(57)【要約】【課題】モデル誤差に対するロバスト性と摩擦係数が変化した際の検知性能とを両立させることのできる路面摩擦係数推定装置及びその方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の路面摩擦係数推定装置１は、タイヤの変形状態を表すタイヤ変形状態量を検出するタイヤ変形状態量検出部２と、タイヤ変形状態量に基づいて路面摩擦係数推定値を算出する路面摩擦係数推定値演算部３と、タイヤすべり角を検出するタイヤすべり角検出部４と、路面摩擦係数推定値が収束目標値に収束するように補正するための関数である収束補正関数によって収束補正量を算出する収束補正量演算部５とを備え、収束補正関数の絶対値をタイヤすべり角に応じて変化させるとともに路面摩擦係数推定値に応じて収束補正関数から収束補正量を算出し、この収束補正量によって路面摩擦係数推定値が収束目標値に収束するように補正することを特徴とする。【選択図】図１
2013180639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの変形状態を表すタイヤ変形状態量を検出するタイヤ変形状態量検出手段と、
前記タイヤ変形状態量に基づいて路面摩擦係数を推定して路面摩擦係数推定値を算出する路面摩擦係数推定値演算手段と、
タイヤすべり角を検出するタイヤすべり角検出手段と、
前記路面摩擦係数推定値が予め設定された収束目標値に収束するように補正するための関数である収束補正関数によって収束補正量を算出する収束補正量演算手段とを備え、
前記収束補正量演算手段は、前記収束補正関数の絶対値を前記タイヤすべり角に応じて変化させるとともに前記路面摩擦係数推定値に応じて前記収束補正関数から前記収束補正量を算出し、
前記路面摩擦係数推定値演算手段は、前記路面摩擦係数推定値が前記収束目標値に収束するように前記収束補正量によって補正することを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
前記収束補正量演算手段は、
理想的なタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量理想値と前記タイヤ変形状態量理想値からの誤差が最大となる場合のタイヤ変形状態量ワースト値とを前記タイヤすべり角に応じて求め、前記タイヤ変形状態量理想値と前記タイヤ変形状態量ワースト値とに基づいて最大モデル誤差を算出する最大モデル誤差算出手段と、
前記最大モデル誤差に基づいて前記収束補正関数の絶対値を算出するモデル誤差影響量算出手段と、
前記収束補正関数の絶対値に基づいて前記収束補正関数を求め、前記路面摩擦係数推定値に応じて前記収束補正関数から前記収束補正量を算出する収束補正量算出手段と
を備え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。
【請求項３】
前記最大モデル誤差算出手段は、前記タイヤ変形状態量理想値と前記タイヤ変形状態量ワースト値との差で定義されるモデル誤差を算出し、前記タイヤすべり角における前記モデル誤差の最大値を前記最大モデル誤差として算出することを特徴とする請求項２に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項４】
前記最大モデル誤差算出手段は、前記タイヤすべり角及び路面摩擦係数とに応じて求めた前記最大モデル誤差を予め記憶しておくことを特徴とする請求項２に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項５】
前記モデル誤差影響量算出手段は、前記最大モデル誤差にタイヤ変形状態量ゲインを乗算することによって前記収束補正関数の絶対値を算出することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項６】
前記路面摩擦係数推定値演算手段は、
前記タイヤ変形状態量とタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量推定値との差で定義されるタイヤ変形状態量誤差を算出し、前記タイヤ変形状態量誤差にタイヤ変形状態量ゲインを乗算して前記収束補正量で補正することによって路面摩擦係数推定値変化量を算出する路面摩擦係数推定値変化量演算手段と、
前記路面摩擦係数推定値変化量を積分することによって前記路面摩擦係数推定値を算出する積分手段と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項７】
前記タイヤ変形状態量ゲインは、前記タイヤすべり角あるいは前記路面摩擦係数推定値のいずれかに応じて変化させることを特徴とする請求項５または６に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項８】
前記タイヤ変形状態量ゲインは、前記タイヤすべり角が小さくなるのに応じて小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項９】
前記収束補正関数は、前記路面摩擦係数推定値が前記収束目標値のときに値が０になり、前記収束目標値の前後において符号が切り替わる関数であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項１０】
前記収束補正関数は正弦関数に基づいた関数であることを特徴とする請求項９に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項１１】
前記収束補正関数は符号関数に基づいた関数であることを特徴とする請求項９に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項１２】
前記タイヤ変形状態量は、タイヤ横力、タイヤ前後力、セルフアライニングトルク、スリップ率のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項１３】
タイヤの変形状態を表すタイヤ変形状態量を検出するタイヤ変形状態量検出ステップと、
前記タイヤ変形状態量に基づいて路面摩擦係数を推定して路面摩擦係数推定値を算出する路面摩擦係数推定値演算ステップと、
タイヤすべり角を検出するタイヤすべり角検出ステップと、
前記路面摩擦係数推定値が予め設定された収束目標値に収束するように補正するための関数である収束補正関数によって収束補正量を算出する収束補正量演算ステップとを備え、
前記収束補正量演算ステップは、前記収束補正関数の絶対値を前記タイヤすべり角に応じて変化させるとともに前記路面摩擦係数推定値に応じて前記収束補正関数から前記収束補正量を算出し、
前記路面摩擦係数推定値演算ステップは、前記路面摩擦係数推定値が前記収束目標値に収束するように前記収束補正量によって補正することを特徴とする路面摩擦係数推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤと路面との間の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、路面摩擦係数を推定する装置としては特許文献１が開示されており、モデル誤差の影響やセンサの計測値に含まれるノイズなどの影響を抑制して路面摩擦係数の値を精度良く推定している。この特許文献１で開示された路面摩擦係数推定装置は、モデルを用いて算出したスリップ率と計測したスリップ率との間の誤差が減少するように路面摩擦係数を推定する装置である。この装置では、路面摩擦係数を推定する際に、校正パラメータを予め設定した値付近に収束させる働きをもつ補正項を付加することによって、モデル誤差に対するロバスト性を向上させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３３３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の路面摩擦係数推定装置では、補正項に乗算されている可変ゲインの大きさの設定が容易ではないため、モデル誤差に対するロバスト性の向上や摩擦係数が変化した際の検知性能の低下について改善の余地があった。例えば、可変ゲインが小さすぎると、モデル誤差に起因して摩擦係数の推定誤差が大きくなり、モデル誤差に対するロバスト性が低下してしまう。逆に可変ゲインが大きすぎると、摩擦係数が急変する場合や加減速を開始した走行シーンにおいてスリップ率が増加しても摩擦係数の変化を精度良く検知できずに検知性能が低下してしまう可能性があった。すなわち、モデル誤差に対するロバスト性と摩擦係数が変化した際の検知性能とを両立させることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、モデル誤差に対するロバスト性と摩擦係数が変化した際の検知性能とを両立させることのできる路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、タイヤの変形状態を表すタイヤ変形状態量を検出するタイヤ変形状態量検出部と、タイヤ変形状態量に基づいて路面摩擦係数を推定して路面摩擦係数推定値を算出する路面摩擦係数推定値演算部と、タイヤすべり角を検出するタイヤすべり角検出部と、路面摩擦係数推定値が予め設定された収束目標値に収束するように補正するための関数である収束補正関数によって収束補正量を算出する収束補正量演算部とを備えている。そして、収束補正量演算部は収束補正関数の絶対値をタイヤすべり角に応じて変化させるとともに路面摩擦係数推定値に応じて収束補正関数から収束補正量を算出し、路面摩擦係数推定値演算部は路面摩擦係数推定値が収束目標値に収束するように収束補正量によって補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法によれば、路面摩擦係数推定値が予め設定された収束目標値に収束するように収束補正量によって補正するので、モデル誤差による影響を低減してロバスト性を向上させることができる。また、収束補正関数の絶対値をタイヤすべり角に応じて変化させるので、旋回状態に応じて収束補正関数の絶対値を適切な値に設定することができ、摩擦係数が変化するときでも検知性能を高く維持することができる。すなわち、モデル誤差に対するロバスト性と摩擦係数が変化した際の検知性能とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置を搭載した車両の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置の路面摩擦係数推定値演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置の収束補正量演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による路面摩擦係数の推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による収束補正量の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によって設定される路面摩擦係数推定値の範囲の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によって取得されるタイヤ変形状態量理想値とタイヤ変形状態量ワースト値の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によって算出される最大モデル誤差の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置で用いるタイヤ変形状態量ゲインとタイヤすべり角との間の関係を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によって算出される収束補正関数の一例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によって算出される収束補正関数の一例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による路面摩擦係数推定値の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
［路面摩擦係数推定装置の構成］
図１は、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置１は、タイヤの変形状態を表すタイヤ変形状態量を検出するタイヤ変形状態量検出部２と、タイヤ変形状態量に基づいて路面摩擦係数を推定して路面摩擦係数推定値を算出する路面摩擦係数推定値演算部３と、タイヤすべり角を検出するタイヤすべり角検出部４と、収束補正関数によって収束補正量を算出する収束補正量演算部５とを備えている。
【００１１】
図１に示す路面摩擦係数推定装置１は車両に搭載されており、検出された路面摩擦係数推定値を利用して車両の運動制御が実施される。ここで、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置１が搭載された車両の一例を図２に基づいて説明する。図２に示すように、車両１００は駆動力発生源としての駆動モータ１０１を備え、動力軸は後輪１０４ＲＬ、１０４ＲＲにそれぞれ連結されて左右の後輪を駆動している。
【００１２】
駆動回路１０２は、駆動モータ１０１の出力トルクが統合コントローラ１３０から指令され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１０３からの電力を制御して駆動モータ１０１を駆動する。
【００１３】
統合コントローラ１３０には、アクセルペダルセンサ１２３によって検出されるアクセル開度信号ＡＰＯと、ステアリングホイール１１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ１２１によって検出されるステアリングホイールの舵角信号と、各車輪に取り付けられた車輪速センサ１０５ＦＬ、１０５ＦＲ、１０５ＲＬ、１０５ＲＲによって検出される各車輪速と、ヨーレートセンサ１０８で検出されるヨーレートと、加速度センサ１０９で検出される前後加速度と横加速度とが入力される。
【００１４】
ステアリングホイール１１１は反力モータ１１５に連結されており、転舵時にタイヤで発生するセルフアライニングトルク相当の反力トルクが反力モータ１１５で生成されて加えられている。前輪１０４ＦＬ、１０４ＦＲは、ステアリングホイール１１１に取り付けられた操舵角センサ１２１で検出された角度に応じて、転舵モータ１１３Ｌ、１１３Ｒがステアリングラックを車幅方向へ変位させることによって左右同相に転舵されている。また、転舵モータ１１３Ｌ、１１３Ｒは、モータの出力トルクとモータの回転速度をそれぞれ統合コントローラ１３０に送信している。そして、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置１は統合コントローラ１３０に実装されている。
【００１５】
次に、図１に示す路面摩擦係数推定装置１を構成する各部について説明する。
【００１６】
まず、タイヤ変形状態量検出部２は、タイヤの変形に応じて生じる検出可能な状態量であるタイヤ変形状態量を検出する。タイヤ変形状態量としては、例えばタイヤ横力、セルフアライニングトルク（以下ＳＡＴという）、タイヤ前後力、スリップ率等である。本実施形態では特にＳＡＴをタイヤ変形状態量とした場合を一例として説明するが、他の量をタイヤ変形状態量とする場合についてはＳＡＴを他の量に読み替えればよい。
【００１７】
路面摩擦係数推定値演算部３は、検出されたタイヤ変形状態量とタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量推定値とに基づいて路面摩擦係数を推定し、推定した路面摩擦係数を収束補正量で補正することによって路面摩擦係数推定値を算出する。
【００１８】
タイヤすべり角検出部４は、２輪モデル（車両の運動と制御第２版、山海堂、安部正人著）等の車両モデルを用いて舵角と車速とから演算することによってタイヤすべり角を検出する。また、ＧＰＳを用いて路面に対する車体の横方向速度を検出し、この横方向速度を変換することによってタイヤすべり角を求めてもよい。
【００１９】
収束補正量演算部５は、収束補正関数の絶対値をタイヤすべり角に応じて変化させるとともに路面摩擦係数推定値に応じて収束補正関数から収束補正量を算出している。
【００２０】
ここで、上述した路面摩擦係数推定値演算部３の構成を図３に基づいて説明する。図３に示すように、路面摩擦係数推定値演算部３は、タイヤ変形状態量とタイヤ変形状態量推定値との差で定義されるタイヤ変形状態量誤差を算出し、このタイヤ変形状態量誤差にタイヤ変形状態量ゲインを乗算して収束補正量で補正することによって路面摩擦係数推定値変化量を算出する路面摩擦係数推定値変化量演算部３１と、路面摩擦係数推定値変化量を積分することによって路面摩擦係数推定値を算出する積分部３２とを備えている。
【００２１】
また、収束補正量演算部５の構成を図４に基づいて説明する。図４に示すように、収束補正量演算部５は、理想的なタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量理想値とタイヤ変形状態量理想値からの誤差が最大となる場合のタイヤ変形状態量ワースト値とをタイヤすべり角に応じて求め、このタイヤ変形状態量理想値とタイヤ変形状態量ワースト値とに基づいて最大モデル誤差を算出する最大モデル誤差算出部４１と、最大モデル誤差に基づいて収束補正関数の絶対値を算出するモデル誤差影響量算出部４２と、収束補正関数の絶対値に基づいて収束補正関数を求め、路面摩擦係数推定値に応じて収束補正関数から収束補正量を算出する収束補正量算出部４３とを備えている。
【００２２】
［路面摩擦係数の推定処理］
以下、図５に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による路面摩擦係数の推定処理の手順を説明する。
【００２３】
図５に示すように、本実施形態に係る路面摩擦係数の推定処理では、まずステップＳ１０１においてタイヤすべり角検出部４によってタイヤすべり角が検出され、次にステップＳ１０２において収束補正量演算部５が収束補正量を算出する。この収束補正量の算出処理については、以下で詳細に説明する。
【００２４】
一方で、ステップＳ１０３ではタイヤ変形状態量検出部２によってタイヤ変形状態量としてＳＡＴ検出値Ｔsatが検出される。このＳＡＴ検出値Ｔsatの検出方法としては、例えば既存の電動パワーステアリングに設置されている運転者トルクセンサとアシストモータの電流とから算出することができる。また、ステアリングタイロッドにひずみセンサを設置することによって直接的にＳＡＴに相当する量を計測することも可能である。そして、ステップＳ１０４ではＳＡＴ検出値ＴsatとステップＳ１０２で算出された収束補正量とを用いて、路面摩擦係数推定値演算部３が路面摩擦係数推定値を算出する。この路面摩擦係数推定値の算出処理については、以下で詳細に説明する。
【００２５】
このようにして路面摩擦係数推定値が算出されると、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による路面摩擦係数の推定処理は終了する。
【００２６】
［収束補正量の算出処理］
次に、図６に示すフローチャートを参照して上述したステップＳ１０２で実施される収束補正量の算出処理の手順を説明する。
【００２７】
図６に示すように、本実施形態に係る収束補正量の算出処理では、まずステップＳ２０１において、最大モデル誤差算出部４１が、予め設定されている収束目標値μｉへ収束させる路面摩擦係数推定値の範囲を設定する。例えば、路面摩擦係数が高いか低いかを判断することを目的としている場合には、舗装路などの高い摩擦係数に対応する収束目標値μ1を１．０、凍結した路面のような低い摩擦係数に対応する収束目標値μ２を０．３と設定する。そして、これらの収束目標値μ1、μ２に収束させる路面摩擦係数の範囲を図７に示すようにμｉＬ＜μ＜μｉＨと設定する。
【００２８】
図７に示す範囲は、路面摩擦係数推定値がμｉとμｉＬとの間にある場合には収束補正量によって路面摩擦係数推定値を上昇させてμｉへと収束させ、路面摩擦係数推定値がμｉとμｉＨとの間にある場合には収束補正量によって路面摩擦係数推定値を低下させてμｉへと収束させることを意味している。従って、例えば図７に示すように路面摩擦係数推定値がμ０の場合には収束補正量によって上昇されて収束目標値μｉへ収束することになる。
【００２９】
次に、ステップＳ２０２では、最大モデル誤差算出部４１が、μｉＬ＜μ＜μｉＨの範囲において理想的なタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）を取得する。このタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）はＳＡＴモデルに基づいて路面摩擦係数μとタイヤすべり角αの２つを変数としたマップを作成して記憶しておき、２つの変数を入力することによって適宜取得することができる。
【００３０】
そして、ステップＳ２０３では、最大モデル誤差算出部４１が、μｉＬ＜μ＜μｉＨの範囲においてタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）からの誤差が最大となる場合のタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）を取得する。このタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）は、想定されるパラメータ誤差とタイヤモデルとの違いを考慮してタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）に対して最も誤差が大きくなるときのＳＡＴ特性を示したものである。このタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）は、予め実際のタイヤで走行して実験的に求めた値に基づいて路面摩擦係数μとタイヤすべり角αの２つを変数としたマップを作成して記憶しておき、２つの変数を入力することによって適宜取得することができる。
【００３１】
ここで、タイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）とタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）の特性の一例を図８に示す。図８に示す特性は、ある路面摩擦係数μにおける特性で、タイヤすべり角αの変化に応じてタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）とタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）が変化する様子を示したものである。
【００３２】
こうしてタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）とタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）を取得すると、次に最大モデル誤差算出部４１はステップ２０４においてタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）とタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）との差で定義されるモデル誤差｜Ｔ＊sat（μ、α）−Ｔ〜sat（μ、α）｜を算出し、この値を図９に示すようにタイヤすべり角αに応じてプロットする。そして、ステップＳ２０５では最大モデル誤差算出部４１が、図９に示すモデル誤差｜Ｔ＊sat（μ、α）−Ｔ〜sat（μ、α）｜の算出結果を参照して、各タイヤすべり角αにおけるモデル誤差の最大値を最大モデル誤差ΔＴmemax（α）として算出する。すなわち、各タイヤすべり角αにおいて路面摩擦係数μをμｉＬ＜μ＜μｉＨで変化させたときのモデル誤差の最大値を求め、これをすべてのタイヤすべり角αについて求めたものが最大モデル誤差ΔＴmemax（α）となる。
【００３３】
この最大モデル誤差ΔＴmemax（α）は図９に示すような曲線となり、式では
ΔＴmemax(α)＝ｍａｘ|Ｔ＊sat(μ、α)−Ｔ〜sat(μ、α)|  (μｉＬ＜μ＜μｉＨ)    （１）
と表すことができる。この式（１）から分かるように、最大モデル誤差ΔＴmemax（α）はタイヤ変形状態量理想値Ｔ＊sat（μ、α）とタイヤ変形状態量ワースト値Ｔ〜sat（μ、α）との間の偏差の最大値で定義される。
【００３４】
また、上述したようにモデル誤差に基づいて毎回最大モデル誤差を求めるのではなく、予め最大モデル誤差を求めて記憶させておいてもよい。この場合には予め実験等によってタイヤすべり角αと路面摩擦係数μとに応じて最大モデル誤差を求めておき、マップの形でメモリ等の記憶装置に記憶させて、その値を記憶装置から取得する。
【００３５】
こうして最大モデル誤差ΔＴmemax（α）が算出されると、次にステップＳ２０６においてモデル誤差影響量算出部４２は、タイヤ変形状態量ゲインＫsatと最大モデル誤差ΔＴmemax（α）とを乗算することによって収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）を算出する。
【００３６】
ここで、収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）は最大モデル誤差ΔＴmemax（α）を打ち消すように定める必要があるので、収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）の条件は、最大モデル誤差ΔＴmemax（α）とタイヤ変形状態量ゲインＫsatとを用いて次式で表すことができる。
【００３７】
Ｋｓ（α）≧｜Ｋsat｜ΔＴmemax（α）      （２）
しかし、収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）を大きくしすぎると、路面摩擦係数が急変する場合や加減速を開始した走行シーンでは路面摩擦係数の変化を検知する性能が損なわれる可能性がある。そこで、収束補正関数の絶対値は誤差を打ち消すために必要最小限のものにする必要があるので、収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）は次式のように設定される。
【００３８】
Ｋｓ（α）＝｜Ｋsat｜ΔＴmemax（α）        （３）
ここで、タイヤ変形状態量ゲインＫsatは、チューニング等によって予め適切に定めた定数値を用いてもよいが、カルマンフィルタ等を用いてＳＡＴ計測値に含まれているノイズ強度を考慮しつつ路面摩擦係数推定値またはタイヤすべり角に応じて定めるようにしてもよい。このとき、タイヤ変形状態量ゲインＫsatをタイヤすべり角に応じて変化させる場合には、図１０に示すようにタイヤすべり角が０近傍に近づくにしたがってタイヤ変形状態量ゲインＫsatを急激に減少させるように設定する。こうすることによって、ＳＡＴ検出値に路面摩擦係数の情報が含まれていないタイヤすべり角が０付近において、路面摩擦係数推定値が不安定になることを防止する効果を期待することができる。
【００３９】
そして、収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）が求められると、次にステップＳ２０７において収束補正量算出部４３が収束補正関数の絶対値Ｋｓ（α）を用いて収束補正関数を算出する。収束補正関数は、路面摩擦係数推定値が収束目標値となるときにその値が０になり、収束目標値の前後においてその符号が切り替わる関数である。このような関数にすることによって、路面摩擦係数推定値を収束目標値に収束させることができる。
【００４０】
例えば、収束目標値の前後で符号が切り替わる符号関数に絶対値Ｋｓ（α）を乗算した関数を収束補正関数とすることができる。符号関数を用いた場合の収束補正関数の一例を図１１に示す。
【００４１】
図１１に示す収束補正関数は、路面摩擦係数推定値μ^を変数とした符号関数をベースとしたものであり、収束目標値０．３、１．０ではその値が０となり、収束目標値の前後でその値が＋Ｋｓ（α）と−Ｋｓ（α）に切り替わっている。この収束補正関数では、路面摩擦係数が高いか低いかを判断することを目的としているので、舗装路などの高い摩擦係数に対応する収束目標値μ1を１．０に、凍結した路面のような低い摩擦係数に対応する収束目標値μ２を０．３に設定している。区間Ａ、Ｂはそれぞれ緩和区間であり、収束目標値の近傍で路面摩擦係数推定値がハンチングすることを防止するために設けられている。緩和区間の幅については、設計者が適切に定めればよい。また、収束補正関数は図１２に示すように正弦関数をベースにしたものでもよい。
【００４２】
そして収束補正関数が算出されると、次に収束補正量算出部４３は路面摩擦係数推定値演算部３からフィードバックされた路面摩擦係数推定値に応じて、図１１や図１２に示すような収束補正関数から収束補正量を算出する。
【００４３】
このようにして収束補正量が算出されると、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による収束補正量の算出処理は終了する。
【００４４】
［路面摩擦係数推定値の算出処理］
次に、図１３に示すフローチャートを参照して上述したステップＳ１０４で実施される路面摩擦係数推定値の算出処理の手順を説明する。
【００４５】
図１３に示すように、本実施形態に係る路面摩擦係数推定値の算出処理では、まずステップＳ３０１において、路面摩擦係数推定値変化量演算部３１がタイヤモデルから推定したタイヤ変形状態量推定値Ｔ^satを取得する。このタイヤ変形状態量推定値Ｔ^satは予め実験的に求めておき、メモリ等の記憶装置に記憶させておくことによって適宜取得することができる。
【００４６】
次に、ステップＳ３０２において、路面摩擦係数推定値変化量演算部３１は、ステップＳ１０３で検出したタイヤ変形状態量Ｔsatと上述のタイヤ変形状態量推定値Ｔ^satとの差で定義されるタイヤ変形状態量誤差Ｔ^sat−Ｔsatを算出する。そして、路面摩擦係数推定値変化量演算部３１は、ステップＳ３０３においてタイヤ変形状態量誤差にタイヤ変形状態量ゲインＫsatを乗算して収束補正量ｆcorr（μ^）で補正することによって路面摩擦係数推定値変化量を算出する。この路面摩擦係数推定値変化量は路面摩擦係数推定値μ^の時間的な変化を示したものであり、次式で計算することができる。
【数１】
2013180639.tif 000003
【００４７】
ここで、μ^は路面摩擦係数推定値である。式（４）の第１項はタイヤモデルによって推定したタイヤ変形状態量推定値Ｔ^satとタイヤ変形状態量の計測値Ｔsatとの間の誤差が減少するように路面摩擦係数を推定する作用がある。第２項は収束補正量であり、種々の路面状態に対して予め設定した収束目標値の近傍へ路面摩擦係数推定値を収束させる作用がある。収束補正量は、上述した収束補正量の算出処理においてタイヤすべり角に応じて適切に演算されたものである。
【００４８】
こうして路面摩擦係数推定値変化量が算出されると、次にステップＳ３０４において、積分部３２は路面摩擦係数推定値変化量を時間で積分することによって路面摩擦係数推定値μ^を次式に基づいて算出する。
【００４９】
μ^(ｋ＋１)＝［Ｋsat{Ｔ^sat(ｋ)−Ｔsat(ｋ)}+fcorr（μ^(ｋ)）］Δｔ＋μ^（ｋ）    （５）
ここで、ｋは計算ステップ、Δｔは各計算ステップにおける時間間隔を表している。式（５）に示すように路面摩擦係数推定値の次回値は現在値に基づいて更新される構成となるので、デジタル計算器に実装することができる。
【００５０】
このようにして路面摩擦係数推定値が算出されると、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置による路面摩擦係数推定値の算出処理は終了する。
【００５１】
［実施形態の効果］
上述したように、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、路面摩擦係数推定値が予め設定された収束目標値に収束するように収束補正量によって補正するので、モデル誤差による影響を低減してロバスト性を向上させることができる。また、収束補正関数の絶対値をタイヤすべり角に応じて変化させるので、旋回状態に応じて収束補正関数の絶対値を適切な値に設定することができ、摩擦係数が変化するときでも検知性能を高く維持することができる。すなわち、モデル誤差に対するロバスト性と摩擦係数が変化した際の検知性能とを両立させることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量理想値とタイヤ変形状態量ワースト値とに基づいて最大モデル誤差を算出する最大モデル誤差算出部４１と、最大モデル誤差に基づいて収束補正関数の絶対値を算出するモデル誤差影響量算出部４２と、路面摩擦係数推定値に応じて収束補正関数から収束補正量を算出する収束補正量算出部４３とを備えているので、モデル誤差が存在する状況であってもモデル誤差が路面摩擦係数推定値に与える影響を常に打ち消すことができる。さらに、収束補正量が過大になることを防ぐことができるので、路面摩擦係数推定値の変化を検知するための応答速度が劣化することを抑えることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量理想値とタイヤ変形状態量ワースト値との差で定義されるモデル誤差を算出し、タイヤすべり角におけるモデル誤差の最大値を最大モデル誤差として算出するので、最大限想定されるモデル誤差を考慮して路面摩擦係数推定値のロバスト性を確保しながら路面摩擦係数推定値を算出することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤすべり角及び路面摩擦係数に応じて求めた最大モデル誤差を予め記憶しておくことにより、収束補正量を算出するための処理に要求される演算量を低減することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、最大モデル誤差にタイヤ変形状態量ゲインを乗算することによって収束補正関数の絶対値を算出するので、モデル誤差が路面摩擦係数推定値に与える影響を考慮して装置を構成することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量誤差にタイヤ変形状態量ゲインを乗算して収束補正関数で補正することによって路面摩擦係数推定値変化量を算出する路面摩擦係数推定値変化量演算部３１と、路面摩擦係数推定値変化量を積分することによって路面摩擦係数推定値を算出する積分部３２とを備えているので、タイヤ変形状態量に含まれる計測ノイズの影響を低減しつつ路面摩擦係数推定値を算出することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量ゲインをタイヤすべり角あるいは路面摩擦係数推定値のいずれかに応じて変化させるので、路面摩擦係数が急変したときの検知性能を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量ゲインをタイヤすべり角が小さくなるのに応じて小さくなるように設定することにより、ＳＡＴ検出値に路面摩擦係数の情報が含まれていないタイヤすべり角が０付近において、路面摩擦係数推定値が不安定化することを防止できる。
【００５９】
さらに、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、路面摩擦係数推定値が収束目標値のときに値が０になり、収束目標値の前後において符号が切り替わる関数を収束補正関数とするので、路面摩擦係数推定値を収束目標値へ収束させることができ、タイヤモデル誤差に対してロバストに路面摩擦係数推定値を算出することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、収束補正関数を正弦関数に基づいて算出するので、路面摩擦係数推定値を収束目標値へ収束させることができ、タイヤモデル誤差に対してロバストに路面摩擦係数推定値を算出することができる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、収束補正関数を符号関数に基づいて算出するので、路面摩擦係数推定値を収束目標値へ収束させることができ、タイヤモデル誤差に対してロバストに路面摩擦係数推定値を算出することができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る路面摩擦係数推定装置によれば、タイヤ変形状態量をタイヤ横力、タイヤ前後力、セルフアライニングトルク、スリップ率のうちのいずれか１つとしたので、タイヤが出力する特徴的な量から直接的に路面摩擦係数推定値を算出することができ、応答性および精度を確保することができる。
【００６３】
以上、本発明の路面摩擦係数推定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  路面摩擦係数推定装置
２  タイヤ変形状態量検出部
３  路面摩擦係数推定値演算部
４  タイヤすべり角検出部
５  収束補正量演算部
３１  路面摩擦係数推定値変化量演算部
３２  積分部
４１  最大モデル誤差算出部
４２  モデル誤差影響量算出部
４３  収束補正量算出部
【図１】
2013180639.tif 000004
【図２】
2013180639.tif 000005
【図３】
2013180639.tif 000006
【図４】
2013180639.tif 000007
【図５】
2013180639.tif 000008
【図６】
2013180639.tif 000009
【図７】
2013180639.tif 000010
【図８】
2013180639.tif 000011
【図９】
2013180639.tif 000012
【図１０】
2013180639.tif 000013
【図１１】
2013180639.tif 000014
【図１２】
2013180639.tif 000015
【図１３】
2013180639.tif 000016