CN102112354A - 路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法 - Google Patents

Abstract

一种路面摩擦系数估计装置，包括：横向力检测部，其检测行驶期间车轮的横向力；滑移角检测部，其检测行驶期间所述车轮的滑移角；以及路面μ计算部，其基于检测到的横向力和检测到的滑移角之间的比、基准路面的情况下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的相关关系、以及检测到的横向力和检测到的滑移角至少之一，来估计检测到的横向力和检测到的滑移角之间的关系。

Description

路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法

技术领域

本发明涉及一种用于估计自动车辆正在行驶的路面的路面摩擦系数(以下还称为路面μ)的路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法。

背景技术

存在一种测量驱动轮的转动速度、基于其转动加速度的最大值来估计路面μ、并且进行转矩控制以防止驱动轮滑移的车辆行驶控制装置(例如，参见专利文献1)。

专利文献1：日本特公平6-78736

发明内容

由于根据专利文献1的装置基于驱动轮的转动速度来估计路面μ，因此除非由于驱动轮的滑移引起转动速度实际变化，否则不能估计路面μ。

本发明的问题是在由于车轮的滑移引起该车轮的转动速度实际变化之前，估计行驶路面的路面μ。

为了解决该问题，根据本发明，一种路面摩擦系数估计装置，包括：横向力检测部，其检测车轮的横向力；滑移角检测部，其检测所述车轮的滑移角；以及路面摩擦系数估计部，其：存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述横向力的坐标轴和表示所述滑移角的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系；得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与由所述横向力检测部获得的所述横向力的检测值和由所述滑移角检测部获得的所述滑移角的检测值相对应；以及基于所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

此外，根据本发明，一种路面摩擦系数估计方法，包括：检测车轮的横向力的步骤；检测所述车轮的滑移角的步骤；以及如下步骤：存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述横向力的坐标轴和表示所述滑移角的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系；得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与所述横向力的检测值和所述滑移角的检测值相对应；以及基于所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

附图说明

图1是解释本发明的基础技术所使用的、示出轮胎特性曲线的特性图。

图2是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和轮胎摩擦圆的特性图。

图3是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在该轮胎特性曲线与通过该轮胎特性曲线的原点的直线相交的点处的切线的斜率的特性图。

图4是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在该轮胎特性曲线与通过该轮胎特性曲线的原点的直线相交的点处的切线的斜率的另一特性图。

图5是解释本发明的基础技术所使用的、示出在路面μ不同的轮胎特性曲线之间横向力Fy的比、滑移角βt的比和路面μ的比彼此相等的特性图。

图6是解释本发明的基础技术所使用的、示出在路面μ不同的路面的条件下获得的横向力Fy和滑移角βt之间的关系的特性图。

图7是解释本发明的基础技术所使用的、示出在无钉防滑轮胎的情况下在路面μ不同的路面的条件下获得的横向力Fy和滑移角βt之间的关系的特性图。

图8是解释本发明的基础技术所使用的、示出与任意直线和轮胎特性曲线相交的点相对应的横向力Fy和滑移角βt之间的比、和轮胎特性曲线在该交点处的切线的斜率之间的关系的特性图。

图9是解释本发明的基础技术所使用的、并且用于解释以特定路面μ的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面的路面μ的过程的图。

图10是示出根据本发明第一实施例的路面摩擦系数估计装置的结构的框图。

图11是示出基于检测到的横向力Fyb来计算路面μ的估计值的过程的流程图。

图12是示出基于检测到的滑移角βtb来计算路面μ的估计值的过程的流程图。

图13是示出基于连接测量点和轮胎特性曲线的原点的直线的线段长度来计算路面μ的估计值的过程的流程图。

图14是示出横轴表示横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)、并且纵轴表示横向力Fy的轮胎特性曲线(特性映射)的特性图。

图15是示出横轴表示横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)、并且纵轴表示滑移角βt的轮胎特性曲线(特性映射)的特性图。

图16是示出根据本发明第二实施例的车辆的示意结构的图。

图17是示出车辆行驶状态估计器的结构的框图。

图18是示出车体滑移角估计部的结构的框图。

图19是解释转弯期间作用于车体的场力所使用的图。

图20是解释转弯期间作用于车体的场力所使用的图。

图21是解释用于设置补偿增益的控制映射所使用的特性图。

图22是解释线性两轮车辆模型所使用的图。

图23是解释EPS输出调整映射所使用的图。

具体实施方式

如以下所述，根据本发明，可以检测车轮的横向力和车轮的滑移角，并且基于这两者来估计时刻变化的路面μ。

以下参考附图来说明本发明的实施例。

本发明实施例的基础技术

首先，以下说明本发明实施例的基础技术。图1示出轮胎特性曲线。该轮胎特性曲线示出在车轮的滑移角βt和驱动轮的横向力Fy之间成立的一般关系。例如，基于测试数据调整轮胎模型，以获得前轮和后轮各自的两轮等同特性图(轮胎特性曲线)。例如，通过魔术公式(magic formula)轮胎模型来创建轮胎模型。横向力Fy是以转弯力或侧向力为代表的量。

如图1所示，沿着轮胎特性曲线，随着滑移角βt的绝对值增加，滑移角βt和横向力Fy之间的关系从线性转变为非线性。即，当滑移角βt处于从0开始的特定范围内时，在滑移角βt和横向力Fy之间线性关系成立。然后，当滑移角βt的绝对值已经一定程度地增大时，滑移角βt和横向力Fy之间的关系变为非线性。

通过关注轮胎特性曲线的切线的斜率，可以容易地理解从线性关系到非线性关系的转变。该轮胎特性曲线的切线的斜率由滑移角βt的变化量与横向力Fy的变化量之间的比、即横向力Fy相对于滑移角βt的偏微分系数来表示。可以将如此表示的轮胎特性曲线的切线的斜率看作为轮胎特性曲线在任意直线a、b、c或d与该轮胎特性曲线相交的点(图1中由圆圈来表示)处的切线的斜率。如果在轮胎特性曲线中可以识别出点、即可以识别出滑移角βt和横向力Fy，则可以估计轮胎摩擦状态。例如，如图1所示，如果该点处于轮胎特性曲线中位于非线性区域中但接近线性区域的点x0处，则可以估计为轮胎摩擦状态处于稳定状态。如果轮胎摩擦状态处于稳定状态，则可以估计为轮胎处于展现其能力的水平、或者车辆处于稳定状态。

图2示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和轮胎摩擦圆。图2(a)示出各路面μ的条件下的轮胎摩擦曲线。图2(b)、2(c)和2(d)各自示出各路面μ的条件下的摩擦圆。例如，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如图2(a)所示，各路面μ的轮胎特性曲线示出彼此相同的特性。此外，如图2(b)、2(c)和2(d)所示，随着路面μ减小，摩擦圆缩小。即，随着路面μ减小，轮胎可以承受的横向力减小。

图3示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和通过原点的任意直线a、b或c之间的关系。如图3所示，对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在轮胎特性曲线与任意直线a、b或c相交的点处的切线的斜率。即，对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在轮胎特性曲线与直线a相交的点处的切线的斜率；对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在轮胎特性曲线与直线b相交的点处的切线的斜率；并且对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在轮胎特性曲线与直线c相交的点处的切线的斜率。结果，可以获得，各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在与同一直线的交点处的切线的斜率彼此相等。

例如，图4关注图3所示的直线c。如图4所示，各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在与直线c的交点处的切线的斜率彼此相等。即，在路面μ＝0.2的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x1处的横向力Fy1和滑移角βt1之间的比(Fy1/βt1)、在路面μ＝0.5的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x2处的横向力Fy2和滑移角βt2之间的比(Fy2/βt2)、以及在路面μ＝1.0的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x3处的横向力Fy3和滑移角βt3之间的比(Fy3/βt3)彼此相等。在各路面μ的条件下的轮胎特性曲线上获得的各交点x1、x2或x3处的切线的斜率彼此相等。

这样，即使路面μ不同，各轮胎特性曲线在以下点处的切线的斜率也彼此相等，其中，该点是横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)彼此相同的点(βt，Fy)。在轮胎特性曲线中横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)彼此相同的点(βt，Fy)之间的横向力Fy的比和滑移角βt的比均等于轮胎特性曲线之间的路面μ的比。即，如果确定了横向力Fy的比或滑移角βt的比，则可以确定路面μ的比。

图5用于解释在路面μ不同的轮胎特性曲线之间，横向力Fy的比、滑移角βt的比和路面μ的比均彼此相等。图5示出在路面μ不同的路面A(路面μ＝μ_A)和路面B(路面μ＝μ_B)的条件下获得的轮胎特性曲线。如图5所示，横向力a2和横向力b2之间的比(a2/b2)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，横向力a2与在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的点(βt，Fy)(由图5中的实心框所示)相对应，并且横向力b2与在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的点(βt，Fy)(由图5中的实心圆所示)相对应，并且其中，这些点在横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)方面彼此相同。同样，滑移角a3和滑移角b3之间的比(a3/b3)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，滑移角a3与在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的点(βt，Fy)相对应，并且滑移角b3与在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的点(βt，Fy)相对应，并且其中，这些点在横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)方面彼此相同。因此，线段长度a1和线段长度b1之间的比(a1/b1)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，线段长度a1是在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的原点(0，0)和点(βt，Fy)之间连接的线段的长度，并且线段长度b1是在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的原点(0，0)和点(βt，Fy)之间连接的线段的长度，并且其中，这些点在横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)方面彼此相同。

图6示出在路面μ不同的路面的条件下获得的横向力Fy和滑移角βt之间的关系。在图6中，振荡波表示在干路、湿路和低μ路的条件下的测量值，并且虚线表示在这些路面的条件下的轮胎(普通轮胎)的特性曲线。如图6所示，在路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线中，在维持横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)时，随着路面μ减小，横向力Fy和滑移角βt减小。

图7示出在无钉防滑轮胎的情况下、在路面μ不同的路面的条件下获得的横向力Fy和滑移角βt之间的关系。在图7中，振荡波表示在干路、湿路和低μ路的条件下的测量值，并且虚线表示在这些路面的条件下的轮胎的特性曲线。粗虚线表示普通轮胎的特性曲线。如图7所示，在线性区域中，在路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线(细虚线)中，在维持横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)时，随着路面μ减小，横向力Fy和滑移角βt减小。此外，在线性区域中，普通轮胎的特性曲线(粗虚线)的横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)等于无钉防滑轮胎的特性曲线(细虚线)的横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)。即，普通轮胎的特性曲线和无钉防滑轮胎的特性曲线具有相似的形状。即，在特性曲线的横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)方面，在抓地力、表面形状等方面不同的无钉防滑轮胎也与普通轮胎相同。

图8示出在与任意直线与轮胎特性曲线相交的点相对应的横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)、和轮胎特性曲线在该交点处的切线的斜率

之间的关系。如图8所示，该特性曲线示出横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线的斜率处于特定关系，而与路面μ(例如，μ＝0.2、0.5、1.0)无关。因此，即使在诸如干沥青路面和冰冻路面等的、路面μ不同的路面的条件下，图8所示的特性曲线也成立。

在图8所示的特性曲线的情况下，在横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)小的区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率为负。在该区域中，随着比(Fy/βt)增大，轮胎特性曲线的切线的斜率先减小然后增大。顺便提及，当轮胎特性曲线的切线的斜率为负时，这意味着横向力相对于滑移角的偏微分系数为负。

在横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)大的区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率为正。在该区域中，随着比(Fy/βt)增大，轮胎特性曲线的切线的斜率增大。顺便提及，当轮胎特性曲线的切线的斜率为正时，这意味着横向力相对于滑移角的偏微分系数为正。当轮胎特性曲线的切线的斜率为最大时，这意味着轮胎特性曲线的切线的斜率在轮胎特性曲线的线性区域内。顺便提及，在该线性区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率恒定等于特定值，而与横向力Fy和滑移角βt的值无关。

如上所述，本申请的发明人已经得出以下事实：各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在以下交点处的切线的斜率彼此相同，在该交点处，轮胎特性曲线与通过轮胎特性曲线的原点的任意直线相交。基于该事实，本申请的发明人已经获得以下结果：横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线的斜率之间的关系可以由特定特性曲线来表示，而与路面μ无关(参考图8)。因此，如果确定了横向力Fy和滑移角βt，则可以基于特性曲线获得与轮胎摩擦状态有关的信息，而无需与路面μ有关的信息。

本申请的发明人已经得出以下事实：在路面μ不同的轮胎特性曲线中，在轮胎特性曲线的横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)彼此相同的点(βt，Fy)之间的横向力Fy的比和滑移角βt的比等于轮胎特性曲线之间的路面μ的比。基于该事实，如果确定了横向力Fy的比或滑移角βt的比，则可以确定路面μ的比。因此，可以以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计当前行驶路面的路面μ。

参考图9，以下说明以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面(作为检测对象的行驶路面)的路面μ的过程。首先，检测行驶期间的横向力Fyb和滑移角βtb。与检测到的横向力Fyb和滑移角βtb相对应的点(βtb，Fyb)(图9中由实心圆表示的点)位于检测时(实际行驶路面的)路面μ的条件下的轮胎特性曲线上。

随后，计算(确定)作为基准的路面(基准路面，例如路面μ＝1的路面)的条件下的轮胎特性曲线中的点(βta，Fya)(图9中由实心框表示的点)，其中，该点与检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)相同。在基于线段长度进行估计的情况下，计算线段长度b1和线段长度a1之间的比(b1/a1)，其中，线段长度b1是原点和与检测到的横向力Fyb和滑移角βtb相对应的点(βtb，Fyb)之间的长度，并且线段长度a1是基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点、和在基准路面的条件下的轮胎特性曲线上与计算出的值相对应的点(βta，Fya)之间的长度(线段长度a1是线段长度b1的延长)。然后，获得计算出的比(b1/a1)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b1/a1)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于该乘积(μ_A·b1/a1)。

在基于横向力Fy进行估计的情况下，计算检测到的横向力Fyb的大小b2、和与基准路面的条件下的轮胎特性曲线上计算出的值的点(βta，Fya)相对应的横向力Fya的大小a2之间的比(b2/a2)。获得计算出的比(b2/a2)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b2/a2)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于该乘积(μ_A·b2/a2)。a2和b2各自表示横向力的大小，并且与图9中的线段长度a2或线段长度b2相对应，其中，a2和b2之间的比等于线段长度a1和线段长度b1之间的比。

在基于滑移角βt进行估计的情况下，计算检测到的滑移角βtb的大小b3、和与基准路面的条件下的轮胎特性曲线上计算出的值的点(βta，Fya)相对应的滑移角βta的大小a3之间的比(b3/a3)。获得计算出的比(b3/a3)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b3/a3)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于该乘积(μ_A·b3/a3)。a3和b3各自表示滑移角的大小，并且与图9中的线段长度a3或线段长度b3相对应，其中，a3和b3之间的比等于线段长度a1和线段长度b1之间的比。

顺便提及，基于横向力Fy、滑移角βt和线段长度进行估计的过程尽管在表现上有所不同，但在物理上彼此等同。

根据以上所述的过程，可以以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面的路面μ。

实施例

以下说明利用以上所述技术实现的实施例。

第一实施例

第一实施例是应用了本发明的路面摩擦系数估计装置。

结构

图10示出根据第一实施例的路面摩擦系数估计装置的结构。例如，将该路面摩擦系数估计装置安装在基于路面μ来进行行驶控制的车辆上。如图10所示，路面摩擦系数估计装置包括横向力检测部1、滑移角检测部2和路面μ计算部3。横向力检测部1检测横向力。例如，横向力检测部1基于驱动源的输出来检测横向力。横向力检测部1将检测到的横向力输出至路面μ计算部3。滑移角检测部2检测滑移角。滑移角检测部2基于车轮速度和车体速度之间的差来检测滑移角。滑移角检测部2将检测到的滑移角输出至路面μ计算部3。

路面μ计算部3利用诸如存储器等的存储部件，存储采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线。在图9中示出基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，通过车辆的行驶测试预先获得形成特性映射的基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，通过加速圆周转弯行驶测试来实现该行驶测试。基于通过基准路面的条件下的加速圆周转弯行驶测试获得的、滑移角的变化和横向力的变化之间的关系来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。可选地，代替行驶测试，可以通过诸如模拟等的计算来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。当基准路面是诸如干沥青(μ＝1)等的路面μ高的路面时，由于可以相对抑制诸如行驶测试期间测量设备的噪声等的干扰的影响，因此可以获得高精度的轮胎特性曲线。

路面μ计算部3基于由此获得的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。通过说明以下的过程步骤来说明路面μ计算部3的详细计算操作。

图13示出针对基于线段长度来计算实际行驶路面的路面μ的估计值的情况的过程。如图13所示，首先在过程开始之后，在步骤S21和S22中，路面μ计算部3检测横向力Fyb和滑移角βtb。

随后，在步骤S23中，路面μ计算部3确定与基准路面的条件下的轮胎特性曲线与通过基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点(0，0)和测量点的直线相交的点相对应的值(βta，Fya)。“测量点”表示特性映射中与在步骤S21和S22中检测到的横向力Fyb和滑移角βtb相对应的点(βtb，Fyb)。

随后，在步骤S24中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3计算线段长度

和线段长度

之间的比(Lb/La)，其中，线段长度Lb是在基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点和测量点(βtb，Fyb)之间连接的直线的长度，并且线段长度La是在基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点、和在步骤S23中确定的基准路面的条件下的轮胎特性曲线上的交点(βta，Fya)之间连接的直线的长度。然后，路面μ计算部3获得计算出的比(Lb/La)和从特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于该乘积(μ_B＝μ_A·Lb/La)。在该等式中，路面μ值μ_A的系数(即(Lb/La))被称为“相对于基准的比率”。这样，路面μ计算部3计算坐标面内在检测点和横向力等于0的点之间的距离作为第一距离；计算坐标面内在基准点和横向力等于0的点之间的距离作为第二距离；并且基于该第一距离和第二距离来计算相对于基准的比率。

根据前述过程计算实际行驶路面的路面μ的估计值。换言之，估计实际行驶路面的路面μ的条件下、检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的关系。例如，可以估计实际行驶路面的条件下、横向力等于容许最大值的最大路面μ。例如，基于如图9所示检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的关系，可以估计与相对于滑移角βtb的增加、横向力Fyb的变化从增大变为减小的边界相对应的最大路面μ。

可以通过以下结构来实现第一实施例。具体地，可以基于横向力来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。图11示出计算实际行驶路面的路面μ的估计值的过程。如图11所示，首先在过程开始之后，在步骤S1中，横向力检测部1检测横向力Fyb。随后，在步骤S2中，滑移角检测部2检测滑移角βtb。

随后，在步骤S3中，路面μ计算部3计算在步骤S1和S2中检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)。随后，在步骤S4中，路面μ计算部3通过采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线来计算相应的横向力Fya。即，路面μ计算部3确定比与在步骤S3中计算出的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)相同的横向力Fya和滑移角βta，并且由此获得横向力Fya。

随后，在步骤S5中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3获得在步骤S1中检测到的横向力Fyb和在步骤S4中通过特性映射计算出的横向力Fya之间的比(Fyb/Fya)、与通过特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Fyb/Fya)。

可以通过以下结构来实现第一实施例。具体地，可以基于滑移角来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。图12示出针对基于滑移角来计算实际行驶路面的路面μ的估计值的情况的过程。如图12所示，首先在过程开始之后，与图11相同，在步骤S11和S12中，路面μ计算部3检测横向力Fyb和滑移角βtb。随后，与图11相同，在步骤S13中，路面μ计算部3计算在步骤S11和S12中检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)。

随后，在步骤S14中，路面μ计算部3通过采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线来计算相应的滑移角βta。即，路面μ计算部3确定比与在步骤S13中计算出的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)相同的横向力Fya和滑移角βta，并且由此获得滑移角βta。

随后，在步骤S15中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3获得在步骤S12中检测到的滑移角βtb和在步骤S14中通过特性映射计算出的滑移角βta之间的比(βtb/βta)、与通过特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·βtb/βta)。

在轮胎特性曲线的横轴表示滑移角βt、并且纵轴表示横向力Fy的情况下，说明了本实施例。可以对此进行修改，以使得可以按其它形式表示轮胎特性曲线。

图14示出横轴表示横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)、并且纵轴表示横向力Fy的轮胎特性曲线的另一例子。路面μ计算部3基于构成图14所示的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射，计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，如前述实施例所述，路面μ计算部3检测横向力Fyb和滑移角βtb。路面μ计算部3确定比与检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)相同的横向力Fya(a2)。随后，路面μ计算部3获得检测到的横向力Fyb(b2)和通过轮胎特性曲线确定的横向力Fya之间的比(Fyb/Fya(＝b2/a2))、与通过轮胎特性曲线获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Fyb/Fya)。

此外，图15示出横轴表示横向力Fy和滑移角βt之间的比(Fy/βt)、并且纵轴表示滑移角βt的轮胎特性曲线的另一示例。路面μ计算部3基于构成图15所示的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射，计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，如前述实施例所述，路面μ计算部3检测横向力Fyb和滑移角βtb。路面μ计算部3确定比与检测到的横向力Fyb和滑移角βtb之间的比(Fyb/βtb)相同的滑移角βta(a3)。随后，路面μ计算部3获得检测到的滑移角βtb(b3)和通过轮胎特性曲线确定的滑移角βta之间的比(βtb/βta(＝b3/a3))、与通过轮胎特性曲线获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·βtb/βta)。

参考使用特性映射的情况说明了第一实施例。可以利用其它方法来实现第一实施例。具体地，可以使用数学表达式来实现第一实施例。数学表达式提供与特性映射的形式相同的轮胎特性曲线，其中，车轮的横向力和车轮的滑移角均为变量。与特性映射的情况相同，基于由数学表达式提供的轮胎特性曲线和检测到的横向力和滑移角，例如利用联立方程来估计实际行驶路面的路面μ。

参考获得轮胎特性曲线(特性映射等)所依赖的基准路面的路面μ高的情况说明了第一实施例。然而，考虑到原理，没有限制基准路面的路面μ，只要可以基于基准路面的路面μ和实际行驶路面的路面μ之间的比来估计实际行驶路面的路面μ即可。例如，可以获得诸如湿路面或冰冻路面等的、路面μ低的基准路面的条件下的轮胎特性曲线(特性映射等)。

在第一实施例中，横向力检测部1实现用于检测车轮的横向力的横向力检测部件。滑移角检测部2实现用于检测车轮的滑移角的滑移角检测部件。路面μ计算部3(特别地，用于存储特性映射的存储部件，其中，例如该存储部件是存储器)实现用于获得基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的相关关系(或表示该相关关系的基准曲线)的相关关系获得部件。此外，路面μ计算部3实现用于计算由横向力检测部件检测到的横向力和由滑移角检测部件检测到的滑移角之间的比的比计算部件。此外，路面μ计算部3实现用于基于由比计算部件计算出的比、由相关关系获得部件获得的相关关系、以及由横向力检测部件检测到的横向力和由滑移角检测部件检测到的滑移角至少之一、来估计横向力和滑移角之间的关系的路面摩擦系数估计部件。

在第一实施例中，路面μ计算部3(特别地，用于存储特性映射的存储部件，其中，例如该存储部件是存储器)实现用于获得表示基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的关系的特性曲线的特性曲线获得部件。横向力检测部1实现用于检测行驶期间车轮的横向力的横向力检测部件。滑移角检测部2实现用于检测行驶期间车轮的滑移角的滑移角检测部件。路面μ计算部3实现以下：比计算部件，用于计算由横向力检测部件检测到的横向力和由滑移角检测部件检测到的滑移角之间的比；确定部件，用于在由特性曲线获得部件获得的特性曲线上确定车轮的横向力或车轮的滑移角，其中，车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比与由比计算部件计算出的比相同；以及实际路面μ计算部件，用于基于由确定部件确定的车轮的横向力和由横向力检测部件检测到的横向力之间的比、或由确定部件确定的滑移角和由滑移角检测部件检测到的滑移角之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。

第一实施例实现一种路面摩擦系数估计方法，包括：检测车轮的横向力和滑移角；计算检测到的横向力和滑移角之间的比；以及基于计算出的比、基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的相关关系、以及检测到的横向力和滑移角至少之一，来估计横向力和滑移角之间的关系。

第一实施例实现一种路面摩擦系数估计方法，包括：检测车轮的横向力和滑移角；计算检测到的横向力和滑移角之间的比；在特性曲线上确定车轮的横向力或车轮的滑移角，其中，车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比与计算出的比相同，并且其中，该特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的横向力和滑移角之间的关系所获得的；以及基于所确定的车轮的横向力和检测到的车轮的横向力之间的比、或所确定的车轮的滑移角和检测到的车轮的滑移角之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。

作用和效果

第一实施例产生如下作用和效果。

(1)检测行驶期间车轮的横向力和滑移角，并且计算检测到的车轮横向力和车轮滑移角之间的比。然后，基于计算出的比、轮胎特性曲线、以及检测到的横向力和滑移角至少之一来估计横向力和滑移角之间的关系，其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的相关关系所获得的。这使得在可以检测到横向力和滑移角的情况下，可以基于横向力和滑移角之间的比来估计时刻变化的路面μ。即，可以在滑移发生之前估计路面μ。因此，可以估计滑移角和行驶路面的路面μ(或横向力)之间的关系。

具体地，检测行驶期间车轮的横向力和滑移角，并且计算检测到的横向力和车轮滑移角之间的比。此外，在轮胎特性曲线上确定车轮的横向力或车轮的滑移角，其中，车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比与计算出的比相同，并且其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的关系所获得的。然后，基于所确定的车轮的横向力和检测到的横向力之间的比或所确定的滑移角和检测到的滑移角之间的比、以及基准路面的路面μ来计算行驶路面的实际路面μ。这使得在可以检测到横向力和滑移角的情况下，可以基于横向力和滑移角之间的比来计算行驶路面的实际路面μ。因此，可以在滑移发生之前估计行驶路面的路面μ。

此外，可以通过使用基准路面的条件下的轮胎特性曲线来容易地估计行驶路面的路面μ，其中，获得特定的一种路面条件下的轮胎特性曲线就足够了。例如，可以考虑以下方法：已经获得路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线；并且当不存在用以获得实际行驶路面的路面μ的轮胎特性曲线时，通过在现有的轮胎特性曲线之间进行插值来估计实际行驶路面的路面μ。然而，在这种情况下，由于使用多个轮胎特性曲线、插值等，因此估计路面μ的精度低。作为对比，在本发明的情况下，由于可以仅基于特定的一种路面的条件下的轮胎特性曲线来估计行驶路面的路面μ，因此可以容易且精确地估计行驶路面的路面μ。

(2)使用构成具有表示横向力的坐标轴和表示滑移角的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的横向力和检测到的滑移角之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(3)使用构成具有表示横向力和滑移角之间的比的坐标轴、和表示横向力的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的横向力和检测到的滑移角之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(4)使用构成具有表示横向力和滑移角之间的比的坐标轴、和表示滑移角的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的横向力和检测到的滑移角之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(5)获得采用横向力和滑移角均为变量的数学表达式的形式的轮胎特性曲线。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

第二实施例

第二实施例是应用了本发明的电动驱动车辆。

结构

图16示出根据第二实施例的车辆的示意结构。如图16所示，该车辆包括转向角传感器21、横摆率传感器22、横向加速度传感器23、纵向加速度传感器24、车轮速度传感器25、EPSECU(Electric Power Steering Electronic Control Unit，电动助力转向电子控制单元)26、EPS(Electric Power Steering，电动助力转向)电机27和车辆行驶状态估计器28。

转向角传感器21检测与方向盘29一起转动的转向轴30的转动角。转向角传感器21将检测结果(转向角)输出至车辆行驶状态估计器28。横摆率传感器22检测车辆的横摆率。横摆率传感器22将检测结果输出至车辆行驶状态估计器28。横向加速度传感器23检测车辆的横向加速度。横向加速度传感器23将检测结果输出至车辆行驶状态估计器28。纵向加速度传感器24检测车辆的纵向加速度。纵向加速度传感器24将检测结果输出至车辆行驶状态估计器28。车轮速度传感器25检测车体的车轮31_FL、31_FR、31_RL和31_RR的车轮速度。车轮速度传感器25将检测结果输出至车辆行驶状态估计器28。

EPSECU 26基于由转向角传感器21检测到的转向角，向EPS电机27输出转向辅助命令。该转向辅助命令采用转向转矩辅助的命令信号的形式。此外，EPSECU 26基于由车辆行驶状态估计器28输出的(以下所述的)路面μ的估计值，向EPS电机27输出转向辅助命令。

EPS电机27基于由EPSECU 26输出的转向辅助命令，施加转矩以使转向轴30转动。因而，EPS电极27通过齿轮齿条型机构(齿轮32和齿条33)、拉杆14和节臂15辅助左前轮31_FL和右前轮31_FR的转向运动，其中，齿轮齿条型机构连接至转向轴30。

车辆行驶状态估计器28基于转向角传感器21、横摆率传感器22、横向加速度传感器23、纵向加速度传感器24和车轮速度传感器25的检测结果，估计行驶路面的状态(路面μ)。车辆行驶状态估计器28将检测结果输出至EPSECU 26。

图17示出车辆行驶状态估计器28的内部结构。如图17所示，车辆行驶状态估计器28包括车体速度计算部41、车体滑移角估计部42、轮胎滑移角计算部43、轮胎横向力计算部44和路面μ估计值计算部45。

车体速度计算部41基于由车轮速度传感器25检测到的车轮速度和由纵向加速度传感器24检测到的纵向加速度来估计车体速度。具体地，车体速度计算部41计算非驱动轮31_RL和31_RR的车轮速度的平均值或者车轮31_FL、31_FR、31_RL和31_RR的车轮速度的平均值，并将车体速度的基本值设置为该平均值。车体速度计算部41基于纵向加速度来校正该基本值。具体地，车体速度计算部41校正该基本值，以消除由于急速加速时的轮胎空转和紧急制动时的轮胎抱死所引起的误差的影响。车体速度计算部16将如此校正后的值设置为对车体速度的检测结果。车体速度计算部41将检测结果输出至车体滑移角估计部42和滑移角估计部44。

车体滑移角估计部42根据由转向角传感器21检测到的转向角、由横摆率传感器22检测到的横摆率、由横向加速度传感器23检测到的横向加速度、由纵向加速度传感器24检测到的纵向角速度和由车体速度计算部41计算出的车体速度，估计车辆的侧滑角(滑移角)。

图18示出车体滑移角估计部42的结构的示例。如图18所示，车体滑移角估计部42包括估计车辆的状态量(车辆侧滑角β、滑移角β)的线性两输入观测器51。利用线性两输入观测器51，车体滑移角估计部42估计车辆侧滑角(滑移角)β。线性两输入观测器51是基于两轮车辆模型构成的。考虑到关于车辆的横方向上的力和力矩的平衡，由以下等式(1)来表示该两轮车辆模型。

$\mathrm{mV}(\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}+\mathrm{\γ})=-{\mathrm{Cp}}_f(\mathrm{\β}+l_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})-{\mathrm{Cp}}_r(\mathrm{\β}-l_r\·\mathrm{\γ}/V)...\left(1\right)$

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=-{\mathrm{Cp}}_f(\mathrm{\β}+l_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})l_f+{\mathrm{Cp}}_r(\mathrm{\β}-l_r\·\mathrm{\γ}/V)l_r$

在等式(1)中，A、B、C和D是根据线性两轮车辆模型所确定的矩阵。通过以轮胎转向角作为输入u、并以横摆率和横向加速度作为输出y，由以下等式(2)来表示等式(1)的状态方程式(输出方程式)。

$\stackrel{\·}{x}=\mathrm{Ax}+\mathrm{Bu},x=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\β}\\ \mathrm{\γ}\end{array}\right),u=\mathrm{\δ}...\left(2\right)$

$y=\mathrm{Cx}+\mathrm{Du},y=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\γ}\\ G_y\end{array}\right)$

$A=\left(\begin{array}{cc}-\frac{{\mathrm{Cp}}_f+{\mathrm{Cp}}_r}{\mathrm{mV}}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f-{\mathrm{Cp}}_r{l}_r}{m{V}^2}-1\\ -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f-C_r{l}_r}{I}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{l_f}^2+{\mathrm{Cp}}_r{l_r}^2}{\mathrm{IV}}\end{array}\right)$

$B=\left(\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{Cp}}_f}{\mathrm{mV}}\\ \frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f}{I}\end{array}\right),$ $C=\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ {\mathrm{Va}}_{11}& V(a_{12}+1)\end{array}\right),$ $D=\left(\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{Vb}}_1\end{array}\right)$

在等式(2)中，m表示车辆质量，I表示惯性的横摆力矩，l_f表示车辆重心和前轴之间的距离，l_r表示车辆重心和后轴之间的距离，Cp_f表示前轮侧偏刚度(左右轮总和值)，Cp_r表示后轮侧偏刚度(左右轮总和值)，V表示车体速度，β表示车辆侧滑角，γ表示横摆率，Gy表示横向加速度，并且a₁₁、a₁₂和b₁表示矩阵A和B的元素。

基于该状态方程式，通过以横摆率和横向加速度作为输入、以及观测器增益K1，创建了线性两输入观测器51。观测器增益K1是设置成使得可以进行抵抗模型误差的影响且稳定的估计的值。

线性两输入观测器51包括校正积分器52的输入的β估计补偿器53。利用该β估计补偿器53，即使在临界区域中，线性两输入观测器25也确保了估计精确度。具体地，设置β估计补偿器53，以不仅在设计两轮车辆模型时假定的路面状况以及轮胎侧滑角没有示出非线性特性的线性区域的条件下，而且在路面μ变化或处于临界行驶期间的条件下，都精确地估计车体侧滑角β。

图19示出具有车体侧滑角β的转弯时的车辆。如图19所示，在相对于车辆宽度方向的与侧滑角β相对应的偏离的情况下，发生作用于车体上的场力、即从转弯中心向外侧作用的离心力。β估计补偿器53使用以下等式(3)来计算偏离β₂。该偏离β₂是当校正由线性两输入观测器51估计出的车辆侧滑角β时的基准值(目标值)G。

${\mathrm{\β}}_2=\frac{1}{2}\mathrm{\π}-A\tan \left(\frac{G_y}{G_x}\right)...\left(3\right)$

在等式(3)中，G_x表示纵向加速度。如图20所示，考虑了由于速度变化所引起的力的平衡。仅提取与转弯相关的部分，以使得将等式(3)修改为以下等式(4)。

${\mathrm{\β}}_2=\frac{1}{2}\mathrm{\π}-A\tan \left(\frac{G_y-{\stackrel{\·}{V}}_y}{G_x-{\stackrel{\·}{V}}_x}\right)...\left(4\right)$

β估计补偿器53从由线性两输入观测器51估计出的侧滑角β减去目标值β₂。此外，β估计补偿器27将相减结果乘以使用图21的控制映射所设置的补偿增益K2。β估计补偿器53将相乘结果输入至积分器52。

在图21的控制映射中，当车辆的横向加速度G_y的绝对值|G_y|低于第一阈值时，补偿增益K2等于0。当车辆的横向角速度G_y的绝对值为比第一阈值大的第二阈值以上时，补偿增益K2等于相对大的恒定值。当车辆的横向加速度G_y的绝对值位于第一阈值和第二阈值之间时，随着车辆的横向加速度G_y的绝对值增加，补偿增益K2增大。

这样，在图21的控制映射中，当横向角速度G_y的绝对值为第一阈值以下且接近0时，将补偿增益K2设置为等于0。这用于当在例如笔直行驶期间的没有发生转弯G的条件下无需校正时，防止错误地进行校正。当横向加速度G_y的绝对值已经增大至第一阈值以上(例如，0.1G以上)时，反馈增益(补偿增益)K2与横向加速度G_y的绝对值成比例地增加。当横向加速度G_y的绝对值已经增大至第二阈值以上(例如，0.5G以上)时，将补偿增益K2设置为控制稳定所利用的恒定值。这样用来提高车体侧滑角β的估计精确度。

轮胎滑移角计算部43基于由转向角传感器21检测到的转向角(轮胎转向角δ)、由横摆率传感器22检测到的横摆率γ、由车体速度计算部41计算出的车体速度V和由车体滑移角估计部42计算出的车体侧滑角(车辆滑移角)β，使用以下等式(5)来计算前轮滑移角β_f和后轮滑移角β_r。

β_f＝β+l_f·γ/V-δ      …(5)

β_r＝β-l_r·γ/V

轮胎滑移角计算部43将所计算出的前轮滑移角β_f和后轮滑移角β_r输出至路面μ估计值计算部45。

轮胎横向力计算部44基于由横摆率传感器22检测到的横摆率γ和由横向加速度传感器23检测到的横向加速度G_y，使用等式(6)来计算前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r。

mGy＝Fy_f+Fy_r  …(6)

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}={\mathrm{Fy}}_f{l}_f-{\mathrm{Fy}}_r{l}_r$

横摆率γ和横向加速度G_y是如图22所示的量。轮胎横向力计算部44将横向力Fy_f和Fy_r输出至路面μ估计值计算部45。

路面μ估计值计算部45按与第一实施例中的路面μ计算部3相同的方式计算路面μ的估计值。即，路面μ估计值计算部45将特性映射存储在存储器等中，其中，特性映射包括基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，在图9中示出采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线。针对前轮和后轮分别准备基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射。即，准备两个前轮合计的特性映射和两个后轮合计的特性映射。如第一实施例所述，通过行驶测试预先获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射。例如，通过加速圆周转弯行驶测试来实现该行驶测试。基于通过基准路面的条件下的加速圆周转弯行驶测试所获得的、滑移角的变化和横向力的变化之间的关系来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。可选地，代替行驶测试，可以通过诸如模拟等的计算来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射。

路面μ估计值计算部45基于由此获得的、基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射来估计横向力和滑移角之间的关系。即，路面μ估计值计算部45计算实际行驶路面的路面μ(或最大路面μ)的估计值(参考关于图11～15的说明)。路面μ估计值计算部45将计算出的路面μ的估计值输出至EPSECU 26。EPSECU26基于路面μ的估计值，向EPS电机27输出转向辅助命令。具体地，转向辅助命令是这样的：随着路面μ减小，EPS电机27的输出减小。例如，基于EPS输出调整映射来设置转向辅助命令。图23示出EPS输出调整映射的示例。如图23所示，EPS输出调整映射是这样的：随着路面μ减小，EPS电机27的输出减小。

操作

操作如下。当车辆正在行驶时，车体滑移角估计部42基于由转向角传感器21检测到的转向角、由横摆率传感器22检测到的横摆率、由横向加速度传感器23检测到的横向加速度、由纵向加速度传感器24检测到的纵向加速度和由车体速度计算部41计算出的车体速度，估计车辆的侧滑角(滑移角)。另一方面，轮胎横向力计算部44基于由横摆率传感器22检测到的横摆率Y和由横向加速度传感器23检测到的横向加速度G_y，计算横摆率Fy。然后，路面μ估计值计算部45基于横向力Fy和滑移角、以及特性映射，计算实际行驶路面的路面μ的估计值。EPSECU 26基于路面μ的估计值，通过转向辅助命令来控制EPS电机27。具体地，进行控制，以使得随着路面μ减小，EPS电机27的输出减小。

可以通过以下结构来实现第二实施例。在第二实施例中，针对基于所估计的路面μ来控制车辆的转向辅助转矩的情况说明了车辆行驶运行状况控制。可以对该情况进行修改，以使得基于所估计的路面μ来控制车辆行驶控制用的其它控制变量(例如，制动/驱动力转矩)。

作用和效果

第二实施例产生如下作用和效果。

(1)检测行驶期间车轮的横向力和滑移角，并且计算检测到的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比。然后，基于计算出的比、轮胎特性曲线、以及检测到的横向力和滑移角至少之一来估计横向力和滑移角之间的关系，其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的相关关系所获得的。然后，通过基于行驶路面的实际路面μ控制转向辅助转矩来实现车辆行驶运行状况控制。这使得可以根据行驶路面的路面μ来适当地控制车辆的转向辅助转矩。

具体地，检测行驶期间车轮的横向力和滑移角，并且计算检测到的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比。此外，在轮胎特性曲线上确定车轮的横向力或车轮的滑移角，其中，车轮的横向力和车轮的滑移角之间的比与计算出的比相同，并且其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的横向力和车轮的滑移角之间的关系所获得的。然后，基于所确定的车轮的横向力和检测到的横向力之间的比或所确定的滑移角和检测到的滑移角之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。然后，通过基于行驶路面的实际路面μ控制转向辅助转矩来实现车辆行驶运行状况控制。

这使得在可以检测到横向力和滑移角的情况下，可以基于该横向力和滑移角之间的比来计算行驶路面的实际路面μ。因此，可以在滑移发生之前估计行驶路面的路面μ。这使得可以根据行驶路面的实际路面μ来适当地控制车辆的转向辅助转矩。结果，可以防止由于滑移而发生制动/驱动力的损耗，并且在车辆正在转弯时防止打转和漂移。

将转向辅助转矩设置成，随着路面μ减小，转向辅助转矩减小。这使得可以防止不小心的急速转向，并且防止在诸如积雪道路或冰冻道路等的低μ道路上行驶时、由于急速转向所引起的漂移。

Claims (16)

1.一种路面摩擦系数估计装置，包括：

横向力检测部，其检测车轮的横向力；

滑移角检测部，其检测所述车轮的滑移角；以及

路面摩擦系数估计部，其：

存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述横向力的坐标轴和表示所述滑移角的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系；

得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与由所述横向力检测部获得的所述横向力的检测值和由所述滑移角检测部获得的所述滑移角的检测值相对应；以及

基于所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

2.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部：

通过将所述横向力的检测值除以所述滑移角的检测值来计算所述坐标面中所述直线的斜率；以及

基于所述斜率得出所述基准点。

3.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述坐标面具有表示所述滑移角的横轴和表示所述横向力的纵轴。

4.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述坐标面的所述原点是所述横向力等于0的点。

5.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部：

基于所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值和基准值来计算相对于基准的比率；以及

基于所述相对于基准的比率和所述基准路面摩擦系数来计算路面摩擦系数的估计值。

6.根据权利要求5所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部通过将所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值除以基准值，来计算所述相对于基准的比率。

7.根据权利要求5所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部：

计算所述坐标面内所述检测点和所述横向力等于0的点之间的距离，作为第一距离；

计算所述坐标面内所述基准点和所述横向力等于0的点之间的距离，作为第二距离；以及

基于所述第一距离和所述第二距离来计算所述相对于基准的比率。

8.根据权利要求7所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部通过将所述第一距离除以所述第二距离来计算所述相对于基准的比率。

9.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部存储与第二坐标面中的第二特性曲线有关的信息，其中，所述第二坐标面具有表示所述横向力相对于所述滑移角的比的横轴和表示所述横向力的纵轴，并且所述第二特性曲线表示所述基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系。

10.根据权利要求9所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部：

参考与所述第二特性曲线有关的信息，计算所述横向力的检测值相对于所述横向力的基准值的比，作为相对于基准的比率；以及

基于所述相对于基准的比率和所述基准路面摩擦系数来计算路面摩擦系数的估计值。

11.根据权利要求10所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部通过将所述横向力的检测值除以所述横向力的基准值来计算所述相对于基准的比率。

12.根据权利要求1所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部存储与第二坐标面中的第二特性曲线有关的信息，其中，所述第二坐标面具有表示所述横向力相对于所述滑移角的比的横轴和表示所述滑移角的纵轴，并且所述第二特性曲线表示所述基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系。

13.根据权利要求12所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部：

参考与所述第二特性曲线有关的信息，计算所述滑移角的检测值相对于所述滑移角的基准值的比，作为相对于基准的比率；以及

基于所述相对于基准的比率和所述基准路面摩擦系数来计算路面摩擦系数的估计值。

14.根据权利要求13所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部通过将所述滑移角的检测值除以所述滑移角的基准值来计算所述相对于基准的比率。

15.根据权利要求13所述的路面摩擦系数估计装置，其特征在于，所述路面摩擦系数估计部通过将所述基准路面摩擦系数乘以所述相对于基准的比率来计算路面摩擦系数的估计值。

16.一种路面摩擦系数估计方法，包括：

检测车轮的横向力的步骤；

检测所述车轮的滑移角的步骤；以及

如下步骤：

存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述横向力的坐标轴和表示所述滑移角的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述横向力和所述滑移角之间的关系；

得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与所述横向力的检测值和所述滑移角的检测值相对应；以及

基于所述横向力和所述滑移角至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

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