JP4071529B2 - セルフアライニングトルク推定装置及び横グリップ度推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルフアライニングトルク推定装置及び横グリップ度推定装置に係り、特に、パワーステアリング装置からの情報を用いてセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定装置及びこのセルフアライニングトルクを用いてグリップ度を推定する横グリップ度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平１１−２８７７４９号公報には、操舵角に対する操舵トルクの特性を演算し、演算結果に基づいて路面摩擦係数（路面μ）を推定する路面摩擦係数推定装置（以下「従来技術１」という。）が開示されている。
【０００３】
従来技術１は、操舵角の変化量に対する操舵トルクの変化量として、グリップ状態に相当する物理量である路面μを求めている。従来技術１は、ノイズを増幅させる微分を行うことによって変化量を求めているので、ノイズの影響を受けやすく、ノイズを多く含んた路面μを推定する。したがって、従来技術１は、車両が路面外乱の大きな悪路を走行する場合、精度よく路面μを推定することができない問題があった。
【０００４】
また、グリップ度を高精度に推定するためには、タイヤに与えられる負荷が最も大きい時、すなわちタイヤの摩擦特性が限界に近い時に路面μを推定するのが好ましい。一方、従来技術１は、ハンドルの切り増し時にのみ路面μを推定するので、タイヤに与えられる負荷が最も大きくなる最大舵角時においては、ハンドルの切り増しができないので、路面μを推定することができない。すなわち、従来技術１は、最大舵角時には路面μを推定することできず、最大舵角時に至る手前の路面μを推定することしかできない、という問題があった。
【０００５】
ところで、従来技術１における操舵角に対する操舵トルクの特性（スリップ角に対するセルフアライニングトルクの特性とほぼ同様。）では、タイヤトレッドのねじれやパワーステアリング装置のクーロン摩擦等によってヒステリシス特性が生じる。このため、ハンドルの切り増し時と切り戻し時とでは、操舵角に対する操舵トルクの特性が異なってしまう。したがって、上記特性に着目して路面μを推定すると、推定値にばらつきが生じる問題もあった。
【０００６】
また、保舵時にハンドルが動かない程度にドライバが操舵力を減少させた場合、従来技術１では、操舵角は変化していないにも拘わらず操舵トルクが減少してしまい、路面μの推定値が誤って低下する可能性がある。そこで、従来技術１は、切り増し時のみ路面μを推定することによってこのような誤った推定を回避する共に推定値のばらつきを低減させていたが、この結果切り戻しや保舵時にはグリップ状態等の路面摩擦状態を推定できない、という問題がある。
【０００７】
また、切戻しや保舵時に路面摩擦状態を推定できないということは、例えば保舵状態で低μ路から高μ路へ乗り移ったり、高μ路から低μ路に乗り移ったりしてグリップ状態が変化した場合には、変化した時点では路面摩擦状態を推定できず、次に操舵角を切り増しするまでグリップ状態の推定ができないことを意味している。
【０００８】
一方、特開平６−２２１９６８号公報には、車輪の復元モーメントとコーナリングフォースとの関係に基づいて、ヒステリシスを抑制しながら、車輪がグリップ限界に陥る手前から路面μを検出する路面摩擦係数検出装置（以下「従来技術２」という。）が開示されている。
【０００９】
しかし、従来技術２は、ヒステリシスを抑制するヒステリシス抑制手段を備えているものの、切り込み、切り戻し等の操作状況に限定して路面摩擦係数を検出している。さらに、従来技術２は、ヒステリシス発生の少ない状況、つまり定速かつ定常旋回状況に限って路面摩擦係数を検出しているに過ぎないので、従来技術１と同様に、路面摩擦係数を推定する運転状況を限定しているという問題があった。
【００１０】
このため、速い適応性が要求されるパワーステアリング装置やＡＢＳ制御装置においては、グリップ状態に応じて切換動作を行うための制御パラメータとして、従来技術１又は２で推定されたパラメータを利用することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、路面外乱の影響を受けることなく、常に精度よくセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定装置、及びこのセルフアライニングトルクを用いてグリップ度を推定する横グリップ度推定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、を備えている。
【００１３】
反力トルク推定手段は、操舵トルクとアシストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する。このとき、反力トルクの推定精度を上げるために、パワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮してもよいし、外乱オブザーバを用いてパワーステアリング装置の慣性を考慮してもよい。
【００１４】
摩擦トルク推定手段は、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する。操舵系内部摩擦は、反力トルクのヒステリシス特性の原因となるものであり、路面外乱に応じて大きく変化して常に一定ではない。そこで、摩擦トルク推定手段は、悪路走行時に路面外乱がある場合でも内部摩擦の変化に応じて摩擦トルクを推定することで、逐次ヒステリシス特性の補償を行う。
また、前記摩擦トルク推定手段は、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、前記摩擦トルクを推定する。
したがって、操舵系の切り戻しのたびに最新の摩擦トルクを推定するので、路面の荒さによって操舵系の内部摩擦が変化する場合でも、その変化に対応して逐次ヒステリシス特性の補償を行うことができる。
【００１５】
セルフアライニングトルク推定手段は、反力トルクと摩擦トルクとに基づいてセルフアライニングトルクを推定する。つまり、反力トルクからヒステリシス特性を除去することで、ヒステリシス特性のない正確なセルフアライニングトルクを推定する。
【００１６】
したがって、請求項１記載の発明では、路面外乱の影響を受けることなく、ヒステリシス特性の除去された高精度のセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速に応じたカットオフ周波数が設定され、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタと、を更に備え、前記摩擦トルク推定手段は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記摩擦トルクを推定し、前記セルフアライニングトルク推定は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２０】
路面外乱の入力周波数は、車速が高くなるに従って高くなる。一方、車速が高くなるに従って、安定性確保のために高い応答性が求められる。
【００２１】
したがって、請求項２記載の発明では、ローパスフィルタは、車速が低い場合にはカットオフ周波数を低く設定することで路面からの低周波外乱に対応し、車速が高い場合にはカットオフ周波数を高く設定することで応答性を確保している。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定する補正トルク推定手段を更に備え、前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記補正トルク推定手段により推定された補正トルクを更に用いて、前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２３】
バンク路走行時では、操舵系の中立点が移動して、反力トルクはその影響を受けてしまう。そこで、補正トルク推定手段は、操舵系の中立点の変化に応じた反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。そして、セルフアライニングトルク推定手段は、補正トルクを更に用いてセルフアライニングトルクを推定する。
【００２４】
したがって、請求項３記載の発明では、補正トルクを用いることでバンク路走行時の反力トルクの変化を補正することができ、正確にセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記セルフアライニングトルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて前記補正トルクを調整し、操舵系の切り戻し後の摩擦トルクと前記調整後の補正トルクとを用いて前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２６】
操舵系の切り戻しの直後に摩擦トルクが変化すると、セルフアライニングトルクは急激に変化して不連続になってしまう。そこで、セルフアライニングトルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて補正トルクを調整することで、摩擦トルクの変化を調整トルクに吸収させる。
【００２７】
したがって、請求項４記載の発明では、操舵系の切り戻し前後でセルフアライニングトルクが不連続になるのを防止することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、セルフアライニングトルクを推定する請求項１から５のいずれか１項記載のセルフアライニングトルク推定装置と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルクと、前記セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備えている。
【００２９】
グリップ度推定手段は、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に基づいて、基準モデルのセルフアライニングトルクを演算する。ここにいう基準モデルとしては、例えば、タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルが好ましい。そして、基準モデルのセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定する。
【００３０】
したがって、請求項５記載の発明では、基準モデルのセルフアライニングトルクに対して、推定されたセルフアライニングトルクがどの程度の値になっているかを判定することで、横方向の摩擦余裕を表すグリップ度を推定することができる。
【００３１】
請求項６記載の発明は、スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクと、に基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じた補正量を推定する補正量推定手段と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクと、前記補正量推定手段により推定された補正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備えている。
【００３２】
バンク路走行時では、操舵系の中立点が移動するので、推定されたスリップ角や反力トルクはその影響を受けてしまう。そこで、摩擦量推定手段は、スリップ角と反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じた補正量を推定する。
【００３３】
したがって、請求項６記載の発明では、補正量を用いることでバンク路走行時のスリップ角や反力トルクの変化を補正することができ、正確にセルフアライニングトルクを推定することができる。ここで、補正量としては、請求項８または９のようにするのが好ましい。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記補正量推定手段は、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正スリップ角を推定することを特徴とする。
【００３５】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記補正量推定手段は、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクを更に用いて、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示す図である。上記グリップ度推定装置は、電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に用いて好適なものである。
【００３８】
グリップ度推定装置は、操舵角を検出する操舵角センサ１１と、車速を検出する車速センサ１２と、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１３と、アシストトルクを検出するアシストトルクセンサ１４と、各センサから出力された情報を用いてセルフアライニングトルク（以下「ＳＡＴ」という。）を推定し、さらに横グリップ度を推定する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０と、を備えている。
【００３９】
操舵角センサ１１は、ハンドル角を示す操舵角θpを検出し、検出した操舵角θpをＥＣＵ２０に供給する。車速センサ１２は、車体速度を示す車速ｕを検出し、検出した車速ｕをＥＣＵ２０に供給する。
【００４０】
操舵トルクセンサ１３は、ステアリングシャフトと同軸上に取り付けられており、操舵軸に作用する操舵トルクＴpを検出し、検出した操舵トルクＴpをＥＣＵ２０に供給する。
【００４１】
アシストトルクセンサ１４は、電動式パワーステアリング装置で使用される電動モータのモータ電流Ｉmを検出し、（１）式に従ってアシストトルクＴaを演算する。
【００４２】
【数１】
【００４３】
ただし、ｇp：ピニオンリード、ｇb：ボールネジリード、ｋm：アシストモータトルク係数である。そして、アシストトルクセンサ１４は、演算したアシストトルクＴaをＥＣＵ２０に供給する。なお、モータ電流Ｉmは、電動式パワーステアリング装置のモータを流れる電流を実際に測定してもよいし、モータに出力する電流指令値を使ってもよい。
【００４４】
ＥＣＵ２０は、図１に示すように、スリップ角を推定するスリップ角推定部２１と、実反力トルクを推定する反力トルク推定部２２と、車速感応フィルタ２３，２４と、操舵角速度を検出する操舵角速度検出部２５と、操舵系の摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定部２６と、補正トルクを推定する補正トルク推定部２７と、ＳＡＴを推定するＳＡＴ推定部２８と、スリップ角とＳＡＴとに基づいてグリップ度を推定するグリップ度推定部２９と、を備えている。
【００４５】
（スリップ角推定部２１）
スリップ角推定部２１は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θp［ｒａｄ］と、車速センサ１２で検出された車速ｕ［ｍ／ｓ］とに基づいて、前輪スリップ角αf［ｒａｄ］を推定する。ここで、前輪スリップ角αfは、車両運動の動特性を利用すると、（２）式及び（３）式の状態方程式によって表される。
【００４６】
【数２】
【００４７】
ただし、ｖ：横速度［ｍ／ｓ］、ｒ：ヨーレート［ｒａｄ／ｓ］、ｕ：車速［ｍ／ｓ］、ｃf：前輪コーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、ｃr：後輪コーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、Ｌf：前軸重心間距離［ｍ］、Ｌr：後軸重心間距離［ｍ］、Ｍ：車両質量［ｋｇ］、Ｉz：ヨー慣性［ｋｇｍ2］、ｇh：ハンドル実舵間ギヤ比である。記号＾は、推定値であることを示している。
【００４８】
上記（２）式及び（３）式をサンプル時間τで離散化し、車速ｕの関数として表現すると、次の（４）式及び（５）式が得られる。
【００４９】
【数３】
【００５０】
ただし、ｋはサンプリング番号である。また、（４）式のＡs及びＢsは、次の（６）式で表される。
【００５１】
【数４】
【００５２】
スリップ角推定部２１は、サンプル時間τ毎に、（５）式に従って演算することで前輪スリップ角αfを検出し、前輪スリップ角αfを車速感応フィルタ２３に供給する。
【００５３】
（反力トルク推定部２２）
反力トルク推定部２２は、操舵トルクセンサ１３で検出された操舵トルクＴpと、アシストトルクセンサ１４で検出されたアシストトルクＴaとを加算して、操舵軸に加えられる実反力トルクＴrを推定する。したがって、次の（７）式を演算する。
【００５４】
【数５】
【００５５】
なお、反力トルク推定部２２は、電動式パワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮した場合、操舵角速度を用いることによって、より正確に実反力トルクＴrを推定することができる。具体的には、次の（８）式を演算すればよい。
【００５６】
【数６】
【００５７】
ただし、ｃは、電動式パワーステアリング装置の電動モータ、ピニオン軸及びラック等各要素の粘性を等価的にピニオン軸（ハンドル操舵軸）の粘性に換算した値である。
【００５８】
また、反力トルク推定部２２は、外乱オブザーバを用いることによって電動式パワーステアリング装置の慣性を考慮して、実反力トルクＴrを推定することができる。ここで、電動式パワーステアリング装置の動特性は、（９）式の微分方程式によって表される。
【００５９】
【数７】
【００６０】
ただし、Ｍr：ラック質量、Ｊm：モータ慣性である。ここで、（９）式の右辺を外乱オブザーバで推定する外乱とみなした場合、（１０）式のような外乱オブザーバが構成できる。
【００６１】
【数８】
【００６２】
ただし、Ｊeは（１１）式、ｄは（１２）式を満たしている。
【００６３】
【数９】
【００６４】
Ｇはオブザーバゲイン、記号＾は各状態量の推定値を示している。（１０）式は、操舵角速度（ｄθp／ｄｔ）及び操舵角θpから外乱ｄを推定する式である。（１０）式を離散化すると、（１３）式及び（１４）式の漸化式となる。
【００６５】
【数１０】
【００６６】
ただし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、（１０）式を離散化したシステム行列である。したがって、反力トルク推定部２２は、下記の（１５）式に従って実反力トルクＴrを推定することができる。
【００６７】
【数１１】
【００６８】
（車速感応フィルタ２３，２４）
車速感応フィルタ２３は、車速センサ１２で検出された車速ｕが高くなる従ってカットオフ周波数を高く設定するローパスフィルタである。本実施の形態では、車速感応フィルタ２３は、例えば、時定数が車速ｕに反比例するように設定された１次ローパスフィルタで構成されている。なお、車速感応フィルタ２３は、１次ローパスフィルタに限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
【００６９】
ここで、連続時間における１次ローパスフィルタは、（１６）式の伝達関数によって表される。
【００７０】
【数１２】
【００７１】
ただし、ａ：比例定数である。（１６）式をＴｕｓｔｉｎ変換などの手法を用いて変換すると、離散時間のローパスフィルタを設計することができる。Ｔｕｓｔｉｎ変換において、時間進みオペレータをｚとした場合、ｓは（１７）式で表される。
【００７２】
【数１３】
【００７３】
（１７）式を（１６）式に代入すると、離散時間のローパスフィルタは、（１８）式で表される。
【００７４】
【数１４】
【００７５】
車速感応フィルタ２３は、車速ｕによってカットオフ周波数を設定すると、スリップ角推定部２１で推定されたスリップ角に対してローパスフィルタ処理を施し、処理されたスリップ角を補正トルク推定部２７及びグリップ度推定部２９に供給する。
【００７６】
路面外乱の入力周波数は、車速が高くなると共に高くなる。また、グリップ度を車両運動制御に用いる場合、車速が高いほど安定性確保のために高い応答性が要求される。
【００７７】
そこで、以上のように構成された車速感応フィルタ２３は、車速が低い場合には、カットオフ周波数を低く設定することによって路面からの低周波外乱に対応できる。また、車速感応フィルタ２３は、車速が高い場合には、カットオフ周波数を高く設定することによってグリップ状態推定の応答性を確保することができる。
【００７８】
車速感応フィルタ２４は、車速感応フィルタ２３と同様に構成されている。車速感応フィルタ２４は、車速センサ１２で検出された車速ｕによってカットオフ周波数を設定すると、反力トルク推定部２２で推定された実反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施し、処理された実反力トルクを摩擦トルク推定部２６、補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。
【００７９】
（操舵角速度検出部２５）
操舵角速度検出部２５は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θpを時間微分して操舵角速度を求めて、摩擦トルク推定部２６に供給する。
【００８０】
（摩擦トルク推定部２６）
摩擦トルク推定部２６は、実反力トルクに生じるヒステリシス特性の原因となる摩擦トルクＴfricを推定する。ここでは、摩擦トルク推定部２６は、ハンドル切り増し中に絶対値が最大となったときの実反力トルクと、ハンドル切り戻し時点の実反力トルクとの差を演算し、この差を操舵系の内部クーロン摩擦によって生じる摩擦トルクＴfricとして推定する。
【００８１】
図２は、反力トルク推定部２２によって推定された実反力トルクＴrの経時変化を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵した時に生じる実反力トルクＴrを正、ハンドルを右方向に操舵した時に生じる実反力トルクＴrを負とした。
【００８２】
摩擦トルク推定部２６は、操舵角速度検出部２５から供給された操舵角速度の符号が反転したことを検出すると、このタイミング以降の実反力トルクＴrの最大値を次のように演算する。
【００８３】
操舵角速度が負から正に反転して、ハンドルが左方向（正方向）に操舵された場合、正の実反力トルクＴrが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６は、（１９）式に従って、実反力トルクＴrの最大値Ｔmaxを演算する。
【００８４】
【数１５】
【００８５】
次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切り戻しによって操舵角速度が正から負に反転したことを検出すると、この時点の実反力トルクＴrと上記のように求められた最大値Ｔmaxとを用いて、（２０）式に従って摩擦トルクＴfricを演算する。
【００８６】
【数１６】
【００８７】
一方、操舵角速度が正から負に反転して、ハンドルが右方向に操舵された場合、負の実反力トルクＴrが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６は、（２１）式に従って、実反力トルクＴrの最小値Ｔminを演算する。
【００８８】
【数１７】
【００８９】
次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切り戻しによって操舵角速度が負から正に反転したことを検出すると、この時点の実反力トルクＴrと上記のように求められた最小値Ｔminとを用いて、（２２）式に従って摩擦トルクＴfricを演算する。
【００９０】
【数１８】
【００９１】
そして、摩擦トルク推定部２６は、このように求めた摩擦トルクＴfricを補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。なお、摩擦トルク推定部２６は、切り戻し時以外では、前回演算した摩擦トルクＴfricを保持して、保持している摩擦トルクＴfricを補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。
【００９２】
この結果、摩擦トルク推定部２６は、ハンドルの切り戻しのたびに生じるヒステリシス特性に対して、ハンドル切り戻しのたびに摩擦トルクＴfricを推定するので、常に正確なヒステリシス特性の大きさを推定することができる。
【００９３】
特に悪路走行時には、路面外乱が操舵系内部のクーロン摩擦に対してディザー効果として働き、クーロン摩擦項が減少してクーロン摩擦が変化する。そこで、摩擦トルク推定部２６は、上述のようにハンドル切り戻しのたびに摩擦トルクＴfricを推定するので、クーロン摩擦の大きさが変化する場合においても、逐次最新のヒステリシス特性の補償を行うことができる。
【００９４】
（補正トルク推定部２７）
補正トルク推定部２７は、バンク走行時の操舵の中立点変化によって生じる実反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。バンク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリップ角とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定する場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、スリップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼロ付近の値になってしまい、グリップ度が低くなるおそれがある。
【００９５】
そこで、補正トルク推定部２７は、実反力トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ角からバンク走行時の中立点の変化を実反力トルクの変化として検出し、この実反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。
【００９６】
図３は、水平直線路（以下「水直路」という。）及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵する場合に生じる実反力トルク、スリップ角を正の符号で表している。
【００９７】
操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋もれるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トルクとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反映する。
【００９８】
ここでは、操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想定した場合に予測される実反力トルクと、現時点の実反力トルクと、の差をバンクによって生じたトルクと判定し、この値を補正トルクとする。
【００９９】
具体的には、補正トルク推定部２７は、ハンドルが左方向に操舵された場合には、操舵開始条件である次の（２３）式を満たすかを判定する。
【０１００】
【数１９】
【０１０１】
補正トルク推定部２７は、（２３）式の操舵開始条件を満たしたとき、次の（２４）式に従って、補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１０２】
【数２０】
【０１０３】
ただし、Ｋ0は、ＳＡＴ推定値のスリップ角に対する原点勾配であり、後述する（３４）式のＫ0と同じ値である。
【０１０４】
また、補正トルク推定部２７は、ハンドルが右方向に操舵された場合には、操舵開始条件である次の（２５）式を満たすかを判定する。
【０１０５】
【数２１】
【０１０６】
補正トルク推定部２７は、（２５）式の操舵開始条件を満たしたとき、次の（２６）式に従って、補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１０７】
【数２２】
【０１０８】
なお、補正トルク推定部２７は、（２３）式又は（２５）式の操舵開始条件を満たしていない場合では、前回推定した補正トルクＴcorrectを保持している。そして、補正トルク推定部２７は、このようにして推定した補正トルクＴcorrectをＳＡＴ推定部２８に供給する。
【０１０９】
（ＳＡＴ推定部２８）
ＳＡＴ推定部２８は、実反力トルクから電動式パワーステアリング装置のクーロン摩擦などによって生じるヒステリシス特性を除去し、さらにバンク走行時の操舵系の中立点移動について補正して、ＳＡＴ推定値を演算する。つまり、ＳＡＴ推定部２８は、車速感応フィルタ２４でフィルタ処理された実反力トルクと、摩擦トルク推定部２６で推定された摩擦トルクと、補正トルク推定部２７で推定された補正トルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。
【０１１０】
ヒステリシス除去の演算は、以下のロジックによって行われる。
【０１１１】
最初に、実反力トルクが前回の摩擦トルクの半分の値を超え、かつ正方向（実反力トルクが正の値）へのハンドル操舵開始が判定され、バンク走行によって生じた補正トルクが更新演算された時点で、ＳＡＴ推定部２８は、次の（２７）式に従ってＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１１２】
【数２３】
【０１１３】
また、負方向のハンドル操舵の場合、ＳＡＴ推定部２８は、次の（２８）式に従ってＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１１４】
【数２４】
【０１１５】
次に、保舵状態（摩擦トルク、補正トルクが更新されない状態）における任意のサンプリング時点では、ＳＡＴ推定部２８は、次の手順に従って演算する。
【０１１６】
最初に、（２９）式に従って摩擦状態量ｘSATを演算する。
【０１１７】
【数２５】
【０１１８】
ただし、傾きＫ1は、１に比較して小さく設定された値であり、クーロン摩擦などによって実反力トルクが変動しても、摩擦状態量摩擦状態量ｘSATの変動は小さいことを表している。
【０１１９】
（２９）式によって更新された摩擦状態量が、実反力トルクから補正トルクを減じた補正後の実反力トルクを中心に摩擦トルクの幅の領域から出た場合には、摩擦状態量をその境界の値に制限し、これをＳＡＴ推定値とする。
【０１２０】
すなわち、ＳＡＴ推定部２８は、次の（３０）式に従って演算する。
【０１２１】
【数２６】
【０１２２】
ここで、ハンドルの切り戻しが行われた場合、摩擦トルクの推定値が変化することがある。摩擦トルクが変化する現象は、図３で想定した摩擦トルク（水直路モデルのヒステリシスの幅）が間違っていたために、補正トルクの推定に誤差が含まれていた場合などに生じる現象である。そこで、ＳＡＴ推定部２８は、切り戻し時に摩擦トルクの推定値が変化した場合には、摩擦トルクの変化分を吸収するように補正トルクを修正する。このとき、補正トルクと摩擦トルクの和は、ハンドルの切り戻しの時点で変化しないようにする。
【０１２３】
具体的には、ＳＡＴ推定部２８は、右方向から左方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３１）式に従って補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１２４】
【数２７】
【０１２５】
また、ＳＡＴ推定部２８は、左方向から右方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３２）式に従って補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１２６】
【数２８】
【０１２７】
この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドルの切り戻し時にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止すると共に、特に高グリップ状態では常にスリップ角に比例するＳＡＴ推定値を演算することができる。
【０１２８】
図４は、スリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の図であり、（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。ここでは、当初の摩擦トルクが、切り戻し時に推定した実際の摩擦トルクよりも大きい状態を想定した。
【０１２９】
同図（Ａ）において、ＳＡＴ推定部２８は、実反力トルク、当初の摩擦トルク及び補正トルクに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。同図（Ｂ）において、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル切り戻し直後に摩擦トルクが前回値に比べて小さくなった時点で補正トルクを修正する。つまり、摩擦トルクが減少した分だけ補正トルクが増加しているる。したがって、次の（３３）式が成立している。
【０１３０】
【数２９】
【０１３１】
この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル切り戻し直後にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止することができ、また、特に高グリップ状態では常にスリップ角に比例するＳＡＴ推定値を演算することができる。
【０１３２】
図５は、補正後の実反力トルク（Ｔr−Ｔcorrect）に対するＳＡＴ推定値ＴSATの関係を示す図であり、（Ａ）は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）はヒステリシス除去演算の概念を説明する図である。
【０１３３】
ＳＡＴ推定開始時では、ＳＡＴ推定値は、（２７）式を表す直線Ｌ１、（２８）式を表す直線Ｌ２のいずれかの上にある（Ａ点）。つぎに、実反力トルクが増加すると、ＳＡＴ推定値は、いずれかの直線Ｌ（図５では、直線Ｌ２）に沿って増加する（Ｂ点）。ここで、実反力トルクが減少すると、ＳＡＴ推定値は、傾きＫ１で減少する（Ｃ点）。
【０１３４】
直線Ｌ１及び直線Ｌ２の間の領域では、実反力トルクの変動に対して、ＳＡＴ推定値の変動が小さくなるように設定されている。これは、旋回時の保舵状態においては、ドライバが操舵力を多少変化させても、電動式パワーステアリング装置のクーロン摩擦などの影響によって、ＳＡＴ推定値には影響が現れないことを示したものである。
【０１３５】
なお、Ｃ点から再び実反力トルクが増加する場合、ＳＡＴ推定値は、傾きＫ1でＢ点に向かって増加する。また、切り戻しによりＣ点から更に実反力トルクが減少してＳＡＴ推定値が上限（直線Ｌ１）に達した場合には、ＳＡＴ推定値は直線Ｌ１に沿って減少する。このような２種類の傾きの設定によってヒステリシス特性が除去される。
【０１３６】
（グリップ度推定部２９）
グリップ度推定部２９は、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値と、ブラッシュモデルのＳＡＴとに基づいて、横方向の摩擦力余裕に相当するグリップ度を推定する。なお、ブラッシュモデルのＳＡＴについては、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角を用いて演算する。
【０１３７】
図６は、タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルを示す図であり、（Ａ）は横スリップに対する横力の関係を示す図、（Ｂ）は横スリップに対するＳＡＴの関係を示す図である。同図（Ｂ）において、線形モデルは、ＳＡＴの原点勾配を図示したものである。なお、横スリップλｙとスリップ角αについては、λｙ＝ｔａｎαであるが、ここで議論するスリップ角αは十分小さいため、λｙ＝αとみなすことができる。
【０１３８】
図７は、（ＳＡＴ／線形モデル）に対するグリップ度の関係を示す図である。（ＳＡＴ／線形モデル）は、図６（Ｂ）に示す任意の横スリップにおいて、ＳＡＴを線形モデルの値で割ったである。図７によると、（ＳＡＴ／線形モデル）はグリップ度に一致する。すなわち、ＳＡＴ推定値からグリップ度を直接推定することができる。
【０１３９】
ここで、グリップ度は、「１−μ利用率」（＝１−横加速度（対重力加速度）／μmax）であることから、ブラッシュモデルから路面μを推定することができる。
【０１４０】
具体的には、グリップ度推定部２９は、（３４）式に従ってグリップ度ｇ（ｋ）を演算する。
【０１４１】
【数３０】
【０１４２】
ただし、ＴSAT（ｋ）はＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値であり、αf（ｋ）は車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角である。Ｋ0は、ＳＡＴのスリップ角に対する原点勾配であり、図６（Ｂ）に示す線形モデルの傾きをスリップ角に対応させたものである。したがって、Ｋ0・αf（ｋ）は、スリップ角αf（ｋ）におけるブラッシュモデルのＳＡＴを表している。
【０１４３】
図８（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図（Ｂ）によると、バンク走行の補正が行われたＳＡＴ推定値は、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る直線となった。
【０１４４】
図９（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図である。
【０１４５】
ここでは、実反力トルクは、左方向操舵時に発生するトルクを正の符号で表している。同図（Ｂ）におけるバンクは、左方向のカーブである。バンク進入時（５〜６［ｓ］付近）に保舵した結果、カーブに沿って左に転舵しようとする負方向の実反力トルクが発生した。このような保舵中の実反力トルクの変化は、スリップ角０での実反力トルクの変化（縦方向の変化）として現れている。
【０１４６】
また、摩擦トルクは、切り戻しのたびに推定されている。ここでは、車両はすべて平滑路面を走行したため、摩擦トルクは４［Ｎｍ］付近の一定値になった。補正トルクは、水直高μ路ではほぼ０の値になったが、バンク路では操舵時に３［Ｎｍ］ほどの値になった。
【０１４７】
図１０はグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、（Ｂ）はバンク路走行時の図である。グリップ度は、補正後のＳＡＴ推定値を用いて演算されたものである。同図によると、誤判定はなく、バンク路走行時であっても常に高グリップ状態を推定することができた。
【０１４８】
図１１（Ａ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。なお、この実験は、平滑水直路面で行われた。同図によると、悪路とバンクに対応する補正（摩擦トルク、補正トルク）がグリップ度推定の基本性能に悪影響を与えないことを確認することができた。
【０１４９】
図１２は、図１１の実験の際における実反力トルク、摩擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結果を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。同図によると、摩擦トルクは、ほぼ一定値（４［Ｎｍ］）になった。補正トルクは、水直路に対応する値（０［Ｎｍ］）になった。この結果、グリップ余裕のある高μ路のみならず、グリップの低下する低μ路においても、摩擦トルクや補正トルクを正確に推定することができた。
【０１５０】
図１３は、グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。特に低μ路走行時では、操舵角が大きくなった時のグリップ度の低下を適切に推定することができた。また、ハンドルの切り増し時に限らず、切り戻し時や保舵状態であっても、精度よくグリップ度を演算することができた。
【０１５１】
以上のように、第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置は、操舵軸に作用する実反力トルクと、操舵系内部のクーロン摩擦等によって生じる摩擦トルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。これにより、路面外乱によってクーロン摩擦の大きさが変化しても、その変化に対応して摩擦トルクを推定するので、路面外乱の影響を受けることなく精度よくＳＡＴを推定することができる。そして、ＳＡＴ推定値を用いてグリップ度を演算するので、路面外乱の影響を受けずに高精度のグリップ度を推定することができる。
【０１５２】
また、グリップ度推定装置は、車速が高くなるに従ってカットオフ周波数が高く設定される車速感応フィルタ２３，２４を備えているので、車速が低い場合には路面からの低周波外乱に対応することができ、車速が高い場合には推定演算の応答性を確保することができる。
【０１５３】
さらに、グリップ度推定装置は、バンク路走行時では、操舵系の中立点の変化によって生じる実反力トルクの変化量を補正トルクとして演算することにより、ＳＡＴ推定値を精度よく演算することができる。
【０１５４】
［第２の実施の形態］
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部位については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１５５】
図１４は、第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ＥＣＵ２０は、図１に示した補正トルク推定部２７に代えて、バンク走行時の補正スリップ角を推定する補正スリップ角推定部３０を備えている。
【０１５６】
（補正スリップ角推定部３０）
補正スリップ角推定部３０は、バンク走行時の操舵の中立点変化によって生じるスリップ角の変化を検出し、これをバンク補正を行うための補正スリップ角として推定する。バンク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリップ角とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定する場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、スリップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼロ付近の値になってグリップ度が低くなるおそれがある。
【０１５７】
そこで、補正スリップ角推定部３０は、実反力トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ角からバンク走行時の中立点の変化をスリップ角の変化として検出し、この変化を補正スリップ角として推定する。
【０１５８】
図１５は、水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵する場合に生じる実反力トルク、スリップ角を正の符号で表している。
【０１５９】
操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋もれるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トルクとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反映する。
【０１６０】
ここでは、操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想定した場合に予測されるスリップと、現時点のスリップ角と、の差をバンクによって生じたスリップ角と判定し、この値を補正スリップ角とする。
【０１６１】
具体的には、補正スリップ角推定部３０は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角αfと、後述のＳＡＴ推定値ＴSATを用いて、次の（３５）式に従って補正スリップ角α1を演算する。
【０１６２】
【数３１】
【０１６３】
一方、ＳＡＴ推定部２８は、第１の実施の形態と同様にして、ＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。なお、（２７）式、（２８）式及び（３０）式においては、補正トルクＴcorrect＝０を代入して、ＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１６４】
（グリップ度推定部２９）
グリップ度推定部２９は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角と、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値と、補正スリップ角推定部３０で推定された補正スリップ角とに基づいて、横方向の摩擦力余裕に相当するグリップ度を推定する。
【０１６５】
具体的には、グリップ度推定部２９は、（３６）式に従って、グリップ度ｇ（ｋ）を演算する。
【０１６６】
【数３２】
【０１６７】
図１６（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図（Ｂ）によると、バンク補正（補正スリップ角）によって、バンク路走行時のスリップ角は正方向に補正された。したがって、ＳＡＴ推定値は、第１の実施の形態と同様に、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る直線となった。
【０１６８】
図１７は、バンク路走行時におけるグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図である。同図によると、第１の実施の形態と同様に、バンク路走行においても適切に高グリップ判定を行うことができた。
【０１６９】
以上のように、第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置は、バンク路走行時において、操舵系の中立点の変化によって生じるスリップ角の変化量を補正スリップ角として演算することにより、ＳＡＴ推定値を精度よく演算することができる。
【０１７０】
なお、本発明は、第１及び第２の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の設計上の変更を行うことができる。例えば、第１及び第２の実施の形態では、電動式パワーステアリング装置を用いてグリップ度を演算する場合を例に挙げて説明したが、油圧式パワーステアリング装置を用いることもできる。この場合、油圧式パワーステアリング装置の油圧等を計測して操舵トルク及びアシストトルクに対応するトルクを検出することで、上述した実施の形態と同様にしてグリップ度を推定することができる。
【０１７１】
【発明の効果】
本発明に係るセルフアライニングトルク推定装置は、操舵軸に加えられる反力トルクと、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定することにより、路面外乱の影響を受けることなく、ヒステリシス特性が除去された、高精度のセルフアライニングトルクを推定することができる。
【０１７２】
本発明に係る横グリップ度推定装置は、スリップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定することにより、路面外乱の影響を受けることなく、高精度のグリップ度を推定することができる。
【０１７３】
本発明に係る横グリップ度推定装置は、推定されたスリップ角と、操舵軸に加えられる反力トルクと、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクと、操舵系の中立点の変化に応じた補正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定することにより、どのような路面を走行しても、路面外乱の影響を受けることなく、高精度のグリップ度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示す図である。
【図２】反力トルク推定部によって推定された実反力トルクＴrの経時変化を示す図である。
【図３】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。
【図４】スリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の図であり、（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。
【図５】補正後の実反力トルク（Ｔr−Ｔcorrect）に対するＳＡＴ推定値ＴSATの関係を示す図であり、（Ａ）は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）はヒステリシス除去演算の概念を説明する図である。
【図６】タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルを示す図であり、（Ａ）は横スリップに対する横力の関係を示す図、（Ｂ）は横スリップに対するＳＡＴの関係を示す図である。
【図７】（ＳＡＴ／線形モデル）に対するグリップ度の関係を示す図である。
【図８】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図９】（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図である。
【図１０】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、（Ｂ）はバンク路走行時の図である。
【図１１】（Ａ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図１２】図１１の実験の際における実反力トルク、摩擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結果を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。
【図１３】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置のＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１５】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。
【図１６】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図１７】バンク路走行時におけるグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１１ 操舵角センサ
１２ 車速センサ
１３ 操舵トルクセンサ
１４ アシストトルクセンサ
２０ ＥＣＵ
２１ スリップ角推定部
２２ 反力トルク推定部
２３，２４ 車速感応フィルタ
２５ 操舵角速度検出部
２６ 摩擦トルク推定部
２７ 補正トルク推定部
２８ ＳＡＴ推定部
２９ グリップ度推定部
３０ 補正スリップ角推定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルフアライニングトルク推定装置及び横グリップ度推定装置に係り、特に、パワーステアリング装置からの情報を用いてセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定装置及びこのセルフアライニングトルクを用いてグリップ度を推定する横グリップ度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平１１−２８７７４９号公報には、操舵角に対する操舵トルクの特性を演算し、演算結果に基づいて路面摩擦係数（路面μ）を推定する路面摩擦係数推定装置（以下「従来技術１」という。）が開示されている。
【０００３】
従来技術１は、操舵角の変化量に対する操舵トルクの変化量として、グリップ状態に相当する物理量である路面μを求めている。従来技術１は、ノイズを増幅させる微分を行うことによって変化量を求めているので、ノイズの影響を受けやすく、ノイズを多く含んた路面μを推定する。したがって、従来技術１は、車両が路面外乱の大きな悪路を走行する場合、精度よく路面μを推定することができない問題があった。
【０００４】
また、グリップ度を高精度に推定するためには、タイヤに与えられる負荷が最も大きい時、すなわちタイヤの摩擦特性が限界に近い時に路面μを推定するのが好ましい。一方、従来技術１は、ハンドルの切り増し時にのみ路面μを推定するので、タイヤに与えられる負荷が最も大きくなる最大舵角時においては、ハンドルの切り増しができないので、路面μを推定することができない。すなわち、従来技術１は、最大舵角時には路面μを推定することできず、最大舵角時に至る手前の路面μを推定することしかできない、という問題があった。
【０００５】
ところで、従来技術１における操舵角に対する操舵トルクの特性（スリップ角に対するセルフアライニングトルクの特性とほぼ同様。）では、タイヤトレッドのねじれやパワーステアリング装置のクーロン摩擦等によってヒステリシス特性が生じる。このため、ハンドルの切り増し時と切り戻し時とでは、操舵角に対する操舵トルクの特性が異なってしまう。したがって、上記特性に着目して路面μを推定すると、推定値にばらつきが生じる問題もあった。
【０００６】
また、保舵時にハンドルが動かない程度にドライバが操舵力を減少させた場合、従来技術１では、操舵角は変化していないにも拘わらず操舵トルクが減少してしまい、路面μの推定値が誤って低下する可能性がある。そこで、従来技術１は、切り増し時のみ路面μを推定することによってこのような誤った推定を回避する共に推定値のばらつきを低減させていたが、この結果切り戻しや保舵時にはグリップ状態等の路面摩擦状態を推定できない、という問題がある。
【０００７】
また、切戻しや保舵時に路面摩擦状態を推定できないということは、例えば保舵状態で低μ路から高μ路へ乗り移ったり、高μ路から低μ路に乗り移ったりしてグリップ状態が変化した場合には、変化した時点では路面摩擦状態を推定できず、次に操舵角を切り増しするまでグリップ状態の推定ができないことを意味している。
【０００８】
一方、特開平６−２２１９６８号公報には、車輪の復元モーメントとコーナリングフォースとの関係に基づいて、ヒステリシスを抑制しながら、車輪がグリップ限界に陥る手前から路面μを検出する路面摩擦係数検出装置（以下「従来技術２」という。）が開示されている。
【０００９】
しかし、従来技術２は、ヒステリシスを抑制するヒステリシス抑制手段を備えているものの、切り込み、切り戻し等の操作状況に限定して路面摩擦係数を検出している。さらに、従来技術２は、ヒステリシス発生の少ない状況、つまり定速かつ定常旋回状況に限って路面摩擦係数を検出しているに過ぎないので、従来技術１と同様に、路面摩擦係数を推定する運転状況を限定しているという問題があった。
【００１０】
このため、速い適応性が要求されるパワーステアリング装置やＡＢＳ制御装置においては、グリップ状態に応じて切換動作を行うための制御パラメータとして、従来技術１又は２で推定されたパラメータを利用することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、路面外乱の影響を受けることなく、常に精度よくセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定装置、及びこのセルフアライニングトルクを用いてグリップ度を推定する横グリップ度推定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、を備えている。
【００１３】
反力トルク推定手段は、操舵トルクとアシストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する。このとき、反力トルクの推定精度を上げるために、パワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮してもよいし、外乱オブザーバを用いてパワーステアリング装置の慣性を考慮してもよい。
【００１４】
摩擦トルク推定手段は、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する。操舵系内部摩擦は、反力トルクのヒステリシス特性の原因となるものであり、路面外乱に応じて大きく変化して常に一定ではない。そこで、摩擦トルク推定手段は、悪路走行時に路面外乱がある場合でも内部摩擦の変化に応じて摩擦トルクを推定することで、逐次ヒステリシス特性の補償を行う。
また、前記摩擦トルク推定手段は、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、前記摩擦トルクを推定する。
したがって、操舵系の切り戻しのたびに最新の摩擦トルクを推定するので、路面の荒さによって操舵系の内部摩擦が変化する場合でも、その変化に対応して逐次ヒステリシス特性の補償を行うことができる。
【００１５】
セルフアライニングトルク推定手段は、反力トルクと摩擦トルクとに基づいてセルフアライニングトルクを推定する。つまり、反力トルクからヒステリシス特性を除去することで、ヒステリシス特性のない正確なセルフアライニングトルクを推定する。
【００１６】
したがって、請求項１記載の発明では、路面外乱の影響を受けることなく、ヒステリシス特性の除去された高精度のセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速に応じたカットオフ周波数が設定され、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタと、を更に備え、前記摩擦トルク推定手段は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記摩擦トルクを推定し、前記セルフアライニングトルク推定は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２０】
路面外乱の入力周波数は、車速が高くなるに従って高くなる。一方、車速が高くなるに従って、安定性確保のために高い応答性が求められる。
【００２１】
したがって、請求項２記載の発明では、ローパスフィルタは、車速が低い場合にはカットオフ周波数を低く設定することで路面からの低周波外乱に対応し、車速が高い場合にはカットオフ周波数を高く設定することで応答性を確保している。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定する補正トルク推定手段を更に備え、前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記補正トルク推定手段により推定された補正トルクを更に用いて、前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２３】
バンク路走行時では、操舵系の中立点が移動して、反力トルクはその影響を受けてしまう。そこで、補正トルク推定手段は、操舵系の中立点の変化に応じた反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。そして、セルフアライニングトルク推定手段は、補正トルクを更に用いてセルフアライニングトルクを推定する。
【００２４】
したがって、請求項３記載の発明では、補正トルクを用いることでバンク路走行時の反力トルクの変化を補正することができ、正確にセルフアライニングトルクを推定することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記セルフアライニングトルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて前記補正トルクを調整し、操舵系の切り戻し後の摩擦トルクと前記調整後の補正トルクとを用いて前記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
【００２６】
操舵系の切り戻しの直後に摩擦トルクが変化すると、セルフアライニングトルクは急激に変化して不連続になってしまう。そこで、セルフアライニングトルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて補正トルクを調整することで、摩擦トルクの変化を調整トルクに吸収させる。
【００２７】
したがって、請求項４記載の発明では、操舵系の切り戻し前後でセルフアライニングトルクが不連続になるのを防止することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、セルフアライニングトルクを推定する請求項１から５のいずれか１項記載のセルフアライニングトルク推定装置と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルクと、前記セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備えている。
【００２９】
グリップ度推定手段は、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に基づいて、基準モデルのセルフアライニングトルクを演算する。ここにいう基準モデルとしては、例えば、タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルが好ましい。そして、基準モデルのセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定する。
【００３０】
したがって、請求項５記載の発明では、基準モデルのセルフアライニングトルクに対して、推定されたセルフアライニングトルクがどの程度の値になっているかを判定することで、横方向の摩擦余裕を表すグリップ度を推定することができる。
【００３１】
請求項６記載の発明は、スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクと、に基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じた補正量を推定する補正量推定手段と、前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクと、前記補正量推定手段により推定された補正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備えている。
【００３２】
バンク路走行時では、操舵系の中立点が移動するので、推定されたスリップ角や反力トルクはその影響を受けてしまう。そこで、摩擦量推定手段は、スリップ角と反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じた補正量を推定する。
【００３３】
したがって、請求項６記載の発明では、補正量を用いることでバンク路走行時のスリップ角や反力トルクの変化を補正することができ、正確にセルフアライニングトルクを推定することができる。ここで、補正量としては、請求項８または９のようにするのが好ましい。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記補正量推定手段は、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正スリップ角を推定することを特徴とする。
【００３５】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記補正量推定手段は、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクを更に用いて、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示す図である。上記グリップ度推定装置は、電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に用いて好適なものである。
【００３８】
グリップ度推定装置は、操舵角を検出する操舵角センサ１１と、車速を検出する車速センサ１２と、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１３と、アシストトルクを検出するアシストトルクセンサ１４と、各センサから出力された情報を用いてセルフアライニングトルク（以下「ＳＡＴ」という。）を推定し、さらに横グリップ度を推定する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）２０と、を備えている。
【００３９】
操舵角センサ１１は、ハンドル角を示す操舵角θpを検出し、検出した操舵角θpをＥＣＵ２０に供給する。車速センサ１２は、車体速度を示す車速ｕを検出し、検出した車速ｕをＥＣＵ２０に供給する。
【００４０】
操舵トルクセンサ１３は、ステアリングシャフトと同軸上に取り付けられており、操舵軸に作用する操舵トルクＴpを検出し、検出した操舵トルクＴpをＥＣＵ２０に供給する。
【００４１】
アシストトルクセンサ１４は、電動式パワーステアリング装置で使用される電動モータのモータ電流Ｉmを検出し、（１）式に従ってアシストトルクＴaを演算する。
【００４２】
【数１】
ただし、ｇp：ピニオンリード、ｇb：ボールネジリード、ｋm：アシストモータトルク係数である。そして、アシストトルクセンサ１４は、演算したアシストトルクＴaをＥＣＵ２０に供給する。なお、モータ電流Ｉmは、電動式パワーステアリング装置のモータを流れる電流を実際に測定してもよいし、モータに出力する電流指令値を使ってもよい。
【００４４】
ＥＣＵ２０は、図１に示すように、スリップ角を推定するスリップ角推定部２１と、実反力トルクを推定する反力トルク推定部２２と、車速感応フィルタ２３，２４と、操舵角速度を検出する操舵角速度検出部２５と、操舵系の摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定部２６と、補正トルクを推定する補正トルク推定部２７と、ＳＡＴを推定するＳＡＴ推定部２８と、スリップ角とＳＡＴとに基づいてグリップ度を推定するグリップ度推定部２９と、を備えている。
【００４５】
（スリップ角推定部２１）
スリップ角推定部２１は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θp［ｒａｄ］と、車速センサ１２で検出された車速ｕ［ｍ／ｓ］とに基づいて、前輪スリップ角αf［ｒａｄ］を推定する。ここで、前輪スリップ角αfは、車両運動の動特性を利用すると、（２）式及び（３）式の状態方程式によって表される。
【００４６】
【数２】
ただし、ｖ：横速度［ｍ／ｓ］、ｒ：ヨーレート［ｒａｄ／ｓ］、ｕ：車速［ｍ／ｓ］、ｃf：前輪コーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、ｃr：後輪コーナリングパワー［Ｎ／ｒａｄ］、Ｌf：前軸重心間距離［ｍ］、Ｌr：後軸重心間距離［ｍ］、Ｍ：車両質量［ｋｇ］、Ｉz：ヨー慣性［ｋｇｍ2］、ｇh：ハンドル実舵間ギヤ比である。記号＾は、推定値であることを示している。
【００４８】
上記（２）式及び（３）式をサンプル時間τで離散化し、車速ｕの関数として表現すると、次の（４）式及び（５）式が得られる。
【００４９】
【数３】
ただし、ｋはサンプリング番号である。また、（４）式のＡs及びＢsは、次の（６）式で表される。
【００５１】
【数４】
スリップ角推定部２１は、サンプル時間τ毎に、（５）式に従って演算することで前輪スリップ角αfを検出し、前輪スリップ角αfを車速感応フィルタ２３に供給する。
【００５３】
（反力トルク推定部２２）
反力トルク推定部２２は、操舵トルクセンサ１３で検出された操舵トルクＴpと、アシストトルクセンサ１４で検出されたアシストトルクＴaとを加算して、操舵軸に加えられる実反力トルクＴrを推定する。したがって、次の（７）式を演算する。
【００５４】
【数５】
なお、反力トルク推定部２２は、電動式パワーステアリング装置の粘性摩擦を考慮した場合、操舵角速度を用いることによって、より正確に実反力トルクＴrを推定することができる。具体的には、次の（８）式を演算すればよい。
【００５６】
【数６】
ただし、ｃは、電動式パワーステアリング装置の電動モータ、ピニオン軸及びラック等各要素の粘性を等価的にピニオン軸（ハンドル操舵軸）の粘性に換算した値である。
【００５８】
また、反力トルク推定部２２は、外乱オブザーバを用いることによって電動式パワーステアリング装置の慣性を考慮して、実反力トルクＴrを推定することができる。ここで、電動式パワーステアリング装置の動特性は、（９）式の微分方程式によって表される。
【００５９】
【数７】
ただし、Ｍr：ラック質量、Ｊm：モータ慣性である。ここで、（９）式の右辺を外乱オブザーバで推定する外乱とみなした場合、（１０）式のような外乱オブザーバが構成できる。
【００６１】
【数８】
ただし、Ｊeは（１１）式、ｄは（１２）式を満たしている。
【００６３】
【数９】
Ｇはオブザーバゲイン、記号＾は各状態量の推定値を示している。（１０）式は、操舵角速度（ｄθp／ｄｔ）及び操舵角θpから外乱ｄを推定する式である。（１０）式を離散化すると、（１３）式及び（１４）式の漸化式となる。
【００６５】
【数１０】
ただし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、（１０）式を離散化したシステム行列である。したがって、反力トルク推定部２２は、下記の（１５）式に従って実反力トルクＴrを推定することができる。
【００６７】
【数１１】
（車速感応フィルタ２３，２４）
車速感応フィルタ２３は、車速センサ１２で検出された車速ｕが高くなる従ってカットオフ周波数を高く設定するローパスフィルタである。本実施の形態では、車速感応フィルタ２３は、例えば、時定数が車速ｕに反比例するように設定された１次ローパスフィルタで構成されている。なお、車速感応フィルタ２３は、１次ローパスフィルタに限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
【００６９】
ここで、連続時間における１次ローパスフィルタは、（１６）式の伝達関数によって表される。
【００７０】
【数１２】
ただし、ａ：比例定数である。（１６）式をＴｕｓｔｉｎ変換などの手法を用いて変換すると、離散時間のローパスフィルタを設計することができる。Ｔｕｓｔｉｎ変換において、時間進みオペレータをｚとした場合、ｓは（１７）式で表される。
【００７２】
【数１３】
（１７）式を（１６）式に代入すると、離散時間のローパスフィルタは、（１８）式で表される。
【００７４】
【数１４】
車速感応フィルタ２３は、車速ｕによってカットオフ周波数を設定すると、スリップ角推定部２１で推定されたスリップ角に対してローパスフィルタ処理を施し、処理されたスリップ角を補正トルク推定部２７及びグリップ度推定部２９に供給する。
【００７６】
路面外乱の入力周波数は、車速が高くなると共に高くなる。また、グリップ度を車両運動制御に用いる場合、車速が高いほど安定性確保のために高い応答性が要求される。
【００７７】
そこで、以上のように構成された車速感応フィルタ２３は、車速が低い場合には、カットオフ周波数を低く設定することによって路面からの低周波外乱に対応できる。また、車速感応フィルタ２３は、車速が高い場合には、カットオフ周波数を高く設定することによってグリップ状態推定の応答性を確保することができる。
【００７８】
車速感応フィルタ２４は、車速感応フィルタ２３と同様に構成されている。車速感応フィルタ２４は、車速センサ１２で検出された車速ｕによってカットオフ周波数を設定すると、反力トルク推定部２２で推定された実反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施し、処理された実反力トルクを摩擦トルク推定部２６、補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。
【００７９】
（操舵角速度検出部２５）
操舵角速度検出部２５は、操舵角センサ１１で検出された操舵角θpを時間微分して操舵角速度を求めて、摩擦トルク推定部２６に供給する。
【００８０】
（摩擦トルク推定部２６）
摩擦トルク推定部２６は、実反力トルクに生じるヒステリシス特性の原因となる摩擦トルクＴfricを推定する。ここでは、摩擦トルク推定部２６は、ハンドル切り増し中に絶対値が最大となったときの実反力トルクと、ハンドル切り戻し時点の実反力トルクとの差を演算し、この差を操舵系の内部クーロン摩擦によって生じる摩擦トルクＴfricとして推定する。
【００８１】
図２は、反力トルク推定部２２によって推定された実反力トルクＴrの経時変化を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵した時に生じる実反力トルクＴrを正、ハンドルを右方向に操舵した時に生じる実反力トルクＴrを負とした。
【００８２】
摩擦トルク推定部２６は、操舵角速度検出部２５から供給された操舵角速度の符号が反転したことを検出すると、このタイミング以降の実反力トルクＴrの最大値を次のように演算する。
【００８３】
操舵角速度が負から正に反転して、ハンドルが左方向（正方向）に操舵された場合、正の実反力トルクＴrが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６は、（１９）式に従って、実反力トルクＴrの最大値Ｔmaxを演算する。
【００８４】
【数１５】
次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切り戻しによって操舵角速度が正から負に反転したことを検出すると、この時点の実反力トルクＴrと上記のように求められた最大値Ｔmaxとを用いて、（２０）式に従って摩擦トルクＴfricを演算する。
【００８６】
【数１６】
一方、操舵角速度が正から負に反転して、ハンドルが右方向に操舵された場合、負の実反力トルクＴrが発生する。そして、摩擦トルク推定部２６は、（２１）式に従って、実反力トルクＴrの最小値Ｔminを演算する。
【００８８】
【数１７】
次に、摩擦トルク推定部２６は、操舵の切り戻しによって操舵角速度が負から正に反転したことを検出すると、この時点の実反力トルクＴrと上記のように求められた最小値Ｔminとを用いて、（２２）式に従って摩擦トルクＴfricを演算する。
【００９０】
【数１８】
そして、摩擦トルク推定部２６は、このように求めた摩擦トルクＴfricを補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。なお、摩擦トルク推定部２６は、切り戻し時以外では、前回演算した摩擦トルクＴfricを保持して、保持している摩擦トルクＴfricを補正トルク推定部２７及びＳＡＴ推定部２８に供給する。
【００９２】
この結果、摩擦トルク推定部２６は、ハンドルの切り戻しのたびに生じるヒステリシス特性に対して、ハンドル切り戻しのたびに摩擦トルクＴfricを推定するので、常に正確なヒステリシス特性の大きさを推定することができる。
【００９３】
特に悪路走行時には、路面外乱が操舵系内部のクーロン摩擦に対してディザー効果として働き、クーロン摩擦項が減少してクーロン摩擦が変化する。そこで、摩擦トルク推定部２６は、上述のようにハンドル切り戻しのたびに摩擦トルクＴfricを推定するので、クーロン摩擦の大きさが変化する場合においても、逐次最新のヒステリシス特性の補償を行うことができる。
【００９４】
（補正トルク推定部２７）
補正トルク推定部２７は、バンク走行時の操舵の中立点変化によって生じる実反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。バンク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリップ角とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定する場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、スリップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼロ付近の値になってしまい、グリップ度が低くなるおそれがある。
【００９５】
そこで、補正トルク推定部２７は、実反力トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ角からバンク走行時の中立点の変化を実反力トルクの変化として検出し、この実反力トルクの変化を補正トルクとして推定する。
【００９６】
図３は、水平直線路（以下「水直路」という。）及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵する場合に生じる実反力トルク、スリップ角を正の符号で表している。
【００９７】
操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋もれるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トルクとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反映する。
【００９８】
ここでは、操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想定した場合に予測される実反力トルクと、現時点の実反力トルクと、の差をバンクによって生じたトルクと判定し、この値を補正トルクとする。
【００９９】
具体的には、補正トルク推定部２７は、ハンドルが左方向に操舵された場合には、操舵開始条件である次の（２３）式を満たすかを判定する。
【０１００】
【数１９】
補正トルク推定部２７は、（２３）式の操舵開始条件を満たしたとき、次の（２４）式に従って、補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１０２】
【数２０】
ただし、Ｋ0は、ＳＡＴ推定値のスリップ角に対する原点勾配であり、後述する（３４）式のＫ0と同じ値である。
【０１０４】
また、補正トルク推定部２７は、ハンドルが右方向に操舵された場合には、操舵開始条件である次の（２５）式を満たすかを判定する。
【０１０５】
【数２１】
補正トルク推定部２７は、（２５）式の操舵開始条件を満たしたとき、次の（２６）式に従って、補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１０７】
【数２２】
なお、補正トルク推定部２７は、（２３）式又は（２５）式の操舵開始条件を満たしていない場合では、前回推定した補正トルクＴcorrectを保持している。そして、補正トルク推定部２７は、このようにして推定した補正トルクＴcorrectをＳＡＴ推定部２８に供給する。
【０１０９】
（ＳＡＴ推定部２８）
ＳＡＴ推定部２８は、実反力トルクから電動式パワーステアリング装置のクーロン摩擦などによって生じるヒステリシス特性を除去し、さらにバンク走行時の操舵系の中立点移動について補正して、ＳＡＴ推定値を演算する。つまり、ＳＡＴ推定部２８は、車速感応フィルタ２４でフィルタ処理された実反力トルクと、摩擦トルク推定部２６で推定された摩擦トルクと、補正トルク推定部２７で推定された補正トルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。
【０１１０】
ヒステリシス除去の演算は、以下のロジックによって行われる。
【０１１１】
最初に、実反力トルクが前回の摩擦トルクの半分の値を超え、かつ正方向（実反力トルクが正の値）へのハンドル操舵開始が判定され、バンク走行によって生じた補正トルクが更新演算された時点で、ＳＡＴ推定部２８は、次の（２７）式に従ってＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１１２】
【数２３】
また、負方向のハンドル操舵の場合、ＳＡＴ推定部２８は、次の（２８）式に従ってＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１１４】
【数２４】
次に、保舵状態（摩擦トルク、補正トルクが更新されない状態）における任意のサンプリング時点では、ＳＡＴ推定部２８は、次の手順に従って演算する。
【０１１６】
最初に、（２９）式に従って摩擦状態量ｘSATを演算する。
【０１１７】
【数２５】
ただし、傾きＫ1は、１に比較して小さく設定された値であり、クーロン摩擦などによって実反力トルクが変動しても、摩擦状態量摩擦状態量ｘSATの変動は小さいことを表している。
【０１１９】
（２９）式によって更新された摩擦状態量が、実反力トルクから補正トルクを減じた補正後の実反力トルクを中心に摩擦トルクの幅の領域から出た場合には、摩擦状態量をその境界の値に制限し、これをＳＡＴ推定値とする。
【０１２０】
すなわち、ＳＡＴ推定部２８は、次の（３０）式に従って演算する。
【０１２１】
【数２６】
ここで、ハンドルの切り戻しが行われた場合、摩擦トルクの推定値が変化することがある。摩擦トルクが変化する現象は、図３で想定した摩擦トルク（水直路モデルのヒステリシスの幅）が間違っていたために、補正トルクの推定に誤差が含まれていた場合などに生じる現象である。そこで、ＳＡＴ推定部２８は、切り戻し時に摩擦トルクの推定値が変化した場合には、摩擦トルクの変化分を吸収するように補正トルクを修正する。このとき、補正トルクと摩擦トルクの和は、ハンドルの切り戻しの時点で変化しないようにする。
【０１２３】
具体的には、ＳＡＴ推定部２８は、右方向から左方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３１）式に従って補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１２４】
【数２７】
また、ＳＡＴ推定部２８は、左方向から右方向へのハンドルの切り戻しの際には、（３２）式に従って補正トルクＴcorrectを演算する。
【０１２６】
【数２８】
この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドルの切り戻し時にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止すると共に、特に高グリップ状態では常にスリップ角に比例するＳＡＴ推定値を演算することができる。
【０１２８】
図４は、スリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の図であり、（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。ここでは、当初の摩擦トルクが、切り戻し時に推定した実際の摩擦トルクよりも大きい状態を想定した。
【０１２９】
同図（Ａ）において、ＳＡＴ推定部２８は、実反力トルク、当初の摩擦トルク及び補正トルクに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。同図（Ｂ）において、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル切り戻し直後に摩擦トルクが前回値に比べて小さくなった時点で補正トルクを修正する。つまり、摩擦トルクが減少した分だけ補正トルクが増加しているる。したがって、次の（３３）式が成立している。
【０１３０】
【数２９】
この結果、ＳＡＴ推定部２８は、ハンドル切り戻し直後にＳＡＴ推定値が不連続になることを防止することができ、また、特に高グリップ状態では常にスリップ角に比例するＳＡＴ推定値を演算することができる。
【０１３２】
図５は、補正後の実反力トルク（Ｔr−Ｔcorrect）に対するＳＡＴ推定値ＴSATの関係を示す図であり、（Ａ）は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）はヒステリシス除去演算の概念を説明する図である。
【０１３３】
ＳＡＴ推定開始時では、ＳＡＴ推定値は、（２７）式を表す直線Ｌ１、（２８）式を表す直線Ｌ２のいずれかの上にある（Ａ点）。つぎに、実反力トルクが増加すると、ＳＡＴ推定値は、いずれかの直線Ｌ（図５では、直線Ｌ２）に沿って増加する（Ｂ点）。ここで、実反力トルクが減少すると、ＳＡＴ推定値は、傾きＫ１で減少する（Ｃ点）。
【０１３４】
直線Ｌ１及び直線Ｌ２の間の領域では、実反力トルクの変動に対して、ＳＡＴ推定値の変動が小さくなるように設定されている。これは、旋回時の保舵状態においては、ドライバが操舵力を多少変化させても、電動式パワーステアリング装置のクーロン摩擦などの影響によって、ＳＡＴ推定値には影響が現れないことを示したものである。
【０１３５】
なお、Ｃ点から再び実反力トルクが増加する場合、ＳＡＴ推定値は、傾きＫ1でＢ点に向かって増加する。また、切り戻しによりＣ点から更に実反力トルクが減少してＳＡＴ推定値が上限（直線Ｌ１）に達した場合には、ＳＡＴ推定値は直線Ｌ１に沿って減少する。このような２種類の傾きの設定によってヒステリシス特性が除去される。
【０１３６】
（グリップ度推定部２９）
グリップ度推定部２９は、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値と、ブラッシュモデルのＳＡＴとに基づいて、横方向の摩擦力余裕に相当するグリップ度を推定する。なお、ブラッシュモデルのＳＡＴについては、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角を用いて演算する。
【０１３７】
図６は、タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルを示す図であり、（Ａ）は横スリップに対する横力の関係を示す図、（Ｂ）は横スリップに対するＳＡＴの関係を示す図である。同図（Ｂ）において、線形モデルは、ＳＡＴの原点勾配を図示したものである。なお、横スリップλｙとスリップ角αについては、λｙ＝ｔａｎαであるが、ここで議論するスリップ角αは十分小さいため、λｙ＝αとみなすことができる。
【０１３８】
図７は、（ＳＡＴ／線形モデル）に対するグリップ度の関係を示す図である。（ＳＡＴ／線形モデル）は、図６（Ｂ）に示す任意の横スリップにおいて、ＳＡＴを線形モデルの値で割ったである。図７によると、（ＳＡＴ／線形モデル）はグリップ度に一致する。すなわち、ＳＡＴ推定値からグリップ度を直接推定することができる。
【０１３９】
ここで、グリップ度は、「１−μ利用率」（＝１−横加速度（対重力加速度）／μmax）であることから、ブラッシュモデルから路面μを推定することができる。
【０１４０】
具体的には、グリップ度推定部２９は、（３４）式に従ってグリップ度ｇ（ｋ）を演算する。
【０１４１】
【数３０】
ただし、ＴSAT（ｋ）はＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値であり、αf（ｋ）は車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角である。Ｋ0は、ＳＡＴのスリップ角に対する原点勾配であり、図６（Ｂ）に示す線形モデルの傾きをスリップ角に対応させたものである。したがって、Ｋ0・αf（ｋ）は、スリップ角αf（ｋ）におけるブラッシュモデルのＳＡＴを表している。
【０１４３】
図８（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図（Ｂ）によると、バンク走行の補正が行われたＳＡＴ推定値は、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る直線となった。
【０１４４】
図９（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図である。
【０１４５】
ここでは、実反力トルクは、左方向操舵時に発生するトルクを正の符号で表している。同図（Ｂ）におけるバンクは、左方向のカーブである。バンク進入時（５〜６［ｓ］付近）に保舵した結果、カーブに沿って左に転舵しようとする負方向の実反力トルクが発生した。このような保舵中の実反力トルクの変化は、スリップ角０での実反力トルクの変化（縦方向の変化）として現れている。
【０１４６】
また、摩擦トルクは、切り戻しのたびに推定されている。ここでは、車両はすべて平滑路面を走行したため、摩擦トルクは４［Ｎｍ］付近の一定値になった。補正トルクは、水直高μ路ではほぼ０の値になったが、バンク路では操舵時に３［Ｎｍ］ほどの値になった。
【０１４７】
図１０はグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、（Ｂ）はバンク路走行時の図である。グリップ度は、補正後のＳＡＴ推定値を用いて演算されたものである。同図によると、誤判定はなく、バンク路走行時であっても常に高グリップ状態を推定することができた。
【０１４８】
図１１（Ａ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。なお、この実験は、平滑水直路面で行われた。同図によると、悪路とバンクに対応する補正（摩擦トルク、補正トルク）がグリップ度推定の基本性能に悪影響を与えないことを確認することができた。
【０１４９】
図１２は、図１１の実験の際における実反力トルク、摩擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結果を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。同図によると、摩擦トルクは、ほぼ一定値（４［Ｎｍ］）になった。補正トルクは、水直路に対応する値（０［Ｎｍ］）になった。この結果、グリップ余裕のある高μ路のみならず、グリップの低下する低μ路においても、摩擦トルクや補正トルクを正確に推定することができた。
【０１５０】
図１３は、グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。特に低μ路走行時では、操舵角が大きくなった時のグリップ度の低下を適切に推定することができた。また、ハンドルの切り増し時に限らず、切り戻し時や保舵状態であっても、精度よくグリップ度を演算することができた。
【０１５１】
以上のように、第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置は、操舵軸に作用する実反力トルクと、操舵系内部のクーロン摩擦等によって生じる摩擦トルクとに基づいて、ＳＡＴ推定値を演算する。これにより、路面外乱によってクーロン摩擦の大きさが変化しても、その変化に対応して摩擦トルクを推定するので、路面外乱の影響を受けることなく精度よくＳＡＴを推定することができる。そして、ＳＡＴ推定値を用いてグリップ度を演算するので、路面外乱の影響を受けずに高精度のグリップ度を推定することができる。
【０１５２】
また、グリップ度推定装置は、車速が高くなるに従ってカットオフ周波数が高く設定される車速感応フィルタ２３，２４を備えているので、車速が低い場合には路面からの低周波外乱に対応することができ、車速が高い場合には推定演算の応答性を確保することができる。
【０１５３】
さらに、グリップ度推定装置は、バンク路走行時では、操舵系の中立点の変化によって生じる実反力トルクの変化量を補正トルクとして演算することにより、ＳＡＴ推定値を精度よく演算することができる。
【０１５４】
［第２の実施の形態］
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部位については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１５５】
図１４は、第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ＥＣＵ２０は、図１に示した補正トルク推定部２７に代えて、バンク走行時の補正スリップ角を推定する補正スリップ角推定部３０を備えている。
【０１５６】
（補正スリップ角推定部３０）
補正スリップ角推定部３０は、バンク走行時の操舵の中立点変化によって生じるスリップ角の変化を検出し、これをバンク補正を行うための補正スリップ角として推定する。バンク走行時には、操舵系の中立点が変化する。スリップ角とＳＡＴ推定値との関係を用いてグリップ度を推定する場合、実際にはグリップ度が高いにもかかわらず、スリップ角がある程度の値であってもＳＡＴ推定値がゼロ付近の値になってグリップ度が低くなるおそれがある。
【０１５７】
そこで、補正スリップ角推定部３０は、実反力トルクが摩擦トルクを超える操舵開始時のスリップ角からバンク走行時の中立点の変化をスリップ角の変化として検出し、この変化を補正スリップ角として推定する。
【０１５８】
図１５は、水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。同図では、ハンドルを左方向に操舵する場合に生じる実反力トルク、スリップ角を正の符号で表している。
【０１５９】
操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点の実反力トルクは、クーロン摩擦に埋もれるような値ではなく、かつ路面μに応じたグリップ低下の影響を受けるほどの大きな値ではない。実反力トルクとスリップ角の関係は、操舵系の中立点の変化のみ反映する。
【０１６０】
ここでは、操舵開始時の実反力トルクがクーロン摩擦に打ち勝つ時点のスリップ角から水直路を想定した場合に予測されるスリップと、現時点のスリップ角と、の差をバンクによって生じたスリップ角と判定し、この値を補正スリップ角とする。
【０１６１】
具体的には、補正スリップ角推定部３０は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角αfと、後述のＳＡＴ推定値ＴSATを用いて、次の（３５）式に従って補正スリップ角α1を演算する。
【０１６２】
【数３１】
一方、ＳＡＴ推定部２８は、第１の実施の形態と同様にして、ＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。なお、（２７）式、（２８）式及び（３０）式においては、補正トルクＴcorrect＝０を代入して、ＳＡＴ推定値ＴSATを演算する。
【０１６４】
（グリップ度推定部２９）
グリップ度推定部２９は、車速感応フィルタ２３でフィルタ処理されたスリップ角と、ＳＡＴ推定部２８で演算されたＳＡＴ推定値と、補正スリップ角推定部３０で推定された補正スリップ角とに基づいて、横方向の摩擦力余裕に相当するグリップ度を推定する。
【０１６５】
具体的には、グリップ度推定部２９は、（３６）式に従って、グリップ度ｇ（ｋ）を演算する。
【０１６６】
【数３２】
図１６（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。同図（Ｂ）によると、バンク補正（補正スリップ角）によって、バンク路走行時のスリップ角は正方向に補正された。したがって、ＳＡＴ推定値は、第１の実施の形態と同様に、スリップ角に比例する直線、つまり原点を通る直線となった。
【０１６８】
図１７は、バンク路走行時におけるグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図である。同図によると、第１の実施の形態と同様に、バンク路走行においても適切に高グリップ判定を行うことができた。
【０１６９】
以上のように、第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置は、バンク路走行時において、操舵系の中立点の変化によって生じるスリップ角の変化量を補正スリップ角として演算することにより、ＳＡＴ推定値を精度よく演算することができる。
【０１７０】
なお、本発明は、第１及び第２の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の設計上の変更を行うことができる。例えば、第１及び第２の実施の形態では、電動式パワーステアリング装置を用いてグリップ度を演算する場合を例に挙げて説明したが、油圧式パワーステアリング装置を用いることもできる。この場合、油圧式パワーステアリング装置の油圧等を計測して操舵トルク及びアシストトルクに対応するトルクを検出することで、上述した実施の形態と同様にしてグリップ度を推定することができる。
【０１７１】
【発明の効果】
本発明に係るセルフアライニングトルク推定装置は、操舵軸に加えられる反力トルクと、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定することにより、路面外乱の影響を受けることなく、ヒステリシス特性が除去された、高精度のセルフアライニングトルクを推定することができる。
【０１７２】
本発明に係る横グリップ度推定装置は、スリップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルクと、セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定することにより、路面外乱の影響を受けることなく、高精度のグリップ度を推定することができる。
【０１７３】
本発明に係る横グリップ度推定装置は、推定されたスリップ角と、操舵軸に加えられる反力トルクと、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクと、操舵系の中立点の変化に応じた補正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定することにより、どのような路面を走行しても、路面外乱の影響を受けることなく、高精度のグリップ度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るグリップ度推定装置の構成を示す図である。
【図２】反力トルク推定部によって推定された実反力トルクＴrの経時変化を示す図である。
【図３】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。
【図４】スリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ａ）はハンドル切り増し中の図であり、（Ｂ）はハンドル切り戻し直後の図である。
【図５】補正後の実反力トルク（Ｔr−Ｔcorrect）に対するＳＡＴ推定値ＴSATの関係を示す図であり、（Ａ）は摩擦トルクの大きさを示す図、（Ｂ）はヒステリシス除去演算の概念を説明する図である。
【図６】タイヤ発生力特性を理論解析によってモデル化したブラッシュモデルを示す図であり、（Ａ）は横スリップに対する横力の関係を示す図、（Ｂ）は横スリップに対するＳＡＴの関係を示す図である。
【図７】（ＳＡＴ／線形モデル）に対するグリップ度の関係を示す図である。
【図８】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図９】（Ａ）は水直高μ路走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ｂ）はバンク走行時の摩擦トルク、実反力トルク、補正トルク及び操舵角の経時変化を示す図である。
【図１０】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は水直高μ路走行時の図、（Ｂ）はバンク路走行時の図である。
【図１１】（Ａ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は高μ路及び低μ路における３０［ｋｍ／ｈ］走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図１２】図１１の実験の際における実反力トルク、摩擦トルク、補正トルク及び操舵角の推定結果を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。
【図１３】グリップ度及び操舵角の経時変化を示す図であり、（Ａ）は高μ路の場合、（Ｂ）は低μ路の場合を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るグリップ度推定装置のＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１５】水直路及びバンク路におけるスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図である。
【図１６】（Ａ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対する実反力トルクの関係を示す図であり、（Ｂ）は水直高μ路及びバンク走行時のスリップ角に対するＳＡＴ推定値の関係を示す図である。
【図１７】バンク路走行時におけるグリップ度及び操舵角の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１１ 操舵角センサ
１２ 車速センサ
１３ 操舵トルクセンサ
１４ アシストトルクセンサ
２０ ＥＣＵ
２１ スリップ角推定部
２２ 反力トルク推定部
２３，２４ 車速感応フィルタ
２５ 操舵角速度検出部
２６ 摩擦トルク推定部
２７ 補正トルク推定部
２８ ＳＡＴ推定部
２９ グリップ度推定部
３０ 補正スリップ角推定部
Claims (8)
- 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクとに基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、
前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、
前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、セルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
を備えたセルフアライニングトルク推定装置。 - 車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速に応じたカットオフ周波数が設定され、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクに対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタと、を更に備え、
前記摩擦トルク推定手段は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記摩擦トルクを推定し、
前記セルフアライニングトルク推定は、前記ローパスフィルタで処理された反力トルクを用いて前記セルフアライニングトルクを推定すること
を特徴とする請求項１記載のセルフアライニングトルク推定装置。 - 前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクとに基づいて、操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定する補正トルク推定手段を更に備え、
前記セルフアライニングトルク推定手段は、前記補正トルク推定手段により推定された補正トルクを更に用いて、前記セルフアライニングトルクを推定すること
を特徴とする請求項１または２記載のセルフアライニングトルク推定装置。 - 前記セルフアライニングトルク推定手段は、操舵系の切り戻し前後の摩擦トルクの変化に応じて前記補正トルクを調整し、操舵系の切り戻し後の摩擦トルクと前記調整後の補正トルクとを用いて前記セルフアライニングトルクを推定すること
を特徴とする請求項３記載のセルフアライニングトルク推定装置。 - スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、
セルフアライニングトルクを推定する請求項１から４のいずれか１項記載のセルフアライニングトルク推定装置と、
前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角に応じた基準モデルにおけるセルフアライニングトルクと、前記セルフアライニングトルク推定装置により推定されたセルフアライニングトルクとに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
を備えた横グリップ度推定装置。 - スリップ角を推定するスリップ角推定手段と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
操舵のアシストトルクを検出するアシストトルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと、前記アシストトルク検出手段により検出されたアシストトルクと、に基づいて、操舵軸に加えられる反力トルクを推定する反力トルク推定手段と、
前記反力トルク推定手段により推定された絶対値が最大になるときの反力トルクと、操舵系の切り戻し時の反力トルクとの差に基づいて、操舵系の内部摩擦に応じた摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定手段と、
前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクとを少なくとも用いて、操舵系の中立点の変化に応じた補正量を推定する補正量推定手段と、
前記スリップ角推定手段により推定されたスリップ角と、前記反力トルク推定手段により推定された反力トルクと、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクと、前記補正量推定手段により推定された補正量とに基づいて、タイヤの横方向のグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
を備えた横グリップ度推定装置。 - 前記補正量推定手段は、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正スリップ角を推定すること
を特徴とする請求項６記載の横グリップ度推定装置。 - 前記補正量推定手段は、前記摩擦トルク推定手段により推定された摩擦トルクを更に用いて、前記補正量として操舵系の中立点の変化に応じた補正トルクを推定することを特徴とする請求項６記載の横グリップ度推定装置。
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