JPH06255510A - Road surface friction coefficient detector - Google Patents
Road surface friction coefficient detectorInfo
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- JPH06255510A JPH06255510A JP5042892A JP4289293A JPH06255510A JP H06255510 A JPH06255510 A JP H06255510A JP 5042892 A JP5042892 A JP 5042892A JP 4289293 A JP4289293 A JP 4289293A JP H06255510 A JPH06255510 A JP H06255510A
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- Japan
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- friction coefficient
- surface friction
- lateral acceleration
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のタイヤと路面
の間の摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road surface friction coefficient detecting device for detecting a friction coefficient between an automobile tire and a road surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】路面摩擦係数を検出する方法として、従
来より種々の提案がされている。例えば、特開昭６１−
９４８６４号公報には、車輪が滑った時のばね上車輪荷
重とブレーキトルクの関係から路面摩擦係数を検出する
方法が示されている。また、他の方法として、前輪舵
角、後輪舵角、および車速より推定ヨーレートと推定横
加速度を演算し、センサから得た実際に発生しているヨ
ーレートと横加速度と比較してスリップ判定を行い、そ
して、スリップ判定が１００ｍｓｅｃ以上に渡って成立
した時の実横加速度より路面摩擦係数を検出する方法も
提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various proposals have been made as a method for detecting a road surface friction coefficient. For example, JP-A-61-1
Japanese Patent No. 94864 discloses a method of detecting a road surface friction coefficient from the relationship between a sprung wheel load and a brake torque when a wheel slips. As another method, the estimated yaw rate and the estimated lateral acceleration are calculated from the front wheel steering angle, the rear wheel steering angle, and the vehicle speed, and the slip determination is made by comparing the actual generated yaw rate obtained from the sensor and the lateral acceleration. A method has also been proposed in which the road friction coefficient is detected based on the actual lateral acceleration when the slip determination is established for 100 msec or more.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術のうち、前者は、横方向の運動を考慮していないた
め、旋回時における路面摩擦係数の検出精度が悪くな
る、車輪が滑らなければ路面摩擦係数を検出できない
ため通常の走行状態では路面摩擦係数を検出する機会が
ほとんどない、等の課題がある。また、後者において
は、タイヤスリップ状態でなければ路面摩擦係数が検
出できないため、通常の走行状態では路面摩擦係数を検
出する機会がほとんどない、コーナリングフォースと
タイヤスリップ角が比例関係にあるとして推定横加速度
を求めているため、路面摩擦係数の検出精度が高くな
い、等の課題がある。Among the above-mentioned conventional techniques, the former does not consider lateral motion, so that the detection accuracy of the road surface friction coefficient at the time of turning deteriorates and the wheels do not slip. For example, there is a problem that the road surface friction coefficient cannot be detected and there is almost no opportunity to detect the road surface friction coefficient under normal traveling conditions. In the latter case, the road surface friction coefficient cannot be detected unless the tire slips.Therefore, there is almost no opportunity to detect the road surface friction coefficient under normal running conditions.It is estimated that the cornering force and the tire slip angle have a proportional relationship. Since the acceleration is obtained, there is a problem that the detection accuracy of the road surface friction coefficient is not high.
【０００４】これに対し本発明は、実横加速度が発生す
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転していないタイ
ヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリップ
状態のいずれの状態であっても路面摩擦係数を求められ
るようにする。これにより、本発明は、自動車の運転中
に路面摩擦係数を検出する機会を増大させることを目的
とする。さらに本発明は、路面摩擦係数の検出精度を向
上させることを目的とする。On the other hand, according to the present invention, when the vehicle is turning in which actual lateral acceleration occurs, the tire grip state in which the tire is not idling and the slip state in which the tire is idling are available. Also makes it possible to obtain the road surface friction coefficient. In this way, the present invention aims to increase the chances of detecting the road surface friction coefficient while driving a motor vehicle. Another object of the present invention is to improve the detection accuracy of the road surface friction coefficient.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、スリップ角とコーナリングフォースの関
係から求められる横加速度が、路面摩擦係数の関数とな
ることを利用する。本発明は、各種センサの出力から車
輪のスリップ角を推定する手段、このスリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する手段、このコーナリング
フォースから推定横加速度を求める手段を設け、以上の
各手段から得た推定横加速度と、実横加速度を検出する
手段から得た実横加速度との比を求め、この比から路面
摩擦係数を求める。To achieve the above object, the present invention utilizes that the lateral acceleration obtained from the relationship between the slip angle and the cornering force is a function of the road surface friction coefficient. The present invention is provided with means for estimating a slip angle of a wheel from outputs of various sensors, means for estimating a cornering force from the slip angle, and means for obtaining an estimated lateral acceleration from the cornering force. The ratio between the lateral acceleration and the actual lateral acceleration obtained from the means for detecting the actual lateral acceleration is obtained, and the road surface friction coefficient is obtained from this ratio.
【０００６】[0006]
【作用】上記手段により本発明は、実横加速度が発生す
る車両の旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタ
イヤグリップ状態、およびタイヤが空転しているスリッ
プ状態のいずれの状態においても路面摩擦係数を求める
ことができる。これにより、自動車運転中に路面摩擦係
数を検出する機会が増大する。また、スリップ角からコ
ーナリングフォースを推定する際に、マップを使用する
ことができるので、コーナリングフォースの推定精度を
高めることができ、これに伴い、路面摩擦係数の検出精
度を向上することができる。According to the above-mentioned means, the present invention can be applied to both a tire grip state in which the tire is not idling and a slip state in which the tire is idling, when the vehicle is turning when an actual lateral acceleration occurs. It is possible to obtain the road friction coefficient. This increases the chances of detecting the road surface friction coefficient while driving the vehicle. Further, since the map can be used when estimating the cornering force from the slip angle, the estimation accuracy of the cornering force can be improved, and accordingly, the detection accuracy of the road surface friction coefficient can be improved.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図２は、本実施例のシステム構成を示す図である。
各センサとして、各車輪ロータに車輪速センサ１を設
け、車両重心付近にヨーレートセンサ２を設け、さらに
舵角センサ２’と加速度センサ３を設ける。これら各セ
ンサの出力信号は、制御装置４に入力される。制御装置
４は、以下に説明する推定アルゴリズムにより、各セン
サの出力信号から路面摩擦係数を推定し、この路面摩擦
係数を表示装置５に表示することにより、運転者に路面
状態を知らせる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the system configuration of this embodiment.
As each sensor, a wheel speed sensor 1 is provided for each wheel rotor, a yaw rate sensor 2 is provided near the center of gravity of the vehicle, and a steering angle sensor 2'and an acceleration sensor 3 are further provided. The output signals of these sensors are input to the control device 4. The control device 4 estimates the road surface friction coefficient from the output signal of each sensor by the estimation algorithm described below, and displays the road surface friction coefficient on the display device 5 to notify the driver of the road surface condition.
【０００８】図１に、路面摩擦係数の推定アルゴリズム
を示す。車輪速センサ１、ヨーレートセンサ２、舵角セ
ンサ２’、加速度センサ３の出力信号が制御装置４に入
力される。制御装置４は、スリップ角推定手段６、コー
ナリングフォース推定手段７、推定横加速度演算手段
８、および路面摩擦係数推定手段９を具備する。FIG. 1 shows an algorithm for estimating the road surface friction coefficient. Output signals of the wheel speed sensor 1, the yaw rate sensor 2, the steering angle sensor 2 ′, and the acceleration sensor 3 are input to the control device 4. The control device 4 includes a slip angle estimating means 6, a cornering force estimating means 7, an estimated lateral acceleration calculating means 8 and a road surface friction coefficient estimating means 9.
【０００９】以下に、制御装置４内の各手段の動作を説
明する。スリップ角推定手段６は、車輪速センサ１から
得た各車輪の車輪速と、ヨーレートセンサ２から得たヨ
ーレートと、舵角センサ２’から得た舵角から、次の
〔数１〕〜〔数３〕を用いて、前輪と後輪についてスリ
ップ角の推定を行う。タイヤスリップ角は、２自由度の
車両運動モデルから、以下の〔数１〕〔数２〕のように
表される。The operation of each means in the control device 4 will be described below. The slip angle estimating means 6 uses the following [Equation 1] to [Equation 1] based on the wheel speed of each wheel obtained from the wheel speed sensor 1, the yaw rate obtained from the yaw rate sensor 2, and the steering angle obtained from the steering angle sensor 2 ′. Equation 3] is used to estimate the slip angles for the front wheels and the rear wheels. The tire slip angle is represented by the following [Equation 1] and [Equation 2] from the vehicle motion model having two degrees of freedom.
【００１０】〔数１〕βf ＝δ−（β＋Ｉf γ／Ｖ） 〔数２〕βr ＝β−Ｉr γ／Ｖ[Equation 1] β f = δ− (β + I f γ / V) [Equation 2] β r = β−I r γ / V
【００１１】 ここで、βf ：前輪スリップ角 （ｒａｄ） βr ：後輪スリップ角 （ｒａｄ） β ：重心点スリップ角 （ｒａｄ） δ ：前輪タイヤ角 （ｒａｄ） Ｉf ：前輪車軸重心間距離（ｍ） Ｉr ：後輪車軸重心間距離（ｍ） γ ：ヨーレート （ｒａｄ／ｓｅｃ） Ｖ ：車速 （ｍ／ｓｅｃ） 〔数１〕〔数２〕中のＩf 、Ｉr は車両により決まるも
のである。車速Ｖは車輪速センサ１から得た車輪速信号
により求めることができる。前輪タイヤ角δは舵角より
求めることができる。Here, β f : front wheel slip angle (rad) β r : rear wheel slip angle (rad) β: center-of-gravity point slip angle (rad) δ: front wheel tire angle (rad) If : front wheel axle center of gravity distance (M) I r : Distance between center of gravity of rear axles (m) γ: Yaw rate (rad / sec) V: Vehicle speed (m / sec) I f and I r in [Equation 1] [Equation 2] are determined by the vehicle. It is a thing. The vehicle speed V can be obtained from the wheel speed signal obtained from the wheel speed sensor 1. The front wheel tire angle δ can be obtained from the steering angle.
【００１２】〔数１〕〔数２〕中の重心点スリップ角β
は、次の〔数３〕により求める。 〔数３〕β＝∫（ＫR ＧY ／Ｖ−γ）ｄｔ ここで、ＫR ：横加速度のロール成分補正係数 ＧY ：横加速度 （ｍ／ｓ2 ） γ ：ヨーレート （ｒａｄ／ｓｅｃ）Center point slip angle β in [Equation 1] and [Equation 2]
Is calculated by the following [Equation 3]. [Equation 3] β = ∫ (K R G Y / V−γ) dt where K R : roll component correction coefficient of lateral acceleration G Y : lateral acceleration (m / s 2 ) γ: yaw rate (rad / sec)
【００１３】次に、コーナリングフォース推定手段７
は、前輪について推定したスリップ角βf と、後輪につ
いて推定したスリップ角βr から、図３に示すマップを
用いてコーナリングフォースＣｆを推定する。このスリ
ップ角−Ｃｆ特性のマップは、車両実験によるデータに
基づいて決められる。まず、前後スリップ率をゼロにし
てレーンチェンジ試験を行い、スリップ角−Ｃｆ特性マ
ップを決める。次に、前後スリップ率を変えて同様の試
験を行い、必要な前後スリップ率において試験を行う。Next, the cornering force estimating means 7
Uses the map shown in FIG. 3 to estimate the cornering force Cf from the slip angle β f estimated for the front wheels and the slip angle β r estimated for the rear wheels. The map of the slip angle-Cf characteristic is determined based on the data obtained by the vehicle experiment. First, a lane change test is performed with the front-rear slip ratio set to zero, and a slip angle-Cf characteristic map is determined. Next, the same test is performed by changing the front-rear slip ratio, and the test is performed at the required front-rear slip ratio.
【００１４】図には、前後スリップ率を変えて得た３つ
の特性曲線が示されている。前後スリップ率＝０の曲線
が一番上に示され、以下前後スリップ率が大きくなる
程、その特性曲線は下に移動する。前輪について推定し
たスリップ角βf と、後輪について推定したスリップ角
β r から、マップを用いてコーナリングフォースＣｆを
推定する際には、前輪および後輪の車輪速センサ１から
求めた前後スリップ率を求め、この前後スリップ率をパ
ラメータとしてスリップ角からＣｆを推定する。In the figure, three values obtained by changing the front and rear slip ratio are shown.
The characteristic curve of is shown. Front and rear slip ratio = 0 curve
Is shown at the top, and the front-to-back slip ratio increases below
The more the characteristic curve moves downward. Estimate the front wheels
Slip angle βfAnd the slip angle estimated for the rear wheels
β rFrom here, using the map, the cornering force Cf
When estimating, use the front and rear wheel speed sensors 1
Obtain the calculated front-rear slip ratio, and use this front-rear slip ratio as a parameter.
Cf is estimated from the slip angle as a parameter.
【００１５】本実施例においては、スリップ角からＣｆ
を得る際に、上記のようなマップを用いているため、ス
リップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推
定横加速度を得ることができる。前記従来例のようにス
リップ角とＣｆを比例関係にあるとして取り扱うと、ス
リップ角が大きい領域において求められる推定横加速度
の精度が低下する。しかし、本実施例においては、スリ
ップ角が大きい領域においても、実横加速度に近い推定
横加速度を得ることができる。In this embodiment, from the slip angle to Cf
Since the map as described above is used for obtaining, the estimated lateral acceleration close to the actual lateral acceleration can be obtained even in a region where the slip angle is large. If the slip angle and Cf are treated as having a proportional relationship as in the conventional example, the accuracy of the estimated lateral acceleration obtained in a region where the slip angle is large is reduced. However, in this embodiment, it is possible to obtain the estimated lateral acceleration close to the actual lateral acceleration even in a region where the slip angle is large.
【００１６】さらに本実施例においては、スリップ角か
らＣｆを得る際に、前後スリップ率をパラメータとして
特性曲線を変化させている。これにより、車輪が空転し
ないタイヤグリップ時のＣｆを利用して路面摩擦係数が
求められるだけでなく、車輪空転時に低下したＣｆを考
慮して路面摩擦係数を求めることができる。したがっ
て、本実施例によれば、路面摩擦係数の検出精度を向上
することができる。Further, in this embodiment, when obtaining Cf from the slip angle, the characteristic curve is changed with the front-rear slip ratio as a parameter. As a result, not only the road surface friction coefficient can be obtained by using Cf at the time of tire grip where the wheel does not idle, but the road surface friction coefficient can be obtained by considering Cf that has decreased when the wheel is idle. Therefore, according to the present embodiment, the detection accuracy of the road surface friction coefficient can be improved.
【００１７】以上のようにして求められたコーナリング
フォースＣｆは、車両の進行方向に対して直角方向に働
く力である。したがって、タイヤ４輪のＣｆの和は、車
両の横方向に働く力に等しいため、以下の〔数４〕の関
係式が成り立つ。推定横加速度演算手段８は、各車輪に
おけるコーナリングフォースＣｆの和から次の〔数４〕
を用いて、推定横加速度を演算する。 〔数４〕ＧY ＝Ｃf ／Ｍ ここで、ＧY ：横加速度（ｍ／ｓ2 ） Ｍ ：車両重量（ｋｇ）The cornering force Cf obtained as described above is a force acting in a direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle. Therefore, the sum of the Cf of the four tire wheels is equal to the lateral force of the vehicle, and therefore the following relational expression of [Equation 4] is established. The estimated lateral acceleration calculating means 8 calculates the following [Formula 4] from the sum of the cornering forces Cf of the respective wheels.
Is used to calculate the estimated lateral acceleration. [Formula 4] G Y = C f / M where G Y : lateral acceleration (m / s 2 ) M: vehicle weight (kg)
【００１８】路面摩擦係数推定手段９は、推定横加速度
演算手段８から得た推定横加速度と、加速度センサ３か
ら得た実横加速度の比をとり、図４に示すマップの（実
横加速度／推定横加速度）−μ特性を用いて、路面摩擦
係数μを推定する。この（実横加速度／推定横加速度）
−μ特性は、路面摩擦係数μが高い路面においては、実
横加速度は推定横加速度とほぼ等しくなり、路面摩擦係
数μが低い路面においては、実横加速度は推定横加速度
より小さくなるという関係を利用している。The road surface friction coefficient estimating means 9 takes the ratio of the estimated lateral acceleration obtained from the estimated lateral acceleration calculating means 8 and the actual lateral acceleration obtained from the acceleration sensor 3, and calculates (actual lateral acceleration / actual lateral acceleration / The road surface friction coefficient μ is estimated using the estimated lateral acceleration) -μ characteristic. This (actual lateral acceleration / estimated lateral acceleration)
The −μ characteristic shows that the actual lateral acceleration is almost equal to the estimated lateral acceleration on a road surface with a high road friction coefficient μ, and the actual lateral acceleration is smaller than the estimated lateral acceleration on a road surface with a low road friction coefficient μ. We are using.
【００１９】そして、路面摩擦係数推定手段９により求
められた路面摩擦係数は、制御装置４の出力信号として
表示装置５に入力される。表示装置５は、入力された路
面摩擦係数を画面上に表示し、運転者に路面の状態を知
らせる。そして、路面摩擦係数が運転に危険な状態にな
った時には、その危険を運転者に通報し、安全運転を促
す。The road surface friction coefficient obtained by the road surface friction coefficient estimating means 9 is input to the display device 5 as an output signal of the control device 4. The display device 5 displays the input road surface friction coefficient on the screen and informs the driver of the road surface condition. Then, when the road surface friction coefficient is in a dangerous state for driving, the driver is informed of the danger and urged to drive safely.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、推定横加速度を演算
し、実横加速度と推定横加速度との比較により路面摩擦
係数を検出している。このため、実横加速度が発生する
旋回時であれば、タイヤが空転をしていないタイヤグリ
ップ状態、およびタイヤが空転をしいてるスリップ状態
のいずれの状態においても路面摩擦係数を検出すること
ができるので、路面摩擦係数の検出機会が増える。した
がって、自動車の運転者に路面の状況を知らせる機会が
増えて、安全運転を促進することができる。また、路面
摩擦係数を求める際に、自動車の横方向の運動を考慮に
入れているために、旋回時の推定精度の悪化を防ぐこと
ができる。According to the present invention, the estimated lateral acceleration is calculated, and the road surface friction coefficient is detected by comparing the actual lateral acceleration with the estimated lateral acceleration. Therefore, at the time of turning when the actual lateral acceleration occurs, the road surface friction coefficient can be detected in both the tire grip state in which the tire is not idling and the slip state in which the tire is idling. Therefore, the chances of detecting the road surface friction coefficient increase. Therefore, there are more opportunities to inform the driver of the automobile of the condition of the road surface, and safe driving can be promoted. Further, since the lateral motion of the vehicle is taken into consideration when the road surface friction coefficient is obtained, it is possible to prevent deterioration of estimation accuracy during turning.
【図１】本発明の実施例の路面摩擦係数の推定アルゴリ
ズムを示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an algorithm for estimating a road surface friction coefficient according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例のシステム構成図。FIG. 2 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図３】図１のＣｆ推定手段で用いるマップ。FIG. 3 is a map used by the Cf estimating means in FIG.
【図４】図１の路面摩擦係数推定手段で用いるマップ。FIG. 4 is a map used by the road surface friction coefficient estimating means in FIG.
１…車輪速センサ ２…ヨーレートセンサ ２’…舵角センサ ３…加速度センサ ４…制御装置 ５…表示装置 ６…スリップ角推定手段 ７…コーナリングフォース推定手段 ８…推定横加速度演算手段 ９…路面摩擦係数推定手段 1 ... Wheel speed sensor 2 ... Yaw rate sensor 2 '... Rudder angle sensor 3 ... Acceleration sensor 4 ... Control device 5 ... Display device 6 ... Slip angle estimation means 7 ... Cornering force estimation means 8 ... Estimated lateral acceleration calculation means 9 ... Road friction Coefficient estimation means
Claims (1)
れたスリップ角からコーナリングフォースを推定する手
段、得られたコーナリングフォースから推定横加速度を
演算する手段、実横加速度を検出する手段、および前記
推定横加速度と前記実横加速度から路面摩擦係数を推定
する手段を具備したことを特徴とする路面摩擦係数検出
装置。1. A means for estimating a slip angle of a wheel, a means for estimating a cornering force from the obtained slip angle, a means for calculating an estimated lateral acceleration from the obtained cornering force, a means for detecting an actual lateral acceleration, and A road surface friction coefficient detecting device comprising means for estimating a road surface friction coefficient from the estimated lateral acceleration and the actual lateral acceleration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05042892A JP3119010B2 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Road friction coefficient detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05042892A JP3119010B2 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Road friction coefficient detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06255510A true JPH06255510A (en) | 1994-09-13 |
| JP3119010B2 JP3119010B2 (en) | 2000-12-18 |
Family
ID=12648689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05042892A Expired - Fee Related JP3119010B2 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Road friction coefficient detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119010B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510130A (en) * | 2006-11-21 | 2010-04-02 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for estimating coefficient of friction |
| JP2010083302A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | Vehicle deceleration controller and method thereof |
-
1993
- 1993-03-03 JP JP05042892A patent/JP3119010B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010510130A (en) * | 2006-11-21 | 2010-04-02 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for estimating coefficient of friction |
| JP2010083302A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | Vehicle deceleration controller and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3119010B2 (en) | 2000-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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