JP2002120708A - 路面摩擦状態推定装置及びタイヤ空気圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 どのような走行状態であっても短時間でスリ
ップ率が略零のμ勾配を推定する。 【解決手段】 原点μ勾配推定回路４は、初期値とし
て、路面摩擦係数μ及び車両の荷重Ｆ_Zを記憶してい
る。そして、原点μ勾配推定回路４は、車輪速センサ１
からの車輪速Ｒ₀ωと、駆動力推定回路３からの駆動力
Ｆ_Xと、上述した路面摩擦係数μ及び荷重Ｆ_Zを用いて所
定の式を演算し、スリップ率が零のときのμ勾配Ｋ_Sを
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、路面摩擦状態推定
装置及びタイヤ空気圧測定装置に係り、特にスリップ率
が略零のμ勾配を推定する路面摩擦状態推定装置、及び
そのμ勾配を用いてタイヤの空気圧を測定するタイヤ空
気圧測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
ＡＢＳ（Anti-lock Braking System）、ＴＣＳ（Tracti
on Control System）、空気圧低下警報システムなど、
車両の性能や安全性を高めるシステムが開発されてい
る。これらのシステムは、駆動時や制動時におけるタイ
ヤと路面の滑り易さを示す物理量、例えばμ勾配を推定
し、その推定値に基づいて様々の制御を行っている。

【０００３】このμ勾配は、スリップ率に対する路面摩
擦力を示すμ−Ｓ特性の勾配であり、走行状態や路面状
態によって変化するものである。そこで、μ勾配の最大
値に基づいて路面の摩擦状態を判定することが行われて
いる。

【０００４】しかし、従来の路面摩擦状態推定装置は、
測定時におけるμ勾配を推定するだけであり、μ勾配の
最大値を求めるためには所定時間測定する必要があっ
た。すなわち、従来の路面摩擦状態推定装置は、所定時
間の中で最大となったμ勾配を選択していたので、μ勾
配の最大値を求めるのに時間がかかるという問題があっ
た。

【０００５】また、μ勾配が最大になるのはスリップ率
が零のときである。したがって、従来の路面摩擦状態推
定装置は、スリップ率が零にならなければμ勾配の最大
値を求めることができないという問題もあった。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、どのような走行状態であっても
短時間でタイヤと路面の滑り易さを示す物理量の最大値
を推定する路面摩擦状態推定装置、及びその物理量を用
いてタイヤの空気圧を測定するタイヤ空気圧測定装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】駆動時のスリップ率と駆
動力の関係は、以下の（１）式で与えられる。

【０００８】

【数２】

【０００９】ここで、Ｓ：スリップ率、Ｆ_X：駆動力、
μ：最大路面摩擦係数、Ｆ_Z：荷重、Ｋ_S：スリップ率に
対する駆動力の特性における原点での勾配とする。スリ
ップ率Ｓは、以下の（２）式で定義される。

【００１０】

【数３】

【００１１】但し、ｕ：車体速度、ω：車輪回転角速
度、Ｒ₀：動荷重半径である。さらに、ここでは駆動力
の符号を負、制動力の符号を正とする。スリップ率に対
する駆動力の勾配（μ勾配）は、（１）式をスリップ率
に関して微分することにより、以下の（３）式を得る。

【００１２】

【数４】

【００１３】また、（１）式を変形して（３）式に代入
すると、以下の（４）式を求めることができる。

【００１４】

【数５】

【００１５】（４）式は、駆動力によって、スリップ率
に対する駆動力の勾配がどのように変化するかを示して
いる。例えば、駆動力の発生（負の値）に伴って、スリ
ップ率に対する駆動力の勾配が減少することを示してい
る。

【００１６】つぎに、（４）式を用いて、原点における
スリップ率に対する駆動力の勾配の導出について説明す
る。

【００１７】最初に、車輪減速度運動モデル等を用いて
μ勾配αを推定する。なお、μ勾配を求めるためのモデ
ルは特に限定されるものではない。次に、μ勾配αに車
輪の回転周速度である車輪速Ｒ₀ωを乗じ、以下の
（５）式に示すようにスリップ率に対する駆動力の勾配
を求める。

【００１８】

【数６】

【００１９】（４）式を変形すると、以下の（６）式を
得る。

【００２０】

【数７】

【００２１】すなわち、（６）式によれば、μ勾配α、
車輪速Ｒ₀ω、駆動力Ｆ_Xを求めることによって、原点に
おけるスリップ率に対する駆動力の勾配であるμ勾配Ｋ
_Sを推定することができる。なお、駆動力は、エンジン
回転数、ギヤ位置、スロットル開度、吸入空気量、燃料
噴射量等に基づいて推定され、あるいはトルクセンサに
よって検出される。

【００２２】駆動力の場合に限らず、制動力の場合につ
いても同様にしてμ勾配Ｋ_Sを求めることができる。具
体的には、スリップ率に対する制動力は、以下の（７）
式のようになる。

【００２３】

【数８】

【００２４】（７）式をスリップ率に関して微分すると
（８）式になる。

【００２５】

【数９】

【００２６】（７）式を変形して（８）式に代入する
と、（９）式が得られる。

【００２７】

【数１０】

【００２８】（９）式は、制動力の発生（正の値）に伴
って、スリップ率に対する制動力の勾配が減少すること
を示している。したがって、制動時には、（９）式から
得られる（１０）式に基づいて、原点におけるスリップ
率に対する制動力の勾配Ｋ_Sを求めることができる。

【００２９】

【数１１】

【００３０】なお、制動力は、マスタシリンダ油圧、ブ
レーキ制御ＥＣＵからの制御信号などから推定され、ま
たトルクセンサによって検出することもできる。

【００３１】以上のことを考慮して、請求項１記載の発
明は、車輪速を検出する車輪速検出手段と、前記車輪速
検出手段で検出された車輪速に基づいて、タイヤと路面
との間の滑り易さを示す第１の物理量を推定する第１の
物理量推定手段と、車両の制動力又は駆動力を推定ある
いは検出する制駆動力推定／検出手段と、前記車輪速検
出手段で検出された車輪速と、前記第１の物理量推定手
段で推定された第１の物理量と、前記制駆動力推定／検
出手段で推定あるいは検出された制動力又は駆動力とに
基づいて、スリップ率が略零のときのタイヤと路面との
間の滑り易さを示す第２の物理量を推定する第２の物理
量推定手段と、を備えている。

【００３２】第１の物理量推定手段は、あるスリップ率
におけるタイヤと路面との間の滑り易さを示す第１の物
理量を推定する。第２の物理量推定手段は、この第１の
物理量、制動力又は駆動力、車輪速に基づいて、スリッ
プ率が略零のときの第２の物理量を推定する。このと
き、スリップ率が零でないものの、スリップ率が略零の
ときの滑り易さを示す物理量である第２の物理量を推定
している。すなわち、加減速等の走行状態を問わず、短
時間で第２の物理量を求めることができる。なお、タイ
ヤと路面との間の滑り易さを示す物理量とは、例えばス
リップ率に対する制動力、駆動力、路面摩擦力の勾配が
それぞれ該当する。

【００３３】請求項４記載の発明は、請求項１から３の
いずれか１項記載の路面摩擦状態推定装置と、前記路面
摩擦状態推定装置で推定された第２の物理量に基づいて
タイヤの空気圧を測定する空気圧測定手段と、を備えて
いる。

【００３４】一般に、タイヤと路面との間の滑り易さを
示す物理量と、タイヤの空気圧とは、相関関係がある。
例えばタイヤの空気圧が高いとその物理量も大きくな
り、タイヤの空気圧が低いとその物理量も小さくなる。
そこで、請求項１から３のいずれか１項記載の路面摩擦
状態推定装置で推定された物理量に基づいてタイヤの空
気圧を測定するので、短時間かつ正確にタイヤの空気圧
を測定することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００３６】［第１の実施の形態］図１に示すように、
本発明の第１の実施の形態に係るタイヤ空気圧測定装置
は、車両に設けられている車輪の回転速度を検出する車
輪速センサ１と、車輪と路面の滑り易さを示すμ勾配を
推定するμ勾配推定回路２と、車両の駆動力を推定する
駆動力推定回路３と、μ−Ｓ特性の原点付近のμ勾配を
推定する原点μ勾配推定回路４と、原点付近のμ勾配に
基づいてタイヤの空気圧を測定する空気圧測定回路５と
を備えている。

【００３７】車輪速センサ１は、各車輪の回転速度であ
る車輪速を検出し、μ勾配推定回路２及び原点勾配推定
回路４に供給する。

【００３８】μ勾配推定回路２は、図２に示すように、
車輪速センサ１により検出された各車輪の車輪速信号ω
１から路面外乱ΔＴdを受けた車輪共振系の応答出力と
しての各車輪の車輪速振動Δω１を検出する前処理フィ
ルタ１１と、検出された車輪速振動Δω１を満足するよ
うな各車輪の伝達関数を最小自乗法によって同定する伝
達関数同定回路１２と、同定された伝達関数に基づいて
タイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演
算するμ勾配演算回路１３と、を備えている。

【００３９】前処理フィルタ１１は、本車輪共振系の共
振周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の
周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該
共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過さ
せるハイパスフィルタなどで構成されている。ここで
は、このバンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの
周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定してい
る。

【００４０】なお、この前処理フィルタ１１は、直流成
分を除去したもの、すなわち車輪速信号ω１の回りの車
輪速振動Δω１のみを抽出して出力する。

【００４１】ここで、前処理フィルタ１１の伝達関数Ｆ
（ｓ）を（１１）式とする。

【００４２】

【数１２】

【００４３】ただし、ｃiはフィルタ伝達関数の係数、
ｓはラプラス演算子である。

【００４４】つぎに、伝達関数同定回路１２が依拠する
演算式を導出する。なお、前処理フィルタ１１の演算
を、伝達関数同定回路１２の演算に含めて実施する。

【００４５】同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴdを
加振入力として、このとき前処理フィルタ１１により検
出された車輪速振動Δω１を応答出力とする２次のモデ
ルとする。すなわち、（１２）式の振動モデルを仮定す
る。

【００４６】

【数１３】

【００４７】ここに、ｖは車輪速信号を観測するときに
含まれる観測雑音である。（１２）式を変形すると、以
下の（１３）式を得る。

【００４８】

【数１４】

【００４９】最初に、（１３）式に（１１）式の前処理
フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、
Δω１、ΔＴd、ｖは、サンプリング周期Ｔ_s毎にサンプ
リングされた離散化データΔω１（ｋ）、ΔＴｄ
（ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ＝１，
２，３，・・・）として表される。また、ラプラス演算
子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することがで
きる。本実施の形態では、一例として、以下の（１４）
式の双一次変換により離散化するものとする。なお、ｄ
は１サンプル遅延演算子である。

【００５０】

【数１５】

【００５１】前処理フィルタの次数ｍは２以上が望まし
いので、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって
（１５）式（但し、（１６）式から（１９）式を満た
す。）を得る。

【００５２】

【数１６】

【００５３】また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動
Δω１の各データから伝達関数を同定するために、（１
５）式を同定すべきパラメータに関して一次関数の形式
となるように、（２０）式（但し、（２１）式を満た
す。）のように変形する。なお、”^T ”を行列の転置と
する。

【００５４】

【数１７】

【００５５】上式において、θが同定すべき伝達関数の
パラメータとなる。

【００５６】伝達関数同定回路１２は、検出された車輪
速振動Δω１の離散化データを（２０）式に順次当ては
めた各データに対し、最小自乗法を適用することによっ
て、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を
同定する。

【００５７】具体的には、検出された車輪速振動Δω１
を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝１，２，３，．．．）
に変換し、該データをＮ点サンプルし、（２２）式の最
小自乗法の演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを
推定する。

【００５８】

【数１８】

【００５９】ここに、記号”＾”の冠した量をその推定
値と定義する。上記最小自乗法は、以下の漸化式である
（２３）式から（２５）式によってパラメータθを求め
る逐次型最小自乗法として演算してもよい。

【００６０】

【数１９】

【００６１】ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常
は０．９５〜０．９９の値に設定する。このとき、初期
値は、以下の（２６）式のようにすればよい。

【００６２】

【数２０】

【００６３】また、上記最小自乗法の推定誤差を低減す
る方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。
ここでは、補助変数を導入した最小自乗法である補助変
数法を用いた例を説明する。この方法によれば、（２
０）式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数とし
て、以下の（２７）式を用いて伝達関数のパラメータを
推定する。

【００６４】

【数２１】

【００６５】また、逐次演算は、以下の（２８）式から
（３０）式のようになる。

【００６６】

【数２２】

【００６７】補助変数法の原理は、以下の通りである。
すなわち、（２８）式に（２７）式を代入すると、（３
１）式のようになる。

【００６８】

【数２３】

【００６９】（３１）式の右辺第２項が零となるように
補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。
そこで、補助変数として、ζ（ｋ）＝［−ξ_y1（ｋ）−
ξ_y2（ｋ）］^Tを式誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほど
に遅らせたものを利用する。すなわち、 ｍ（ｋ）＝［−ξ_y1（ｋ−Ｌ）−ξ_y2（ｋ−Ｌ）］^T とする。ただし、Ｌは遅延時間である。

【００７０】上記のようにして伝達関数を同定した後、
μ勾配演算回路１３は、路面μ勾配Ｄ₀に関係する物理
量を（３２）式を用いて演算する。

【００７１】

【数２４】

【００７２】このように、μ勾配推定回路２は、（３
２）式によりμ勾配Ｄ₀を演算することができる。

【００７３】駆動力推定回路３は、図示しないエンジン
の回転数、ギア位置、スロットル開度、吸入空気量など
に基づいて、車両の駆動力を推定し、この推定値を原点
勾配推定回路４に供給する。

【００７４】原点μ勾配推定回路４は、初期値として、
路面摩擦係数μ及び車両の荷重Ｆ_Zを記憶している。原
点μ勾配推定回路４は、車輪速センサ１からの車輪速Ｒ
₀ωと、駆動力推定回路３からの駆動力Ｆ_Xと、上述した
路面摩擦係数μ及び荷重Ｆ_Zを用いて、以下の式を演算
する。

【００７５】

【数２５】

【００７６】ここで、Ｋ_Sは、原点におけるスリップ率
に対する駆動力の勾配（μ勾配）である。つまり、原点
μ勾配推定回路４は、図３に示すように、μ−Ｓ特性上
の所定の位置におけるμ勾配及びそのときの車輪速を求
めることによって、μ−Ｓ特性の原点におけるμ勾配を
推定することができる。

【００７７】すなわち、原点μ勾配推定回路４は、μ勾
配推定回路２で推定されたμ勾配、そのときの車輪速及
び駆動力に基づいて、スリップ率が零の時のμ勾配を求
めるので、短時間でμ勾配の最大値を推定することがで
きる。

【００７８】空気圧測定回路５は、図４に示すように、
原点μ勾配推定回路４で推定されたμ勾配αと所定の閾
値α₀とを比較する。そして、原点μ勾配推定回路４で
推定されたμ勾配αが所定の閾値α₀以上のときはタイ
ヤの空気圧は十分であると判定し、μ勾配αが所定の閾
値α₀未満のときはタイヤの空気圧は不十分であると判
定する。なお、空気圧測定回路５は、タイヤの空気圧が
不十分と判定した場合には、音を鳴らしたり警告灯を表
示することで、運転手にタイヤの空気圧不足を示唆する
警告を行ってもよい。

【００７９】また、空気圧測定回路５は、２つの閾値α
₀₁，α₀₂（α₀₁＞α₀₂）を設けてもよい。そして、空気
圧測定回路５は、原点μ勾配推定回路４で推定されたμ
勾配αが閾値α₀₁以上のときをレベル１、μ勾配αがα
₀₂以上α₀₁未満のときはレベル２、μ勾配αがα₀₂未満
のときはレベル３と設定して、タイヤの空気圧の状態を
レベルで示してもよい。このとき、レベル１からレベル
３になるに従って、タイヤの空気圧が低下することを示
している。さらに、レベル３のときは、運転手にタイヤ
の空気圧不足を示唆する警告を行ってもよい。なお、こ
のような閾値は、１個や２個に限らず、３個以上であっ
てもよいのは勿論である。

【００８０】上述した説明では駆動時を例に挙げて説明
したが、制動時でも同様にしてスリップ率が略ゼロのと
きのμ勾配Ｋ_Sを推定することができる。

【００８１】このとき具体的には、駆動力推定回路３
は、図示しないマスタシリンダの油圧などに基づいて制
動力を推定する。そして、原点μ勾配推定回路４は、路
面摩擦係数μ、車両の荷重Ｆ_Z、車輪速センサ１から車
輪速Ｒ₀ω、駆動力推定回路３から制動力Ｆ_Xを用いて、
以下の式を演算し、μ勾配Ｋ_Sを算出する。

【００８２】

【数２６】

【００８３】空気圧測定回路５は、このようにして算出
されたμ勾配Ｋ_Sを用いて、上述した説明と同様にして
タイヤの空気圧を測定することができる。

【００８４】なお、上記空気圧測定装置は、μ勾配推定
回路２で推定されたμ勾配と、原点μ勾配推定回路４で
推定された原点を通るμ勾配とを用いてμ−Ｓ特性を補
正し、新たにその全体的な曲線を求めてもよい。そし
て、このようにして求められた原点のμ勾配やμ−Ｓ特
性は、制駆動力配分制御、タイヤの種別判定、その他の
制御に用いることができる。

【００８５】［第２の実施の形態］つぎに、本発明の第
２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の
形態と異なる箇所のみ説明する。

【００８６】このμ勾配推定回路は、図５に示すよう
に、車輪速の時系列データに基づいて、路面外乱から車
輪速までの伝達特性を１次遅れモデルに近似したときの
該モデルの周波数応答を表すゲイン線図において、ゲイ
ンが一定値から変化するときの周波数を帯域周波数（車
輪速周波数特性量）として推定する帯域周波数推定回路
３２と、予め記憶された帯域周波数とμ勾配との関係を
表すマップに基づいて、推定された帯域周波数に対する
μ勾配を推定するμ勾配推定回路３４と、を含んで構成
されている。

【００８７】なお、図５では、１つの車輪についての構
成を示したが、例えば４輪自動車等の複数の車輪を持つ
車両の場合には、各々の車輪について図示した構成が設
けられる。

【００８８】本実施の形態の帯域周波数推定回路３２で
は、全ての周波数を含む外乱である白色外乱が路面から
タイヤに入力したと仮定し、最小自乗法を用いて１次遅
れモデルの帯域周波数を同定した。

【００８９】図６は、帯域周波数を同定するためのアル
ゴリズム、図７は、車輪フルモデルに白色外乱を加えた
ときに図６のアルゴリズムによって同定される帯域周波
数と対応する１次遅れモデルのゲイン線図を示したもの
である。

【００９０】ます、図６に基づいて帯域周波数を同定す
るためのアルゴリズムについて説明する。ステップ１０
０において車輪速センサ１で検出された車輪速度の時系
列データに白色外乱を加えたデータを取り込み、ステッ
プ１００において２次のバタワスフィルタを用いて、例
えば２Ｈｚのハイパスフィルタと例えば２０Ｈｚのロー
パスフィルタからなるフィルタによる前処理を行う。車
輪速信号をハイパスフィルタに入力してハイパスフィル
タ処理することにより、車輪の加速度の定常成分が除去
され、ローパスフィルタ処理することにより車輪速信号
の平滑化処理を行うことができる。

【００９１】次のステップ１０２において、オンライン
最小自乗法を用いて前処理された車輪速の時系列データ
から帯域周波数の時系列データを推定する。まず、車輪
速度センサ３０によって、サンプル時間τ毎に離散化し
て検出された車輪速の時系列データをステップ１００の
フィルタによる前処理後の車輪速の時系列データをω
[ｋ]（ｋはサンプル時間τを単位とするサンプル時刻で
あり、ｋ＝１,２,・・・)とし、以下のステップ１及び
ステップ２を繰り返すことにより、検出された車輪速度
の時系列データからμ勾配の時系列データを推定する。

【００９２】なお、（４１）式のφ [k] は、１サンプ
ル時間での車輪速度の変化量にサンプル時間τを乗算し
た値（車輪速の変化に関する物理量）であり、（４２）
式は、１サンプル時間の車輪速度の変化量（ω[ｋ−１]
−ω[ｋ−２]、ω[ｋ]−ω[ｋ−１]）の１サンプル時間
での変化量（ω[ｋ−１]−ω[ｋ−２]−（ω[ｋ]−ω
[ｋ−１]））（車輪速度の変化の変化に関する物理量）
である。

【００９３】という漸化式から推定値θ、すなわち、μ
勾配を推定する。ただし、（４４）、（４５）式のλは
過去のデータを取り除く度合いを示す忘却係数（例えば
λ＝０．９８）であり、Ｔは行列の転置を示す。

【００９４】なお、（４４）式のθ[ｋ]は、車輪速度の
変化に関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変化に
関する物理量の履歴を表す物理量である。

【００９５】なお、上記ではオンライン最小自乗法を用
いて帯域周波数を推定する例について説明したが、補助
変数法等他のオンライン同定法を用いて帯域周波数を推
定することもできる。

【００９６】上記のようにして推定された１次遅れモデ
ルにおける帯域周波数の推定結果の例を図７に示す。ま
た、図７のゲイン線図より理解されるように、近似され
た１次遅れモデルのゲインは、μ勾配が３００Ｎｓ／ｍ
以外では、車輪フルモデルのゲイン線図の定常ゲインと
***振点（４０Ｈｚ付近）におけるゲインを通過する特
性として同定されており、低次元化により１５Ｈｚ付近
のサスペンション前後共振と４０Ｈｚ付近のタイヤ回転
振動の共振特性とが無視されている。また、μ勾配が３
００Ｎｓ／ｍと小さいときには、１次遅れモデルでは反
共振点を通過していないことから共振は表れず、１次遅
れモデルの振動特性と車輪フルモデルの特性とが良く一
致していることが理解できる。これは、μ勾配が３００
Ｎｓ／ｍ以下の限界付近の制動領域においては、サスペ
ンション前後共振やタイヤ回転振動による共振の影響が
小さく、車輪減速度運動モデルが支配的になっているた
めである。したがって、このような限界付近では、車輪
運動は以下の車輪減速度運動モデルで近似できると考え
られる。

【００９７】ただし、ν_wは車輪速度（ｍ／ｓ）、ｗは
路面外乱、ｋはμ勾配（Ｎｓ／ｍ）、Ｒ_Cはタイヤ有効
半径（ｍ）、Ｊは車両慣性モーメントであり、ν_wの係
数は帯域周波数を表している。

【００９８】ところで、上記（４６）式は、限界領域に
おいて、帯域周波数ω₀とμ勾配との間に、

【００９９】という関係があることを示している。

【０１００】また、低スリップ領域においては、最小自
乗法の適用により図８の関係が導き出せる。この図は、
車輪フルモデルにおけるμ勾配と白色外乱を加えたとき
の車輪速データから同定された帯域周波数との関係を示
したものである。なお、図８の帯域周波数は、単位を
[ｒａｄ／ｓ]で表した。μ勾配は、帯域周波数が増加す
るに従って単調増加している。この図８の帯域周波数と
μ勾配との関係をマップとしてμ勾配推定回路３４のメ
モリに記憶しておき、マップを用いて車輪速信号に基づ
いて帯域周波数推定回路３２で推定された帯域周波数に
対応するμ勾配を演算することにより、帯域周波数の推
定（同定）結果からμ勾配を推定することが可能にな
る。

【０１０１】なお、特開２０００−１１８３５７号公報
に記載の従来技術と本実施の形態とを比較すると、従来
技術は上記（４７）の関係を利用してμ勾配を推定する
ものであり、本実施の形態は定常状態を含んだ低スリッ
プ領域に拡張してμ勾配を推定するものである。

【０１０２】［その他の実施の形態］μ勾配の推定手法
については上述した実施の形態に限定されるものではな
く、例えば以下の手法を用いてもよい。

【０１０３】上述した勾配推定回路２において、前処理
フィルタ１１は、バンドパスフィルタ或いはハイパスフ
ィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固
定したものであるが、このパラメータを伝達関数同定回
路１２で同定されたパラメータに適応させて変化させる
ようにしてもよい。すなわち、特開平１１−７８８４３
号公報の第１の実施の形態の第２の態様と同様に、伝達
関数同定回路１２で同定されたパラメータに応じて前処
理フィルタ１１の特性を変化させる適応回路を更に設け
てもよい。

【０１０４】また、μ勾配推定回路２は、特開平１１−
７８８４３号公報の第３の実施の形態の第１の態様（図
１３等参照）に記載されているように、励振トルクΔＴ
１が加振入力として車輪共振系に入力されている場合に
車輪共振系の伝達関数を同定して、路面μ勾配を演算す
るようにしてもよい。

【０１０５】更に、μ勾配推定回路２は、特開平１１−
７８８４３号公報の第４の実施の形態の第１の態様（図
１６等参照）に記載されているように、励振トルクΔＴ
１が加振入力として車輪共振系に入力されている場合に
おいて、検出された加振入力と応答出力とから車輪共振
系の伝達関数を同定するようにしてもよい。

【０１０６】加えて、μ勾配推定回路２は、特開平１１
−７８８４３号公報の第５の実施の形態（図１８等参
照）に記載されているように、応答出力のうち周期的な
信号である応答出力のみを選別し、選別された応答出力
に基づいて車輪共振系の伝達関数を同定し、μ勾配を演
算するようにしてもよい。

【０１０７】以上説明した例では、タイヤと路面との間
の摩擦特性を含む車輪共振系への加振入力に対する応答
出力を検出し、加振入力から応答出力までの車輪共振系
の伝達特性を、少なくともタイヤと路面との間のすべり
易さに関する物理量を車輪状態の未知要素として含む振
動モデルで表し、該振動モデルに基づいて、少なくとも
上記検出された応答出力を略満足させるような未知要素
を推定するものである。

【０１０８】その他、特開２０００−１０８８６３号に
記載されているように、車輪速信号からバネ下共振特性
を表す物理モデルのパラメータを同定し、同定したパラ
メータから路面と車輪との間の滑り易さに関する物理量
を推定する物理量として、路面μ勾配を演算してもよ
い。

【０１０９】以上の説明では、路面と車輪との間の滑り
易さに関する物理量として路面μ勾配を推定したが、そ
の他スリップ速度に対する制動トルクの勾配（制動トル
ク勾配）、スリップ速度に対する駆動トルクの勾配（駆
動トルク勾配）、及び微小振動等を求めるようにしても
よい。

【０１１０】例えば特開平１０−１１４２６３号公報
（図１等参照）に記載されているように、所定のサンプ
ル時間毎に検出された車輪速の時系列データに基づい
て、制動トルク勾配や駆動トルク勾配を演算してもよ
い。

【０１１１】また、特開平１０−１１４２６３号公報
（図２、図３等参照）に記載されているように、所定の
サンプル時間毎に検出された車輪減速度の時系列デー
タ、及び所定のサンプル時間毎に検出されたブレーキト
ルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の時系列デ
ータに基づいて、制動トルク勾配を演算してもよい。

【０１１２】更に、特開平１０−１１４２６３号公報
（図４等参照）に記載されているように、車体と車輪と
路面とから構成される振動系の共振周波数でブレーキ力
を微小励振し、ブレーキ力を微小励振した場合のブレー
キ力の微小振幅に対する車輪速の共振周波数成分の微小
振幅の比である微小ゲインを演算してもよい。

【０１１３】

【発明の効果】本発明は、車輪速検出手段で検出された
車輪速と、第１のμ勾配推定手段で推定されたμ勾配
と、制駆動力推定／検出手段で推定あるいは検出された
制駆動力とに基づいて、車輪のスリップ率が略零のとき
のμ勾配を推定することによって、どのような走行状態
であっても迅速にμ勾配の最大値を推定することができ
る。さらに、そのμ勾配を用いることによって、短時間
かつ正確にタイヤの空気圧を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るタイヤ空気圧測定装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】μ勾配推定回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】一般的なμ−Ｓ特性を示す図である。

【図４】空気圧の測定を行うときのμ勾配と閾値との関
係を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るタイヤ空気圧
測定装置に備えられたμ勾配推定装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】帯域周波数を推定するアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。

【図７】１次遅れモデルの路面外乱から車輪速までの周
波数応答を示すゲイン線図である。

【図８】帯域周波数とμ勾配との関係を示す線図であ
る。

【符号の説明】

１ 車輪速センサ ２ μ勾配推定回路 ３ 駆動力推定回路 ４ 原点μ勾配推定回路 ５ 空気圧測定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004260 株式会社デンソー 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 (72)発明者 小野 英一 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 梅野 孝治 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 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 大橋 秀樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 神谷 和宏 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 森 雪生 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 内藤 俊治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F055 AA12 BB20 CC59 DD20 EE40 FF28 GG49 3D046 BB23 BB28 BB29 HH36 HH46 HH52 JJ06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪速を検出する車輪速検出手段と、 前記車輪速検出手段で検出された車輪速に基づいて、タ
   イヤと路面との間の滑り易さを示す第１の物理量を推定
   する第１の物理量推定手段と、 車両の制動力又は駆動力を推定あるいは検出する制駆動
   力推定／検出手段と、 前記車輪速検出手段で検出された車輪速と、前記第１の
   物理量推定手段で推定された第１の物理量と、前記制駆
   動力推定／検出手段で推定あるいは検出された制動力又
   は駆動力とに基づいて、スリップ率が略零のときのタイ
   ヤと路面との間の滑り易さを示す第２の物理量を推定す
   る第２の物理量推定手段と、を備えた路面摩擦状態推定
   装置。
2. 【請求項２】 前記第２の物理量推定手段は、車体荷重
   Ｆ_Z、最大路面摩擦係数μ、車輪速検出手段で検出され
   た車輪速Ｒ₀ω、第１の物理量α、制動力又は駆動力Ｆ_X
   を用いて、 【数１】 を演算し、第２の物理量Ｋ_Sを推定する請求項１記載の
   路面摩擦状態推定装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の物理量推定手段で推
   定された第１及び第２の物理量を用いて、スリップ率に
   対する制動力又は駆動力の全体的な特性を推定する特性
   推定手段を更に備えた請求項１または２記載の路面摩擦
   状態推定装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の路
   面摩擦状態推定装置と、 前記路面摩擦状態推定装置で推定された第２の物理量に
   基づいてタイヤの空気圧を測定する空気圧測定手段と、 を備えたタイヤ空気圧測定装置。
5. 【請求項５】 前記空気圧測定手段は、前記第２の物理
   量が所定の閾値より小さいときに、前記タイヤの空気圧
   は不足であると判定する請求項４記載のタイヤ空気圧測
   定装置。