定すると、左右輪の路面摩擦係数は、数式（４０）を用いて算出される。
【０１１４】
【数４０】
0005540641.tif 000041
【０１１５】
また、左右前輪のタイヤ力最大値はそれぞれ数式（４１）のように書ける。
【０１１６】
【数４１】
0005540641.tif 000042
【０１１７】
数式（３４）から数式（４１）より、左右前輪のタイヤ力最大値Ｆｐ（ｆ，ｊ）は数式（４２）のように表現できる。
【０１１８】
【数４２】
0005540641.tif 000043
【０１１９】
なお、この数式（４２）は以下のように導出される。
【０１２０】
【数４３】
0005540641.tif 000044
【０１２１】
結局、左右前輪タイヤ力最大値Ｆｐ（ｆ，ｊ）は、左右後輪タイヤ力最大値Ｆｐ（ｒ，ｌ）、Ｆｐ（ｒ，ｒ）と左右後輪縦力Ｆｘ（ｒ，ｌ）、Ｆｘ（ｒ，ｒ）とから計算できる。
【０１２２】
ここで推定されたＦｐ（ｆ，ｊ）は後輪タイヤ力が生じる方向θ（ｒ，ｊ）における前輪タイヤ力の発生限界である。一方、図６の前輪タイヤ横力推定手段７００で前輪タイヤ横力の計算に必要となるのは、前輪タイヤ力が働く方向であるタイヤ横方向における前輪タイヤ力（コーナリングフォース）の発生限界である。したがって、後輪タイヤ力が生じる方向における前輪タイヤ力の発生限界をタイヤ横方向における発生限界に変換する（図７）。
【０１２３】
タイヤ力の発生方向θ（ｒ，ｊ）を０から３６０度まで変化させたときに、対応するタイヤ力最大値の分布が、例えば、楕円で表現されるとき（タイヤ摩擦円に異方性が有るとき）、後輪タイヤ力が生じる方向のタイヤ力最大値Ｆｐ（ｆ，ｊ）からタイヤ横方向における前輪タイヤ力最大値Ｆｐｙ（ｆ，ｊ）へは数式（４４）で変換される。
【０１２４】
【数４４】
0005540641.tif 000045
【０１２５】
ここで、Ｒμはタイヤ力最大値を表わす楕円の扁平度を示す係数であり、縦方向路面摩擦係数μｘと横方向路面摩擦係数μｙから、数式（４５）で定義される。
【０１２６】
【数４５】
0005540641.tif 000046
【０１２７】
また、θ（ｒ，ｊ）は後輪タイヤ力が生じる方向であり、数式（７）を用いて後輪タイヤすべり率ｓ（ｒ，ｊ）、後輪タイヤすべり角αｒとから計算される。
【０１２８】
図６の前輪タイヤ横力推定手段７００では、前輪タイヤ力推定手段６００で推定された前輪タイヤ力最大値（タイヤ横方向における前輪タイヤ力最大値）とタイヤすべり角推定手段８００で推定された前輪タイヤすべり角（前回値）とから前輪タイヤ横力を推定する。なお、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段８００にて前輪タイヤすべり角αｆが算出されていないので（前回値がないので）、前輪タイヤすべり角αｆとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【０１２９】
前輪タイヤ横力Ｆｙの推定には、例えば、次のフィアラの理論に基づくモデル式（「自動車の運動と制御」安部正人著、平成１９年３月１０日、山海堂刊）を用いる。なお、以下では、このモデル式をフィアラモデルという。
【０１３０】
【数４６】
0005540641.tif 000047
【０１３１】
ここで、Ψ（ｆ，ｊ）は、数式（４７）で表される。
【０１３２】
【数４７】
0005540641.tif 000048
【０１３３】
数式（４７）中のαfは前輪タイヤすべり角である。なお、タイヤすべり角とタイヤ力最大値とからタイヤ横力を計算できるタイヤモデルならば、フィアラモデルに限らず用いることができる。
【０１３４】
図６のタイヤすべり角推定手段８００では、タイヤ縦力検出手段２００で検出された後輪タイヤ縦力と後輪タイヤ横力推定手段４００で推定された後輪タイヤ横力と前輪タイヤ横力推定手段７００で推定された前輪タイヤ横力とから前後輪タイヤすべり角を推定する。第１実施形態と同様に、制駆動力を考慮した車両動特性から、車体すべり角βに関する次式のオブザーバを導出する。
【０１３５】
【数４８】
0005540641.tif 000049
【０１３６】
さらに、第１実施形態と同様に、数式（３２）、（３３）を用いて、車体すべり角βとヨーレートγと車速Ｖｘとから前輪タイヤすべり角αｆ、後輪タイヤすべり角αｒを求める。
【０１３７】
計算機シミュレーションにより加速円旋回を行ったときの、本実施形態を用いたタイヤ力最大値推定結果を図８に示す。各輪ともタイヤ力最大値推定値が真値に一致していることから、本実施例が適切に動作していることがわかる。
【０１３８】
このような第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、この第２実施形態においては、従動輪が存在する場合にも、各輪のタイヤ状態を精度よく推定することができる。
【０１３９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、前輪２ＦＬ、２ＦＲを左右独立に駆動し、後輪２ＲＬ、２ＲＲを従動輪とした車両構成に本発明のタイヤ状態推定装置を適用したものである。
【０１４０】
図９に第３実施形態の車両構成を示す。この車両は、駆動力発生源として左前輪駆動モータ４０ＦＬと右前輪駆動モータ４０ＦＲを備えており、それぞれ左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲに直結されている。各駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲは、永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。駆動回路４１は、駆動モータ出力トルクが統合コントローラ３０から受信するトルク指令値と一致するようにリチウムイオンバッテリ４２からの電力で左右の駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲを駆動する。そして、駆動回路４１は、駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲの出力トルクと、駆動モータ４０ＦＬ、４０ＦＲのモータ回転軸に取り付けられた回転位置センサ（不図示）により検出したモータ回転速度を各々統合コントローラ３０へ送信する。
【０１４１】
前輪２ＦＬ、２ＦＲは、運転者が操作するステアリングホイール１１の回転運動によりステアリングギア１２を介して機械的に主操舵される。
【０１４２】
統合コントローラ３０には、アクセルペダルセンサ２３によって検出するアクセル開度信号ＡＰＯと、ステアリングホイール１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ２１によって検出するステアリングホイールの回転角信号ＳＴＲと、ヨーレートセンサ８によって検出するヨーレート信号γと、各車輪２ＦＬ、２ＦＲ、２ＲＬ、２ＲＲに取り付けられた回転センサによって検出されるそれぞれの車輪速度（車輪角速度）ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒとが入力される。
【０１４３】
また、この第３実施形態は、後述のように、タイヤすべり角推定値の誤差補正をヨーレートに基づいて行うようオブザーバを構成するため、上述した第１、第２実施形態と異なり、加速度センサ２８を必要としないものである。
【０１４４】
図１０は、第３実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図を示している。
【０１４５】
図１０のタイヤすべり率検出手段１００では、第１実施形態における図２のタイヤすべり率検出手段１００と同様にして、各車輪速度から前輪タイヤすべり率を検出する。
【０１４６】
図１０のタイヤ縦力検出手段２００では、第１実施形態における図２のタイヤ縦力検出手段２００と同様にして、駆動モータ電流と駆動輪速度とから前輪タイヤ縦力を検出する。
【０１４７】
図１０の前輪タイヤ力最大値推定手段３００では、第１実施形態における図２のタイヤ力推定手段３００と同様の演算により、前輪タイヤ縦力と前輪タイヤすべり率とタイヤすべり角推定手段１０００（後述）で推定された前輪タイヤすべり角とから前輪タイヤ力最大値を推定する。
【０１４８】
図１０の前輪タイヤ横力推定手段４００では、第１実施形態における図２のタイヤ横力推定手段４００と同様の演算により、前輪タイヤ力最大値と前輪タイヤすべり率とタイヤすべり角推定手段１０００（後述）で推定された前輪タイヤすべり角とから前輪タイヤ横力を推定する。
【０１４９】
なお、図１０の前輪タイヤ力最大値推定手段３００及び前輪タイヤ横力推定手段４００において、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段１０００（後述）にて前輪タイヤすべり角αｆが算出されていないので（前回値がないので）、前輪タイヤすべり角αｆとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【０１５０】
図１０の後輪タイヤ力最大値推定手段６００では、前輪タイヤ縦力と前輪タイヤ力最大値とから後輪タイヤ力最大値を推定する。第２実施形態と同様にして、車両に働くロールおよびピッチ方向のモーメントの釣り合いを考慮すると、左右の後輪タイヤ力最大値Ｆｐ（ｒ，ｊ）は前輪タイヤ力最大値Ｆｐ（ｆ，ｊ）から数式（４９）を用いて推定される。
【０１５１】
【数４９】
0005540641.tif 000050
【０１５２】
ここで推定されたＦｐ（ｒ，ｊ）は前輪タイヤ力が生じる方向θ（ｆ，ｊ）における後輪タイヤ力の発生限界である。
【０１５３】
一方、図１０の後輪タイヤ横力推定手段９００で後輪タイヤ横力の推定に必要であるのは、後輪タイヤ力が生じる方向であるタイヤ横方向の後輪タイヤ力の発生限界である。したがって、第２実施形態と同様の演算によって、前輪タイヤ力が生じる方向の後輪タイヤ力の発生限界をタイヤ横方向の限界と変換する。タイヤ力の発生方向を０から３６０度まで変化させたときに、対応するタイヤ力の分布が、たとえば、楕円で表現されるとき、この変換は数式（５０）で実現できる。
【０１５４】
【数５０】
0005540641.tif 000051
【０１５５】
ここで、Ｒμはタイヤ力最大値楕円の扁平度を表わす係数であり数式（４５）で定義される。また、θ（ｆ，ｊ）は前輪タイヤ力が生じる方向であり、数式（７）を用いて前輪タイヤすべり率ｓ（ｆ，ｊ）と前輪タイヤすべり角αｆとから定義される。
【０１５６】
図１０の後輪タイヤ横力推定手段９００では、後輪タイヤ力最大値（タイヤ横方向における後輪タイヤ力最大値）とタイヤすべり角推定手段１０００で推定された後輪タイヤすべり角αｒとから後輪タイヤ横力Ｆｙ（ｒ，ｊ）を推定する。タイヤ横力のモデルとしてフィアラモデルを用いると、後輪タイヤ横力は数式（５１）で推定される。
【０１５７】
【数５１】
0005540641.tif 000052
【０１５８】
ここで、Ψ（ｒ，ｊ）は、数式（５２）で表される。
【０１５９】
【数５２】
0005540641.tif 000053
【０１６０】
なお、タイヤすべり角とタイヤ力最大値とからタイヤ横力を計算できるタイヤモデルならば、フィアラモデルに限らず用いることができる。
【０１６１】
図１０のタイヤすべり角推定手段１０００では、前輪タイヤ横力推定手段４００で推定した前輪タイヤ横力と、後輪タイヤ横力推定手段９００で推定した後輪タイヤ横力と、検出されたヨーレートおよび縦方向速度とから前後輪のタイヤすべり角を推定する。第１、第２実施形態とは異なり、車両横加速度を用いずにオブザーバを構成するため、加速度センサ２８を省略でき、車両原価を低減することができるうえ、加速度センサ２８に混入するノイズによる推定制度への悪影響を無くすことができる。
【０１６２】
本オブザーバを導出するため、縦方向と横方向の車両動特性から、車体すべり角βについて数式（５３）が成り立つことを利用する。
【０１６３】
【数５３】
0005540641.tif 000054
【０１６４】
また、回転運動の車両動特性から、ヨーレートγについて数式（５４）が成り立つ。
【０１６５】
【数５４】
0005540641.tif 000055
【０１６６】
ここで、Ｉは車両ヨー慣性モーメント、ｌｔはトレッド幅である。以上２式において、本実施形態では特に、Ｆｘｒｌ＝Ｆｘｒｒ＝０である。さらに、状態ベクトルｘ、本車両運動系の入力ｕ、出力ｙを次のように定める。
【０１６７】
【数５５】
0005540641.tif 000056
【０１６８】
【数５６】
0005540641.tif 000057
【０１６９】
【数５７】
0005540641.tif 000058
【０１７０】
f(.)を状態方程式、h(.)を出力方程式とすれば、数式（５３）、（５４）から本車両運動系は次式で表現できる。
【０１７１】
【数５８】
0005540641.tif 000059
【０１７２】
よって、状態ベクトルｘを推定するオブザーバは次式で設計できる。
【０１７３】
【数５９】
0005540641.tif 000060
【０１７４】
上式（５９）において、Ｋはオブザーバゲインベクトルであり、ｙはヨーレートセンサ８で検出したヨーレート検出値である。したがって、数式（５９）のようにオブザーバを設計することにより、ヨーレート検出値とヨーレート推定値との誤差が減少するようにオブザーバを構成している。このようにして推定された状態ベクトルｘに含まれる車体すべり角βから、すべり角とヨーレートと車速との間の関係を用いて、前輪タイヤすべり角αｆ、後輪タイヤすべり角αｒを推定する。さらに、推定された前輪タイヤすべり角αｆを前輪タイヤ力最大値推定手段３００と前輪タイヤ横力推定手段４００で用い、後輪タイヤすべり角αｒを後輪タイヤ横力推定手段９００で用いる。
【０１７５】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１に示すように、この第４実施形態は、上述した第２実施形態と略同一の車両構成となっているが、前輪（操向輪）のセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）が検出できる車両構成となっている。これにより、前後輪で路面摩擦係数μが等しくないときにもタイヤ状態を推定することができる。
【０１７６】
前輪２ＦＬ、２ＦＲは、運転者が操作するステアリングホイール１１の回転運動によりステアリングギア１２を介して機械的に主操舵される他に、補助操舵用モータ２４によるアシストトルクで補助操舵される。ステアリングシャフトに取り付けられたトルクセンサ２２でドライバートルクを検出し、補助操舵用モータ２４の入力電流を検出して、それぞれ統合コントローラ３０へ送信する。
その他の構成については第２実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１７７】
このような第３実施形態においても、上述した第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１７８】
図１２は、第４実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図を示している。
【０１７９】
図１２のタイヤすべり率検出手段１００では、第２実施形態と同様の演算（第２実施形態のタイヤすべり率検出手段１００と同様の演算）によって、各車輪速度から後輪タイヤすべり率を検出する。
【０１８０】
図１２のタイヤ縦力検出手段２００では、第２実施形態と同様の演算（第２実施形態のタイヤ縦力検出手段２００と同様の演算）によって、駆動モータ電流と駆動輪速度とから後輪タイヤ縦力を検出する。
【０１８１】
図１２の後輪タイヤ力最大値推定手段３００では、第２実施形態と同様の演算（第２実施形態の後輪タイヤ力最大値推定手段３００と同様の演算）によって、後輪タイヤすべり率と後輪タイヤ縦力とタイヤすべり角推定手段１４００（後述）で推定された後輪タイヤすべり角とから後輪タイヤ力最大値を推定する。
【０１８２】
図１２の後輪タイヤ横力推定手段４００では、第２実施形態と同様の演算（第２実施形態の後輪タイヤ横力推定手段４００と同様の演算）によって、後輪タイヤ力最大値と後輪タイヤすべり率とタイヤすべり角推定手段１４００（後述）で推定された後輪タイヤすべり角とから、後輪タイヤ横力を推定する。
【０１８３】
なお、図１２の後輪タイヤ力最大値推定手段３００及び後輪タイヤ横力推定手段４００において、初回演算時には、タイヤすべり角推定手段１４００（後述）にて後輪タイヤすべり角αｒが算出されていないので（前回値がないので）、後輪タイヤすべり角αｒとして予め設定された値（例えば、ゼロ）を用いている。
【０１８４】
図１２のセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）検出手段１１００では、電動パワーステアリングアシストトルクと電動パワーステアリングドライバートルクとから前輪ＳＡＴを検出する。図１１に示す構成のトルクセンサ２１で検出されるドライバートルクＴｓｔｒと、補助操舵用モータ２４の入力電流から計算したアシストトルクＴａｓｓとから、左右輪各々のＳＡＴの平均値を前輪のセルフアライニングトルクＴｓａｔとして推定する。すなわち、前輪ＳＡＴは数式（６０）によって求められる。
【０１８５】
【数６０】
0005540641.tif 000061
【０１８６】
図１２の前輪タイヤ力最大値推定手段１２００では、前輪ＳＡＴと図１２のタイヤすべり角推定手段１４００（後述）で推定された前輪タイヤすべり角とから前輪タイヤ力最大値を推定する。例えば、フィアラモデルによるとＳＡＴは数式（６１）のように表現される。
【０１８７】
【数６１】
0005540641.tif 000062
【０１８８】
ここで、Ｆｐｆは前輪タイヤ力最大値、αｆは前輪タイヤすべり角、ｌｃはタイヤ接地面長である。この式に前輪タイヤすべり角と前輪ＳＡＴを代入して、３次方程式を解くことにより前輪タイヤ力最大値Ｆｐｆを求めることができる。
【０１８９】
図１２の前輪タイヤ横力推定手段１３００では、前輪タイヤ力最大値と前輪タイヤすべり角とから前輪タイヤ横力を推定する。たとえば、フィアラタイヤモデルを用いると前輪タイヤ横力Ｆｙｆは次式で推定される。
【０１９０】
【数６２】
0005540641.tif 000063
【０１９１】
ここで、ここで、Ψｆは、数式（６３）で表される。
【０１９２】
【数６３】
0005540641.tif 000064
【０１９３】
なお、タイヤすべり角とタイヤ力最大値とからタイヤ横力を計算できるタイヤモデルならば、フィアラタイヤモデルに限らず用いることができる。
【０１９４】
図１２のタイヤすべり角推定手段１４００では、後輪タイヤ横力推定手段４００で推定された後輪タイヤ横力推定値と前輪タイヤ横力推定手段１３００で推定された前輪タイヤ横力と検出されたヨーレート、縦方向速度および車両横加速度とから前後輪タイヤすべり角を推定する。
【０１９５】
これまでの実施形態とは異なり、本実施形態の前輪タイヤ横力推定手段１３００で推定される前輪タイヤ横力は、左右輪それぞれに生じる横力の平均値なので、これを考慮して第１実施形態と同様の操作でオブザーバを導出すると次式が得られる。
【０１９６】
【数６４】
0005540641.tif 000065
【０１９７】
この式より推定された車体すべり角βをもとに、第１実施形態と同様に前輪タイヤすべり角αfと後輪タイヤすべり角αrを推定する。
【０１９８】
このような第４実施形態においても、タイヤ状態を精度よく推定できるため、車両運動制御の性能向上が期待でき、自動車の乗り心地の向上が見込まれる。
【０１９９】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１３に示すように、この第５実施形態は、上述した第２実施形態と略同一構成となっているが、車両の駆動力発生源がモータからエンジン等の内燃機関に変更されている。
【０２００】
図１３において、５０はエンジン等の内燃機関であり、駆動力を供給する。図１３における５１は、トランスミッションであり、適切なギアを選択し、そのギアを介して駆動力を車軸に伝達する。選択されているギアの情報は統合コントローラ３０に送信される。また、図には示さないが、各車輪には回転センサが取り付けられ、検出した各車輪速度の（車輪角速度）ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒが統合コントローラ３０に入力されている。
【０２０１】
図１４は、第５実施形態におけるタイヤ状態推定の演算内容を示すブロック図を示している。
【０２０２】
図１４のタイヤすべり率検出手段１００では、第２実施形態と同様の演算（第２実施形態のタイヤすべり率検出手段１００と同様の演算）によって、各車輪速度から後輪タイヤすべり率を検出する。
【０２０３】
図１４のタイヤ縦力検出手段１５００では、駆動トルクと駆動輪速度とから後輪タイヤ縦力を検出する。後輪タイヤ縦力の検出には、たとえば、数式（６５）を用いる。
【０２０４】
【数６５】
0005540641.tif 000066
【０２０５】
Ｔｄ（ｒ，ｊ）は後輪に生じる駆動トルクであり、例えば、選択されているギア比と内燃機関の回転数とから、予め作成されたこれらの関係を示すマップを用いて推定される。
【０２０６】
また、図１４の後輪タイヤ力最大値推定手段３００、後輪タイヤ横力推定手段４００、前輪タイヤ力最大値推定手段６００、前輪タイヤ横力推定手段７００、タイヤすべり角推定手段８００は、第２実施形態と同様の演算内容によって各推定値を得るものである。
【０２０７】
このような第５実施形態においても、上述した第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０２０８】
２ＦＬ…左前輪
２ＦＲ…右前輪
２ＲＬ…左後輪
２ＲＲ…右後輪
１１…ステアリングホール
３０…統合コントローラ
【図１】
0005540641.tif 000067
【図２】
0005540641.tif 000068
【図３】
0005540641.tif 000069
【図４】
0005540641.tif 000070
【図５】
0005540641.tif 000071
【図６】
0005540641.tif 000072
【図７】
0005540641.tif 000073
【図８】
0005540641.tif 000074
【図９】
0005540641.tif 000075
【図１０】
0005540641.tif 000076
【図１１】
0005540641.tif 000077
【図１２】
0005540641.tif 000078
【図１３】
0005540641.tif 000079
【図１４】
0005540641.tif 000080