JP3319407B2 - 路面状態推定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、路面状態推定装置
に係り、より詳しくは、車両が走行している路面の状態
を演算する路面状態推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車輪と路面との間の摩擦係数
μがピーク値を超えて車輪がロック状態に移行する直前
に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させることに
よって、車輪のロックを防止しピークμ値に追従制御す
るアンチロックブレーキ制御装置が提案されている。

【０００３】ところで、車両がある速度で走行している
時、ブレーキをかけていくと車輪と路面との間にスリッ
プが生じるが、車輪と路面との間の摩擦係数μは、下式
で表されるスリップ率Ｓに対し、図４０のように変化す
ることが知られている。

【０００４】Ｓ ＝ （Ｖ−Ｖ_w ）／Ｖ ただし、Ｖは車体速度（角速度換算）、Ｖ_w は車輪速度
であり、よって、（Ｖ−Ｖ_w ）はスリップ速度Δωとな
る。

【０００５】図４０に示すように、このμ−Ｓ特性（以
下、路面μ特性という）では、あるスリップ速度（図４
０のＡ２領域）で摩擦係数μがピーク値をとるようにな
る。

【０００６】そこで、特開平１−２４９５５９号公報に
は、車体速度の近似値、及び検出された車輪速度から上
式よりスリップ率を演算し、演算したスリップ率が、予
め設定してある基準スリップ率（ピークμを与えるスリ
ップ率）に略一致するように、ブレーキ力を制御するこ
とにより、ピークμに追従するアンチロックブレーキ制
御装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の
走行する路面の種類やその状態（路面状態）によってピ
ークμとなるスリップ率が異なることは、容易に予想さ
れることである。このため、上記公報記載の従来技術の
ように固定された基準スリップ率の追従制御を行った場
合、路面によって制動距離が大きくなり過ぎたり、或い
はピークμを超えてブレーキ制動されることによりタイ
ヤロックが発生するおそれがある。

【０００８】この対策として路面状態を推定演算し、演
算された路面状態に応じて基準スリップ率を変化させる
必要があるが、従来では、正確に路面状態を演算する技
術がなかった。

【０００９】本発明は、上記事実に鑑みて成されたもの
で、路面状態を正確に推定できる路面状態推定装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項１記載の発明は、車輪と路面との間の車輪共振系への
加振入力に対する応答出力を検出する応答出力検出手段
と、加振入力から応答出力までの前記車輪共振系の伝達
特性を、車輪と路面との間のすべり易さに関する物理量
を車輪状態の未知要素として含む振動モデルで表し、該
振動モデルに基づいて、前記検出手段により検出された
応答出力を略満足させるような前記未知数を推定するこ
とにより、該すべり易さに関する物理量を推定手段と、
前記すべり易さに関する物理量以外の前記車輪の運動特
性を表す少なくとも１つの車輪挙動量と前記すべり易さ
に関する物理量との間の相互関係を複数の路面状態毎に
記憶する記憶手段と、前記すべり易さに関する物理量以
外の少なくとも１つの車輪挙動量を検出する検出手段
と、前記記憶手段に記憶された相互関係に基づいて、複
数の路面状態毎に、前記車輪挙動量の検出値及び前記す
べり易さに関する物理量の推定値の一方を他方に変換す
る変換手段と、前記複数の路面状態毎に変換された変換
値各々と、前記車輪挙動量の検出値及び前記すべり易さ
に関する物理量の推定値のうち前記変換値に対応するも
のと、を比較して、路面状態を推定する路面状態推定手
段と、を有する。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記振動モデルは加振入力から応答出力ま
での前記車輪共振系の伝達関数であり、前記推定手段
は、該伝達関数を同定することにより、前記未知要素を
推定する。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記推定手段は、前記伝達関数を前記未知
数である前記すべり易さに関する物理量を表すためのパ
ラメータの関数で表し、該関数と前記検出手段により検
出された応答出力とに基づいて該パラメータを推定し、
推定したパラメータに基づいて前記未知数を推定する。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３の何れか１項に記載の発明において、前記検出手段
により検出された応答出力に基づいて、前記振動モデル
を修正する修正手段をさらに有することを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４の何れか１項に記載の発明において、前記車輪共振
系へ加振入力を与える加振手段をさらに有することを特
徴とする。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記加振手段により前記車輪共振系へ与え
られる加振入力を検出する加振入力検出手段をさらに有
することを特徴とする。

【００１６】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項６の何れか１項に記載の発明において、前記加振入力
は前記車輪共振系への励振トルク及び路面から前記車輪
共振系への路面励振トルクの少なくとも一方である。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７の何れか１項に記載の発明において、前記記憶手段
は、車輪と路面との間の摩擦係数μのピークμ値を、複
数の路面状態毎に更に記憶し、前記路面状態推定手段に
より演算された路面状態及び前記複数の路面状態毎に備
えたピークμ値に基づいて、前記演算された路面状態に
対応するピークμ値を検索するピークμ値検索手段を更
に備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８の何れか１項に記載の発明において、前記路面状態
推定手段は、前記車輪挙動量の検出値及び前記すべり易
さに関する物理量の推定値の一方に対する前記変換され
た変換値各々の軌跡と、前記車輪挙動量の検出値に対す
る前記すべり易さに関する物理量の推定値の軌跡と、を
比較し、該比較の結果に基づいて、前記変換された変換
値各々の内の前記車輪挙動量の検出値及び前記すべり易
さに関する物理量の推定値の他方の軌跡に最も近い軌跡
に対応する路面状態を、前記車輪が走行している実際の
路面状態として推定する。

【００１９】最初に、路面状態の推定原理について説明
する。なお、上記振動モデルに基づいて、すべり易さに
関する物理量を推定する原理については後述する。

【００２０】車輪の運動特性には、図３９のように表さ
れたΔｖ−μ特性を含み、更に、該特性と等価な他のす
べての特性（以下、「路面μ特性」という）を含む。こ
のΔｖ−μ特性と等価な特性として、例えば、スリップ
速度の代わりにスリップ率で表わした図４０の特性や、
摩擦係数μの代わりに、μに関連する制動力（μＷ：Ｗ
は車輪荷重）や制動トルク（μＷｒ：ｒは車輪の有効半
径）で表した特性、スリップ速度Δｖ又はスリップ率Ｓ
−駆動トルク又は駆動力の特性などがある。なお、この
路面μ特性は、図２（ａ）に示すように、乾燥路面（Dr
y ）、雪路面（Snow）、氷路面（Ice ）．．．などの路
面状態の相違によってそれぞれ異なる特性を示す。

【００２１】また、車輪挙動量とは、上記路面μ特性を
表すために必要となる、車輪運動に関連した物理量をい
い、例えば、車体速度、車輪速度、車輪減速度（加速
度）、スリップ速度、制動力、制動トルク、及びブレー
キ圧（ホイールシリンダ圧）などがある。

【００２２】これらの車輪挙動量は、路面状態毎に各々
一定の関係となる路面μ特性を表す上で必要十分なもの
が選ばれ、従って、車輪挙動量の間の相互関係は、路面
状態毎の路面μ特性を直接的又は間接的に表すものとな
る。

【００２３】例えば、図２（ａ）の路面μ特性を、図２
（ｂ）に示すように、まず、他の車輪挙動量である制動
力Ｐ_c と、スリップ率λとの相互関係で路面状態毎に表
すことができる。そして、図２（ａ）において、μ値の
みならず、スリップ率に対する路面μの勾配Ｇ_d もま
た、路面状態によって固有の値を持っていること、及び
図２（ｂ）の関係を用いて、図２（ａ）の路面μ特性
を、図２（ｃ）に示すように、制動力と車体速度と路面
μ勾配Ｇ_d とにより表される路面状態毎の３次元特性で
必要十分に表すことができる。

【００２４】なお、スリップ率λは、車体速度と車輪速
度とから表せるので、車輪挙動量の１つとして制動力を
用いた場合、もう１つの他の車輪挙動量が必要となり、
図２（ｃ）の例では、車体速度を用いている。

【００２５】図２（ｃ）では、この３次元特性を、車体
速度Ｖが２０km/h，４０km/h，６０km/hの各場合につい
ての制動力と路面μ勾配Ｇ_d との関係で表しており、こ
の図より、これら３つの車輪挙動量の関係が、路面状態
によって異なっていることがわかる。

【００２６】本発明に係る記憶手段は、すべり易さに関
する物理量以外の車輪の運動特性を表す少なくとも１つ
の車輪挙動量と前記すべり易さに関する物理量との間の
相互関係を複数の路面状態毎に記憶する。なお、この相
互関係は、例えば、入出力データ間の変換テーブル等で
表すことができ、図２（ｃ）の特性の場合、各車速及び
各路面状態毎に制動力と路面μ勾配との関係を検出して
得られたデータに基づいて、予め作成しておく。

【００２７】なお、車速などの車輪挙動量が一定の場合
に路面状態を演算する場合には、相互関係が示される車
輪挙動量の数を減らすことも可能である。

【００２８】ここで、本発明の変換手段を、すべり易さ
に関する物理量及びすべり易さに関する物理量以外の少
なくとも１つの車輪挙動量が入力されるように構成する
ことができる。例えば、図１に示すように、路面μ勾配
演算手段（本発明の応答出力検出手段と推定手段とによ
り構成された）により演算された路面μ勾配Ｇ_d （詳細
は後述する）、該路面μ勾配Ｇ_d 以外の車速検出手段に
より検出された車体速度Ｖ及び制動力検出手段により検
出された制動力Ｐ_c が路面状態推定手段に入力されるよ
うに構成する。

【００２９】複数の車輪挙動量の検出値が入力される
と、変換手段は、記憶手段に記憶された相互関係に基づ
いて、複数の路面状態毎に、前記車輪挙動量の検出値及
び前記すべり易さに関する物理量の推定値の一方を他方
に変換する。即ち、変換手段は、前記車輪挙動量の検出
値を前記すべり易さに関する物理量の推定値に、又は、
前記すべり易さに関する物理量の推定値を前記車輪挙動
量の検出値に、変換する。その結果、変換の対象となっ
た車輪挙動量以外の車輪挙動量の変換値が路面状態毎に
得られる。例えば、図１の構成において、車体速度と制
動力とを図２（ｃ）の相互関係により変換する場合、車
体速度の検出値Ｖ＝２０ｋｍ／ｈと制動力の検出値Ｐ_c0
に対応する路面μ勾配の変換値は、乾燥路面、雪路面、
氷路面のそれぞれについて、Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3となる。

【００３０】そして、路面状態推定手段は、複数の路面
状態毎に変換された変換値各々と、前記車輪挙動量の検
出値及び前記すべり易さに関する物理量の推定値のうち
前記変換値に対応するものと、を比較して、路面状態を
推定する。即ち、路面状態推定手段は、変換手段により
前記車輪挙動量の検出値が複数の路面状態毎に前記すべ
り易さに関する物理量に変換された変換値各々と、すべ
り易さに関する物理量の推定値と、を比較し、又は、変
換手段により前記すべり易さに関する物理量の推定値が
複数の路面状態毎に上記車輪挙動量に変換された変換値
各々と、前記車輪挙動量の検出値と、を比較する。例え
ば、上記例の場合、路面状態毎の路面μ勾配の変換値Ｇ
_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3と、路面μ勾配演算手段により演算され
た路面μ勾配の検出値Ｇ_d0とを比較し、この比較結果に
より路面状態を演算出力する。

【００３１】この比較では、例えば、検出値Ｇ_d0と変換
値Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3との差をそれぞれ演算し、最も小さ
い差（絶対値）を与えた路面状態を演算する。例えばＧ
_d2とＧ_d0との差が最も小さい場合、路面状態が「雪路面
（Snow）」であると演算する。

【００３２】さらに、請求項１の発明は、前記相互関係
が示される複数の車輪挙動量のうちの１つが、車輪と路
面との間のすべり易さに関する物理量であることを１つ
の特徴としている。

【００３３】車輪と路面との間のすべり易さに関する物
理量には、スリップ速度に対する摩擦係数μの勾配（路
面μ勾配）がある。路面μ勾配は、既に述べたように、
路面状態によって固有の値を有するので、路面状態を演
算する際に、有効な車輪挙動量となる。

【００３４】ここで、車輪と路面との間のすべり易さに
関する物理量には、更に、例えば、スリップ速度（又は
スリップ率）に対する制動（又は駆動）トルク（又は制
動（又は駆動）力）の勾配などがある。即ち、制動トル
ク勾配、制動力勾配、駆動トルク勾配、及び駆動力勾配
などがある。 （本発明のその他の態様）本発明のその他の態様１は、
一例として図３に示すように、車体速度以外の２つの車
輪挙動量の間の相互関係を示す第２テーブルをスリップ
速度毎に備え、かつ前記２つの車輪挙動量のいずれかを
スリップ速度毎の前記第２テーブルによりそれぞれ変換
することにより得られたスリップ速度毎の車輪挙動量の
変換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較に基
づいてスリップ速度を演算し、演算されたスリップ速度
と入力された車輪速度の検出値とにより車体速度を演算
する車速演算手段と、をさらに有し、前記テーブルによ
り相互関係が示される上記すべり易さに関する物理量以
外の少なくとも１つの車輪挙動量のうちの１つは車体速
度であると共に、前記路面状態推定手段は、前記車速演
算手段により演算された車体速度を用いて路面状態を演
算することを特徴とする。

【００３５】本態様１の車速演算手段は、車体速度以外
の２つの車輪挙動量の間の相互関係を示す第２テーブル
をスリップ速度毎に備えている。この第２テーブルは、
車体速度以外の２つの車輪挙動量を、制動力Ｐ_c 及び路
面μ勾配Ｇ_d とした場合、以下のような手順によって作
成することができる。

【００３６】まず、路面状態及び車体速度（車速）をパ
ラメータとして様々に変えた各々の場合について、制動
力Ｐ_c に対するスリップ速度Δｖの変化を求めると、図
４のような関係となる。次に、路面状態及び車速をパラ
メータとして様々に変えた各々の場合について、スリッ
プ速度Δｖに対する路面μ勾配Ｇ_d の変化を求めると、
図５（ａ）（Dry ）、図５（ｂ）（Snow）のような関係
となる。

【００３７】そして、図４、図５の関係より、各車速毎
に同一のスリップ速度Δｖに対するＰ_c 、Ｇ_d を求める
と、各路面状態毎に、図６（ａ）、（ｂ）のような関係
となる。この図６により示されたスリップ速度毎のＰ_c
とＧ_d との関係が第２テーブルとなる。なお、図６の各
Δｖのラインは、車速、路面によらず固定とする。

【００３８】さらに、図６（ａ）、（ｂ）を基に、各車
速（20km/h,40km/h,60km/h）毎に、図７（ａ）〜（ｃ）
のようなＰ_c とＧ_d との関係が路面状態毎に示される。
この図７の関係は、複数の車輪挙動量を車体速度Ｖ、Ｐ
_c 、Ｇ_d とした場合の路面状態毎の前記テーブルに相当
している。

【００３９】本態様１では、例えば、制動力Ｐ_c の検出
値をスリップ速度毎の第２テーブルによりそれぞれ変換
することにより得られたスリップ速度毎の路面μ勾配Ｇ
_d の変換値と、路面μ勾配Ｇ_d の検出値との比較に基づ
いてスリップ速度を演算する。すなわち、検出されたＰ
_c とＧ_d との関係が、図６のどのΔｖのラインに最も近
いかを演算し、最も近かったラインのΔｖ値をスリップ
速度として求める。

【００４０】このようにスリップ速度が演算できたの
で、本態様１の車速演算手段は、演算されたスリップ速
度と入力された車輪速度の検出値とにより車体速度を演
算する。そして、路面状態推定手段は、車速演算手段に
より演算された車体速度を用いて、前記テーブルに基づ
いて路面状態を演算する。すなわち、図７のテーブルの
場合、検出されたＰ_c とＧ_d との関係が、演算された車
体速度に対応するＰ_c とＧ_d との関係のうち、どの路面
状態の関係に最も近いかを演算し、最も近かった関係に
対応する路面状態を求める。

【００４１】以上のように本態様１では、車体速度を車
輪挙動量の１つとするテーブルを有するにも係わらず、
車体速度を検出する必要がなく、その代わりに車輪速度
を検出することとなる。すなわち、本態様１の路面状態
推定手段を、例えば、図３に示すように、車輪速検出手
段により検出された車輪速度Ｖ_w 、路面μ勾配演算手段
により演算された路面μ勾配Ｇ_d 、及び制動力検出手段
により検出された制動力Ｐ_c が路面状態推定手段に入力
されるように構成することができる。

【００４２】車体速度の正確な推定は、車輪速度と比較
して困難であるので、本態様１のように第２テーブルと
車輪速度とに基づいて車体速度を推定することにより、
車体速度を検出値として入力する図１の場合と比べてよ
り正確な路面状態の演算が可能となる。

【００４３】さらに、本態様１では、正確なスリップ速
度も得ることができるので、スリップ率を基準スリップ
率に一致させるように制御するアンチロックブレーキ制
御装置などに適用することにより、より正確な制御が可
能となる。

【００４４】以上の各発明では、路面状態を演算してい
たが、前記路面状態推定手段が、予めデータとして備え
られていた路面状態毎のピークμ値（μmax 値）から、
演算された路面状態に対応するピークμ値を路面状態と
共にさらに求めるようにしても良い。

【００４５】これにより、路面状態やピークμ値がわか
るので、車輪の持つ限界値が明らかとなり、ＶＳＣ、Ａ
ＢＳ（アンチロックブレーキ制御）、ＴＲＣ（トラクシ
ョンコントロール）等の車両安定化制御における制御ゲ
インの変更、制御目標値の設定、ドライバへの路面状態
の警報等が可能となる。

【００４６】また、路面状態推定手段は、複数の路面状
態毎に変換された変換値各々の各変換値と、前記車輪挙
動量の検出値及び前記すべり易さに関する物理量の推定
値の他方の各値と、を時々刻々と比較して、路面状態を
推定するようにしてもよいが、前記車輪挙動量の検出値
及び前記すべり易さに関する物理量の推定値の一方に対
する前記変換された変換値各々の軌跡と、車輪挙動量の
検出値に対するすべり易さに関する物理量の推定値の軌
跡と、を比較し、該比較の結果に基づいて、変換された
変換値各々の内の車輪挙動量の検出値及びすべり易さに
関する物理量の推定値の他方の軌跡に最も近い軌跡に対
応する路面状態を、車輪が走行している実際の路面状態
として推定するようにしてもよい。

【００４７】このように、前記車輪挙動量の検出値及び
前記すべり易さに関する物理量の推定値の一方に対する
前記変換された変換値各々の軌跡と、車輪挙動量の検出
値に対するすべり易さに関する物理量の推定値の軌跡
と、を比較するので、比較結果に基づいて、変換された
変換値各々の内の車輪挙動量の検出値及びすべり易さに
関する物理量の推定値の他方の軌跡に最も近い軌跡に対
応する路面状態をを選択すれば、選択した軌跡に対応す
る路面状態は車輪が走行している実際の路面状態に対応
し、実際の路面状態を精度よく推定することができる。

【００４８】次に、上記すべり易さに関する物理量の推
定原理について図８〜図１０の図面を参照して説明す
る。ここで、図８は、車輪共振系の等価力学モデル、図
９は、図８の車輪共振系の伝達特性を規定するタイヤと
路面との間の摩擦特性、図１０は、図８の車輪共振系の
伝達特性において、加振入力から応答出力までの振動モ
デルの例を図示したものである。

【００４９】まず、図８に示すように、車両が車体速度
ｖ（角速度換算でω_v ）で走行している時の車輪での振
動現象、すなわち少なくとも車輪と路面とによって構成
される車輪共振系の振動現象を、車輪回転軸で等価的に
モデル化した力学モデルを参照して考察する。なお、図
８において示された諸量は、以下の通りである。

【００５０】Ｊ₁ ：リム側の慣性モーメント Ｊ₂ ：ベルト側の慣性モーメント Ｋ ：タイヤのねじればね定数 Ｔ₁ ：制駆動トルク（駆動側が正符号） ω₁ ：リム側の角速度 ω₂ ：ベルト側の角速度 θ_s ：リム−ベルト間のねじれ角度 Ｔ_d ：路面外乱 Ｔ_L ：タイヤ−路面間の発生力 図８の車輪共振系の力学モデルにおいて、リムに作用し
た制駆動トルクＴ₁ は、タイヤのねじればね定数Ｋを介
してベルトに伝達し、該ベルト表面を介して路面に作用
する。このとき、車輪には、ベルトと路面との接地点を
基点として、路面から制駆動トルクＴ₁ の反作用として
の発生力Ｔ_L が作用する。

【００５１】この発生力Ｔ_L は、タイヤと路面との間の
摩擦力によるものであり、制駆動トルクＴ₁ の方向と反
対方向に作用する。すなわち、発生力Ｔ_L は、駆動時に
リムに駆動トルクＴ₁ が作用する場合、車輪回転方向
（ω₁ の方向）と反対方向に作用し、ブレーキ制動時に
制動トルクＴ₁ が作用する場合、車輪の回転方向に作用
する。また、路面に凹凸がある場合などでは、この凹凸
によって発生した路面外乱ΔＴ_d のトルクもタイヤに作
用する。

【００５２】ここで、車両がある速度ｖ（回転系に変換
した値をω_v ）で走行している時から、ブレーキをかけ
ていくとタイヤと路面との間にスリップが生じるが、こ
のときタイヤと路面との間に発生した発生力Ｔ_L は、以
下の式で表されるスリップ率Ｓ₁ に対して、図９の関数
関係のように変化する（スリップ率が正の領域）。

【００５３】

【数１】 同様に、車両がある速度ｖで走行している時から、ドラ
イバがアクセルペダルを踏んで加速していく場合でも、
タイヤと路面との間にスリップが生じるが、このときの
発生力Ｔ_L は、以下の式で表されるスリップ率Ｓ₂ に対
して、図９の関数関係のように変化する（スリップ率が
負の領域）。

【００５４】

【数２】 ここで、車輪の回転方向を正方向とすると、タイヤ−路
面間の発生力Ｔ_L を、次式のように表すことができる。

【００５５】 制動時： Ｔ_L ＝ＷＲμ（Ｓ₁ ） (2) 駆動時： Ｔ_L ＝−ＷＲμ（Ｓ₂ ） (3) ここに、Ｗは輪荷重、Ｒはタイヤの動荷重半径、μはタ
イヤと路面との間の摩擦係数である。なお、μは、スリ
ップ率Ｓ₁ 或いはＳ₂ の関数として表されている。

【００５６】図９のＳ−μ曲線に示すように、スリップ
率０のときは発生力Ｔ_L は０であるが、ある正のスリッ
プ率において、制動時の発生力Ｔ_L は正のピーク値をと
り、ある負のスリップ率において、制動時の発生力Ｔ_L
は負のピーク値をとる関係が成り立っていることがわか
る。また、種々の動作点において、スリップ率に対する
発生力の勾配は、例えばピーク値の時には０近傍の値と
いうように、各々固有の値をとるので、該勾配を用いる
ことによって、タイヤと路面との間のすべり易さを表す
ことができる。

【００５７】ここで、図８の力学モデルにおいて、リム
に作用する制駆動トルクを平均的な制駆動トルクＴ₁ の
回りに振幅ΔＴ₁ で励振すると、この励振トルク成分は
車輪速度ω₁ の回りの振動成分Δω₁ となって現れる。
また、路面外乱Ｔ_d に振動成分ΔＴ_d がある場合、車輪
速度の振動成分Δω₁ には、該外乱によって発生した振
動成分も加わることになる。

【００５８】そこで、図８の車輪共振系の伝達特性を、
図９の種々の動作点における振動モデルで表すと、次式
のようになる。

【００５９】 Δω₁ ＝ Ｈ₁ （ｓ）ΔＴ₁ ＋ Ｈ₂ （ｓ）ΔＴ_d (4) ここに、

【００６０】

【数３】 である。なお、ｓはラプラス演算子である。

【００６１】また、Ｄ₀ は、制動時、駆動時に応じて、
それぞれ次式のＤ₁₀、Ｄ₂₀によって表される。

【００６２】

【数４】 ここに、Ｓ₁₀、Ｓ₂₀は、それぞれ制動時、駆動時におけ
るある動作点でのスリップ率であり、ω_v0は、該動作点
での車体速度である。

【００６３】(7) 式より、Ｄ₁₀は、動作点でのスリップ
率Ｓ₁₀におけるＳ−μ曲線の勾配（∂μ／∂Ｓ₁ ）及び
輪荷重Ｗに比例し、該動作点での車体速度ω_v0に反比例
する。また、Ｓ₂₀が０に近いところでは、Ｄ₂₀に関して
も同様のことが成立する。

【００６４】なお、ここまではμがスリップ率依存性を
持つと仮定したが、スリップ速度依存性を持つ場合は、
Ｓ₁ ＝ω_v −ω₂ 、Ｓ₂ ＝ω₂ −ω_v と再定義すること
によって、

【００６５】

【数５】 と表すことができる。この場合も、Ｄ_10,20 は、動作点
でのスリップ率Ｓ_10,20におけるＳ−μ曲線の勾配及び
輪荷重Ｗに比例することになる。

【００６６】以上述べた振動モデルは、任意の動作点で
の動作を表しているので、その特殊なケースとして、制
動も駆動も行われていない定常走行の場合も記述してい
る。定常走行の場合、動作点は、Ｓ−μ曲線の原点とな
り、Ｄ₀ ＝Ｄ₁₀＝Ｄ₂₀は、原点でのμ勾配を表している
ことになる。

【００６７】また、上記振動モデルは、ラプラス演算子
ｓに関して３次のシステムで表現されているが、振動と
いう物理現象を記述するには、２次で十分と考えられ
る。そこで、同３次モデルを２次モデルに近似すると次
式を得る。

【００６８】

【数６】 このように上記振動モデルは、タイヤと路面との間の摩
擦特性を含む車輪共振系において、該共振系への加振入
力トルク（ΔＴ₁ ）及び凹凸のある路面上をタイヤが転
がることによって起こる路面加振（ΔＴ_d ）に対する応
答出力としての車輪速振動（Δω₁ ）の応答を表してお
り、さらに、タイヤと路面との間のすべり易さに関する
物理量Ｄ₀ を含んでいることがわかる。

【００６９】なお、以上の振動モデルにおける加振入力
から応答出力までの伝達の様子を図示すると、図１０の
ようになる。

【００７０】この振動モデルの妥当性は実験結果によっ
て示すことができる。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）
は、ある一定の車体速度において、ブレーキ圧力Ｐ_m に
加振入力を重畳して制動をかけ、その時の加振入力から
車輪速振動までの伝達特性を、ブレーキ圧力Ｐ_m の種々
の値（0.98[MPa] 〜4.90[MPa] ）について実験して得ら
れた結果である。なお、図１１（ａ）は、ブレーキ圧力
Ｐ_m の加振振幅に対する車輪速振動の比（伝達ゲイン）
の周波数特性（振幅特性）、図１１（ｂ）は、ブレーキ
圧力Ｐ_m の振動から車輪速振動までの位相特性を示す。

【００７１】図１１（ａ）に示すように、共振周波数
（約４０Ｈｚ）付近の伝達ゲインのピークは、ブレーキ
圧力を増加していくに従い、減少していくことがわか
る。また、図１１（ｂ）に示すように、ブレーキ圧力か
ら車輪速振動までの位相は、ブレーキ圧力Ｐ_m の大小に
応じて、共振周波数付近を境とした位相特性が大きく異
なっている様子がわかる。

【００７２】ここで、ブレーキ圧力Ｐ_m の増加により、
スリップ率及び制動力が増加し、Ｓ−μ曲線の勾配は減
少することになるので、Ｐ_m が増加することとＳ−μ曲
線の勾配Ｄ₀ が減少することとはほぼ同じ物理的意味を
持つ。従って、Ｄ₀ を変化させた場合でも図１１（ａ）
及び図１１（ｂ）と同様の結果が得られることは予想で
きる。

【００７３】一方、本発明の上記振動モデルに基づい
て、ブレーキ加振入力に対する車輪速振動の応答特性を
計算すると、図１２（ａ）のような振幅特性、及び図１
２（ｂ）のような位相特性が得られる。図１２（ａ）に
示すように、共振周波数（４０Ｈｚ）において、Ｓ−μ
曲線の勾配Ｄ₀ を減じていくと、図１１（ａ）と同様に
共振ピークが減少する特徴のあることがわかる。また、
図１２（ｂ）に示すように、勾配Ｄ₀ の大小に応じて、
共振周波数付近を境とした位相特性が大きく異なってお
り、図１１（ｂ）と類似の特徴を有することがわかる。
これより、本発明の振動モデルは、実際の車輪共振系の
伝達特性を良く表しているといえる。

【００７４】また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、
それぞれアスファルト路（乾燥路）及びダート路を実際
に走行した時に得られた駆動輪（右後輪及び左後輪）の
車輪速振動の周波数スペクトルである。

【００７５】アスファルト路（図１３（ａ））では、共
振ピークが明瞭に現れているが、ドリフト走行等によっ
て、タイヤが空転に近い状態で走行しているダート路
（図１３（ｂ））では、共振ピークが現れていないこと
がわかる。

【００７６】一方、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、
本発明の振動モデルに基づいて、タイヤ路面加振入力に
対する車輪速振動の振幅特性及び位相特性をそれぞれ示
したものである。同図においても、Ｓ−μ曲線の勾配Ｄ
₀ を減じていくと、共振ピークが消滅していくため、実
験結果の特徴と良く一致していることがわかる。

【００７７】本発明は、以上述べたように、実際の伝達
特性を良く表している振動モデルに基づいて、タイヤと
路面との間のすべり易さに関する物理量Ｄ₀ を推定する
ものである。すなわち、本発明の推定手段は、タイヤと
路面との間のすべり易さに関する物理量を車輪状態の未
知要素として含む上記振動モデルに基づいて、前記検出
手段により検出された応答出力を略満足させるような前
記未知要素を推定する。

【００７８】なお、以上において、車輪共振系への加振
入力には、強制的に入力する場合、及び、強制的には入
力しないが路面から相対的に入力される場合の少なくと
も一方が含まれる。

【００７９】次に、本発明の推定手段による推定原理を
説明する。

【００８０】図１０に示すように、本発明の振動モデル
を、伝達関数１及び伝達関数２で表す例の場合には、推
定手段による未知要素の推定は、これらの伝達関数を同
定することと等価である。

【００８１】ここで、同定する伝達関数として良く用い
られるものに、ｚ変換した離散化モデルがあるが、離散
時間モデルを同定する場合には、 離散時間モデルの同定精度は、サンプリング周期に
依存するため、適切なサンプリング周期を得るために多
くの試行錯誤が伴う。

【００８２】 離散時間モデルで同定した後、系を構
成する物理量を演算するために、連続時間モデルに逆変
換しなければならないが、その演算には高等関数を必要
とし、演算時間、演算誤差が増大する。さらに、その逆
変換は一意に定まらない。という問題点があるため、路
面のすべり易さに対応する物理量を求めるためのモデル
としては問題がある。

【００８３】このため、本発明では、連続時間モデルを
同定することとする。連続時間モデルの同定では、前記
離散時間モデルの同定に伴う問題点がなく、路面のすべ
り易さに対応する物理量が直接的に演算できるというメ
リットがある。

【００８４】例えば、２次の連続時間モデルの伝達関数
を同定する場合、(11)、(12)式を変形して得られる

【００８５】

【数７】 を同定すべき伝達関数とすることができる。

【００８６】このとき、加振入力として、励振トルクΔ
Ｔ₁ を車輪共振系へ与える場合、励振トルクと比して路
面外乱を微小として、これを無視すると、(4) 式より、 Δω₁ ＝ΔＧ₁ （ｓ）ΔＴ₁ が得られる。

【００８７】例えば、最小自乗法を用いる場合、上式
を、未知パラメータ［ａ₁ ａ₂ ］若しくは［ａ₁ ａ₂ ｂ
₀ ｂ₁ ｂ₂ ］について一次関数の形式で変形した式に、
検出されたΔω₁ を順次当てはめた各データに対し、最
小自乗法を適用することによって、未知パラメータを推
定することができる。

【００８８】ここで、加振入力検出手段によって、加振
入力手段により前記車輪共振系へ与えられる加振入力Δ
Ｔ₁ を検出できる場合は、未知パラメータ［ａ₁ ａ₂ ｂ
₀ ｂ ₁ ｂ₂ ］のすべてを推定することができる。一方、
ΔＴ₁ を検出しない場合は、［ａ₁ ａ₂ ］が推定可能と
なる。

【００８９】このように加振入力を車輪共振系へ与える
場合には、凹凸の少ない良好な路面を走行中でも、未知
パラメータを高精度で推定することができる。

【００９０】一方、励振トルクΔＴ₁ を与えない場合、
ΔＴ₁ ＝０として(4) 式より得られる Δω₂ ＝ΔＧ₂ （ｓ）ΔＴ_d を、未知パラメータ［ａ₁ ａ₂ ］について一次関数の形
式で変形した式に、検出されたΔω₁ を順次当てはめた
各データに対し、最小自乗法を適用することによって、
未知パラメータを推定することができる。この場合、励
振トルクΔＴ₁ の印加ができない場合などでも未知パラ
メータを推定できるというメリットがある。また、制動
及び駆動時に係わらず上記推定を行うことができる。

【００９１】なお、同定誤差を抑えるために種々の修正
最小自乗法を用いてもよい。修正最小自乗法としては、
従来より良く知られている補助変数法や拡大最小自乗
法、一般化最小自乗法を用いることができる。

【００９２】そして、本発明の推定手段は、振動モデル
の伝達関数(11)式と(11-2)式との対応関係若しくは(12)
式と(12-2)式との対応関係から、推定されたパラメータ
ａ₁、ａ₂ を用いて路面μ勾配Ｄ₀ に関係する物理量
を、

【００９３】

【数８】 と推定し、タイヤのねじればね定数に関する物理量を、 ａ₂ ＝Ｋ／Ｊ₁ と推定することができる。また、これより、車輪共振系
の共振周波数を推定することもできる。

【００９４】このように路面μ勾配Ｄ₀ に関係する物理
量が演算できると、該物理量が小さいときはタイヤと路
面との間の摩擦特性は飽和状態と判定でき、路面のすべ
り易さが直ちに判定できる。また、μ勾配Ｄ₀ は、タイ
ヤのねじればね定数が既知であることを前提にしないで
求められるので、タイヤ交換やタイヤ空気圧の変動によ
って共振周波数が変化したか否かに係わらず、高精度に
タイヤと路面との間のすべり易さに関する物理量を求め
ることができる。さらに、タイヤのねじればね定数に関
する物理量の推定値に基づいてタイヤ空気圧の診断が可
能となる。

【００９５】また、検出された応答出力に基づいて振動
モデルを修正する。例えば、同定精度を向上させるため
に、振動モデルの伝達関数の前段に、車輪共振系の共振
周波数に対応する周波数特性を有する前処理手段を設け
た場合、この前処理手段のパラメータを、検出された応
答出力に基づく最小自乗法の演算と共に適応的に変化さ
せる。この場合、前処理手段のパラメータを伝達関数の
パラメータで表すことができる。そして、変化した前処
理手段と、伝達関数とを通過した応答出力により、再び
伝達関数のパラメータが更新される。このようにして、
前処理手段の周波数特性が、タイヤのねじればね定数の
変動に応じた共振周波数に適応した周波数特性に近づい
ていくので、前処理手段のパラメータを固定とする場合
と比べてより高精度の推定が可能となる。

【００９６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の路面状態演算装置
の各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。な
お、実施の形態では、路面状態演算装置を車両に適用し
た場合を想定する。 （第１の実施の形態）図１５には、本発明の第１の実施
の形態に係る路面状態推定装置の構成ブロック図が示さ
れている。なお、第１の実施の形態の構成は、図１の構
成を具体化したものである。

【００９７】図１５に示すように、第１の実施の形態に
係る路面状態演算装置１０は、スリップ率Ｓに対する路
面μの勾配∂μ／∂Ｓ（路面μ勾配Ｇ_d ）、制動力
Ｐ_c 、及び車体速度Ｖの３つの車輪挙動量の関係を示す
∂μ／∂Ｓテーブルを乾燥路面（Dry ）、雪路面（Sno
w）、氷路面（Ice ）について各々記憶している変換部
１２、１４、１６を備えている。

【００９８】この変換部１２、１４、１６は、車体速度
及び制動力を入力したときに、内部に記憶されている図
示のような関数関係のテーブル（図２（ｃ）参照）に基
づいて、この入力値に対応する路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、
Ｇ_d3（図１５では、推定を示す∧付；以下、∧を省略）
をそれぞれ出力する。なお、変換部１２、１４、１６は
本発明の変換手段に対応し、関数関係のテーブル（∂μ
／∂Ｓテーブル）は本発明の記憶手段に対応する。

【００９９】なお、この変換部は、所定範囲の入力値に
対する変換値を予めすべて記憶し、データが入力される
と、該データの値に対応する変換値を出力するＲＯＭと
して構成することができる。また、∂μ／∂Ｓテーブル
のような非線形関数を学習可能なニューラルネットワー
クや、適用フィルタ等で構成することもできる。

【０１００】また、路面状態演算装置１０は、該装置に
入力された路面μ勾配の検出値Ｇ_dから、変換部１２、
１４、１６により変換された路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ
_d3をそれぞれ減算することにより、差分Ｇ_d −Ｇ_d1、Ｇ
_d −Ｇ_d2、Ｇ_d −Ｇ_d3を各々演算する差分器１８、２
０、２２を備えている。

【０１０１】さらに、路面状態演算装置１０は、差分器
１８、２０、２２により演算された各差分の絶対値の中
から最小値を選択する最小値選択部２４を備えている。
この最小値選択部２４は、最小値を与えた路面μ勾配を
出力した変換部を特定し、この変換部に対応する路面状
態の情報を出力する。

【０１０２】なお、差分器１８、２０、２２と最小値選
択部２４とにより本発明の路面状態推定手段を構成す
る。

【０１０３】また、路面状態演算装置１０の外部には、
車体速度を検出する車速検出部２６、車輪に作用する制
動力を検出する制動力検出部３４、及び図１の路面μ勾
配演算手段としての路面μ勾配演算部３６が用意されて
いる。この車速検出部２６及び制動力検出部３４は、変
換部１２、１４、１６にそれぞれ接続されており、路面
μ勾配演算部３６は、差分器１８、２０、２２にそれぞ
れ接続されている。

【０１０４】このうち車速検出部２６は、車輪速度を検
出する車輪速センサ２８、ドライバがブレーキペダルを
踏み込んだときを制動開始時点として判定する制動開始
判定部３０、判定された制動開始時点で検出された車輪
速度Ｖ_w を車体速度Ｖとして出力する制動開始車速決定
部３２から構成されている。すなわち、本実施の形態の
車速検出部２６では、ブレーキ開始時の車輪速度は、車
体速度とほぼ等しいと仮定することにより車体速度を推
定する。なお、この車速検出部２６を、直接、車体速度
を検出する車速センサとして構成することもできる。

【０１０５】また、制動力検出部３４は、路面から車輪
に対し摩擦力として作用する制動力を、車輪の力学的モ
デルに従って以下のように推定する。

【０１０６】すなわち、車輪には、車輪に対し車輪の回
転方向と反対方向に作用するブレーキトルクＴ_B と、車
輪に対し摩擦力として車輪の回転方向に作用する制動力
ＦによるタイヤトルクＴ_f と、が作用する。ブレーキト
ルクＴ_B は、車輪のブレーキディスクに対し車輪の回転
を妨げるように作用するブレーキ力に由来するものであ
り、制動力Ｆ及びタイヤトルクＴ_f は、車輪と路面との
間の摩擦係数をμ_B 、車輪半径をｒ、車輪荷重をＷとし
たとき、次式によって表される。

【０１０７】Ｆ ＝ μ_B Ｗ Ｔ_f ＝ Ｆ×ｒ ＝ μ_B Ｗｒ 従って、車輪の運動方程式は、

【０１０８】

【数９】 となる。ただし、Ｉは車輪の慣性モーメント、ωは車輪
の回転速度（車輪速度）である。

【０１０９】車輪加速度（ｄω／ｄｔ）を検知し、ブレ
ーキディスクに加えられるホイールシリンダ圧に基づい
てブレーキトルクＴ_B を求めれば、(14)式に基づいて制
動力Ｆを推定することができる。具体的には、アクセル
開度などから求めた車輪の駆動トルクと、外乱としての
制動力Ｆが車輪に作用する(14)式と等価な力学モデルを
オブザーバとして構成する。このオブザーバでは、(14)
式を２階積分することにより得られる回転位置と実際に
検出された回転位置との偏差を０に一致させるように制
御周期毎に等価モデルの外乱及び回転速度を修正し、修
正された外乱を制動力として推定する。

【０１１０】次に、路面μ勾配演算部３６を説明する。
路面μ勾配演算部３６は、路面外乱ΔＴ_d のみが加振入
力として車輪共振系に入力されている場合にμ勾配を演
算するものであり、第１の態様と第２の態様とがある。

【０１１１】図１６に示すように、路面μ勾配演算部３
６は、各車輪の車輪速度ω₁ を検出する車輪速センサ２
８により検出された各車輪の車輪速度ω₁ から路面外乱
ΔＴ _d を受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の
車輪速振動Δω₁ を検出する前処理フィルタ２と、図１
０の振動モデルに基づいて、検出された車輪速振動Δω
₁ を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用
いて同定する伝達関数同定手段３と、同定された伝達関
数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を
各車輪毎に演算するμ勾配演算手段４と、から構成され
る。

【０１１２】なお、車輪速検出手段１は、車輪速度に応
じたセンサ出力信号を出力するいわゆる車輪速センサ
と、該センサ出力信号から各車輪の実際の回転速度信号
を演算する演算手段と、から構成することができる。

【０１１３】前処理フィルタ２は、本車輪共振系の共振
周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の周
波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共
振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させ
るハイパスフィルタなどで構成することができる。な
お、第１の態様では、このバンドパスフィルタ或いはハ
イパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一
定値に固定したものであり、後述する第２の態様では、
このパラメータを伝達関数同定手段３で同定されたパラ
メータに適応させて変化させていくものである。

【０１１４】なお、この前処理フィルタ２の出力は、直
流成分を除去したものとする。すなわち、車輪速度ω₁
の回りの車輪速振動Δω₁ のみが抽出される。

【０１１５】いまここで、前処理フィルタ２の伝達関数
Ｆ（ｓ）を、

【０１１６】

【数１０】 とする。ただし、ｃ_i はフィルタ伝達関数の係数、ｓは
ラプラス演算子である。

【０１１７】次に、伝達関数同定手段３が依拠する演算
式を導出しておく。なお、本実施の形態では、前処理フ
ィルタ２の演算を、伝達関数同定手段３の演算に含めて
実施する。

【０１１８】まず、第１の実施の形態で同定すべき伝達
関数は、路面外乱ΔＴ_d を加振入力として、このとき前
処理フィルタ２により検出された車輪速振動Δω₁ を応
答出力とする２次のモデルとする。すなわち、

【０１１９】

【数１１】 の振動モデルを仮定する。ここに、ｖは車輪速信号を観
測するときに含まれる観測雑音である。(15)式を変形す
ると、次式を得る。

【０１２０】

【数１２】 まず、(17)式に(15)式の前処理フィルタを掛けて得られ
た式を離散化する。このとき、Δω₁ 、ΔＴ_d 、ｖは、
サンプリング周期Ｔ_s 毎にサンプリングされた離散化デ
ータΔω₁ （ｋ）、ΔＴ_d （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサン
プリング番号：ｋ=1,2,3,.... ）として表される。ま
た、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離
散化することができる。本実施の形態では、１例とし
て、次の双一次変換により離散化するものとする。な
お、ｄは１サンプル遅延演算子である。

【０１２１】

【数１3 】 また、前処理フィルタの次数ｍは、２以上が望ましいの
で、本実施の形態では、演算時間も考慮してｍ＝２と
し、これによって次式を得る。

【０１２２】

【数１4 】 また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω₁ の各デ
ータから伝達関数を同定するために、(18)式を、同定す
べきパラメータに関して一次関数の形式となるように、
次式のように変形する。なお、”^T ”を行列の転置とす
る。

【０１２３】

【数１５】 である。上式において、θが同定すべき伝達関数のパラ
メータとなる。

【０１２４】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【０１２５】最初に、路面μ勾配演算部３６の作用を説
明する。伝達関数同定手段３では、検出された車輪速振
動Δω₁ の離散化データを(23)式に順次当てはめた各デ
ータに対し、最小自乗法を適用することによって、未知
パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定す
る。

【０１２６】具体的には、検出された車輪速振動Δω₁
を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝1,2,3,...)に変換し、
該データをＮ点サンプルし、次式の最小自乗法の演算式
を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。

【０１２７】

【数１６】 ここに、記号”＾”の冠した量をその推定値と定義する
ことにする。

【０１２８】また、上記最小自乗法は、次の漸化式によ
ってパラメータθを求める逐次型最小自乗法として演算
してもよい。

【０１２９】

【数１７】 ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜
０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、

【０１３０】

【数１８】 とすればよい。

【０１３１】また、上記最小自乗法の推定誤差を低減す
る方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。
本実施の形態では、補助変数を導入した最小自乗法であ
る補助変数法を用いた例を説明する。該方法によれば、
(23)式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数とし
て、次式を用いて伝達関数のパラメータを推定する。

【０１３２】

【数１９】 また、逐次演算は、以下のようになる。

【０１３３】

【数２０】 補助変数法の原理は、以下の通りである。(29)式に(23)
式を代入すると、

【０１３４】

【数２１】 となるので、(33)式の右辺第２項が零となるように補助
変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこ
で、本実施の形態では、補助変数として、ζ（ｋ）＝
［−ξ_y1（ｋ）−ξ_y2（ｋ）］^T を式誤差ｒ（ｋ）と相
関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわ
ち、 ｍ（ｋ）＝［−ξ_y1（ｋ−Ｌ）−ξ_y2（ｋ−Ｌ）］^T (34) とする。ただし、Ｌは遅延時間である。

【０１３５】上記のようにして伝達関数を同定した後、
μ勾配演算手段４において、路面μ勾配Ｄ₀ に関係する
物理量を、

【０１３６】

【数２２】 と演算する。このように(35)式により路面μ勾配Ｄ₀ に
関係する物理量を演算できると、例えば、該物理量が小
さいとき、タイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態で
あると容易に判定することもできる。

【０１３７】一方、車速検出部２６により検出された車
体速度Ｖ及び制動力検出部３４により検出された制動力
Ｐ_c が、路面状態演算装置１０の各変換部１２、１４、
１６に入力されると、各変換部は、それぞれに与えられ
た∂μ／∂Δｖテーブルにより、入力された２つの検出
値を変換し、これらの検出値に対応する路面μ勾配
Ｇ _d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3をそれぞれ出力する。

【０１３８】変換された路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3と
共に、路面μ勾配演算部３６により上記のように演算さ
れた路面μ勾配Ｇ_d が、差分器１８、１９、２０にそれ
ぞれ入力されると、これらの差分器は、差分Ｇ_d −
Ｇ_d1、Ｇ_d −Ｇ_d2、Ｇ_d −Ｇ_d3をそれぞれ演算し、最小
値選択部２４に出力する。

【０１３９】最小値選択部２４では、演算された差分の
中から最も絶対値の小さい差分を選択し、選択された最
小差分値を与えた変換部を特定する。そして、この特定
された変換部に対応する路面状態を所定形式の情報コー
ドなどで出力する。この形式により表された情報コード
は、Dry,Snow,Iceのいずれかに対応するもので、路面状
態演算装置１０が適用された車両の制御部が認識可能な
形式で表される。例えば、Ｇ_d −Ｇ_d3が最小値となった
場合、路面状態が”Ice ”の情報コードを出力する。

【０１４０】車体速度、制動力、及び路面μ勾配の間の
相互関係を示す∂μ／∂Δｖテーブルは、路面μ特性を
的確に示すものであるので、本実施の形態のように∂μ
／∂Δｖテーブルが示す各車輪挙動量の関係と、実際の
検出値の間の関係とを比較することにより、路面状態を
きわめて正確に求めることができる。また、本実施の形
態では、振動系の共振特性に基づき摩擦状態を敏感に表
す路面μ勾配Ｇ_d を用いているので、他の車輪挙動量を
用いた場合と比較して、より正確に路面状態を求めるこ
とが可能となる。

【０１４１】また、本実施の形態では、振動系の共振特
性に基づき摩擦状態を敏感に表す路面μ勾配を用いてい
るので、他の車輪挙動量を用いた場合と比較して、より
正確に路面状態を求めることが可能となる。

【０１４２】以上のように本実施の形態では、現在走行
中の路面の路面状態やピークμ値を正確に求めることが
できるので、ＶＳＣ、ＡＢＳ、ＴＲＣ等の車両の安定化
制御やドライバへの警告などに、この演算結果を用いる
ことにより、路面状態に係わらず安全な走行が可能とな
る。

【０１４３】なお、図１５の例では、車体速度、制動
力、及び路面μ勾配を車輪挙動量として用いたが、本発
明は、これに限定されるものではない。例えば、図１７
のように構成することも可能である。

【０１４４】図１７では、制動力の代わりにスリップ速
度を車輪挙動量の１つに用いている。このため、図１７
の変換部１３、１５、１７では、車体速度とスリップ速
度と路面μ勾配との関係を示す∂μ／∂Ｓテーブルを各
々備えている。そして、制動力検出部３４の代わりに、
車輪速センサ２８が検出した車輪速度と制動開始車速決
定部３２が決定した車体速度とからスリップ速度を演算
するスリップ速度算出器３８を有し、該スリップ速度算
出器３８を、変換部１３、１５、１７に各々接続してい
る。

【０１４５】図１７の構成においても、スリップ速度、
車体速度、及び路面μ勾配から路面μ特性を表すことが
できるので、正確に路面状態を演算することができる。
また、制動力検出部３４を省略し、その代わりに簡単な
演算器で構成できるスリップ速度算出器を備えるだけで
良いので、装置全体を簡単にすることができる。

【０１４６】さらに、第１の実施の形態の路面状態演算
装置１０には、図１８に示すようなピークμ検索部６１
を備えることができる。このピークμ検索部６１は、路
面状態毎のピークμ値及びピークμを与えるスリップ率
のデータを格納するメモリ６４と、該データの路面状態
毎のアドレスを示すアドレステーブル６３に基づいてメ
モリ６４のデータを検索するデータ検索部６２と、から
構成される。

【０１４７】ピークμ検索部６１では、データ検索部６
２が、最小値選択部２４により出力された路面状態の情
報コードを解釈し、アドレステーブル６３から、該情報
コードに対応するアドレスを読み出す。そして、データ
検索部６２は、メモリ６４の該当アドレスのピークμ値
及びスリップ率を検索し、出力する。すなわち、出力さ
れたデータは、現在走行中の路面のピークμ値、及び当
該路面でピークμを与えるスリップ率となる。

【０１４８】一方、本発明の車輪挙動量をアンチロック
ブレーキ制御装置に適用する場合、推定された物理量Ｄ
₀ を基準値に一致させるようにブレーキ力を制御する。
この物理量Ｄ₀ は、共振周波数が既知であることを前提
にしないで求められたものであるので、タイヤ交換やタ
イヤ空気圧の低下等によって共振周波数が変化したか否
かに係わらず、高精度のアンチロックブレーキ動作が可
能となる。また、トラクションコントロールへの応用に
おいても同様の効果を奏することができる。 （第２の実施の形態）図１９には、図３の構成を具体化
した、本発明の第２の実施の形態に係る路面状態推定装
置の構成ブロック図が示されている。なお、第１の実施
の形態と同様の構成部については、同一の符号を付して
詳細な説明を省略する。

【０１４９】図１９に示すように、第２の実施の形態に
係る路面状態演算装置１０ｂは、車輪速センサ６５によ
り検出された車輪速度Ｖ_w と制動力検出部３４により検
出された制動力Ｐ_c とから車体速度Ｖを演算する車速演
算部７０、及びこの車速演算部７０により演算された車
体速度Ｖと検出された制動力Ｐ_c と路面μ勾配Ｇ_d とか
ら路面状態を演算する路面状態演算部８０から構成され
る。

【０１５０】このうち車速演算部７０は、一定のスリッ
プ速度毎（0.1m/s,0.4m/s,0.8m/s,.....）に制動力と路
面μ勾配との関係を示すΔｖテーブルをそれぞれ記憶し
ている変換部７１、７２、７３、．．．．．を備えてい
る。

【０１５１】この変換部７１、７２、７３、．．．は、
検出された制動力を入力したときに、内部に記憶されて
いる図示のような関数関係のΔｖテーブル（図６
（ａ）、（ｂ）参照）に基づいて、この入力値に対応す
る路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3、．．．．．（図１９で
は、推定を示す∧付；以下、∧を省略）をそれぞれ出力
する。

【０１５２】また、車速演算部７０は、該装置に入力さ
れた路面μ勾配の検出値Ｇ_d から、変換部７１、７２、
７３、．．．．．により変換された路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ
_d2、Ｇ_d3、．．．．をそれぞれ減算することにより、差
分Ｇ_d −Ｇ_d1、Ｇ_d −Ｇ_d2、Ｇ_d −Ｇ_d3、．．．．を各
々演算する差分器７４、７５、７６を備えている。

【０１５３】さらに、車速演算部７０は、差分器７４、
７５、７６、．．．により演算された各差分の絶対値の
中から最小値を選択する最小値選択部７７を備えてい
る。この最小値選択部７７は、最小値を与えた路面μ勾
配を出力した変換部を特定し、この変換部に対応するス
リップ速度Δｖを出力する。

【０１５４】また、最小値選択部７７には、車速算出器
７８が接続されている。この車速算出器７８は、最小値
選択部７７が出力したスリップ速度Δｖに、車輪速セン
サ６５が検出した車輪速度Ｖ_w を加算することにより車
体速度Ｖを算出する。

【０１５５】なお、図示のように、最小値選択部７７が
出力したスリップ速度Δｖ及び車速算出器７８が算出し
た車体速度Ｖを路面演算装置１０ｂ外部に出力すること
も可能である。また、最小値選択部７７が出力したスリ
ップ速度Δｖを車速算出器７８が算出した車体速度Ｖで
除算することによりスリップ率λを出力する除算器８１
を備えることも可能である。

【０１５６】第２の実施の形態に係る路面状態演算部８
０は、車速検出部２６ではなく、車速演算部７０が演算
した車体速度を用いる以外、図１０の路面状態演算装置
１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、
この路面状態演算部８１を、図１１の路面状態演算装置
１０のように車速とスリップ速度を用いる構成とし、車
速演算部７０により演算された車速Ｖとスリップ速度Δ
ｖとを路面状態演算部８１に入力するように構成しても
良い。

【０１５７】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。

【０１５８】制動力検出部３４により検出された制動力
Ｐ_c が、車速演算部７０の各変換部７１、７２、７
３、．．．に入力されると、各変換部は、それぞれに与
えられたΔｖテーブルにより、入力された検出値を変換
し、検出値に対応する路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、
Ｇ_d3、．．．．をそれぞれ出力する。

【０１５９】変換された路面μ勾配Ｇ_d1、Ｇ_d2、
Ｇ_d3、．．．と共に、路面μ勾配演算部３６により演算
された路面μ勾配Ｇ_d が、差分器７４、７５、７
６、．．．．にそれぞれ入力されると、これらの差分器
は、差分Ｇ_d −Ｇ_d1、Ｇ_d −Ｇ_d2、Ｇ_d −
Ｇ_d3、．．．．をそれぞれ演算し、最小値選択部７７に
出力する。

【０１６０】最小値選択部７７では、演算された差分の
中から最も絶対値の小さい差分を選択し、選択された最
小差分値を与えた変換部を特定する。そして、この特定
された変換部に対応するスリップ速度Δｖを出力する。
例えば、Ｇ_d −Ｇ_d2が最小値となった場合、スリップ速
度を、変換部７２に対応する０．４ｍ／ｓとして出力す
る。

【０１６１】そして、車速算出器７８が、最小値選択部
７７が出力したスリップ速度Δｖと、車輪速センサ６５
が検出した車輪速度Ｖ_w とを加算することにより車速Ｖ
を演算し、路面状態演算部８０に出力する。路面状態演
算部８０では、車速Ｖと制動力が入力されると、第１の
実施の形態と同様の作用により、現在走行中の路面の路
面状態を演算出力する。

【０１６２】また、最小値選択部７７が出力したスリッ
プ速度Δｖ及び車速算出器７８が算出した車速Ｖは、装
置外部へ出力されると共に、除算器８１によってΔｖ／
Ｖが演算され、この演算結果がスリップ率Ｓとして出力
される。

【０１６３】このように第２の実施の形態では、車体速
度を車輪挙動量の１つとする∂μ／∂Ｓテーブルを有す
るにも係わらず、車体速度を直接、検出する必要がな
く、その代わりに車輪速度を検出している。車体速度の
正確な推定は、車輪速度と比較して困難であるので、本
実施の形態のように、Δｖテーブルと車輪速度とに基づ
いて車体速度を推定することにより、検出された車体速
度を用いる第１の実施の形態と比べてより正確な路面状
態の演算が可能となる。

【０１６４】特に、図１５の車速検出部２６の例では、
ブレーキ開始時の車輪速が車速とほぼ等しいという仮定
を用いているため、この仮定が成り立つ範囲でしか正確
に路面状態を演算できないが、本実施の形態では、Δｖ
テーブルをきめ細かく設定することにより可能な限り正
確な車速を得ることができる。

【０１６５】さらに、本実施の形態では、車速を正確に
推定することにより、正確なスリップ率を得ているた
め、このスリップ率を用いて種々の応用が可能となる。
例えば、図２０に示すように、路面状態演算装置１０ｂ
が演算した路面状態を用いてピークμ検索部６１により
当該路面におけるピークμ₀ 、及びピークμ₀ を与える
スリップ率Ｓ₀ を検索する。

【０１６６】アンチロックブレーキ制御に応用する場
合、路面状態演算装置１０ｂが演算した現在のスリップ
率Ｓを、検索されたスリップ率Ｓ₀ に一致するようにブ
レーキ力を制御する。これにより、路面状態が変わって
もそれに応じてスリップ率λ₀の演算値も変化されるの
で、路面状態に係わらず常に安定したアンチロックブレ
ーキ制御が可能となる。

【０１６７】また、図２０のシステムに、スリップ率に
対する路面μの関係を示す路面μテーブルを路面状態毎
に備え、かつ入力された路面状態に応じた路面μテーブ
ルを選択し、選択されたテーブルにより、演算されたス
リップ率に対応するμ値を出力する路面μ演算部８２Ａ
を用意しても良い。

【０１６８】この路面μ演算部８２Ａにより、現在走行
中の路面の路面μ値が得られると、この路面μ値と、当
該路面におけるピークμ₀ 値とを比較することにより、
現在の摩擦状態が路面μ特性のどの領域にあるかを推定
することができる。

【０１６９】この摩擦状態を表すパラメータとして、例
えば、μ₀ −μを用いることができる。このパラメータ
（μ₀ −μ）が負値となったとき、車輪のロックのおそ
れがあるので、ドライバにその旨を伝達する警告を発す
るシステムを構成することにより、安全運転が可能とな
る。なお、このような摩擦状態を表すパラメータとし
て、Ｓ₀ −Ｓを用いても良い。

【０１７０】本実施の形態では、路面状態のみならず、
ピークμ値や現在の摩擦状態がわかるので、車輪の持つ
限界値がより明らかとなり、これらのパラメータを用い
ることにより、車両安定化制御において制御ゲインの変
更、制御目標値の設定を行うことにより、より安定な制
御を実現することができる。 （第３の実施の形態）図２１に示すように、本実施の形
態に係る路面状態推定装置は、車輪速度を検出する車輪
速センサ２８、車輪に作用する制動力を検出する制動力
検出部３４、及び路面μ勾配として後述する路面μ勾配
を演算する路面μ勾配演算部３６、及び路面状態及びす
べり速度を演算する演算回路１０Ａを備えている。

【０１７１】演算回路１０は、予め定められた路面状
態、即ち、Ｄｒｙ、Ｓｎｏｗ、Ｉｃｅに対応する路面μ
勾配の基準値を、制動力検出部３４で検出された制動力
が所定量変化する毎に作成・記憶する基準値作成記憶回
路１２Ｄ、１２Ｓ、１２Ｉと、前記制動力が所定量変化
する毎に路面μ勾配を記憶する路面μ勾配記憶回路１２
Ｊと、を備えている。基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２
Ｓ、１２Ｉ及び路面μ勾配記憶回路１２Ｊには、基準値
作成記憶回路１２Ｄ、１２Ｓ、１２Ｉに記憶された路面
μ勾配の基準値の時系列データと、実際に検出され、路
面μ勾配記憶回路１２Ｊに記憶された路面μ勾配の基準
値の時系列データと、を照合して、路面状態を演算する
時系列データ軌跡照合部１４Ａが接続されている。時系
列データ軌跡照合部１４の出力側には、スリップ速度選
択部１６Ａが接続されている。

【０１７２】基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２Ｓ、１２
Ｉは各々同一の構成であるので、基準値作成記憶回路１
２Ｄのみを説明し、他の説明を省略する。基準値作成記
憶回路１２Ｄは、車輪速センサ２８に接続された車速演
算部１８Ａを備えている。車速演算部１８には、スリッ
プ速度を演算するスリップ速度演算部２０Ａが接続され
ている。スリップ速度演算部２０Ａには、制動力検出部
３４が接続されている。スリップ速度演算部２０Ａは、
路面μ勾配の基準値を作成するμ勾配基準値作成部２２
Ａに接続されている。μ勾配基準値作成部２２Ａには、
車速演算部１８Ａ及び制動力検出部３４が接続されてい
る。μ勾配基準値作成部２２Ａは、μ勾配基準値作成部
２２により作成された路面μ勾配の基準値の時系列デー
タを記憶する基準値時系列データ記憶部２４Ａが接続さ
れている。基準値時系列データ記憶部２４Ａは、時系列
データ軌跡照合部１４Ａに接続されている。

【０１７３】路面μ勾配記憶回路１２Ｊは、検出された
路面μ勾配の時系列データを記憶する路面μ勾配時系列
データ記憶部２５Ａを備えている。路面μ勾配時系列デ
ータ記憶部２５Ａには、制動力検出部３４及び路面μ勾
配演算部３６が接続されている。路面μ勾配時系列デー
タ記憶部２５Ａは、時系列データ軌跡照合部１４Ａに接
続されている。

【０１７４】スリップ速度選択部１６Ａには、基準値作
成記憶回路１２Ｄ、１２Ｓ、１２Ｉの各スリップ速度演
算部２０Ａが接続されている。

【０１７５】制動力検出部３４は、路面から車輪に対し
摩擦力として作用する制動力を、車輪の力学的モデルに
従って以下のように推定する。

【０１７６】すなわち、車輪には、車輪に対し車輪の回
転方向と反対方向に作用するブレーキトルクＴ_B と、車
輪に対し摩擦力として車輪の回転方向に作用する制動力
ＦによるタイヤトルクＴ_f と、が作用する。ブレーキト
ルクＴ_B は、車輪のブレーキディスクに対し車輪の回転
を妨げるように作用するブレーキ力に由来するものであ
り、制動力Ｆ及びタイヤトルクＴ_f は、車輪と路面との
間の摩擦係数をμ_B 、車輪半径をｒ、車輪荷重をＷとし
たとき、（３６）式、（３７）式によって表される。 Ｆ＝ μ_B Ｗ・・・(36) Ｔ_f ＝ Ｆ×ｒ ＝ μ_B Ｗｒ・・・(37) 従って、車輪の運動方程式は、

【０１７７】

【数２３】 となる。ただし、Ｉは車輪の慣性モーメント、ωは車輪
の回転速度（車輪速度）である。

【０１７８】車輪加速度（ｄω／ｄｔ）を検知し、ブレ
ーキディスクに加えられるホイールシリンダ圧に基づい
てブレーキトルクＴ_B を求めれば、(38)式に基づいて制
動力Ｆを推定することができる。具体的には、アクセル
開度などから求めた車輪の駆動トルクと、外乱としての
制動力Ｆが車輪に作用する(38)式と等価な力学モデルを
オブザーバとして構成する。このオブザーバでは、(38)
式を２階積分することにより得られる回転位置と実際に
検出された回転位置との偏差を０に一致させるように制
御周期毎に等価モデルの外乱及び回転速度を修正し、修
正された外乱を制動力として推定する。

【０１７９】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【０１８０】最初に、基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２
Ｓ、１２Ｉによる路面μ勾配の基準値の作成方法を説明
する。

【０１８１】路面μ勾配Ｇ_d は、スリップ速度Δｖに対
する路面と車輪との間の摩擦係数μの勾配であり、制動
力、路面状態及び車速毎に、（３９）式により表すこと
もできる。

【０１８２】

【数２４】 よって、路面μ勾配Ｇ_d は、制動力Ｐｃ、路面状態、車
速Ｖ、スリップ速度Δｖ、及び摩擦係数μにより特定す
ることもできる。

【０１８３】ところで、スリップ速度Δｖと制動力Ｐと
は、各路面状態に応じて、図２２〜図２４に示すよう
に、車速に応じて、固有の関係を有することが分かって
いる。

【０１８４】そこで、基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２
Ｓ、１２Ｉの各スリップ速度演算部２０Ａは、車速に応
じて、図７〜図９に示す制動力Ｐとスリップ速度Δｖと
の関係式を記憶している。従って、制動力Ｐｃ及び車速
Ｖが入力されるとスリップ速度演算部２０Ａは、上記関
係式、制動力Ｐｃ及び車速Ｖに基づいて、制動力Ｐｃ及
び車速Ｖに対応するスリップ速度Δｖを演算し、演算に
より求めたスリップ速度Δｖを、μ勾配基準値作成部２
２Ａに出力する。

【０１８５】なお、スリップ速度演算部２０Ａに入力さ
れる車速Ｖは、車速演算部１８Ａにより演算したもので
ある。具体的には、次のように求める。車速演算部１８
Ａには、上記スリップ速度演算部２０Ａにより演算され
たスリップ速度Δｖと、車輪速センサ２８からの車輪速
Ｖωと、が入力される。スリップ速度Δｖは、車速Ｖか
ら車輪速Ｖωを減算した値（Ｖ−Ｖω）である。よっ
て、車速演算部１８は、入力されたスリップ速度Δｖと
入力された車輪速Ｖωとを加算して、車速Ｖを求め、ス
リップ速度演算部２０Ａに出力する。

【０１８６】また、路面μと制動力Ｐとは、各路面状態
に応じて、図２５〜図２７に示すように、車速に応じ
て、固有の関係を有することが分かっている。

【０１８７】そこで、基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２
Ｓ、１２Ｉの各μ勾配基準値作成部２２Ａは、車速に応
じて、図２５〜図２７に示す制動力Ｐと路面μとの関係
式を記憶している。従って、制動力Ｐｃ及び車速Ｖが入
力されるとμ勾配基準値作成部２２は、上記関係式、制
動力Ｐｃ及び車速Ｖに基づいて、制動力Ｐｃ及び車速Ｖ
に対応する路面μを演算する。

【０１８８】このように、μ勾配基準値作成部２２Ａに
は、スリップ速度演算部２０Ａから、制動力Ｐｃ及び車
速Ｖに対応するスリップ速度Δｖ（２ポイント、Ｓ₁ 、
Ｓ₂）が入力され、制動力Ｐｃ及び車速Ｖに対応する路
面μ（２ポイント、μ₁ 、μ ₂ ）を演算している。そこ
で、μ勾配基準値作成部２２は、これらのスリップ速度
Δｖと路面μとを、（３９）式に代入することにより、
路面μ勾配Ｇ_d の基準値を演算する。そして、車輪速セ
ンサ２８、制動力検出部３４からは、制動開始時から所
定時間経過まで所定サンプリング時間毎にサンプリング
された車輪速Ｖω、制動力Ｐ_c が入力され、μ勾配基準
値作成部２２Ａは、制動開始時から所定量制動力が経過
するまで所定量制動力が変化する毎に路面μ勾配Ｇ_d の
基準値を演算し、各路面μ勾配Ｇ_d の基準値の時系列デ
ータを、基準値時系列データ記憶部２４Ａに出力する。
そして、基準値時系列データ記憶部２４Ａは、路面μ勾
配Ｇ_d の基準値の時系列データを記憶する。

【０１８９】また、路面μ勾配時系列データ記憶部２５
Ａは、μ勾配基準値作成部２２Ａから基準値時系列デー
タ記憶部２４への基準値の時系列データの出力タイミン
グに同期して、路面μ勾配の時系列データが記憶され
る。即ち、路面μ勾配時系列データ記憶部２５Ａへは、
制動開始時から所定時間経過まで所定サンプリング時間
毎の路面μ勾配Ｇ_d Ｔ（路面μ勾配演算部３６により演
算された）、所定サンプリング時間毎にサンプリングさ
れた制動力Ｐ_c が入力され、路面μ勾配時系列データ記
憶部２５Ａは、制動開始時から前出の所定量制動力が経
過するまで所定量制動力が変化する毎に、路面μ勾配Ｇ
_d Ｔを記憶する。

【０１９０】次に、制動開始時に、時系列データ軌跡照
合部１４が実行する照合処理ルーチンを図２８を参照し
て説明する。

【０１９１】図２８のステップ８２で、制動開始時から
制動力が所定量変化した時刻を表す変数ｋを初期化し、
ステップ８４で、変数ｋを１インクリメントする。

【０１９２】ステップ８６で、変数ｋにより表される時
刻（ｋ・τ，τ：サンプリング周期）において路面μ勾
配演算部３６により演算された路面μ勾配Ｇ_d Ｔ（ｋ）
（路面μ勾配）を取り込む。

【０１９３】ステップ８８で、路面状態を識別する変数
ｓを初期化し、ステップ９０で、変数ｓで、変数ｋを１
インクリメントする。

【０１９４】ステップ９２で、路面状態ｓに対応する基
準値時系列データ記憶部２４Ａに記憶された路面μ勾配
Ｇ_d の時系列データの内、時刻ｋにおける基準値Ｇ_d ｓ
（ｋ）を取り込む。

【０１９５】ステップ９４で、照合値ｚ_s を（４０）式
より演算する。 ｚ_s ＝ｚ_s ＋（Ｇ_d Ｔ（ｋ）−Ｇ_d ｓ（ｋ））² ・・・（４０） ステップ９６で、変数ｓが予め定められた路面状態の総
数ｓ₀ （本実施の形態では、３）以上か否かを判断す
る。変数ｓ≧総数ｓ₀ でない場合には、時刻ｋにおける
照合値ｚ_s を演算していない路面状態があるので、ステ
ップ９０に戻って、以上の処理（ステップ９０〜ステッ
プ９６）を実行する。変数ｓ≧総数ｓ₀ の場合には、全
ての路面状態の時刻ｋにおける照合値ｚ_s を演算したの
で、ステップ９８で、変数ｋが、制動開始から所定時間
経過した時刻を表すｎ以上か否かを判断する。変数ｋ≧
ｎでない場合には、制動開始から所定時間経過していな
いので、ステップ８４に戻って以上の処理（ステップ８
４〜ステップ９８）を実行する。変数ｋ≧ｎの場合に
は、制動開始から所定時間経過したので、ステップ１０
０で、照合値ｚ_s （ｚ₁ 〜ｚ₃ ）の内の最小の照合値ｚ
_s に対応する路面状態が、現在走行している路面状態で
あると推定する。

【０１９６】即ち、ｚ_s は（４１）式により表される。

【０１９７】

【数２５】 このように、ｚ_s を、制動開始から所定時間経過までの
時系列データにより演算しているのは、図２９に示すよ
うに、路面μ勾配演算部３６により演算された路面μ勾
配Ｇ_d Ｔ（ｋ）は、現在走行している路面状態の路面μ
勾配Ｇ_d ｓ（ｋ）（図２９では、Ｓｎｏｗの路面状態で
ある）と必ずしも一致するとは限らず、現在走行してい
る路面状態の路面μ勾配Ｇ_d ｓの基準値まわりにふらつ
く。よって、制動開始から所定量制動力が経過するまで
の時系列データを用いて精度よく路面状態を推定するた
めである。

【０１９８】そして、各路面状態に対応して予め記憶し
ている摩擦係数のピーク値μ_MAX の内から、推定した路
面状態に対応する摩擦係数のピーク値μ_MAX を、図示し
ないＡＢＳ制御部等に出力し、推定した路面状態を表す
データをスリップ速度選択部１６Ａに出力する。

【０１９９】時系列データ軌跡照合部１４Ａからピーク
値μ_MAX を入力したＡＢＳ制御部は、入力したピーク値
μ_MAX を与えるスリップ率を基準スリップ率とし、ピー
クμに追従するようにブレーキ力を制御する。

【０２００】時系列データ軌跡照合部１４Ａから路面状
態を表すデータを入力したスリップ速度選択部１６Ａ
は、基準値作成記憶回路１２Ｄ、１２Ｓ、１２Ｉの各ス
リップ速度演算部２０から出力されたスリップ速度の
内、入力した路面状態を表すデータに基づいて、推定さ
れた路面状態に対応するスリップ速度Δｖを出力する。

【０２０１】以上のように本実施の形態では、現在走行
中の路面の路面状態やピークμ値を正確に求めることが
できるので、ＶＳＣ、ＡＢＳ、ＴＲＣ等の車両の安定化
制御（制御ゲインの変更、制御目標値の設定））やドラ
イバへの路面状態の警告、車体横すべり角、ヨーレート
等の各車両状態の推定することが可能となる。

【０２０２】以上説明した実施の形態では、図２２〜図
２４に示す制動力Ｐとスリップ速度Δｖとの関係式、図
２５〜図２７に示す制動力Ｐと路面μとの関係式を記憶
しているが、本発明はこれに限定されず、制動力Ｐ_c と
路面μ勾配とは図３０に示す関係を有するので、図３０
に示す関係式を、車速Ｖに対応して記憶し、車速Ｖ、制
動力Ｐ_c 、及び制動力Ｐ_c と路面μ勾配との関係式か
ら、車速Ｖ及び制動力Ｐ _c に対応する路面μ勾配を演算
するようにしてもよい。

【０２０３】また、前述した実施の形態では、路面μ勾
配Ｇ_d Ｔ（ｋ）と基準値Ｇ_d ｓ（ｋ）との二乗誤差の最
小値により路面状態を推定しているが、本発明はこれに
限定されず、制動開始から所定時間経過までの路面μ勾
配Ｇ_d Ｔ（ｋ）及び基準値Ｇ _d ｓ（ｋ）の時系列データ
の相関関係を演算して、路面状態を推定するようにして
もい。

【０２０４】更に、前述した例では、図２２〜図２４に
示す制動力Ｐとスリップ速度Δｖとの関係式、図２５〜
図２７に示す制動力Ｐと路面μとの関係式、又は、図３
０に示す制動力Ｐと路面μ勾配Ｇ_d との関係式を記憶す
るようにしているが、本発明はこれに限定されず、スリ
ップ速度Δｖと、スリップ速度Δｖ、路面μ、路面μ勾
配Ｇ_d との関係の各々も、制動力Ｐと、スリップ速度Δ
ｖ、路面μ、路面μ勾配Ｇ_d との関係の各々と同様な関
係となるので、スリップ速度Δｖと、スリップ速度Δ
ｖ、路面μ、路面μ勾配Ｇ_d との関係式を記憶し、同様
に処理するようにしてもよい。

【０２０５】そして、図３１〜図３３に示すように、本
実施の形態のＤｒｙ、Ｓｎｏｗ、Ｉｃｅの各路面におけ
る路面μ勾配Ｇ_d の時系列データＧ_d Ｔ₁ は、路面μ勾
配Ｇ _d の基準値の時系列データＧ_dsに精度よく一致し、
より実走行路面の軌跡に近づいており、路面状態の推定
精度が向上する。なお、図３１〜図３３には、従来方法
により求めた路面μ勾配Ｇ_d の時系列データＧ_d Ｔ₂ を
示している。時系列データＧ_d Ｔ₁ は、時系列データＧ
_d Ｔ₂ より、時系列データＧ_dsに精度よく一致してい
る。よって、時系列データＧ_d Ｔ₁ は、時系列データＧ
_d Ｔ₂ より改善されている。

【０２０６】次に、路面μ勾配演算部３６の種々の変形
例を説明する。

【０２０７】最初に、第１の変形例を図３４を用いて説
明する。図３４に示すように、第１の変形例では、伝達
関数同定手段３で同定されたパラメータに応じて前処理
フィルタ６の特性を変化させる適応手段５が、さらに設
けられている。

【０２０８】この第１の変形例では、前処理フィルタ６
の伝達関数は、同定すべき伝達関数の分母多項式と同じ
特性を有することが望ましいが、同定すべき伝達関数は
未知であるため、前処理フィルタ６の伝達関数を、伝達
関数同定手段３で同定された伝達関数のパラメータを用
いて次式で構成する。

【０２０９】

【数２６】 そのときの伝達関数同定部３では、第１の態様の逐次型
最小自乗法と同様に、以下の演算を実行する。

【０２１０】

【数２７】 そして、適応手段５では、推定された伝達関数のパラメ
ータθの各要素ａ₁ ，ａ₂ から前処理フィルタ６の(42)
式の伝達関数の係数を構成する。そして、係数が適応さ
れた前処理フィルタ２により検出された車輪速振動Δω
₁ から、伝達関数同定手段３が、再び車輪共振系の伝達
関数のパラメータを推定する。

【０２１１】第１の変形例では、推定されたパラメータ
に応じて適切に前処理フィルタの特性が変化するため、
前処理フィルタのパラメータを固定とした第１の実施の
形態に比べて、より良好な推定値が得られる、という効
果がある。

【０２１２】図３５には、第２の態様を実施した場合の
推定結果が示されている。同図において、横軸がタイヤ
と路面との間のすべり易さに関する物理量Ｄ₀ の真値で
あり、縦軸が、第２の態様によるＤ₀ の推定値である。
同図に示すように、本態様によって、タイヤと路面との
間のすべり易さに関する物理量Ｄ₀ が良好に推定されて
いることがわかる。 （第２の変形例）第２の変形例は、励振トルクΔＴ₁ が
加振入力として車輪共振系に入力されている場合に車輪
共振系の伝達関数を同定するものである。

【０２１３】図３６には、第２の変形例に係る路面μ勾
配演算部の構成が示されている。なお、図１６に示した
第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号
を付して詳細な説明を省略する。

【０２１４】図３６に示すように、本路面状態推定装置
には、加振入力としての励振トルクΔＴ₁ を、平均的な
制駆動トルクＴ₁ の回りに重畳させる加振手段８が、さ
らに設けられている。この加振手段８は、ブレーキ圧力
やエンジン出力を励振させることにより、車輪を、その
中心軸の回りに加振する。例えば、制動トルクを励振す
る場合、ブレーキ圧力の油圧アクチュエータの増減圧バ
ルブの制御指令において、平均的なブレーキ圧力の指令
に所定周波数の増減圧指令を重畳させることによって、
制動トルクを加振することができる。

【０２１５】次に、伝達関数同定手段３が依拠する演算
式を導出しておく。なお、本実施の形態においても、前
処理フィルタ２の演算を、伝達関数同定手段３の演算に
含めて実施するものとする。

【０２１６】まず、第２の変形例で同定すべき伝達関数
を、路面トルクΔＴ₁ を加振入力として、このとき前処
理フィルタ２により検出された車輪速振動Δω₁ を応答
出力とする２次のモデルとする。すなわち、

【０２１７】

【数２８】 の振動モデルを仮定する。ここに、ｖは車輪速信号を観
測するときに含まれる観測雑音である。(49)式を変形す
ると、次式を得る。

【０２１８】

【数２９】 まず、(50)式に(15)式の前処理フィルタを掛けて得られ
た式を離散化する。このとき、Δω₁ 、ΔＴ_d 、ｖは、
サンプリング周期Ｔ_s 毎にサンプリングされた離散化デ
ータΔω₁ （ｋ）、ΔＴ_d （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサン
プリング番号：ｋ=1,2,3,.... ）として表される。ま
た、ラプラス演算子ｓは、遅延演算素子ｄを用いた上述
の双一次変換により離散化することができる。

【０２１９】また、前処理フィルタの次数ｍは、２以上
が望ましいので、本実施の形態では、演算時間も考慮し
てｍ＝２とし、これによって次式を得る。

【０２２０】

【数３０】 また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω₁ の各離
散化データから伝達関数を同定するために、(51)式を、
同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるよ
うに、次式のように変形する。なお、”^T ”を行列の転
置とする。

【０２２１】

【数３１】 である。上式において、θが同定すべき伝達関数のパラ
メータとなる。

【０２２２】次に、第２の変形例の作用を説明する。

【０２２３】伝達関数同定手段３では、検出された車輪
速振動Δω₁ の離散化データを(50)式に順次当てはめた
各データに対し、最小自乗法を適用することによって、
未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定
する。

【０２２４】具体的には、検出された車輪速振動Δω₁
を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝1,2,3,...)に変換し、
該データをＮ点サンプルする。そして、上式ζ（ｋ）及
びξ _y0（ｋ）を用いて、第１の実施の形態における(25)
式以降と同じ演算によって、伝達関数のパラメータａ₁
及びａ₂ の推定値（＾付）を演算する。なお、本実施の
形態では、逐次型最小自乗法、補助変数法を用いてもよ
いし、第１の実施の形態の第２態様のように、前処理フ
ィルタ２の係数を、同定された伝達関数のパラメータに
適応させて適切に変化させることもできる。

【０２２５】ここで、加振手段８による励振トルクΔＴ
₁ の信号波形の例を、図３７（ａ）、図３７（ｂ）及び
図３７（ｃ）に示す。

【０２２６】図３７（ａ）の信号は、疑似ランダム信号
であり、例えば、疑似ランダム信号の１つとして良く知
られているＭ系列信号に基づいて発生させることができ
る。この場合、加振入力は、多くの周波数成分を有する
ことになるため、伝達関数の推定精度が向上するという
メリットがある。

【０２２７】また、図３７（ｂ）の信号は、励振トルク
が０の状態から、ある時刻で急激に立ち上がり、それ以
降は一定の励振トルクとなるステップ的な信号である。
このステップ的な信号を用いた場合、疑似ランダム信号
のように頻繁にトルクを変化させる必要が無いので、振
動、騒音が少なく、アクチュエータの負担が少なくて済
むというメリットがある。

【０２２８】さらに、図３７（ｃ）の信号は、励振トル
クが０の状態から、ある時刻で急激に立ち上がり、一定
時間経過後に再び励振トルクが０の状態に戻るインパル
ス的な信号である。このインパルス的な信号を用いた場
合、トルクにオフセット成分が無く、制動・駆動・定常
走行など種々の走行状態において瞬時に与えることがで
きるので、任意の走行状態で伝達関数を推定することが
できる。 （第３の変形例）次に、第３の変形例を説明する。

【０２２９】第３の変形例は、励振トルクΔＴ₁ が加振
入力として車輪共振系に入力されている場合において、
検出された加振入力と応答出力とから車輪共振系の伝達
関数を同定するものである。

【０２３０】図３８には、第３の変形例に係る路面μ勾
配演算部の構成が示されている。なお、図３６に示した
第２の変形例と同様の構成については、同一の符号を付
して詳細な説明を省略する。

【０２３１】図３８に示すように、本路面状態推定装置
は、加振手段８により車輪に与えられる加振入力として
の励振トルクΔＴ₁ の実際の値を検出する加振入力検出
手段９と、をさらに備えている。そして、前処理フィル
タ２は、検出された加振入力を車輪速度ω₁ と共に所定
のフィルタ処理を施し、伝達関数同定手段３は、フィル
タ処理を施された加振入力成分と車輪速振動Δω₁ とか
ら伝達関数のパラメータを推定する。

【０２３２】この加振入力検出手段９による加振入力の
検出方法は、例えば、制動トルクを励振する場合、制動
トルクに対応するブレーキ圧力（ホイールシリンダ圧）
を圧力センサ等で検出し、所定の定数を乗じることによ
り、励振成分を含む制動トルクに変換し、さらにこの制
動トルクから平均的な制動トルクの値を減算することに
よって励振トルク成分のみを加振入力として抽出する。

【０２３３】次に、伝達関数同定手段３が依拠する演算
式を導出しておく。なお、本実施の形態においても、前
処理フィルタ２の演算を、伝達関数同定手段３の演算に
含めて実施するものとする。

【０２３４】まず、第３の変形例で同定すべき伝達関数
を、励振トルクΔＴ₁ を加振入力として、このとき前処
理フィルタ２により検出された車輪速振動Δω₁ を応答
出力とする２次のモデルとする。すなわち、

【０２３５】

【数３２】 の振動モデルを仮定する。ここに、ΔＴ₁ は、加振入力
検出手段９によって検出された実際の励振トルク、ｖは
車輪速信号を観測するときに含まれる観測雑音である。
(52)式を変形すると、次式を得る。

【０２３６】

【数３３】 まず、(53)式に(15)式の前処理フィルタを掛けて得られ
た式を離散化する。このとき、Δω₁ 、ΔＴ_d 、ｖは、
サンプリング周期Ｔ_s 毎にサンプリングされた離散化デ
ータΔω₁ （ｋ）、ΔＴ_d （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサン
プリング番号：ｋ=1,2,3,.... ）として表される。ま
た、ラプラス演算子ｓは、遅延演算素子ｄを用いた上述
の双一次変換により離散化することができる。

【０２３７】また、前処理フィルタの次数ｍは、２以上
が望ましいので、本実施の形態では、演算時間も考慮し
てｍ＝２とし、これによって次式を得る。

【０２３８】

【数３４】 また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω₁ の各離
散化データから伝達関数を同定するために、(45)式を、
同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるよ
うに、次式のように変形する。なお、”^T ”を行列の転
置とする。

【０２３９】

【数３５】 である。上式において、θが同定すべき伝達関数のパラ
メータとなるが、本実施の形態ではΔＴ₁ を検出するの
で、上記実施の形態と異なり、係数ｂ₀ 、ｂ₁ 、ｂ₂ を
も推定できることがわかる。

【０２４０】次に、第３の変形例の作用を説明する。

【０２４１】伝達関数同定手段３では、検出された車輪
速振動Δω₁ の離散化データを(65)式に順次当てはめた
各データに対し、最小自乗法を適用することによって、
未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定
する。

【０２４２】具体的には、検出された車輪速振動Δω₁
を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝1,2,3,...)に変換し、
該データをＮ点サンプルする。そして、上式ζ（ｋ）及
びξ _y0（ｋ）を用いて、第１の実施の形態における(25)
式以降と同じ演算によって、伝達関数のパラメータａ₁
及びａ₂ の推定値（＾付）を演算する。なお、本実施の
形態では、逐次型最小自乗法、補助変数法を用いてもよ
い。補助変数法を用いる場合には、本実施の形態のよう
に加振入力が検出できる場合は、同定された伝達関数の
パラメータを用いて、

【０２４３】

【数３６】 より、真の出力ｘ（ｋ）の推定値（＾付）を逐次的に求
め、この推定値を用いて補助変数を次式のように構成す
ることができる。

【０２４４】

【数３７】 また、ζ(ｋ)＝［−ξ_y1(ｋ)−ξ_y2(ｋ)ξ_u0(ｋ)ξ
_u1(ｋ)ξ_u2(ｋ)］^T (70)を式誤差ｒ（ｋ）と相関
を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、

【０２４５】

【数３８】 とする。ただし、Ｌは遅延時間である。

【０２４６】さらに、本態様では、第１の実施の形態の
第２態様のように、前処理フィルタ２の係数を、同定さ
れた伝達関数のパラメータに適応させて適切に変化させ
ることもできる。

【０２４７】また、加振入力の波形を、図３７（ａ）、
図３７（ｂ）及び図３７（ｃ）のようにしてもよいが、
本態様において、タイヤが路面にグリップしている時の
共振周波数（以下、「タイヤ共振周波数」という）が明
らかな場合は、該共振周波数で加振することもできる。
発明者らの実験的研究により、(11)式で表現される振動
モデルは、

【０２４８】

【数３９】 となることがわかっているので、(11)、(72)式に基づい
て、タイヤ共振周波数で加振したときの加振入力から応
答出力までの伝達特性を求めると、

【０２４９】

【数４０】 という０次の伝達関数になる。そこで、同定すべき伝達
関数をΔω₁ ＝Ｇ_d ΔＴ₁
(74)とおき、伝達関数同定手段３において、次式のよう
に最小自乗法を用いて伝達関数を同定する。

【０２５０】

【数４１】 である。

【０２５１】また、上記最小自乗法は、次式のように逐
次型最小自乗法として演算することもできる。

【０２５２】

【数４２】 ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜
０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、

【０２５３】

【数４３】 とすればよい。さらに、上記最小自乗法に、補助変数法
などの修正最小自乗法を適用することによって、さらに
正確な推定値が得られる。

【０２５４】そして、同定された伝達関数のパラメータ
Ｇ_d の推定値は、(66)式と(67)式の対応関係より、

【０２５５】

【数４４】 であるので、μ勾配演算手段４は、このＧ_d の推定値を
用いて(75)式より路面のすべり易さＤ₀ に関する物理量
を演算する。

【０２５６】この場合、加振入力の周波数は、本発明の
第２の実施の形態や、第３の実施の形態に係る第２態様
などによって演算されたタイヤのねじればね定数から求
めた共振周波数を用いることができる。このようにタイ
ヤ共振周波数のみで加振する場合は、加振入力のパワー
を該周波数成分に集中して与えることができるので、加
振入力検出手段９及び応答出力検出手段１からの出力の
ＳＮ比が向上し、演算精度が向上するというメリットが
ある。

【０２５７】以上述べた本発明の路面μ勾配演算部は、
いずれも連続時間モデルの伝達関数を同定することと
し、該伝達関数のパラメータを直接推定するようにした
ので、離散時間モデルの同定に伴う上記問題点を回避で
きる。

【０２５８】また、種々の走行状態で成立する振動モデ
ルに含まれる車輪状態を同定するので、ブレーキ時に限
定されることなく、制動・駆動・定常走行など種々の走
行状態での車輪状態を推定することができる。

【０２５９】以上が本発明の実施の形態であるが、本発
明は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において任意好適に変更可能で
ある。

【０２６０】例えば、上記第１の実施の形態及び第１〜
第３の変形例に係る路面μ勾配演算部では、車輪共振系
を、(11)式及び(12)式で表される２次の振動モデルとし
て説明したが、(5) 式及び(6) 式で表される3 次の振動
モデルに基づいて、車輪の状態推定を行ってもよいこと
は明らかである。

【０２６１】以上が本発明の各実施の形態であるが、本
発明は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において任意好適に変更可能
である。

【０２６２】例えば、実施の形態では、路面状態を、乾
燥路面、雪路面、氷路面の３種類に分類したが、他の種
類の路面、例えば、じゃり道、砂路面、雨路面等のよう
な路面を演算したり、３種類より多い路面状態を、もっ
ときめ細かく演算することもできる。

【０２６３】また、図１５、図１７では、車体速度と制
動力を各テーブルにより路面μ勾配に変換し、この路面
μ勾配の変換値と検出値とを比較したが、路面μ勾配と
車体速度、或いは路面μ勾配と制動力を各テーブルによ
り制動力或いは車体速度に変換し、この変換値と、同じ
車輪挙動量の検出値とを比較することにより路面状態を
演算することも可能である。また、図１９のΔｖテーブ
ルについても同様である。

【０２６４】また、実施の形態では、上記すべり易さに
関する物理量として路面μ勾配を用いたが、本発明はこ
れに限定されず、スリップ速度に対する制動トルク又は
制動力の勾配などを用いても良い。

【０２６５】なお、上記においては、制動トルク又は制
動力に代えて駆動トルク又は駆動力を適用してもよい。

【０２６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の路面状態毎に、前記車輪挙動量の検出値及び前記す
べり易さに関する物理量の推定値の一方を他方に変換
し、複数の路面状態毎に変換された変換値各々と、車輪
挙動量の検出値及び前記すべり易さに関する物理量の推
定値のうち変換値に対応するものと、を比較して、路面
状態を推定するので、正確に路面状態を推定することが
できる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の路面状態推定装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図２】路面μ特性を表す車輪挙動量の相互関係を示す
グラフであって、（ａ）はスリップ率と路面μとの関
係、（ｂ）はスリップ率と制動力との関係、（ｃ）は各
車速毎の制動力と路面μ勾配Ｇ_d との関係を示す。

【図３】本発明の路面状態演算装置の概略構成（第２の
実施の形態に対応）を示すブロック図である。

【図４】路面状態及び車速毎の制動力Ｐ_c とスリップ速
度Δｖとの関係を示すグラフである。

【図５】路面状態及び車速毎のスリップ速度Δｖと路面
μ勾配Ｇ_d との関係を示すグラフであって、（ａ）は乾
燥路面、（ｂ）は雪路面についてのグラフである。

【図６】スリップ速度Δｖをパラメータとした場合の制
動力Ｐ_c と路面μ勾配Ｇ_d との関係を各車速毎に示した
グラフであって、（ａ）は乾燥路面、（ｂ）は雪路面に
ついてのグラフである。

【図７】図６に基づいて、車速及び路面状態毎に制動力
Ｐ_c と路面μ勾配Ｇ_d との関係を求めたグラフであっ
て、（ａ）は車速Ｖ＝２０ｋｍ／ｈ、（ｂ）は車速Ｖ＝
４０ｋｍ／ｈ、（ｃ）は車速Ｖ＝６０ｋｍ／ｈの場合に
ついてのグラフである。

【図８】本発明に係る車輪共振系と等価な力学モデルを
示す図である。

【図９】本発明に係る車輪共振系におけるタイヤ−路面
間の摩擦特性を示す図である。

【図１０】本発明に係る振動モデルの概念図である。

【図１１】実際にブレーキ圧力Ｐ_m を種々に変化させた
ときの車輪共振系における周波数特性の実験結果であっ
て、（ａ）は振幅特性、（ｂ）は位相特性を示す。

【図１２】本発明に係る振動モデルにおいて、タイヤと
路面との間のすべり易さに関する物理量Ｄ₀ を種々に変
化させたときに各々計算された該振動モデルの伝達特性
を示す図であって、（ａ）は振幅特性、（ｂ）は位相特
性を示す。

【図１３】駆動輪で実際に検出された車輪速信号の周波
数解析結果であって、（ａ）はアスファルト路、（ｂ）
はダート路に関する。

【図１４】本発明に係る振動モデルにおいて、タイヤと
路面との間のすべり易さに関する物理量Ｄ₀ を種々に変
化させたときに各々計算された該振動モデルの伝達特性
を示す図であって、（ａ）は振幅特性、（ｂ）は位相特
性を示す。

【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る路面μ勾配
推定部の構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る路面状態演
算装置の変形例の構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明の実施の形態に係るピークμ検索部の
構成を示すブロック図である。

【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成を示すブロック図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態で、演算された路
面状態及びスリップ率から摩擦状態を示すパラメータを
求める場合のシステム構成例を示す図である。

【図２１】本実施の形態に係る路面状態推定装置のブロ
ック図である。

【図２２】Ｄｒｙ路面状態における所定速度のときの制
動力とすべり速度との関係を示す線図である。

【図２３】Ｓｎｏｗ路面状態における所定速度のときの
制動力とすべり速度との関係を示す線図である。

【図２４】Ｉｃｅ路面状態における所定速度のときの制
動力とすべり速度との関係を示す線図である。

【図２５】Ｄｒｙ路面状態における所定速度のときの制
動力と路面μとの関係を示す線図である。

【図２６】Ｓｎｏｗ路面状態における所定速度のときの
制動力と路面μとの関係を示す線図である。

【図２７】Ｉｃｅ路面状態における所定速度のときの制
動力と路面μとの関係を示す線図である。

【図２８】時系列データ軌跡照合部が、制動開始時に実
行する照合処理ルーチンを示したフローチャートであ
る。

【図２９】時系列データ軌跡照合部の照合処理（軌跡）
の様子を示した図である。

【図３０】制動力と路面μ勾配との関係を示す線図であ
る。

【図３１】Ｄｒｙ路面状態における所定速度のときの制
動力と路面μ勾配との関係を示す線図である。

【図３２】Ｓｎｏｗ路面状態における所定速度のときの
制動力と路面μ勾配との関係を示す線図である。

【図３３】Ｉｃｅ路面状態における所定速度のときの制
動力と路面μ勾配との関係を示す線図である。

【図３４】路面μ勾配推定部の第１の変形例の構成を示
すブロック図である。

【図３５】路面μ勾配推定部の第１の変形例により推定
されたタイヤと路面との間のすべり易さに関する物理量
Ｄ₀ の推定結果である。

【図３６】路面μ勾配推定部の第２の変形例の構成を示
すブロック図である。

【図３７】路面μ勾配推定部の第２の変形例に係る加振
入力手段の加振入力波形を示す図であって、（ａ）は疑
似ランダム波形、（ｂ）はステップ的波形、（ｃ）はイ
ンパルス的波形を示す。

【図３８】路面μ勾配推定部の第３の変形例の構成を示
すブロック図である。

【図３９】スリップ速度に対する摩擦係数μの変化特性
を示すと共に、路面μ勾配が制動トルク勾配と等価であ
ることを説明するため、微小振動の中心の回りのμの変
化が直線で近似できることを示す図である。

【図４０】タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ
率Ｓに対する特性を示す線図である。

【符号の説明】

１０ 路面状態演算装置 １０ｂ 路面状態演算装置 １０ｃ 路面状態演算装置 ３６ 路面μ勾配演算部 ６１ ピークμ検索部 ７０ 車速演算部 ８４ 最大制動力選択部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 裕之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 菅井 賢 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平８−334454（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−52572（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79934（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−509513（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/58

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪と路面との間の車輪共振系への加振
   入力に対する応答出力を検出する応答出力検出手段と、 加振入力から応答出力までの前記車輪共振系の伝達特性
   を、車輪と路面との間のすべり易さに関する物理量を車
   輪状態の未知要素として含む振動モデルで表し、該振動
   モデルに基づいて、前記検出手段により検出された応答
   出力を略満足させるような前記未知数を推定することに
   より、該すべり易さに関する物理量を推定手段と、 前記すべり易さに関する物理量以外の前記車輪の運動特
   性を表す少なくとも１つの車輪挙動量と前記すべり易さ
   に関する物理量との間の相互関係を複数の路面状態毎に
   記憶する記憶手段と、 前記すべり易さに関する物理量以外の少なくとも１つの
   車輪挙動量を検出する検出手段と、 前記記憶手段に記憶された相互関係に基づいて、複数の
   路面状態毎に、前記車輪挙動量の検出値及び前記すべり
   易さに関する物理量の推定値の一方を他方に変換する変
   換手段と、 前記複数の路面状態毎に変換された変換値各々と、前記
   車輪挙動量の検出値及び前記すべり易さに関する物理量
   の推定値のうち前記変換値に対応するものと、を比較し
   て、路面状態を推定する路面状態推定手段と、 を有する路面状態推定装置。
2. 【請求項２】 前記振動モデルは加振入力から応答出力
   までの前記車輪共振系の伝達関数であり、前記推定手段
   は、該伝達関数を同定することにより、前記未知要素を
   推定する請求項１の路面状態推定装置。
3. 【請求項３】 前記推定手段は、前記伝達関数を前記未
   知数である前記すべり易さに関する物理量を表すための
   パラメータの関数で表し、該関数と前記検出手段により
   検出された応答出力とに基づいて該パラメータを推定
   し、推定したパラメータに基づいて前記未知数を推定す
   る請求項２の路面状態推定装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段により検出された応答出力
   に基づいて、前記振動モデルを修正する修正手段をさら
   に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
   か１項に記載の路面状態推定装置。
5. 【請求項５】 前記車輪共振系へ加振入力を与える加振
   手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求
   項４の何れか１項に記載の路面状態推定装置。
6. 【請求項６】 前記加振手段により前記車輪共振系へ与
   えられる加振入力を検出する加振入力検出手段をさらに
   有することを特徴とする請求項５の路面状態推定装置。
7. 【請求項７】 前記加振入力は前記車輪共振系への励振
   トルク及び路面から前記車輪共振系への路面励振トルク
   の少なくとも一方である請求項１乃至請求項６の何れか
   １項に記載の路面状態推定装置。
8. 【請求項８】 前記記憶手段は、車輪と路面との間の摩
   擦係数μのピークμ値を、複数の路面状態毎に更に記憶
   し、 前記路面状態推定手段により演算された路面状態及び前
   記複数の路面状態毎に備えたピークμ値に基づいて、前
   記演算された路面状態に対応するピークμ値を検索する
   ピークμ値検索手段を更に備えたことを特徴とする請求
   項１乃至請求項７の何れか１項に記載の路面状態推定装
   置。
9. 【請求項９】 前記路面状態推定手段は、前記車輪挙動
   量の検出値及び前記すべり易さに関する物理量の推定値
   の一方に対する前記変換された変換値各々の軌跡と、前
   記車輪挙動量の検出値に対する前記すべり易さに関する
   物理量の推定値の軌跡と、を比較し、該比較の結果に基
   づいて、前記変換された変換値各々の内の前記車輪挙動
   量の検出値及び前記すべり易さに関する物理量の推定値
   の他方の軌跡に最も近い軌跡に対応する路面状態を、前
   記車輪が走行している実際の路面状態として推定する請
   求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の路面状態推定
   装置。