JP3119010B2 - 路面摩擦係数検出装置 - Google Patents
路面摩擦係数検出装置Info
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- JP3119010B2 JP3119010B2 JP05042892A JP4289293A JP3119010B2 JP 3119010 B2 JP3119010 B2 JP 3119010B2 JP 05042892 A JP05042892 A JP 05042892A JP 4289293 A JP4289293 A JP 4289293A JP 3119010 B2 JP3119010 B2 JP 3119010B2
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のタイヤと路面
の間の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出装置に関す
る。
の間の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】路面摩擦係数を検出する方法として、従
来より種々の提案がされている。例えば、特開昭６１−
９４８６４号公報には、車輪が滑った時のばね上車輪荷
重とブレーキトルクの関係から路面摩擦係数を検出する
方法が示されている。また、他の方法として、前輪舵
角、後輪舵角、および車速より推定ヨーレートと推定横
加速度を演算し、センサから得た実際に発生しているヨ
ーレートと横加速度と比較してスリップ判定を行い、そ
して、スリップ判定が１００ｍｓｅｃ以上に渡って成立
した時の実横加速度より路面摩擦係数を検出する方法も
提案されている。
来より種々の提案がされている。例えば、特開昭６１−
９４８６４号公報には、車輪が滑った時のばね上車輪荷
重とブレーキトルクの関係から路面摩擦係数を検出する
方法が示されている。また、他の方法として、前輪舵
角、後輪舵角、および車速より推定ヨーレートと推定横
加速度を演算し、センサから得た実際に発生しているヨ
ーレートと横加速度と比較してスリップ判定を行い、そ
して、スリップ判定が１００ｍｓｅｃ以上に渡って成立
した時の実横加速度より路面摩擦係数を検出する方法も
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術のうち、前者は、横方向の運動を考慮していないた
め、旋回時における路面摩擦係数の検出精度が悪くな
る、車輪が滑らなければ路面摩擦係数を検出できない
ため通常の走行状態では路面摩擦係数を検出する機会が
ほとんどない、等の課題がある。また、後者において
は、タイヤスリップ状態でなければ路面摩擦係数が検
出できないため、通常の走行状態では路面摩擦係数を検
出する機会がほとんどない、コーナリングフォースと
タイヤスリップ角が比例関係にあるとして推定横加速度
を求めているため、路面摩擦係数の検出精度が高くな
い、等の課題がある。
術のうち、前者は、横方向の運動を考慮していないた
め、旋回時における路面摩擦係数の検出精度が悪くな
る、車輪が滑らなければ路面摩擦係数を検出できない
ため通常の走行状態では路面摩擦係数を検出する機会が
ほとんどない、等の課題がある。また、後者において
は、タイヤスリップ状態でなければ路面摩擦係数が検
出できないため、通常の走行状態では路面摩擦係数を検
出する機会がほとんどない、コーナリングフォースと
タイヤスリップ角が比例関係にあるとして推定横加速度
を求めているため、路面摩擦係数の検出精度が高くな
い、等の課題がある。
【０００４】これに対し本発明は、実横加速度が発生す
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転していないタイ
ヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリップ
状態のいずれの状態であっても路面摩擦係数を求められ
るようにする。これにより、本発明は、自動車の運転中
に路面摩擦係数を検出する機会を増大させることを目的
とする。さらに本発明は、路面摩擦係数の検出精度を向
上させることを目的とする。
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転していないタイ
ヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリップ
状態のいずれの状態であっても路面摩擦係数を求められ
るようにする。これにより、本発明は、自動車の運転中
に路面摩擦係数を検出する機会を増大させることを目的
とする。さらに本発明は、路面摩擦係数の検出精度を向
上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、スリップ角とコーナリングフォースの関
係から求められる横加速度が、路面摩擦係数の関数とな
ることを利用する。本発明は、各種センサの出力から車
輪のスリップ角を推定する手段、このスリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する手段、このコーナリング
フォースから推定横加速度を求める手段を設け、以上の
各手段から得た推定横加速度と、実横加速度を検出する
手段から得た実横加速度との比を求め、この比から路面
摩擦係数を求める。
め、本発明は、スリップ角とコーナリングフォースの関
係から求められる横加速度が、路面摩擦係数の関数とな
ることを利用する。本発明は、各種センサの出力から車
輪のスリップ角を推定する手段、このスリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する手段、このコーナリング
フォースから推定横加速度を求める手段を設け、以上の
各手段から得た推定横加速度と、実横加速度を検出する
手段から得た実横加速度との比を求め、この比から路面
摩擦係数を求める。
【０００６】
【作用】上記手段により本発明は、実横加速度が発生す
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタ
イヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリッ
プ状態のいずれの状態においても路面摩擦係数を求める
ことができる。これにより、自動車運転中に路面摩擦係
数を検出する機会が増大する。また、スリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する際に、マップを使用する
ことができるので、コーナリングフォースの推定精度を
高めることができ、これに伴い、路面摩擦係数の検出精
度を向上することができる。
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタ
イヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリッ
プ状態のいずれの状態においても路面摩擦係数を求める
ことができる。これにより、自動車運転中に路面摩擦係
数を検出する機会が増大する。また、スリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する際に、マップを使用する
ことができるので、コーナリングフォースの推定精度を
高めることができ、これに伴い、路面摩擦係数の検出精
度を向上することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図２は、本実施例のシステム構成を示す図である。
各センサとして、各車輪ロータに車輪速センサ１を設
け、車両重心付近にヨーレートセンサ２を設け、さらに
舵角センサ２’と加速度センサ３を設ける。これら各セ
ンサの出力信号は、制御装置４に入力される。制御装置
４は、以下に説明する推定アルゴリズムにより、各セン
サの出力信号から路面摩擦係数を推定し、この路面摩擦
係数を表示装置５に表示することにより、運転者に路面
状態を知らせる。
る。図２は、本実施例のシステム構成を示す図である。
各センサとして、各車輪ロータに車輪速センサ１を設
け、車両重心付近にヨーレートセンサ２を設け、さらに
舵角センサ２’と加速度センサ３を設ける。これら各セ
ンサの出力信号は、制御装置４に入力される。制御装置
４は、以下に説明する推定アルゴリズムにより、各セン
サの出力信号から路面摩擦係数を推定し、この路面摩擦
係数を表示装置５に表示することにより、運転者に路面
状態を知らせる。
【０００８】図１に、路面摩擦係数の推定アルゴリズム
を示す。車輪速センサ１、ヨーレートセンサ２、舵角セ
ンサ２’、加速度センサ３の出力信号が制御装置４に入
力される。制御装置４は、スリップ角推定手段６、コー
ナリングフォース推定手段７、推定横加速度演算手段
８、および路面摩擦係数推定手段９を具備する。
を示す。車輪速センサ１、ヨーレートセンサ２、舵角セ
ンサ２’、加速度センサ３の出力信号が制御装置４に入
力される。制御装置４は、スリップ角推定手段６、コー
ナリングフォース推定手段７、推定横加速度演算手段
８、および路面摩擦係数推定手段９を具備する。
【０００９】以下に、制御装置４内の各手段の動作を説
明する。スリップ角推定手段６は、車輪速センサ１から
得た各車輪の車輪速と、ヨーレートセンサ２から得たヨ
ーレートと、舵角センサ２’から得た舵角から、次の
〔数１〕〜〔数３〕を用いて、前輪と後輪についてスリ
ップ角の推定を行う。タイヤスリップ角は、２自由度の
車両運動モデルから、以下の〔数１〕〔数２〕のように
表される。
明する。スリップ角推定手段６は、車輪速センサ１から
得た各車輪の車輪速と、ヨーレートセンサ２から得たヨ
ーレートと、舵角センサ２’から得た舵角から、次の
〔数１〕〜〔数３〕を用いて、前輪と後輪についてスリ
ップ角の推定を行う。タイヤスリップ角は、２自由度の
車両運動モデルから、以下の〔数１〕〔数２〕のように
表される。
【００１０】〔数１〕βf ＝δ−（β＋Ｉf γ／Ｖ） 〔数２〕βr ＝β−Ｉr γ／Ｖ
【００１１】 ここで、βf ：前輪スリップ角 （ｒａｄ） βr ：後輪スリップ角 （ｒａｄ） β ：重心点スリップ角 （ｒａｄ） δ ：前輪タイヤ角 （ｒａｄ） Ｉf ：前輪車軸重心間距離（ｍ） Ｉr ：後輪車軸重心間距離（ｍ） γ ：ヨーレート （ｒａｄ／ｓｅｃ） Ｖ ：車速 （ｍ／ｓｅｃ） 〔数１〕〔数２〕中のＩf 、Ｉr は車両により決まるも
のである。車速Ｖは車輪速センサ１から得た車輪速信号
により求めることができる。前輪タイヤ角δは舵角より
求めることができる。
のである。車速Ｖは車輪速センサ１から得た車輪速信号
により求めることができる。前輪タイヤ角δは舵角より
求めることができる。
【００１２】〔数１〕〔数２〕中の重心点スリップ角β
は、次の〔数３〕により求める。 〔数３〕β＝∫（ＫR ＧY ／Ｖ−γ）ｄｔ ここで、ＫR ：横加速度のロール成分補正係数 ＧY ：横加速度 （ｍ／ｓ2 ） γ ：ヨーレート （ｒａｄ／ｓｅｃ）
は、次の〔数３〕により求める。 〔数３〕β＝∫（ＫR ＧY ／Ｖ−γ）ｄｔ ここで、ＫR ：横加速度のロール成分補正係数 ＧY ：横加速度 （ｍ／ｓ2 ） γ ：ヨーレート （ｒａｄ／ｓｅｃ）
【００１３】次に、コーナリングフォース推定手段７
は、前輪について推定したスリップ角βf と、後輪につ
いて推定したスリップ角βr から、図３に示すマップを
用いてコーナリングフォースＣｆを推定する。このスリ
ップ角−Ｃｆ特性のマップは、車両実験によるデータに
基づいて決められる。まず、前後スリップ率をゼロにし
てレーンチェンジ試験を行い、スリップ角−Ｃｆ特性マ
ップを決める。次に、前後スリップ率を変えて同様の試
験を行い、必要な前後スリップ率において試験を行う。
は、前輪について推定したスリップ角βf と、後輪につ
いて推定したスリップ角βr から、図３に示すマップを
用いてコーナリングフォースＣｆを推定する。このスリ
ップ角−Ｃｆ特性のマップは、車両実験によるデータに
基づいて決められる。まず、前後スリップ率をゼロにし
てレーンチェンジ試験を行い、スリップ角−Ｃｆ特性マ
ップを決める。次に、前後スリップ率を変えて同様の試
験を行い、必要な前後スリップ率において試験を行う。
【００１４】図には、前後スリップ率を変えて得た３つ
の特性曲線が示されている。前後スリップ率＝０の曲線
が一番上に示され、以下前後スリップ率が大きくなる
程、その特性曲線は下に移動する。前輪について推定し
たスリップ角βf と、後輪について推定したスリップ角
β r から、マップを用いてコーナリングフォースＣｆを
推定する際には、前輪および後輪の車輪速センサ１から
求めた前後スリップ率を求め、この前後スリップ率をパ
ラメータとしてスリップ角からＣｆを推定する。
の特性曲線が示されている。前後スリップ率＝０の曲線
が一番上に示され、以下前後スリップ率が大きくなる
程、その特性曲線は下に移動する。前輪について推定し
たスリップ角βf と、後輪について推定したスリップ角
β r から、マップを用いてコーナリングフォースＣｆを
推定する際には、前輪および後輪の車輪速センサ１から
求めた前後スリップ率を求め、この前後スリップ率をパ
ラメータとしてスリップ角からＣｆを推定する。
【００１５】本実施例においては、スリップ角からＣｆ
を得る際に、上記のようなマップを用いているため、ス
リップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推
定横加速度を得ることができる。前記従来例のようにス
リップ角とＣｆを比例関係にあるとして取り扱うと、ス
リップ角が大きい領域において求められる推定横加速度
の精度が低下する。しかし、本実施例においては、スリ
ップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推定
横加速度を得ることができる。
を得る際に、上記のようなマップを用いているため、ス
リップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推
定横加速度を得ることができる。前記従来例のようにス
リップ角とＣｆを比例関係にあるとして取り扱うと、ス
リップ角が大きい領域において求められる推定横加速度
の精度が低下する。しかし、本実施例においては、スリ
ップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推定
横加速度を得ることができる。
【００１６】さらに本実施例においては、スリップ角か
らＣｆを得る際に、前後スリップ率をパラメータとして
特性曲線を変化させている。これにより、車輪が空転し
ないタイヤグリップ時のＣｆを利用して路面摩擦係数が
求められるだけでなく、車輪空転時に低下したＣｆを考
慮して路面摩擦係数を求めることができる。したがっ
て、本実施例によれば、路面摩擦係数の検出精度を向上
することができる。
らＣｆを得る際に、前後スリップ率をパラメータとして
特性曲線を変化させている。これにより、車輪が空転し
ないタイヤグリップ時のＣｆを利用して路面摩擦係数が
求められるだけでなく、車輪空転時に低下したＣｆを考
慮して路面摩擦係数を求めることができる。したがっ
て、本実施例によれば、路面摩擦係数の検出精度を向上
することができる。
【００１７】以上のようにして求められたコーナリング
フォースＣｆは、車両の進行方向に対して直角方向に働
く力である。したがって、タイヤ４輪のＣｆの和は、車
両の横方向に働く力に等しいため、以下の〔数４〕の関
係式が成り立つ。推定横加速度演算手段８は、各車輪に
おけるコーナリングフォースＣｆの和から次の〔数４〕
を用いて、推定横加速度を演算する。 〔数４〕ＧY ＝Ｃf ／Ｍ ここで、ＧY ：横加速度（ｍ／ｓ2 ） Ｍ ：車両重量（ｋｇ）
フォースＣｆは、車両の進行方向に対して直角方向に働
く力である。したがって、タイヤ４輪のＣｆの和は、車
両の横方向に働く力に等しいため、以下の〔数４〕の関
係式が成り立つ。推定横加速度演算手段８は、各車輪に
おけるコーナリングフォースＣｆの和から次の〔数４〕
を用いて、推定横加速度を演算する。 〔数４〕ＧY ＝Ｃf ／Ｍ ここで、ＧY ：横加速度（ｍ／ｓ2 ） Ｍ ：車両重量（ｋｇ）
【００１８】路面摩擦係数推定手段９は、推定横加速度
演算手段８から得た推定横加速度と、加速度センサ３か
ら得た実横加速度の比をとり、図４に示すマップの（実
横加速度／推定横加速度）−μ特性を用いて、路面摩擦
係数μを推定する。この（実横加速度／推定横加速度）
−μ特性は、路面摩擦係数μが高い路面においては、実
横加速度は推定横加速度とほぼ等しくなり、路面摩擦係
数μが低い路面においては、実横加速度は推定横加速度
より小さくなるという関係を利用している。
演算手段８から得た推定横加速度と、加速度センサ３か
ら得た実横加速度の比をとり、図４に示すマップの（実
横加速度／推定横加速度）−μ特性を用いて、路面摩擦
係数μを推定する。この（実横加速度／推定横加速度）
−μ特性は、路面摩擦係数μが高い路面においては、実
横加速度は推定横加速度とほぼ等しくなり、路面摩擦係
数μが低い路面においては、実横加速度は推定横加速度
より小さくなるという関係を利用している。
【００１９】そして、路面摩擦係数推定手段９により求
められた路面摩擦係数は、制御装置４の出力信号として
表示装置５に入力される。表示装置５は、入力された路
面摩擦係数を画面上に表示し、運転者に路面の状態を知
らせる。そして、路面摩擦係数が運転に危険な状態にな
った時には、その危険を運転者に通報し、安全運転を促
す。
められた路面摩擦係数は、制御装置４の出力信号として
表示装置５に入力される。表示装置５は、入力された路
面摩擦係数を画面上に表示し、運転者に路面の状態を知
らせる。そして、路面摩擦係数が運転に危険な状態にな
った時には、その危険を運転者に通報し、安全運転を促
す。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、推定横加速度を演算
し、実横加速度と推定横加速度との比較により路面摩擦
係数を検出している。このため、実横加速度が発生する
旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタイヤグリ
ップ状態、およびタイヤが空転をしいてるスリップ状態
のいずれの状態においても路面摩擦係数を検出すること
ができるので、路面摩擦係数の検出機会が増える。した
がって、自動車の運転者に路面の状況を知らせる機会が
増えて、安全運転を促進することができる。また、路面
摩擦係数を求める際に、自動車の横方向の運動を考慮に
入れているために、旋回時の推定精度の悪化を防ぐこと
ができる。
し、実横加速度と推定横加速度との比較により路面摩擦
係数を検出している。このため、実横加速度が発生する
旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタイヤグリ
ップ状態、およびタイヤが空転をしいてるスリップ状態
のいずれの状態においても路面摩擦係数を検出すること
ができるので、路面摩擦係数の検出機会が増える。した
がって、自動車の運転者に路面の状況を知らせる機会が
増えて、安全運転を促進することができる。また、路面
摩擦係数を求める際に、自動車の横方向の運動を考慮に
入れているために、旋回時の推定精度の悪化を防ぐこと
ができる。
【図１】本発明の実施例の路面摩擦係数の推定アルゴリ
ズムを示すブロック図。
ズムを示すブロック図。
【図２】本発明の実施例のシステム構成図。
【図３】図１のＣｆ推定手段で用いるマップ。
【図４】図１の路面摩擦係数推定手段で用いるマップ。
１…車輪速センサ ２…ヨーレートセンサ ２’…舵角センサ ３…加速度センサ ４…制御装置 ５…表示装置 ６…スリップ角推定手段 ７…コーナリングフォース推定手段 ８…推定横加速度演算手段 ９…路面摩擦係数推定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−284066（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−126673（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325357（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−126670（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135923（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−206563（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−502421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14
Claims (1)
- 【請求項１】 車輪のスリップ角を推定する手段、得ら
れたスリップ角からコーナリングフォースを推定する手
段、得られたコーナリングフォースから推定横加速度を
演算する手段、実横加速度を検出する手段、および前記
推定横加速度と前記実横加速度から路面摩擦係数を推定
する手段を具備したことを特徴とする路面摩擦係数検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05042892A JP3119010B2 (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 路面摩擦係数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05042892A JP3119010B2 (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 路面摩擦係数検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06255510A JPH06255510A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3119010B2 true JP3119010B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=12648689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05042892A Expired - Fee Related JP3119010B2 (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 路面摩擦係数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119010B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006054805B4 (de) * | 2006-11-21 | 2009-11-26 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Reibkennzahl |
| JP5211995B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-06-12 | 日産自動車株式会社 | 車両用減速制御装置及びその方法 |
-
1993
- 1993-03-03 JP JP05042892A patent/JP3119010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06255510A (ja) | 1994-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |