JP5035419B2 - 路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車両の走行路面の路面摩擦係数（以下、路面μとも記載する）を推定する路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法に関する。

車両走行制御装置として、駆動輪の回転速度を計測し、その回転角加速度の最大値から路面μを推定し、駆動輪にスリップが発生しないようトルク制御を行う装置がある（例えば特許文献１参照）。
特公平６−７８７３６号公報

特許文献１のような装置では、駆動輪の回転速度から路面μを推定しているため、駆動輪にスリップによって実際に回転速度の変化が発生しないと、路面μを推定することができない。

本発明の課題は、車輪にスリップによって実際に回転速度の変化が発生する前に、走行路面の路面μを推定することである。

前記課題を解決するために、本発明による路面摩擦係数推定装置は、車輪の横力を検出する横力検出部と、前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出部と、前記横力及び前記スリップ角を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、前記座標面において、前記横力検出部が得た前記横力の検出値及び前記スリップ角検出部が得た前記スリップ角の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて路面摩擦係数の推定値を計算する、路面摩擦係数推定部と、を備える。

また、本発明による路面摩擦係数推定方法は、車輪の横力を検出する工程と、前記車輪のスリップ角を検出する工程と、前記横力及び前記スリップ角を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、前記座標面において、前記横力の検出値及び前記スリップ角の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて、路面摩擦係数の推定値を計算する工程と、を備える。

本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤの特性曲線を示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、各路面μのタイヤの特性曲線及び摩擦円を示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、各路面μのタイヤの特性曲線について、該タイヤの特性曲線の原点を通る直線との交点での接線の傾きを示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、各路面μのタイヤの特性曲線について、該タイヤの特性曲線の原点を通る直線との交点での接線の傾きを示す他の特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、路面μが異なるタイヤの特性曲線について得られる横力Ｆｙ同士の比又はスリップ角βｔ同士の比と、該路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、路面μが異なる路面で得た横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、スタッドレスタイヤについて、路面μが異なる路面で得た横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、任意の直線とタイヤの特性曲線との交点を示す横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、該交点でのタイヤの特性曲線上の接線の傾きとの関係を示す特性図である。 本願発明の前提となる技術を説明するために使用した図であり、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面の路面μを推定する手順を説明するために使用した図である。 本発明の第１の実施形態の路面摩擦係数推定装置の構成を示すブロック図である。 検出した横力Ｆｙｂを基に、路面μの推定値を算出する処理手順を示すフローチャートである。 検出したスリップ角βｔｂを基に、路面μの推定値を算出する処理手順を示すフローチャートである。 実測点とタイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長を基に、路面μの推定値の算出する処理手順を示すフローチャートである。 横軸が横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）となり、縦軸が横力Ｆｙとなるタイヤの特性曲線（特性マップ）を示す特性図である。 横軸が横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）となり、縦軸がスリップ角βｔとなるタイヤの特性曲線（特性マップ）を示す特性図である。 本発明の第２の実施形態である車両の概略構成を示す図である。 車両走行状態推定装置の構成を示すブロック図である。 車体スリップ角推定部の構成を示すブロック図である。 旋回中の車体に働く場の力を説明するために使用した図である。 旋回中の車体に働く場の力を説明するために使用した図である。 補償ゲインを設定するための制御マップを説明するために使用した特性図である。 車両の線形２輪モデルを説明するために使用した図である。 ＥＰＳ出力調整マップを説明するために使用した特性図である。

以下、説明するように、本発明によれば、車輪の横力と車輪のスリップ角とを検出し、これに基づいて、時々刻々変化する路面μを推定することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（本願発明の実施形態の前提となる技術）
先ず、本願発明の実施形態の前提となる技術を説明する。図１はタイヤの特性曲線を示す。このタイヤの特性曲線は、車輪のスリップ角βｔと車輪の横力Ｆｙとの間に成立する一般的な関係を示す。例えば、タイヤモデルを実験データを基にチューニングすることで、前後輪それぞれで二輪分の等価特性図（タイヤの特性曲線）を得る。ここで、例えば、マジックフォーミュラ（Ｍａｇｉｃ Ｆｏｒｍｕｌａ）を基にタイヤモデルを構築している。横力Ｆｙは、コーナリングフォースやサイドフォースに代表される値である。

図１に示すように、タイヤの特性曲線では、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの関係が、スリップ角βｔの絶対値が増加するに従い線形から非線形に遷移する。すなわち、スリップ角βｔが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの間に線形関係が成り立つ。そして、スリップ角βｔの絶対値がある程度大きくなると、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの関係が非線形関係になる。

このような線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤの特性曲線の接線の傾きに着目すれば一目瞭然である。そのタイヤの特性曲線の接線の傾きは、スリップ角βｔの変化量と横力Ｆｙの変化量との比、すなわち、横力Ｆｙのスリップ角βｔに関する偏微分係数で示される。このように示されるタイヤの特性曲線の接線の傾きは、該タイヤの特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃとの交点（同図中に○印で示す交点）におけるタイヤの特性曲線の接線の傾きとみることもできる。そして、このようなタイヤの特性曲線上における位置、すなわちスリップ角βｔ及び横力Ｆｙがわかれば、タイヤの摩擦状態の推定が可能になる。例えば、図１に示すように、タイヤの特性曲線上で、非線形域でも線形域に近い位置ｘ０にあれば、タイヤの摩擦状態が安定状態にあると推定できる。タイヤの摩擦状態が安定状態であれば、例えばタイヤがその能力を発揮できるレベルにあると推定できる。又は車両が安定状態にあると推定できる。

図２は、各種路面μのタイヤの特性曲線と摩擦円を示す。同図（ａ）は、各種路面μのタイヤの特性曲線を示す。同図（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、各路面μの摩擦円を示す。路面μは例えば０．２、０．５、１．０である。同図（ａ）に示すように、タイヤの特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、同図（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、路面μが小さくなるほど、摩擦円が小さくなる。すなわち、路面μが小さくなるほど、タイヤが許容できる横力が小さくなる。

図３は、各種路面μのタイヤの特性曲線と原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃとの関係を示す。図３に示すように、図１と同様に、各種路面μのタイヤの特性曲線について、任意の直線ａ，ｂ，ｃとの交点で接線の傾きを得る。すなわち、各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ａとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ｂとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。各種路面μでのタイヤの特性曲線について、直線ｃとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一の直線との交点で得られる各種路面μのタイヤの特性曲線上の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。

例えば、図４では、図３に示した直線ｃに着目している。図４に示すように、同一の直線ｃとの交点で得られる各種路面μのタイヤの特性曲線上の接線の傾きは同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤの特性曲線上での交点ｘ１を得る横力Ｆｙ１とスリップ角βｔ１との比（Ｆｙ１／βｔ１）、路面μがμ＝０．５のタイヤの特性曲線上での交点ｘ２を得る横力Ｆｙ２とスリップ角βｔ２との比（Ｆｙ２／βｔ２）、及び路面μがμ＝１．０のタイヤの特性曲線上での交点ｘ３を得る横力Ｆｙ３とスリップ角βｔ３との比（Ｆｙ３／βｔ３）が同一値となる。そして、それら各路面μのタイヤの特性曲線上で得られる各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一となる。

このように、路面μが異なっても、各タイヤの特性曲線について、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一なる値（βｔ，Ｆｙ）において、接線の傾きが同一となる。また、該各タイヤの特性曲線で、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）における、横力Ｆｙ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比は、路面μの比と等しくなる。すなわち、該横力Ｆｙ同士の比、又は該スリップ角βｔ同士の比が知ることができれば、路面μの比を知ることができる。

図５を用いて、路面μが異なる各タイヤの特性曲線について、横力Ｆｙ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比と、その路面μの比とが等しくなることを説明する。同図には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μ_A）及び路面Ｂ（路面μ＝μ_B）それぞれで得られるタイヤの特性曲線を示す。同図に示すように、路面Ａで得られるタイヤの特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤの特性曲線とで、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）（同図中に■印、●印でそれぞれ示す値）でそれぞれ得られる横力ａ２と横力ｂ２との比（ａ２／ｂ２）は、路面Ａの路面μ値μ_Aと路面Ｂの路面μ値μ_Bとの比（μ_A／μ_B）と同一になる。また、同じく、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）でそれぞれ得られるスリップ角ａ３とスリップ角ｂ３との比（ａ３／ｂ３）は、路面Ａの路面μ値μ_Aと路面Ｂの路面μ値μ_Bとの比（μ_A／μ_B）と同一になる。また、このようなことから、路面Ａで得られるタイヤの特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤの特性曲線とで、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）と原点（０，０）とをそれずれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）は、路面Ａの路面μ値μ_Aと路面Ｂの路面μ値μ_Bとの比（μ_A／μ_B）と同一になる。

図６は、路面μが異なる路面で得た横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す。同図中、振動波形は、ドライ路（Ｄｒｙ路）、ウェット路（Ｗｅｔ路）及び低μ路で得た実測値を示し、点線は、それぞれの路面におけるタイヤ（ノーマルタイヤ）の特性曲線を示す。同図に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤの特性曲線が、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）を維持しながら、路面μが小さくなるほど、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔが小さくなる。

また、図７は、スタッドレスタイヤについて、路面μが異なる路面で得た横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す。同図中、振動波形は、Ｄｒｙ路、Ｗｅｔ路及び低μ路で得た実測値を示し、点線は、それぞれの路面におけるタイヤの特性曲線を示す。また、太線の点線は、ノーマルタイヤの特性曲線を示す。同図に示すように、線形領域において、路面μが異なる各路面におけるタイヤの特性曲線（細線の点線）が、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）を維持しながら、路面μが小さくなるほど、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔが小さくなる。さらに、線形領域において、ノーマルタイヤの特性曲線（太線の点線）の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、スタッドレスタイヤの特性曲線（細線の点線）の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とが、同一となっている。すなわち、ノーマルタイヤの特性曲線とスタッドレスタイヤの特性曲線とは相似形状となる。つまり、スタッドレスタイヤのようにグリップ力やタイヤの表面形状等が異なる場合でも、線形領域において、タイヤの特性曲線の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる。

図８は、任意の直線とタイヤの特性曲線との交点を示す横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、該交点でのタイヤの特性曲線上の接線の傾き（∂Ｆｙ／∂βｔ）との関係を示す。同図に示すように、どの各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）でも、このように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤの特性曲線上の接線の傾きとが一定の関係を示している。そのため、例えば乾燥アスファルト路面や凍結路面等、路面μが異なる路面であっても、この図８に示す特性曲線が成立する。

同図に示す特性曲線は、横力Ｆｙとスリップ角βｔの比（Ｆｙ／βｔ）が小さい領域では、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比（Ｆｙ／βｔ）が大きくなるに従い、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが負値であることは、横力のスリップ角に関する偏微分係数が負値であることを示す。

また、横力Ｆｙとスリップ角βｔの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域では、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｆｙ／βｔ）が大きくなると、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが増加する。ここで、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが正値であることは、横力のスリップ角に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤの特性曲線上の接線の傾きが最大となることは、該接線の傾きがタイヤの特性曲線の線形領域のものであることを示す。なお、線形領域では、タイヤの特性曲線上の接線の傾きは、横力Ｆｙとスリップ角βｔの比にかかわらず、常に一定の値を示す。

本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤの特性曲線について、そのタイヤの特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤの特性曲線との交点で、接線の傾きが同一となる点を発見した。これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤの特性曲線上の接線の傾きとの関係がある特性曲線として表せる結果を得た（図８）。これにより、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔがわかれば、特性曲線を基に、路面μの情報を必要とすることなく、タイヤの摩擦状態の情報を得ることができる。

そして、本願発明者は、路面μが異なる各タイヤの特性曲線で、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）での横力Ｆｙ同士の比、又はスリップ角βｔ同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。これにより、該横力Ｆｙ同士の比、又は該スリップ角βｔ同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。これにより、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、現在の走行路面の路面μを推定することができるようになる。

図９を用いて、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面（検出対象の走行路面）の路面μを推定する手順を説明する。先ず、走行中の横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとを検出する。このとき検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとが示す点（βｔｂ，Ｆｙｂ）（同図中に●印で示す値）は、その検出時（実際の走行路面）の路面μのタイヤの特性曲線における点となる。

続いて、基準となる路面（基準路面、例えば路面μ値が１の路面）のタイヤの特性曲線において、先に検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）が同一となる値の点（βｔａ，Ｆｙａ）（同図中に■印で示す点）を算出（特定）する。前記線長により推定する場合には、先に検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとが示す点（βｔｂ，Ｆｙｂ）と原点とを結ぶ直線の線長ｂ１と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値の点（βｔａ，Ｆｙａ）と該タイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（線長ｂ１の延長線となる関係になる）との比（ｂ１／ａ１）を算出する。それから、その算出した比（ｂ１／ａ１）と基準路面の路面μ値μ_Aとの乗算値（μ_A・ｂ１／ａ１）を得て、その乗算値（μ_A・ｂ１／ａ１）を実際の走行路面の路面μ値μ_Bとして推定する。

また、横力Ｆｙにより推定する場合は、先に検出した横力Ｆｙｂの大きさｂ２と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値の点（βｔａ，Ｆｙａ）の横力Ｆｙａの大きさａ２との比（ｂ２／ａ２）を算出する。算出した比（ｂ２／ａ２）と基準路面の路面μ値μ_Aとの乗算値（μ_A・ｂ２／ａ２）を得て、その乗算値（μ_A・ｂ２／ａ２）を実際の走行路面の路面μ値μ_Bとして推定する。なお、ａ２及びｂ２は横力の大きさを表すが、これは図９中では線長ａ２及びｂ２に相当し、ａ２とｂ２の比は前記線長ａ１とｂ１の比に等しい。

また、スリップ角βｔにより推定する場合には、先に検出したスリップ角βｔｂの大きさｂ３と基準路面のタイヤの特性曲線で算出した値の点（βｔａ，Ｆｙａ）のスリップ角βｔａの大きさａ３との比（ｂ３／ａ３）を算出する。算出した比（ｂ３／ａ３）と基準路面の路面μ値μ_Aとの乗算値（μ_A・ｂ３／ａ３）を得て、その乗算値（μ_A・ｂ３／ａ３）を実際の走行路面の路面μ値μ_Bとして推定する。なお、ａ３及びｂ３はスリップ角の大きさを表すが、これは図９中では線長ａ３及びｂ３に相当し、ａ３とｂ３の比は前記線長ａ１とｂ１の比に等しい。

ただし、これら横力Ｆｙ、スリップ角βｔ及び線長に基づく路面μ値μ_Bの推定手順は、表現上の差異があるものの、物理的にはすべて同義である。

以上のような手順により、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線を基準として、実際の走行路面の路面μを推定できる。
（実施形態）
以上の技術の採用により実現した実施形態を次に説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、本発明を適用した路面摩擦係数推定装置である。
（構成）
図１０は、第１の実施形態の路面摩擦係数推定装置の構成を示す。路面摩擦係数推定装置は、例えば、路面μに応じて走行制御を行う車両に搭載される。同図に示すように、路面摩擦係数推定装置は、横力検出部１、スリップ角検出部２及び路面μ算出部３を備える。横力検出部１は、横力を検出する。横力検出部１は、例えば、駆動源の出力を基に、横力を検出する。横力検出部１は、検出した横力を路面μ算出部３に出力する。また、スリップ角検出部２は、スリップ角を検出する。スリップ角検出部２は、車輪速度と車体速度との差分を基に、スリップ角を検出する。スリップ角検出部２は、検出したスリップ角を路面μ算出部３に出力する。

路面μ算出部３は、基準路面のタイヤの特性曲線を特性マップとして、メモリ等の格納手段に格納している。基準路面のタイヤの特性曲線は、図９に示す基準路面のタイヤの特性曲線である。例えば、事前に車両により走行実験を行うことで特性マップをなす基準路面のタイヤの特性曲線を得る。例えば、走行実験として加速円旋回走行実験を行う。基準路面での加速円旋回走行実験により、そのときに得られるスリップ角の変動と横力の変動との関係から、基準路面のタイヤの特性曲線を得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ることもできる。また、基準路面は、乾燥アスファルト（μ＝１）等の路面μの高い路面の方が、走行実験の際の計測器ノイズ等の外乱の影響を相対的に抑えることができ、高い精度でタイヤの特性曲線を得ることができる。

路面μ算出部３は、このようにして得た基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。路面μ算出部３における算出処理は次に説明する一連の処理手順の説明において、詳しく説明する。

図１３は、前記線長を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する場合の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、路面μ算出部３は、先ずステップＳ２１及びステップＳ２２において、横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。

続いてステップＳ２３において、路面μ算出部３は、基準路面のタイヤの特性曲線の原点（０，０）と実測点とを通る直線が、該タイヤの特性曲線と交わる点の値（βｔａ，Ｆｙａ）を特定する。ここで、実測点とは、特性マップにおいて、前記ステップＳ２１及びステップＳ２２で検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂが示す点（βｔｂ，Ｆｙｂ）である。

続いてステップＳ２４において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Bの推定値を算出する。すなわち、路面μ算出部３は、特性マップにおいて、前記実測点（βｔｂ，Ｆｙｂ）と基準路面のタイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長Ｌｂ（＝√（βｔｂ²＋Ｆｙｂ²））と、前記ステップＳ２３で特定した基準路面のタイヤの特性曲線の交点の値（βｔａ，Ｆｙａ）と該タイヤの特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長Ｌａ（＝√（βｔａ²＋Ｆｙａ²））との比（Ｌｂ／Ｌａ）を算出する。そして、路面μ算出部３は、その算出した比（Ｌｂ／Ｌａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Aとを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Bとして得る（μ_B＝μ_A・Ｌｂ／Ｌａ）。数式中、路面μ値μ_Aの係数（ここでは（Ｌｂ／Ｌａ））を対基準比率と称する。このように、路面μ算出部３は、座標面における検出点と制駆動力がゼロとなる点との距離を第１の距離として計算し、座標面における基準点と制駆動力がゼロとなる点との距離を第２の距離として計算し、第1の距離及び前記第２の距離に基づいて前記対基準比率を計算する。

以上のような手順により、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する。言い換えれば、実際の走行路面の路面μにおける、検出した横力Ｆｙｂと検出したスリップ角βｔｂとの関係を推定する。例えば、路面μの実際の走行路面で、横力が許容最大値となる最大路面μを推定することができる。例えば、図９に示すように検出できる横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの関係において、スリップ角βｔｂの増加に対して横力Ｆｙｂが増加から減少に転じる境界となる最大路面μを推定することができる。

なお、この第１の実施形態を次のような構成により実現することもできる。すなわち、横力を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出することもできる。図１１は、実際の走行路面の路面μの推定値の算出処理の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、先ずステップＳ１において、横力検出部１は、横力Ｆｙｂを検出する。続いてステップＳ２において、スリップ角検出部２は、スリップ角βｔｂを検出する。

続いてステップＳ３において、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１及びステップＳ２で検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）を算出する。続いてステップＳ４において、路面μ算出部３は、特性マップである基準路面のタイヤの特性曲線から、対応する横力Ｆｙａを算出する。すなわち、路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その比（Ｆｙａ／βｔａ）が、前記ステップＳ３で算出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）と同一となる横力Ｆｙａとスリップ角βｔａとを特定し、該横力Ｆｙａを得る。

続いてステップＳ５において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Bの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１で検出した横力Ｆｙｂと前記ステップＳ４で特性マップから算出した横力Ｆｙａとの比（Ｆｙｂ／Ｆｙａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Aとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Bとして得る（μ_B＝μ_A・Ｆｙｂ／Ｆｙａ）。

なお、この第１の実施形態を次のような構成により実現することもできる。すなわち、スリップ角を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出することもできる。図１２は、スリップ角を基に、実際の走行路面の路面μの推定値を算出する場合の処理手順を示す。同図に示すように、処理を開始すると、路面μ算出部３は、先ずステップＳ１１及びステップＳ１２において、図１１と同様に、横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。さらに、ステップＳ１３において、路面μ算出部３は、図１１と同様に、前記ステップＳ１１及びステップＳ１２で検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）を算出する。

続いてステップＳ１４において、路面μ算出部３は、特性マップである基準路面のタイヤの特性曲線から、対応するスリップ角βｔａを算出する。すなわち、路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その比（Ｆｙａ／βｔａ）が、前記ステップＳ１３で算出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）と同一となる横力Ｆｙａとスリップ角βｔａとを特定し、該スリップ角βｔａを得る。

続いてステップＳ１５において、路面μ算出部３は、実際の走行路面の路面μ値μ_Bの推定値を算出する。すなわち、路面μ算出部３は、前記ステップＳ１２で検出したスリップ角βｔｂと前記ステップＳ１４で特性マップから算出したスリップ角βｔａとの比（βｔｂ／βｔａ）と、特性マップ（タイヤの特性曲線）を得た基準路面の路面μ値μ_Aとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Bとして得る（μ_B＝μ_A・βｔｂ／βｔａ）。

なお、この実施形態では、タイヤの特性曲線が、横軸がスリップ角βｔとなり、縦軸が横力Ｆｙとなる場合を説明した。これに対して、他の形態として表現するタイヤの特性曲線を用いることができる。

図１４は、タイヤの特性曲線の他の形態の例であり、横軸が横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）となり、縦軸が横力Ｆｙとなる。そして、路面μ算出部３は、同図に示すような基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップを基に、実際の走行路面の路面μ値μ_Bの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前述の実施形態の説明と同様に、横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）と同一となるときの横力Ｆｙａ（ａ２）を特定する。そして、路面μ算出部３は、先に検出した横力Ｆｙｂ（ｂ２）とタイヤの特性曲線から特定した横力Ｆｙａ（ａ２）との比（Ｆｙｂ／Ｆｙａ（＝ｂ２／ａ２））と、該タイヤの特性曲線を得た基準路面の路面μ値μ_Aとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Bとして得る（μ_B＝μ_A・Ｆｙｂ／Ｆｙａ）。

また、図１５は、タイヤの特性曲線の他の形態の例であり、横軸が横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）となり、縦軸がスリップ角βｔとなる。そして、路面μ算出部３は、同図に示すような基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップを基に、実際の走行路面の路面μ値μ_Bの推定値を算出する。具体的には、路面μ算出部３は、前述の実施形態の説明と同様に、横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。路面μ算出部３は、タイヤの特性曲線にて、その検出した横力Ｆｙｂとスリップ角βｔｂとの比（Ｆｙｂ／βｔｂ）と同一となるときのスリップ角βｔａ（ａ３）を特定する。そして、路面μ算出部３は、先に検出したスリップ角βｔｂ（ｂ３）とタイヤの特性曲線から特定したスリップ角βｔａ（ａ３）との比（βｔｂ／βｔａ（＝ｂ３／ａ３））と、該タイヤの特性曲線を得た基準路面の路面μ値μ_Aとを乗算する。路面μ算出部３は、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μ_Bとして得る（μ_B＝μ_A・βｔｂ／βｔａ）。

また、この第１の実施形態では、特性マップを用いた場合を説明した。これに対して、他の手法を用いることもできる。具体的には、数式を用いることもできる。この場合、数式は、車輪の横力と車輪のスリップ角とをそれぞれ変数として、特性マップと同様なタイヤの特性曲線を得る。そして、特性マップの場合と同様にして、数式により得られるタイヤの特性曲線と、検出した横力及びスリップ角とを基に、例えば、連立式により、実際の走行路面の路面μを推定する。

また、この第１の実施形態では、タイヤの特性曲線（特性マップ等）を得る基準路面が路面μの高い路面である場合を説明した。しかし、原理としては、基準路面の路面μと実際の走行路面の路面μとの比の関係から、該実際の走行路面の路面μを推定できる限り、基準路面の路面μは限定されるものではない。例えば、湿潤路面や凍結路面等の低路面μを基準路面としたタイヤの特性曲線（特性マップ等）を得ることもできる。

なお、この第１の実施形態では、横力検出部１は、車輪の横力を検出する横力検出手段を実現している。また、スリップ角検出部２は、前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段を実現している。また、路面μ算出部３（特に特性マップを格納するメモリ等の格納手段）は、基準路面について車輪の横力と前記車輪のスリップ角との相関関係（又は相関関係を示す基準曲線）を得る相関関係取得手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記横力検出手段が検出した横力と前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角との比を算出する比算出手段を実現している。また、路面μ算出部３は、前記比算出手段が算出した比、前記相関関係取得手段が得た相関関係、並びに前記横力検出手段が検出した横力及び前記スリップ角検出手段が検出したスリップ角の少なくとも一方を基に、該横力と該スリップ角との関係を推定する路面摩擦係数推定手段を実現している。

また、この第１の実施形態では、路面μ算出部３（特に特性マップを格納するメモリ等の格納手段）は、基準路面について車輪の横力と前記車輪のスリップ角との間の関係を示す特性曲線が得られる特性曲線取得手段を実現しており、横力検出部１は、走行時の車輪の横力を検出する横力検出手段を実現しており、スリップ角検出部２は、走行時の前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出手段を実現しており、路面μ算出部３は、前記横力検出手段が検出した車輪の横力と前記スリップ角検出手段が検出した車輪のスリップ角との比を算出する比算出手段、前記特性曲線取得手段にて得られる特性曲線において、前記車輪の横力と前記車輪のスリップ角との比が、前記比算出手段が算出した前記比と同一となるときの、該車輪の横力又は該車輪のスリップ角を特定する特定手段、及び前記特定手段が特定した車輪の横力と前記横力検出手段が検出した車輪の横力との比、又は前記特定手段が特定した車輪のスリップ角と前記スリップ角検出手段が検出した車輪のスリップ角との比と、前記基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出する実路面μ算出手段を実現している。

また、この第１の実施形態は、車輪の横力及びスリップ角を検出し、前記検出した横力とスリップ角との比を算出し、前記算出した比、基準路面についての車輪の横力と前記車輪のスリップ角との相関関係、並びに前記検出した横力及びスリップ角の少なくとも一方を基に、該横力と該スリップ角との関係を推定する路面摩擦係数推定方法を実現している。

また、この第１の実施形態は、走行時の車輪の横力及びスリップ角を検出し、前記検出した車輪の横力と車輪のスリップ角との比を算出し、基準路面について前記車輪の横力と前記車輪のスリップ角との間の関係として得られる特性曲線において、該車輪の横力と該車輪のスリップ角との比が、前記算出した前記比と同一となるときの、該車輪の横力又は該車輪のスリップ角を特定し、前記特定した車輪の横力と前記検出した車輪の横力との比、又は前記特定した車輪のスリップ角と前記検出した車輪のスリップ角との比と、前記基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出する路面摩擦係数推定方法を実現している。

（作用及び効果）
この第１の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
（１）走行時の車輪の横力及びスリップ角を検出し、その検出した車輪の横力と車輪のスリップ角との比を算出している。そして、その算出した比、基準路面について車輪の横力と車輪のスリップ角との相関関係として得られるタイヤの特性曲線、並びに検出した横力及びスリップ角の少なくとも一方を基に、該横力と該スリップ角との関係を推定している。これにより、車輪の横力と車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、時々刻々変化する路面μを推定することができる。すなわち、スリップが発生する前に、路面μを推定することができる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μ（又は横力）との関係を推定できる。

具体的には、走行時の車輪の横力及びスリップ角を検出し、その検出した車輪の横力と車輪のスリップ角との比を算出している。さらに、基準路面について車輪の横力と車輪のスリップ角との間の関係として得られるタイヤの特性曲線において、車輪の横力と車輪のスリップ角との比が、前記算出した比と同一となるときの、該車輪の横力又は該車輪のスリップ角を特定している。そして、その特定した車輪の横力と先に検出した車輪の横力との比、又は特定した車輪のスリップ角と先に検出した車輪のスリップ角との比と基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出している。これにより、車輪の横力と車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、走行路面の実路面μを算出することができる。よって、スリップが発生する前に、走行路面の路面μを推定できる。

また、基準路面のタイヤの特性曲線を用いるといったように、ある１つの路面のタイヤの特性曲線を得るだけで、走行路面の路面μを推定できる。これにより、スリップ角と走行路面の路面μとの関係、又は走行路面の路面μを簡単に推定できる。例えば、路面μが異なる路面についてタイヤの特性曲線を得ておき、実際の走行路面の路面μを得ようとするタイヤの特性曲線がない場合に、既にある各タイヤの特性曲線を補完する等して、実施の走行路面の路面μを推定する方法も考えられる。しかし、このような場合、複数のタイヤの特性曲線を用いること、補完すること等により、路面μの推定精度が低くなる。これに対して、本発明を適用した場合、ある１つの路面のタイヤの特性曲線だけで、走行路面の路面μを推定できるので、簡単に走行路面の路面μを推定しつつも、高い精度でその推定値を得ることができる。

（２）横力とスリップ角とをそれぞれ座標軸とするタイヤの特性曲線からなる特性マップを用いて、検出した横力と検出したスリップ角との関係を推定している。これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（３）横力とスリップ角との比と、横力とをそれぞれ座標軸とするタイヤの特性曲線からなる特性マップを用いて、検出した横力と検出したスリップ角との関係を推定している。これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（４）横力とスリップ角との比と、スリップ角とをそれぞれ座標軸とするタイヤの特性曲線からなる特性マップを用いて、検出した横力と検出したスリップ角との関係を推定している。これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（５）横力とスリップ角とをそれぞれ変数とする数式の形態としてタイヤの特性曲線を得ている。これにより、時々刻々変化する路面μを簡単に推定することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、本発明を適用した電動駆動車である。
（構成）
図１６は、第２の実施形態の車両の概略構成を示す。同図に示すように、車両は、操舵角センサ２１、ヨーレイトセンサ２２、横加速度センサ２３、前後加速度センサ２４、車輪速センサ２５、ＥＰＳＥＣＵ（Electric Power Steering Electronic Control Unit）２６、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ２７及び車両走行状態推定装置２８を備える。

操舵角センサ２１は、ステアリングホイール２９と一体に回転するステアリングシャフト３０の回転角を検出する。操舵角センサ２１は、その検出結果（操舵角）を車両走行状態推定装置２８に出力する。ヨーレイトセンサ２２は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ２２は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。横加速度センサ２３は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ２３は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。前後加速度センサ２４は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ２４は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。車輪速センサ２５は、車体の各車輪３１_FL、３１_FR、３１_RL及び３１_RRの車輪速を検出する。車輪速センサ２５は、その検出結果を車両走行状態推定装置２８に出力する。

ＥＰＳＥＣＵ２６は、操舵角センサ２１が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ２７に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、操舵力アシストを行うための指令信号である。また、ＥＰＳＥＣＵ２６は、車両走行状態推定装置２８が出力する路面μ推定値（後述）を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ２７に出力する。

ＥＰＳモータ２７は、ＥＰＳＥＣＵ２６が出力する操舵アシスト指令を基に、ステアリングシャフト３０に回転トルクを付与する。これにより、ＥＰＳモータ２７は、ステアリングシャフト３０に連結されているラック・アンド・ピニオン機構（ピニオン３２、ラック３３）、タイロッド１４及びナックルアーム１５を介して左右の前輪３１_FL，３１_FRの転舵を補助する。

車両走行状態推定装置２８は、操舵角センサ２１、ヨーレイトセンサ２２、横加速度センサ２３、前後加速度センサ２４及び車輪速センサ２５の検出結果を基に、走行路面の路面状態（路面μ）を推定する。車両走行状態推定装置２８は、その推定結果をＥＰＳＥＣＵ２６に出力する。

図１７は、車両走行状態推定装置２８の内部構成を示す。同図に示すように、車両走行状態推定装置２８は、車体速度演算部４１、車体スリップ角推定部４２、タイヤスリップ角演算部４３、タイヤ横力演算部４４及び路面μ推定値演算部４５を備える。

車体速度演算部４１は、車輪速センサ２５が検出した車輪速及び前後加速度センサ２４が検出した前後加速度を基に、車体速度を推定する。具体的には、車体速度演算部４１は、従動輪３１_RL，３１_RRの車輪速の平均値、又は各車輪３１_FL、３１_FR、３１_RL及び３１_RRの車輪速の平均値を算出して、その算出値を車体速度の基本値としている。車体速度演算部４１は、その基本値を前後加速度により補正する。具体的には、その基本値から急加速時のタイヤ空転や急制動時のタイヤロックによる誤差の影響を除くように補正をする。車体速度演算部４１は、その補正した値を車体速度の推定結果とする。車体速度演算部４１は、その推定結果を車体スリップ角推定部４２及びタイヤ横力演算部４４に出力する。

車体スリップ角推定部４２は、操舵角センサ２１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイト、横加速度センサ２３が検出した横加速度、前後加速度センサ２４が検出した前後加速度及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、車両の横滑り角（スリップ角)を推定する。

図１８は、車体スリップ角推定部４２の構成例を示す。同図に示すように、車体スリップ角推定部４２は、車両の状態量（車両の横滑り角β、スリップ角β）を推定する線形２入力オブザーバ５１を備える。これにより、車体スリップ角推定部４２は、車両の横滑り角（スリップ角）βを推定する。ここで、車両の２輪モデルを基に線形２入力オブザーバ５１を構築している。その車両の２輪モデルを、車両の横方向の力とモーメントの釣り合いより、下記（１）式で表すことができる。

ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは車両の線形２輪モデルによって決まる行列である。また、タイヤ舵角を入力ｕとし、ヨーレイトと横加速度とを出力ｙとすると、前記（１）式の状態方程式（出力方程式）は、下記（２）式のようになる。

ここで、ｍは車両質量である。Ｉはヨー慣性モーメントである。ｌ_fは車両重心点と前車軸間の距離である。ｌ_rは車両重心点と後車軸間の距離である。Ｃp_fは前輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Ｃp_rは後輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Ｖは車体速度である。βは車両の横滑り角である。γはヨーレイトである。Ｇ_yは横加速度である。ａ₁₁，ａ₁₂，ｂ₁は行列Ａ、Ｂの各要素である。

そして、この状態方程式を基に、ヨーレイトと横加速度とを入力とし、オブザーバゲインＫ１として、線形２入力オブザーバ５１を作成する。ここで、オブザーバゲインＫ１は、モデル化誤差の影響を受けにくく且つ安定した推定を行えるように設定した値である。

また、線形２入力オブザーバ５１は、積分器５２の入力を補正するβ推定補償器５３を備える。これにより、線形２入力オブザーバ５１は、限界領域においても推定精度を確保することができる。すなわち、β推定補償器５３を備えることで、車両の２輪モデルの設計時に想定した路面状況で且つタイヤの横滑り角が非線形特性とはならない線形域だけでなく、路面μ変化時や限界走行時にあっても横滑り角βを精度よく推定できる。

図１９は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。同図に示すように、車体に働く場の力、つまり旋回中心から外側に向かって働く遠心力も、車幅方向から横滑り角β分ずれた方向に発生する。そのため、β推定補償器５３は、下記（３）式に従って場の力のずれ分β₂を算出する。このずれ分β₂は、線形２入力オブザーバ５１が推定した車両の横滑り角βに補正をかけるときの基準値(目標値)Ｇとなる。

ここで、Ｇ_xは前後加速度である。また、図２０に示すように、速度変化による力の釣り合いも考慮する。これにより、旋回によるもののみを抽出すると、前記（３）式を、下記（４）式として表すことができる。

そして、β推定補償器５３は、その目標値β₂を線形２入力オブザーバ５１が推定した横滑り角βから減算する。さらに、β推定補償器５３は、その減算結果に、図２１の制御マップによって設定した補償ゲインＫ２を乗算する。そして、β推定補償器５３は、その乗算結果を積分器５２の入力としている。

同図の制御マップでは、車両の横方向加速度Ｇ_yの絶対値（｜Ｇ_y｜）が第１しきい値以下である場合、補償ゲインＫ２が零となる。また、車両の横方向加速度Ｇ_yの絶対値が第１しきい値よりも大きい第２しきい値以上の場合、補償ゲインＫ２が比較的大きい一定値となる。また、車両の横方向加速度Ｇ_yの絶対値が第１しきい値と第２しきい値との間にある場合、横方向加速度Ｇ_yの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインＫ２が大きくなる。

このように、同図の制御マップでは、横方向加速度Ｇ_yの絶対値が第１しきい値以下で零近傍の値となる場合、補償ゲインＫ２を零としている。これにより、直進時のように旋回Ｇが発生しない状況下では補正をする必要がないことから、誤って補正が行われないようにしている。また、同図の制御マップでは、横方向加速度Ｇ_yの絶対値が増加して第１しきい値より大きくなると（例えば、０．１Ｇより大きくなると）、横方向加速度Ｇ_yの絶対値に比例してフィードバックゲイン（補償ゲイン）Ｋ２を増大させていき、横方向加速度Ｇ_yの絶対値が第２しきい値以上になると（例えば０．５Ｇ以上になると）、補償ゲインＫ２を制御の安定する一定値としている。このようにすることで、横滑り角βの推定精度を向上させている。

タイヤスリップ角演算部４３は、操舵角センサ２１が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイトγ、車体速度演算部４１が算出した車体速度Ｖ、及び車体スリップ角推定部４２が算出した車両の横滑り角(車両のスリップ角)βを基に、下記（５）式に従って前後輪それぞれのスリップ角β_f，β_r（車輪のスリップ角βｔ）を算出する。

タイヤスリップ角演算部４３は、算出した前後輪それぞれのスリップ角β_f，β_rを路面μ推定値演算部４５に出力する。

タイヤ横力演算部４４は、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ２３が検出した横加速度Ｇ_yを基に、下記（６）式に従って前後輪それぞれの横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを算出する。

ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Ｇ_yは、図２２に示すような値である。タイヤ横力演算部４４は、算出した横力Ｆｙ_f，Ｆｙ_rを路面μ推定値演算部４５に出力する。

路面μ推定値演算部４５は、前記第１の実施形態における路面μ算出部３と同様な処理により、路面μの推定値を算出する。すなわち、路面μ推定値演算部４５は、基準路面のタイヤの特性曲線からなる特性マップをメモリ等に格納している。特性マップの基準路面のタイヤの特性曲線は、例えば、図９に示す基準路面のタイヤの特性曲線である。また、図９に示すような基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを、前後輪それぞれについて用意している。すなわち、前輪２輪合計の特性マップ及び後輪２輪合計の特性マップを用意している。また、前記第１の実施形態で説明したように、事前に走行実験を行うことで基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ている。例えば、走行実験として加速円旋回走行実験を行う。基準路面での加速円旋回走行実験により、そのときに得られるスリップ角の変動と横力の変動との関係から、基準路面のタイヤの特性曲線を得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを得ることもできる。

路面μ推定値演算部４５は、そのようにして得た基準路面のタイヤの特性曲線の特性マップを基に、その横力とスリップ角との関係を推定する。すなわち、実際の走行路面の路面μ（又は最大路面μ）を推定値として算出する（図１１乃至図１５の説明参照）。路面μ推定値演算部４５は、算出した路面μの推定値をＥＰＳＥＣＵ２６に出力する。ＥＰＳＥＣＵ２６は、路面μの推定値を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ２７に出力する。具体的には、操舵アシスト指令は、路面μが小さくなるほど、ＥＰＳモータ２７の出力を低減させる指令信号となる。例えば、ＥＰＳ出力調整マップを基に、操舵アシスト指令を決定している。図２３はＥＰＳ出力調整マップの一例を示す。同図に示すように、ＥＰＳ出力調整マップは、路面μが小さくなるほどＥＰＳモータ２７の出力を低減するマップである。

（動作）
動作は次のようになる。車両走行中、車体スリップ角推定部４２は、操舵角センサ２１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイト、横加速度センサ２３が検出した横加速度、前後加速度センサ２４が検出した前後加速度及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、車両の横滑り角（スリップ角)を推定する。一方、タイヤ横力演算部４４は、ヨーレイトセンサ２２が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ２３が検出した横加速度Ｇ_yを基に、横力Ｆｙを算出する。そして、路面μ推定値演算部４５は、それら横力Ｆｙ及びスリップ角、並びに特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。そして、ＥＰＳＥＣＵ２６は、その路面μの推定値を基に、操舵アシスト指令によりＥＰＳモータ２７を制御する。具体的には、路面μが小さくなるほど、ＥＰＳモータ２７の出力を低減させる制御を行う。

なお、この第２の実施形態を次のような構成により実現することもできる。すなわち、この第２の実施形態では、推定した路面μを基に、車両の走行挙動制御として、車両の操舵アシストトルクを制御する場合を説明した。これに対して、推定した路面μを基に、車両の走行制御のための他の制御量（例えば制駆動トルク等）を制御することもできる。

（作用及び効果）
この第２の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
（１）走行時の車輪の横力及びスリップ角を検出し、その検出した車輪の横力と車輪のスリップ角との比を算出している。そして、その算出した比、基準路面について車輪の横力と車輪のスリップ角との相関関係として得られるタイヤの特性曲線、並びに検出した横力及びスリップ角の少なくとも一方を基に、該横力と該スリップ角との関係を推定している。それから、その走行路面の実路面μを基に、車両の走行挙動制御として、操舵アシストトルクを制御している。これにより、車両の操舵アシストトルクを走行路面の路面μに応じて適切に制御できる。

具体的には、走行時の車輪の横力及びスリップ角を検出し、その検出した車輪の横力と車輪のスリップ角との比を算出している。さらに、基準路面について車輪の横力と車輪のスリップ角との間の関係として得られるタイヤの特性曲線において、車輪の横力と車輪のスリップ角との比が、前記算出した比と同一となるときの、該車輪の横力又は該車輪のスリップ角を特定している。そして、その特定した車輪の横力と先に検出した車輪の横力との比、又は特定した車輪のスリップ角と先に検出した車輪のスリップ角との比と基準路面の路面μとを基に、走行路面の実路面μを算出している。それから、その走行路面の実路面μを基に、車両の走行挙動制御として、操舵アシストトルクを制御している。

これにより、車輪の横力と車輪のスリップ角とを検出することができれば、その比を基に、走行路面の実路面μを算出することができる。よって、スリップが発生する前に、走行路面の路面μを推定できる。これにより、車両の操舵アシストトルクを走行路面の路面μに応じて適切に制御できる。この結果、スリップにより制駆動力のロスが発生してしまうのを防止でき、車両旋回中に、スピンやドリフトアウトしてしまうのを防止できる。

また、路面μが低くなるほど操舵アシストトルクを低減している。これにより、不用意な急操舵を抑制することができ、雪道や氷結路のような低μ路を走行しているときに、急操舵によるドリフトアウトが生じないようにすることができる。

Claims (16)

1. 車輪の横力を検出する横力検出部と、
   前記車輪のスリップ角を検出するスリップ角検出部と、
   前記横力及び前記スリップ角を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、
   前記座標面において、前記横力検出部が得た前記横力の検出値及び前記スリップ角検出部が得た前記スリップ角の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、
   前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて路面摩擦係数の推定値を計算する、路面摩擦係数推定部と、
   を備えた路面摩擦係数推定装置。
2. 前記路面摩擦係数推定部は、
   前記横力の前記検出値を前記スリップ角の前記検出値で除すことにより前記座標面における前記直線の傾きを計算し、
   前記傾きに基づいて前記基準点を求める、
   請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
3. 前記座標面は、前記スリップ角を横軸とし、前記横力を縦軸として有する、請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
4. 前記座標面の前記原点は、前記横力がゼロとなる点である、請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
5. 前記路面摩擦係数推定部は、
   前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準値に基づいて対基準比率を計算し、
   前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
6. 前記路面摩擦係数推定部は、前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項５に記載の路面摩擦係数推定装置。
7. 前記路面摩擦係数推定部は、
   前記座標面における前記検出点と前記横力がゼロとなる点との距離を第１の距離として計算し、
   前記座標面における前記基準点と前記横力がゼロとなる点との距離を第２の距離として計算し、
   前記第1の距離及び前記第２の距離に基づいて前記対基準比率を計算する、請求項５に記載の路面摩擦係数推定装置。
8. 前記路面摩擦係数推定部は、前記第1の距離を前記第２の距離で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項７に記載の路面摩擦係数推定装置。
9. 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ角に対する前記横力の比を横軸とし、前記横力を縦軸とする第２の座標面における、前記基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す第２の特性曲線に関する情報を保持する、請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
10. 前記路面摩擦係数推定部は、
    前記第２の特性曲線の情報を参照して、前記横力の前記基準値に対する前記検出値の比率を対基準比率として計算し、
    前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて、前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項９に記載の路面摩擦係数推定装置。
11. 前記路面摩擦係数推定部は、前記横力の前記検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項１０に記載の路面摩擦係数推定装置。
12. 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ角に対する前記横力の比を横軸とし、前記スリップ角を縦軸とする第２の座標面における、前記基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す第２の特性曲線に関する情報を保持する、請求項１に記載の路面摩擦係数推定装置。
13. 前記路面摩擦係数推定部は、
    前記第２の特性曲線を参照して、前記スリップ角の前記基準値に対する前記検出値の比率を対基準比率として計算し、
    前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて、前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項１２に記載の路面摩擦係数推定装置。
14. 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ角の検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項１３に記載の路面摩擦係数推定装置。
15. 前記路面摩擦係数推定部は、前記基準路面摩擦係数に前記対基準比率を乗じることにより前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項１３に記載の路面摩擦係数推定装置。
16. 車輪の横力を検出する工程と、
    前記車輪のスリップ角を検出する工程と、
    前記横力及び前記スリップ角を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記横力と前記スリップ角の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、
    前記座標面において、前記横力の検出値及び前記スリップ角の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、
    前記横力及び前記スリップ角の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて、路面摩擦係数の推定値を計算する工程と、
    を備えた路面摩擦係数推定方法。

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