(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、該前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段と、該基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前記車両前方の車輪のタイヤとしての特性に応じて、当該車輪に対する横方向のグリップの程度を表す指標であるグリップ度を推定するグリップ度推定手段を備えたことを特徴とする車輪のグリップ度推定装置。
【請求項２】
前記グリップ度推定手段は、前記基準セルフアライニングトルクの値をＴsao1とし、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの値をＴsaa1としたとき、前記グリップ度をＴsaa1／Ｔsao1と推定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項３】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項４】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車両前方の車輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項５】
前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度を所定値と比較し、前記グリップ度が前記所定値未満となったときには前記車両の運転者に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項６】
車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、該前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段と、該基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前記車両前方の車輪のタイヤとしての特性に応じて、当該車輪に対する横方向のグリップの程度を表す指標であるグリップ度を推定するグリップ度推定手段を具備した車輪のグリップ度推定装置を備えると共に、少くとも前記車両状態量検出手段の検出信号に応じて前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御する制御手段とを備え、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御して前記車両を減速させるように構成したことを特徴とする車両の運動制御装置。
【請求項７】
前記グリップ度推定手段は、前記基準セルフアライニングトルクの値をＴsao1とし、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの値をＴsaa1としたとき、前記グリップ度をＴsaa1／Ｔsao1と推定するように構成したことを特徴とする請求項６記載の車両の運動制御装置。
【請求項８】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする請求項６記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項９】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車両前方の車輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする請求項６記載の車輪のグリップ度推定装置。
【請求項１０】
前記車両の運転者による制動操作中に、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両の運転者による制動操作とは無関係に前記車両の少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御することを特徴とする請求項６記載の車両の運動制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段による制動力制御における所定の制動力は、前記車両におけるブレーキペダル操作量、前記グリップ度、前記車輪に対する路面摩擦係数、及び前記車輪に対する荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項１０記載の車両の運動制御装置。
【請求項１２】
前記路面摩擦係数が所定値未満のときは、前記制御手段は、前記車両後方の車輪に対する制動力の増加を禁止するように制御することを特徴とする請求項１１記載の車両の運動制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき前記車両がアンダーステア傾向かオーバーステア傾向かを判定し、前記車両がアンダーステア傾向にあるときと、前記車両がオーバーステア傾向にあるときとで、発生する前記車両のヨーモーメントが異なるように制動力を制御することを特徴とする請求項１０記載の車両の運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪のグリップ度推定装置に関し、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を推定する装置に係る。また、このグリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
車両安定性を維持するために、車両の状態量を検出、判定し、各車輪の制動力を独立に制御する装置が知られており、例えば、特開平６−９９８００号公報に開示されている。同公報においては、車速及び操舵角からヨーレイトの目標値を形成し、ヨーレイトの実際値との偏差の時間的導関数でオーバステア又はアンダステアを判定することとしている。オーバステアの場合には、旋回外側前輪の制動滑りを増大させ、つまり、旋回外側前輪の制動力を増大させ、アンダステアの場合には、旋回内側後輪の制動滑りを増大させることとしている。また、特開昭６２−１４６７５４号公報においては、操舵角と車速から前輪車輪速差、横加速度又はヨーレイトの目標値を設定し、ブレーキ及び／又はエンジンの出力を制御する装置が開示されている。
【０００３】
更に、特開平１１−９９９５６公報においては、操舵輪の切り過ぎを防止することを目的とした車両用可変舵角比操舵装置が開示されており、横力使用率あるいは横Ｇ使用率という指標が用いられている。即ち、同公報に記載の装置によれば、先ず路面摩擦係数μが推定され、横力の使用率が求められる。路面摩擦係数μが低いほどタイヤのコーナリングパワーＣｐが減少するため、同一舵角での路面から受けるラック軸反力は路面摩擦係数μに応じて小さくなる。従って、前輪舵角とラック軸反力を実測し、前輪舵角に対する実ラック軸反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸反力との比較により路面摩擦係数μを推定することができるとするものである。更に、路面摩擦係数μに基づき等価摩擦円を設定し、前後力による摩擦力使用分を差し引き、最大発生横力を求め、現在発生している横力との比を横力使用率としている。あるいは、横Ｇセンサを設け、検出した横Ｇに基づき横Ｇ使用率とすることもできるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
路面とタイヤとの摩擦には限界があるため、車両が摩擦限界に達し、過度のアンダステア状態になった場合には、運転者が意図する走行旋回半径を維持するためには、車両のヨー運動、つまり車両走行面上における車両姿勢を制御するだけではなく、車両を減速することが必要となる。然し乍ら、前掲の特開平６−９９８００号公報に記載の装置等では、タイヤが摩擦限界に達してから車両挙動が判別されるため、この状況で車両を減速するとコーナリングフォースが減少し、アンダステアの助長が懸念される。さらに、実際の制御システムにおいては、制御不感帯を有するため、ある程度の車両挙動が発生した後、上記の制御が実行されることになる。
【０００５】
また、道路のカーブ形状はクロソイド曲線で構成されており、運転者が道路のカーブをトレースしようとする場合には、徐々にステアリングホイール（ハンドル）を切りこんで行くことになる。従って、カーブへの進入速度が高い場合には、車輪に発生するサイドフォースが遠心力と釣合わず、車両はカーブ外側にふくらむ傾向を示す。このような場合に、前掲の特開平６−９９８００号公報や特開昭６２−１４６７５４号公報に記載の装置が作動するが、旋回限界で制御が開始されるため、この制御により車速が十分に低下できない場合が生じ、前述の制御のみではカーブ外側へのふくらみを防止できない場合も起こり得る。
【０００６】
ところで、自動車技術ハンドブック〈第１分冊〉基礎・理論編（１９９０年１２月１日社団法人自動車技術会発行）の１７９頁乃至１８０頁においては、タイヤが横すべり角αを以って横すべりしながら転動する状態が図２に示すように説明されている。
【０００７】
即ち、図２において、破線で示すタイヤのトレッド面は路面と図２の点Ａを含む接地面前端で接触し、点Ｂまで路面に粘着し、タイヤ進行方向に移動する。そして、横方向のせん断変形による変形力が摩擦力に等しくなった点ですべりだし、点Ｃを含む後端で路面から離れて元の状態に戻る。このとき、接地面全体で発生する力Ｆｙ（サイドフォース）はトレッド部の横方向への変形面積（図２の斜線部）と単位面積当たりのトレッド部の横方向弾性定数の積となる。図２に示すように、サイドフォースＦｙの着力点はタイヤ中心線直下（点Ｏ）よりもｅn （ニューマチックトレール）だけ後方（図２の左方向）にある。従って、このときのモーメントＦｙ・ｅn がセルフアライニングトルク（Ｔsa）であり、横すべり角αを減少させる方向に作用することになる。
【０００８】
次に、車両にタイヤが装着された場合について、図２を簡略化した図３を用いて説明する。車両の操舵車輪においては、通常、ステアリングホイール（ハンドル）の戻りをよくするため、キャスタ角をつけキャスタトレールｅc を設けることしている。従って、車輪の接地点は点Ｏ’となりステアリングホイールを復元させようとするモーメントは、Ｆｙ・（ｅn ＋ｅc ）となる。
【０００９】
タイヤの横方向のグリップ状態が低下し、すべり領域が拡大すると、トレッド部の横方向変形は図３のＡＢＣの形状からＡＤＣの形状となる。この結果、サイドフォースＦｙの着力点は、車両進行方面に対して前方（図３の点Ｈから点Ｊ）に移動することになる。つまりニューマチックトレールｅn が小さくなる。従って、同一のサイドフォースＦｙが作用していても、粘着領域が大きく、すべり領域が小さい場合（即ち、タイヤの横グリップが高い場合）には、ニューマチックトレールｅn は大きく、セルフアライニングトルクＴsaは大きくなる。逆に、タイヤの横方向のグリップが失われ、すべり領域が増大すると、ニューマチックトレールｅn は小さくなり、セルフアライニングトルクＴsaは減少することになる。
【００１０】
以上のように、ニューマチックトレールｅn の変化に着目すれば、タイヤ横方向のグリップの程度を検出することが可能である。そして、ニューマチックトレールｅn の変化はセルフアライニングトルクＴsaに表れるため、セルフアライニングトルクＴsaに基づき、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（以下、グリップ度という）を推定することができる。また、グリップ度としては、後述するように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づいて推定することもできる。
【００１１】
上記のグリップ度は、前掲の特開平１１−９９９５６公報に開示された横力使用率又は横Ｇ使用率とは以下のように相違している。同公報に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーＣｐ（定義は、スリップ角１deg 時のサイドフォースの値）の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーＣｐは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状（接地面長さ、及び幅）、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーＣｐに変化が現れる。このように、同公報に記載の技術においては車輪のタイヤとしての特性には全く配慮されていない。
【００１２】
そこで、本発明は、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を精度よく推定し得るグリップ度推定装置を提供し、グリップ度が所定値未満となったときには例えば運転者に報知し得るようにすることを課題とする。
【００１３】
また、本発明は、グリップ度を精度よく推定すると共に、グリップ度が所定値未満に低下した場合には、グリップ度に基づき適切に運動制御を行ない得る車両の運動制御装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の車輪のグリップ度推定装置は、請求項１に記載のように、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、該前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段と、該基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前記車両前方の車輪のタイヤとしての特性に応じて、当該車輪に対する横方向のグリップの程度を表す指標であるグリップ度を推定するグリップ度推定手段を備えることとしたものである。
【００１５】
而して、例えば、ステアリングホイールによる操舵トルク、又はサスペンションに付与される操舵力に基づき、前輪のセルフアライニングトルクを推定すると共に、車両状態量に基づき前輪のサイドフォース又は前輪スリップ角を推定し、サイドフォース又は前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの変化に基づき、前輪のグリップ度を推定することができる。尚、前記車両の状態量としては、車両の速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角等、運動中の車両に係る指標を含む。
【００１６】
更に、請求項２に記載のように、前記グリップ度推定手段は、前記基準セルフアライニングトルクの値をＴsao1とし、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの値をＴsaa1としたとき、前記グリップ度をＴsaa1／Ｔsao1と推定するように構成するとよい。
【００１７】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項３に記載のように、前記前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することができる。例えば、基準セルフアライニングトルクは、前輪サイドフォースの値に所定値Ｋ１を乗じた値、あるいは、前輪スリップ角の値に所定値Ｋ２を乗じた値とすることができる。また、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項４に記載のように、前記車両前方の車輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することもできる。
【００１８】
更に、請求項５に記載のように、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度を所定値と比較し、前記グリップ度が前記所定値未満となったときには前記車両の運転者に報知する報知手段を備えたものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の車両の運動制御装置は、請求項６に記載のように、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、該操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、該車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、該前輪指標推定手段が推定した前輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニングトルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段と、該基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、少くとも前記車両前方の車輪のタイヤとしての特性に応じて、当該車輪に対する横方向のグリップの程度を表す指標であるグリップ度を推定するグリップ度推定手段を具備した車輪のグリップ度推定装置を備えると共に、少くとも前記車両状態量検出手段の検出信号に応じて前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御する制御手段とを備え、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両に対する制動力、エンジン出力及び変速位置の少なくとも一つを制御して前記車両を減速させるように構成したものである。
【００２０】
上記車両の運動制御装置において、請求項７に記載のように、前記グリップ度推定手段は、前記基準セルフアライニングトルクの値をＴsao1とし、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの値をＴsaa1としたとき、前記グリップ度をＴsaa1／Ｔsao1と推定するように構成するとよい。
【００２１】
前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項８に記載のように、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することができる。また、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項９に記載のように、前記車両前方の車輪に対するブラッシュモデルに基づいて設定した勾配を有する線形の基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成することもできる。
【００２２】
更に、請求項１０に記載のように、前記車両の運転者による制動操作中に、前記グリップ度推定手段によって推定したグリップ度が所定値未満となったときには、前記制御手段により、前記車両の運転者による制動操作とは無関係に前記車両の少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御するとよい。
【００２３】
前記制御手段による制動力制御における所定の制動力は、請求項１１に記載のように、前記車両におけるブレーキペダル操作量、前記グリップ度、前記車輪対する路面摩擦係数、及び前記車輪に対する荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することができる。また、前記制御手段は、請求項１２に記載のように、前記路面摩擦係数が所定値未満のときは、前記車両後方の車輪に対する制動力の増加を禁止するように制御することとしてもよい。
【００２４】
更に、請求項１０に記載の装置において、前記制御手段は、請求項１３に記載のように、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき前記車両がアンダーステア傾向かオーバーステア傾向かを判定し、前記車両がアンダーステア傾向にあるときと、前記車両がオーバーステア傾向にあるときとで、発生する前記車両のヨーモーメントが異なるように制動力を制御することとしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のグリップ度推定装置の一実施形態に係り、サイドフォースとセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度推定装置の主要構成を示すブロック図である。先ず、図２乃至図４を参照してグリップ度の推定の一例について説明する。
【００２６】
前述の図２及び図３から明らかなように、車両前方の車輪に対する前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性は、図４のＴsaa に示すような特性となる。前述のように、実セルフアライニングトルクをＴsaa とし前輪サイドフォースをＦyfとすると、Ｔsaa ＝Ｆyf・（ｅn ＋ｅc ）であるので、実セルフアライニングトルクＴsaa の前輪サイドフォースＦyfに対する非線型特性はニューマチックトレールｅn の直接的変化を表している。従って、実セルフアライニングトルクＴsaa の原点０近傍（ここで、前輪はグリップ状態にある）での前輪サイドフォースＦyfに対する傾きＫ１を同定し、つまり、完全グリップ状態でのセルフアライニングトルク特性（基準セルフアライニングトルクＴsao ）で示す特性を求める。尚、傾きＫ１は、初期値として実験的に求めた所定値を用い、グリップ度が高い通常走行中に、これを同定し補正することが望ましい。尚、実セルフアライニングトルクＴsaa は、後述する演算によって求められる。
【００２７】
そして、基準セルフアライニングトルクＴsao に対する実セルフアライニングトルクＴsaa に基づき前輪のグリップ度εが推定される。例えば、前輪サイドフォースがＦyf1 の場合における、基準セルフアライニングトルクＴsao の値Ｔsao1（＝Ｋ１・Ｆyf1 ）と、実セルフアライニングトルクＴsaa の値Ｔsaa1に基づき、グリップ度εは、ε＝Ｔsaa1／Ｔsao1として求めることができる。
【００２８】
上記のように、車輪のグリップ度は、サイドフォース（前輪サイドフォースＦyf）に対するセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴsaa ）の変化に基づいて推定することができるが、これは図１に示すように構成することによって実現でき、その具体的構成を図１１及び図１２に示す。先ず、図１においては、車両のステアリングホイール（図示せず）からサスペンション（図示せず）に至る操舵系に加わる操舵トルク及び操舵力を含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標（例えば、操舵トルク）を検出する操舵力指標検出手段として、操舵トルク検出手段Ｍ１とアシストトルク検出手段Ｍ２が設けられている。これらの検出結果に基づき反力トルク検出手段Ｍ３にて反力トルクが検出される。
【００２９】
本実施形態では、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を備えており、例えば図１１に示すように構成されている。後に図１１を参照して詳細に説明するので、ここでは概要を説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイール１の操作によってステアリングシャフト２に作用する操舵トルクＴstr を、操舵トルクセンサＴＳによって検出し、この検出操舵トルクＴstr の値に応じて電動モータ３を制御し、減速ギヤ４及びラックアンドピニオン５を介して車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲを操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するものである。また、操舵角検出手段Ｍ４たる図１１の操舵角センサＳＳによって操舵角が検出され、これに基づきステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５によってステアリング摩擦トルクが推定される。尚、これについても後述する。
【００３０】
そして、これら反力トルク検出手段Ｍ３及びステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５の検出結果に基づき、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６にて、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに生ずる実セルフアライニングトルクＴsaa が推定される。
【００３１】
一方、車両の状態量を検出する車両状態量検出手段として、本実施形態では、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレイト検出手段Ｍ８が設けられており、これらの検出信号に基づき、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに対するサイドフォース及び前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標（図１では前輪サイドフォースＦyf）が、前輪指標推定手段たるサイドフォース推定手段Ｍ９によって推定される。
【００３２】
前輪サイドフォースＦyfは、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレイト検出手段Ｍ８の出力結果に基づき、Ｆyf＝（Ｌｒ・ｍ・Ｇｙ＋Ｉｚ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌに従って推定される。ここで、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、ｍは車両質量、Ｌはホイールベース、Ｉｚはヨー慣性モーメント、Ｇｙは横加速度、ｄγ／ｄｔはヨーレイトの時間微分値である。
【００３３】
更に、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴsaa と、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦyfに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。例えば、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にてセルフアライニングトルクの原点近傍での勾配が推定され、この勾配と前輪サイドフォースに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００３４】
即ち、図１において、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴsaa と、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦyfに基づき、図４の原点近傍におけるセルフアライニングトルク勾配Ｋ１が求められる。この勾配Ｋ１と前輪サイドフォースＦyfに基づき基準セルフアライニングトルクＴsao が、Ｔsao ＝Ｋ１・Ｆyfとして求められ、実セルフアライニングトルクＴsaa と比較される。この比較結果に基づき、グリップ度εが、ε＝Ｔsaa ／Ｔsao として求められる。
【００３５】
以上のように、本実施形態では電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を備えており、ＥＰＳモータ駆動電流はアシストトルクと比例関係にあるため、このアシストトルクと操舵トルク検出手段Ｍ１の検出結果に基づき、反力トルクを容易に推定することが可能である（これについては後に詳述する）。また、ステアリング系の摩擦によるトルクを補償する必要があるが、ステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５において、ステアリングホイールを切り増した時の反力トルク最大値と切り戻した時の反力トルクの差が摩擦トルクとして演算され、逐次摩擦トルクが補正される（これについても後に詳述する）ので、適切にセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴsaa ）を推定することができる。もっとも、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ステアリングシャフト（図示せず）にロードセル等を装着し、あるいは、サスペンション部材に歪み計を設け、その検知信号からセルフアライニングトルクを計測することも可能である。
【００３６】
次に、図５乃至図１０は本発明のグリップ度推定装置の他の実施形態に係り、本発明の前輪指標として前輪スリップ角を用いるものである。図５は、前輪スリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度推定装置のブロック図である。ブロックＭ１乃至Ｍ６は図１と同様であり、反力トルク、ステアリング系摩擦トルクが演算され、セルフアライニングトルクが推定される。一方、前輪スリップ角は、操舵角、ヨーレイト、横加速度、車両速度から求められるので、図１と同様、操舵角検出手段Ｍ４、横加速度検出手段Ｍ７及びヨーレイト検出手段Ｍ８の検出信号が、車両速度検出手段Ｍ９ｘの検出信号と共に前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙに入力される。
【００３７】
前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙにおいては、先ず、ヨーレイト、横加速度、車両速度から車体スリップ角速度ｄβ／ｄｔが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車両速度、操舵角、及び車両諸元から前輪スリップ角αｆが演算される。尚、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルにもとづく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。
【００３８】
上記のように推定されたセルフアライニングトルクと前輪スリップ角αｆに基づき、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にて、セルフアライニングトルクの原点勾配が同定され、この勾配と前輪スリップ角に基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００３９】
上記図５に記載の実施形態におけるグリップ度εの推定に関し、図６乃至図１０を参照して以下に詳述する。車輪スリップ角、特に前輪の車輪スリップ角（以下、前輪スリップ角という）αｆに対する前輪サイドフォースＦyf及びセルフアライニングトルクＴsaの関係は、図６に示すような前輪スリップ角αｆに対して非線形の特性となる。セルフアライニングトルクＴsaは前輪サイドフォースＦyfとトレールｅ（＝ｅn ＋ｅc ）の積となることから、車輪（前輪）がグリップ状態にある場合、つまり、ニューマチックトレールｅn が完全グリップ状態にある場合のセルフアライニングトルク特性は、図７においてＴsar で示すような非線形の特性となる。
【００４０】
しかし、本実施形態では、完全グリップ状態のセルフアライニング特性を線形と仮定し、図８に示すように、原点近傍における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクＴsaの勾配Ｋ２を求め、基準セルフアライニングトルク特性（図８にＴsas で示す）を設定することとしている。例えば、前輪スリップ角がαf1である場合、基準セルフアライニングトルクはＴsas1＝Ｋ２・αf1で演算される。そして、グリップ度εは、ε＝Ｔsaa1／Ｔsas1＝Ｔsaa1／（Ｋ２・αf1）として求められる。
【００４１】
図８における基準セルフアライニングトルクの設定方法では、基準セルフアライニングトルク特性を線形と仮定しているため、前輪スリップ角αｆが大きな領域においてはグリップ度推定時の誤差が大きくなり、グリップ度の推定精度が低下することが懸念される。このため、図９に示すように、所定の前輪スリップ角以上では、セルフアライニングトルク勾配をＫ３に設定し、基準セルフアライニングトルク特性の非線系性を図９中のＯＭＮのように直線近似して設定することが望ましい。この場合、セルフアライニングトルク勾配Ｋ３を予め実験的に求めて設定し、走行中に勾配Ｋ３を同定し補正することが望ましい。また、点Ｍは実セルフアライニングトルクの変極点（点Ｐ）をもとに設定するとよい。例えば、実セルフアライニングトルクの変極点Ｐを求め、変極点Ｐの前輪スリップ角αｐから所定値だけ大きい前輪スリップ角αｍを点Ｍとして設定する。
【００４２】
更に、前輪スリップ角に対する基準セルフアライニングトルクは路面摩擦係数μの影響を受けるため、図１０に示すように実セルフアライニングトルクＴsaa の変極点Ｐにもとづき基準セルフアライニングトルクを設定することにより、高精度な基準セルフアライニングトルク特性を設定することができる。例えば、路面摩擦係数が低くなった場合、実セルフアライニングトルクＴsaa の特性は図１０の実線から破線のように変化する。即ち、路面摩擦係数μが低下すると実セルフアライニングトルクＴsaa の変極点が点Ｐから点Ｐ’に変化することになる。従って、基準セルフアライニングトルク特性（Ｔsat ）をＯＭＮからＯＭ’Ｎ’に変化させる必要がある。この場合において、前述のように点Ｍ’は変極点Ｐ’に基づいて設定されるため、路面摩擦係数が変化しても、その変化に追従して基準セルフアライニングトルク特性を設定することが可能となる。
【００４３】
図１１は、上記のグリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置の一実施形態を示すもので、電動パワーステアリング装置を備えている。電動パワーステアリング装置は既に市販されており、運転者によるステアリングホイール１の操作によってステアリングシャフト２に作用する操舵トルクＴstr を、操舵トルクセンサＴＳによって検出し、この検出操舵トルクＴstr の値に応じてＥＰＳモータ（電動モータ）３を制御し、減速ギヤ４及びラックアンドピニオン５を介して車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲを操舵し、運転者のステアリング操作力を軽減するものである。
【００４４】
本実施形態のエンジンＥＧはスロットル制御装置ＴＨ及び燃料噴射装置ＦＩを備えた内燃機関で、スロットル制御装置ＴＨにおいてはアクセルペダル６の操作に応じてメインスロットルバルブＭＴのメインスロットル開度が制御される。また、電子制御装置ＥＣＵの出力に応じて、スロットル制御装置ＴＨのサブスロットルバルブＳＴが駆動されサブスロットル開度が制御されると共に、燃料噴射装置ＦＩが駆動され燃料噴射量が制御されるように構成されている。本実施形態のエンジンＥＧは変速制御装置ＧＳ及びディファレンシャルギヤＤＦを介して車両後方の車輪ＲＬ，ＲＲに連結されており、所謂後輪駆動方式が構成されているが、本発明における駆動方式をこれに限定するものではない。
【００４５】
次に、本実施形態の制動系については、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに夫々ホイールシリンダＷｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒが装着されており、これらのホイールシリンダＷｆｌ等にブレーキ液圧制御装置ＢＣが接続されているが、これについては図１３を参照して後述する。尚、車輪ＦＬは運転席からみて前方左側の車輪を示し、以下車輪ＦＲは前方右側、車輪ＲＬは後方左側、車輪ＲＲは後方右側の車輪を示している。
【００４６】
車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには車輪速度センサＷＳ１乃至ＷＳ４が配設され、これらが電子制御装置ＥＣＵに接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号が電子制御装置ＥＣＵに入力されるように構成されている。更に、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれたときオンとなるストップスイッチＳＴ、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲの操舵角θｈを検出する操舵角センサＳＳ、車両の前後加速度Ｇｘを検出する前後加速度センサＸＧ、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサＹＧ、車両のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサＹＳ、操舵トルクセンサＴＳ、及びＥＰＳモータ３の回転角を検出する回転角センサＲＳ等が電子制御装置ＥＣＵに接続されている。
【００４７】
図１２は本発明のシステム構成を示すもので、操舵制御システム（ＥＰＳ）、ブレーキ制御システム（ＡＢＳ，ＴＲＣ，ＶＳＣ）、スロットル制御（ＳＬＴ）システム、シフト制御システム（ＡＴＭ）、及び報知システムが通信バスを介して接続されており、各システム間で互いのシステム情報を共有することができるように構成されている。操舵制御システムは、電動ステアリング制御（ＥＰＳ）用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた操舵制御ユニットＥＣＵ１に、操舵トルクセンサＴＳ及び回転角センサＲＳが接続されると共に、モータ駆動回路ＡＣ１を介してＥＰＳモータ３が接続されている。
【００４８】
また、ブレーキ制御システムは、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）、トラクション制御（ＴＲＣ）、車両の安定性制御（ＶＳＣ）を行なうもので、これらのブレーキ制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたブレーキ制御ユニットＥＣＵ２に、車輪速度センサ（代表してＷＳで表す）、液圧センサ（代表してＰＳで表す）、ストップスイッチＳＴ、ヨーレイトセンサＹＳ、前後加速度センサＸＧ、横加速度センサＹＧ及び操舵角センサＳＳが接続されると共に、ソレノイド駆動回路ＡＣ２を介してソレノイドバルブ（代表してＳＬで表す）が接続されている。
【００４９】
そして、報知システムは、前述のようにグリップ度を推定し所定値未満であるときに報知するもので、報知制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた報知制御ユニットＥＣＵ３に、表示（インジケータ）や音声等を出力する報知装置ＡＣ３が接続されている。また、スロットル制御（ＳＬＴ）システムは、スロットル制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたスロットル制御ユニットＥＣＵ４に、スロットル制御用のアクチュエータＡＣ４が接続されている。同様に、シフト制御システムは、オートマティックトランスミッション（ＡＴＭ）のシフト制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたシフト制御ユニットＥＣＵ５に、シフト制御用のアクチュエータＡＣ５が接続されている。尚、これらの制御ユニットＥＣＵ１乃至５は夫々、通信用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた通信ユニットを介して通信バスに接続されている。而して、各制御システムに必要な情報を他の制御システムから送信することができる。
【００５０】
図１３は本実施形態におけるブレーキ液圧制御装置ＢＣの一例を示すもので、所謂ブレーキ・バイ・ワイヤと称される構成である。具体的には、例えば特開２０００−６２５９７号公報に記載されているので、その作動を簡単に説明する。通常作動時はマスタシリンダＭＣとホイールシリンダＷfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlとの液圧回路は切り離されている。運転者の制動要求がブレーキペダルストロークセンサＳＲ、踏力センサ、マスタシリンダ液圧センサ等のブレーキペダル操作量検出手段により検出され、その操作量にもとづき各車輪の目標制動力が決定され、各車輪の制動液圧がリニアソレノイドバルブ（ＳＬ１乃至ＳＬ８）により制御される。
【００５１】
制動時には、ＯＮ／ＯＦＦ型のソレノイドバルブＳＬａ、ＳＬｂ，ＳＬｃが励磁され、ソレノイドバルブＳＬａが開位置、ソレノイドバルブＳＬｂ，ＳＬｃが閉位置となる。これにより、マスタシリンダＭＣは、ホイールシリンダＷfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlとは分離され、ソレノイドバルブＳＬａを介してストロークシミュレータＳＭと連通される。各車輪の制動液圧は、高圧アキュムレータＡＣＣを圧力源として、アキュムレータ側のリニアソレノイドバルブ（例えばＳＬ１）とリザーバ側のリニアソレノイドバルブ（例えばＳＬ２）を制御することにより、各車輪独立で制動力が制御される。尚、図１３の液圧回路構成は一例であり、これに限定されるものではなく、自動加圧できる液圧回路構成であればよい。
【００５２】
上記のように構成されたクリップ度推定装置を備えた車両の運動制御装置において、以下のように各種制御が行なわれる。先ず、図１４はグリップ度の低下を運転者に報知する場合の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップ１０１において初期化が行われ、ステップ１０２にて各種センサ信号が読み込まれる。次に、ステップ１０３に進み、読み込まれたセンサ信号に基づき実セルフアライニングトルクＴsaa が以下のように推定される。
【００５３】
本実施形態では、図１１に示すように電動パワーステアリング装置を備えており、前述のように、ステアリング操作によってステアリングシャフト２に作用する操舵トルクＴstr が操舵トルクセンサＴＳによって検出され、この検出操舵トルクＴstr の値に応じてＥＰＳモータ３が制御され、運転者のステアリング操作力が低減される。この場合において、前輪のタイヤに生ずるセルフアライニングトルクはステアリング操作による操舵トルクと電動パワーステアリング装置が出力しているトルクの和から、ステアリング系の摩擦成分を減じたトルクと釣合うことになる。
【００５４】
従って、実セルフアライニングトルクＴsaa はＴsaa ＝Ｔstr ＋Ｔeps −Ｔfrc として求めることができる。ここで、Ｔstr は運転者のステアリング操作によってステアリングシャフトに作用するトルクで、前述のように操舵トルクセンサＴＳによって検出される。Ｔeps は電動パワーステアリング装置が出力するトルクである。これは、例えば、電動パワーステアリング装置を構成するＥＰＳモータ３のモータ電流値とモータ出力トルクとは所定の関係（モータ出力トルクはモータ電流値に略比例）にあるので、モータ電流値に基づいて推定することができる。
【００５５】
上記のＴfrc は、ステアリング系の摩擦成分、即ちステアリング系の摩擦に起因するトルク成分であり、本実施形態ではこれを（Ｔstr ＋Ｔeps ）の和から減ずることによって補正し、実セルフアライニングトルクＴsaa を求めることとしている。以下、この補正方法について図２４を参照して説明する。直進走行状態の場合には、実反力トルク（Ｔstr ＋Ｔeps ）はゼロである。運転者がステアリング操作を開始し、ステアリングホイール（ハンドル）を切り込み始めると、実反力トルクが発生し始める。このとき、最初に、ステアリング機構（図示せず）のクーロン摩擦を打ち消す分のトルクが発生し、次に前方の車輪ＦＬ，ＦＲ（タイヤ）が切れ始めてセルフアライニングトルクが発生するようになる。
【００５６】
従って、直進状態からステアリング操作が行われる初期においては、図２４中のＯ−Ａ間のように、実反力トルクの増加に対してセルフアライニングトルクは未だ発生していないため、セルフアライニングトルクの推定値が実反力トルクに対して僅かな傾きで実セルフアライニングトルクＴsaa （これは正確には補正後の値であり推定値であるが、推定値の語を省略している）として出力される。更にステアリングホイールを切り増し、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、実セルフアライニングトルクＴsaa は図中のＡ−Ｂ間に沿って出力される。ステアリングホイールが切り戻され、実反力トルクが減少する場合は、図２４中のＢ−Ｃ間のように、僅かな傾きをもつような形で、実セルフアライニングトルクＴsaa が出力される。切り増し時と同様に、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、実セルフアライニングトルクＴsaa は図２４中のＣ−Ｄ間に沿うように出力される。
【００５７】
図１４に戻り、ステップ１０４にて前述の方法で基準セルフアライニングトルク（Ｔsao ）が演算され、ステップ１０５において前述の方法でグリップ度εが推定される。そして、ステップ１０６に進み、グリップ度εが所定値ε０と比較される。グリップ度εが所定値ε０未満である場合にはステップ１０７に進み、その旨運転者に報知される。報知手段としては、インジケータに表示し、あるいは、音を発する手段が用いられる。更に、アクセル操作を緩めたり、ブレーキ操作を促す音声を出力するように構成してもよい。
【００５８】
図１５は、上記の処理に加え、車両を減速するための制動力制御、及び／又はスロットル制御、及び／又はシフト制御を付加したものであり、ステップ２０１乃至２０７は図１４のステップ１０１乃至１０７と同様であるので説明を省略する。ステップ２０６にてグリップ度εが所定値ε０未満と判定され、ステップ２０７に進み、運転者に報知された後、更にステップ２０８においてグリップ度εが所定値ε１（＜ε０）と比較される。ステップ２０８においてグリップ度εが所定値ε１未満と判定された場合にはステップ２０９に進み、制動力制御、スロットル制御、及びシフト制御の少くとも一つの制御が実行される。
【００５９】
例えば、制動力制御においては、運転者がブレーキ操作を行っていない場合でも、車両を減速するために、少なくとも一輪の車輪に制動力が与えられる。スロットル制御も車両を減速するため、スロットルを閉じる方向に制御される。また、シフト制御においても変速位置が減速方向に切換えられ、シフトダウンが行なわれる。
【００６０】
図１６は、上記の制御のうちの制動力制御の一例を示すフローチャートである。先ず、ステップ３０１にてグリップ度εが読み込まれると共に、ステップ３０２にて運転者のブレーキペダル操作量（図１３のストロークセンサＳＲの検出値）が読み込まれる。次に、ステップ３０３において路面摩擦係数μが推定される。ここで、グリップ度に基づく制動力制御は、前述（図１５）と同様、グリップ度がある程度低下した場合に実行される。従って、実セルフアライニングトルクの変極点（図９の点Ｐ）を用いて路面摩擦係数μを推定することが可能である。路面摩擦係数は、実セルフアライニングトルク変極点が発生する場合のセルフアライニングトルク、前輪スリップ角、サイドフォース、横加速度等の何れか一つの状態量から推定することができる。
【００６１】
次に、ステップ３０４に進み、横加速度（横加速度センサＹＧの検出値）及び前後加速度（前後加速度センサＸＧの検出値）から各車輪の垂直荷重（車輪荷重）が演算される。以上の推定、演算結果に基づき、即ち、運転者のブレーキペダル操作量、グリップ度ε、路面摩擦係数μ及び車輪荷重に基づき、ステップ３０５にて各車輪の目標制動力増分が設定される。そして、ステップ３０６において、上記の目標制動力増分を加えた目標制動力に基づき図１３のソレノイドバルブ（代表してＳＬで表す）が制御され、以下の制動力制御が行なわれる。
【００６２】
図１７はグリップ度に基づく制動力制御のブロック図を示し、グリップ度に基づく制動力の増分は、運転者のブレーキペダル操作量又は運転者の目標制動力、グリップ度の推定値、路面摩擦係数の推定値、車輪荷重の推定値、車両挙動判定結果、運転者のステアリング操作速度に基づいて設定される。グリップ度はグリップ度推定手段Ｍ１２（図１と同様）にて推定され、路面摩擦係数は、摩擦係数推定手段Ｍ１３にて、前述のように実セルフアライニングトルクの変極点（図９の点Ｐ）に基づいて推定される。また、車輪荷重は車輪荷重推定手段Ｍ１４にて、前述のように（ステップ３０４）推定され、車両挙動は車両挙動判定手段Ｍ１５にて後述するように推定される。更に、ステアリング操作速度手段Ｍ１６によって運転者のステアリング操作速度（ハンドル操作速度）が検出される。例えば、図１１の操舵角センサＳＳの検出操舵角信号の時間変化量が演算される。そして、運転者のブレーキペダル操作量はブレーキペダル操作量検出手段Ｍ１７（例えば、図１３のストロークセンサＳＲ）によって検出される。
【００６３】
更に、ブレーキペダル操作量検出手段Ｍ１７の検出出力に基づき、運転者目標制動力設定手段Ｍ１８において運転者目標制動力が設定されると共に、この設定結果及び各手段Ｍ１２乃至Ｍ１６の検出結果に基づき目標制動力増分設定手段Ｍ１９において目標制動力増分が設定される。そして、目標制動力設定手段Ｍ２０において、上記の運転者目標制動力に対し目標制動力増分が加算されるように、各車輪の制動力の目標値が決定される。また、グリップ度に基づく制動力制御は、運転者がブレーキ操作を行っていない場合にも実行される。そのため、旋回半径に対して速度が超過してカーブに進入した場合でも、前輪のグリップ度にもとづき自動的に制動することにより旋回半径を維持してカーブを通過することができる。
【００６４】
上記のグリップ度に基づく制動力制御における目標制動力増分は以下の条件により設定される。図１８は運転者のブレーキペダル操作量（又は、運転者目標制動力）に応じた目標制動力増分のマップである。運転者が所定量（Ｋｄ）以上のブレーキ操作を既に行っている場合には、制動の必要性に応じてブレーキ操作を行っているか、もしくは、制動によりグリップ度が低下しているため、ブレーキペダル操作量（又は、運転者目標制動力）が所定量（Ｋｄ）以上の場合には、目標制動力増分は零とされる。
【００６５】
図１９は、目標制動力増分のグリップ度εに対するマップであり、グリップ度εの低下にともない目標制動力増分が大きくなるように設定されている。しかし、グリップ度εが低くなりすぎると制動力の増加が更なるグリップ度低下を引き起こすため、所定のグリップ度（ε２）未満では目標制動力増分を抑制するように設定される。また、路面摩擦係数μが低い場合（図１９に実線で示す）には、路面摩擦係数μが高い場合（図１９に破線で示す）に比べ、制動力制御を開始するグリップ度εのしきい値を高く設定し、よりグリップ度εが大きい状態から制御を開始するように設定されている。更に、路面摩擦係数μが低い場合には、グリップ度εに対する目標制動力増分の変化割合を低く設定し、挙動変化が緩やかに生ずるように設定することが望ましい。
【００６６】
図２０は目標制動力増分の路面摩擦係数μに対するマップであり、図２１は目標制動力増分の車輪荷重に対するマップである。図２０及び図２１から明らかなように、路面摩擦係数μ及び車輪荷重が大きいほど目標制動力増分が大きくなるように設定されている。車輪の制動力特性は車輪荷重と路面摩擦係数で決定されるが、車輪スリップの「すべり領域」（図２参照）が過大とならない、即ち「粘着領域」の所定範囲内で、制動力制御が行なわれるように、目標制動力増分には上限値が設定されている。
【００６７】
図２２は、目標制動力増分の運転者のステアリング操作速度及びグリップ度に基づくマップである。尚、運転者のステアリング操作速度（ハンドル操作速度）は、前述のように操舵角信号（操舵角センサＳＳの検出信号）の時間変化量を演算することにより得られる。即ち、ステアリング操作速度が早い場合は障害物回避など緊急時であることが予測されるため、より高いグリップ度から制動力制御が開始するように設定されると共に、更に、十分な減速が得られるように目標制動力増分の値も高く設定されている。
【００６８】
ところで、通常の車両は弱アンダーステア特性に設計されており、前輪から限界をむかえることになる。従って、制動力制御を行なう場合には、旋回内向きに作用するヨーモーメント、及び旋回半径を維持することができるトータルのサイドフォースを維持しつつ、減速することができるように、少なくとも一輪の車輪の制動力制御を行なうとよい。制動力制御の一例として、グリップ度に応じてブレーキを作動させる車輪を、旋回内側後輪、旋回外側後輪、旋回外側前輪の順に増加させていくことも考えられる。あるいは、旋回内側後輪、旋回外側後輪、旋回外側前輪を同時に制御するようにしてもよい。路面摩擦係数が高い路面においては、十分な減速が得られるため、後輪のみの制御としてもよい。しかし、路面摩擦係数が極めて低い場合には、オーバーステア傾向に急変する場合があるため、後輪への制動力制御（制動力の増加）を禁止することが望ましい。
【００６９】
更に、定常状態では、車両はアンダーステア特性にあるが、スラローム、レーンチェンジなどの過渡操舵や路面摩擦係数が変化したときには、オーバーステア傾向となる場合があり、この場合に対応した制御を図２３に示す。ステップ４０１乃至４０４は図１６のステップ３０１乃至３０４と同様であるので説明は省略する。ステップ４０５においては車両挙動判別が行なわれ、車両がアンダーステア傾向か、オーバーステア傾向か、の何れであるかが判定される。この判定結果に基づき、ステップ４０６にてオーバーステアと判定された場合には、ステップ４０７に進み、制動力増加により旋回外向きヨーモーメントを発生して減速できるようなオーバーステア制御パラメータが設定される。ステップ４０６においてオーバーステアと判定されなかった場合には、ステップ４０８に進み、旋回半径をトレースできる旋回内向きヨーモーメントを維持しつつ、減速可能なアンダーステア制御パラメータが設定される。而して、ステップ４０９において、これらの制御パラメータに基づき目標制動力増分が決定され、ステップ４１０にて制動力制御が行なわれる。
【００７０】
以上の実施形態においては、タイヤのニューマチックトレールの変化に着目し、セルフアライニングトルクに基づきグリップ度εを求めることとしたものであるが、以下のように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づき、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（この場合のグリップ度をεｍとする）を推定することができる。
【００７１】
先ず、タイヤ発生力の理論モデル（ブラッシュモデル）によれば、前輪のサイドフォースＦyfとセルフアライニングトルクＴsaa の関係は、以下の式により表される。即ち、ξ＝１−｛Ｋｓ／（３・μ・Ｆｚ）｝・λとした場合において、ξ＞０の場合は、Ｆyf＝μ・Ｆｚ・（１−ξ3 ）    …（１）
ξ≦０の場合は、Ｆyf＝μ・Ｆｚ    …（２）
また、
ξ＞０の場合は、Ｔsaa ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・λ・ξ3     …（３）
ξ≦０の場合は、Ｔsaa ＝０    …（４）
となる。ここで、Ｆｚは接地荷重、ｌはタイヤ接地面の接地長さ、Ｋｓはトレッド剛性に対応する定数、λは横スリップ（λ＝ｔａｎ（αｆ））であり、αｆは前輪スリップ角である。
【００７２】
一般的にξ＞０の領域では、前輪スリップ角αｆは小さいため、λ＝αｆとして扱うことができる。上記の式（１）から明らかなように、サイドフォースの最大値はμ・Ｆｚであるので、路面摩擦係数μに応じたサイドフォースの最大値に対する割合を路面摩擦利用率ηとするとη＝１−ξ3 と表すことができる。従って、εｍ＝１−ηは路面摩擦余裕度ということになり、このεｍを車輪のグリップ度とするとεｍ＝ξ3 となる。従って、上記（３）式は、以下のように表すことができる。
Ｔsaa ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ・εｍ    …（５）
【００７３】
上記（５）式は、セルフアライニングトルクＴsaa が前輪スリップ角αｆ及びグリップ度εｍに比例することを示している。そこで、グリップ度εｍ＝１（路面の摩擦利用率がゼロ、つまり摩擦余裕度が１）における特性を基準セルフアライニングトルク特性とすると、以下のようになる。
Ｔsau ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ    …（６）
【００７４】
従って、上記（５）式及び（６）式から、グリップ度εｍは、
εｍ＝Ｔsaa ／Ｔsau     …（７）
として求めることができる。この（７）式には路面摩擦係数μがパラメータとして含まれていないことから明らかなように、グリップ度εｍは路面摩擦係数μを用いることなく算出することができる。この場合において、基準セルフアライニングトルクＴsau の勾配Ｋ４（＝ｌ・Ｋｓ／６）は、前述のブラッシュモデルを用いて予め設定することができる。また、実験的に求めることも可能である。更に、まず初期値を設定し、走行中に前輪スリップ角がゼロ近傍におけるセルフアライニングトルクの傾きを同定し、補正することとすれば、検出精度を向上させることができる。
【００７５】
例えば、図２５において、前輪スリップ角がαf2である場合、基準セルフアライニングトルクはＴsau2＝Ｋ４・αf2で演算される。そして、グリップ度εｍは、εｍ＝Ｔsaa2／Ｔsau2＝Ｔsaa2／（Ｋ４・αf2）として求められる。
【００７６】
而して、前述の図１４乃至図２３に記載のニューマチックトレールに基づくグリップ度εに代えて、上記の路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍを用いることができる。そして、前述のグリップ度εと上記のグリップ度εｍとは、図２６に示す関係となる。従って、グリップ度εを求めてグリップ度εｍに変換することができ、逆に、グリップ度εｍを求めてグリップ度εに変換することもできる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載の車輪のグリップ度推定装置によれば、操舵トルク又は操舵力といった操舵力指標に基づき、前輪のセルフアライニングトルクを推定すると共に、車両状態量に基づき前輪のサイドフォース又は前輪スリップ角といった前輪指標を推定し、この前輪指標と前記セルフアライニングトルクに基づき基準セルフアライニングトルクを設定し、この基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、前輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度を精度よく推定することができ、前輪のタイヤとしての特性までも考慮に入れた対応が可能となる。
【００７８】
例えば、請求項２のように構成すれば、グリップ度を容易且つ精度よく推定することができる。尚、基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項３あるいは請求項４に記載のように、容易に構成することができる。
【００７９】
更に、請求項５のように報知手段を設けることとすれば、グリップ度が所定値未満となったことを運転者に報知することができるので、運転者はグリップ度が過度に低下する前に適切な対応をとることができる。
【００８０】
また、請求項６に記載の車両の運動制御装置によれば、グリップ度推定装置によってグリップ度を精度よく推定することができ、グリップ度が所定値未満に低下した場合には、前輪のタイヤとしての特性までも考慮に入れた適切な運動制御を行なうことができる。
【００８１】
例えば、請求項７のように構成すれば、グリップ度を容易且つ精度よく推定することができる。尚、基準セルフアライニングトルク設定手段は、請求項８あるいは請求項９に記載のように、容易に構成することができる。
【００８２】
また、請求項１０に記載のように構成されている場合には、運転者による制動操作中にグリップ度が所定値未満となったときには、運転者による制動操作とは無関係に少くとも一輪に対する制動力が所定の制動力以上となるように制御されるので、車両が不安定な状態となる前に、適切に減速させることができる。このときの制動力制御における所定の制動力は、請求項１１に記載のように、ブレーキペダル操作量、グリップ度、路面摩擦係数、及び車輪荷重のうちの少くとも一つに基づいて設定することができる。
【００８３】
更に、請求項１２に記載のように構成すれば、路面摩擦係数が所定値未満のときは、車両後方の車輪に対する制動力の増加が禁止されるので、オーバーステア傾向への急変にも適切に対処し安定した運転状態を維持することができる。
【００８４】
また、請求項１３に記載のように構成すれば、車両がアンダーステア傾向にあるときとオーバーステア傾向にあるときとで、発生するヨーモーメントが異なるように制動力が制御されるので、路面摩擦係数の変化等に起因して定常状態のアンダーステア特性からオーバーステア傾向となっても、適切な制動力制御により安定した運転状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグリップ度推定装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】一般的な車両に関し、タイヤが横すべりしながら転動する状態におけるセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示すグラフである。
【図３】図２のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態における前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態に係るグリップ度推定装置のブロック図である。
【図６】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対する前輪サイドフォース及びセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の車両の運動制御装置の一実施形態を示す構成図である。
【図１２】本発明の運動制御装置の一実施形態に係るシステム構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態に供するブレーキ液圧制御装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態においてグリップ度の低下を運転者に報知する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態において、グリップ度の低下時に、報知に加え制動力制御等を行なう場合の処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１５における制動力制御の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施形態におけるグリップ度にもとづく制動力制御を示すブロック図である。
【図１８】本発明の一実施形態における運転者のブレーキペダル操作量に応じた目標制動力増分のマップを示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施形態における目標制動力増分のグリップ度に対するマップを示すグラフである。
【図２０】本発明の一実施形態における目標制動力増分の路面摩擦係数に対するマップを示すグラフである。
【図２１】本発明の一実施形態における目標制動力増分の車輪荷重に対するマップを示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施形態における目標制動力増分の運転者のステアリング操作速度及びグリップ度に基づくマップを示すグラフである。
【図２３】本発明の一実施形態における制動力制御の他の例を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の一実施形態においてセルフアライニングトルクの推定時の補正に供するステアリング系の摩擦成分の特性を示すグラフである。
【図２５】本発明の更に他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示すグラフである。
【図２６】本発明におけるニューマチックトレールに基づくグリップ度εと路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール，  ２  ステアリングシャフト，
３  ＥＰＳモータ，  ＴＳ  操舵トルクセンサ，  ＳＳ  操舵角センサ，
ＥＣＵ  電子制御装置，  ＹＳ  ヨーレイトセンサ，
ＸＧ  前後加速度センサ，  ＹＧ  横加速度センサ，
ＢＰ  ブレーキペダル，  ＳＴ  ストップスイッチ，
ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ  車輪，  ＷＳ１〜ＷＳ４  車輪速度センサ
Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrl  ホイールシリンダ，
ＢＣ  ブレーキ液圧制御装置
【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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