(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車体速を検出する車体速検出手段と、
車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、
前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、
前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、
前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、
前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、
前記疑似μ−ｓ関数は、次式
【数１】
0003617309.tif 000022
ただし、ｘｗ は車輪速、ｘｖ は車体速
で表わされる、路面およびタイヤ間のスリップ率λの関数であり、該スリップ率λが所定の負の定数−λ１ 以上かつ所定の正の数λ２ 未満の場合に単調に増加し、該スリップ率λが所定の負の定数−λ１ 未満または所定の正の数λ２ 以上の場合に単調に減少するものであり、
前記疑似μ−ｓ関数をμｑｕとすると、μｑｕは、次式
μｑｕ＝Ｄsin ［Ｃtan −１（Ｂφ）］                            (2)
φ＝１００（１−Ｅ）λ＋（Ｅ／Ｂ）tan （１００Ｂλ）        (3)
ただし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはタイヤ特性によって決定される定数
で表わされるマジックフォーミュラにより演算することを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車体速を検出する車体速検出手段と、
車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、
前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、
前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、
前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、
前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、
前記車輪速推定誤差演算手段は、
車輪速推定誤差の単調非減少関数と制駆動力と路面摩擦係数推定値との線形結合
（ここで、路面摩擦係数推定値の結合係数は輪荷重を車輪慣性モーメントで割った値、制駆動力の結合定数は車輪慣性モーメントの逆数、車輪速推定誤差もしくは車輪速推定誤差の正負符号の結合定数は適宜決定する所定の負の値）
を当該車輪速推定値の変化量とすることを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項３】
請求項２記載の路面摩擦係数推定装置において、
前記車輪速推定誤差の単調非減少関数は、車輪速推定誤差と適宜決定する所定のゲインとの積もしくは車輪速推定誤差の正負符号と適宜決定する所定のゲインとの積であることを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項４】
車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車体速を検出する車体速検出手段と、
車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、
前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、
前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、
前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、
前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、
前記校正パラメータ演算手段は、校正パラメータの変化率を車輪推定誤差と疑似μ−ｓ関数値と正の定数との積により演算することを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアンチロックブレーキ制御装置やトラクション制御装置のような自動車の車輪のスリップ率を制御する制御系において利用される、路面摩擦係数推定値を精度よく推定することができる、路面摩擦係数推定装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
路面摩擦係数の推定を行う従来技術としては、例えば以下のａ）〜ｆ）に示すものがある。
ａ）車輪回転加速度が０近傍のときに路面摩擦係数を推定する装置（特開平５−７７７０６号公報参照）、
ｂ）左右輪の差動を制限するために必要なトルクから路面摩擦係数を推定する装置（特開平５−３４６３９４号公報参照）、
ｃ）操舵時のスリップ角およびコーナリングフォースの関係から路面摩擦係数を推定する装置（特開平５−２５５５１０号公報参照）、
ｄ）車体に発生している総加速度から路面摩擦係数を推定する装置（特開平６−９２２１８号公報参照）、
ｅ）サスペンションの応力から路面摩擦係数を推定する装置（特開平６−２８８７９８号公報参照）、
ｆ）アンチロックブレーキの作動状況から路面摩擦係数を推定する方法（特開平５−２０８６７０号公報および特開平９−２６３２２６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記ａ）の装置においては、車輪回転加速度が０近傍でなければ路面摩擦係数が推定できないので、路面摩擦係数は断続的にしか推定できず、したがって路面摩擦係数が変化した場合には正確な推定値が得られないことがある。
上記ｂ）の装置においては、例えば直進中に左右輪が同一車輪速になった場合には路面摩擦係数推定値が得られないため、路面摩擦係数推定値は断続的にしか得られない。
上記ｃ）の装置においては、直進時には路面摩擦係数を推定する装置が作動しないので、路面摩擦係数推定値は断続的にしか得られない。
【０００４】
上記ｄ）の装置においては、総加速度を検出する必要があるが、ピッチングやローリングの影響を受けずに総加速度を正確に検出することは困難であるため、総加速度に基づく路面摩擦係数推定値は不正確なものになりやすい。
上記ｅ）の装置においては、サスペンションの応力を検出するために特殊なセンサ等を必要とするため、安価に実現することが困難である。また、サスペンションの形式に応じて応力検出方法を変更しなければならない。
【０００５】
上記ｆ）の特開平５−２０８６７０号公報の装置には、基準速度Ｖｓｌ，  Ｖｓｍ等と車輪速とを比較して路面の滑り易さを測定するアルゴリズムが開示されているが、このアルゴリズムは、路面を「滑り易い路面」、「中程度の路面」、「滑りにくい路面」のように段階的に類別するアルゴリズムであり、本発明のように路面摩擦係数自体を推定するものではない。また、上記ｆ）の特開平９−２６３２２６号公報の方法には、ブレーキ液圧が加えられた時間と車輪速との関係から路面の滑り易さを類別する技術が開示されているが、路面摩擦係数値自体を推定する技術は開示していない。
【０００６】
本発明は、路面摩擦係数値自体を精度良く推定し得る路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的のため、本発明の請求項１に係る路面摩擦係数推定装置は、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車体速を検出する車体速検出手段と、車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、前記疑似μ−ｓ関数は、次式
【数２】
0003617309.tif 000002
ただし、ｘｗ は車輪速、ｘｖ は車体速
で表わされる、路面およびタイヤ間のスリップ率λの関数であり、該スリップ率λが所定の負の定数−λ１ 以上かつ所定の正の数λ２ 未満の場合に単調に増加し、該スリップ率λが所定の負の定数−λ１ 未満または所定の正の数λ２ 以上の場合に単調に減少するものであり、
前記疑似μ−ｓ関数をμｑｕとすると、μｑｕは、次式
μｑｕ＝Ｄsin ［Ｃtan −１（Ｂφ）］                            (2)
φ＝１００（１−Ｅ）λ＋（Ｅ／Ｂ）tan （１００Ｂλ）        (3)
ただし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはタイヤ特性によって決定される定数
で表わされるマジックフォーミュラにより演算することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係る路面摩擦係数推定装置は、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車体速を検出する車体速検出手段と、車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、前記車輪速推定誤差演算手段は、車輪速推定誤差の単調非減少関数と制駆動力と路面摩擦係数推定値との線形結合
（ここで、路面摩擦係数推定値の結合係数は輪荷重を車輪慣性モーメントで割った値、制駆動力の結合定数は車輪慣性モーメントの逆数、車輪速推定誤差もしくは車輪速推定誤差の正負符号の結合定数は適宜決定する所定の負の値）
を当該車輪速推定値の変化量とすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る路面摩擦係数推定装置は、上記請求項２記載の路面摩擦係数推定装置における車輪速推定誤差の単調非減少関数は、車輪速推定誤差と適宜決定する所定のゲインとの積もしくは車輪速推定誤差の正負符号と適宜決定する所定のゲインとの積であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る路面摩擦係数推定装置は、車輪速を検出する車輪速検出手段と、車体速を検出する車体速検出手段と、車輪の制動力および駆動力を検出する制駆動力検出手段と、前記車輪速および車体速を入力されて車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率を入力されて路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数を発生する疑似μ−ｓ関数発生手段と、前記車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値を入力されて該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値を演算するとともに、該車輪速推定値を前記車輪速から減じて車輪速推定誤差を演算する車輪速推定誤差演算手段と、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数を入力されて該疑似μ−ｓ関数を校正するための校正パラメータを演算する校正パラメータ演算手段と、前記疑似μ−ｓ関数および校正パラメータを入力されて該疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正し、その校正値を前記路面摩擦係数推定値として出力する校正手段とから成り、前記校正パラメータ演算手段は、校正パラメータの変化率を車輪推定誤差と疑似μ−ｓ関数値と正の定数との積により演算することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、車輪速および車体速から演算された車輪のスリップ率に基づき、路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数が発生され、車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値に基づき、該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値および車輪速推定誤差が演算され、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数に基づき該疑似μ−ｓ関数の校正に用いる校正パラメータが演算され、この校正パラメータで前記疑似μ−ｓ関数を校正した校正値が前記路面摩擦係数推定値として出力されるから、該路面摩擦係数推定値は速やかに路面摩擦係数の真値に収束することになる。したがって、路面摩擦係数値自体を精度良く推定し得る路面摩擦係数推定装置を提供することができる。
また、本発明の請求項１によれば、前記疑似μ−ｓ関数は、路面およびタイヤ間のスリップ率λが所定の負の定数−λ１ 以上かつ所定の正の数λ２ 未満の場合に単調に増加し、該スリップ率λが所定の負の定数−λ１ 未満または所定の正の数λ２ 以上の場合に単調に減少するから、この疑似μ−ｓ関数は路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数となる。よって、この疑似μ−ｓ関数を前記校正パラメータで校正することにより、路面摩擦係数をスリップ率により表わした関数を得ることができる。
さらに、本発明の請求項１によれば、前記疑似μ−ｓ関数μｑｕは、上記（２），（３）式で表わされるマジックフォーミュラにより演算するから、この疑似μ−ｓ関数は上記路面摩擦係数の推定に適した関数となる。
【００１２】
本発明の請求項２によれば、車輪速および車体速から演算された車輪のスリップ率に基づき、路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数が発生され、車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値に基づき、該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値および車輪速推定誤差が演算され、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数に基づき該疑似μ−ｓ関数の校正に用いる校正パラメータが演算され、この校正パラメータで前記疑似μ−ｓ関数を校正した校正値が前記路面摩擦係数推定値として出力される際に、前記車輪速推定誤差の単調非減少関数と制駆動力と路面摩擦係数推定値との線形結合を当該車輪速推定値の変化量とするから、公知のように車輪速推定値の振動を抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項３によれば、前記車輪速推定誤差の単調非減少関数は、車輪速推定誤差と適宜決定する所定のゲインとの積もしくは車輪速推定誤差の正負符号と適宜決定する所定のゲインとの積により決定されるから、この車輪速推定誤差の単調非減少関数は上記路面摩擦係数の推定に適した関数となる。
【００１４】
本発明の請求項４によれば、車輪速および車体速から演算された車輪のスリップ率に基づき、路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数が発生され、車輪速および制駆動力ならびに路面摩擦係数推定値に基づき、該路面摩擦係数推定値に応じた車輪速推定値および車輪速推定誤差が演算され、前記車輪速推定誤差および疑似μ−ｓ関数に基づき該疑似μ−ｓ関数の校正に用いる校正パラメータが演算され、この校正パラメータで前記疑似μ−ｓ関数を校正した校正値が前記路面摩擦係数推定値として出力される際に、前記校正パラメータの変化率は車輪推定誤差と疑似μ−ｓ関数値と正の定数との積により演算されるから、この校正パラメータの変化率は当該校正パラメータの算出に適したものとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の路面摩擦係数推定装置の原理的構成を示す図である。本発明の路面摩擦係数推定装置は、図１に示すように、車輪速検出手段である車輪速センサ１、車体速検出手段である車体速センサ２、制駆動トルク検出手段３、スリップ率演算手段４、疑似μ−ｓ関数発生手段５、車輪速推定誤差演算手段６、校正パラメータ演算手段７および校正手段８を具備して成る。
【００２２】
車輪速センサ１は、車輪速（車輪の回転速度）ｘｗ  を検出する。この車輪速センサ１としては、タコジェネレータや回転型インクリメンタルエンコーダの発生パルスを周期計測する装置を用いることができる。
車体速センサ２は、車体速ｘｖ  を検出する。この車体センサ２としては、非駆動輪または非制動輪の回転速度を検出して、該検出値を車体速とするものを用いることができる。なお、上記の代わりに、空間フィルタを用いた光学式対地車速計やドップラレーダ等を利用してもよい。
【００２３】
制駆動力検出手段３は、車輪の制駆動力であるブレーキトルクや駆動トルク（以下、制駆動トルクという）ｕを検出する。この制駆動トルクに関しては、制動時にはブレーキ液圧を、駆動時にはエンジントルクを概略制駆動トルク相当値と見なすことができる。例えば、エンジントルク推定値ｑｅ  をエンジン制御装置から入力するとともにブレーキ液圧ｐｂ  をブレーキシリンダに取り付けた圧力センサから入力したとき、次式
ｕ＝ｃｅ  ｑｅ  ＋ｃｂ  ｐｂ                                            （４）
ここで、ｃｅ  はそれぞれエンジントルクから制駆動トルクへの換算係数、ｃｂ  はブレーキ液圧から制駆動トルクへの換算係数
によって制駆動トルクｕを算出する。
【００２４】
スリップ率演算手段４は、車輪速ｘｗ  および車体速ｘｖ  を入力されて、車輪のスリップ率λを、次式
【数３】
0003617309.tif 000003
により演算する。なお、上記車体速ｘｖ  は、ｘｖ  ≒Ｖｖ  ／ｒｗ  により車体の並進速度Ｖｖ  および車輪半径ｒｗ  から求めることができる。
【００２５】
疑似μ−ｓ関数発生手段５は、スリップ率λを入力されて、路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数に相似な関数である疑似μ−ｓ関数μｑｕを、次式
【数４】
0003617309.tif 000004
により演算する。この疑似μ−ｓ関数μｑｕは、例えば図３に示すように、正の傾きｋ２  を有する１次関数の両端に負の傾き−ｋ１  を有する１次関数を接続した形状となり、図２に例示するようなμ−ｓ関数とは形状が相似することになる。
【００２６】
疑似μ−ｓ関数発生手段５は、上記（５）式に代えて、次式で表わされるマジックフォーミュラ
μｑｕ＝Ｄｓｉｎ  ［Ｃｔａｎ  −１（Ｂφ）］                            （２）
φ＝１００（１−Ｅ）λ＋（Ｅ／Ｂ）ｔａｎ  （１００Ｂλ）                （３）
により疑似μ−ｓ関数μｑｕを演算することもできる。このマジックフォーミュラ中のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに適当な係数を与えると、実際のμ−ｓ関数を高い精度で近似できることが知られている（参考文献：Ｈ．Ｂ．Ｐａｃｅｊｋａ，  Ｔｉｒｅ  ｍｏｄｅｌｓ  ｆｏｒ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ，  Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ，  ｖｏｌ．２１，（１９９１）を参照のこと）。本実施形態では、例えばＢ＝０．１、Ｃ＝１．５５、Ｄ＝１、Ｅ＝０．４３２を与えるものとし、その場合には疑似μ−ｓ関数μｑｕは図４に示す形状になる。
【００２７】
車輪速推定誤差演算手段６は、制駆動トルクｕ、車輪速ｘｗ  および後述する路面摩擦係数推定値μｐｒを入力されて、次式
【数５】
0003617309.tif 000005
ただし、Ｗは輪荷重、Ｉは車輪慣性モーメント、ｈ１  およびｈ２  は設計者が適宜決定する正の定数、ｓｇｎ（ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ）  は（  ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ）  の正負符号であり、−１，０，１の何れかの値となる
により車輪速推定値ｘｗｐｒ  を演算する。そして、車輪速推定値ｘｗｐｒ  および車輪速ｘｗ  から車輪速推定誤差ｅを、次式
ｅ＝ｘｗ  −ｘｗｐｒ                                          （７）
により演算する。
【００２８】
校正パラメータ演算手段７は、車輪速推定誤差ｅおよび疑似μ−ｓ関数μｑｕを入力されて、次式
【数６】
0003617309.tif 000006
ただし、ｃは設計者が適宜決定する正の定数
により疑似μ−ｓ関数μｑｕを校正するための校正パラメータθｐｒを演算する。
【００２９】
校正手段８は、疑似μ−ｓ関数μｑｕおよび校正パラメータθｐｒを入力されて、次式
μｐｒ＝θｐｒμｑｕ                                                            （９）
により該疑似μ−ｓ関数μｑｕを校正パラメータθｐｒで校正する演算を行い、その校正値を路面摩擦係数推定値μｐｒとして出力する。
【００３０】
次に、本実施形態における路面摩擦係数推定原理について説明する。
路面およびタイヤ間の摩擦係数は、タイヤおよび路面間のスリップ率に依存して変化するが、路面摩擦係数μをスリップ率λの関数として表わす関数μ（λ）は、図２に示すように路面の種類（乾燥路、湿潤路、氷結路）に拘わらず相似形状となる。そこで、未知の校正パラメータをθとしたとき、路面摩擦係数を表わす関数μ（λ）は、既知の関数である疑似μ−ｓ関数μｑｕ（λ）と未知の校正パラメータθとにより、概略
μ（λ）≒θμｑｕ（λ）                                  （１０）
と近似することができる。
【００３１】
よって、μの推定値μｐｒを得るためには、θの推定値θｐｒを用いて、次式
μｐｒ＝θｐｒμｑｕ                                          （１１）
の演算を行えばよい。ここで、推定値θｐｒは疑似μ−ｓ関数μｑｕを校正するパラメータであるので、以下、この推定値θｐｒ自体を校正パラメータと呼ぶことにする。
【００３２】
上記路面摩擦係数推定値μｐｒは、次式
【数７】
0003617309.tif 000007
と表わされるものと考える。この場合、μは有限の値を取るので、
【外１】
0003617309.tif 000008
も有限の値となる。すなわち、
【数８】
0003617309.tif 000009
となる正の定数γ０  が存在する。
【００３３】
さて、車輪の運動方程式は、
【数９】
0003617309.tif 000010
ただし、ｘｗ  は車輪速（車輪の回転速度）、Ｗは輪荷重、ｕは制駆動トルク、Ｉは車輪慣性モーメント
と表わすことができる。
【００３４】
この（１５）式に基づいて、以下の演算により校正パラメータθｐｒを得ることができる。
【数１０】
0003617309.tif 000011
ここで、
0003617309.tif 000012
ただし、ｘｗｐｒ  はｘｗ  の推定値、ｈ１  ，ｈ２  およびｃは設計者が適宜決定する正の定数であり、ｈ２  は特に、
ｈ２  ＞γ０  Ｗ／Ｉ                                      （１７）
ただし、γ０  は正の定数
を満たすように選定する。
【００３５】
校正パラメータθｐｒが時間とともにθに収束することは、以下のように示すことができる。
（１５）式の両辺から（６）式の両辺をそれぞれ引くと、
【数１１】
0003617309.tif 000013
を得る。
【００３６】
一方、誤差ｅおよび（θ−θｐｒ）  の収束性を簡単な方法で保証するために、次式で表わされる、正の値を取る関数Ｖを想定し、
Ｖ＝（１／２）ｅ２  ＋（ｃ／２）（θ−θｐｒ）２                            （１９）
その時間変化を考えると、θを定数と仮定したとき、Ｖの時間変化  ｄＶ／ｄｔは、
【数１２】
0003617309.tif 000014
を得る。
【００３７】
ここで、（８）式によりθを変化させれば右辺第２項は０となり、ｈ１  ＞０，ｈ２  ＞γ０  Ｗ／Ｉであるので、Ｖの時間変化ｄＶ／ｄｔは、次式
【数１３】
0003617309.tif 000015
となり、関数Ｖは単調減少して０に収束する。すなわち、ｅおよび  （θ−θｐｒ）  も０に収束するので、θｐｒはθに収束する。よって、μｐｒ＝θｐｒμｑｕはμに収束する。
【００３８】
上記（２１）式より明らかなように、ｈ１  を０として（６）式のｈ１  に関する項を省略することもできる。ただし、ｈ１  およびｈ２  を大きな値とするほど路面摩擦係数の推定の速度が向上し、ｈ２  を大きな値とするほど
【外２】
0003617309.tif 000016
が大きくなっても正しい路面摩擦係数を推定しやすくなる。しかし、ｈ２  の値が過大になると、車輪速ｘｗ  の検出値にノイズが混在している場合にそのノイズの影響を受け、推定値が振動することがある。そこで、本実施形態ではｓｇｎ（ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ）を以下のような単調非減少な連続関数ｆ１  またはｆ２  で代用するようにしており、そのようにすると車輪速推定値の振動が抑制されることが知られている。
ｆ１（ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ）  ：＝｜ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ｜／（ｘｗｐｒ  −ｘｗ  ＋ε）      （２３）
ここで、「：＝」は「左辺を右辺と定義する」ことを意味し、εは正の定数である。
【数１４】
0003617309.tif 000017
ここで、ｆ０  およびη０  は設計者が決定する正の定数である。
【００３９】
本実施形態の路面摩擦係数推定装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）何れかの車輪に滑りが発生していれば、路面摩擦係数が推定可能である。
（２）速やかかつ正確に路面摩擦係数を推定することができる。
（３）車輪の慣性モーメントＩおよび輪荷重Ｗが既知であれば、どのような種類の車輪にも適用可能である。
（４）車輪速および車体速を検出することができれば、路面摩擦係数推定装置が構成可能である。
（５）校正パラメータθが大きいことは滑りにくい路面であることを意味し、校正パラメータθが小であることは滑り易い路面であることを意味するため、θから路面の滑り易さを定量的に判定することができる。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
図５は本発明の第１実施例の路面摩擦係数推定装置を車両に搭載した場合の構成を示す図である。本実施例においては、タイヤ（図５には１輪のみを代表的に示してある）１１の近傍にブレーキ液圧センサ１２および車輪速センサ１３を設けてこれらセンサ１２，１３を計算機ユニット１４に接続するとともに、この計算機ユニット１４にはエンジン１５のエンジン制御装置１６および車体速センサ１７を接続する。本実施例では、上記車輪速センサ１３としてロータリエンコーダを用いるとともに、上記車体速センサ１７として対地車速計を用いており、ブレーキ液圧センサ１２の検出値およびエンジン制御装置１６から出力されるエンジントルク推定値に基づいて制駆動トルクを演算する。
【００４１】
上記計算機ユニット１４は、上記ブレーキ液圧センサ検出値およびエンジントルク推定値から制駆動トルクを演算する処理を行うとともに、上述したスリップ率演算手段、疑似μ−ｓ関数発生手段、車輪速推定誤差演算手段、校正パラメータ演算手段および校正手段に対応する処理を行う。これらの処理は、車輪速ｘｗ  の変化に対し十分短く設定したサンプル時間（例えば１０［ｍｓｅｃ］）毎に行われる。
【００４２】
図６は第１実施例における計算機ユニットによる路面摩擦係数推定処理を示すフローチャートである。図６において、まず、ステップ５１では、サンプル時刻になったか否かを判定し、サンプル時刻である場合に限り次のステップ５２でブレーキ液圧センサ１２からブレーキ液圧ｐｂ  を読み込む。次いで、ステップ５３，５４では、車輪速センサ１３から車輪速ｘｗ  を読み込むとともに車体速センサ１７から車体速ｘｖ  を読み込む。
【００４３】
次のステップ５５では、スリップ率λを、次式
【数１５】
0003617309.tif 000018
により演算する。
次のステップ５６では、疑似μ−ｓ関数μｑｕを、次式
μｑｕ＝μｑｕ  （λ）                                                                        （２５）
により演算し、次いで、ステップ５７で、路面摩擦係数推定値μｐｒを、次式
μｐｒ＝θｐｒμｑｕ                                                                          （９）
により演算する。
【００４４】
次のステップ５８では、次式
【数１６】
0003617309.tif 000019
により車輪速推定誤差ｅを演算し、次いで、ステップ５９で、校正パラメータθｐｒを、次式
【数１７】
0003617309.tif 000020
により演算する。
【００４５】
図７（ａ）〜（ｃ）は第１実施例による路面摩擦係数の推定結果を示す図である。この図７（ａ）〜（ｃ）は、自動車が加速するときの路面摩擦係数を推定する際の状況を示している。すなわち、駆動トルクｕが上昇するとそれに応じてスリップ率λも上昇し、路面摩擦係数μおよびその推定値μｐｒも変化するが、本実施例では、一旦路面摩擦係数推定値μｐｒが真値μに収束すると、路面摩擦係数μが変化しても精度のよい路面摩擦係数推定値μｐｒが得られる。また、路面摩擦係数μの収束は、非常に速やかである。
【００４６】
本実施例は上述した例のみに限定されるものではなく、種々の変更または変形を加えることができる。例えば、自動車においては通常４つの車輪速検出値を得ることができるが、該４つの車輪速検出値の中から、駆動時には最も小さいもの、制動時には最も大きいものを選択して車体速検出値として代用すると、路面摩擦係数の推定精度は若干低下するが、装置構成を単純化することができる。
【００４７】
また、スリップ率の絶対値が小さく、したがって摩擦力自体の絶対値が小さいときは、演算精度が低下することがある。そこで、スリップ率の絶対値が大きいときのθの値に重み付けを行って、路面摩擦係数を推定してもよい。すなわち、路面摩擦係数推定値μｐｒを、次式
【数１８】
0003617309.tif 000021
ただし、Ｗ（λ）はλの増加関数
により演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の路面摩擦係数推定装置の原理的構成を示す図である。
【図２】路面およびタイヤ間に発生する摩擦係数をスリップ率の関数として表わすμ−ｓ関数を例示する図である。
【図３】本発明の第１実施形態における疑似μ−ｓ関数の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態における疑似μ−ｓ関数の他の例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例の路面摩擦係数推定装置を車両に搭載した場合の構成を示す図である。
【図６】図６は第１実施例における計算機ユニットによる路面摩擦係数推定処理を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例による路面摩擦係数の推定結果を示す図である。
【符号の説明】
１  車輪速センサ（車輪速検出手段）
２  車体速センサ（車体速検出手段）
３  制駆動トルク検出手段（制駆動力検出手段）
４  スリップ率演算手段
５  疑似μ−ｓ関数発生手段
６  車輪速推定誤差演算手段
７  校正パラメータ演算手段
８  校正手段
【図１】
0003617309.tif 000023
【図２】
0003617309.tif 000024
【図３】
0003617309.tif 000025
【図４】
0003617309.tif 000026
【図５】
0003617309.tif 000027
【図６】
0003617309.tif 000028
【図７】
0003617309.tif 000029