JP2000233738A

JP2000233738A - 車両用走行状態判定装置

Info

Publication number: JP2000233738A
Application number: JP11034984A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamaguchi; 裕之山口; Katsuhiro Asano; 勝宏浅野; Kenji Toutsu; 憲司十津; Akitaka Nishio; 彰高西尾
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】路面状態及び車両の限界走行状態を迅速かつ
確実に検出する。【解決手段】すべり角基準値作成手段１ａ〜１ｃで乾
燥路、雪上路、氷上路における推定すべり角を算出す
る。算出に際しては、飽和特性を有しないタイヤ非線形
特性を想定した運動方程式を用いて算出する。また、横
Ｇ基準値作成手段５ａ〜５ｃで同様なタイヤ非線形特性
を用いた運動方程式を用いて各想定路面ごとの推定横Ｇ
を算出する。乾燥路、雪上路、氷上路判定手段９にて路
面状態を判定し、路面状態に対応した推定横Ｇと所定の
限界判定しきい値を限界走行状態判定手段１０にて大小
比較し、推定横Ｇが限界判定しきい値を超えた場合に車
両が限界走行状態にあると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用走行状態判定
装置、特にタイヤの非線形モデルを用いた路面判定及び
限界状態判定に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、運転者のステアリング操作やブレ
ーキ操作等を補って車両の安定走行を実現するＶＳＣ
（登録商標）等が開発されている。このような走行安定
化システムでは、現在の車両の走行状況、より具体的に
はスピン状態等の限界走行状態にあるか否かを迅速かつ
確実に検出する必要がある。

【０００３】限界走行状態の検出の一方法として、例え
ば特開平１０−２１７９２７号（特願平９−１８４４０
号）に示されているように、車両の横すべり角の変化率
が所定値以上となり、その後の所定時間内の横すべり角
の変化率が所定範囲内である場合に、車両が過度のオー
バステア状態にあることを検出する技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記技術においては、
旋回中に後輪が滑り、前輪の発生するコーナリングフォ
ースによって車両先端が旋回円の内側に切れ込む過度の
オーバステア状態を操舵角を判定要素として用いずに検
出できるため、低μ路（低摩擦路）のようにステアリン
グ操作に対して車両挙動が大きく遅れるような場合であ
っても的確に限界状態を判定でき、しかも車両運転者が
いわゆるカウンタステア操作を行ってもこれによらずに
限界状態を検出できる利点があるが、その一方で、横す
べり角の変化率が少なくとも一定時間は所定範囲内にあ
るか否かを判定しなければならないため迅速性に欠ける
問題があった。

【０００５】また、限界走行状態を検出する際に、路面
状態がどのようなものであるかを的確に把握しておく必
要（路面が乾燥しているか、あるいは凍結しているか
等）もあるが、例えばタイヤ線形性を有した各想定路面
毎の車両モデルを用いて推定した横加速度とセンサで検
出した横加速度を比較して実際の路面に最も近い想定路
面を実際の路面と認識する方法では、車両がすべり始め
るとモデル値と実際のセンサ値との間に誤差が生じ（実
際のタイヤ特性はモデルのような線形性を有しておら
ず、オープンループで推定するとモデルと実際の値との
乖離が増大する）、路面判定時点を誤差の少ない操舵開
始初期に限定せざるを得ず、操舵途中で路面状態が変わ
るような場合には対応できない問題もあった。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みされたも
のであり、その目的は的確に路面状態を判定でき、ま
た、迅速かつ確実に車両の限界状態を検出でき、もって
ＶＳＣ（登録商標）等のシステムを確実に作動させるこ
とができる装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、車両の運動に関する状態量を検出す
る検出手段と、複数の想定路面毎に、飽和特性を有しな
いタイヤ非線形特性を記憶する記憶手段と、前記状態量
と前記タイヤ非線形特性に基づいて、各想定路面毎に車
体横すべり角を推定する横すべり角推定手段と、前記各
想定路面毎の車体横すべり角をそれぞれ補正する手段で
あって、現在の前記状態量と１推定時間前の前記状態量
を利用して推定された車体横すべり角とに基づいて現在
推定された車体横すべり角をそれぞれ補正して出力する
フィードバック補正手段と、前記タイヤ非線形特性及び
前記フィードバック補正手段で補正された前記車体横す
べり角に基づいて、各想定路面毎に横加速度を推定する
横加速度推定手段とを有することを特徴とする。

【０００８】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、さらに、前記横加速度推定手段で推定された前記横
加速度と検出された横加速度に基づいて、前記複数の想
定路面のいずれかを実際の路面状態として判定する路面
状態判定手段とを有することを特徴とする。

【０００９】また、第３の発明は、第１、第２の発明に
おいて、さらに、前記横加速度推定手段で推定された各
想定路面毎の横加速度のうち、実際の路面に対応する横
加速度と所定限界値とを比較することにより車両が限界
状態にあるか否かを判定する限界判定手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１０】前記車両の運動に関する状態量としては、
横加速度、ヨーレート、車速、舵角を検出することが望
ましい。

【００１１】路面判定に関しては、上述したようにタイ
ヤの線形特性をモデルとした場合、モデル値と検出した
実際の値との間に誤差が生じてしまうが、実際のタイヤ
特性と異なるタイヤ特性、具体的にはタイヤのすべり角
が大きくなるほどコーナリングフォースが大きくなるよ
うな飽和しない非線形タイヤ特性をモデルとして車体横
すべり角を推定し、さらにこの非線形モデルに含まれる
推定誤差を実際の状態量（センサ値）を用いてフィード
バック補正することで解消して横Ｇを推定することで、
操舵途中においても迅速かつ正確な路面判定が可能とな
る。また、飽和しない非線形タイヤ特性をモデルとする
ことにより、フィードバック補正の際、推定値が振動的
となることを防ぐことができる。

【００１２】また、限界走行判定に関しては、実際のタ
イヤ特性は、操舵が大きくなれば限界走行状態に至らな
くてもコーナリングフォースが飽和する特性を示し、実
際の横加速度（横Ｇ）も限界値に達する。したがって、
実際の横Ｇ（センサで検出された横Ｇ）に基づいて限界
走行状態を判定しようとしても、迅速かつ正確に判定す
ることはできない。そこで、非線形タイヤ特性をモデル
とし、この非線形モデルに基づいて横Ｇを推定する。こ
のタイヤモデルは限界走行状態においても飽和しない特
性を有するため、車両が実際に限界走行状態にある場
合、推定して得られる横Ｇ値は実際の横Ｇ値から乖離
し、実際の横Ｇ値よりも大きくなる。限界走行状態にお
けるこのような推定横Ｇ値と実際の横Ｇ値との乖離を利
用し、推定横Ｇ値が所定限界値（この所定限界値は、実
際の横Ｇ限界値に基づき決定される）を超えた場合に限
界走行状態に達したと判定することで、従来のように一
定時間監視する必要がなく迅速に限界走行状態を判定で
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１４】図１には、本実施形態における走行状態判
定装置が適用されるシステムの基本構成が示されてい
る。ＶＳＣ（登録商標）に入力される車体横すべり角推
定値β（図では、文字の上部に＾（ハット）を付するこ
とで推定値であることを示す。以下同様）を算出する部
材として、すべり角速度を積分することで算出する積分
系２０と、非線形モデルに基づく推定系２２がある。こ
れらの算出部のうち、積分系２０はセンサからの横Ｇ、
ヨーレート、車速データに基づいて、また、推定系２２
は、センサからの横Ｇ（横加速度）、ヨーレート、舵
角、車速データに基づいて横すべり角を推定するもので
あるが、積分系２０から出力される推定値には積分誤差
が含まれているため、限界状態に達するまでは高精度の
算出が可能な非線形モデルに基づく推定系２２で横すべ
り角を推定し、限界状態に達し非線形モデルが適用でき
なくなった時点で推定系２２から積分系２０に切り替え
て車体横すべり角推定値を出力する構成である。そし
て、積分系２０と推定系２２の切替を行うために本実施
形態の限界判定器２４が用いられる。なお、非線形モデ
ルに基づく推定系２２についても、併せて説明する。

【００１５】図２には、非線形モデルに基づく推定系２
２の構成ブロック図が示されている。基本的な動作原理
は、特開平９−３１１０４２号公報に開示された車体横
すべり角検出装置と同様である。センサからの横Ｇ、ヨ
ーレート、舵角、車速データはすべり角推定部（乾燥路
（Ｄｒｙ）用）１ａ、すべり角推定部（雪上路（Ｓｎｏ
ｗ）用）１ｂ、すべり角推定部（氷上路（Ｉｃｅ）用）
１ｃに供給される。各すべり角推定部１ａ〜１ｃでは、
それぞれ乾燥路、雪上路、氷上路におけるタイヤ特性
（非線形タイヤ特性モデル）を用いた運動方程式で横す
べり角を推定し、これに補正値Δβを加えて横すべり角
推定値β（＾）Ｄｒｙ、β（＾）Ｓｎｏｗ、β（＾）Ｉ
ｃｅを出力する。

【００１６】具体的には、例えばすべり角推定部（乾燥
路（Ｄｒｙ）用）１ａにおいては、横方向の車両運動方
程式から、横すべり角は

【数１】で求めることができ、車体のロールによる荷重移動やタ
イヤ特性のモデル化誤差に起因する誤差を解消するため
に、（１）式で求めた値に、補正値Δβを加算する。補
正値Δβは、横すべり角速度算出部２からのβ（・）
と、フィードバックされた横すべり角推定値の時間微分
β（・）（＾）との差分Δβ（・）（＾）を算出し、推
定補正値算出部で

【数２】により補正値Δβを算出する。最終的な乾燥路における
横すべり角推定値β（＾）Ｄｒｙは、上述したように運
動方程式から得られた値β’（＾）に補正値Δβを加え
ることで算出できる。なお、上記の式で、Ｃｆは前輪コ
ーナリングパワー、Ｃｒは後輪コーナリングパワー、ｍ
は車体質量、ｙ（・・）は横Ｇ、Ｌｆは前軸と重心間の
距離、Ｌｒは後軸と重心間の距離、θ（・）はヨーレー
ト、Ｖは車速、δｆは舵角であり、例えばβ（・）はβ
の時間微分、β（・）（＾）はβの推定値の時間微分で
あることを示す。

【００１７】そして、各横すべり角推定部１ａ〜１ｃか
ら推定値β（＾）Ｄｒｙ、β（＾）Ｓｎｏｗ、β（＾）
Ｉｃｅが出力され、後述する路面判定部からの路面判定
結果に基づいていずれかの推定値を選択して出力する。

【００１８】図３には、図２の横すべり角推定部１ａ〜
１ｃに予め記憶され、横すべり角推定演算に用いられる
乾燥路（Ｄｒｙ）タイヤ特性、雪上路（Ｓｎｏｗ）タイ
ヤ特性及び氷上路（Ｉｃｅ）タイヤ特性が示されてい
る。図において、前輪の特性は一点鎖線で示され、後輪
の特性は実線で示されている。例えばすべり角推定部１
ａでは、図３における乾燥路（Ｄｒｙ）のタイヤ特性モ
デルを用いて（１）式に基づき横すべり角を算出する。
なお、実際の車両走行においては、限界状態に達すると
タイヤに全すべりが生じ、コーナリングフォースは飽和
する。言い換えれば、本実施形態では、図３のように飽
和特性を有せずタイヤすべり角が増大するほど一義的に
コーナリングフォースが増大するようなタイヤ特性モデ
ルを想定し、このモデルに従って横すべり角を推定する
のである。もちろん、限界走行時には実際のタイヤは飽
和特性を有するから、図３に示されたモデルに基づいて
算出した横すべり角は実際の横すべり角からずれること
になるが、本実施形態では、まさにこの点を利用して限
界走行状態を検出している。

【００１９】図４には、本実施形態における限界判定器
２４（図１を参照）の構成ブロック図が示されている。
なお、限界判定器２４の各機能ブロックはマイクロコン
ピュータで構成することができる。

【００２０】すべり角基準値作成手段１ａ〜１ｃは、図
２に示されたすべり角推定部１ａ〜１ｃと同一であり、
各路面に応じたタイヤ特性を用いて横すべり角β（＾）
Ｄｒｙ、β（＾）Ｓｎｏｗ、β（＾）Ｉｃｅを算出す
る。得られた横すべり角は、それぞれ横Ｇ基準値作成手
段５ａ〜５ｃに供給される。

【００２１】横Ｇ基準値作成手段５ａ〜５ｃは、入力し
た横すべり角に基づいて、以下の式により横Ｇを算出す
る。

【００２２】

【数３】但し、（３）式におけるβＦ、ＳＦ、βＲ、ＳＲは、図
３におけるタイヤ特性の折れ点でのタイヤすべり角及び
コーナリングフォースの値である。

【００２３】ここで、上述したように、限界走行時には
実際のタイヤでは全すべりが生じてコーナリングフォー
スも飽和するため、図３に示されるタイヤ特性に基づい
て算出された横Ｇ値、すなわち横Ｇ基準値算出手段５ａ
〜５ｃから出力される横Ｇ基準値は実際の横Ｇ値からず
れる、具体的には実際に発生する横Ｇ値よりも大きな値
を有することになる。すなわち、図３に示されるような
タイヤ特性を用いて横Ｇを推定しているが故に、限界走
行状態では推定した横Ｇ値と実際の横Ｇ値との間に差異
が生じることになる。

【００２４】そこで、限界走行状態判定手段１０におい
てこのような差異を巧みに利用し、横Ｇ基準値作成手段
５ａ〜５ｃから出力された横Ｇ基準値のうち路面に応じ
た横Ｇ基準値を所定の横Ｇ限界値と大小比較し、横Ｇ基
準値が所定の限界値を超えている場合には、限界走行状
態にあるとの結果を出力する。限界走行状態判定手段１
０において比較の対象となる限界値は、路面に応じて例
えば次のように定めることができる。

【００２５】乾燥路（Ｄｒｙ）：１．１Ｇ雪上路（Ｓｎｏｗ）：０．６５Ｇ氷上路（Ｉｃｅ）：０．２５Ｇこれらの限界値は、乾燥路、雪上路、氷上路におけるタ
イヤと路面の摩擦力に応じて定まる限界値乾燥路（Ｄｒｙ）：０．８Ｇ雪上路（Ｓｎｏｗ）：０．５Ｇ氷上路（Ｉｃｅ）：０．２Ｇに基づき、横Ｇ基準値の推定誤差の大きさを考慮して定
めたものである。

【００２６】このように、本実施形態の限界判定器２４
は、限界走行状態における非線形タイヤ特性と実際のタ
イヤ特性の相違に起因する横Ｇ推定値の推定誤差増大を
用いて限界走行状態を判定するので、従来のように一定
時間監視する必要がなく、迅速に限界状態に達したか否
かを判定することができる。

【００２７】一方、図４における限界判定器２４のその
他の構成要素は、推定された横Ｇ基準値を用いて路面判
定を行うための要素である。具体的には、横Ｇ残差算出
手段６ａ〜６ｃは、得られた横Ｇ基準値とセンサで得ら
れた実際の横Ｇ値との差分（具体的には差分の２乗値）
を算出する。残差の算出に際しては、図示しないフィル
タ手段を設け、横Ｇ基準値とセンサからの信号に対して
０．１Ｈｚのハイパスフィルタ処理及び５Ｈｚのローパ
スフィルタ処理を施し、必要な帯域の周波数成分を抽出
した後に差分演算を行う。

【００２８】横Ｇ残差記憶手段７ａ〜７ｃは、横Ｇ残差
算出手段６ａ〜６ｃで得られた残差を時系列で記憶し、
これらを加算する。従って、横Ｇ残差記憶手段７ａ〜７
ｃには、２乗残差の累積値が記憶されることになる。

【００２９】そして、乾燥路、雪上路、氷上路判定手段
９は、得られた残差のうち最も小さいもの（例えば、乾
燥路の残差が雪上路、氷上路の残差に比べて小さい場合
には乾燥路）を現在の走行状態であると判定してその結
果を限界走行状態判定手段１０に出力する。但し、乾燥
路、雪上路、氷上路判定手段９は、微分器３ｂからの雪
上路におけるすべり角速度（３Ｈｚのローパスフィルタ
値）β（・）Ｓｎｏｗの絶対値が０．１ｒａｄ／ｓを超
えており、かつ、路面判定手段８における評価値も考慮
して路面を判定するのが好適である。路面判定手段８
は、乾燥路（Ｄｒｙ）におけるすべり角速度の残差を算
出するすべり角速度残差算出手段（Ｄｒｙ）４ａからの
出力と、雪上路（Ｓｎｏｗ）におけるすべり角速度の残
差を算出するすべり角速度残差算出手段（Ｓｎｏｗ）４
ｂからの出力に基づいて路面状態を評価するもので、評
価値として乾燥路と雪上路の残差比（Δβ（・）Ｓｎｏ
ｗ／Δβ（・）Ｄｒｙ）を出力する。乾燥路、雪上路、
氷上路判定手段９は、路面判定手段８からの評価値が所
定値（例えば５．０）以上である場合には、無条件に路
面状態を乾燥路であると判定し、評価値が所定値より低
くなった場合（つまり乾燥路の残差が大きくなった場
合）に、上述した横Ｇ残差が最小となる路面状態を選択
する。

【００３０】もちろん、図４において横Ｇ残差記憶手段
７ａ〜７ｃに記憶された横Ｇ残差のみに基づいて路面が
乾燥路、雪上路、氷上路のいずれであるかを判定するこ
とも可能であり、すべり角速度算出手段２、微分器３
ａ、３ｂ、すべり角速度残差算出手段４ａ、４ｂ及び路
面判定手段８は削除することも可能である。

【００３１】以下、図９〜図２０を用いて、路面判定処
理をより具体的に説明する。図９〜図１２には、乾燥路
から雪上路（Ｓｎｏｗ）をスラローム走行した場合にお
ける検出操舵角（図９）、検出横Ｇと検出ヨーレートと
車速（図１０）、横Ｇ残差記憶手段７ａ〜７ｃに記憶さ
れた２乗残差累積値（図１１）、及び車体横すべり角の
真値と推定値（図１２）の時間変化が示されている。路
面判定で注目すべきは、図１１の２乗残差累積値であ
り、上述したように乾燥路、雪上路、氷上路判定手段９
は、最も残差の小さいものを実際の路面と判定する。図
１１から分かるように、約２秒後に氷上路の残差と乾燥
路の残差が増大し、雪上路が最も小さな値となってい
る。そこで、判定手段９は、図１２に示されているよう
に、乾燥路から雪上路に変化したと判定する。

【００３２】図１３〜図１６には、乾燥路から氷上路
（Ｉｃｅ）をスラローム走行した場合における検出操舵
角（図１３）、検出横Ｇと検出ヨーレートと車速（図１
４）、横Ｇ残差記憶手段７ａ〜７ｃに記憶された２乗残
差累積値（図１５）、及び車体横すべり角の真値と推定
値（図１６）の時間変化が示されている。図１５から分
かるように、約２秒後に乾燥路と雪上路の残差が増大
し、氷上路が最も小さな値となっている。そこで、判定
手段は、図１６に示されているように、乾燥路から氷上
路に変化したと判定する。

【００３３】図１７〜図２０には、乾燥路（Ｄｒｙ）を
スラローム走行した場合における検出操舵角（図１
７）、検出横Ｇと検出ヨーレートと車速（図１８）、横
Ｇ残差記憶手段７ａ〜７ｃに記憶された２乗残差累積値
（図１９）、及び車体横すべり角の真値と推定値（図２
０）の時間変化が示されている。氷上路及び雪上路の残
差は大きく、乾燥路の残差が最も小さい。そこで、判定
手段９は、図２０に示されているように路面状態を乾燥
路と判定する。なお、図１９において、時間が約４秒近
傍では雪上路の残差の方が乾燥路の残差より小さく最小
となっているが、既述したように判定手段９は、路面判
定手段８からの評価値が所定値（例えば５．０）以上で
ある場合には、無条件に路面状態を乾燥路であると判定
し、評価値が所定値より低くなった場合（つまり乾燥路
の残差が大きくなった場合）に、残差が最小となる路面
状態を選択するので、約４秒のところでも雪上路と誤判
定することなく乾燥路と正しく判定することができる。

【００３４】このように、タイヤの非線形特性を用いる
ことで路面状態を的確に判定することができるが、本実
施形態において路面状態を他の方法で判定することも可
能である。但し、図４に示すように横Ｇ残差を用いて路
面状態を判定することで、算出された横Ｇ基準値を路面
判定及び限界走行判定の両判定に用いることができるの
で、ハードウェア構成を簡易化できる利点がある。

【００３５】図５〜図８には、本実施形態における他の
検出操舵角、検出車速、検出横Ｇ、検出ヨーレート、推
定横Ｇ、推定すべり角の時間変化が示されている。ま
ず、図５はセンサにて検出された操舵角の時間変化を示
したものであり、当初中立の０（ｄｅｇ）であったもの
がある時刻に大きく操舵し、−６００（ｄｇ）まで操舵
した様子が示されている。

【００３６】図６には、このような操舵を行った場合の
検出車速、検出横Ｇ、検出ヨーレートの時間変化が示さ
れている。車速は６０（ｋｍ／ｈ）から０まで減速し、
横Ｇ及びヨーレートは図に示すように変動する。検出横
Ｇ値は、タイヤのコーナリングフォースが飽和状態とな
るため操舵を大きく操作した比較的初期の段階でほぼ限
界値に達する。なお、この状態では未だ車両はスピンし
ておらず、限界走行状態ではない。したがって、仮に検
出横Ｇ値に基づいてＶＳＣ（登録商標）等を作動させて
も、本来作動させるべきタイミングより早いタイミング
でＶＳＣ（登録商標）が作動してしまうことになる。

【００３７】図７には、検出横Ｇ（図６における横Ｇと
同一であるがスケールが異なる点に注意されたい）及び
図４における横Ｇ基準値作成手段５ａ〜５ｃで算出され
た各想定路面状態（乾燥路、雪上路、氷上路）における
推定横Ｇが示されている。図において、実線がセンサに
て検出された横Ｇ値であり、一点鎖線は横Ｇ基準値作成
手段（Ｄｒｙ）５ａにて算出された乾燥路における推定
横Ｇ値である横Ｇｄｒｙ、二点鎖線は横Ｇ基準値作成手
段（Ｓｎｏｗ）５ｂで算出された雪上路における推定横
Ｇ値である横Ｇｓｎｏｗ、三点鎖線は横Ｇ基準値作成手
段（Ｉｃｅ）５ｃで算出された氷上路における推定横Ｇ
値である横Ｇｉｃｅを示している。

【００３８】また、図において乾燥路、雪上路、氷上路
判定手段９にて判定された路面状態も示されており、約
１．５（ｓ）で乾燥路から雪上路に路面状態判定結果が
変化している。これは、既述したように横Ｇ残差最小と
なる状態が乾燥路から雪上路に変化したことを示してい
る。さらに、同図には、限界走行状態判定手段１０にて
大小比較の基準となる限界判定しきい値も示されてい
る。雪上路における推定横Ｇ値である横Ｇｓｎｏｗがこ
の限界判定しきい値（＝０．６５Ｇ）を超えた場合に車
両が限界走行状態にあると判定される。この図におい
て、検出横Ｇと推定横Ｇ、特に雪上路における推定横Ｇ
とが大きく異なり、推定横Ｇ値が検出横Ｇよりも増大し
ている点に着目されたい。これは、上述したように、限
界走行状態において実際のタイヤ特性とモデルである非
線形タイヤ特性とが異なるためである。

【００３９】図８には、車対横すべり角の真値、図１に
示された本実施形態の構成において推定された車体横す
べり角の時間変化並びに限界走行検出時間が示されてい
る。なお、同図には比較のため図１において非線形モデ
ルに基づく推定系２２のみに基づいて横すべり角を推定
した場合（つまり、図１において限界判定器２４を用い
て切替を行うことなく非線形モデルのみを用いて推定し
た場合）の結果も示されている。実線は真値、一点鎖線
は図１の構成による推定横すべり角、二点鎖線は図１の
非線形モデルに基づく推定系２２のみに基づいて推定さ
れた横すべり角をそれぞれ示している。

【００４０】雪上路における推定横Ｇ値が限界判定しき
い値を超えた場合に車両が限界走行状態にあると判定
し、限界走行状態に至るまでは図１の非線形モデルに基
づく推定系２２ですべり角を推定し、限界走行状態以後
はすべり角速度の積分系２０によりすべり角を推定する
本実施形態の方法によれば、実線で示される真値に近い
推定値が得られていることが分かる。一方、限界走行状
態以後も非線形モデルに基づく推定系２２を用いて車体
横すべり角を推定した場合には、推定値と真値との誤差
が増大してしまう。もちろん、これはモデルである非線
形タイヤ特性と実際のタイヤ特性とが限界走行状態にお
いて一致しないためである。

【００４１】このように、本実施形態においては飽和特
性を有しない非線形タイヤ特性モデル（実際には存在し
ない特性）を推定し、このタイヤ特性に基づいて車両の
限界走行状態を迅速かつ確実に検出して車体横すべり角
の推定方法を切り換えるので、ＶＳＣ（登録商標）など
に正確な横すべり量を供給することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用走
行状態判定装置によれば、操舵途中に路面状態が変化し
ても変化後の路面状態を的確に判定することができる。
また、車両の限界走行状態を迅速かつ確実に判定するこ
とができ、これによりＶＳＣ（登録商標）などの車両安
定化システムを確実に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体構成ブロック図であ
る。

【図２】図１に示された非線形モデルに基づく推定系
の構成ブロック図である。

【図３】本実施形態における飽和特性を有しないタイ
ヤ非線形特性モデルの説明図である。

【図４】図１に示された限界判定器の構成ブロック図
である。

【図５】本実施形態における操舵角の時間変化を示す
グラフ図である。

【図６】本実施形態における車速、横Ｇ、ヨーレート
の時間変化を示すグラフ図である。

【図７】本実施形態における横Ｇ、各想定路面におけ
る推定横Ｇの時間変化を示すグラフ図である。

【図８】本実施形態における推定すべり角の時間変化
を示すグラフ図である。

【図９】雪上路走行における操舵角変化を示すグラフ
図である。

【図１０】雪上路における横Ｇ変化とヨーレート変化
を示すグラフ図である。

【図１１】雪上路における２乗残差累積値変化を示す
グラフ図である。

【図１２】雪上路における車体横すべり角変化を示す
グラフ図である。

【図１３】氷上路における操舵角変化を示すグラフ図
である。

【図１４】氷上路における横Ｇ変化とヨーレート変化
を示すグラフ図である。

【図１５】氷上路における２乗残差累積値変化を示す
グラフ図である。

【図１６】氷上路における車体横すべり角変化を示す
グラフ図である。

【図１７】乾燥路における操舵角変化を示すグラフ図
である。

【図１８】乾燥路における横Ｇ変化とヨーレート変化
を示すグラフ図である。

【図１９】乾燥路における２乗残差累積値変化を示す
グラフ図である。

【図２０】乾燥路における車体横すべり角変化を示す
グラフ図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ滑り角基準値作成手段、５ａ〜５ｃ横Ｇ
基準値作成手段、８路面判定手段、９乾燥路、雪上
路、氷上路判定手段、１０限界走行状態判定手段、２
０滑り角速度の積分系、２２非線形モデルに基づく
推定系、２４限界判定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅野勝宏愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者十津憲司愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者西尾彰高愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内Ｆターム(参考） 3D046 BB21 HH08 HH21 HH22 HH25 HH46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の運動に関する状態量を検出する検
出手段と、複数の想定路面毎に、飽和特性を有しないタ
イヤ非線形特性を記憶する記憶手段と、前記状態量と前記タイヤ非線形特性に基づいて、各想定
路面毎に車体横すべり角を推定する横すべり角推定手段
と、前記各想定路面毎の車体横すべり角をそれぞれ補正する
手段であって、現在の前記状態量と１推定時間前の前記
状態量を利用して推定された車体横すべり角とに基づい
て現在推定された車体横すべり角をそれぞれ補正して出
力するフィードバック補正手段と、前記タイヤ非線形特性及び前記フィードバック補正手段
で補正された前記車体横すべり角に基づいて、各想定路
面毎に横加速度を推定する横加速度推定手段と、を有することを特徴とする車両用走行状態判定装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、さらに、前記横加速度推定手段で推定された前記横加速度と検出
された横加速度に基づいて、前記複数の想定路面のいず
れかを実際の路面状態として判定する路面状態判定手段
と、を有することを特徴とする車両用走行状態判定装置。
【請求項３】請求項１、２のいずれかに記載の装置に
おいて、さらに、前記横加速度推定手段で推定された各想定路面毎の横加
速度のうち、実際の路面に対応する横加速度と所定限界
値とを比較することにより車両が限界状態にあるか否か
を判定する限界判定手段と、を有することを特徴とする車両用走行状態判定装置。