JP2010195324A - Device and method for estimating tread friction state of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪接地面の摩擦状態或いは車輪の路面グリップ状態を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating a friction state of a wheel contact surface or a road surface grip state of a wheel.
従来、この種の技術としては、横軸が車輪のスリップ率に対応し且つ縦軸が路面の摩擦係数に対応する2次元マップに実際の車輪のスリップ率と路面の摩擦係数とに対応する点をプロットし、プロットした点と原点とを通る直線の傾きからタイヤ摩擦状態を推定するものがある(特許文献1参照)。この推定したタイヤ摩擦状態に基づいて、車輪の制駆動力を制御している。 Conventionally, as this type of technology, the horizontal axis corresponds to the slip ratio of the wheel and the vertical axis corresponds to the actual wheel slip ratio and the road friction coefficient in a two-dimensional map corresponding to the road friction coefficient. And the tire friction state is estimated from the slope of a straight line passing through the plotted point and the origin (see Patent Document 1). The braking / driving force of the wheel is controlled based on the estimated tire friction state.
しかしながら、特許文献1の従来の技術にあっては、タイヤの摩擦限界又はタイヤ摩擦限界までの余裕度といったようなタイヤのグリップ特性がわからない。
本発明の課題は、タイヤのグリップ特性を適切に推定することである。
However, in the conventional technique of
An object of the present invention is to appropriately estimate the grip characteristics of a tire.
前記課題を解決するために、本発明は、基準タイヤにより基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の前記基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線で想定してモデル化した接線勾配相関関係マップを備える。
また、本発明は、検出した現在のタイヤ力と現在のスリップ度との検出値比を基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを、想定した接線勾配相関関係マップを参照して得て、その得た接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a correlation between a reference value ratio, which is a ratio of a wheel tire force obtained by a reference tire on a reference road surface and a slip degree of the wheel, and the tire force and the slip degree. A tangential gradient correlation map that is modeled by assuming a correlation with the slope of the tangent in the reference value ratio of the continuous characteristic lines in which is established.
Further, the present invention uses a detected value ratio between the detected current tire force and the current slip degree as a reference value ratio, and refers to an assumed tangential gradient correlation map for the inclination of the tangent corresponding to the reference value ratio. The obtained tangent slope is output as a grip characteristic parameter indicating the grip characteristic of the wheel.
そして、本発明は、検出したタイヤ力と検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域での検出値比と、想定した接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、補正係数を基に接線勾配相関関係マップを補正する。
ここで、タイヤ特性が異なる場合に、タイヤ力とスリップ度との比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の該比における接線の傾きとの相関関係が異なることがある。このとき、タイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域の該タイヤ力と該スリップ度との比も異なるものとなる。
このような場合に、前記比と前記接線の傾きとの相関関係の変化と、タイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域の該タイヤ力と該スリップ度との比の変化との間には、ある相関がある。
In the present invention, the correlation between the detected value ratio in the region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship, and the tire force and the slip degree in the assumed tangential gradient correlation map is The ratio of the tire force and the reference value ratio of the slip degree in the region having the linear relationship is used as a correction coefficient, and the tangential gradient correlation map is corrected based on the correction coefficient.
Here, when the tire characteristics are different, there is a correlation between the ratio of the tire force and the slip degree, and the slope of the tangent at the ratio of the continuous characteristic lines where the correlation between the tire force and the slip degree is established. May be different. At this time, the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree is linear is also different.
In such a case, a change in the correlation between the ratio and the slope of the tangent, and a change in the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree is a linear relationship, There is a correlation between.
本発明によれば、グリップ特性パラメータとして出力される接線勾配相関関係マップの接線の傾きは、タイヤの摩擦限界又はタイヤ摩擦限界までの余裕度といったようなタイヤのグリップ特性を示すものとなる。
これにより、タイヤのグリップ特性を適切に推定することが可能となる。
According to the present invention, the gradient of the tangent of the tangent gradient correlation map output as the grip characteristic parameter indicates the tire grip characteristic such as the tire friction limit or the margin to the tire friction limit.
This makes it possible to properly estimate the grip characteristics of the tire.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態の前提となる技術)
先ず、本実施形態の前提となる技術を説明する。
(1)車輪のスリップ率と車輪の制駆動力との関係
図1はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、駆動輪のスリップ率λと駆動輪の制駆動力(又は前後力)Fxとの間に成立する一般的な相関関係を示す。例えば、マジックフォーミュラ(MagicFormula)といったタイヤモデルからタイヤ特性曲線を得る。ここで、制駆動力Fxは、タイヤから地面に作用する力である。また、制駆動力Fxが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ率λが車輪のスリップ度に相当する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Technology that is the premise of the embodiment)
First, a technique that is a premise of the present embodiment will be described.
(1) Relationship between wheel slip ratio and wheel braking / driving force FIG. 1 shows a tire characteristic curve. This tire characteristic curve shows a general correlation established between the slip ratio λ of the drive wheel and the braking / driving force (or longitudinal force) Fx of the drive wheel. For example, a tire characteristic curve is obtained from a tire model such as MagicFormula. Here, the braking / driving force Fx is a force acting on the ground from the tire. The braking / driving force Fx corresponds to the wheel force acting on the wheel on the ground contact surface. The slip ratio λ of the wheel corresponds to the slip degree of the wheel.
図1に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ率λと制駆動力Fxとの関係が、スリップ率λの絶対値が増加するに従い線形(直線関係)から非線形(曲線関係)に遷移する。すなわち、タイヤ特性曲線では、スリップ率λが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ率λと制駆動力Fxとの間に線形関係が成り立つ。そして、タイヤ特性曲線では、スリップ率λ(絶対値)がある程度大きくなると(前記所定の範囲を超えると)、スリップ率λと制駆動力Fxとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。 As shown in FIG. 1, in the tire characteristic curve, the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx changes from linear (linear relationship) to non-linear (curve relationship) as the absolute value of the slip rate λ increases. That is, in the tire characteristic curve, when the slip ratio λ is within a predetermined range from zero, a linear relationship is established between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx. In the tire characteristic curve, when the slip ratio λ (absolute value) increases to some extent (exceeding the predetermined range), the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx becomes a non-linear relationship. Thus, the tire characteristic curve has a linear portion and a non-linear portion.
このようなスリップ率λと制駆動力Fxとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾きに着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、スリップ率λの変化量と制駆動力Fxの変化量との比、すなわち、制駆動力Fxのスリップ率λに関する偏微分係数で示される値である。
ここで、図1に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線a,b,c,d,…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線a,b,c,d,…との交点(同図中に○印で示す交点)でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ率λと制駆動力Fxとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
Such a transition between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx or a transition from a linear relationship to a non-linear relationship is obvious when attention is paid to the slope of the tangent line of the tire characteristic curve. The slope of the tangent line of the tire characteristic curve here is a value indicated by a partial differential coefficient with respect to a ratio of a change amount of the slip ratio λ and a change amount of the braking / driving force Fx, that is, the slip ratio λ of the braking / driving force Fx. is there.
Here, as shown in FIG. 1, arbitrary straight lines a, b, c, d,... Passing through the origin of the tire characteristic curve are drawn. Then, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve can be obtained at the intersections with arbitrary straight lines a, b, c, d,. The slope of the tangent line of the tire characteristic curve is different at each intersection. By paying attention to the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve, it is possible to know the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx or the state of transition from the linear relationship to the nonlinear relationship.
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図1に示すように、タイヤ特性曲線上で、非線形域でも線形域に近い位置x0にあれば、タイヤの摩擦状態が安定状態にあると推定できる。そして、タイヤの摩擦状態が安定状態にあれば、例えばタイヤがその能力を発揮できるレベルにあると推定できる。又は車両が安定状態にあると推定できる。 Thereby, estimation of the friction state of the tire is also possible. For example, as shown in FIG. 1, if the tire characteristic curve is at a position x0 that is close to the linear region even in the non-linear region, it can be estimated that the tire friction state is in a stable state. And if the friction state of a tire is in a stable state, for example, it can be estimated that the tire is at a level at which its ability can be exhibited. Alternatively, it can be estimated that the vehicle is in a stable state.
図2は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図2(a)は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図2(b)〜(d)は、各路面μの摩擦円を示す。路面μは例えば0.2、0.5、1.0である。図2(a)に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図2(b)〜(d)に示すように、路面μが小さくなるほど摩擦円が小さくなる。すなわち、路面μが小さくなるほどタイヤが許容できる制駆動力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数(路面μ)をパラメータとした特性となる。このようなことから、図2に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。 FIG. 2 shows tire characteristic curves and friction circles of various road surfaces μ. FIG. 2A shows tire characteristic curves of various road surfaces μ. 2 (b) to 2 (d) show the friction circle of each road surface μ. The road surface μ is, for example, 0.2, 0.5, or 1.0. As shown in FIG. 2 (a), the tire characteristic curve shows the same tendency qualitatively at each road surface μ. Further, as shown in FIGS. 2B to 2D, the friction circle becomes smaller as the road surface μ becomes smaller. That is, the braking / driving force that the tire can tolerate decreases as the road surface μ decreases. As described above, the tire characteristics are characteristics using the road surface friction coefficient (road surface μ) as a parameter. Therefore, as shown in FIG. 2, depending on the value of the road surface friction coefficient, the tire characteristic curve in the case of low friction, the tire characteristic curve in the case of medium friction, the tire characteristic curve in the case of high friction, etc. Can be obtained.
図3は、各種路面μのタイヤ特性曲線と該タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線b,c,dとの関係を示す。図3に示すように、前記図1と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、任意の直線b,c,dとの交点で接線の傾きを得る。すなわち、各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線bとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線cとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線dとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。 FIG. 3 shows the relationship between tire characteristic curves of various road surfaces μ and arbitrary straight lines b, c, d passing through the origin of the tire characteristic curve. As shown in FIG. 3, as in FIG. 1, tangent slopes are obtained at intersections with arbitrary straight lines b, c, d for tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, for the tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at the intersections with the straight line b. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangential slopes are obtained at intersections with the straight line c. With respect to tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at intersections with the straight line d. As a result, a result can be obtained in which the tangent slopes of the tire characteristic curves of various road surfaces μ obtained at the intersections with the same straight line are the same.
例えば、図4では、前記図3に示した直線cに着目している。図4に示すように、直線cとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ=0.2のタイヤ特性曲線との交点x1を示す制駆動力Fx1とスリップ率λ1との比(Fx1/λ1)を得る。また、路面μがμ=0.5のタイヤ特性曲線との交点x2を示す制駆動力Fx2とスリップ率λ2との比(Fx2/λ2)を得る。また、路面μがμ=1.0のタイヤ特性曲線との交点x3を示す制駆動力Fx3とスリップ率λ3との比(Fx3/λ3)を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、それら各交点x1,x2,x3での接線の傾きが同一値となる。 For example, FIG. 4 focuses on the straight line c shown in FIG. As shown in FIG. 4, the inclination of the tangent line at the intersection with the straight line c is the same in the tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, the ratio (Fx1 / λ1) between the braking / driving force Fx1 and the slip ratio λ1 indicating the intersection x1 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.2 is obtained. Further, a ratio (Fx2 / λ2) between the braking / driving force Fx2 and the slip ratio λ2 indicating the intersection x2 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.5 is obtained. Further, a ratio (Fx3 / λ3) between the braking / driving force Fx3 and the slip ratio λ3 indicating the intersection point x3 with the tire characteristic curve where the road surface μ is μ = 1.0 is obtained. Each value thus obtained is the same value. And the inclination of the tangent in each of these intersection x1, x2, x3 becomes the same value.
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一になる値(λ,Fx)で接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一となる値(λ,Fx)に関し、異なるタイヤ特性曲線間で得られる制駆動力Fx同士の比又はスリップ率λ同士の比は、路面μの比と等しくなる。
Thus, even if the road surface μ is different, the slope of the tangent line is the same for each tire characteristic curve at the value (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. Become.
The ratio of the braking / driving force Fx obtained between the different tire characteristic curves with respect to the values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same in each tire characteristic curve. Alternatively, the ratio between the slip ratios λ is equal to the ratio of the road surface μ.
図5を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、制駆動力Fx同士の比又はスリップ率λ同士の比と、その路面μの比との関係を説明する。図5には、路面μが異なる路面A(路面μ=μA)及び路面B(路面μ=μB)それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図5に示すように、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一となる値(λ,Fx)(同図中に■印、●印でそれぞれ示す値)でそれぞれ得られる制駆動力a2と制駆動力b2との比(a2/b2)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。
The relationship between the ratio of braking / driving forces Fx or the ratio of slip ratios λ and the ratio of the road surface μ will be described with reference to FIG. 5 for each tire characteristic curve having a different road surface μ. FIG. 5 shows tire characteristic curves obtained respectively on the road surface A (road surface μ = μ A ) and the road surface B (road surface μ = μ B ) having different road surfaces μ.
As shown in FIG. 5, the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same (λ, Fx) (values indicated by ■ and ● in the same figure), respectively. What is the ratio (a2 / b2) between the braking / driving force a2 and the braking / driving force b2 and the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B? It becomes the same value.
また、同じく、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一となる値(λ,Fx)でそれぞれ得られるスリップ率a3とスリップ率b3との比(a3/b3)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。
このようなことから、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一となる値(λ,Fx)と原点(0,0)とをそれぞれ結んで得られる線長a1と線長b1との比(a1/b1)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
Similarly, the ratio (a3 / b3) of the slip ratio a3 and the slip ratio b3, which are respectively obtained with values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. becomes the same value as the ratio of the road surface mu values mu B of the road surface mu values mu a and the road surface B of road surface a (μ a / μ B) .
For this reason, the line length a1 obtained by connecting the value (λ, Fx) and the origin (0, 0) where the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same, and and the ratio of the line length b1 (a1 / b1), becomes the same value as the ratio of the road surface mu values mu B of the road surface mu values mu a and the road surface B of road surface a (μ a / μ B) . This can be proved geometrically as follows.
路面Aのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形(a1,a2,a3を辺とする三角形)と路面Bのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形(b1,b2,b3を辺とする三角形)とは相似の三角形となる。このことから、a1とb1との比と、a2とb2との比と、a3とb3との比とは、それぞれ同一値になる(a1:b1=a2:b2=a3:b3)。そして、制駆動力Fxについてのa2とb2との比(a2/b2)及びスリップ率λについてのa3とb3との比(a3/b3)は、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)と同一値になる。よって、線長a1と線長b1との比(a1/b1)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値となる結論を得ることができる。 The triangle that can be drawn using the tire characteristic curve of road surface A (triangle with sides a1, a2, and a3) and the triangle that can be drawn using the tire characteristic curve of road surface B (triangle with sides b1, b2, and b3) are similar. It becomes a triangle. From this, the ratio of a1 and b1, the ratio of a2 and b2, and the ratio of a3 and b3 are the same value (a1: b1 = a2: b2 = a3: b3). And the ratio (a2 / b2) of a2 and b2 regarding the braking / driving force Fx and the ratio (a3 / b3) of a3 and b3 regarding the slip ratio λ are the values of the road surface μ μ value μ A and the road surface B. It becomes the same value as the ratio (μ A / μ B ) with the road surface μ value μ B. Accordingly, the ratio (a1 / b1) between the line length a1 and the line length b1 is the same value as the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B. The following conclusion can be obtained.
以上のように制駆動力Fx同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比を知ることができれば、路面μの比を知ることができる。
図6は、路面μが異なる路面で得た制駆動力Fxとスリップ率λとの関係を示す。図6中、振動波形は、Dry路、Wet路及び低μ路で得た実測値を示す。また、点線は、それぞれの路面におけるタイヤ(ノーマルタイヤ)の特性曲線を示す。図6に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線が、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)を維持しながらも、路面μが小さくなるほど制駆動力Fx及びスリップ率λが小さくなる。
As described above, if the ratio between the braking / driving forces Fx, the ratio between the slip ratios λ, or the ratio between the line lengths can be known, the ratio of the road surface μ can be known.
FIG. 6 shows the relationship between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ obtained on road surfaces having different road surfaces μ. In FIG. 6, the vibration waveform indicates actual values obtained on the Dry road, the Wet road, and the low μ road. A dotted line indicates a characteristic curve of a tire (normal tire) on each road surface. As shown in FIG. 6, the tire characteristic curve on each road surface with different road surface μ maintains the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ, but the braking / driving force Fx decreases as the road surface μ decreases. And the slip ratio λ becomes small.
図7は、スタッドレスタイヤについて、路面μが異なる路面で得た制駆動力Fxとスリップ率λとの関係を示す。図7中、振動波形は、Dry路、Wet路及び低μ路で得た実測値を示す。また、点線は、それぞれの路面におけるタイヤ特性曲線を示す。また、太線の点線は、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線を示す。
図7に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線(細線の点線)が、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)を維持しながらも、路面μが小さくなるほど、制駆動力Fx及びスリップ率λが小さくなる。さらに、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線(太線の点線)の制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)と、スタッドレスタイヤのタイヤ特性曲線(細線の点線)の制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)とが、同一値となっている。すなわち、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線とスタッドレスタイヤのタイヤ特性曲線とは相似形状となる。つまり、スタッドレスタイヤのようにグリップ力やタイヤの表面形状等が異なる場合でも、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線の制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)と同一値となる。
FIG. 7 shows the relationship between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ obtained on the road surface with different road surface μ for the studless tire. In FIG. 7, the vibration waveform indicates actual values obtained on the Dry road, the Wet road, and the low μ road. Moreover, a dotted line shows the tire characteristic curve in each road surface. A thick dotted line indicates a tire characteristic curve of a normal tire.
As shown in FIG. 7, the tire characteristic curve (thin dotted line) on each road surface with different road surface μ maintains the ratio (Fx / λ) of braking / driving force Fx and slip ratio λ, but the road surface μ is small. As it is, the braking / driving force Fx and the slip ratio λ are reduced. Furthermore, the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and slip ratio λ of the tire characteristic curve (thick dotted line) of the normal tire, and the braking / driving force Fx and slip of the tire characteristic curve (thin dotted line) of the studless tire The ratio (Fx / λ) to the rate λ is the same value. That is, the tire characteristic curve of the normal tire and the tire characteristic curve of the studless tire have a similar shape. That is, even when the gripping force, the tire surface shape, and the like are different as in a studless tire, the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ of the tire characteristic curve of the normal tire is the same value.
図8は、タイヤ特性曲線の任意点の制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き(∂制駆動力/∂スリップ率)との関係を示す。図8では、各路面μ(例えばμ=0.2、0.5、1.0)で得た値をプロットしている。図8に示すように、路面μにかかわらず、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。 FIG. 8 shows the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ at an arbitrary point of the tire characteristic curve and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve at that arbitrary point (the braking / driving force / ∂slip ratio). ). In FIG. 8, the values obtained at each road surface μ (for example, μ = 0.2, 0.5, 1.0) are plotted. As shown in FIG. 8, regardless of the road surface μ, the ratio of the braking / driving force Fx to the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve show a constant relationship.
図9は、前記図8のプロット点を基に得た特性曲線を示す。図9に示すように、この特性曲線は、路面μにかかわらず、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが常に一定の関係があることを示すものとなる。
すなわち、乾燥アスファルト路面や凍結路面等、路面μが異なる路面であっても、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。このように図9に示す特性曲線は、図1と同様に、タイヤ特性曲線を示していると言える。しかし、図1と区別して、図9の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。
FIG. 9 shows a characteristic curve obtained based on the plotted points in FIG. As shown in FIG. 9, in this characteristic curve, the ratio of the braking / driving force Fx to the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve are always constant regardless of the road surface μ. It will be shown.
That is, this characteristic curve is established even on a road surface having a different road surface μ, such as a dry asphalt road surface or a frozen road surface. Alternatively, it can be said that the characteristic curve includes a high friction tire characteristic curve for a high friction road surface having a high friction coefficient and a low friction tire characteristic curve for a low friction road surface having a low friction coefficient lower than the high friction coefficient. Thus, it can be said that the characteristic curve shown in FIG. 9 shows the tire characteristic curve, as in FIG. However, in distinction from FIG. 1, the characteristic curve of FIG. 9 can also be called, for example, a grip characteristic curve.
この図9に示すように、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が小さい領域(小レシオ領域)では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比(Fx/λ)が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が負値であることを示す。 As shown in FIG. 9, in the region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is small (small ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve is a negative value. In this region, as the ratio (Fx / λ) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve once decreases and then increases. Here, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve being a negative value indicates that the partial differential coefficient relating to the slip ratio of the braking / driving force is a negative value.
また、図9に示すように、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が大きい領域(大レシオ領域)では、グリップ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比(Fx/λ)が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。 Further, as shown in FIG. 9, in a region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is large (large ratio region), the slope of the tangent line of the grip characteristic curve becomes a positive value. In this region, as the ratio (Fx / λ) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve increases. That is, in the region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is large, the grip characteristic curve has a monotonically increasing function.
ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ特性曲線の線形領域のものあることを示す。なお、線形領域では、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、制駆動力Fxとスリップ率λとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。 Here, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve being a positive value indicates that the partial differential coefficient relating to the slip ratio of the braking / driving force is a positive value. In addition, the maximum inclination of the tangent line of the tire characteristic curve indicates that the inclination of the tangent line is in the linear region of the tire characteristic curve. In the linear region, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve always shows a constant value regardless of the ratio between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ.
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き(μ勾配、以下、Cp値ともいう。)は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ率λを増やすことでさらに大きい制駆動力Fxを発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ率λを増加させても制駆動力Fxが増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。 The slope of the tangent to the tire characteristic curve that can be obtained in this way (μ slope, hereinafter also referred to as Cp value) is a grip characteristic parameter, a variable that represents the grip state of the tire, or saturation of the force that the tire can exert in the lateral direction. It becomes a parameter indicating the state. Specifically, when the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is a positive value, it indicates that a larger braking / driving force Fx can be generated by increasing the slip ratio λ. When the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is zero or a negative value, it indicates that the braking / driving force Fx does not increase even if the slip ratio λ is increased and may decrease. Thus, it can be known from the slope of the tangent to the tire characteristic curve that the grip force of the tire is in the limit region. Thereby, for example, even when the wheel grip force is in the limit region, it is possible to appropriately estimate the margin of the tire grip force with respect to the friction limit.
なお、タイヤ特性曲線(図1)に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線(図9)を得ることができる。
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ特性曲線との交点で、接線の傾きが同一となる点を発見した。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一になる値(λ,Fx)で接線の傾きが同一となる点を発見した。
A grip characteristic curve (FIG. 9) can be obtained by performing partial differential calculation on the tire characteristic curve (FIG. 1) and drawing continuously.
As described above, the inventor of the present application has the same tangential slope at the intersection of any one straight line passing through the origin of the tire characteristic curve and the tire characteristic curve for the tire characteristic curve of each road surface μ. I found a spot. That is, with respect to the tire characteristic curve of each road surface μ, a point was found where the slope of the tangent line was the same at the value (λ, Fx) where the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ was the same.
これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線(グリップ特性曲線)として表せる結果を得た(図9)。この結果を利用することで、制駆動力Fxとスリップ率λとがわかれば、特性曲線(グリップ特性曲線)を基に、路面μの情報を必要とすることなく、タイヤの摩擦状態の情報を得ることができる。 Thereby, the inventor of the present application has a characteristic curve (grip characteristic curve) having a relationship between the ratio of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve regardless of the road surface μ. The result which can be expressed as was obtained (FIG. 9). By using this result, if the braking / driving force Fx and the slip ratio λ are known, based on the characteristic curve (grip characteristic curve), the information on the frictional state of the tire can be obtained without requiring information on the road surface μ. Obtainable.
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)が同一となる値(λ,Fx)での制駆動力Fx同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、制駆動力Fx同士の比、スリップ率λ同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
Further, the inventor of the present application uses a tire characteristic curve with different road surface μ, and the braking / driving forces Fx between the braking / driving forces Fx at values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. The ratio, the ratio of slip ratios λ, or the ratio of the line lengths was found to be equal to the ratio of the road surface μ.
Thereby, if the ratio between the braking / driving forces Fx, the ratio between the slip ratios λ, or the ratio between the line lengths is known, the ratio of the road surface μ can be known.
(2)車輪のスリップ角と車輪の横力との関係
図10はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、車輪のスリップ角βtと車輪の横力Fyとの間に成立する一般的な相関関係を示す。例えば、タイヤモデルを実験データを基にチューニングすることで、前後輪それぞれで二輪分の等価特性図(タイヤ特性曲線)を得る。ここで、例えば、マジックフォーミュラ(MagicFormula)を基にタイヤモデルを構築している。横力Fyは、コーナリングフォースやサイドフォースに代表される値である。ここで、横力Fyは、タイヤから地面に作用する力である。また、横力Fyが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ角βtが車輪のスリップ度に相当する。
(2) Relationship between wheel slip angle and wheel lateral force FIG. 10 shows a tire characteristic curve. This tire characteristic curve shows a general correlation established between the wheel slip angle βt and the wheel lateral force Fy. For example, by tuning a tire model based on experimental data, an equivalent characteristic diagram (tire characteristic curve) for two wheels is obtained for each of the front and rear wheels. Here, for example, a tire model is constructed on the basis of a magic formula. The lateral force Fy is a value represented by a cornering force or a side force. Here, the lateral force Fy is a force acting on the ground from the tire. Further, the lateral force Fy corresponds to the wheel force acting on the wheel on the ground contact surface. The wheel slip angle βt corresponds to the slip degree of the wheel.
図10に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ角βtと横力Fyとの関係が、スリップ角βtの絶対値が増加するに従い線形から非線形に遷移する。すなわち、タイヤ特性曲線では、スリップ角βtが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ角βtと横力Fyとの間に線形関係が成り立つ。そして、タイヤ特性曲線では、スリップ角βt(絶対値)がある程度大きくなると(前記所定の範囲を超えると)、スリップ角βtと横力Fyとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。 As shown in FIG. 10, in the tire characteristic curve, the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy changes from linear to non-linear as the absolute value of the slip angle βt increases. That is, in the tire characteristic curve, when the slip angle βt is within a predetermined range from zero, a linear relationship is established between the slip angle βt and the lateral force Fy. In the tire characteristic curve, when the slip angle βt (absolute value) increases to some extent (exceeding the predetermined range), the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy becomes a non-linear relationship. Thus, the tire characteristic curve has a linear portion and a non-linear portion.
このようなスリップ角βtと横力Fyとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾き(勾配)に着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、スリップ角βtの変化量と横力Fyの変化量との比、すなわち、横力Fyのスリップ角βtに関する偏微分係数で示される値である。
ここで、図10に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線a,b,c,…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線a,b,c,…との交点(図10中に○印で示す交点)でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ角βtと横力Fyとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
The transition from the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy or the linear relationship to the non-linear relationship is obvious when attention is paid to the slope (gradient) of the tangent line of the tire characteristic curve. The inclination of the tangent line of the tire characteristic curve here is a value represented by a ratio of a change amount of the slip angle βt and a change amount of the lateral force Fy, that is, a partial differential coefficient related to the slip angle βt of the lateral force Fy.
Here, as shown in FIG. 10, arbitrary straight lines a, b, c,... Passing through the origin of the tire characteristic curve are drawn. Then, the tangent slope of the tire characteristic curve can be obtained at the intersections (intersections indicated by circles in FIG. 10) with arbitrary straight lines a, b, c,... Intersecting the tire characteristic curve. And the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve is different at each intersection. By paying attention to the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve, it is possible to know the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy or the state of transition from the linear relationship to the non-linear relationship.
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図10に示すように、タイヤ特性曲線上で、非線形域でも線形域に近い位置x0にあれば、タイヤの摩擦状態が安定状態にあると推定できる。そして、タイヤの摩擦状態が安定状態であれば、例えばタイヤがその能力を発揮できるレベルにあると推定できる。又は車両が安定状態にあると推定できる。 Thereby, estimation of the friction state of the tire is also possible. For example, as shown in FIG. 10, if the tire characteristic curve is at a position x0 close to the linear region even in the non-linear region, it can be estimated that the tire friction state is in a stable state. And if the friction state of a tire is a stable state, it can be estimated that a tire is in the level which can exhibit the capability, for example. Alternatively, it can be estimated that the vehicle is in a stable state.
図11は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図11(a)は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図11(b)〜(d)は、各路面μの摩擦円を示す。路面μは例えば0.2、0.5、1.0である。図11(a)に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図11(b)〜(d)に示すように、路面μが小さくなるほど摩擦円が小さくなる。すなわち、路面μが小さくなるほどタイヤが許容できる横力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数(路面μ)をパラメータとした特性となる。よって、図11に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。 FIG. 11 shows tire characteristic curves and friction circles of various road surfaces μ. FIG. 11A shows tire characteristic curves of various road surfaces μ. FIGS. 11B to 11D show the friction circle of each road surface μ. The road surface μ is, for example, 0.2, 0.5, or 1.0. As shown in FIG. 11 (a), the tire characteristic curve shows the same tendency qualitatively at each road surface μ. Further, as shown in FIGS. 11B to 11D, the friction circle becomes smaller as the road surface μ becomes smaller. That is, as the road surface μ decreases, the lateral force that the tire can tolerate decreases. As described above, the tire characteristics are characteristics using the road surface friction coefficient (road surface μ) as a parameter. Therefore, as shown in FIG. 11, according to the value of the road surface friction coefficient, a tire characteristic curve in the case of low friction, a tire characteristic curve in the case of medium friction, a tire characteristic curve in the case of high friction, and the like can be obtained. it can.
図12は、各種路面μのタイヤ特性曲線と原点を通る任意の直線a,b,cとの関係を示す。図12に示すように、前記図12と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、任意の直線a,b,cとの交点で接線の傾きを得る。すなわち、各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線aとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線bとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線cとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。 FIG. 12 shows a relationship between tire characteristic curves of various road surfaces μ and arbitrary straight lines a, b, c passing through the origin. As shown in FIG. 12, as in FIG. 12, tangent slopes are obtained at intersections with arbitrary straight lines a, b, c for tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, for the tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at the intersections with the straight line a. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at intersections with the straight line b. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangential slopes are obtained at intersections with the straight line c. As a result, a result can be obtained in which the tangent slopes of the tire characteristic curves of various road surfaces μ obtained at the intersections with the same straight line are the same.
例えば、図13では、前記図12に示した直線cに着目している。図13に示すように、直線cとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ=0.2のタイヤ特性曲線との交点x1を示す横力Fy1とスリップ角βt1との比(Fy1/βt1)を得る。また、路面μがμ=0.5のタイヤ特性曲線との交点x2を示す横力Fy2とスリップ角βt2との比(Fy2/βt2)を得る。また、路面μがμ=1.0のタイヤ特性曲線との交点x3を示す横力Fy3とスリップ角βt3との比(Fy3/βt3)を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、各交点x1,x2,x3での接線の傾きが同一値となる。 For example, in FIG. 13, attention is paid to the straight line c shown in FIG. As shown in FIG. 13, the slope of the tangent at the intersection with the straight line c is the same for the tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, the ratio (Fy1 / βt1) between the lateral force Fy1 and the slip angle βt1 indicating the intersection x1 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.2 is obtained. Further, a ratio (Fy2 / βt2) between the lateral force Fy2 and the slip angle βt2 indicating the intersection x2 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.5 is obtained. Further, a ratio (Fy3 / βt3) between the lateral force Fy3 and the slip angle βt3 indicating the intersection x3 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 1.0 is obtained. Each value thus obtained is the same value. And the inclination of the tangent line in each intersection x1, x2, x3 becomes the same value.
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一になる値(βt,Fy)において接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一となる値(βt,Fy)に関し、異なるタイヤ特性曲線で得られる横力Fy同士の比又はスリップ角βt同士の比は、路面μの比と等しくなる。
Thus, even if the road surface μ is different, the slope of the tangent line is the same for each tire characteristic curve at the value (βt, Fy) where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same. .
Then, regarding the values (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same in each tire characteristic curve, the ratio or slip angle between the lateral forces Fy obtained with different tire characteristic curves. The ratio between βt is equal to the ratio of the road surface μ.
図14を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、横力Fy同士の比又はスリップ角βt同士の比と、その路面μの比とが等しくなることを説明する。図14には、路面μが異なる路面A(路面μ=μA)及び路面B(路面μ=μB)それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図14に示すように、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一となる値(βt,Fy)(同図中に■印、●印でそれぞれ示す値)でそれぞれ得られる横力a2と横力b2との比(a2/b2)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。
With reference to FIG. 14, it will be described that the ratio of the lateral forces Fy or the ratio of the slip angles βt and the ratio of the road surface μ are equal for each tire characteristic curve having a different road surface μ. FIG. 14 shows tire characteristic curves obtained on a road surface A (road surface μ = μ A ) and a road surface B (road surface μ = μ B ) having different road surfaces μ.
As shown in FIG. 14, the values (βt, Fy) in which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt are the same (values indicated by ■ and ● in the same figure), respectively. The ratio of the lateral force a2 and the lateral force b2 (a2 / b2) and the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B are the same value. Become.
また、同じく、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一となる値(βt,Fy)でそれぞれ得られるスリップ率a3とスリップ率b3との比(a3/b3)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。
このようなことから、路面Aで得られるタイヤ特性曲線と路面Bで得られるタイヤ特性曲線とで、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一となる値(βt,Fy)と原点(0,0)とをそれぞれ結んで得られる線長a1と線長b1との比(a1/b1)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
Similarly, the ratio (a3 / b3) between the slip ratio a3 and the slip ratio b3, which are respectively obtained with values (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same, The ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B is the same value.
Therefore, the tire characteristic curve obtained on the road surface A and the tire characteristic curve obtained on the road surface B have the same ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt (βt, Fy). ) And the origin (0, 0), respectively, the ratio (a1 / b1) of the line length a1 and the line length b1, and the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B The ratio (μ A / μ B ) is the same value. This can be proved geometrically as follows.
路面Aのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形(a1,a2,a3を辺とする三角形)と路面Bのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形(b1,b2,b3を辺とする三角形)とは相似の三角形となる。このことから、a1とb1との比と、a2とb2との比と、a3とb3との比とは、それぞれ同一値になる(a1:b1=a2:b2=a3:b3)。そして、横力Fyについてのa2とb2との比及びスリップ角βtについてのa3とb3との比は、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)と同一値になる。よって、線長a1と線長b1との比(a1/b1)と、路面Aの路面μ値μAと路面Bの路面μ値μBとの比(μA/μB)とは同一値となる結論を得ることができる。 A triangle (triangle with sides a1, a2 and a3) obtained using the tire characteristic curve of road surface A and a triangle (triangle with sides b1, b2 and b3) obtained using the tire characteristic curve of road surface B, and Becomes a similar triangle. From this, the ratio of a1 and b1, the ratio of a2 and b2, and the ratio of a3 and b3 are the same value (a1: b1 = a2: b2 = a3: b3). The ratio of a2 and b2 for the lateral force Fy and the ratio of a3 and b3 for the slip angle βt are the ratio of the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B (μ A / Μ B ). Accordingly, the ratio (a1 / b1) between the line length a1 and the line length b1 is the same value as the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B. The following conclusion can be obtained.
図15は、横軸にスリップ度Sをとり、縦軸にタイヤ力Fをとっている。
ここで、制駆動力Fx及び横力Fyはタイヤ力Fとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βtはスリップ度Sとして観念できる。また、例えば、制駆動力Fxと横力Fyとの合力も、タイヤ力Fとして観念できる。
このように制駆動力Fx及び横力Fyがタイヤ力Fとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βtがスリップ度Sとして観念できることから、タイヤ力F及びスリップ度Sについても、前記図5や図14に示したような関係を得ることができる。
In FIG. 15, the horizontal axis represents the slip degree S and the vertical axis represents the tire force F.
Here, the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F, and the slip ratio λ and the slip angle βt can be considered as the slip degree S. Further, for example, the resultant force of the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F.
Thus, since the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F, and the slip ratio λ and the slip angle βt can be considered as the slip degree S, the tire force F and the slip degree S are also shown in FIGS. 14 can be obtained.
よって、図15に示すように、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、タイヤ力F同士の比(a2/b2)、スリップ度S同士の比(a3/b3)又は線長の比(a1/b1)と、その路面μの比(μA/μB)とが等しくなる。
図16は、タイヤ特性曲線の任意点の横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き(∂Fy/∂βt)との関係を示す。図16に示すように、どの各路面μ(例えばμ=0.2、0.5、1.0)でも、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。
Therefore, as shown in FIG. 15, for each tire characteristic curve with different road surface μ, the ratio between tire forces F (a2 / b2), the ratio between slip degrees S (a3 / b3), or the ratio of line lengths (a1 / and b1), the ratio of the road surface μ (μ a / μ B) and are equal.
FIG. 16 shows the relationship between the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt at an arbitrary point of the tire characteristic curve and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve at that arbitrary point (∂Fy / ∂βt). Indicates. As shown in FIG. 16, the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt and the tangent line of the tire characteristic curve for each road surface μ (for example, μ = 0.2, 0.5, 1.0). Shows a certain relationship with the slope.
すなわち、乾燥アスファルト路面や凍結路面等、路面μが異なる路面であっても、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。ここで、このように図16に示す特性曲線は、図10と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図10と区別して、図16の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。 That is, this characteristic curve is established even on a road surface having a different road surface μ, such as a dry asphalt road surface or a frozen road surface. Alternatively, it can be said that the characteristic curve includes a high friction tire characteristic curve for a high friction road surface having a high friction coefficient and a low friction tire characteristic curve for a low friction road surface having a low friction coefficient lower than the high friction coefficient. Here, the characteristic curve shown in FIG. 16 is a tire characteristic curve as in FIG. Differentiating from FIG. 10, the characteristic curve of FIG. 16 can also be called a grip characteristic curve, for example.
この図16に示すように、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が小さい領域(小レシオ領域)では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比(Fy/βt)が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、横力のスリップ角に関する偏微分係数が負値であることを示す。 As shown in FIG. 16, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is small (small ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve becomes a negative value. In this region, as the ratio (Fy / βt) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve once decreases and then increases. Here, the negative slope of the tangent of the tire characteristic curve indicates that the partial differential coefficient regarding the slip angle of the lateral force is a negative value.
また、図16に示すように、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が大きい領域(大レシオ領域)では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比(Fy/βt)が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。 Further, as shown in FIG. 16, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is large (large ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve becomes a positive value. In this region, as the ratio (Fy / βt) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve increases. That is, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is large, the grip characteristic curve has a monotonically increasing function.
ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、横力のスリップ角に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ特性曲線の線形領域のものであることを示す。なお、線形領域では、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、横力Fyとスリップ角βtとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。 Here, the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve being a positive value indicates that the partial differential coefficient regarding the slip angle of the lateral force is a positive value. In addition, the maximum inclination of the tangent line of the tire characteristic curve indicates that the inclination of the tangent line is in the linear region of the tire characteristic curve. In the linear region, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve always shows a constant value regardless of the ratio between the lateral force Fy and the slip angle βt.
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き(μ勾配)は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ角βtを増やすことでさらに強い横力Fy(コーナリングフォース等)を発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ角βtを増加させても横力Fy(コーナリングフォース等)が増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。 The tangential slope (μ slope) of the tire characteristic curve that can be obtained in this way is a grip characteristic parameter, a variable that represents the grip state of the tire, or a parameter that represents a saturated state of force that the tire can exert in the lateral direction. Specifically, when the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is a positive value, it indicates that a stronger lateral force Fy (cornering force or the like) can be generated by increasing the slip angle βt. If the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is zero or a negative value, it indicates that even if the slip angle βt is increased, the lateral force Fy (cornering force or the like) does not increase and may decrease. Thus, it can be known from the slope of the tangent to the tire characteristic curve that the grip force of the tire is in the limit region. Thereby, for example, even when the wheel grip force is in the limit region, it is possible to appropriately estimate the margin of the tire grip force with respect to the friction limit.
なお、タイヤ特性曲線(図10)に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線(図16)を得ることができる。
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ特性曲線との交点で、接線の傾きが同一となる点を発見した。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一になる値(βt,Fy)で接線の傾きが同一となる点を発見した。
Note that the grip characteristic curve (FIG. 16) can be obtained by performing partial differential calculation on the tire characteristic curve (FIG. 10) and drawing continuously.
As described above, the inventor of the present application has the same tangential slope at the intersection of any one straight line passing through the origin of the tire characteristic curve and the tire characteristic curve for the tire characteristic curve of each road surface μ. I found a spot. That is, the tire characteristic curve of each road surface μ was found to have the same tangent slope at a value (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) of the lateral force Fy to the slip angle βt is the same.
これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線(グリップ特性曲線)として表せる結果を得た(図16)。この結果を利用することで、横力Fyとスリップ角βtとがわかれば、特性曲線(グリップ特性曲線)を基に、路面μの情報を必要とすることなく、タイヤの摩擦状態の情報を得ることができる。
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)が同一となる値(βt,Fy)での横力Fy同士の比、スリップ角βt同士の比、又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、横力Fy同士の比、スリップ角βt同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
Accordingly, the inventor of the present application uses a characteristic curve (grip characteristic curve) having a relationship between the ratio of the lateral force Fy and the slip angle βt (Fy / βt) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve regardless of the road surface μ. The result which can be expressed was obtained (FIG. 16). By using this result, if the lateral force Fy and the slip angle βt are known, information on the friction state of the tire is obtained based on the characteristic curve (grip characteristic curve) without requiring information on the road surface μ. be able to.
Further, the inventor of the present application is a tire characteristic curve with different road surface μ, and the ratio between the lateral forces Fy at the values (βt, Fy) where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same, It has been found that the ratio between the slip angles βt or the ratio between the line lengths becomes equal to the ratio of the road surface μ.
Thereby, if the ratio between the lateral forces Fy, the ratio between the slip angles βt, or the ratio between the line lengths is known, the ratio of the road surface μ can be known.
(実施形態)
以上の技術の採用により実現した実施形態を次に説明する。
(構成)
本実施形態は、本発明を適用した車両である。図17は、車両の概略構成を示す。図17に示すように、車両は、操舵角センサ21、ヨーレイトセンサ22、横加速度センサ23、前後加速度センサ24、車輪速センサ25、EPSECU(ElectricPower Steering Electronic Control Unit)26、EPS(Electric Power Steering)モータ27及び車両走行状態推定装置28を備える。
(Embodiment)
Next, an embodiment realized by adopting the above technique will be described.
(Constitution)
The present embodiment is a vehicle to which the present invention is applied. FIG. 17 shows a schematic configuration of the vehicle. As shown in FIG. 17, the vehicle includes a
操舵角センサ21は、ステアリングホイール29と一体に回転するステアリングシャフト30の回転角を検出する。操舵角センサ21は、その検出結果(操舵角)を車両走行状態推定装置28に出力する。ヨーレイトセンサ22は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ22は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。横加速度センサ23は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ23は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。前後加速度センサ24は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ24は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。車輪速センサ25は、車体の各車輪31FL〜31RRの車輪速を検出する。車輪速センサ25は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。
The
EPSECU26は、操舵角センサ21が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をEPSモータ27に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、操舵力アシストを行うための指令信号である。また、EPSECU26は、車両走行状態推定装置28が出力する旋回アシスト指令値(μ勾配判定結果)を基に、操舵アシスト指令をEPSモータ27に出力する。
The
EPSモータ27は、EPSECU26が出力する操舵アシスト指令を基に、ステアリングシャフト30に回転トルクを付与する。これにより、EPSモータ27は、ステアリングシャフト30に連結されているラック・アンド・ピニオン機構(ピニオン32、ラック33)、タイロッド14及びナックルアーム15を介して左右の前輪31FL,31FRの転舵を補助する。
車両走行状態推定装置28は、操舵角センサ21、ヨーレイトセンサ22、横加速度センサ23、前後加速度センサ24及び車輪速センサ25の検出結果を基に、走行路面の路面状態(路面μ)を推定する。車両走行状態推定装置28は、その推定結果をEPSECU26に出力する。
The
The vehicle traveling
図18は、車両走行状態推定装置28の構成を示す。図18に示すように、車両走行状態推定装置28は、車体速度演算部41、車体スリップ角推定部42、タイヤスリップ角演算部43、タイヤ横力演算部44、Fy/βt演算部45、タイヤグリップ状態演算部(グリップ特性演算部、μ勾配演算部)46、旋回特性演算部47、旋回アシスト指令値演算部48、線形域Cp値推定部(線形域μ勾配推定部)49及びマップ補正部50を有する。
FIG. 18 shows a configuration of the vehicle running
車体速度演算部41は、車輪速センサ25が検出した車輪速及び前後加速度センサ24が検出した前後加速度を基に、車体速度を推定する。具体的には、車体速度演算部41は、従動輪31RL,31RRの車輪速の平均値、又は各車輪31FL〜31RRの車輪速の平均値を算出して、その算出値を車体速度の基本値としている。車体速度演算部41は、その基本値を前後加速度により補正する。具体的には、その基本値から急加速時のタイヤ空転や急制動時のタイヤロックによる誤差の影響を除くように補正をする。車体速度演算部41は、その補正した値を車体速度の推定結果とする。車体速度演算部41は、その推定結果を車体スリップ角推定部42及びタイヤ横力演算部44に出力する。
車体スリップ角推定部42は、操舵角センサ21が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイト、横加速度センサ23が検出した横加速度、前後加速度センサ24が検出した前後加速度及び車体速度演算部41が算出した車体速度を基に、車両の横滑り角(スリップ角)を推定する。
The vehicle body
The vehicle body slip
図19は、車体スリップ角推定部42の構成例を示す。図19に示すように、車体スリップ角推定部42は、車両の状態量(車両の横滑り角β、スリップ角β)を推定する線形2入力オブザーバ51を備える。これにより、車体スリップ角推定部42は、車両の横滑り角(スリップ角)βを推定する。ここで、車両の2輪モデルを基に線形2入力オブザーバ51を構築している。その車両の2輪モデルを、車両の横方向の力とモーメントの釣り合いより、下記(1)式で表すことができる。
FIG. 19 shows a configuration example of the vehicle body slip
ここで、A,B,C,Dは車両の線形2輪モデルによって決まる行列である。また、タイヤ舵角を入力uとし、ヨーレイトと横加速度とを出力yとすると、前記(1)式の状態方程式(出力方程式)は、下記(2)式のようになる。 Here, A, B, C, and D are matrices determined by the linear two-wheel model of the vehicle. When the tire rudder angle is input u, and the yaw rate and lateral acceleration are output y, the state equation (output equation) of the equation (1) is as shown in the following equation (2).
ここで、mは車両質量である。Iはヨー慣性モーメントである。lfは車両重心点と前車軸間の距離である。lrは車両重心点と後車軸間の距離である。Cpfは前輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Cprは後輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Vは車体速度である。βは車両の横滑り角である。γはヨーレイトである。Gyは横加速度である。a11,a12,b1は行列A、Bの各要素である。
そして、この状態方程式を基に、ヨーレイトと横加速度とを入力とし、オブザーバゲインK1として、線形2入力オブザーバ51を作成する。ここで、オブザーバゲインK1は、モデル化誤差の影響を受けにくく且つ安定した推定を行えるように設定した値である。
Here, m is the vehicle mass. I is the yaw moment of inertia. l f is the distance between the vehicle center of gravity and the front axle. l r is the distance between the vehicle center of gravity and the rear axle. The cp f is the front wheel cornering power (right and left wheels total). Cp r is the rear wheel cornering power (the left and right wheels total value). V is the vehicle speed. β is the side slip angle of the vehicle. γ is the yaw rate. G y is the lateral acceleration. a 11 , a 12 , b 1 are the elements of the matrices A and B.
Based on this state equation, the yaw rate and the lateral acceleration are input, and a linear two-
また、線形2入力オブザーバ51は、積分器52の入力を補正するβ推定補償器53を備える。これにより、線形2入力オブザーバ51は、限界領域においても推定精度を確保することができる。すなわち、β推定補償器53を備えることで、車両の2輪モデルの設計時に想定した路面状況で且つタイヤの横滑り角が非線形特性とはならない線形域だけでなく、路面μ変化時や限界走行時にあっても横滑り角βを精度よく推定できる。
図20は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。図20に示すように、車体に働く場の力、つまり旋回中心から外側に向かって働く遠心力も、車幅方向から横滑り角β分ずれた方向に発生する。そのため、β推定補償器53は、下記(3)式に従って場の力のずれ分β2を算出する。このずれ分β2は、線形2入力オブザーバ51が推定した車両の横滑り角βに補正をかけるときの基準値(目標値)Gとなる。
The linear two-
FIG. 20 shows a turning vehicle running at a vehicle body side slip angle β. As shown in FIG. 20, the field force acting on the vehicle body, that is, the centrifugal force acting outward from the turning center is also generated in the direction shifted by the side slip angle β from the vehicle width direction. Therefore, the
ここで、Gxは前後加速度である。また、図21に示すように、速度変化による力の釣り合いも考慮する。これにより、旋回によるもののみを抽出すると、前記(3)式を、下記(4)式として表すことができる。 Here, G x is the longitudinal acceleration. Further, as shown in FIG. 21, the balance of force due to the speed change is also taken into consideration. Thereby, when only the thing by turning is extracted, the said (3) Formula can be represented as following (4) Formula.
そして、β推定補償器53は、その目標値β2を線形2入力オブザーバ51が推定した横滑り角βから減算する。さらに、β推定補償器53は、その減算結果に、図22の制御マップによって設定した補償ゲインK2を乗算する。そして、β推定補償器53は、その乗算結果を積分器52の入力としている。
図22の制御マップでは、車両の横方向加速度Gyの絶対値(|Gy|)が第1しきい値以下である場合、補償ゲインK2が零となる。また、車両の横方向加速度Gyの絶対値が第1しきい値よりも大きい第2しきい値以上の場合、補償ゲインK2が比較的大きい一定値となる。また、車両の横方向加速度Gyの絶対値が第1しきい値と第2しきい値との間にある場合、横方向加速度Gyの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインK2が大きくなる。
Then, the
In the control map of FIG. 22, when the absolute value (| G y |) of the lateral acceleration G y of the vehicle is equal to or smaller than the first threshold value, the compensation gain K2 is zero. Further, if the absolute value of lateral acceleration G y of the vehicle is of the second or more threshold greater than the first threshold value, the compensation gain K2 is relatively large constant value. Further, when the absolute value of lateral acceleration G y of the vehicle is between the first threshold and the second threshold value, the absolute value becomes larger in the lateral acceleration G y, compensation gain K2 is increased.
このように、図22の制御マップでは、横方向加速度Gyの絶対値が第1しきい値以下で零近傍の値となる場合、補償ゲインK2を零としている。これにより、直進時のように旋回Gが発生しない状況下では補正をする必要がないことから、誤って補正が行われないようにしている。また、図22の制御マップでは、横方向加速度Gyの絶対値が増加して第1しきい値より大きくなると(例えば、0.1Gより大きくなると)、横方向加速度Gyの絶対値に比例してフィードバックゲイン(補償ゲイン)K2を増大させていく。また、図22の制御マップでは、横方向加速度Gyの絶対値が第2しきい値以上になると(例えば0.5G以上になると)、補償ゲインK2を制御の安定する一定値としている。このようにすることで、横滑り角βの推定精度を向上させている。 Thus, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y has a value close to zero or less the first threshold value, and the compensation gain K2 is zero. Thereby, since it is not necessary to correct | amend under the condition where the turning G does not generate | occur | produce like the time of straight running, it is trying not to correct by mistake. Further, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y is greater than the first threshold value increases (e.g., becomes greater than 0.1 G), proportional to the absolute value of lateral acceleration G y Thus, the feedback gain (compensation gain) K2 is increased. Further, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y is equal to or greater than the second threshold value (for example, equal to or greater than 0.5G), it has a constant value to stabilize the control of the compensation gain K2. By doing so, the estimation accuracy of the side slip angle β is improved.
タイヤスリップ角演算部43は、操舵角センサ21が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ、車体速度演算部41が算出した車体速度V、及び車体スリップ角推定部42が算出した車両の横滑り角(車両のスリップ角)βを基に、下記(5)式に従って前後輪それぞれのスリップ角βf,βr(車輪のスリップ角βt)を算出する。
The tire
タイヤスリップ角演算部43は、算出した前後輪それぞれのスリップ角βf,βrをタイヤグリップ状態演算部46及び線形域Cp値推定部49に出力する。
タイヤ横力演算部44は、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ23が検出した横加速度Gyを基に、下記(6)式に従って前後輪それぞれの横力Fyf,Fyrを算出する。
Tire slip
Tire lateral force calculating section 44, based on the lateral acceleration G y of the yaw rate γ and
ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Gyは、図23に示すような値である。タイヤ横力演算部44は、算出した横力Fyf,Fyrをタイヤグリップ状態演算部46及び線形域Cp値推定部49に出力する。
Fy/βt演算部45は、タイヤスリップ角演算部43及びタイヤ横力演算部44が算出した前後輪のスリップ角βf,βr及び横力Fyf,Fyrを基に、横力Fyf,Fyrとスリップ角βtf,βtrとの比(Fyf/βtf,Fyr/βtr)を算出する。Fy/βt演算部45は、その算出結果をタイヤグリップ状態演算部46に出力する。
Here, the yaw rate γ and the lateral acceleration G y are values as shown in FIG. Tire lateral force calculating section 44 outputs the calculated lateral force Fy f, and outputs the Fy r to the tire grip
Fy / [beta]
タイヤグリップ状態演算部46は、Fy/βt演算部45が算出した横力Fyf,Fyrとスリップ角βtf,βtrとの比(Fyf/βtf,Fyr/βtr)を基に、前後輪のグリップ状態(μ勾配)を推定する。そのため、タイヤグリップ状態演算部46は、前記図16に示したグリップ特性曲線をμ勾配特性マップとして有する。μ勾配特性マップは、横軸が横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)となり、縦軸がタイヤ特性曲線の傾きであるμ勾配となる、2次元マップである。また、タイヤグリップ状態演算部46は、そのようなμ勾配特性マップを前後輪それぞれに対応させて有する。すなわち、前輪2輪についての特性マップ及び後輪2輪についての特性マップを用意している。例えば、メモリ等の記憶媒体にμ勾配特性マップを記憶し、保持している。
Tire grip
ここで、ある基準路面にて事前に旋回走行実験を行い、そのときのデータを基にμ勾配特性マップを作成する。具体的には、基準路面にて実車での旋回実験(旋回半径一定の加速円旋回が良い)により、横力(コーナリングフォース)−タイヤスリップ角特性曲線の実計測を行う。その実計測結果を基に、基準路面のグリップ特性曲線を得てμ勾配特性マップを作成する。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算によりμ勾配特性マップの特性マップを得ることもできる。 Here, a turning test is performed in advance on a certain reference road surface, and a μ gradient characteristic map is created based on the data at that time. Specifically, an actual measurement of a lateral force (cornering force) -tire slip angle characteristic curve is performed by an actual vehicle turning experiment on a reference road surface (accelerated circular turning with a constant turning radius is preferable). Based on the actual measurement result, a grip characteristic curve of the reference road surface is obtained and a μ gradient characteristic map is created. It is also possible to obtain a characteristic map of the μ gradient characteristic map not by a driving experiment but by calculation by simulation or the like.
タイヤグリップ状態演算部46は、このようなμ勾配特性マップを参照して、前後輪の横力Fyf,Fyrとスリップ角βtf,βtrとの比に対応するμ勾配を前後輪それぞれについて得る。タイヤグリップ状態演算部46は、算出した前後輪のμ勾配を旋回特性演算部47に出力する。
旋回特性演算部47は、前後輪のμ勾配を基に、旋回状態(車両挙動)を判定する。図24は、その判定処理の処理手順を示す。図24に示すように、先ずステップS11において、旋回特性演算部47は、車両挙動の指標となるスタティックマージンSMを算出する。具体的には、旋回特性演算部47は、前後輪のμ勾配Kf,Krを基に、下記(7)式に従ってスタティックマージンSMを算出する。
Tire grip
The turning
スタティックマージンSMは、ドリフトアウトやスピンの発生し易さを示す値となる。また、スタティックマージンSMは、タイヤ横力の飽和状態を示す値となる。例えば、スタティックマージンSMは、前輪31FL,31FRのグリップ状態が限界に達し(タイヤ横力が飽和し)、前輪のμ勾配Kfが零又は負値になると小さくなる。つまり、前輪でスリップ度が大きくなっても車輪力が増大しない状態(車輪力が飽和した状態)になり、ドリフトアウトが発生し易い状態となると、スタティックマージンSMは小さくなる。
The static margin SM is a value indicating the ease with which drift-out or spin occurs. The static margin SM is a value indicating the saturation state of the tire lateral force. For example, the static margin SM becomes smaller when the grip state of the
続いてステップS12において、旋回特性演算部47は、前記ステップS11で算出したスタティックマージンSMが零か否かを判定する。旋回特性演算部47は、スタティックマージンSMが零の場合(SM=0)、ステップS13に進む。また、旋回特性演算部47は、スタティックマージンSMが零でない場合(SM≠0)、ステップS14に進む。なお、スタティックマージンSMが零を含む所定の範囲内にある場合に(ほぼ零と認められる場合にも)、スタティックマージンSMが零であると判定することもできる。
Subsequently, in step S12, the turning
ステップS14では、旋回特性演算部47は、スタティックマージンSMが正値か否かを判定する。旋回特性演算部47は、スタティックマージンSMが正値の場合(SM>0)、ステップS15に進む。また、旋回特性演算部47は、そうでない場合(SM<0)、ステップS16に進む。
ステップS13では、旋回特性演算部47は、車両の旋回特性がニュートラルステア傾向にある(ニュートラルステアである可能性が高い)と判定する。また、ステップS15では、旋回特性演算部47は、車両の旋回特性がアンダーステア傾向にある(アンダーステアになる可能性が高い)と判定する。さらに、ステップS16では、旋回特性演算部47は、車両の旋回特性がオーバステア傾向にある(オーバステアになる可能性が高い)と判定する。旋回特性演算部47は、その判定結果を、旋回アシスト指令値演算部48に出力する。
In step S14, the turning
In step S13, the turning
以上のような処理手順により、旋回特性演算部47が前後輪のμ勾配に基づく処理を行っている。
旋回アシスト指令値演算部48は、旋回特性演算部47の判定結果を基に、旋回アシスト指令値を算出する。図25は、その処理手順を示す。図25に示すように、先ずステップS21において、旋回アシスト指令値演算部48は、旋回特性がニュートラルステア傾向(SM=0)であるか否かを判定する。旋回アシスト指令値演算部48は、旋回特性がニュートラルステア傾向の場合、該図25の示す処理を終了する。また、旋回アシスト指令値演算部48は、そうでない場合(SM≠0、アンダーステア傾向又はオーバステア傾向)、ステップS22に進む。
With the processing procedure as described above, the turning
The turning assist command
ステップS22では、旋回アシスト指令値演算部48は、旋回特性がアンダーステア傾向(SM>0)であるか否かを判定する。旋回アシスト指令値演算部48は、旋回特性がアンダーステア傾向の場合(アンダーステアになる可能性が高い場合)、ステップS23に進む。また、旋回アシスト指令値演算部48は、そうでない場合(SM≦0、オーバステア傾向)、ステップS25に進む。
In step S22, the turning assist command
ステップS23では、旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配(横方向グリップ)が所定のしきい値Ky1未満か否かを判定する。所定のしきい値Ky1は、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Ky1は零近傍の値である。
旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky1未満の場合(μ勾配<Ky1)、ステップS24に進む。また、旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky1以上の場合(μ勾配≧Ky1)、該図25の示す処理を終了する。
In step S23, the turning assist command
If the μ gradient of the front wheels is less than the predetermined threshold value Ky1 (μ gradient <Ky1), the turning assist command
ステップS24では、旋回アシスト指令値演算部48は、車両がドリフトアウトする可能性が高いと判断し、EPSの操舵反力制御を実施する。具体的には、旋回アシスト指令値演算部48は、旋回アシスト指令値をEPSECU26に出力する。この旋回アシスト指令値は、運転者による操舵の切り増しを抑制する方向に操舵反力を付加するための指令値になる。そして、旋回アシスト指令値演算部48は、該図25の示す処理を終了する。
In step S24, the turning assist command
ステップS25では、旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky2未満か否かを判定する。所定のしきい値Ky2は、実験値、経験値又は理論値等である。この所定のしきい値Ky2を、前記所定のしきい値Ky1と同じ値とすることもでき、異なる値とすることもできる。例えば、所定のしきい値Ky2は零近傍の値である。
ここで、旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky2未満の場合(μ勾配<Ky2)、ステップS26に進む。また、旋回アシスト指令値演算部48は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky2以上の場合(μ勾配≧Ky2)、該図25の示す処理を終了する。
In step S25, the turning assist command
Here, when the μ gradient of the front wheel is less than the predetermined threshold value Ky2 (μ gradient <Ky2), the turning assist command
ステップS26では、旋回アシスト指令値演算部48は、車両がスピンする可能性が高いと判断し、EPSの操舵反力制御を実施する。具体的には、旋回アシスト指令値演算部48は、旋回アシスト指令値をEPSECU26に出力する。この旋回アシスト指令値は、運転者に操舵の切り戻しを促す方向に操舵反力を付加するための指令値になる。これにより、カウンタステア(復帰操舵)を補助するようにトルクを付加する。そして、旋回アシスト指令値演算部48は、該図25の示す処理を終了する。
以上のような処理手順により、旋回アシスト指令値演算部48が旋回特性演算部47の判定結果に基づく処理を行っている。
線形域Cp値推定部49は、線形域のCp値(μ勾配)を推定し、推定したCp値を基に、マップ補正のための補正値(補正比)を算出する。
In step S26, the turning assist command
With the processing procedure as described above, the turning assist command
The linear region Cp
図26は、線形域Cp値推定部49における処理手順を示す。図26に示すように、先ずステップS31において、線形域Cp値推定部49は、各種データを取得する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、車体速度演算部41が算出した車体速度、タイヤスリップ角演算部43が算出した前後輪のスリップ角βf,βr、及びタイヤ横力演算部44が算出した前後輪の横力Fyf,Fyrを取得する。さらに、線形域Cp値推定部49は、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ、及び前後加速度センサ24が検出した前後加速度Gを取得する。
FIG. 26 shows a processing procedure in the linear region Cp
続いてステップS32において、線形域Cp値推定部49は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Vthは、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Vthは15(km/h)である。線形域Cp値推定部49は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きい場合(V>Vth)、ステップS33に進む。また、線形域Cp値推定部49は、車体速度Vが所定のしきい値Vth以下の場合(V≦Vth)、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS31から再び処理を開始する)。
Subsequently, in step S32, the linear region Cp
ステップS33では、線形域Cp値推定部49は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中か否かを判定する。タイヤ特性曲線の線形域とは、横力Fyとスリップ角βtとの相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域である。線形域Cp値推定部49は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中の場合、ステップS14に進む。また、線形域Cp値推定部49は、そうでない場合、例えばタイヤ特性曲線の非線形域(曲線域)で自車両が旋回走行中の場合、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS31から再び処理を開始する)。
In step S33, the linear region Cp
図27は、前記ステップS33の具体的な判定手順を示す。図27に示すように、先ずステップS41において、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS41で取得したヨーレイトγが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、ヨーレイトγの絶対値|γ|が所定の下限値γth1よりも大きく、かつ所定の上限値γth2(γth1<γth2)未満か否かを判定する。例えば、所定の下限値γth1は2(deg/s)である。また、所定の上限値γth2は20(deg/s)である。線形域Cp値推定部49は、ヨーレイトγが所定範囲にある場合(下限値γth1<|γ|<γth2)、ステップS42に進む。また、線形域Cp値推定部49は、そうでない場合、ステップS45に進み、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行していないとの判定をする。
FIG. 27 shows a specific determination procedure of step S33. As shown in FIG. 27, first, in step S41, the linear region Cp
ステップS42では、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS31で取得した前後加速度Gが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、前後加速度Gの絶対値|G|が所定のしきい値Gth未満か否かを判定する。例えば、所定のしきい値Gthは0.2(G)である。線形域Cp値推定部49は、前後加速度Gが所定範囲にある場合(|G|<Gth)、ステップS43に進む。また、線形域Cp値推定部49は、そうでない場合、前記ステップS45に進む。
In step S42, the linear region Cp
ステップS43では、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS31で取得したスリップ角βtが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、スリップ角βtの絶対値|βt|が所定のしきい値βtth未満か否かを判定する。例えば、所定のしきい値βtthは5(deg)である。また、ここでいうスリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの何れかの値である。又は、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの平均値((βf+βr)/2)である。
線形域Cp値推定部49は、スリップ角βtが所定範囲にある場合(|βt|<βtth)、ステップS44に進み、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行しているとの判定をする。また、線形域Cp値推定部49は、そうでない場合、前記ステップS45に進む。
以上のような処理手順により判定を行う。
In step S43, the linear region Cp
When the slip angle βt is within the predetermined range (| βt | <βtth), the linear region Cp
The determination is made according to the above processing procedure.
続いてステップS34において、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS31で取得した横力Fy及びスリップ角βtを基に、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)、すなわちCp値又はμ勾配を算出する。例えば、ここでいう横力Fyは、前後輪の横角Fyf,Fyrの何れかの値である。又は、横力Fyは、前後輪の横角Fyf,Fyrの平均値((Fyf+Fyr)/2)である。また、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの何れかの値である。又は、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの平均値((βf+βr)/2)である。
Subsequently, in step S34, the linear region Cp
続いてステップS35において、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS34で算出した横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)を履歴情報として記憶する。
続いてステップS36において、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS35にて履歴情報として記憶されている、複数の横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)を統計演算する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、履歴情報となる複数の横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)の平均値を算出する(((Fy/βt)1+(Fy/βt)2+・・・+(Fy/βt)N)/N)。
Subsequently, in step S35, the linear region Cp
Subsequently, in step S36, the linear region Cp
続いてステップS37において、線形域Cp値推定部49は、前記ステップS35で記憶した履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きいか否かを判定する。線形域Cp値推定部49は、履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きい場合(N>Nth)、ステップS38に進む。また、線形域Cp値推定部49は、そうでない場合(N≦Nth)、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS31から再び処理を開始する)。
続いてステップS38において、線形域Cp値推定部49は、補正値となる補正比を算出する。具体的には、線形域Cp値推定部49は、基準Cp値Cp0と実測Cp値Cp0’との比を補正比R(=Cp0’/Cp0)を算出する。
Subsequently, in step S37, the linear region Cp
Subsequently, in step S38, the linear region Cp
ここで、実測Cp値Cp0’は、前記ステップS36で得た平均値である。この実測Cp値Cp0’は、実測のCp値からなり、前述のようにタイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中であると判定したときに得た値となる。また、実測Cp値Cp0’は、車両が実装するタイヤのタイヤ特性曲線の線形域におけるCp値に相当する。また、実測Cp値Cp0’は、実装するタイヤのタイヤ特性曲線の線形域での横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)でもある。また、基準Cp値Cp0は、基準路面のタイヤ特性曲線の線形域におけるCp値に相当する。また、基準Cp値Cp0は、基準路面のタイヤ特性曲線において横力Fyとスリップ角βtとの間に線形関係が成立する領域での該横力Fyと該スリップ角βtとの比(Fy/βt)でもある。 Here, the measured Cp value Cp0 'is the average value obtained in step S36. This measured Cp value Cp0 'is made up of the measured Cp value, and is a value obtained when it is determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve as described above. The measured Cp value Cp0 'corresponds to the Cp value in the linear region of the tire characteristic curve of the tire mounted on the vehicle. The measured Cp value Cp0 'is also the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt in the linear region of the tire characteristic curve of the mounted tire. The reference Cp value Cp0 corresponds to the Cp value in the linear region of the tire characteristic curve on the reference road surface. The reference Cp value Cp0 is a ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt in a region where a linear relationship is established between the lateral force Fy and the slip angle βt in the tire characteristic curve on the reference road surface. It is also.
以上のような処理手順により、線形域Cp値推定部49は最終的に補正比Rを算出する。線形域Cp値推定部49は、算出した補正比Rをマップ補正部50に出力する。
補正比Rは、基準Cp値Cp0(基準路面での線形域のμ勾配)よりも実測Cp値Cp0’(実際のタイヤで得られる線形域のμ勾配)の方が大きい場合には、1よりも小さくなる。すなわち、補正比Rは、実際のタイヤで得られるタイヤ特性曲線の線形域のμ勾配の方が立っている場合には、1よりも小さくなる。また、補正比Rは、その反対に、基準Cp値Cp0よりも実測Cp値Cp0’の方が小さい場合には、1よりも大きくなる。すなわち、補正比Rは、実際のタイヤで得られるタイヤ特性曲線の線形域のμ勾配の方が寝ている場合には、1よりも大きくなる。
The linear region Cp
The correction ratio R is greater than 1 when the measured Cp value Cp0 ′ (μ gradient in the linear region obtained with an actual tire) is larger than the reference Cp value Cp0 (μ gradient in the linear region on the reference road surface). Becomes smaller. That is, the correction ratio R is smaller than 1 when the μ gradient in the linear region of the tire characteristic curve obtained with an actual tire is standing. On the contrary, the correction ratio R is larger than 1 when the measured Cp value Cp0 ′ is smaller than the reference Cp value Cp0. That is, the correction ratio R is greater than 1 when the μ gradient in the linear region of the tire characteristic curve obtained with an actual tire is lying.
マップ補正部50は、補正比Rにより、タイヤグリップ状態演算部46が有する基準路面のグリップ特性曲線からなるμ勾配特性マップを補正する。具体的には、マップ補正部50は、グリップ特性曲線の値(Fy/βt,μ勾配)に補正比Rを掛け算する。
図28(a)は、基準路面のグリップ特性曲線からなるμ勾配特性マップ46a(データ)の一例を示す。このμ勾配特性マップ46aは、x軸をFy/βtとし、y軸をμ勾配とした2次元平面で、基準路面のグリップ特性曲線を描く各座標値(x0,y0),(x1,y1),・・・,(xn,yn)(ここで、nは任意の整数)からなる。
マップ補正部50は、このようなμ勾配特性マップ46aの各座標値(xi,yi)(i=0〜n)に対して補正比Rを掛け算して、図28(b)に示すような補正後のμ勾配特性マップ46a(R・xi,R・yi)を作成する。
The
FIG. 28A shows an example of the μ gradient
The
(動作及び作用)
(μ勾配に基づく車両制御)
図29を用いて説明する。
自車両の走行中、車体走行状態推定装置28では、車体速度演算部41が車体速度を算出する(ステップS51)。車体走行状態推定装置28では、タイヤスリップ角推定部44が前後輪のスリップ角βtf,βtrを算出する(ステップS52)。また、車体走行状態推定装置28では、タイヤ横力演算部44が前後輪の横力Fyf,Fyrを算出する(ステップS53)。そして、車体走行状態推定装置28では、Fy/βt演算部45が前後輪それぞれについて、横力Fyf,Fyrとスリップ角βtf,βtrとの比(Fyf/βtf,Fyr/βtr)を算出する(ステップS54)。
(Operation and action)
(Vehicle control based on μ gradient)
This will be described with reference to FIG.
While the host vehicle is traveling, the vehicle body
続いて、車体走行状態推定装置28では、タイヤグリップ状態演算部46が、前後輪のμ勾配特性マップを基に、前後輪のμ勾配を推定する(ステップS55)。そして、車体走行状態推定装置28では、旋回特性演算部47が、前後輪のμ勾配を基に、旋回状態(車両挙動)を判定する(ステップS56)。旋回アシスト指令値演算部48は、その判定結果を基に、操舵反力を付加する制御(EPS制御)のための旋回アシスト指令値を算出する(ステップS56)。
Subsequently, in the vehicle body running
ここで、車体走行状態推定装置28は、μ勾配を基に、スタティックマージンSMを算出している(前記ステップS11)。そして、車体走行状態推定装置28は、算出したスタティックマージンSMを基に、旋回状態(車両挙動)を判定し、その判定結果に基いて操舵制御を実施している。
すなわち、車体走行状態推定装置28は、スタティックマージンSMが正値の場合(SM>0)、旋回特性がアンダーステア傾向であると判定する(前記ステップS15)。このとき、車体走行状態推定装置28は、前輪のμ勾配が所定のしきい値Ky1未満であることを条件に、運転者による操舵の切り増しを抑制する方向に操舵反力を付加する制御を実施する(前記ステップS21→ステップS22→ステップS23→ステップS24)。これにより、車両がドリフトアウトしてしまうのを防止している。
Here, the vehicle body running
That is, when the static margin SM is a positive value (SM> 0), the vehicle body travel
また、車体走行状態推定装置28は、スタティックマージンSMが負値の場合(SM<0)、旋回特性がオーバステア傾向であると判定する(前記ステップS16)。このとき、車体走行状態推定装置28は、前輪のμ勾配横方向成分が所定のしきい値Ky2未満であることを条件に、運転者に操舵の切り戻しを促す方向に操舵反力を付加する制御を実施する(前記ステップS21→ステップS22→ステップS25→ステップS26)。これにより、カウンタステア(復帰操舵)を補助するようにトルクを付加している。これにより、車両がスピンしてしまうのを防止している。
以上のように、μ勾配を所定のしきい値Ky1,Ky2と比較するだけで車輪のグリップ状態を判定している。そして、車輪のグリップ力が限界領域(飽和状態又はその近傍の状態)にあるときに、その摩擦限界に対する余裕度を適切に推定して、その余裕度に合致した操舵反力付加制御を実施している。
In addition, when the static margin SM is a negative value (SM <0), the vehicle body travel
As described above, the grip state of the wheel is determined only by comparing the μ gradient with the predetermined threshold values Ky1 and Ky2. When the wheel grip force is in the limit region (saturated state or in the vicinity thereof), the margin for the friction limit is appropriately estimated, and the steering reaction force addition control that matches the margin is performed. ing.
(マップ補正)
線形域Cp値推定部49は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きく、かつタイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回していると判断できる場合、その旋回走行中に算出(検出される)される横力Fy及びスリップ角βtの比(Fy/βt)を履歴情報として記憶していく。さらに、線形域Cp値推定部49は、平均値を算出していく(前記ステップS31〜ステップS36)。そして、線形域Cp値推定部49は、その履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きくなったとき、補正比R(=Cp0’/Cp0)を算出する(前記ステップS37〜ステップS38)。
(Map correction)
When the vehicle body speed V is larger than the predetermined threshold value Vth and it can be determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve, the linear region Cp
マップ補正部50は、補正比Rにより、タイヤグリップ状態演算部46が有する基準路面のグリップ特性曲線からなるμ勾配特性マップを補正する(前記図28)。
ここで、一般の生産車にあっては、販売後にユーザがタイヤを出荷時と異なるものに交換することが容易に想定される。この場合、車両のタイヤ特性も変化し、システム内で持っていたμ勾配特性マップ(グリップ特性曲線)が成立しなくなる恐れがある。これは次のような理由からである。
The
Here, in a general production vehicle, it is easily assumed that after the sale, the user replaces the tire with one different from that at the time of shipment. In this case, the tire characteristics of the vehicle also change, and there is a possibility that the μ gradient characteristic map (grip characteristic curve) held in the system may not be established. This is for the following reason.
例えば、外周は等しく扁平率の異なる15インチタイヤ及び18インチタイヤを履かせて同一車両でそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を得る。また、このとき、同一の路面μ値(例えば路面μ値=1.0)としてそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を得る。図30は、15インチタイヤ及び18インチタイヤそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を示す。 For example, 15-inch tires and 18-inch tires having the same outer circumference and different flatness ratios are worn, and respective tire characteristic curves (Fy-βt characteristic curves) are obtained with the same vehicle. At this time, tire characteristic curves (Fy-βt characteristic curves) are obtained as the same road surface μ value (for example, road surface μ value = 1.0). FIG. 30 shows tire characteristic curves (Fy-βt characteristic curves) of the 15-inch tire and the 18-inch tire, respectively.
図30に示す結果では、15インチタイヤのタイヤ特性曲線と18インチタイヤのタイヤ特性曲線とが不一致となる。具体的には、18インチタイヤのタイヤ特性曲線に対して、15インチタイヤのタイヤ特性曲線が全体的にスリップ角βtが大きくなる方向にシフトしている。すなわち、15インチタイヤのタイヤ特性曲線がスリップ角βt軸方向に拡大している。詳しくは、スリップ角βtが小さい領域(相関関係が線形関係となる領域)では、15インチタイヤの方が、タイヤ特性曲線の接線の傾き、すなわちμ勾配が小さくなる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、該タイヤ特性曲線の線形域での値が最大値を示すものであり、15インチタイヤになることで、その最大値が小さくなっているとも言える。その一方で、スリップ角βtが大きい領域(例えばμ勾配が零以下の領域)では、15インチタイヤ及び18インチタイヤに関係なく、横力Fyが同一又はほぼ同一の値を示す。 In the result shown in FIG. 30, the tire characteristic curve of the 15-inch tire and the tire characteristic curve of the 18-inch tire are inconsistent. Specifically, the tire characteristic curve of the 15-inch tire is shifted in the direction in which the slip angle βt is increased as a whole with respect to the tire characteristic curve of the 18-inch tire. That is, the tire characteristic curve of the 15-inch tire is expanded in the slip angle βt axis direction. Specifically, in a region where the slip angle βt is small (a region where the correlation is linear), the slope of the tangent of the tire characteristic curve, that is, the μ gradient is smaller in the 15-inch tire. Here, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve shows the maximum value in the linear region of the tire characteristic curve, and it can be said that the maximum value becomes smaller by using a 15-inch tire. On the other hand, in a region where the slip angle βt is large (for example, a region where the μ gradient is zero or less), the lateral force Fy shows the same or almost the same value regardless of the 15-inch tire and the 18-inch tire.
図31は、グリップ特性曲線上で対比した結果を示す。図31に示すように、グリップ特性曲線でも、15インチタイヤと18インチタイヤとの間には誤差がある。具体的には、グリップ特性曲線のμ勾配の最大値が、図31に示す特性図の原点を通る直線(説明のために記載したに過ぎない仮想的な線)上を移動するようになる。そして、図30と同様な結果として、15インチタイヤになると、μ勾配の最大値が小さくなる。 FIG. 31 shows the result of comparison on the grip characteristic curve. As shown in FIG. 31, there is an error between the 15-inch tire and the 18-inch tire even in the grip characteristic curve. Specifically, the maximum value of the μ gradient of the grip characteristic curve moves on a straight line passing through the origin of the characteristic diagram shown in FIG. 31 (virtual line described only for explanation). As a result similar to that of FIG. 30, the maximum value of the μ gradient becomes smaller when a 15-inch tire is used.
さらに、図31に示すように、グリップ特性曲線は、その形を維持して大きさが異なるものとなる。すなわち、グリップ特性曲線は、相似形で大きさが異なるものとなる。本例では、15インチタイヤになると、グリップ特性曲線の形状が縮小する。これは、15インチタイヤになると、そのタイヤ特性曲線(図30)がスリップ角βt軸方向に拡大することを指し示す。すなわち、このようなグリップ特性曲線の変化は、図30に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線aとの交点(同図中に○印で示す交点)で得られるタイヤ特性曲線(非線形域)の接線の傾き、すなわちμ勾配が、15インチタイヤの方が小さくなることで現れる。 Further, as shown in FIG. 31, the grip characteristic curves are different in size while maintaining their shapes. That is, the grip characteristic curves are similar and have different sizes. In this example, when a 15-inch tire is used, the shape of the grip characteristic curve is reduced. This indicates that the tire characteristic curve (FIG. 30) expands in the slip angle βt axis direction when the tire is a 15-inch tire. That is, as shown in FIG. 30, such a change in the grip characteristic curve is a tire characteristic curve obtained at an intersection with an arbitrary straight line a passing through the origin of the tire characteristic curve (intersection indicated by a circle in the figure). The slope of the tangential line (non-linear region), that is, the μ gradient appears when the 15-inch tire becomes smaller.
ここで、例えば、18インチタイヤから得たμ勾配特性マップをタイヤグリップ状態演算部46が有しているような場合を考える。このような場合に実際には15インチタイヤを車両に履かせたとする。この場合、タイヤグリップ状態演算部46は、18インチタイヤを基に得たμ勾配特性マップを参照して、実測の横力Fy及びスリップ角βtに基づいて(その比Fy/βtに基づいて)、μ勾配を算出することになる。
Here, for example, consider a case where the tire grip
しかし、前述のように、15インチタイヤのグリップ特性曲線と18インチタイヤのグリップ特性曲線との間に誤差があるため、算出したμ勾配は、その誤差を含み、推定精度が低下したものとなる。すなわち、図31に示すように、本来であれば実装する15インチタイヤのグリップ特性曲線から実測点に対応するμ勾配を得なければならない。しかしながら、そのまま18インチタイヤのグリップ特性曲線から実測点に対応するμ勾配を得ているため、その得たμ勾配が誤差を含むことになる。例えば、μ勾配を大きく見積もってしまう。 However, as described above, since there is an error between the grip characteristic curve of the 15-inch tire and the grip characteristic curve of the 18-inch tire, the calculated μ gradient includes the error and the estimation accuracy is reduced. . That is, as shown in FIG. 31, it is necessary to obtain the μ gradient corresponding to the actual measurement point from the grip characteristic curve of the 15-inch tire that is originally mounted. However, since the μ gradient corresponding to the actual measurement point is obtained as it is from the grip characteristic curve of the 18-inch tire, the obtained μ gradient includes an error. For example, the μ gradient is greatly estimated.
これに対して、本実施形態では、マップ補正部50は、補正比Rにより、タイヤグリップ状態演算部46が有するμ勾配特性マップを補正している。具体的には、マップ補正部50は、μ勾配特性マップの値(Fy/βt,μ勾配)に補正比Rを掛け算してμ勾配特性マップを補正している。
図32は、補正後のμ勾配特性マップの形状を示す。図32に示すように、μ勾配特性マップをなすグリップ特性曲線は、R倍されることで、原点を固定して、Fy/βt軸(x軸)方向及びμ勾配軸(y軸)方向でR倍変化する。これにより、グリップ特性曲線の形状は拡大又は縮小する。この結果、μ勾配特性マップは、基準路面で得たグリップ特性曲線から実装するタイヤのグリップ特性曲線に変更されたものとなる。
On the other hand, in this embodiment, the
FIG. 32 shows the shape of the μ gradient characteristic map after correction. As shown in FIG. 32, the grip characteristic curve forming the μ gradient characteristic map is multiplied by R so that the origin is fixed, and in the Fy / βt axis (x axis) direction and the μ gradient axis (y axis) direction. R times change. Thereby, the shape of the grip characteristic curve is enlarged or reduced. As a result, the μ gradient characteristic map is changed from the grip characteristic curve obtained on the reference road surface to the grip characteristic curve of the mounted tire.
前述の例に当てはめると、基準Cp値Cp0は、18インチタイヤ(基準タイヤ)のタイヤ特性曲線の線形域のCp値になる。また、実測Cp値Cp0’は、車両が実装する15インチタイヤのタイヤ特性曲線の線形域のCp値になる。
マップ補正部50は、このような基準Cp値Cp0と実測Cp値Cp0’との比である補正比R(=Cp0’/Cp0)をμ勾配特性マップ(18インチタイヤのグリップ特性曲線)をなす各値に掛け算する。これにより、μ勾配特性マップは、Fy/βt軸方向及びμ勾配軸方向でR倍変化する。すなわち、図31に示すように、μ勾配特性マップの形状は、原点を固定して、Fy/βt軸方向及びμ勾配軸方向でR倍だけ縮小する。この結果、μ勾配特性マップは、18インチタイヤのグリップ特性曲線から実装する15インチタイヤのグリップ特性曲線に変更されたものとなる。
When applied to the above example, the reference Cp value Cp0 is a Cp value in a linear region of a tire characteristic curve of an 18-inch tire (reference tire). The measured Cp value Cp0 ′ is a Cp value in the linear region of the tire characteristic curve of the 15-inch tire mounted on the vehicle.
The
そして、タイヤグリップ状態演算部46は、補正したμ勾配特性マップを基に、μ勾配を算出するようになる。これにより、算出されたμ勾配は、高い精度で推定されたものとなる。そして、車体走行状態推定装置28は、旋回状態(車両挙動)を判定する。EPSECU26は、その判定結果を基に、操舵アシスト指令によりEPSモータ27を制御する。
The tire grip
(実施形態の変形例)
(1)この実施形態では、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行していると判断できる場合、その旋回走行中の横力Fy及びスリップ角βtを記憶し、平均値として実測Cp値Cp0’を算出している。しかし、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、システムのメモリや処理能力に余裕があれば、旋回中の有無にかかわらず、走行中(旋回の他、直進も含む走行中)に横力Fy及びスリップ角βtを計測して、近似曲線としてタイヤ特性曲線を得る。そして、近似曲線として得たタイヤ特性曲線の原点近傍、すなわちタイヤ特性曲線の線形域から実測Cp値Cp0’を算出することもできる。
(Modification of the embodiment)
(1) In this embodiment, when it can be determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve, the lateral force Fy and the slip angle βt during the turning are stored, and the measured Cp value is averaged. Cp0 ′ is calculated. However, the present embodiment is not limited to this. That is, if there is a margin in the memory and processing capacity of the system, the lateral force Fy and the slip angle βt are measured during traveling (traveling including straight traveling in addition to turning) regardless of whether or not the vehicle is turning, and an approximate curve As a tire characteristic curve is obtained. The measured Cp value Cp0 ′ can also be calculated from the vicinity of the origin of the tire characteristic curve obtained as an approximate curve, that is, from the linear region of the tire characteristic curve.
(2)この実施形態では、接線勾配相関関係マップであるμ勾配特性マップが、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)及びμ勾配を座標軸とする2次元平面に存在するものとして、連続した特性線からなる2次元曲線として表現されたものである。しかし、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、接線勾配相関関係マップを、横力Fy、スリップ角βt及びμ勾配を変数として数式表現(関数表現)y=f(x)(xはFy/βtに対応、yはμ勾配に対応)されたものとすることもできる。この場合、補正比Rによる補正後は、数式y/R=f(x/R)となる。 (2) In this embodiment, the μ gradient characteristic map, which is a tangential gradient correlation map, exists on a two-dimensional plane with the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt and the μ gradient as a coordinate axis. Is expressed as a two-dimensional curve consisting of continuous characteristic lines. However, the present embodiment is not limited to this. That is, the tangential gradient correlation map is expressed by mathematical expression (function expression) y = f (x) with the lateral force Fy, slip angle βt and μ gradient as variables (x corresponds to Fy / βt, y corresponds to μ gradient) It can also be made. In this case, after correction by the correction ratio R, the equation y / R = f (x / R) is obtained.
(3)この実施形態では、横力Fyとスリップ角βtとの関係から、種々の演算を行っている。これに対して、制駆動力Fxとスリップ率λとの関係、又はタイヤ力Fとスリップ度Sとの関係に置き換えて、種々の演算を行うこともできる。すなわち例えば、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)を基に、グリップ特性曲線(μ勾配特性マップ)を参照してμ勾配を得ることもできる(前記図9参照)。また、タイヤ力Fとスリップ度Sとの比(F/S)を基に、グリップ特性曲線(μ勾配マップ)を参照してμ勾配を得ることもできる(前記図15参照)。
(4)この実施形態では、統計演算により平均値を算出している(前記ステップS36)。これに対して、他の統計演算、例えば最頻値等により値を算出することもできる。
(3) In this embodiment, various calculations are performed from the relationship between the lateral force Fy and the slip angle βt. On the other hand, various calculations can be performed in place of the relationship between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ or the relationship between the tire force F and the slip degree S. That is, for example, based on the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ, the μ gradient can be obtained by referring to the grip characteristic curve (μ gradient characteristic map) (see FIG. 9). Further, based on the ratio (F / S) between the tire force F and the slip degree S, a μ gradient can be obtained by referring to a grip characteristic curve (μ gradient map) (see FIG. 15).
(4) In this embodiment, the average value is calculated by statistical calculation (step S36). On the other hand, the value can also be calculated by other statistical calculation, for example, the mode value.
(5)自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度とを基に算出した検出値比が、ドライ路面で得られるタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比以下となるとき、該検出値比を接線勾配相関関係マップの補正に用いることもできる。すなわち、ドライ路面を基準に検出値比を選定することもできる。
(6)各輪それぞれについて基準路面のグリップ特性曲線を備え、各輪についてμ勾配を算出し、算出した各輪のμ勾配を基に走行制御することもできる。また、また、全輪について、ある一つのμ勾配を算出することもできる。
(7)スリップ度は、地面に対するスリップ力の方向で車輪接地面の相対速度ベクトルを表す値でもある。
(5) The tire in a region where the detected value ratio calculated based on the tire force and the slip degree detected while the host vehicle is traveling has a linear relationship between the tire force and the slip degree obtained on the dry road surface. The detected value ratio can also be used to correct the tangential gradient correlation map when the force is equal to or less than the ratio of the slip degree. That is, the detection value ratio can be selected based on the dry road surface.
(6) It is also possible to provide a grip characteristic curve of the reference road surface for each wheel, calculate a μ gradient for each wheel, and control traveling based on the calculated μ gradient of each wheel. Moreover, a certain μ gradient can be calculated for all the wheels.
(7) The slip degree is also a value representing the relative speed vector of the wheel contact surface in the direction of the slip force with respect to the ground.
なお、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置を実現する。また、タイヤ横力演算部44は、車輪のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段を実現する。また、タイヤスリップ角演算部43は、前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段を実現する。また、タイヤグリップ状態演算部46は、前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との比である検出値比を算出する比算出手段を実現する。また、μ勾配特性マップ46aは、基準タイヤにより基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の前記基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線で想定してモデル化した接線勾配相関関係マップを実現する。
In this embodiment, a vehicle ground contact surface friction state estimation device for estimating the ground contact surface grip characteristics of the vehicle wheel is realized. Further, the tire lateral force calculation unit 44 realizes tire force detection means for detecting the tire force of the wheel. Further, the tire slip
ここで、基準値比とは、基準タイヤにより基準路面(例えば路面μ値μ=1)で得られる制駆動力や横力を示すタイヤ力とスリップ率やスリップ角を示すスリップ度との比となる。また、タイヤ力とスリップ度との相関関係が成立する連続した特性線とは、2次平面に存在するものとして表現できる線(曲線を含む)である。その2次元マップは、縦軸及び横軸の何れか一方がタイヤ力及びスリップの何れか一方となり、縦軸及び横軸の何れか他方がタイヤ力及びスリップの何れか他方となる。この実施形態では、例えば、特性線は、図14に示すように、横軸がスリップ角βtとなり縦軸が横力Fyとなる座標上のFy−βt特性曲線となる。
そして、前記基準値比における接線の傾きとは、タイヤ力とスリップ度との相関関係が成立する連続した特性線で基準値比で特定できる点の接線の傾きとなる。接線勾配相関関係マップは、このような基準値比と接線の傾きとの相関関係を曲線で想定してモデル化したものとなる。
Here, the reference value ratio is a ratio between a tire force indicating braking / driving force and lateral force obtained on a reference road surface (for example, road surface μ value μ = 1) by a reference tire and a slip ratio indicating a slip ratio and a slip angle. Become. Moreover, the continuous characteristic line in which the correlation between the tire force and the slip degree is established is a line (including a curve) that can be expressed as existing on the secondary plane. In the two-dimensional map, one of the vertical axis and the horizontal axis is one of the tire force and the slip, and the other of the vertical axis and the horizontal axis is the other of the tire force and the slip. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 14, the characteristic line is a Fy-βt characteristic curve on coordinates where the horizontal axis is the slip angle βt and the vertical axis is the lateral force Fy.
The tangential slope in the reference value ratio is a tangent slope of a point that can be specified by the reference value ratio on a continuous characteristic line in which the correlation between the tire force and the slip degree is established. The tangential gradient correlation map is modeled on the assumption that the correlation between the reference value ratio and the tangent slope is a curve.
また、タイヤグリップ状態演算部46は、前記タイヤ力検出手段が検出した現在のタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度とを基に前記比算出手段が算出した検出値比を前記基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを前記接線勾配相関関係マップを参照して得て、前記接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力するグリップ特性出力手段を実現する。また、線形域Cp値推定部49及びマップ補正部50は、前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域で前記比算出手段が算出した検出値比と、前記接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記接線勾配相関関係マップを補正する補正手段を実現する。
Further, the tire grip
また、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、基準タイヤにより基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線でモデル化した接線勾配相関関係マップを用い、検出タイヤ力と検出スリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該検出タイヤ力と検出スリップ度との比である検出値比と、前記接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記接線勾配相関関係マップを補正する補正ステップと、現在の検出タイヤ力と現在の検出スリップ度との比である検出値比を前記基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを前記接線勾配相関関係マップを参照して得て、前記接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力する出力ステップと、を有する車両接地面摩擦状態推定方法を実現する。 Further, in this embodiment, in the vehicle contact surface friction state estimation method for estimating the contact surface grip characteristics of the vehicle wheel, the ratio of the wheel tire force obtained on the reference road surface by the reference tire and the slip degree of the wheel Using a tangential gradient correlation map in which a correlation between a certain reference value ratio and a slope of a tangent in a reference value ratio of continuous characteristic lines in which a correlation between the tire force and the slip degree is established is modeled by a curve, The detected value ratio, which is the ratio between the detected tire force and the detected slip degree in a region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship, and the tire force and the slip degree in the tangential gradient correlation map The ratio of the tire force to the reference value ratio of the slip degree in a region where the correlation is a linear relationship is used as a correction coefficient, and the tangential gradient correlation map is corrected based on the correction coefficient. The detected value ratio, which is the ratio between the correction step and the current detected tire force and the current detected slip degree, is used as the reference value ratio, and the tangent gradient corresponding to the reference value ratio is referred to the tangential gradient correlation map. An output step of outputting the slope of the tangent as a grip characteristic parameter indicating the grip characteristic of the wheel is obtained.
(実施形態の効果)
(1)車両走行状態推定装置28は、基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が成立する連続した特性線の前記基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線(グリップ特性曲線)でモデル化した接線勾配相関関係マップを備える。
また、車両走行状態推定装置28は、検出した現在のタイヤ力と現在のスリップ度との検出値比を基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを接線勾配相関関係マップを参照して得て、前記接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力する。
(Effect of embodiment)
(1) The vehicle running
Further, the vehicle running
そして、車両走行状態推定装置28は、検出したタイヤ力と検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域での検出値比と、接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、補正係数を基に接線勾配相関関係マップを補正する。
ここで、タイヤ特性が異なる場合に、タイヤ力とスリップ度との比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が成立する連続した特性線の該比における接線の傾きとの相関関係(グリップ特性曲線)が異なることがある。このとき、タイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の該タイヤ力と該スリップ度との比も異なるものとなる。
Then, the vehicle running
Here, when the tire characteristics are different, the ratio of the tire force and the slip degree, and the slope of the tangent line at the ratio of the continuous characteristic lines where the correlation between the tire force and the slip degree (tire characteristic curve) is established. (Grip characteristic curve) may be different. At this time, the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation (tire characteristic curve) between the tire force and the slip degree is linear is also different.
このような場合に、前記比と前記接線の傾きとの相関関係(グリップ特性曲線)の変化と、タイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の該タイヤ力と該スリップ度との比の変化との間には、ある相関がある。
以上のような構成において、グリップ特性パラメータとして出力される接線勾配相関関係マップの接線の傾きは、タイヤの摩擦限界又はタイヤ摩擦限界までの余裕度といったようなタイヤのグリップ特性を示すものとなる。
In such a case, a change in the correlation (grip characteristic curve) between the ratio and the slope of the tangent and the tire force in a region where the correlation between the tire force and the slip degree (tire characteristic curve) is a linear relationship. And a change in the ratio of the slip ratio has a certain correlation.
In the configuration as described above, the tangential slope of the tangential gradient correlation map output as the grip characteristic parameter indicates the grip characteristic of the tire such as the tire friction limit or the margin to the tire friction limit.
これにより、タイヤのグリップ特性を適切に推定することが可能となる。
また、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の検出値比と相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の基準値比とを基に接線勾配相関関係マップ(グリップ特性曲線)を補正することで、接線勾配相関関係マップを該検出値比が得られるタイヤ特性のものに合致させることができる。
これにより、タイヤを履き替えた場合でも、その実装するタイヤのグリップ特性を適切に推定できる。
This makes it possible to properly estimate the grip characteristics of the tire.
Also, a tangential gradient correlation map (grip characteristic curve) based on the detected value ratio of the region where the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship and the reference value ratio of the region where the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship ), The tangential gradient correlation map can be matched with that of the tire characteristic that provides the detected value ratio.
Thereby, even when the tire is changed, the grip characteristic of the tire to be mounted can be appropriately estimated.
(2)接線勾配相関関係マップは、基準値比及び接線の傾きを座標軸とする2次元平面に存在するものとして、連続した特性線からなる2次元曲線として表現されたものである。
この場合、補正手段は、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の検出値比を相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域の基準値比で除して得た補正係数を、接線勾配相関関係マップの基準値比と接線の傾きとにそれぞれ掛け算して該接線勾配相関関係マップの補正をする。
これにより、タイヤを履き替えた場合に接線勾配相関関係マップに生じる誤差と、検出値比を基準値比で除した値との間の相関関係を利用して、接線勾配相関関係マップを適切に補正できる。
(2) The tangential gradient correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines, assuming that the tangential gradient correlation map exists on a two-dimensional plane having the reference value ratio and the tangent slope as coordinate axes.
In this case, the correction means obtains a correction coefficient obtained by dividing the detected value ratio of the region where the correlation (tire characteristic curve) is linear by the reference value ratio of the region where the correlation (tire characteristic curve) is linear. Is multiplied by the reference value ratio of the tangential gradient correlation map and the gradient of the tangent, respectively, to correct the tangential gradient correlation map.
As a result, the tangent gradient correlation map can be appropriately set using the correlation between the error that occurs in the tangential gradient correlation map when the tire is changed and the value obtained by dividing the detected value ratio by the reference value ratio. Can be corrected.
(3)接線勾配相関関係マップは、前記基準値比を変数xとし、前記接線の傾きを変数yとした場合、
y=f(x)
として関数表現されたものである。
この場合、補正手段は、検出値比を基準値比で除して得た補正係数Rを基に、
y/R=f(x/R)
として接線勾配相関関係マップの補正をする。
これにより、タイヤを履き替えた場合に接線勾配相関関係マップに生じる誤差と、検出値比を基準値比で除した値との間の相関関係を利用して、接線勾配相関関係マップを適切に補正できる。
(3) In the tangential gradient correlation map, when the reference value ratio is a variable x and the slope of the tangent is a variable y,
y = f (x)
Is expressed as a function.
In this case, the correcting means is based on the correction coefficient R obtained by dividing the detected value ratio by the reference value ratio.
y / R = f (x / R)
The tangent gradient correlation map is corrected as follows.
As a result, the tangent gradient correlation map can be appropriately set using the correlation between the error that occurs in the tangential gradient correlation map when the tire is changed and the value obtained by dividing the detected value ratio by the reference value ratio. Can be corrected.
(4)補正手段は、自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度とを基に算出した複数の検出値比を統計演算し、その統計演算結果を接線勾配相関関係マップの補正に用いる。
これにより、適切な検出値比により接線勾配相関関係マップを補正できる。
(5)補正手段は、自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度とを基に算出した検出値比が、ドライ路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比以下となるとき、該検出値比を接線勾配相関関係マップの補正に用いる。
これにより、ドライ路面を基準にして検出値比を選定することができ、結果として、適切な検出値比により接線勾配相関関係マップを補正できる。
(4) The correction means statistically calculates a plurality of detected value ratios calculated based on the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle, and uses the statistical calculation result for correcting the tangential gradient correlation map. .
Thus, the tangential gradient correlation map can be corrected with an appropriate detection value ratio.
(5) The correction means calculates the correlation between the tire force of the wheel obtained on the dry road surface and the slip degree of the wheel based on the detected value ratio calculated based on the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle ( When the tire characteristic curve is equal to or less than the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the relationship is linear, the detected value ratio is used to correct the tangential gradient correlation map.
As a result, the detection value ratio can be selected based on the dry road surface, and as a result, the tangential gradient correlation map can be corrected with an appropriate detection value ratio.
(6)自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるか否かを判定する判定手段を備える(前記ステップS33)。
この場合、補正手段は、判定手段が相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となると判定した場合、タイヤ特性相関関係マップの補正を行う。
これにより、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるときの検出値比を適切に検出できる。
(6) A determination means is provided for determining whether or not the correlation (tire characteristic curve) between the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle is a linear relationship (step S33).
In this case, when the determination unit determines that the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship, the correction unit corrects the tire characteristic correlation map.
Thereby, it is possible to appropriately detect the detected value ratio when the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship.
(7)判定手段は、車両走行状態を基に、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるか否かを判定する(前記図27)。
タイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が、車両走行状態に応じて線形域と非線形域とで変化するため、車両走行状態を参照することで、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域を適切に検出できる。
(7) The determining means determines whether or not the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship based on the vehicle running state (FIG. 27).
Since the correlation (tire characteristic curve) between the tire force and the slip degree changes in a linear region and a non-linear region depending on the vehicle traveling state, the correlation (tire characteristic curve) is obtained by referring to the vehicle traveling state. A region having a linear relationship can be appropriately detected.
(8)判定手段は、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度の少なくとも何れかの大きさが、零の含む所定値範囲内になる場合、相関関係が直線関係となると判定する(前記図27)。
タイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度に応じて線形域と非線形域とで変化するため、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度を参照することで、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域を適切に検出できる。
(8) The determining means determines that the correlation is a linear relationship when at least one of the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle is within a predetermined value range including zero (see FIG. 27). ).
Since the correlation (tire characteristic curve) between the tire force and the slip degree changes in a linear region and a non-linear region according to the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle, the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle are changed. By referring to, it is possible to appropriately detect a region where the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship.
(9)接線勾配相関関係マップは、タイヤ力をスリップ度で除して得た基準値比が増加すると、接線の傾きが零から最大値まで増加するものである(前記図16)。ここで、前記最大値は、前記接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比である。
この接線勾配相関関係マップは、基準値比と相関関係(タイヤ特性曲線)の接線の傾きとの相関関係を適切に表現している。
これにより、タイヤのグリップ特性を適切に推定することが可能となる。
(9) In the tangential gradient correlation map, when the reference value ratio obtained by dividing the tire force by the slip degree increases, the tangential gradient increases from zero to the maximum value (FIG. 16). Here, the maximum value is a reference value ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree in the tangential gradient correlation map is a linear relationship.
This tangential gradient correlation map appropriately represents the correlation between the reference value ratio and the tangent slope of the correlation (tire characteristic curve).
Thereby, it becomes possible to estimate the grip characteristic of a tire appropriately.
(10)タイヤ力はタイヤの横力であり、スリップ度はタイヤのスリップ角である。
これにより、タイヤの横力及びスリップ角に関するグリップ特性を適切に推定することが可能となる。
(11)タイヤ力はタイヤの制駆動力であり、スリップ度はタイヤのスリップ率である。
これにより、タイヤの制駆動力及びスリップ率に関するグリップ特性を適切に推定することが可能となる。
(10) The tire force is a lateral force of the tire, and the slip degree is a tire slip angle.
This makes it possible to appropriately estimate the grip characteristics related to the lateral force and slip angle of the tire.
(11) The tire force is a braking / driving force of the tire, and the slip degree is a tire slip ratio.
Thereby, it is possible to appropriately estimate the grip characteristics related to the braking / driving force and the slip ratio of the tire.
43 タイヤスリップ角演算部、44 タイヤ横力演算部、45 Fy/βt演算部、46 タイヤグリップ状態演算部、46a μ勾配特性マップ、49 線形域Cp値推定部、50 マップ補正部 43 tire slip angle calculation unit, 44 tire lateral force calculation unit, 45 Fy / βt calculation unit, 46 tire grip state calculation unit, 46a μ gradient characteristic map, 49 linear region Cp value estimation unit, 50 map correction unit
Claims (12)
車輪のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段と、
前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段と、
前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との比である検出値比を算出する比算出手段と、
基準タイヤにより基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の前記基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線で想定してモデル化した接線勾配相関関係マップと、
前記タイヤ力検出手段が検出した現在のタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度とを基に前記比算出手段が算出した検出値比を前記基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを前記想定した接線勾配相関関係マップを参照して得て、その得た接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力するグリップ特性出力手段と、
前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域で前記比算出手段が算出した検出値比と、前記想定した接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記接線勾配相関関係マップを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする車両接地面摩擦状態推定装置。 In the vehicle ground contact surface friction state estimation device for estimating the ground contact surface grip characteristics of the vehicle wheel,
Tire force detection means for detecting the tire force of the wheels;
Slip degree detecting means for detecting the slip degree of the wheel;
Ratio calculating means for calculating a detection value ratio that is a ratio between the tire force detected by the tire force detecting means and the slip degree detected by the slip degree detecting means;
The reference value ratio, which is the ratio between the wheel tire force of the wheel obtained by the reference tire on the reference road surface and the slip degree of the wheel, and the reference value ratio of the continuous characteristic line where the correlation between the tire force and the slip degree is established. A tangential gradient correlation map modeled assuming a correlation with the slope of the tangent in the curve,
The detection value ratio calculated by the ratio calculation unit based on the current tire force detected by the tire force detection unit and the current slip degree detected by the slip degree detection unit is set as the reference value ratio, and the reference value ratio Grip characteristic output means for obtaining the inclination of the tangent line corresponding to the assumed tangent gradient correlation map, and outputting the obtained inclination of the tangent line as a grip characteristic parameter indicating a grip characteristic of the wheel;
The detected value ratio calculated by the ratio calculating means in the region where the correlation between the tire force detected by the tire force detecting means and the slip degree detected by the slip degree detecting means is a linear relationship, and the assumed tangential gradient correlation The ratio of the reference value ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree in the relationship map is a linear relationship is used as a correction coefficient, and the tangential gradient correlation is based on the correction coefficient. Correction means for correcting the map;
A vehicle ground contact surface friction state estimation device comprising:
前記補正手段は、前記検出値比を前記基準値比で除して得た補正係数を、前記基準値比と前記接線の傾きとにそれぞれ掛け算して前記接線勾配相関関係マップの補正をすることを特徴とする請求項1に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 The tangential gradient correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines, assuming that the tangential gradient correlation map exists on a two-dimensional plane having the reference value ratio and the tangent slope as coordinate axes,
The correction means corrects the tangential gradient correlation map by multiplying a correction coefficient obtained by dividing the detected value ratio by the reference value ratio by the reference value ratio and the slope of the tangent line, respectively. The vehicle ground contact surface friction state estimation device according to claim 1.
y=f(x)
として関数表現されたものであり、
前記補正手段は、前記検出値比を前記基準値比で除して得た補正係数Rを基に、
y/R=f(x/R)
として前記接線勾配相関関係マップの補正をすることを特徴とする請求項2に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 The tangential gradient correlation map has the reference value ratio as a variable x and the slope of the tangent as a variable y.
y = f (x)
Is expressed as a function as
The correction means is based on a correction coefficient R obtained by dividing the detected value ratio by the reference value ratio.
y / R = f (x / R)
The vehicle contact surface friction state estimation device according to claim 2, wherein the tangential gradient correlation map is corrected as follows.
前記補正手段は、前記判定手段が前記相関関係が直線関係となると判定した場合、前記タイヤ特性相関関係マップの補正を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 Determining means for determining whether or not the correlation between the tire force detected by the tire force detecting means and the slip degree detected by the slip degree detecting means during traveling of the host vehicle is a linear relationship;
The vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the correction unit corrects the tire characteristic correlation map when the determination unit determines that the correlation is a linear relationship. Ground surface friction estimation device.
前記最大値は、前記接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 The tangential gradient correlation map is such that when the reference value ratio obtained by dividing the tire force by the slip degree increases, the slope of the tangent increases from zero to the maximum value,
2. The maximum value is a reference value ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree in the tangential gradient correlation map is a linear relationship. The vehicle ground contact surface friction state estimation device according to any one of? 8.
基準タイヤにより基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との比である基準値比と、該タイヤ力と該スリップ度との相関関係が成立する連続した特性線の基準値比における接線の傾きとの相関関係を曲線で想定してモデル化した接線勾配相関関係マップを用い、
検出タイヤ力と検出スリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該検出タイヤ力と検出スリップ度との比である検出値比と、前記想定した接線勾配相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記接線勾配相関関係マップを補正する補正ステップと、
現在の検出タイヤ力と現在の検出スリップ度との比である検出値比を前記基準値比とし、該基準値比に対応する前記接線の傾きを前記想定した接線勾配相関関係マップを参照して得て、その得た接線の傾きを車輪のグリップ特性を示すグリップ特性パラメータとして出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定方法。 In the vehicle ground contact surface friction state estimation method for estimating the ground contact surface grip characteristics of the vehicle wheel,
A reference value ratio, which is a ratio between the tire force of the wheel obtained on the reference road surface by the reference tire and the slip degree of the wheel, and a reference value ratio of a continuous characteristic line where the correlation between the tire force and the slip degree is established. Using a tangential gradient correlation map that is modeled assuming a correlation with the slope of the tangent in the curve,
The detected value ratio, which is the ratio of the detected tire force and the detected slip degree in a region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship, and the tire force and the slip degree of the assumed tangential gradient correlation map A correction step that corrects the tangential gradient correlation map based on the correction coefficient, with the ratio of the reference value ratio between the tire force and the slip ratio in a region where the correlation with the linear relationship is a correction coefficient;
The detected value ratio that is the ratio of the current detected tire force and the current detected slip degree is set as the reference value ratio, and the inclination of the tangent corresponding to the reference value ratio is referred to the assumed tangential gradient correlation map. An output step for outputting the obtained tangent slope as a grip characteristic parameter indicating the grip characteristic of the wheel;
A vehicle ground contact surface friction state estimation method comprising:
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