(57)【要約】【課題】多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することのできる最大路面摩擦係数推定装置を得る。【解決手段】μ勾配選択部３５はμ勾配推定部３１及び勾配推定部３２で推定された２つのμ勾配から何れか一方を選択し、振動レベル演算手段３４は車輪速に基づいて振動レベルを演算する。一方、マップ記憶部３７には、μ勾配及び振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示す判定マップを予め記憶させておき、マップ記憶変更部３９により高μ路走行判定部３６によって得られた高μ路走行時のμ勾配に基づいて上記判定マップを変更する。照合部３８はμ勾配選択部３５で選択されたμ勾配及び振動レベル演算部３４で演算された振動レベルと上記判定マップにより示される対応関係とに基づいて最大路面摩擦係数を推定する。【選択図】　　　　図２
2004042821.tif 000002
【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、
前記車輪速検出手段で検出された車輪速に基づいてμ勾配を推定するμ勾配推定手段と、
前記車輪速検出手段で検出された車輪速に基づいて振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、
前記μ勾配及び前記振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示す対応関係情報を記憶した記憶手段と、
前記対応関係情報をタイヤ摩擦特性値に基づいて変更する対応関係変更手段と、
前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと前記対応関係情報により示される対応関係とに基づいて最大路面摩擦係数を推定する最大路面摩擦係数推定手段と、
を備えた最大路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
車体前後加速度を検出する前後加速度検出手段を更に備え、
前記タイヤ摩擦特性値を、前記前後加速度検出手段で検出された車体前後加速度と前記車輪速検出手段で検出された車輪速とに基づいて推定されたμ勾配とした
請求項１記載の最大路面摩擦係数推定装置。
【請求項３】
車体横加速度を検出する横加速度検出手段と、
車体前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、を更に備え、
前記タイヤ摩擦特性値を、前記横加速度検出手段で検出された車体横加速度と前記前後加速度検出手段で検出された車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数とした
請求項１記載の最大路面摩擦係数推定装置。
【請求項４】
前記対応関係情報を、前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数を推定できるものとし、
前記対応関係変更手段は、前記閾値を前記タイヤ摩擦特性値に基づいて変更することにより前記対応関係情報を変更する
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の最大路面摩擦係数推定装置。
【請求項５】
前記対応関係情報を、前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数を推定できるものとし、
前記対応関係変更手段は、前記複数領域に予め設定された最大路面摩擦係数の少なくとも１つを前記タイヤ摩擦特性値に基づいて変更することにより前記対応関係情報を変更する
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の最大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、最大路面摩擦係数推定装置に係り、特に、タイヤや路面の特性を考慮して最大路面摩擦係数を推定する最大路面摩擦係数推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車や人間等の自車の前方にある障害物との衝突を防止するための前方障害物衝突防止支援システムの開発が進んでいる。このような前方障害物衝突防止支援システムは、最大路面摩擦係数μｍａｘの約６０％の制動で前方障害物に衝突することなく停止できるタイミングを求めることが要求される。従って、その前提として、摩擦限界領域に至る前に最大路面摩擦係数μｍａｘを求めなければならない。
【０００３】
特開２００１−１７１５０４号公報では、或る車輪に駆動力を発生させる一方で他の車輪に前記駆動力に対応する大きさの制動力を発生させ、前記発生させる駆動力および制動力による車両の加減速度発生を抑えるとともに、制駆動力、車輪速、輪荷重に基づいて路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置（以下「従来技術１」という。）が提案されている。
【０００４】
上記従来技術１は、車輪速Ｖｗｉと単位輪荷重当たりの制駆動力Ｆｗｉとの複数の組み合わせを２次元座標上にプロットして回帰直線を求め、回帰直線の傾斜角からドライビングスティッフネスＫｄを演算する。そして、同公報図１１に示すドライビングスティッフネスＫｄと路面摩擦係数の最大値μｍａｘとの関係に基づいて、最大路面μ，すなわちμｍａｘを算出する。
【０００５】
しかし、従来技術１は、旋回時の左右加速度が大きい状況では、路面μ推定制御により、車両挙動の変化が起きやすいため運転者に違和感が発生する場合があるため、路面μ推定制御を行わないようになっている（段落番号００５７）。したがって、従来技術１は、旋回走行時は最大路面摩擦係数μｍａｘを求めることができなかった。
【０００６】
また、特開平１１−３３４６３７号公報では、旋回走行時でも車両を安定して走行させるための旋回限界推定装置及び車両走行安定化装置（以下「従来技術２」という。）が提案されている。上記従来技術２は、コーナリングフォースと輪加重とに基づいて旋回限界μｍａｘを推定し、旋回限界μｍａｘに基づいて車両走行の安定化制御を行っている。しかし、従来技術２は、定常走行時（直進時）にはコーナリングフォースを求めることができないので、旋回限界μｍａｘも推定することができなかった。
【０００７】
一方、車両の走行状況は、停止状態から加速走行、定常走行、旋回走行、減速走行と刻々と連続的に変化するため、従来技術１及び２をもってしても、様々な走行状況に応じて最大路面摩擦係数を推定することができない問題があった。
【０００８】
以上のような問題を解決するために、本発明の出願人による特願２００２−４０７２２では、定常走行時に第１の最大路面摩擦係数を推定し、かつ加減速走行時又は旋回走行時に第２の最大路面摩擦係数を推定すると共に、タイヤグリップ度に基づいて重み係数を決定し、決定した重み係数に基づいて、上記第１及び第２の最大路面摩擦係数にそれぞれ重み付けを行って総合的な最大路面摩擦係数を推定する技術が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願２００２−４０７２２の技術では、予め車輪速に基づいて推定されたμ勾配及び車輪速に基づいて演算された振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すマップをタイヤの種別毎に予め用意しておくと共に、タイヤの種別を判定し、当該種別に応じたマップを適用して上記第１の最大路面摩擦係数を推定していたので、当該最大路面摩擦係数を高精度に推定するためには多数のマップを予め用意しておく必要があり、このために多くの工数を必要とする、という問題点があった。
【００１０】
すなわち、上記特願２００２−４０７２２では、タイヤの種別としてサマータイヤとスタッドレスタイヤの２種類を想定し、上記マップとして各タイヤに対応した２種類のマップが予め用意されている場合について例示しているが、タイヤの特性は、例えばサマータイヤであっても、サイズ、摩耗度、銘柄等によって異なる。また、路面の状態によっても予め用意されたマップにより示される上記対応関係が成立しない場合も考えられる。こうしたタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応しようとすると、極めて多くの上記対応関係を事前に調査し、極めて多数のマップを予め用意しておく必要がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することのできる最大路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の最大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、前記車輪速検出手段で検出された車輪速に基づいてμ勾配を推定するμ勾配推定手段と、前記車輪速検出手段で検出された車輪速に基づいて振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、前記μ勾配及び前記振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示す対応関係情報を記憶した記憶手段と、前記対応関係情報をタイヤ摩擦特性値に基づいて変更する対応関係変更手段と、前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと前記対応関係情報により示される対応関係とに基づいて最大路面摩擦係数を推定する最大路面摩擦係数推定手段と、を備えている。
【００１３】
請求項１に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、μ勾配推定手段により車輪速に基づいてμ勾配が推定される。ここで、μ勾配の推定手法は特に限定されないが、車輪速又は車体速度に応じて好ましい推定手法を選択することができる。
【００１４】
なお、上記μ勾配は、タイヤと路面との間の滑り易さを示す物理量である。図５には、スリップ速度に対する路面摩擦力の特性例が示されているが、同図に示すように駆動時の路面摩擦力の方向を正とすると、制動時の路面摩擦力は負になる。つまり、駆動時と制動時の特性は、原点に対してほぼ対称になっている。この特性の傾きが本発明のμ勾配に相当する。
【００１５】
また、本発明では、振動レベル演算手段により車輪速に基づいて振動レベルが演算される。ここでは、車輪速信号から所定帯域の信号を抽出し、この信号を用いて振動レベルを演算するのが好ましい。振動レベルは、車両が低μ路から高μ路を走行しても大きく変化しないが、車両が走行路面上の突起やひび割れを乗り越えた場合は大きく変化する。したがって、振動レベルは、このような走行路面の状態変化を表すことができる。
【００１６】
また、本発明では、上記μ勾配及び上記振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示す対応関係情報が記憶手段により予め記憶される。なお、上記対応関係情報としては、上記特願２００２−４０７２２で例示されているような、上記μ勾配及び上記振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すマップや、上記μ勾配及び上記振動レベルの組み合わせと当該組み合わせに対応する最大路面摩擦係数とを対応付けて複数の上記組み合わせについて記憶したもの等、上記μ勾配及び上記振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すものであれば、如何なるものでも適用することができる。
【００１７】
ここで、本発明では、対応関係変更手段によって上記対応関係情報がタイヤ摩擦特性値に基づいて変更され、最大路面摩擦係数推定手段により、上記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び上記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと上記対応関係情報により示される対応関係とに基づいて最大路面摩擦係数が推定される。
【００１８】
すなわち、本発明では、予め記憶手段により記憶された対応関係情報をタイヤ摩擦特性値に基づいて変更することにより、当該対応関係情報をタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応できるように適正化するようにしており、これによって、対応関係情報を最低１つ用意することにより、高精度に最大路面摩擦係数を推定することができるようにしている。
【００１９】
このように、請求項１に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、μ勾配及び振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すと共に、最大路面摩擦係数の推定に用いる対応関係情報をタイヤ摩擦特性値に基づいて変更しているので、最低１つの対応関係情報を用意するのみでタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応することができ、この結果として多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【００２０】
また、請求項２記載の最大路面摩擦係数推定装置は、請求項１に記載の発明において、車体前後加速度を検出する前後加速度検出手段を更に備え、前記タイヤ摩擦特性値を、前記前後加速度検出手段で検出された車体前後加速度と前記車輪速検出手段で検出された車輪速とに基づいて推定されたμ勾配としたものである。
【００２１】
請求項２に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明の対応関係情報が車体前後加速度と車輪速とに基づいて推定されたμ勾配に基づいて変更される。
【００２２】
すなわち、本発明では、タイヤの摩擦特性の違いはμ勾配の違いとして現れる点に着目し、当該μ勾配の推定値に基づいて対応関係情報を変更するようにしており、これによって対応関係情報を適切に変更できるようにしている。また、本発明では、対応関係情報の変更に用いるμ勾配を車体前後加速度と車輪速とに基づいて推定するものとしており、車体横加速度を用いることなく当該μ勾配を推定しているので、定常走行時（直進時）においても高精度にμ勾配を推定することができ、この結果として定常走行時においても対応関係情報を適切に変更できるようにしている。
【００２３】
このように、請求項２に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明のタイヤ摩擦特性値を、車体前後加速度と車輪速とに基づいて推定されたμ勾配としているので、対応関係情報を適切に変更することができ、この結果として、より高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【００２４】
また、請求項３記載の最大路面摩擦係数推定装置は、請求項１に記載の発明において、車体横加速度を検出する横加速度検出手段と、車体前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、を更に備え、前記タイヤ摩擦特性値を、前記横加速度検出手段で検出された車体横加速度と前記前後加速度検出手段で検出された車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数としたものである。
【００２５】
請求項３に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明の対応関係情報が車体横加速度と車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数に基づいて変更される。
【００２６】
すなわち、本発明では、タイヤの摩擦特性の違いは最大路面摩擦係数の違いとしても現れる点に着目し、当該最大路面摩擦係数の推定値に基づいて対応関係情報を変更するようにしており、これによって対応関係情報を適切に変更できるようにしている。また、本発明では、対応関係情報の変更に用いる最大路面摩擦係数を車体横加速度と車体前後加速度とに基づいて推定するものとしており、旋回走行時においても高精度に最大路面摩擦係数を推定することができ、この結果として旋回走行時においても対応関係情報を適切に変更できるようにしている。
【００２７】
このように、請求項３に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明のタイヤ摩擦特性値を、車体横加速度と車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数としているので、対応関係情報を適切に変更することができ、この結果として、より高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【００２８】
一方、請求項４記載の最大路面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記対応関係情報を、前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数を推定できるものとし、前記対応関係変更手段は、前記閾値を前記タイヤ摩擦特性値に基づいて変更することにより前記対応関係情報を変更するものである。
【００２９】
請求項４に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明の対応関係情報が、μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数が推定できるものとされ、対応関係変更手段により、上記閾値がタイヤ摩擦特性値に基づいて変更されることにより対応関係情報が変更される。
【００３０】
なお、本発明の上記複数領域としては、最大路面摩擦係数が比較的大きな値である場合に対応する高μ領域、最大路面摩擦係数が比較的小さな値である場合に対応する低μ領域、及び最大路面摩擦係数が上記高μ領域と上記低μ領域の間の値である場合に対応する中μ領域の３つの領域や、これら３つの領域の少なくとも１つを更に複数に分割した４つ以上の領域、これら３つの領域の何れか２つの領域等を例示することができる。
【００３１】
このように、請求項４に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明と同様の効果を奏することができると共に、対応関係情報において予め定められた閾値を変更することにより対応関係情報を変更しているので、簡易に対応関係情報を変更することができる。
【００３２】
更に、請求項５記載の最大路面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記対応関係情報を、前記μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数を推定できるものとし、前記対応関係変更手段は、前記複数領域に予め設定された最大路面摩擦係数の少なくとも１つを前記タイヤ摩擦特性値に基づいて変更することにより前記対応関係情報を変更するものである。
【００３３】
請求項５に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、本発明の対応関係情報が、μ勾配推定手段で推定されたμ勾配及び振動レベル演算手段で演算された振動レベルと予め定められた閾値との比較により、各々異なる最大路面摩擦係数が予め設定された複数領域の何れの領域に当該μ勾配及び振動レベルが対応するかを判定することによって最大路面摩擦係数が推定できるものとされ、対応関係変更手段により、上記複数領域に予め設定された最大路面摩擦係数の少なくとも１つがタイヤ摩擦特性値に基づいて変更されることにより対応関係情報が変更される。
【００３４】
なお、本発明の上記複数領域としては、上記請求項５記載の発明と同様に、最大路面摩擦係数が比較的大きな値である場合に対応する高μ領域、最大路面摩擦係数が比較的小さな値である場合に対応する低μ領域、及び最大路面摩擦係数が上記高μ領域と上記低μ領域の間の値である場合に対応する中μ領域の３つの領域や、これら３つの領域の少なくとも１つを更に複数に分割した４つ以上の領域、これら３つの領域の何れか２つの領域等を例示することができる。
【００３５】
このように、請求項５に記載の最大路面摩擦係数推定装置によれば、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明と同様の効果を奏することができると共に、対応関係情報における複数領域に予め設定された最大路面摩擦係数の少なくとも１つを変更することにより対応関係情報を変更しているので、簡易に対応関係情報を変更することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置１の構成を示す図である。最大路面摩擦係数推定装置１は、タイヤのグリップ特性が非限界領域から限界領域付近にあるときに用いて好適なものである。
【００３８】
最大路面摩擦係数推定装置１は、車両に設けられた４つの車輪の回転角速度である車輪速をそれぞれ検出する車輪速センサ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬと、前後加速度（加減速度）を検出する車体前後加速度センサ１２と、横方向の加速度を検出する車体横加速度センサ１３と、各センサの検出結果に基づいて最大路面摩擦係数μｍａｘを推定する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０と、を備えている。
【００３９】
なお、車輪速センサ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬは、車体の右前、左前、右後、左後の車輪にそれぞれ設けられたものである。
【００４０】
図２は、ＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。ＥＣＵ２０は、第１の手法を用いてμ勾配を推定するμ勾配推定部３１と、第２の手法を用いてμ勾配を推定するμ勾配推定部３２と、車輪速から所定帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３３と、所定帯域の信号から振動レベルを演算する振動レベル演算部３４と、μ勾配推定部３１及びμ勾配推定部３２で推定されたμ勾配のいずれか一方を選択するμ勾配選択部３５と、高μ路走行時のμ勾配を導出する高μ路走行判定部３６と、予め定められた特性のタイヤに対応する判定マップを予め記憶した判定マップ記憶部３７と、当該判定マップを用いて最大路面摩擦係数μｍａｘを推定する照合部３８と、高μ路走行判定部３６により導出されたμ勾配に基づいて上記判定マップを変更するマップ記憶変更部３９と、を備えている。
【００４１】
（μ勾配推定部３１）
μ勾配推定部３１は、第１の手法、具体的には車輪共振系の回転振動モデルを用いてμ勾配を推定する。
【００４２】
図３は、μ勾配推定部３１の機能的な構成を示すブロック図である。μ勾配推定部３１は、検出された各車輪の車輪速ωから路面外乱ΔＴｄを受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動Δωを検出する前処理フィルタ３１１と、検出された車輪速振動Δωを満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定部３１２と、同定された伝達関数に基づいてμ勾配を演算するμ勾配演算部３１３と、を備えている。
【００４３】
前処理フィルタ３１１は、一定の帯域の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタなどで構成されている。そして、前処理フィルタ３１１は、車輪速ωの直流成分を除去して車輪速振動Δωを出力する。
【００４４】
ここで、前処理フィルタ３１１の伝達関数Ｆ（ｓ）は、以下に示す式（１）で表される。ただし、ｃｉはフィルタ伝達関数の係数、ｓはラプラス演算子である。
【００４５】
【数１】
2004042821.tif 000003
【００４６】
伝達関数同定部３１２は、車輪共振系の回転振動モデルを用いて、車輪速振動Δωを満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する。
【００４７】
ここで、伝達関数同定部３１２が依拠する演算式の導出について説明する。伝達関数同定部３１２が同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴｄ　を加振入力とし、前処理フィルタ３１１により検出された車輪速振動Δωを応答出力とする２次のモデルとする。つまり、式（２）に示す振動モデルを仮定する。
【００４８】
【数２】
2004042821.tif 000004
【００４９】
ここに、ｖは車輪速を観測するときに含まれる観測雑音である。式（２）を変形すると、式（３）を得る。
【００５０】
【数３】
2004042821.tif 000005
【００５１】
式（３）に式（１）の前処理フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、Δω、ΔＴｄ　、ｖは、サンプリング周期Ｔｓ毎にサンプリングされた離散化データΔω（ｋ）、ΔＴｄ（ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ＝１，２，３，・・・）として表される。また、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することができる。本実施の形態では、一例として、次の式（４）に示す双一次変換により離散化する。なお、ｄは１サンプル遅延演算子である。
【００５２】
【数４】
2004042821.tif 000006
【００５３】
前処理フィルタ３１１の次数ｍは２以上が望ましい。本実施の形態では、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって式（５）から式（９）を得る。
【００５４】
【数５】
2004042821.tif 000007
【００５５】
また、最小自乗法に基づいて車輪速振動Δωの各データから伝達関数を同定するために、式（５）を同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるように、式（１０）のように変形する。なお、“Ｔ”は行列の転置を示し、θが同定すべき伝達関数のパラメータである。
【００５６】
【数６】
2004042821.tif 000008
【００５７】
ここで、式（１０）では、式（１１）から式（１３）を満たす。
【００５８】
【数７】
2004042821.tif 000009
【００５９】
そして、伝達関数同定部３１２は、以上のように導出された式（１０）に対して車輪速振動Δωの離散化データを順次当てはめ、最小自乗法を適用することによって、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定する。
【００６０】
具体的には、検出された車輪速振動Δωを離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝１，２，３，・・・）に変換し、該データをＮ点サンプルし、次の式（１４）の最小自乗法演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。
【００６１】
【数８】
2004042821.tif 000010
【００６２】
ここに、記号“＾”の冠した量をその推定値と定義する。
【００６３】
また、上記最小自乗法の代わりに、次の式（１５）から式（１７）の漸化式によってパラメータθを求める逐次型最小自乗法を用いて演算してもよい。
【００６４】
【数９】
2004042821.tif 000011
【００６５】
ここで、ρは忘却係数であり、通常は０．９５〜０．９９程度の値に設定する。このとき、初期値は式（１８）及び式（１９）とすればよい。なお、式（１９）において、αは十分大きな正数である。
【００６６】
【数１０】
2004042821.tif 000012
【００６７】
また、上記最小自乗法の推定誤差を低減する方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。本実施の形態では、補助変数を導入した最小自乗法である補助変数法を用いた例を説明する。該方法によれば、式（１０）の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数として、次の式（２０）を用いて伝達関数のパラメータを推定する。
【００６８】
【数１１】
2004042821.tif 000013
【００６９】
また、逐次演算は、次の式（２１）から式（２３）のようになる。
【００７０】
【数１２】
2004042821.tif 000014
【００７１】
補助変数法の原理は、以下の通りである。式（２０）に式（１０）を代入すると、式（２４）になる。
【００７２】
【数１３】
2004042821.tif 000015
【００７３】
式（２４）の右辺第２項が零となるように補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこで、本実施の形態では、補助変数として式（２５）を用いる。
【００７４】
【数１４】
2004042821.tif 000016
【００７５】
そして、式（２５）を誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、次の式（２６）を用いる。
【００７６】
【数１５】
2004042821.tif 000017
【００７７】
ただし、Ｌは遅延時間である。
【００７８】
μ勾配演算部３１３は、伝達関数θが同定された後、（２７）式に基づいてμ勾配Ｄ０を演算する。
【００７９】
【数１６】
2004042821.tif 000018
【００８０】
なお、Ｊ１は回転振動モデルにおけるリム側の慣性モーメント、Ｊ２は回転振動モデルにおけるベルト側の慣性モーメントであり、それぞれ予め与えられた値である。
【００８１】
そして、μ勾配推定部３１は、このようにして求められたμ勾配を図２に示すμ勾配選択部３５に供給する。
【００８２】
（μ勾配推定部３２）
μ勾配推定部３２は、第２の手法、すなわち前輪及び後輪の車輪速差と前後加速度とを用いてμ勾配を推定する。
【００８３】
図４は、μ勾配推定部３２の機能的な構成を示すブロック図である。μ勾配推定部３２は、前輪の車輪速から後輪の車輪速を減じて車輪速差を演算する演算器３２１と、車輪速差と前後加速度に基づいてμ勾配を推定する推定部３２２と、を備えている。
【００８４】
推定部３２２は、車両の各車輪について制駆動力配分比と荷重配分比とを予め記憶している。そして、これらのパラメータと、演算器３２１からの車輪速差と、図１に示す車体前後加速度センサ１２からの前後加速度と、に基づいてμ勾配を推定する。ここで、車輪速差と前後加速度とからμ勾配を求めるための原理について説明する。
【００８５】
図５は、スリップ速度に対する路面摩擦力の特性を示す図である。駆動時の路面摩擦力の方向を正とすると、制動時の路面摩擦力は負になる。つまり、駆動時と制動時の特性は、原点に対してほぼ対称になっている。この特性の傾きがμ勾配になる。
【００８６】
図６は、前輪駆動・前輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。同図に示すように、上記特性は原点を通過する右上がりの直線になる。
【００８７】
図７は、後輪駆動・後輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。同図に示すように、上記特性は原点を通過する右下がりの直線になる。
【００８８】
一方、いわゆるＦＲ車、つまり後輪駆動・４輪制動の場合、各車輪に対する駆動力と制動力の分配比が異なるので、次のような特性になる。
【００８９】
図８は、後輪駆動・４輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。ＦＲ車の場合、駆動時では図７に示す右半分の特性になり、制動時では図６及び図７の左半分の特性を制駆動力の分配で重み付けをした特性になる。
【００９０】
ＦＲ車の駆動、つまり図８の第４象限に着目すると、前輪は従動輪であり、後輪との車輪速差はスリップ速度そのものとなる。一方、前後加速度に所定のパラメータ（車体重量）を乗ずると、車両に作用する路面摩擦力となる。つまり、図８の第４象限の特性は、縦軸と横軸を入れ替えると図５に示す第１象限の特性に一致するようになる。したがって、図８における第４象限の直線の傾きがμ勾配の逆数に比例した量になる。
【００９１】
上記のように、制駆動力が一方の輪に作用する単純な場合には、直線の傾きから直接μ勾配を求めることができる。しかし、制駆動力の分配比が異なる場合には、単純に直線の傾きを求めるだけではμ勾配を決定することができない。以下、前後加速度と前後車輪速差とに基づいてμ勾配を求める式の導出について説明する。
【００９２】
最初に、タイヤ（車輪）と路面との間で生じる摩擦力ｆｎを、図５に示すように、スリップ速度Δｖｎに対して原点を通る直線で近似する。つまり、摩擦力ｆｎを以下の式（２８）で近似する。
【００９３】
【数１７】
2004042821.tif 000019
【００９４】
ここで、添字ｎは、車両の各車輪、具体的には右前、左前、右後、左後の順に１から４の番号で表される。Ｗｎは輪荷重、αｎは路面μのスリップ速度に対する勾配（μ勾配）、ｖｖは車体速度（車体速）である。
【００９５】
制動又は駆動によって生じる各車輪への作用力ｆ’ｎを、以下の式（２９）で表す。
【００９６】
【数１８】
2004042821.tif 000020
【００９７】
ｆｔは加わる力の総合値、ｋｎは各車輪への制動力又は駆動力の分配比（以下、「制駆動力分配比」という。）である。例えば制動時では、マスタ油圧に関係した制動力が発生し、各ホイールシリンダ及びブレーキディスクの特性により各車輪に加わる力が分配される。逆に駆動時では、エンジンからの駆動力が駆動輪に加わり、従動輪には加わらない。このような力全体の各車輪への分配比が制駆動力分配比ｋｎある。
【００９８】
各車輪に分配された力は、車輪慣性の制動力成分と路面摩擦力との和が釣り合うことから、以下の式（３０）が成り立つ。
【００９９】
【数１９】
2004042821.tif 000021
【０１００】
ここで、Ｊｎは第ｎ輪の慣性モーメント、ｒｎは第ｎ輪のタイヤ半径である。そして、式（２８）と式（３０）から、以下の式（３１）が求められる。
【０１０１】
【数２０】
2004042821.tif 000022
【０１０２】
一方、車両は、各車輪の摩擦力の総和によって加減速される。前後加速度をａ、車体重量をＭとすると、以下の式（３２）が成り立つ。
【０１０３】
【数２１】
2004042821.tif 000023
【０１０４】
また、各車輪の荷重の合算は車体重量Ｍに等しいことを考慮すると、以下の式（３３）が成り立つ。
【０１０５】
【数２２】
2004042821.tif 000024
【０１０６】
ここで、Ｇは重力加速度である。以上のことから、スリップ速度（ｖｎ−ｖｖ）は、以下の式（３４）が成り立つ。
【０１０７】
【数２３】
2004042821.tif 000025
【０１０８】
ただし、式（３４）の各変数は、以下の式（３５）から式（３８）の関係がある。
【０１０９】
【数２４】
2004042821.tif 000026
【０１１０】
なお、ｗｎは各車輪への荷重分配比、ｊｎは車体慣性に対する車輪慣性の割合である。さらに、ｇｖ及びｇｎは、重力加速度Ｇに対する車体及び車輪の加速度の割合である。
【０１１１】
一般の車両において、ｊｎは、（ｊｎ〜０．０１　≪　１）の関係があるので、式（３４）における車輪慣性に関する項を無視する。これにより、以下の式（３９）が求められる。
【０１１２】
【数２５】
2004042821.tif 000027
【０１１３】
各車輪の車輪速の差分に着目して、車体速ｖｖを消去すると、以下の式（４０）が求められる。
【０１１４】
【数２６】
2004042821.tif 000028
【０１１５】
式（４０）において、添字ｎは前輪、添字ｍは後輪を示している。なお、車輪速差を求めるにあたって、右前輪の車輪速を用いるときは右後輪の車輪速を用い、左前輪の車輪速を用いるときは左後輪の車輪速を用いる。
【０１１６】
したがって、推定部３２２は、前後加速度と、前後車輪の車輪速、制駆動力分配比、荷重分配比とが分かれば、前輪及び後輪のμ勾配αｎ，αｍを求めることができる。
【０１１７】
ここで、式（４０）は２つの未知変数であるμ勾配αｎ，αｍを有しているので、車輪速や前後加速度の時系列データを用いて、以下のように、オンラインの最小自乗法を適用してμ勾配を推定する。
【０１１８】
式（４０）の右辺の括弧内をみると、制駆動力分配比ｋｎ及び荷重分配比ｗｎがある。制駆動力分配比ｋｎは、例えば制動時では、プロポーションバルブやブレーキディスクの構造によって固有の値になる。また、駆動時では、２輪駆動車の場合、駆動輪は０．５、従動輪は０である。すなわち、制駆動力分配比ｋｎは、一般に既知である。また、荷重分配比ｗｎは、車両停止時（又は定常走行時）では既知であり、また加減速時であっても加減速度ｇｖを用いて補正することができる。
【０１１９】
ここで、式（４０）の未知変数であるαｎ，αｍをｘｎ、それ以外の既知変数をｈｎとおくと、以下の式（４１）が成り立つ。
【０１２０】
【数２７】
2004042821.tif 000029
【０１２１】
なお、ｈｎ及びｘｎは、以下の式（４２）及び式（４３）の通りである。
【０１２２】
【数２８】
2004042821.tif 000030
【０１２３】
各変数の時系列データを考慮すると、式（４１）は、以下の式（４４）から式（４７）で表すことができる。
【０１２４】
【数２９】
2004042821.tif 000031
【０１２５】
最小自乗法を適用すると、以下の式（４８）に示すように、未知変数Ｘを求めることができる。
【０１２６】
【数３０】
2004042821.tif 000032
【０１２７】
さらに、オンラインの最小自乗法を適用して、以下の式（４９）及び式（５０）を逐次計算する。
【０１２８】
【数３１】
2004042821.tif 000033
【０１２９】
ρは忘却定数である。なお、ｈｊは次の式（５１）、Ｄｊは次の式（５２）で表される。
【０１３０】
【数３２】
2004042821.tif 000034
【０１３１】
そして、以下の式（５３）を求めることができる。
【０１３２】
【数３３】
2004042821.tif 000035
【０１３３】
μ勾配推定部３２は、このように第２の手法を用いて求めたμ勾配を図２に示すμ勾配選択部３５及び高μ路走行判定部３６に供給する。
【０１３４】
μ勾配推定部３２は、式（４０）に基づいて直接μ勾配を推定することができるので、車輪速差及び前後加速度が分かれば、高速走行時に限らず低速走行時であっても高精度にμ勾配を推定することができる。
【０１３５】
また、μ勾配推定部３２は、車両のシステム構成によって異なる制駆動力配分比ｋｎ、荷重配分比ｗｎを用いてμ勾配を推定するので、従来に比べて正確にμ勾配を演算することができる。
【０１３６】
（ＢＰＦ３３）
一方、図２に示すＢＰＦ３３は、車輪速ωから振れ共振点（例えば、３５〜４０Ｈｚ）を含む所定帯域の信号を抽出して振動レベル演算部３４に供給する。なお、ＢＰＦ３３で抽出される信号の帯域は、上記帯域に限定されるものではなく、その他の帯域であってもよい。
【０１３７】
（振動レベル演算部３４）
振動レベル演算部３４は、ＢＰＦ３３で抽出された信号に基づいて振動レベルＧ（Ｎ）を演算する。ここで、振動レベルＧ（Ｎ）を次の式（５４）のように定義する。
【０１３８】
【数３４】
2004042821.tif 000036
【０１３９】
なお、ω（ｋ）はＢＰＦ３３の出力である。また、ρは忘却係数であり、通常は０．９５〜０．９９程度の値にする。振動レベル演算部３４は、上記式（５４）によって定義された振動レベルＧ（Ｎ）を求めるべく、具体的には次の式（５５）を逐次演算する。
【０１４０】
【数３５】
2004042821.tif 000037
【０１４１】
そして、振動レベル演算部３４は、式（５５）によって求められた振動レベルＧ（Ｎ）を照合部３８に供給する。
【０１４２】
（μ勾配選択部３５）
μ勾配選択部３５は、μ勾配推定部３１及びμ勾配推定部３２で推定されたμ勾配の中から、車速（車輪速）に応じて一方のμ勾配を選択する。具体的には、車速が４０ｋｍ／ｈ以上の場合はμ勾配推定部３１で推定されたμ勾配を選択し、車速が１０〜４０ｋｍ／ｈの場合はμ勾配推定部３２で推定されたμ勾配を選択し、選択したμ勾配を照合部３８に供給する。
【０１４３】
（高μ路走行判定部３６）
高μ路走行判定部３６は、μ勾配推定部３２で推定されたμ勾配を用いて、高μ路走行時のμ勾配を導出する。
【０１４４】
最初に、μ勾配を用いて車両が高μ路を走行しているかを判定する。具体的には、μ勾配推定部３２から供給されるμ勾配を順次記憶し、μ勾配が最大になったかを判定する。そして、μ勾配が最大になったと判定したときは、高μ路を示す高μ路フラグ（例えば論理Ｈの信号）を上げる。なお、μ勾配が最大でないときは、高μ路フラグを下げたままにする。このように、路面が高μ路であるかを判定するのは、路面がアスファルトのような高μ路の場合ではμ勾配が大きくなり、後述するマップ記憶変更部３９による処理を容易に行うことができるからである。
【０１４５】
次に、高μ路走行判定部３６は、高μ路フラグが上がると、このときのμ勾配を高μ路走行時のμ勾配であるものとしてマップ記憶変更部３９に供給する。
【０１４６】
なお、高μ路走行の判定はこのような手法に限定されず、他の手法を用いてもよい。また、μ勾配推定部３２で推定されたμ勾配の代わりに、μ勾配推定部３１で推定されたμ勾配を用いてもよい。
【０１４７】
（判定マップ記憶部３７）
判定マップ記憶部３７は、振動レベル、μ勾配及び最大路面摩擦係数μｍａｘの関係を示す判定マップ（本発明の「対応関係情報」に相当。）を記憶している。なお、ここでは、高μ路走行時のμ勾配が予め定められた値（以下、「基準値ＳＶ」という。）である場合を想定した判定マップを適用しており、基準値ＳＶも判定マップ記憶部３７に予め記憶されている。
【０１４８】
図９は当該判定マップの一例を示す図である。当該判定マップによると、最大路面摩擦係数μｍａｘは、振動レベル及びμ勾配によって、低μ（例えば、μ＝０．２）、中μ（例えば、μ＝０．５）、高μ（例えば、μ＝０．８）の３段階のいずれかに決定される。
【０１４９】
（マップ記憶変更部３９）
マップ記憶変更部３９は、高μ路走行判定部３６で導出された高μ路走行時のμ勾配に基づいて、マップ記憶部３７に予め記憶されている判定マップを変更する。以下、図１０を参照して、マップ記憶変更部３９で実行される処理（以下、「マップ記憶変更処理」という。）について詳細に説明する。
【０１５０】
同図のステップ１００では高μ路走行判定部３６から高μ路走行時のμ勾配を取込むと共にマップ記憶部３７から基準値ＳＶを取込み、次のステップ１０２では取込んだμ勾配が基準値ＳＶより大きいか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０４に移行して、予め定められた規則により、マップ記憶部３７に記憶された判定マップに設定されている閾値（図９に示す例では、閾値Ａ、Ｂ、Ｃ）を大きくした後、ステップ１１０に移行する。
【０１５１】
一方、上記ステップ１０２において否定判定された場合はステップ１０６に移行して、上記ステップ１００で取込んだμ勾配が基準値ＳＶより小さいか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０８に移行して、予め定められた規則により上記閾値を小さくした後、ステップ１１０に移行する。
【０１５２】
なお、上記予め定められた規則として、本実施の形態では、上記ステップ１００で取込んだμ勾配と基準値ＳＶとの差の大きさに比例して判定マップに設定されている閾値を変更する形態を適用している。
【０１５３】
ステップ１１０では、マップ記憶部３７に記憶されている基準値ＳＶを、上記ステップ１００で取込んだμ勾配に更新し、その後に本マップ記憶変更処理を終了する。一方、上記ステップ１０６において否定判定された場合には上記ステップ１０８及びステップ１１０の処理を実行することなく本マップ記憶変更処理を終了する。
【０１５４】
本マップ記憶変更処理により、予め用意された判定マップに設定されている閾値がタイヤの特性や路面の状態に応じたものに適宜変更されるので、タイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応した多数の判定マップを予め用意しておく必要がなくなり、判定マップを用意するための工数を大幅に削減することができる。
【０１５５】
（照合部３８）
照合部３８は、マップ記憶部３７に記憶されている判定マップに対して、振動レベル演算部３３で演算された振動レベルＧ（Ｎ）と、μ勾配選択部３５で選択されたμ勾配とを照合して最大路面摩擦係数μｍａｘ（低μ、中μ、高μのいずれか１つ）を求める。
【０１５６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、μ勾配及び振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すと共に、最大路面摩擦係数の推定に用いる判定マップを、推定されたμ勾配に基づいて変更しているので、最低１つの判定マップを用意するのみでタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応することができ、この結果として多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【０１５７】
また、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、本発明のタイヤ摩擦特性値として、車体前後加速度と車輪速とに基づいて推定されたμ勾配を適用しているので、判定マップを適切に変更することができ、この結果として高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【０１５８】
更に、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、判定マップにおいて予め定められた閾値を変更することにより判定マップを変更しているので、簡易に判定マップを変更することができる。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、高μ路走行判定部３６により導出されたμ勾配と基準値ＳＶとの比較結果に応じて判定マップに設定されている閾値を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高μ路走行判定部３６により導出されたμ勾配を入力パラメータとして判定マップの閾値を算出することのできる関数を予め用意（記憶）しておき、当該関数に高μ路走行判定部３６により導出されたμ勾配を代入することによって閾値を算出し、判定マップに設定されている閾値を算出した閾値に更新することによって閾値を変更する形態とすることもできる。
【０１６０】
図１１には、この形態においてマップ記憶変更部３９で実行されるマップ記憶変更処理の流れの一例が示されている。
【０１６１】
同図に示す例では、ステップ２００で高μ路走行判定部３６から高μ路走行時のμ勾配を取込み、次のステップ２０２で取込んだμ勾配を上記関数に代入することにより判定マップの閾値を算出し、次のステップ２０４で判定マップに設定されている閾値を上記ステップ２０２において算出した閾値に更新し、その後に本マップ記憶変更処理を終了する。この場合は、μ勾配と基準値ＳＶとの比較を行う必要がないので、より簡易に本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１６２】
また、本実施の形態では、判定マップに設定されている閾値を変更することにより判定マップを変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、判定マップの各領域毎に設定されている最大路面摩擦係数の少なくとも１つを変更することにより判定マップを変更する形態とすることもできる。
【０１６３】
図１２には、この形態においてマップ記憶変更部３９で実行されるマップ記憶変更処理の流れの一例が示されている。以下、同図に示される例について説明する。なお、この例では、マップ記憶部３７に記憶されている判定マップをサマータイヤ（摩耗したスタッドレスタイヤを含む。）用のものとすると共に、当該判定マップの各領域毎の最大路面摩擦係数がデフォルト値としてマップ記憶部３７に記憶されているものとする。
【０１６４】
ステップ３００では高μ路走行判定部３６から高μ路走行時のμ勾配を取込み、次のステップ３０２では取込んだμ勾配が所定閾値より小さいか否かを判定し、肯定判定の場合はタイヤがスタッドレスタイヤであるものと見なしてステップ３０４に移行し、高μ領域の最大路面摩擦係数を小さくすると共に低μ領域の最大路面摩擦係数を大きくすることにより、高μ領域及び低μ領域の最大路面摩擦係数をスタッドレスタイヤ用の値となるように変更した後、本マップ記憶変更処理を終了する。
【０１６５】
一方、上記ステップ３０２において否定判定された場合はタイヤがサマータイヤであるものと見なしてステップ３０６に移行し、高μ領域及び低μ路の最大路面摩擦係数をマップ記憶部３７に記憶されているデフォルト値に戻した後に本マップ記憶変更処理を終了する。
【０１６６】
この場合は、判定マップにおける各領域に予め設定された最大路面摩擦係数の少なくとも１つを変更することにより判定マップを変更しているので、簡易に判定マップを変更することができる。
【０１６７】
［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、車体前後加速度及び車輪速に基づいて推定されたμ勾配に応じて判定マップを変更する場合の形態について説明したが、本第２の実施の形態では、車体横加速度と車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数に応じて判定マップを変更する場合の形態について説明する。なお、本第２の実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置の全体的な構成は、上記第１の実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置１（図１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１６８】
以下、図１３を参照して、本第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成を説明する。なお、図１３は、本実施の形態に係るＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図であり、図２に示される構成と同一の構成要素については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１６９】
図１３に示すように、本実施の形態に係るＥＣＵ２０は、前述のμ勾配推定部３１、μ勾配推定部３２、ＢＰＦ３３、振動レベル演算部３４、μ勾配選択部３５、マップ記憶部３７及び照合部３８に加え、加減速走行時の最大路面摩擦係数μｇ１を推定するμｇ１推定部４０と、旋回走行時の最大路面摩擦係数μｇ２を推定するμｇ２推定部５０と、最大路面摩擦係数μｇ１，μｇ２のいずれか一方を選択するμｇ選択部６０と、μｇ選択部６０により選択された最大路面摩擦係数に基づいてマップ記憶部３７に記憶された判定マップを変更するマップ記憶変更部３９Ｂと、を備えている。
【０１７０】
なお、本実施の形態に係るＥＣＵ２０では、μ勾配選択部３５で選択されたμ勾配と、振動レベル演算部３４で求められた振動レベルＧ（Ｎ）がマップ記憶変更部３９Ｂにも供給される。
【０１７１】
（μｇ１推定部４０）
μｇ１推定部４０は、車輪速及び前後加速度に基づいてμ勾配を推定し、μ勾配に基づいて加減速走行時のグリップ度Ｇｒ１及び最大路面摩擦係数μｇ１を推定する。
【０１７２】
図１４は、μｇ１推定部４０の機能的な構成を示すブロック図である。μｇ１推定部４０は、車輪速と前後加速度とに基づいてμ勾配を推定するμ勾配推定部４１と、μ勾配のスムージングを行うＬＰＦ４２と、μ勾配の応答特性を低くさせるためのＬＰＦ４３と、タイヤのグリップ度Ｇｒ１を演算するグリップ度演算部４４と、係数Ｋｇ１を決定する係数決定部４５と、係数Ｋｇ１と前後加速度とを乗算する乗算器４６と、を備えている。
【０１７３】
μ勾配推定部４１は、上述したμ勾配推定部３２と同様に構成されており、推定したμ勾配をＬＰＦ４２及びＬＰＦ４３に供給する。
【０１７４】
ＬＰＦ４２の時定数は、ＬＰＦ４３の時定数よりも小さく設定されている。したがって、ＬＰＦ４２は、μ勾配推定部４１で求められたμ勾配をスムージングして出力する。一方、ＬＰＦ４３は、μ勾配の応答速度を遅らせて出力する。
【０１７５】
グリップ度演算部４４は、ＬＰＦ４２から供給されるμ勾配を、ＬＰＦ４３から供給されるμ勾配で除算することで、グリップ度Ｇｒ１を演算する。つまり、グリップ度演算部４４は、速いフィルタを介したμ勾配を遅いフィルタを介したμ勾配で除算する。
【０１７６】
なお、グリップ度Ｇｒ１が小さい場合は、μ勾配が減少しており、タイヤの摩擦特性は限界に近い状態である。一方、グリップ度Ｇｒ１が大きい場合は、μ勾配が増加しており、タイヤの摩擦特性は限界まで十分余裕がある状態である。そして、グリップ度演算部４４は、このようにして求めたグリップ度Ｇｒ１を係数決定部４５及び図１３に示すμｇ選択部６０に供給する。
【０１７７】
係数決定部４５は、グリップ度Ｇｒ１に対応する係数Ｋｇ１の関係を示す関数Ｋｇ１＝Ｆ１（Ｇｒ１）を記憶している。なお、関数Ｆ１は、連続性を有すれば、線形性であっても非線形性であってもよい。
【０１７８】
図１５は、係数決定部４５に記憶されている関数Ｋｇ１＝Ｆ１（Ｇｒ１）を示す図である。この関数Ｆ１によると、グリップ度Ｇｒ１が最小値から所定値Ｘまでの場合では係数Ｋｇ１は１．０である。そして、グリップ度Ｇｒ１が所定値Ｘより大きくなるに従って係数Ｋｇ１も大きくなり２．０に達する。係数Ｋｇ１が２．０に達すると、グリップ度Ｇｒ１が更に大きくなっても係数Ｋｇ１は２．０のままである。
【０１７９】
そして、係数決定部４５は、上記関数Ｆ１を用いて、グリップ演算部４４で演算されたグリップ度Ｇｒ１に対応する係数Ｋｇ１を決定し、この係数Ｋｇ１を乗算器４６に供給する。
【０１８０】
乗算器４６は、車体前後加速度センサ１２で検出された前後加速度に係数Ｋｇ１を乗じ、求められた値を加減速走行時における最大路面摩擦係数μｇ１として図１３に示すμｇ選択部６０に供給する。なお、乗算器４６は、最大路面摩擦係数μｇ１が１より大きくなった場合は、最大路面摩擦係数μｇ１＝１としてμｇ選択部６０に供給する。
【０１８１】
（μｇ２推定部５０）
μｇ２推定部５０は、車輪速からμ勾配を推定し、μ勾配に基づいて旋回走行時のグリップ度Ｇｒ２及び最大路面摩擦係数μｇ２を推定する。
【０１８２】
図１６は、μｇ２推定部５０の機能的な構成を示すブロック図である。μｇ２推定部５０は、車輪速に基づいてμ勾配を推定するμ勾配推定部５１と、μ勾配のスムージングを行うＬＰＦ５２と、μ勾配の応答特性を低くさせるためのＬＰＦ５３と、タイヤのグリップ度Ｇｒ２を演算するグリップ度演算部５４と、係数Ｋｇ２を決定する係数決定部５５と、係数Ｋｇ２と横加速度とを乗算する乗算器５６と、を備えている。
【０１８３】
μ勾配推定部５１は、μ勾配推定部３１と同様に構成されており、回転振動モデルを用いてμ勾配を推定し、推定したμ勾配をＬＰＦ５２及びＬＰＦ５３に供給する。
【０１８４】
グリップ度演算部５４は、ＬＰＦ５２から供給されるμ勾配を、ＬＰＦ５３から供給されるμ勾配で除算することで、グリップ度Ｇｒ２を演算して、係数決定部５５及び図１３に示すμｇ選択部６０に供給する。
【０１８５】
係数決定部５５は、グリップ度Ｇｒ２に対応する係数Ｋｇ２の関係を示す関数Ｋｇ２＝Ｆ２（Ｇｒ２）を記憶している。
【０１８６】
図１７は、係数決定部５５に記憶されている関数Ｋｇ２＝Ｆ２（Ｇｒ２）を示す図である。この関数Ｆ２によると、グリップ度Ｇｒ２が最小値から０．４までの場合では係数Ｋｇ２は１．０である。そして、グリップ度Ｇｒ２が０．４より大きくなるに従って係数Ｋｇ２も大きくなり２．０に達する。係数Ｋｇ２が２．０に達すると、グリップ度Ｇｒ２が更に大きくなっても係数Ｋｇ２は２．０のままである。
【０１８７】
そして、係数決定部５５は、上記関数Ｆ２を用いて、グリップ演算部５４で演算されたグリップ度Ｇｒ２に対応する係数Ｋｇ２を決定し、この係数Ｋｇ２を乗算器５６に供給する。
【０１８８】
乗算器５６は、車体横加速度センサ１３で検出された横加速度に係数Ｋｇ２を乗じ、得られた値を旋回速走行時における最大路面摩擦係数μｇ２として図１３に示すμｇ選択部６０に供給する。なお、乗算器５６は、最大路面摩擦係数μｇ２が１より大きくなった場合は、最大路面摩擦係数μｇ２＝１としてμｇ選択部６０に供給する。
【０１８９】
（μｇ選択部６０）
μｇ選択部６０は、μｇ１推定部４０で推定された最大路面摩擦係数μｇ１と、μｇ２推定部５０で推定された最大路面摩擦係数μｇ２のうち大きな値の方を選択し、選択したものを最大路面摩擦係数μｇとしてマップ記憶変更部３９Ｂに供給する。また、μｇ選択部６０は、選択した最大路面摩擦係数の供給元から供給されているグリップ度をグリップ度Ｇｒとしてマップ記憶変更部３９Ｂに供給する。
【０１９０】
なお、μｇ選択部６０は、グリップ度Ｇｒ１，Ｇｒ２のうち小さい方に対応する最大路面摩擦係数を選択してもよい。また、μｇ選択部６０は、不図示の操舵角センサで検出された操舵角に基づいて旋回走行時であるかを判定し、旋回走行時であるときは最大路面摩擦係数μｇ２を選択し、旋回走行時でないときは最大路面摩擦係数μｇ１を選択してもよい。
【０１９１】
（マップ記憶変更部３９Ｂ）
マップ記憶変更部３９Ｂは、μｇ選択部６０から供給された最大路面摩擦係数μｇ及びグリップ度Ｇｒに基づいて、マップ記憶部３７に予め記憶されている判定マップを変更する。以下、図１８を参照して、マップ記憶変更部３９Ｂで実行される処理（以下、「マップ記憶変更処理」という。）について詳細に説明する。
【０１９２】
同図のステップ４００ではμｇ選択部６０から最大路面摩擦係数μｇ及びグリップ度Ｇｒを、μ勾配選択部３５からμ勾配を、振動レベル演算部３４から振動レベルＧ（Ｎ）を各々取込み、次のステップ４０２では取込んだ最大路面摩擦係数μｇに対応する領域がマップ記憶部３７に予め記憶されている判定マップに存在するか否かを判定することにより、最大路面摩擦係数μｇに対応する領域が決定できるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ４０４に移行し、否定判定の場合にはステップ４０８に移行する。例えば、本実施の形態に係る判定マップにおいて、低μ領域における最大路面摩擦係数が０．２で、中μ領域における最大路面摩擦係数が０．５であり、μｇ選択部６０から供給された最大路面摩擦係数μｇが０．３付近であった場合には、当該最大路面摩擦係数μｇに対応する領域を低μ領域及び中μ領域の何れかに決定することは難しい。この場合には、本ステップ４０２の処理は否定判定されることになる。
【０１９３】
ステップ４０４では最大路面摩擦係数μｇに対応する判定マップ上の領域と、μ勾配選択部３５及び振動レベル演算部３４から供給されたμ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の領域とが一致するか否かを判定し、否定判定の場合にはステップ４０６に移行して、当該μ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の位置が最大路面摩擦係数μｇに対応する判定マップ上の領域となるように判定マップに設定されている閾値を変更した後に本マップ記憶変更処理を終了する。
【０１９４】
例えば、本実施の形態に係るマップ記憶部３７に記憶されている判定マップが図１９に示すものである場合において、最大路面摩擦係数μｇに対応する判定マップ上の領域が中μ領域であり、かつμ勾配選択部３５及び振動レベル演算部３４から供給されたμ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の位置が低μ領域の同図における‘Ｐ’の位置であるときには、当該位置が中μ領域となるように閾値Ｃを閾値Ｃ’に変更する。同様に、最大路面摩擦係数μｇに対応する判定マップ上の領域が中μ領域であり、かつμ勾配選択部３５及び振動レベル演算部３４から供給されたμ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の位置が高μ領域内の位置であるときには、当該位置が中μ領域となるように閾値を変更する。
【０１９５】
すなわち、本実施の形態に係るマップ記憶変更部３９Ｂでは、μｇ選択部６０から供給された最大路面摩擦係数μｇを高精度な最大路面摩擦係数であるものと見なし、予め固定的に設定したマップの閾値を当該最大路面摩擦係数μｇに適合するように調整している。
【０１９６】
なお、上記ステップ４０４において肯定判定された場合は、判定マップに設定されている閾値を変更する必要がない場合であるので、上記ステップ４０６の処理を実行することなく本マップ記憶変更処理を終了する。
【０１９７】
一方、ステップ４０８では最大路面摩擦係数μｇに対応する判定マップ上の領域を新たに設定し、その後に本マップ記憶変更処理を終了する。例えば、本実施の形態に係る判定マップにおいて、低μ領域における最大路面摩擦係数が０．２で、中μ領域における最大路面摩擦係数が０．５であり、μｇ選択部６０から供給された最大路面摩擦係数μｇが０．３付近であった場合には、このときにμ勾配選択部３５及び振動レベル演算部３４から供給されたμ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の位置が含まれるように閾値が設定されると共に、最大路面摩擦係数μｇが設定された領域を新たに設けるようにする。
【０１９８】
同様に、μｇ選択部６０から供給された最大路面摩擦係数μｇが中μ判定であり、かつμ勾配及び振動レベルＧ（Ｎ）の組み合わせに対応する判定マップ上の位置が高μ領域の同図におけるＰ’の位置にあるときは、この位置が含まれるように新たに閾値Ｄと中μ領域が設定される。
【０１９９】
本マップ記憶変更処理により、予め用意された判定マップに設定されている閾値がタイヤの特性や路面の状態に応じたものに適宜変更されるので、タイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応した多数の判定マップを予め用意しておく必要がなくなり、判定マップを用意するための工数を大幅に削減することができる。
【０２００】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、μ勾配及び振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すと共に、最大路面摩擦係数の推定に用いる判定マップを、推定された最大路面摩擦係数に基づいて変更しているので、最低１つの判定マップを用意するのみでタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応することができ、この結果として多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【０２０１】
また、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、本発明のタイヤ摩擦特性値として、車体横加速度と車体前後加速度とに基づいて推定された最大路面摩擦係数を適用しているので、判定マップを適切に変更することができ、この結果として、より高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる。
【０２０２】
更に、本実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置では、判定マップにおいて予め定められた閾値を変更することにより判定マップを変更しているので、簡易に判定マップを変更することができる。
【０２０３】
なお、上記各実施の形態では、振動レベルとして式（５４）や式（５５）で表されるＧ（Ｎ）を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＢＰＦ３３から出力された信号の振幅の大きさであってもよい。
【０２０４】
また、上記各実施の形態では、最大路面摩擦係数μｍａｘを、低μ、中μ、高μの３段階で求めたが、２段階や４段階以上で求めてもよい。
【０２０５】
更に、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々の設計上の変更を行ってもよい。また、各実施の形態を任意に組み合わせて実施してもよいのは勿論である。
【０２０６】
【発明の効果】
本発明に係る最大路面摩擦係数推定装置によれば、μ勾配及び振動レベルの組み合わせと最大路面摩擦係数との対応関係を示すと共に、最大路面摩擦係数の推定に用いる対応関係情報をタイヤ摩擦特性値に基づいて変更しているので、最低１つの対応関係情報を用意するのみでタイヤの特性の違いや種々の路面状態に対応することができ、この結果として多くの工数を要することなく高精度に最大路面摩擦係数を推定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る最大路面摩擦係数推定装置１の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】μ勾配推定部３１の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】μ勾配推定部３２の機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】スリップ速度に対する路面摩擦力の特性を示す図である。
【図６】前輪駆動・前輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。
【図７】後輪駆動・後輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。
【図８】後輪駆動・４輪制動の場合における前後加速度に対する前後輪の車輪速差の特性を示す図である。
【図９】第１の実施の形態に係る判定マップを示す図である。
【図１０】第１の実施の形態に係るマップ記憶変更部３９で実行されるマップ記憶変更処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施の形態に係るマップ記憶変更部３９で実行される他のマップ記憶変更処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施の形態に係るマップ記憶変更部３９で実行される他のマップ記憶変更処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１４】μｇ１推定部４０の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１５】係数決定部４５に記憶されている関数Ｋｇ１＝Ｆ１（Ｇｒ１）を示す図である。
【図１６】μｇ２推定部５０の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１７】係数決定部５５に記憶されている関数Ｋｇ２＝Ｆ２（Ｇｒ２）を示す図である。
【図１８】第２の実施の形態に係るマップ記憶変更部３９Ｂで実行されるマップ記憶変更処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施の形態に係るマップ記憶変更処理の説明に供する判定マップを示す図である。
【符号の説明】
１　最大路面摩擦係数推定装置
１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬ　車輪速センサ
１２　車体前後加速度センサ
１３　車体横加速度センサ
２０　ＥＣＵ
３１　μ勾配推定部
３２　μ勾配推定部
３４　振動レベル演算部
３５　μ勾配選択部
３６　高μ路走行判定部
３７　マップ記憶部
３８　照合部
３９，３９Ｂ　マップ記憶変更部
４０　μｇ１推定部
５０　μｇ２推定部
６０　μｇ選択部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004042821.tif 000054
【図１８】
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【図１９】
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