JP3271963B1 - 車両の路面摩擦係数推定装置 - Google Patents
車両の路面摩擦係数推定装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 幅広い領域で精度よく路面摩擦係数を推定す
ることのできる路面摩擦係数推定装置を提供する。 【解決手段】 第１の路面摩擦係数推定部５で横方向の
車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係数推定値μy を推
定し、第２の路面摩擦係数推定部６で前後方向の車両挙
動に基づいて第２の路面摩擦係数推定値μx を推定し、
第３の路面摩擦係数推定部７で路面状況に基づいて第３
の路面摩擦係数推定値μi を推定する。推定値選定部８
で、車輪に加わる横力と制・駆動力とに基づいて車輪に
加わる力（合力）を算出し、車輪に加わる力の大きさ及
び方向に基づいて、各路面摩擦係数推定値μx ，μy ，
μi の中から最も信頼度の高い路面摩擦係数推定値を選
定し、選定した路面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦
係数推定値μout として設定する。
ることのできる路面摩擦係数推定装置を提供する。 【解決手段】 第１の路面摩擦係数推定部５で横方向の
車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係数推定値μy を推
定し、第２の路面摩擦係数推定部６で前後方向の車両挙
動に基づいて第２の路面摩擦係数推定値μx を推定し、
第３の路面摩擦係数推定部７で路面状況に基づいて第３
の路面摩擦係数推定値μi を推定する。推定値選定部８
で、車輪に加わる横力と制・駆動力とに基づいて車輪に
加わる力（合力）を算出し、車輪に加わる力の大きさ及
び方向に基づいて、各路面摩擦係数推定値μx ，μy ，
μi の中から最も信頼度の高い路面摩擦係数推定値を選
定し、選定した路面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦
係数推定値μout として設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、幅広い領域で精度
よく路面摩擦係数を推定する車両の路面摩擦係数推定装
置に関する。
よく路面摩擦係数を推定する車両の路面摩擦係数推定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両においてはトラクション制
御、制動力制御、或いはトルク配分制御等について様々
な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技
術では、路面摩擦係数を制御パラメータの演算や補正に
用いるものが多く、その制御を確実に実行するために
は、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。
御、制動力制御、或いはトルク配分制御等について様々
な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技
術では、路面摩擦係数を制御パラメータの演算や補正に
用いるものが多く、その制御を確実に実行するために
は、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。
【０００３】この路面摩擦係数の推定においては、例え
ば、予め車両の運動方程式に基づく車両運動モデルを設
定し、センサ入力から求められる実際の車両運動と車両
運動モデルの挙動を比較して路面摩擦係数を推定する技
術が種々提案されている。本出願人も、例えば、特開平
８−２２７４号公報で適応制御を利用した路面摩擦係数
推定の技術を、或いは、特願平１０−２４２０３０号で
オブザーバにより推定した車体すべり角を車両運動モデ
ルに基づいた高μ路および低μ路での基準値と比較して
路面摩擦係数を推定する技術等を提案している。
ば、予め車両の運動方程式に基づく車両運動モデルを設
定し、センサ入力から求められる実際の車両運動と車両
運動モデルの挙動を比較して路面摩擦係数を推定する技
術が種々提案されている。本出願人も、例えば、特開平
８−２２７４号公報で適応制御を利用した路面摩擦係数
推定の技術を、或いは、特願平１０−２４２０３０号で
オブザーバにより推定した車体すべり角を車両運動モデ
ルに基づいた高μ路および低μ路での基準値と比較して
路面摩擦係数を推定する技術等を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両運動モ
デルを用いて路面摩擦係数を推定する技術は、センサ入
力から求められる車両運動と車両運動モデルの挙動が同
一条件下（タイヤと路面間の摩擦係数が同じ場合）で一
致していることを前提としている。
デルを用いて路面摩擦係数を推定する技術は、センサ入
力から求められる車両運動と車両運動モデルの挙動が同
一条件下（タイヤと路面間の摩擦係数が同じ場合）で一
致していることを前提としている。
【０００５】しかしながら、実際の走行時においては、
センサ入力に含まれる外乱や、車両を数値モデル化する
際のモデル化誤差の影響により、これらを完全に一致さ
せるのは困難である。そしてこのような場合、これら外
乱、モデル化の誤差の影響が路面摩擦係数の違いとして
計算されるため、路面摩擦係数の推定値は実際とは異な
る値になる。
センサ入力に含まれる外乱や、車両を数値モデル化する
際のモデル化誤差の影響により、これらを完全に一致さ
せるのは困難である。そしてこのような場合、これら外
乱、モデル化の誤差の影響が路面摩擦係数の違いとして
計算されるため、路面摩擦係数の推定値は実際とは異な
る値になる。
【０００６】従って、車両運動モデルを用いて路面摩擦
係数を推定する技術においては、車両運動に路面摩擦係
数の違いが（外乱やモデル化の誤差の影響と比較して）
十分に大きく現れる場面で路面摩擦係数を推定すること
が望ましく、幅広い車両運動領域で精度よく路面摩擦係
数を推定することが困難であった。
係数を推定する技術においては、車両運動に路面摩擦係
数の違いが（外乱やモデル化の誤差の影響と比較して）
十分に大きく現れる場面で路面摩擦係数を推定すること
が望ましく、幅広い車両運動領域で精度よく路面摩擦係
数を推定することが困難であった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、幅広い領域で精度よく路面摩擦係数を推定すること
のできる路面摩擦係数推定装置を提供することを目的と
する。
で、幅広い領域で精度よく路面摩擦係数を推定すること
のできる路面摩擦係数推定装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明による車両の路面摩擦係数推定
装置は、横方向の車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係
数を推定する第１の路面摩擦係数推定手段、或いは、前
後方向の車両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数を推定
する第２の路面摩擦係数推定手段のうち少なくとも何れ
か一方と、路面状況に基づいて第３の路面摩擦係数を推
定する第３の路面摩擦係数推定手段と、ドライバ操作に
基づき、走行路が路面摩擦係数一定の基準路面であると
仮定して算出した車輪に加わる力に基づいて、上記各路
面摩擦係数推定値の中から一つを最終的な路面摩擦係数
推定値として選定する推定値選定手段と、を備えたこと
を特徴とする。
め、請求項１記載の発明による車両の路面摩擦係数推定
装置は、横方向の車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係
数を推定する第１の路面摩擦係数推定手段、或いは、前
後方向の車両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数を推定
する第２の路面摩擦係数推定手段のうち少なくとも何れ
か一方と、路面状況に基づいて第３の路面摩擦係数を推
定する第３の路面摩擦係数推定手段と、ドライバ操作に
基づき、走行路が路面摩擦係数一定の基準路面であると
仮定して算出した車輪に加わる力に基づいて、上記各路
面摩擦係数推定値の中から一つを最終的な路面摩擦係数
推定値として選定する推定値選定手段と、を備えたこと
を特徴とする。
【０００９】また、請求項２記載の発明による車両の路
面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の発明において、
上記推定値選定手段は、上記車輪に加わる力の大きさが
設定値よりも小さいとき、上記第３の路面摩擦係数推定
値を最終的な路面摩擦係数推定値として選定することを
特徴とする。
面摩擦係数推定装置は、請求項１記載の発明において、
上記推定値選定手段は、上記車輪に加わる力の大きさが
設定値よりも小さいとき、上記第３の路面摩擦係数推定
値を最終的な路面摩擦係数推定値として選定することを
特徴とする。
【００１０】また、請求項３記載の発明による車両の路
面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の発明において、
上記第１の路面摩擦係数推定手段と、上記第２の路面摩
擦係数推定手段と、上記第３の路面摩擦係数推定手段
と、を備えた車両の路面摩擦係数推定装置であって、上
記推定値選定手段は、上記車輪に加わる力の大きさが上
記設定値よりも大きい場合であって上記車輪に加わる力
の方向が車両の横方向に偏倚しているとき、上記第１の
路面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値とし
て選定し、上記車輪に加わる力の大きさが上記設定値よ
りも大きい場合であって上記車輪に加わる力の方向が車
両の前後方向に偏倚しているとき、上記第２の路面摩擦
係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値として選定す
ることを特徴とする。
面摩擦係数推定装置は、請求項２記載の発明において、
上記第１の路面摩擦係数推定手段と、上記第２の路面摩
擦係数推定手段と、上記第３の路面摩擦係数推定手段
と、を備えた車両の路面摩擦係数推定装置であって、上
記推定値選定手段は、上記車輪に加わる力の大きさが上
記設定値よりも大きい場合であって上記車輪に加わる力
の方向が車両の横方向に偏倚しているとき、上記第１の
路面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値とし
て選定し、上記車輪に加わる力の大きさが上記設定値よ
りも大きい場合であって上記車輪に加わる力の方向が車
両の前後方向に偏倚しているとき、上記第２の路面摩擦
係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値として選定す
ることを特徴とする。
【００１１】また、請求項４記載の発明による車両の路
面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至３の何れかに記載
の発明において、上記第３の路面摩擦係数推定手段は、
撮像手段で撮像された画像から道路の路面状況を検出す
ることを特徴とする。
面摩擦係数推定装置は、請求項１乃至３の何れかに記載
の発明において、上記第３の路面摩擦係数推定手段は、
撮像手段で撮像された画像から道路の路面状況を検出す
ることを特徴とする。
【００１２】また、請求項５記載の発明による車両の路
面摩擦係数推定装置は、請求項４記載の発明において、
上記撮像手段は異なる視点から車両前方を撮像する一対
の撮像手段よりなり、上記画像は上記一対の撮像手段に
より撮像された画像対であることを特徴とする。
面摩擦係数推定装置は、請求項４記載の発明において、
上記撮像手段は異なる視点から車両前方を撮像する一対
の撮像手段よりなり、上記画像は上記一対の撮像手段に
より撮像された画像対であることを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係
わり、図１は路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明
図、図３は各スロットル開度におけるエンジン回転数と
エンジントルクとの関係を示すマップ図、図４はペダル
踏力とブレーキ液圧との関係を示すマップ図、図５は車
輪に加わる力を示す説明図、図６は推定値選定摩擦円の
説明図、図７は推定値選定ルーチンのフローチャートで
ある。
施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係
わり、図１は路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明
図、図３は各スロットル開度におけるエンジン回転数と
エンジントルクとの関係を示すマップ図、図４はペダル
踏力とブレーキ液圧との関係を示すマップ図、図５は車
輪に加わる力を示す説明図、図６は推定値選定摩擦円の
説明図、図７は推定値選定ルーチンのフローチャートで
ある。
【００１５】図１において、符号１は車両に搭載される
路面摩擦係数推定装置を示す。この路面摩擦係数推定装
置１の制御部２は、横方向の車両挙動に基づいて第１の
路面摩擦係数推定値μy を算出する第１の路面摩擦係数
推定手段としての第１の路面摩擦係数推定部５と、前後
方向の車両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数推定値μ
x を算出する第２の路面摩擦係数推定手段としての第２
の路面摩擦係数推定部６と、路面状況に基づいて第３の
路面摩擦係数推定値μi を算出する第３の路面摩擦係数
推定手段としての第３の路面摩擦係数推定部７と、第１
〜第３の路面摩擦推定部５〜７で推定した各路面摩擦係
数推定値μ x，μy ，μi の中から最も信頼度の高いも
のを最終的な路面摩擦係数推定値μout として選定し出
力する推定値選定手段８と、を備えて構成されている。
路面摩擦係数推定装置を示す。この路面摩擦係数推定装
置１の制御部２は、横方向の車両挙動に基づいて第１の
路面摩擦係数推定値μy を算出する第１の路面摩擦係数
推定手段としての第１の路面摩擦係数推定部５と、前後
方向の車両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数推定値μ
x を算出する第２の路面摩擦係数推定手段としての第２
の路面摩擦係数推定部６と、路面状況に基づいて第３の
路面摩擦係数推定値μi を算出する第３の路面摩擦係数
推定手段としての第３の路面摩擦係数推定部７と、第１
〜第３の路面摩擦推定部５〜７で推定した各路面摩擦係
数推定値μ x，μy ，μi の中から最も信頼度の高いも
のを最終的な路面摩擦係数推定値μout として選定し出
力する推定値選定手段８と、を備えて構成されている。
【００１６】第１の路面摩擦係数推定部５には、前輪舵
角センサ１０、４輪車輪速センサ１１、横加速度センサ
１２、及び、ヨーレートセンサ１３が接続され、前輪舵
角δf 、車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr、横加速度
（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）、ヨーレート（ヨー加速度）
（ｄψ／ｄｔ）の各センサ値が入力される。そして、第
１の路面摩擦係数推定部５では、例えば、本出願人が、
特開平８−２２７４号公報で開示した適応制御を用いた
方法により、前輪舵角δf 、各車輪速度から求めた車速
Ｖ、横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）、ヨーレート（ｄ
ψ／ｄｔ）を用い、車両の横運動の運動方程式に基づ
き、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して
推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーの
比を基に第１の路面摩擦係数推定値μy を求める。
角センサ１０、４輪車輪速センサ１１、横加速度センサ
１２、及び、ヨーレートセンサ１３が接続され、前輪舵
角δf 、車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr、横加速度
（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）、ヨーレート（ヨー加速度）
（ｄψ／ｄｔ）の各センサ値が入力される。そして、第
１の路面摩擦係数推定部５では、例えば、本出願人が、
特開平８−２２７４号公報で開示した適応制御を用いた
方法により、前輪舵角δf 、各車輪速度から求めた車速
Ｖ、横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）、ヨーレート（ｄ
ψ／ｄｔ）を用い、車両の横運動の運動方程式に基づ
き、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して
推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーの
比を基に第１の路面摩擦係数推定値μy を求める。
【００１７】この場合の第１の路面摩擦係数推定値μy
の推定方法としては、例えば車両の運動方程式に基づく
ヨーレート応答と実際のヨーレートを比較し、タイヤの
等価コーナリングパワーを未知パラメータとしてその値
をオンラインで推定する。具体的には、以下の適応制御
理論によるパラメータ調整則で算出される。
の推定方法としては、例えば車両の運動方程式に基づく
ヨーレート応答と実際のヨーレートを比較し、タイヤの
等価コーナリングパワーを未知パラメータとしてその値
をオンラインで推定する。具体的には、以下の適応制御
理論によるパラメータ調整則で算出される。
【００１８】すなわち、図２の車両運動モデルを用い
て、車両横方向の並進運動に関する運動方程式は、前後
輪のコーナリングフォース（１輪）をＦｆ，Ｆｒ、車体
質量をＭ、横加速度を（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）として、 Ｍ・（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）＝２・Ｆｆ＋２・Ｆｒ …（１） で与えられる。
て、車両横方向の並進運動に関する運動方程式は、前後
輪のコーナリングフォース（１輪）をＦｆ，Ｆｒ、車体
質量をＭ、横加速度を（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）として、 Ｍ・（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）＝２・Ｆｆ＋２・Ｆｒ …（１） で与えられる。
【００１９】一方、重心点まわりの回転運動に関する運
動方程式は、重心から前後輪軸までの距離をＬｆ，Ｌ
ｒ、車体のヨーイング慣性モーメントをＩｚ、ヨー角加
速度を（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）として、 Ｉｚ・（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）＝２・Ｆｆ・Ｌｆ−２・Ｆｒ・Ｌｒ…（２） で示される。
動方程式は、重心から前後輪軸までの距離をＬｆ，Ｌ
ｒ、車体のヨーイング慣性モーメントをＩｚ、ヨー角加
速度を（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）として、 Ｉｚ・（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）＝２・Ｆｆ・Ｌｆ−２・Ｆｒ・Ｌｒ…（２） で示される。
【００２０】また、車体すべり角をβ、車体すべり角速
度（ｄβ／ｄｔ）とすると、横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ
２ ）は、 （ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）＝Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋（ｄψ／ｄｔ））…（３） で表される。
度（ｄβ／ｄｔ）とすると、横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ
２ ）は、 （ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）＝Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋（ｄψ／ｄｔ））…（３） で表される。
【００２１】コーナリングフォースはタイヤの横すべり
角に対して１次遅れに近い応答をするが、この応答遅れ
を無視し、更に、サスペンションの特性をタイヤ特性に
取り込んだ等価コーナリングパワーを用いて線形化する
と以下となる。 Ｆｆ＝−Ｋｆ・βｆ …（４） Ｆｒ＝−Ｋｒ・βｒ …（５） ここで、Ｋｆ，Ｋｒは前後輪の等価コーナリングパワ
ー、βｆ，βｒは前後輪の横すべり角である。
角に対して１次遅れに近い応答をするが、この応答遅れ
を無視し、更に、サスペンションの特性をタイヤ特性に
取り込んだ等価コーナリングパワーを用いて線形化する
と以下となる。 Ｆｆ＝−Ｋｆ・βｆ …（４） Ｆｒ＝−Ｋｒ・βｒ …（５） ここで、Ｋｆ，Ｋｒは前後輪の等価コーナリングパワ
ー、βｆ，βｒは前後輪の横すべり角である。
【００２２】等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒの中で
ロールやサスペンションの影響を考慮するものとして、
この等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを用いて、前後
輪の横すべり角βｆ，βｒは、前輪舵角をδｆとして以
下のように簡略化できる。 βｆ＝β＋Ｌｆ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ−δｆ …（６） βｒ＝β−Ｌｒ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ …（７）
ロールやサスペンションの影響を考慮するものとして、
この等価コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを用いて、前後
輪の横すべり角βｆ，βｒは、前輪舵角をδｆとして以
下のように簡略化できる。 βｆ＝β＋Ｌｆ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ−δｆ …（６） βｒ＝β−Ｌｒ・（ｄψ／ｄｔ）／Ｖ …（７）
【００２３】そこで上述の運動方程式を状態変数表現で
示し、パラメータ調整則を設定して適応制御理論を展開
することで種々のパラメータが推定される。次に、推定
されたパラメータから実車のコーナリングパワーを求め
る。実車のパラメータとしては、車体質量やヨーイング
慣性モーメント等があるが、これらは一定と仮定し、タ
イヤのコーナリングパワーのみが変化するものとする。
タイヤのコーナリングパワーが変化する要因としては、
すべり角に対する横力の非線形性、路面μの影響、荷重
移動の影響等がある。ヨーレートの変化により推定され
る（ヨーレートの変化により同定される）パラメータ
ｐ、前輪舵角δｆにより推定される（ステアリング角入
力によって同定が進む）パラメータｑにより、前後輪の
コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを求めると、例えば以下
のようになる。 Ｋｆ＝（ｑ・Ｉｚ・ｎ）／（２・Ｌｆ） …（８） Ｋｒ＝（ｐ・Ｉｚ＋Ｌｆ・Ｋｆ）／Ｌｒ …（９）
示し、パラメータ調整則を設定して適応制御理論を展開
することで種々のパラメータが推定される。次に、推定
されたパラメータから実車のコーナリングパワーを求め
る。実車のパラメータとしては、車体質量やヨーイング
慣性モーメント等があるが、これらは一定と仮定し、タ
イヤのコーナリングパワーのみが変化するものとする。
タイヤのコーナリングパワーが変化する要因としては、
すべり角に対する横力の非線形性、路面μの影響、荷重
移動の影響等がある。ヨーレートの変化により推定され
る（ヨーレートの変化により同定される）パラメータ
ｐ、前輪舵角δｆにより推定される（ステアリング角入
力によって同定が進む）パラメータｑにより、前後輪の
コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒを求めると、例えば以下
のようになる。 Ｋｆ＝（ｑ・Ｉｚ・ｎ）／（２・Ｌｆ） …（８） Ｋｒ＝（ｐ・Ｉｚ＋Ｌｆ・Ｋｆ）／Ｌｒ …（９）
【００２４】従って、上述の式により、前輪舵角δｆ，
車速Ｖ ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ） で演算することで
前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒが非線形域まで
拡大して推定される。
車速Ｖ ，ヨーレート（ｄψ／ｄｔ） で演算することで
前後輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒが非線形域まで
拡大して推定される。
【００２５】そして、前輪側と後輪側の基準等価コーナ
リングパワー（高μ路での等価コーナリングパワー）を
それぞれＫf0，Ｋr0とすると、前輪側と後輪側の路面摩
擦係数推定値Ｅｆ，Ｅｒは、 Ｅｆ＝Ｋｆ／Ｋf0 …（１０） Ｅｒ＝Ｋｒ／Ｋr0 …（１１） となり、これらのＥｆ、Ｅｒの平均値を求めることによ
り、第１の路面摩擦係数推定値μy が算出される。
リングパワー（高μ路での等価コーナリングパワー）を
それぞれＫf0，Ｋr0とすると、前輪側と後輪側の路面摩
擦係数推定値Ｅｆ，Ｅｒは、 Ｅｆ＝Ｋｆ／Ｋf0 …（１０） Ｅｒ＝Ｋｒ／Ｋr0 …（１１） となり、これらのＥｆ、Ｅｒの平均値を求めることによ
り、第１の路面摩擦係数推定値μy が算出される。
【００２６】ここで、上述のような横方向の車両挙動に
基づいて路面摩擦係数を推定する方法においては、上記
各式からも明らかなように、車両に対し、ドライバによ
る比較的大きな操舵入力が加わっている場合に、路面摩
擦係数の推定値より高精度なものとなる。
基づいて路面摩擦係数を推定する方法においては、上記
各式からも明らかなように、車両に対し、ドライバによ
る比較的大きな操舵入力が加わっている場合に、路面摩
擦係数の推定値より高精度なものとなる。
【００２７】第２の路面摩擦係数推定部６には、４輪車
輪速センサ１１、エンジン回転数センサ１４、スロット
ル開度センサ１５が接続され、車輪速度Ｖrl，Ｖrr、エ
ンジン回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvoの各センサ値が
入力される。そして、第２の路面摩擦係数推定部６で
は、例えば、特表平３−５００８６６号公報に開示され
た方法により、駆動される車輪速度（後輪の車輪速度）
Ｖrl，ＶrrやエンジントルクＴe を用いて、各駆動輪に
おける路面摩擦係数推定値μrl，μrrを算出し、第２の
路面摩擦係数推定値μx を求める。ここで、エンジント
ルクＴe は、エンジン回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvo
に基づいて、例えば図３に示すマップから推定されるも
のである。
輪速センサ１１、エンジン回転数センサ１４、スロット
ル開度センサ１５が接続され、車輪速度Ｖrl，Ｖrr、エ
ンジン回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvoの各センサ値が
入力される。そして、第２の路面摩擦係数推定部６で
は、例えば、特表平３−５００８６６号公報に開示され
た方法により、駆動される車輪速度（後輪の車輪速度）
Ｖrl，ＶrrやエンジントルクＴe を用いて、各駆動輪に
おける路面摩擦係数推定値μrl，μrrを算出し、第２の
路面摩擦係数推定値μx を求める。ここで、エンジント
ルクＴe は、エンジン回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvo
に基づいて、例えば図３に示すマップから推定されるも
のである。
【００２８】左車輪における路面摩擦係数推定値μrlの
算出方法を例にとって説明すると、第２の路面摩擦係数
推定部６では、先ず、下記の算出式に基づき、左車輪に
対するパラメータＰ1l、Ｐ2l、Ｃl の推定が行われる。 Ｖrl（Ｋ＋１）＝Ｐ2l・Ｖrl（Ｋ）＋Ｐ1l・Ｔe （Ｋ）＋Ｃl …（１２） この場合、Ｖrl（Ｋ＋１），Ｖrl（Ｋ）は時点Ｋ・ｔa
，（Ｋ＋１）・ｔa にて求められた左車輪速度であ
り、Ｔe （Ｋ）は時点Ｋ・ｔa にて求められたエンジン
トルク、ｔa はコンピュータクロック時間、Ｋはステッ
プ数である。
算出方法を例にとって説明すると、第２の路面摩擦係数
推定部６では、先ず、下記の算出式に基づき、左車輪に
対するパラメータＰ1l、Ｐ2l、Ｃl の推定が行われる。 Ｖrl（Ｋ＋１）＝Ｐ2l・Ｖrl（Ｋ）＋Ｐ1l・Ｔe （Ｋ）＋Ｃl …（１２） この場合、Ｖrl（Ｋ＋１），Ｖrl（Ｋ）は時点Ｋ・ｔa
，（Ｋ＋１）・ｔa にて求められた左車輪速度であ
り、Ｔe （Ｋ）は時点Ｋ・ｔa にて求められたエンジン
トルク、ｔa はコンピュータクロック時間、Ｋはステッ
プ数である。
【００２９】そして、求められた各パラメータに基づい
て、路面摩擦係数推定値μrlは下記の算出式で求められ
る。 μrl＝−Ｋ2l・（Ｚl −Ｖ'rl ） ＋（ＣTHrl／（ＦZHstat・ｒR ））…（１３） 但し、 Ｋ2l＝（（Ｉr1・Ｖ0 ）／（ＦZHstat・ｒR ２ ）） ・（（ｌｎＰ2l）／ｔ）） …（１４） Ｚl＝Ｃl／（１−Ｐ2l） …（１５） ＣTHrl＝−Ｉr2・（ωrr−ωrl） …（１６） この場合、Ｉr1，Ｉr2はギヤの慣性モーメント等による
定数、Ｖ0 は車輪速度の正規化用の基準値をあらわす定
数、Ｖ'rl はＶ0 で正規化された車輪速度Ｖrl、ＦZHst
atは静的車輪荷重、ｒR は車輪半径、ωrl，ωrrは車輪
の角速度である。
て、路面摩擦係数推定値μrlは下記の算出式で求められ
る。 μrl＝−Ｋ2l・（Ｚl −Ｖ'rl ） ＋（ＣTHrl／（ＦZHstat・ｒR ））…（１３） 但し、 Ｋ2l＝（（Ｉr1・Ｖ0 ）／（ＦZHstat・ｒR ２ ）） ・（（ｌｎＰ2l）／ｔ）） …（１４） Ｚl＝Ｃl／（１−Ｐ2l） …（１５） ＣTHrl＝−Ｉr2・（ωrr−ωrl） …（１６） この場合、Ｉr1，Ｉr2はギヤの慣性モーメント等による
定数、Ｖ0 は車輪速度の正規化用の基準値をあらわす定
数、Ｖ'rl はＶ0 で正規化された車輪速度Ｖrl、ＦZHst
atは静的車輪荷重、ｒR は車輪半径、ωrl，ωrrは車輪
の角速度である。
【００３０】ここで、上述のような前後方向の車両挙動
に基づいて路面摩擦係数を推定する方法においては、上
記各式からも明らかなように、車輪に対して大きな制・
駆動力が加わっている場合に、路面摩擦係数の推定値が
より高精度なものとなる。
に基づいて路面摩擦係数を推定する方法においては、上
記各式からも明らかなように、車輪に対して大きな制・
駆動力が加わっている場合に、路面摩擦係数の推定値が
より高精度なものとなる。
【００３１】第３の路面摩擦係数推定部７には、一対の
撮像手段としてのＣＣＤカメラ１６ｌ，１６ｒが接続さ
れ、互いに異なる視点で撮像された車両前方の画像が入
力される。そして、第３の路面摩擦係数推定部７では、
左右のＣＣＤカメラ１６ｌ，１６ｒからの画像データに
基づき、現在の走行路が、雪路と、アスファルトウェッ
ト路面と、アスファルトドライ路面と、のうち何れの道
路状況であるかを判定し、判定した路面状況に基づいて
第３の路面摩擦係数推定値μi を求める。
撮像手段としてのＣＣＤカメラ１６ｌ，１６ｒが接続さ
れ、互いに異なる視点で撮像された車両前方の画像が入
力される。そして、第３の路面摩擦係数推定部７では、
左右のＣＣＤカメラ１６ｌ，１６ｒからの画像データに
基づき、現在の走行路が、雪路と、アスファルトウェッ
ト路面と、アスファルトドライ路面と、のうち何れの道
路状況であるかを判定し、判定した路面状況に基づいて
第３の路面摩擦係数推定値μi を求める。
【００３２】すなわち、第３の路面摩擦係数推定部７に
おける雪路の判定は、例えば、本出願人が特願平１１−
２１６１９１号で詳述するように、左右のＣＣＤカメラ
１６ｌ，１６ｒにより得られた撮像画像中の所定領域に
設定された監視領域における画像データに基づいて、路
面一面雪とみなせる状態を検出することにより行う。具
体的には、監視領域の水平方向に関する輝度エッジの数
と、監視領域の全体的な輝度の大きさを算出し、輝度エ
ッジの数が判定値よりも少なく、且つ、全体的な輝度の
大きさが判定値よりも大きい場合に一面雪とみなせる状
態で雪路と判定する。
おける雪路の判定は、例えば、本出願人が特願平１１−
２１６１９１号で詳述するように、左右のＣＣＤカメラ
１６ｌ，１６ｒにより得られた撮像画像中の所定領域に
設定された監視領域における画像データに基づいて、路
面一面雪とみなせる状態を検出することにより行う。具
体的には、監視領域の水平方向に関する輝度エッジの数
と、監視領域の全体的な輝度の大きさを算出し、輝度エ
ッジの数が判定値よりも少なく、且つ、全体的な輝度の
大きさが判定値よりも大きい場合に一面雪とみなせる状
態で雪路と判定する。
【００３３】また、第３の路面摩擦係数推定部７におけ
るアスファルトウェット路面の判定は、例えば、本出願
人が特願平１１−２１６７１３号で詳述する方法で行
う。具体的には、道路が存在するであろうと予測される
自車両の前方に距離データ監視領域を設定し、この監視
領域内に存在する距離データに関して、高さ方向の分布
を評価する。すなわち、算出された距離データに関する
三次元空間における高さを求め、立体物が路面に映り込
んでいることに起因した距離データ数をウェットデータ
数としてカウントする。濡れた路面では、ドライな路面
と比べて、多数の距離データが路面位置より下に算出さ
れるという特性がある。このような特性に鑑み、距離デ
ータ監視領域内にウェットデータが多数存在する場合、
ウェットな路面状況にあると判定する。
るアスファルトウェット路面の判定は、例えば、本出願
人が特願平１１−２１６７１３号で詳述する方法で行
う。具体的には、道路が存在するであろうと予測される
自車両の前方に距離データ監視領域を設定し、この監視
領域内に存在する距離データに関して、高さ方向の分布
を評価する。すなわち、算出された距離データに関する
三次元空間における高さを求め、立体物が路面に映り込
んでいることに起因した距離データ数をウェットデータ
数としてカウントする。濡れた路面では、ドライな路面
と比べて、多数の距離データが路面位置より下に算出さ
れるという特性がある。このような特性に鑑み、距離デ
ータ監視領域内にウェットデータが多数存在する場合、
ウェットな路面状況にあると判定する。
【００３４】そして、第３の路面摩擦係数推定部７で
は、各道路状況における第３の路面摩擦係数推定値μi
を、 道路状況が雪路であるとき μi ＝０．３ 道路状況がアスファルトウェット路面であるとき μi ＝０．７ 道路状況がアスファルトドライ路面であるとき μi ＝０．９ に設定する。
は、各道路状況における第３の路面摩擦係数推定値μi
を、 道路状況が雪路であるとき μi ＝０．３ 道路状況がアスファルトウェット路面であるとき μi ＝０．７ 道路状況がアスファルトドライ路面であるとき μi ＝０．９ に設定する。
【００３５】ここで、このような路面状況に基づいて路
面摩擦係数を推定する方法においては、車両挙動に関係
なく高い頻度で良好な路面摩擦係数の推定が行われる。
面摩擦係数を推定する方法においては、車両挙動に関係
なく高い頻度で良好な路面摩擦係数の推定が行われる。
【００３６】推定値選定部８には、前輪舵角センサ１
０、４輪車輪速センサ１１、エンジン回転数センサ１
４、スロットル開度センサ１５、ギヤポジションセンサ
１７、マスタシリンダ液圧センサ１８が接続され、前輪
舵角δｆ、車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr、エンジン
回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvo、ギヤポジションＧp
、マスタシリンダ液圧Ｐmcの各センサ値が入力され
る。また、推定選定部８には、第１〜第３の路面摩擦係
数推定部５〜７が接続され、第１〜第３の路面摩擦係数
推定値μy ，μx ，μi が入力される。そして、推定値
選定部８では、上記各センサ値に基づいて車輪に加わる
前後方向の力（制・駆動力）Ｆx と車輪に加わる横方向
の力（横力）Ｆy を算出し、これらＦx ，Ｆy に基づい
て最終的な路面摩擦係数推定値μout を決定する。
０、４輪車輪速センサ１１、エンジン回転数センサ１
４、スロットル開度センサ１５、ギヤポジションセンサ
１７、マスタシリンダ液圧センサ１８が接続され、前輪
舵角δｆ、車輪速度Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr、エンジン
回転数Ｎe 、スロットル開度Ｔvo、ギヤポジションＧp
、マスタシリンダ液圧Ｐmcの各センサ値が入力され
る。また、推定選定部８には、第１〜第３の路面摩擦係
数推定部５〜７が接続され、第１〜第３の路面摩擦係数
推定値μy ，μx ，μi が入力される。そして、推定値
選定部８では、上記各センサ値に基づいて車輪に加わる
前後方向の力（制・駆動力）Ｆx と車輪に加わる横方向
の力（横力）Ｆy を算出し、これらＦx ，Ｆy に基づい
て最終的な路面摩擦係数推定値μout を決定する。
【００３７】以下、推定値選定部８による処理につい
て、図７に示す選定値推定ルーチンのフローチャートを
参照して詳細に説明する。このルーチンは所定時間毎に
実行されるもので、ステップＳ１０１では、先ず、現在
の走行路が基準路面（例えばμ＝１の平坦路）であると
仮定して、車輪に加わる制・駆動力Ｆx （＝Ｆf ＋Ｆ
e）を算出する。
て、図７に示す選定値推定ルーチンのフローチャートを
参照して詳細に説明する。このルーチンは所定時間毎に
実行されるもので、ステップＳ１０１では、先ず、現在
の走行路が基準路面（例えばμ＝１の平坦路）であると
仮定して、車輪に加わる制・駆動力Ｆx （＝Ｆf ＋Ｆ
e）を算出する。
【００３８】この場合、車輪に加わるブレーキ総制動力
Ｆf は、次式で求められる。 Ｆf ＝−２・（ＦFt＋ＦRr） …（１７） 但し、ＦFtは前輪制動力（１輪あたり）、ＦRrは後輪制
動力（１輪あたり）であり、 ＦFt＝（（π・ＤWC２ ）／４） ・ＰFt・ＣFt・（Ｒb_Ft／Ｒw ） …（１８） ＦRr＝（（π・ＤWC２ ）／４） ・ＰRr・ＣRr・（Ｒb_Rr／Ｒw ） …（１９） である。ここで、ＰFt，ＰRrは前，後輪のブレーキ液圧
であり、これらは、例えばマスタシリンダ液圧Ｐmcに基
づき、推定値選定部８に予め格納されたマップ(図４参
照）から求められる。この場合、例えば、前輪ブレーキ
液圧ＰFtはマスタシリンダ液圧Ｐmcと等しくなるよう設
定されており、後輪ブレーキ液圧ＰRrはマスタシリンダ
液圧Ｐmcに対し途中から所定の減圧比で減圧されるよう
設定されている。また、ＤWCはホイールシリンダ内径、
ＣFt，ＣRrは前，後輪のブレーキファクタ、Ｒb_Ft，Ｒ
b_Rrは前，後輪のブレーキロータ有効半径、Ｒw はタイ
ヤ有効半径である。
Ｆf は、次式で求められる。 Ｆf ＝−２・（ＦFt＋ＦRr） …（１７） 但し、ＦFtは前輪制動力（１輪あたり）、ＦRrは後輪制
動力（１輪あたり）であり、 ＦFt＝（（π・ＤWC２ ）／４） ・ＰFt・ＣFt・（Ｒb_Ft／Ｒw ） …（１８） ＦRr＝（（π・ＤWC２ ）／４） ・ＰRr・ＣRr・（Ｒb_Rr／Ｒw ） …（１９） である。ここで、ＰFt，ＰRrは前，後輪のブレーキ液圧
であり、これらは、例えばマスタシリンダ液圧Ｐmcに基
づき、推定値選定部８に予め格納されたマップ(図４参
照）から求められる。この場合、例えば、前輪ブレーキ
液圧ＰFtはマスタシリンダ液圧Ｐmcと等しくなるよう設
定されており、後輪ブレーキ液圧ＰRrはマスタシリンダ
液圧Ｐmcに対し途中から所定の減圧比で減圧されるよう
設定されている。また、ＤWCはホイールシリンダ内径、
ＣFt，ＣRrは前，後輪のブレーキファクタ、Ｒb_Ft，Ｒ
b_Rrは前，後輪のブレーキロータ有効半径、Ｒw はタイ
ヤ有効半径である。
【００３９】また、車輪に加わる駆動力(エンジン駆動
力）Ｆe は、次式で求められる。 Ｆe ＝Ｔt ・ｆin／ｒt …（２０） 但し、Ｔt はミッションギヤ後のトルク、ｆinはファイ
ナルギヤ比、ｒt はタイヤ半径である。ミッションギヤ
後トルクＴt は、エンジントルクをＴe 、ミッションギ
ヤ比をｇr 、トルコン比をｔ_conv 、動力伝達効率をη
とすると、次式で求められる。 Ｔt ＝Ｔe ・ｇr ・ｔ_conv ・η …（２１） ここで、エンジントルクＴe は、エンジン回転数Ｎe 、
スロットル開度Ｔvoに基づいてマップ（図３参照）から
求められ、ミッションギヤ比ｇr は入力されたギヤポジ
ションＧp に基づいて規定される。
力）Ｆe は、次式で求められる。 Ｆe ＝Ｔt ・ｆin／ｒt …（２０） 但し、Ｔt はミッションギヤ後のトルク、ｆinはファイ
ナルギヤ比、ｒt はタイヤ半径である。ミッションギヤ
後トルクＴt は、エンジントルクをＴe 、ミッションギ
ヤ比をｇr 、トルコン比をｔ_conv 、動力伝達効率をη
とすると、次式で求められる。 Ｔt ＝Ｔe ・ｇr ・ｔ_conv ・η …（２１） ここで、エンジントルクＴe は、エンジン回転数Ｎe 、
スロットル開度Ｔvoに基づいてマップ（図３参照）から
求められ、ミッションギヤ比ｇr は入力されたギヤポジ
ションＧp に基づいて規定される。
【００４０】続くステップＳ１０２では、現在の走行路
が基準路面（μ＝１の平坦路）であると仮定して、車輪
に加わる横力Ｆy を算出する。具体的には、ステップＳ
１０２では、後述の状態方程式から高μ路（μ＝１．
０）基準の横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H を推定
し、この高μ路基準横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H
と車体質量Ｍとの積により車輪に加わる横力Ｆy を算出
する。
が基準路面（μ＝１の平坦路）であると仮定して、車輪
に加わる横力Ｆy を算出する。具体的には、ステップＳ
１０２では、後述の状態方程式から高μ路（μ＝１．
０）基準の横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H を推定
し、この高μ路基準横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H
と車体質量Ｍとの積により車輪に加わる横力Ｆy を算出
する。
【００４１】この場合、高μ路基準横加速度（ｄ２ ｙ
／ｄｔ２ ）H は、例えば、上述の（１）〜（７）式か
ら、本出願人が特願平１１ー２６６２１６号で詳述する
ように、以下の状態方程式を得ることにより行われる。 （ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝Ａ・ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（２２） ｘ(t) ＝［β （ｄψ／ｄｔ）］Ｔ ｕ(t) ＝［δｆ ０］Ｔ ａ11＝−２・（Ｋｆ＋Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ） ａ12＝−１−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ２ ） ａ21＝−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｉｚ ａ22＝−２・（Ｌｆ２・Ｋｆ＋Ｌｒ２・Ｋｒ）／（Ｉｚ・Ｖ） ｂ11＝２・Ｋｆ／（Ｍ・Ｖ） ｂ21＝２・Ｌｆ・Ｋｆ／Ｉｚ ｂ12＝ｂ22＝０ 上記高μ路基準値推定部１１では、上記（８）式に、例
えば路面μが１．０における等価コーナリングパワーＫ
ｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動
状態（車速Ｖ、前輪舵角δf ）における（ｄｘ(t) ／ｄ
ｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）］Ｔ
を計算することで、高μ路基準の車体すべり角速度
（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）
H を演算する。そして、演算した高μ路基準の車体すべ
り角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ ψ／
ｄｔ２ ）H を積分することにより、高μ路基準の車体
すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H が得られ
る。また、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート
（ｄψ／ｄｔ）H を前記（６）式に代入することによ
り、高μ路基準前輪すべり角βfHが算出される。更に、
高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー
レート（ｄψ／ｄｔ）H を前記（３）式に代入すること
により、高μ路基準横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H
が算出される。
／ｄｔ２ ）H は、例えば、上述の（１）〜（７）式か
ら、本出願人が特願平１１ー２６６２１６号で詳述する
ように、以下の状態方程式を得ることにより行われる。 （ｄｘ(t) ／ｄｔ）＝Ａ・ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) …（２２） ｘ(t) ＝［β （ｄψ／ｄｔ）］Ｔ ｕ(t) ＝［δｆ ０］Ｔ ａ11＝−２・（Ｋｆ＋Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ） ａ12＝−１−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｍ・Ｖ２ ） ａ21＝−２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｉｚ ａ22＝−２・（Ｌｆ２・Ｋｆ＋Ｌｒ２・Ｋｒ）／（Ｉｚ・Ｖ） ｂ11＝２・Ｋｆ／（Ｍ・Ｖ） ｂ21＝２・Ｌｆ・Ｋｆ／Ｉｚ ｂ12＝ｂ22＝０ 上記高μ路基準値推定部１１では、上記（８）式に、例
えば路面μが１．０における等価コーナリングパワーＫ
ｆ，Ｋｒを予め設定しておき、そのときどきの車両運動
状態（車速Ｖ、前輪舵角δf ）における（ｄｘ(t) ／ｄ
ｔ）＝［（ｄβ／ｄｔ） （ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）］Ｔ
を計算することで、高μ路基準の車体すべり角速度
（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ ψ／ｄｔ２ ）
H を演算する。そして、演算した高μ路基準の車体すべ
り角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー角加速度（ｄ２ ψ／
ｄｔ２ ）H を積分することにより、高μ路基準の車体
すべり角βH とヨーレート（ｄψ／ｄｔ）H が得られ
る。また、高μ路基準の車体すべり角βH とヨーレート
（ｄψ／ｄｔ）H を前記（６）式に代入することによ
り、高μ路基準前輪すべり角βfHが算出される。更に、
高μ路基準の車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）H とヨー
レート（ｄψ／ｄｔ）H を前記（３）式に代入すること
により、高μ路基準横加速度（ｄ２ ｙ／ｄｔ２ ）H
が算出される。
【００４２】続くステップＳ１０３では、制・駆動力Ｆ
x,veと横力Ｆy,veの合力の大きさ｜Ｆall,ve｜と、上記
合力のｘ軸とのなす角θとを算出することにより、制・
駆動力Ｆx,veと横力Ｆy,veとの合力Ｆall,veを求める
（図５参照）。なお、添字”ve”が付加された記号はベ
クトル表示の記号であることを示す。
x,veと横力Ｆy,veの合力の大きさ｜Ｆall,ve｜と、上記
合力のｘ軸とのなす角θとを算出することにより、制・
駆動力Ｆx,veと横力Ｆy,veとの合力Ｆall,veを求める
（図５参照）。なお、添字”ve”が付加された記号はベ
クトル表示の記号であることを示す。
【００４３】すなわち、ステップＳ１０３では、Ｆx,ve
とＦy,veとの合力Ｆall,veを、 Ｆall,ve＝｜Ｆall,ve｜・ｔａｎθ …（２３） ｜Ｆall,ve｜＝（Ｆx ２ ＋Ｆy ２ ）１／２ …（２４） θ＝ｔａｎ−１（Ｆy／Ｆx） …（２５） によって求める。
とＦy,veとの合力Ｆall,veを、 Ｆall,ve＝｜Ｆall,ve｜・ｔａｎθ …（２３） ｜Ｆall,ve｜＝（Ｆx ２ ＋Ｆy ２ ）１／２ …（２４） θ＝ｔａｎ−１（Ｆy／Ｆx） …（２５） によって求める。
【００４４】ところで、路面上のゴムの摩擦係数は、ほ
ぼクーロンの摩擦法則に従うので、基本的な摩擦力の性
質として、車輪（タイヤ）と路面間に作用する平面内の
各方向の合力（Ｆx,veとＦy,veとの合力Ｆall,ve）は摩
擦係数μと垂直荷重Ｍ・ｇ（Ｍ：車体質量、ｇ：重力加
速度）との積を超えることがない。すなわち、これらの
間には、次式の関係が成り立つ。 （Ｆx ２ ＋Ｆy ２ ）１／２ ≦μ・Ｍ・ｇ …（２６） そこで、推定値選定部８では、以下のステップＳ１０４
〜Ｓ１０８の処理で、基準路面（μ＝１の平坦路）での
摩擦円内における車輪に加わる合力Ｆall,veがどのよう
な状体であるかを調べることで、第１〜第３の路面摩擦
係数推定値μy，μx ，μi のうち、どの路面摩擦係数
推定値が最も信頼度が高いかを選定する。具体的には、
図５に示すように、摩擦円内に各路面摩擦係数推定値μ
x ，μy，μi の選定領域を設定し、合力Ｆall,veがど
の領域に属するかを調べることにより、路面摩擦係数推
定値の選定を行う。
ぼクーロンの摩擦法則に従うので、基本的な摩擦力の性
質として、車輪（タイヤ）と路面間に作用する平面内の
各方向の合力（Ｆx,veとＦy,veとの合力Ｆall,ve）は摩
擦係数μと垂直荷重Ｍ・ｇ（Ｍ：車体質量、ｇ：重力加
速度）との積を超えることがない。すなわち、これらの
間には、次式の関係が成り立つ。 （Ｆx ２ ＋Ｆy ２ ）１／２ ≦μ・Ｍ・ｇ …（２６） そこで、推定値選定部８では、以下のステップＳ１０４
〜Ｓ１０８の処理で、基準路面（μ＝１の平坦路）での
摩擦円内における車輪に加わる合力Ｆall,veがどのよう
な状体であるかを調べることで、第１〜第３の路面摩擦
係数推定値μy，μx ，μi のうち、どの路面摩擦係数
推定値が最も信頼度が高いかを選定する。具体的には、
図５に示すように、摩擦円内に各路面摩擦係数推定値μ
x ，μy，μi の選定領域を設定し、合力Ｆall,veがど
の領域に属するかを調べることにより、路面摩擦係数推
定値の選定を行う。
【００４５】ステップＳ１０３からステップＳ１０４に
進むと、車輪に加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜の大き
さが、例えば、０．２・Ｍ・ｇよりも大きいか否かを調
べる。すなわち、ステップＳ１０４では、車輪に加わる
合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が、上記合力のとりうる最大
値であるμ・Ｍ・ｇ（＝Ｍ・ｇ ；μ＝１）の所定割合
（０．２・Ｍ・ｇ）よりも大きいか否かを調べることに
より、横方向或いは前後方向の車両挙動から路面摩擦係
数を推定するのに十分な挙動を車両が示しているか否か
を調べる。
進むと、車輪に加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜の大き
さが、例えば、０．２・Ｍ・ｇよりも大きいか否かを調
べる。すなわち、ステップＳ１０４では、車輪に加わる
合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が、上記合力のとりうる最大
値であるμ・Ｍ・ｇ（＝Ｍ・ｇ ；μ＝１）の所定割合
（０．２・Ｍ・ｇ）よりも大きいか否かを調べることに
より、横方向或いは前後方向の車両挙動から路面摩擦係
数を推定するのに十分な挙動を車両が示しているか否か
を調べる。
【００４６】そして、ステップＳ１０４において、車輪
に加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が０．２・Ｍ・ｇ以
下である場合にはステップＳ１０５に進み、車両挙動が
不十分であり、路面状況から推定した第３の路面摩擦係
数推定値μi が最も信頼度が高いものであると判断し、
最終的な路面摩擦係数推定値μout ＝μi とした後、ル
ーチンを抜ける。
に加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が０．２・Ｍ・ｇ以
下である場合にはステップＳ１０５に進み、車両挙動が
不十分であり、路面状況から推定した第３の路面摩擦係
数推定値μi が最も信頼度が高いものであると判断し、
最終的な路面摩擦係数推定値μout ＝μi とした後、ル
ーチンを抜ける。
【００４７】一方、ステップＳ１０４において、車輪に
加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が０．２・Ｍ・ｇより
も大きい場合には、路面状況から推定した第３の路面摩
擦係数推定値μi よりも、横方向或いは前後方向の車両
挙動から推定した路面摩擦係数推定値μy あるいはμx
の方が信頼度が高いと判断し、ステップＳ１０６に進
む。
加わる合力の絶対値｜Ｆall,ve｜が０．２・Ｍ・ｇより
も大きい場合には、路面状況から推定した第３の路面摩
擦係数推定値μi よりも、横方向或いは前後方向の車両
挙動から推定した路面摩擦係数推定値μy あるいはμx
の方が信頼度が高いと判断し、ステップＳ１０６に進
む。
【００４８】ステップＳ１０６では、車輪に加わる合力
Ｆall,veとｘ軸とのなす角θが４５°＜θ＜１３５°或
いは２２５°＜θ＜３１５°であるか否かを調べる。す
なわち、ステップＳ１０６では、車輪に加わる合力Ｆal
l,veの方向が横方向に偏倚したものであるか否かを調べ
る。
Ｆall,veとｘ軸とのなす角θが４５°＜θ＜１３５°或
いは２２５°＜θ＜３１５°であるか否かを調べる。す
なわち、ステップＳ１０６では、車輪に加わる合力Ｆal
l,veの方向が横方向に偏倚したものであるか否かを調べ
る。
【００４９】そして、ステップＳ１０６において、４５
°＜θ＜１３５°或いは２２５°＜θ＜３１５°であ
り、車輪に加わる合力Ｆall,veの方向が横方向に偏倚し
たものである場合には、横方向の車両挙動から推定した
第１の路面摩擦係数推定値μyが最も信頼度が高いもの
であると判断し、最終的な路面摩擦係数推定値μout ＝
μy とした後、ルーチンを抜ける。
°＜θ＜１３５°或いは２２５°＜θ＜３１５°であ
り、車輪に加わる合力Ｆall,veの方向が横方向に偏倚し
たものである場合には、横方向の車両挙動から推定した
第１の路面摩擦係数推定値μyが最も信頼度が高いもの
であると判断し、最終的な路面摩擦係数推定値μout ＝
μy とした後、ルーチンを抜ける。
【００５０】一方、ステップＳ１０６において、４５°
＜θ＜１３５°或いは２２５°＜θ＜３１５°以外であ
り、車輪に加わる合力Ｆall,veの方向が前後方向に偏倚
したものである場合には、前後方向の車両挙動から推定
した第２の路面摩擦係数推定値μx が最も信頼度が高い
ものであると判断し、最終的な路面摩擦係数推定値μou
t ＝μx とした後、ルーチンを抜ける。
＜θ＜１３５°或いは２２５°＜θ＜３１５°以外であ
り、車輪に加わる合力Ｆall,veの方向が前後方向に偏倚
したものである場合には、前後方向の車両挙動から推定
した第２の路面摩擦係数推定値μx が最も信頼度が高い
ものであると判断し、最終的な路面摩擦係数推定値μou
t ＝μx とした後、ルーチンを抜ける。
【００５１】このような実施の形態によれば、車両挙動
に基づく路面摩擦係数の推定に加え、車両挙動以外の情
報である路面状況に基づいて路面摩擦係数の推定を行
い、これら推定された複数の路面摩擦係数推定値の中か
ら最も信頼度が高いものを最終的な路面摩擦係数推定値
として選定するので、幅広い領域で精度よく路面摩擦係
数を推定することができる。この場合、特に、車両挙動
に基づく路面摩擦係数の推定を、横方向の車両挙動に基
づく推定と前後方向の車両挙動に基づく推定の２通りの
方法で行い、これらのうち信頼度が高いものを最終的な
路面摩擦係数推定値として選定可能とすることにより、
路面摩擦係数の推定精度をより向上することができる。
に基づく路面摩擦係数の推定に加え、車両挙動以外の情
報である路面状況に基づいて路面摩擦係数の推定を行
い、これら推定された複数の路面摩擦係数推定値の中か
ら最も信頼度が高いものを最終的な路面摩擦係数推定値
として選定するので、幅広い領域で精度よく路面摩擦係
数を推定することができる。この場合、特に、車両挙動
に基づく路面摩擦係数の推定を、横方向の車両挙動に基
づく推定と前後方向の車両挙動に基づく推定の２通りの
方法で行い、これらのうち信頼度が高いものを最終的な
路面摩擦係数推定値として選定可能とすることにより、
路面摩擦係数の推定精度をより向上することができる。
【００５２】また、最終的な路面摩擦係数推定値の選定
は、車輪に加わる力（車両に加わる横力と制・駆動力と
の合力）に基づいて最も信頼度の高いものを選定するこ
とにより行うので、簡単な処理で精度よく各路面摩擦係
数推定値からの選定を行うことができる。換言すれば、
簡単な処理で精度よく最終的な路面摩擦係数推定値の選
定を行うこができるので、複数の路面摩擦係数推定手段
を効果的に融合した、推定精度の高い路面摩擦係数推定
装置を提供することが可能となる。
は、車輪に加わる力（車両に加わる横力と制・駆動力と
の合力）に基づいて最も信頼度の高いものを選定するこ
とにより行うので、簡単な処理で精度よく各路面摩擦係
数推定値からの選定を行うことができる。換言すれば、
簡単な処理で精度よく最終的な路面摩擦係数推定値の選
定を行うこができるので、複数の路面摩擦係数推定手段
を効果的に融合した、推定精度の高い路面摩擦係数推定
装置を提供することが可能となる。
【００５３】この場合、具体的には、車輪に加わる力の
大きさによって、車両挙動に基づく路面摩擦係数推定値
と路面状況に基づく路面摩擦係数推定値との選定を行う
ことにより、精度のよい路面摩擦係数推定値の選定を行
うことができる。また、車輪に加わる力の偏倚する方向
によって、横方向の車両挙動に基づく路面摩擦係数推定
値と前後方向の車両挙動に基づく路面摩擦係数推定値と
の選定を行うことにより、精度のよい路面摩擦係数推定
値の選定を行うことができる。
大きさによって、車両挙動に基づく路面摩擦係数推定値
と路面状況に基づく路面摩擦係数推定値との選定を行う
ことにより、精度のよい路面摩擦係数推定値の選定を行
うことができる。また、車輪に加わる力の偏倚する方向
によって、横方向の車両挙動に基づく路面摩擦係数推定
値と前後方向の車両挙動に基づく路面摩擦係数推定値と
の選定を行うことにより、精度のよい路面摩擦係数推定
値の選定を行うことができる。
【００５４】なお、上述の実施の形態においては、第１
の路面摩擦係数推定部５による第１の路面摩擦係数推定
値μy の推定方法は、上述のものに限定されるものでは
なく、他の方法で横方向の車両挙動に基づく第１の路面
摩擦係数推定値μy を求めてもよい。
の路面摩擦係数推定部５による第１の路面摩擦係数推定
値μy の推定方法は、上述のものに限定されるものでは
なく、他の方法で横方向の車両挙動に基づく第１の路面
摩擦係数推定値μy を求めてもよい。
【００５５】同様に、第２の路面摩擦係数推定部６によ
る第２の路面摩擦係数推定値μx の推定方法は、上述の
ものに限定されるものではなく、他の方法で前後方向の
車両挙動に基づく第２の路面摩擦係数推定値μx を求め
てもよい。
る第２の路面摩擦係数推定値μx の推定方法は、上述の
ものに限定されるものではなく、他の方法で前後方向の
車両挙動に基づく第２の路面摩擦係数推定値μx を求め
てもよい。
【００５６】また、第３の路面摩擦係数推定部７による
第３の路面摩擦係数推定値μi の推定方法は、上述のも
のに限定されるものではなく、例えば、単眼のカメラ
や、レーザー、レーダー等によって路面状況を判定して
もよい。また、路面状況の分類は上述のものに限定され
るものではなく、路面状況の分類を細分化させてより具
体的に路面摩擦係数を推定するようにしてもよい。
第３の路面摩擦係数推定値μi の推定方法は、上述のも
のに限定されるものではなく、例えば、単眼のカメラ
や、レーザー、レーダー等によって路面状況を判定して
もよい。また、路面状況の分類は上述のものに限定され
るものではなく、路面状況の分類を細分化させてより具
体的に路面摩擦係数を推定するようにしてもよい。
【００５７】また、各路面摩擦係数推定値の中から最終
的な路面摩擦係数推定値を選定する際の、車輪に加わる
力の大きさや方向の閾値は、上述のものに限定されるも
のではない。
的な路面摩擦係数推定値を選定する際の、車輪に加わる
力の大きさや方向の閾値は、上述のものに限定されるも
のではない。
【００５８】また、上述の実施の形態においては、第１
の路面摩擦係数推定部５と第２の路面摩擦係数推定部６
とによって異なる車両挙動に基づく２通りの路面摩擦係
数推定を行っているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、車両挙動に基づく路面摩擦係数推定
部として、第１の路面摩擦係数推定部５或いは第２の路
面摩擦係数推定部６の何れか一方のみを備えた構成とし
てもよい。この場合、各路面摩擦係数選定領域を変更す
ることにより、省略された路面摩擦係数推定部による路
面摩擦係数推定値の選定領域を他の路面摩擦係数推定値
の選定領域として設定してもよく、また、上記選定領域
では最終的な路面摩擦係数推定値を設定しない構成とし
てもよい。
の路面摩擦係数推定部５と第２の路面摩擦係数推定部６
とによって異なる車両挙動に基づく２通りの路面摩擦係
数推定を行っているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、車両挙動に基づく路面摩擦係数推定
部として、第１の路面摩擦係数推定部５或いは第２の路
面摩擦係数推定部６の何れか一方のみを備えた構成とし
てもよい。この場合、各路面摩擦係数選定領域を変更す
ることにより、省略された路面摩擦係数推定部による路
面摩擦係数推定値の選定領域を他の路面摩擦係数推定値
の選定領域として設定してもよく、また、上記選定領域
では最終的な路面摩擦係数推定値を設定しない構成とし
てもよい。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、横
方向の車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係数を推定す
る第１の路面摩擦係数推定手段、或いは、前後方向の車
両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数を推定する第２の
路面摩擦係数推定手段のうち少なくとも何れか一方と、
路面状況に基づいて第３の路面摩擦係数を推定する第３
の路面摩擦係数推定手段と、上記各路面摩擦係数推定値
の中から最も信頼度の高いものを最終的な路面摩擦係数
推定値として選定する推定値選定手段と、を備えて車両
の路面摩擦係数推定装置を構成することにより幅広い領
域で精度よく路面摩擦係数を推定することができる。
方向の車両挙動に基づいて第１の路面摩擦係数を推定す
る第１の路面摩擦係数推定手段、或いは、前後方向の車
両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数を推定する第２の
路面摩擦係数推定手段のうち少なくとも何れか一方と、
路面状況に基づいて第３の路面摩擦係数を推定する第３
の路面摩擦係数推定手段と、上記各路面摩擦係数推定値
の中から最も信頼度の高いものを最終的な路面摩擦係数
推定値として選定する推定値選定手段と、を備えて車両
の路面摩擦係数推定装置を構成することにより幅広い領
域で精度よく路面摩擦係数を推定することができる。
【図１】路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロック図
【図２】４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図
【図３】各スロットル開度におけるエンジン回転数とエ
ンジントルクとの関係を示すマップ図
ンジントルクとの関係を示すマップ図
【図４】ペダル踏力とブレーキ液圧との関係を示すマッ
プ図
プ図
【図５】車輪に加わる力を示す説明図
【図６】推定値選定摩擦円の説明図
【図７】推定値選定ルーチンのフローチャート
１ 路面摩擦係数推定装置 ２ 制御部 ５ 第１の路面摩擦係数推定部（第１の路面摩擦係数推
定手段） ６ 第２の路面摩擦係数推定部（第２の路面摩擦係数推
定手段） ７ 第３の路面摩擦係数推定部（第３の路面摩擦係数推
定手段） ８ 推定値選定部（推定値選定手段） μy 第１の路面摩擦係数推定値 μx 第２の路面摩擦係数推定値 μi 第３の路面摩擦係数推定値 μout 最終的な路面摩擦係数推定値
定手段） ６ 第２の路面摩擦係数推定部（第２の路面摩擦係数推
定手段） ７ 第３の路面摩擦係数推定部（第３の路面摩擦係数推
定手段） ８ 推定値選定部（推定値選定手段） μy 第１の路面摩擦係数推定値 μx 第２の路面摩擦係数推定値 μi 第３の路面摩擦係数推定値 μout 最終的な路面摩擦係数推定値
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−281539（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−170087（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−115721（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−138792（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−170553（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331668（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−238404（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−230898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60T 8/00 B62D 6/00 B60K 17/348 B60G 23/00 G01N 19/02
Claims (5)
- 【請求項１】 横方向の車両挙動に基づいて第１の路面
摩擦係数を推定する第１の路面摩擦係数推定手段、或い
は、前後方向の車両挙動に基づいて第２の路面摩擦係数
を推定する第２の路面摩擦係数推定手段のうち少なくと
も何れか一方と、 路面状況に基づいて第３の路面摩擦係数を推定する第３
の路面摩擦係数推定手段と、ドライバ操作に基づき、走行路が路面摩擦係数一定の基
準路面であると仮定して算出した車輪に加わる力に基づ
いて、 上記各路面摩擦係数推定値の中から一つを最終的
な路面摩擦係数推定値として選定する推定値選定手段
と、を備えたことを特徴とする車両の路面摩擦係数推定
装置。 - 【請求項２】 上記推定値選定手段は、上記車輪に加わ
る力の大きさが設定値よりも小さいとき、上記第３の路
面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値として
選定することを特徴とする請求項１に記載の車両の路面
摩擦係数推定装置。 - 【請求項３】 上記第１の路面摩擦係数推定手段と、上
記第２の路面摩擦係数推定手段と、上記第３の路面摩擦
係数推定手段と、を備えた車両の路面摩擦係数推定装置
であって、 上記推定値選定手段は、上記車輪に加わる力の大きさが
上記設定値よりも大きい場合であって上記車輪に加わる
力の方向が車両の横方向に偏倚しているとき、上記第１
の路面摩擦係数推定値を最終的な路面摩擦係数推定値と
して選定し、 上記車輪に加わる力の大きさが上記設定値よりも大きい
場合であって上記車輪に加わる力の方向が車両の前後方
向に偏倚しているとき、上記第２の路面摩擦係数推定値
を最終的な路面摩擦係数推定値として選定することを特
徴とする請求項２記載の車両の路面摩擦係数推定装置。 - 【請求項４】 上記第３の路面摩擦係数推定手段は、撮
像手段で撮像された画像から道路の路面状況を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両
の路面摩擦係数推定装置。 - 【請求項５】 上記撮像手段は異なる視点から車両前方
を撮像する一対の撮像 手段よりなり、上記画像は上記一
対の撮像手段により撮像された画像対であることを特徴
とする請求項４に記載の車両の路面摩擦係数推定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000327488A JP3271963B1 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 車両の路面摩擦係数推定装置 |
| US09/983,780 US6597980B2 (en) | 2000-10-26 | 2001-10-25 | Road friction coefficients estimating apparatus for vehicle |
| EP01125310A EP1201521B1 (en) | 2000-10-26 | 2001-10-25 | Road friction coefficients estimating apparatus for vehicle |
| DE60100399T DE60100399T2 (de) | 2000-10-26 | 2001-10-25 | Gerät zur Abschätzung von Strassenreibwerten für Fahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000327488A JP3271963B1 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 車両の路面摩擦係数推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3271963B1 true JP3271963B1 (ja) | 2002-04-08 |
| JP2002127882A JP2002127882A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18804494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000327488A Expired - Fee Related JP3271963B1 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 車両の路面摩擦係数推定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6597980B2 (ja) |
| EP (1) | EP1201521B1 (ja) |
| JP (1) | JP3271963B1 (ja) |
| DE (1) | DE60100399T2 (ja) |
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