路面摩擦係数推定装置
【課題】いかなる車両の運動状態においても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定する。
【解決手段】実際に生じている推定ラック推力Ｆr_star、推定車輪制駆動力Ｆx_star、推定横力Ｆy_starを算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより基準ラック推力Ｆr_model、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準横力Ｆy_modelを算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求める。
【解決手段】実際に生じている推定ラック推力Ｆr_star、推定車輪制駆動力Ｆx_star、推定横力Ｆy_starを算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより基準ラック推力Ｆr_model、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準横力Ｆy_modelを算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な車両の運動状態においても適切に路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両においてはトラクション制御、制動力制御、トルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御量の演算、或いは、補正に路面摩擦係数を用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。このような路面摩擦係数の推定を行うものとして、例えば、特許第３３９３６５４号公報（以下、特許文献１）には、車体に作用する横加速度に基づいて第１路面摩擦係数を推定し、車体に作用する前後加速度に基づいて第２路面摩擦係数を推定し、第１路面摩擦係数と第２路面摩擦係数とを比較して高い方の路面摩擦係数を路面摩擦係数として選択する車両のスリップ制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、第１路面摩擦係数と第２路面摩擦係数とを比較して高い方の路面摩擦係数を採用するようになっているため、車両の運動状態によっては、路面摩擦係数の値が断続的に変動し、自然で滑らかな制御を行い難いという問題がある。また、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、横方向運動情報から算出する第１路面摩擦係数はタイヤの縦ひずみを考慮しておらず、前後方向運動情報から算出する第１路面摩擦係数はタイヤの横ひずみを考慮していないため、タイヤの縦ひずみ、横ひずみの両ひずみを必要とする旋回駆動時、旋回制動時では、路面摩擦係数の推定精度が悪くなるという問題がある。更に、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、最終的に路面摩擦係数を決定する際に、車体速度、前後加速度、横加速度等による条件で、重み付けする必要があり、処理が複雑になるという問題もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定できる路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、実際に生じているラック推力を推定ラック推力として算出する推定ラック推力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力として算出する基準ラック推力算出手段と、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力として算出する推定車輪制駆動力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力として算出する基準車輪制駆動力算出手段と、実際に生じている横力を推定横力として算出する推定横力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力として算出する基準横力算出手段と、上記推定ラック推力と上記基準ラック推力との偏差と上記推定車輪制駆動力と上記基準車輪制駆動力との偏差と上記推定横力と上記基準横力との偏差が最小となるように上記路面摩擦係数の値を最適化計算により求める路面摩擦指数推定手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による路面摩擦係数推定装置によれば、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態による、路面摩擦係数推定装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態による、路面摩擦係数推定プログラムのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態による、図２から続くフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態による、λの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１において、符号１は路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置を示し、４輪の車輪速（左前輪車輪速Ｖfl、右前輪車輪速Ｖfr、左後輪車輪速Ｖrl、右後輪車輪速Ｖrr）を検出する４輪車輪速センサ１１、前輪舵角δｆを検出する舵角センサ１２、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）を検出する横加速度センサ１３、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１４、操舵トルクＴｈを検出する操舵トルクセンサ１５、ブレーキ液圧ＰＢを検出するブレーキ液圧センサ１６の各センサが接続されて、これらセンサ１１、１２、１３、１４、１５、１６から４輪の車輪速Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrr、前輪舵角δｆ、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）、ヨーレートγ、操舵トルクＴｈ、ブレーキ液圧ＰＢがそれぞれ入力される。また、路面摩擦係数推定装置１には、エンジン制御装置１７、トランスミッション制御装置１８、電動パワーステアリング制御装置１９が接続されて、エンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅ、主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、前後駆動力配分比ｒｄ、電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑがそれぞれ入力される。更に、路面摩擦係数推定装置１には、ブレーキスイッチ２０が接続されており、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が入力される。
【００１１】
路面摩擦係数推定装置１は、上述の各入力信号に基づき、後述する路面摩擦係数推定プログラムに従って、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、実際に生じている横力を推定横力Ｆy_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求めるように構成されている。
【００１２】
すなわち、路面摩擦係数推定装置１は、図１に示すように、車体速度算出部１ａ、車体加減速度算出部１ｂ、トランスミッション出力トルク算出部１ｃ、運転状態判定部１ｄ、接地荷重算出部１ｅ、前輪すべり角算出部１ｆ、前輪スリップ率算出部１ｇ、推定車輪制駆動力算出部１ｈ、推定ラック推力算出部１ｉ、推定横力算出部１ｊ、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎから主要に構成されている。
【００１３】
車体速度算出部１ａは、４輪車輪速センサ１１から４輪の車輪速（左前輪車輪速Ｖfl、右前輪車輪速Ｖfr、左後輪車輪速Ｖrl、右後輪車輪速Ｖrr）が入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、車体速度Ｖを算出し、車体加減速度算出部１ｂ、前輪すべり角算出部１ｆに出力する。
Ｖ＝（（Ｖfl＋Ｖfr＋Ｖrl＋Ｖrr）−Ｖw_max）／３ …（１）
ここで、Ｖw_maxは最大速の車輪速を示し、一輪浮きによる誤判定を避けるために、Ｖw_maxの車輪速以外の３輪の平均値より車体速度Ｖを算出するようになっている。
【００１４】
車体加減速度算出部１ｂは、車体速度算出部１ａから車体速度Ｖが入力される。そして、例えば、車体速度Ｖを微分することにより車体加減速度、すなわち、（ｄＶ／ｄｔ）を算出して、接地荷重算出部１ｅ、推定車輪制駆動力算出部１ｈに出力する。
【００１５】
トランスミッション出力トルク算出部１ｃは、エンジン制御装置１７からエンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅが入力され、トランスミッション制御装置１８から主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔが入力される。そして、例えば、以下の（２）式により、トランスミッション出力トルクＴM_trqを算出し、前輪スリップ率算出部１ｇに出力する。
ＴM_trq＝Ｔeg・ｔ・ｉ …（２）
ここで、ｔはトルクコンバータのトルク比で、例えば、予め設定されているトルクコンバータの回転速度比ｅ（Ｎｔ／Ｎｅ）と、トルクコンバータのトルク比ｔとのマップを参照することにより求められる。
【００１６】
運転状態判定部１ｄは、ブレーキスイッチ２０からブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が入力される。そして、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かを判定して、判定結果を前輪スリップ率算出部１ｇ、推定車輪制駆動力算出部１ｈに出力する。
【００１７】
接地荷重算出部１ｅは、横加速度センサ１３から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力され、車体加減速度算出部１ｂから車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）が入力される。そして、例えば、以下の（３）式により、前後荷重移動量ΔＷｘを算出し、（４）式により、左右荷重移動量ΔＷｙを算出して、（５）〜（８）式により、左前輪接地荷重Ｆz_fl、右前輪接地荷重Ｆz_fr、左後輪接地荷重Ｆz_rl、右後輪接地荷重Ｆz_rrを算出して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
ΔＷｘ＝（１／２）・（ｈ／（ｌｆ＋ｌｆ））・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ） …（３）
ここで、ｈは重心高、ｌｆは前軸−重心間距離、ｍは車両質量である。
ΔＷｙ＝（１／２）・（ｈ／ｄ）・ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２） …（４）
ここで、ｄはトレッドである。
Ｆz_fl＝（１／２）・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ−ΔＷｘ−ΔＷｙ…（５）
Ｆz_fr＝（１／２）・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ−ΔＷｘ＋ΔＷｙ…（６）
Ｆz_rl＝（１／２）・（ｌｆ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ＋ΔＷｘ−ΔＷｙ…（７）
Ｆz_rr＝（１／２）・（ｌｆ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ＋ΔＷｘ＋ΔＷｙ…（８）
ここで、ｌｒは後軸−重心間距離、ｇは重力加速度である。
【００１８】
前輪すべり角算出部１ｆは、舵角センサ１２から前輪舵角δｆが入力され、車体速度算出部１ａから車体速度Ｖが入力される。そして、例えば、以下の（９）式により、前輪すべり角βｆを算出する。
βｆ＝β＋（ｌｆ／Ｖ）・γ−δｆ …（９）
ここで、βは車体すべり角、γはヨーレートであり、以下の（１０）、（１１）式により算出される。
β＝（（１−（ｍ／（２・（ｌｆ＋ｌｒ）））・（ｌｆ／（ｌｒ・Ｋｒ））
・Ｖ２）／（１＋Ａ・Ｖ２））・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・δｆ…（１０）
γ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ２））・（Ｖ／（ｌｆ＋ｌｒ））・δｆ…（１１）
ここで、Ａは車両のスタビリティファクタであり、以下の（１２）式により算出される。
Ａ＝−（ｍ／（２・（ｌｆ＋ｌｒ）２））
・（ｌｆ・Ｋｆ−ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｋｆ・Ｋｒ） …（１２）
ここで、Ｋｆは前輪の等価コーナリングパワー、Ｋｒは後輪の等価コーナリングパワーである。
【００１９】
また、前輪すべり角算出部１ｆは、新たな前輪すべり角を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の前輪すべり角により、ベクトル量である前輪すべり角βｆを新たに設定して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、前輪すべり角βｆの例として、新しくサンプリングされた順に、βｆ[0]、βｆ[1]、・・・、βｆ[m]、・・・、βｆ[18]、βｆ[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。
【００２０】
前輪スリップ率算出部１ｇは、ブレーキ液圧センサ１６からブレーキ液圧ＰＢが入力され、トランスミッション制御装置１８から前後駆動力配分比ｒｄが入力され、トランスミッション出力トルク算出部１ｃからトランスミッション出力トルクＴM_trqが入力され、運転状態判定部１ｄから車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かの判定結果が入力される。そして、車両が制動状態の場合は、例えば、以下の（１４）式により前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、慣性走行を含む駆動状態の場合は、例えば、以下の（１５）式により前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出する。
Ｓｆ＝（ｒB／２）・ＫB・ＰＢ …（１４）
ここで、ｒBは制動力配分比、ＫBは制動力係数である。
【００２１】
Ｓｆ＝（ｒｄ／２）・ＴM_trq・η・ｉｆ／ｒ …（１５）
ここで、ηは駆動系伝達効率、ｉｆはファイナルギヤ比、ｒは動荷重半径である。
【００２２】
また、前輪スリップ率算出部１ｇは、新たな前輪（一輪）のスリップ率を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の前輪（一輪）のスリップ率により、ベクトル量である前輪スリップ率Ｓｆを新たに設定して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、前輪スリップ率Ｓｆの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｓｆ[0]、Ｓｆ[1]、・・・、Ｓｆ[m]、・・・、Ｓｆ[18]、Ｓｆ[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。
【００２３】
推定車輪制駆動力算出部１ｈは、トランスミッション制御装置１８から前後駆動力配分比ｒｄが入力され、車体加減速度算出部１ｂから車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）が入力され、運転状態判定部１ｄから車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かの判定結果が入力される。そして、車両が制動状態の場合は、例えば、以下の（１７）式により、実際に生じている車輪（前１輪）の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出する。また、慣性走行を含む駆動状態の場合は、例えば、以下の（１８）式により、実際に生じている車輪（前１輪）の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出する。
【００２４】
すなわち、車両が制動状態の場合、各輪の前後力（左前輪前後力Ｆx_fl、右前輪前後力Ｆx_fr、左後輪前後力Ｆx_rl、右後輪前後力Ｆx_rr）の関係は、
Ｆx_fl＝Ｆx_fr＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）
Ｆx_rl＝Ｆx_rr＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）
であるとして、
Ｆx_star＝（Ｆx_fl＋Ｆx_fr）／２＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）…（１７）
また、慣性走行を含む駆動状態の場合、
Ｆx_star＝（１／２）・ｒｄ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ） …（１８）
また、推定車輪制駆動力算出部１ｈは、新たな推定車輪制駆動力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定車輪制駆動力により、ベクトル量である推定車輪制駆動力Ｆx_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定車輪制駆動力Ｆx_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆx_star[0]、Ｆx_star[1]、・・・、Ｆx_star[m]、・・・、Ｆx_star[18]、Ｆx_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定車輪制駆動力算出部１ｈは、推定車輪制駆動力算出手段として設けられている。
【００２５】
推定ラック推力算出部１ｉは、操舵トルクセンサ１５から操舵トルクＴｈが入力され、電動パワーステアリング制御装置１９から電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑが入力される。そして、例えば、以下の（２０）式により、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出する。
Ｆr_star＝ζ１・（２・π／ｈｓ）・Ｔｐ） …（２０）
ここで、ζ１はラック＆ピニオンの効率で、ｈｓは比ストロークである。また、Ｔｐはピニオンギヤトルクであり、例えば、以下の（２１）式により算出される。
Ｔｐ＝Ｔｈ＋ζ２・ｎｗ・Ｔｍ …（２１）
ここで、ζ２はウォームギヤ効率で、ｎｗはウォームギヤ比である。また、Ｔｍは電動パワーステアリングモータトルクであり、例えば、以下の（２２）式により算出される。
Ｔｍ＝sign（Ｔｈ）・ｋｍ・（１／３１／２）・ｉｑ …（２２）
ここで、sign（Ｔｈ）は、操舵トルクＴｈの符号であり、ｋｍはモータトルク定数である。
【００２６】
また、推定ラック推力算出部１ｉは、新たな推定ラック推力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定ラック推力により、ベクトル量である推定ラック推力Ｆr_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定ラック推力Ｆr_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆr_star[0]、Ｆr_star[1]、・・・、Ｆr_star[m]、・・・、Ｆr_star[18]、Ｆr_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定ラック推力算出部１ｉは、推定ラック推力算出手段として設けられている。
【００２７】
推定横力算出部１ｊは、横加速度センサ１３から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力され、ヨーレートセンサ１４からヨーレートγが入力される。そして、例えば、以下の（２４）式により、実際に生じている横力（前輪側のみ）を推定横力Ｆy_starとして算出する。 Ｆy_star＝（１／２）・（ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＋Ｉ・（ｄγ／ｄｔ））
／（ｌｆ＋ｌｒ） …（２４）
ここで、Ｉはヨーイング慣性モーメントであり、（ｄγ／ｄｔ）はヨー角加速度である。
【００２８】
また、推定横力算出部１ｊは、新たな推定横力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定横力により、ベクトル量である推定横力Ｆy_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定横力Ｆy_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆy_star[0]、Ｆy_star[1]、・・・、Ｆy_star[m]、・・・、Ｆy_star[18]、Ｆy_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定横力算出部１ｊは、推定横力算出手段として設けられている。
【００２９】
基準車輪制駆動力算出部１ｋは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（２６）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆx_model＝−Ｋｓ・Ｓｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・cosθ・（（１／６）
−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（２６）
ここで、Ｋｓはドライビングスティフネスであり、Ｆz_fは前輪の接地荷重であり、以下の（２７）式で算出される。
Ｆz_f＝（Ｆz_fl＋Ｆz_fr）／２ …（２７）
また、ξｓは、以下の（２８）式で算出される。
【００３０】
ξｓ＝１−（Ｋｓ／（３・μ・Ｆz_f））・λ …（２８）
更に、λは、以下の（２９）式で算出され、前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆを用いて図で示すと図４に示すようにθを用いて（３０）式で表される。
【００３１】
λ＝（Ｓｆ２＋（Ｋｆ／Ｋｓ）２・（１＋Ｓｆ）２・tan２βｆ）１／２ …（２９）
cosθ＝Ｓｆ／λ …（３０）
【００３２】
尚、本実施の形態では、基準車輪制駆動力Ｆx_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆx_model[0][n-1]、Ｆx_model[1][n-1]、・・・、Ｆx_model[m][n-1]、・・・、Ｆx_model[18][n-1]、Ｆx_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準車輪制駆動力算出部１ｋは、基準車輪制駆動力算出手段として設けられている。
【００３３】
基準ラック推力算出部１ｌは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（３２）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）のラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆr_model＝（１／ｌｎ）・（ＳＡＴ＋εｃ・Ｆｙ） …（３２）
ここで、ｌｎはニューマチックトレール、εｃはキャスタトレールである。
【００３４】
ＳＡＴは、例えば、以下の（３３）式により、算出される。
【００３５】
ＳＡＴ＝（ｌｔ／２）・Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２・（１−（４／３）・ξｓ２）−（３／２）・ｌｔ・μ・Ｆz_f・sinθ・ξｓ２・（１−ξｓ）２＋（２／３）・ｌｔ・Ｋｓ・（１＋Ｓｆ）・Ｓｆ・tanβｆ・ξｓ３＋（（３・ｌｔ・（μ・Ｆz_f）２・sinθ・cosθ）／（５・Ｋｓ））・（１−１０・ξｓ３＋１５・ξｓ４−６・ξｓ５）
…（３３）
ここで、ｌｔはタイヤ接地長さである。sinθは以下の（３４）式で算出される。
【００３６】
sinθ＝（Ｋｆ・tanβｆ・（１＋Ｓｆ））／（Ｋｓ・λ） …（３４）
【００３７】
また、Ｆｙは、例えば、以下の（３５）式により、算出される。
Ｆｙ＝−Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・sinθ・（（１／６）
−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（３５）
【００３８】
尚、本実施の形態では、基準ラック推力Ｆr_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆr_model[0][n-1]、Ｆr_model[1][n-1]、・・・、Ｆr_model[m][n-1]、・・・、Ｆr_model[18][n-1]、Ｆr_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準ラック推力算出部１ｌは、基準ラック推力算出手段として設けられている。
【００３９】
基準横力算出部１ｍは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（３７）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）の横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆy_model＝−Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・sinθ
・（（１／６）−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（３７）
【００４０】
尚、本実施の形態では、基準横力Ｆy_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆy_model[0][n-1]、Ｆy_model[1][n-1]、・・・、Ｆy_model[m][n-1]、・・・、Ｆy_model[18][n-1]、Ｆy_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準横力算出部１ｍは、基準横力算出手段として設けられている。
【００４１】
路面摩擦係数算出部１ｎは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力され、推定車輪制駆動力算出部１ｈから推定車輪制駆動力Ｆx_starが入力され、推定ラック推力算出部１ｉから推定ラック推力Ｆr_starが入力され、推定横力算出部１ｊから推定横力Ｆy_starが入力される。そして、推定車輪制駆動力Ｆx_star、推定ラック推力Ｆr_star、推定横力Ｆy_starと同じタイミングで、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelを、上述の基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍにより、上述のタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出し、これらの偏差を最小とする路面摩擦係数μの値を最適化計算により求める。
【００４２】
具体的には、以下の（３９）式により、路面摩擦係数μが微小変化した時の、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelの変化量を要素とするベクトルであるヤコビアンＪmodel[n-1]を、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]を使って算出する。尚、ヤコビアンＪmodel[n-1]の添字[n-1]は、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]を表すものであり、反復演算ｎ−１＝０の場合は、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]が無いため、先のサンプリング時における路面摩擦係数μの算出結果を代入する。
【００４３】
ここで、（３９）式中のＪx_model[n-1]は、以下の（４０）式である。
【００４４】
そして、（４０）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００４５】
∂Ｆx_model／∂μ[0][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[0]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆx_model／∂μ[1][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[1]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆx_model／∂μ[m][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[m]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆx_model／∂μ[18][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[18]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆx_model／∂μ[19][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[19]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
【００４６】
また、（３９）式中のＪr_model[n-1] は、以下の（４１）式である。
【００４７】
そして、（４１）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００４８】
∂Ｆr_model／∂μ[0][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[0]）・tanβｆ[0] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[0]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[0]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[0]・ｌｔ））
∂Ｆr_model／∂μ[1][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[1]）・tanβｆ[1] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[1]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[1]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[1]・ｌｔ））
：
∂Ｆr_model／∂μ[m][n-1] ＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[m]）・tanβｆ[m] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[m]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[m]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[m]・ｌｔ））
：
∂Ｆr_model／∂μ[18][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[18]）・tanβｆ[18] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[18]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[18]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[18]・ｌｔ））
∂Ｆr_model／∂μ[19][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[19]）・tanβｆ[19] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[19]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[19]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[19]・ｌｔ））
【００４９】
更に、（３９）式中のＪy_model[n-1] は、以下の（４２）式である。
【００５０】
そして、（４２）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００５１】
∂Ｆy_model／∂μ[0][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[0]）・tanβｆ[0]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆy_model／∂μ[1][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[1]）・tanβｆ[1]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆy_model／∂μ[m][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[m]）・tanβｆ[m]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆy_model／∂μ[18][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[18]）・tanβｆ[18]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆy_model／∂μ[19][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[19]）・tanβｆ[19]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
次に、路面摩擦係数算出部１ｎは、以下の（４３）式により、路面摩擦係数の変化量δμを算出する。
δμ＝（Ｊmodel[n-1]Ｔ・Ｊmodel[n-1]＋Ｗμ）−１・Ｊmodel[n-1]・（Ｆ_star−Ｆ_model [n-1]） …（４３）
ここで、Ｗμは予め実験等により設定しておいた路面摩擦係数の変化量δμの重み関数であり、重みを大きくすることで路面摩擦係数の推定の安定性向上に繋がるが、収束時間が長くなる。Ｊmodel[n-1]は、上述の（３９）式で示す通りであり、Ｆ_star、Ｆ_model [n-1]は、それぞれ以下の（４４）式、（４５）式で示す。
【００５２】
そして、路面摩擦係数算出部１ｎは、以下の（４６）式により、路面摩擦係数の今回の値μ[n]を算出する。
μ[n]＝μ[n-1]＋δμ …（４６）
次いで、路面摩擦係数算出部１ｎは、（４６）式で算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelを、以下の（４７）式のように算出する。
【００５３】
尚、反復演算回数ｎ＝０の場合は、前サンプリング時間における結果を代入する。
【００５４】
次に、以下の（４８）式の評価関数Ｌ[n]を算出する。
Ｌ[n]＝（Ｆ_star−Ｆ_model [n]）Ｔ（Ｆ_star−Ｆ_model [n]）＋Ｗμ・δμ２
…（４８）
そして、この評価関数の前回値Ｌ[n-1]と今回値Ｌ[n]とを比較して、予め設定した値ε未満に収束しているか否か判定し、収束している場合は、そこで収束演算を止め、演算された路面摩擦係数の今回の値μ[n]を路面摩擦係数μとして出力する。また、ε未満に収束していない場合は、再び、ヤコビアンＪ[n-1]からの算出を繰り返す。このように、路面摩擦係数算出部１ｎは、路面摩擦係数推定手段としての機能を有している。
【００５５】
次に、路面摩擦係数推定装置１で実行される路面摩擦係数推定プログラムを、図２、図３のフローチャートで説明する。
【００５６】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、４輪の車輪速Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrr、前輪舵角δｆ、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）、ヨーレートγ、操舵トルクＴｈ、ブレーキ液圧ＰＢ、エンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅ、主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、前後駆動力配分比ｒｄ、電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑ、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が読み込まれる。
【００５７】
次に、Ｓ１０２に進み、トランスミッション出力トルク算出部１ｃで、上述の（２）式により、トランスミッション出力トルクＴM_trqを算出する。
【００５８】
次いで、Ｓ１０３に進み、車体速度算出部１ａで、上述の（１）式により、車体速度Ｖを算出を算出し、車体加減速度算出部１ｂで車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）を算出する。
【００５９】
次に、Ｓ１０４に進み、接地荷重算出部１ｅで、上述の（５）〜（８）式により、左前輪接地荷重Ｆz_fl、右前輪接地荷重Ｆz_fr、左後輪接地荷重Ｆz_rl、右後輪接地荷重Ｆz_rrを算出する。
【００６０】
次いで、Ｓ１０５に進み、前輪すべり角算出部１ｆで、上述の（９）式により、前輪すべり角βｆを算出し、上述の（１３）式の前輪すべり角βｆを出力する。
【００６１】
次に、Ｓ１０６に進み、運転状態判定部１ｄで、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かを判定する。
【００６２】
この判定の結果、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）の場合は、Ｓ１０７に進んで、前輪スリップ率算出部１ｇで、上述の（１４）式により、前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、上述の（１６）式の前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを出力する。
【００６３】
その後、Ｓ１０８に進んで、推定車輪制駆動力算出部１ｈで、上述の（１７）式により、推定車輪制駆動力Ｆx_starを算出し、上述の（１９）式の推定車輪制駆動力Ｆx_starを出力して、Ｓ１１１へと進む。
【００６４】
一方、Ｓ１０６の判定の結果、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）の場合は、Ｓ１０９に進んで、前輪スリップ率算出部１ｇで、上述の（１５）式により、前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、上述の（１６）式の前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを出力する。
【００６５】
その後、Ｓ１１０に進んで、推定車輪制駆動力算出部１ｈで、上述の（１８）式により、推定車輪制駆動力Ｆx_starを算出し、上述の（１９）式の推定車輪制駆動力Ｆx_starを出力して、Ｓ１１１へと進む。
【００６６】
そして、Ｓ１０８、或いは、Ｓ１１０からＳ１１１へと進むと、推定ラック推力算出部１ｉで、上述の（２０）式により、推定ラック推力Ｆr_starを算出し、上述の（２３）式の推定ラック推力Ｆr_starを出力する。
【００６７】
次に、Ｓ１１２に進み、推定横力算出部１ｊで、上述の（２４）式により、推定横力Ｆy_starを算出し、上述の（２５）式の推定横力Ｆy_starを出力する。
【００６８】
次いで、Ｓ１１３に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（３９）式の、ヤコビアンＪmodel[n-1]を算出する。
【００６９】
次に、Ｓ１１４に進み、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（４３）式により、路面摩擦係数の変化量δμを算出する。
【００７０】
次に、Ｓ１１５に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（４６）式により、路面摩擦係数の今回の値μ[n]を算出する。
【００７１】
次いで、Ｓ１１６に進み、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準車輪制駆動力算出部１ｋで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（２６）式により、２０個の成分からなる基準車輪制駆動力Ｆx_model [n]を算出する。
【００７２】
次に、Ｓ１１７に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準ラック推力算出部１ｌで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（３２）式により、２０個の成分からなる基準ラック推力Ｆr_model[n]を算出する。
【００７３】
次いで、Ｓ１１８に進み、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準横力算出部１ｍで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（３７）式により、２０個の成分からなる基準横力Ｆy_model[n]を算出する。
【００７４】
次に、Ｓ１１９に進み、、路面摩擦係数算出部１ｎは、上述の（４８）式に示す、評価関数の今回値Ｌ[n]を算出する。
【００７５】
そして、Ｓ１２０に進み、評価関数の今回値Ｌ[n]と前回値Ｌ[n-1]との差（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]）が予め設定した値ε未満に収束しているか否か（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]＜εか否か）判定する。この判定の結果、ε未満に収束している場合（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]＜εの場合）は、Ｓ１２１に進んで、Ｓ１１５で得られた路面摩擦係数の今回の値μ[n]を路面摩擦係数の推定結果として出力してプログラムを抜ける。
【００７６】
一方、ε未満に収束していない場合（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]≧εの場合）は、Ｓ１２２に進んで、今回算出した値を前回の値として、すなわち、Ｆx_model [n-1]←Ｆx_model [n]、Ｆr_model[n-1]←Ｆr_model[n]、Ｆy_model[n-1]←Ｆy_model[n]、μ[n-1]←μ[n]、Ｌ[n-1]←Ｌ[n]として、再びＳ１１３からの演算を繰り返す。
【００７７】
このように、本発明の実施の形態によれば、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、実際に生じている横力を推定横力Ｆy_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求めるように構成されている。このように、旋回運動情報、前後方向運動情報、横方向運動情報を考慮したブラッシュモデル式を使用して路面摩擦係数を推定することにより、如何なる車両運動状態においても路面μ値を、重み付け等することなく連続的に求めることができる。また、ブラッシュモデルは、縦ひずみと横ひずみを考慮しているため、両ひずみを必要とする旋回駆動時、旋回制動時の路面摩擦係数であっても精度良く推定することができる。このように本発明の実施の形態によれば、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定することができる。
【００７８】
尚、本実施の形態では、評価関数Ｌ[n]の収束判定を、ε未満になるまで行うようにしているが、収束演算の回数を予め設定しておくようにしても良い。また、演算回数の制限値を設けておいても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１ 路面摩擦係数推定装置
１ａ 車体速度算出部
１ｂ 車体加減速度算出部
１ｃ トランスミッション出力トルク算出部
１ｄ 運転状態判定部
１ｅ 接地荷重算出部
１ｆ 前輪すべり角算出部
１ｇ 前輪スリップ率算出部
１ｈ 推定車輪制駆動力算出部（推定車輪制駆動力算出手段）
１ｉ 推定ラック推力算出部（推定ラック推力算出手段）
１ｊ 推定横力算出部（推定横力算出手段）
１ｋ 基準車輪制駆動力算出部（基準車輪制駆動力算出手段）
１ｌ 基準ラック推力算出部（基準ラック推力算出手段）
１ｍ 基準横力算出部（基準横力算出手段）
１ｎ 路面摩擦係数算出部（路面摩擦係数推定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な車両の運動状態においても適切に路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両においてはトラクション制御、制動力制御、トルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御量の演算、或いは、補正に路面摩擦係数を用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。このような路面摩擦係数の推定を行うものとして、例えば、特許第３３９３６５４号公報（以下、特許文献１）には、車体に作用する横加速度に基づいて第１路面摩擦係数を推定し、車体に作用する前後加速度に基づいて第２路面摩擦係数を推定し、第１路面摩擦係数と第２路面摩擦係数とを比較して高い方の路面摩擦係数を路面摩擦係数として選択する車両のスリップ制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、第１路面摩擦係数と第２路面摩擦係数とを比較して高い方の路面摩擦係数を採用するようになっているため、車両の運動状態によっては、路面摩擦係数の値が断続的に変動し、自然で滑らかな制御を行い難いという問題がある。また、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、横方向運動情報から算出する第１路面摩擦係数はタイヤの縦ひずみを考慮しておらず、前後方向運動情報から算出する第１路面摩擦係数はタイヤの横ひずみを考慮していないため、タイヤの縦ひずみ、横ひずみの両ひずみを必要とする旋回駆動時、旋回制動時では、路面摩擦係数の推定精度が悪くなるという問題がある。更に、上述の特許文献１に開示される路面摩擦係数推定方法では、最終的に路面摩擦係数を決定する際に、車体速度、前後加速度、横加速度等による条件で、重み付けする必要があり、処理が複雑になるという問題もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定できる路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、実際に生じているラック推力を推定ラック推力として算出する推定ラック推力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力として算出する基準ラック推力算出手段と、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力として算出する推定車輪制駆動力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力として算出する基準車輪制駆動力算出手段と、実際に生じている横力を推定横力として算出する推定横力算出手段と、少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力として算出する基準横力算出手段と、上記推定ラック推力と上記基準ラック推力との偏差と上記推定車輪制駆動力と上記基準車輪制駆動力との偏差と上記推定横力と上記基準横力との偏差が最小となるように上記路面摩擦係数の値を最適化計算により求める路面摩擦指数推定手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による路面摩擦係数推定装置によれば、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態による、路面摩擦係数推定装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態による、路面摩擦係数推定プログラムのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態による、図２から続くフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態による、λの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１において、符号１は路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定装置を示し、４輪の車輪速（左前輪車輪速Ｖfl、右前輪車輪速Ｖfr、左後輪車輪速Ｖrl、右後輪車輪速Ｖrr）を検出する４輪車輪速センサ１１、前輪舵角δｆを検出する舵角センサ１２、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）を検出する横加速度センサ１３、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１４、操舵トルクＴｈを検出する操舵トルクセンサ１５、ブレーキ液圧ＰＢを検出するブレーキ液圧センサ１６の各センサが接続されて、これらセンサ１１、１２、１３、１４、１５、１６から４輪の車輪速Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrr、前輪舵角δｆ、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）、ヨーレートγ、操舵トルクＴｈ、ブレーキ液圧ＰＢがそれぞれ入力される。また、路面摩擦係数推定装置１には、エンジン制御装置１７、トランスミッション制御装置１８、電動パワーステアリング制御装置１９が接続されて、エンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅ、主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、前後駆動力配分比ｒｄ、電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑがそれぞれ入力される。更に、路面摩擦係数推定装置１には、ブレーキスイッチ２０が接続されており、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が入力される。
【００１１】
路面摩擦係数推定装置１は、上述の各入力信号に基づき、後述する路面摩擦係数推定プログラムに従って、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、実際に生じている横力を推定横力Ｆy_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求めるように構成されている。
【００１２】
すなわち、路面摩擦係数推定装置１は、図１に示すように、車体速度算出部１ａ、車体加減速度算出部１ｂ、トランスミッション出力トルク算出部１ｃ、運転状態判定部１ｄ、接地荷重算出部１ｅ、前輪すべり角算出部１ｆ、前輪スリップ率算出部１ｇ、推定車輪制駆動力算出部１ｈ、推定ラック推力算出部１ｉ、推定横力算出部１ｊ、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎから主要に構成されている。
【００１３】
車体速度算出部１ａは、４輪車輪速センサ１１から４輪の車輪速（左前輪車輪速Ｖfl、右前輪車輪速Ｖfr、左後輪車輪速Ｖrl、右後輪車輪速Ｖrr）が入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、車体速度Ｖを算出し、車体加減速度算出部１ｂ、前輪すべり角算出部１ｆに出力する。
Ｖ＝（（Ｖfl＋Ｖfr＋Ｖrl＋Ｖrr）−Ｖw_max）／３ …（１）
ここで、Ｖw_maxは最大速の車輪速を示し、一輪浮きによる誤判定を避けるために、Ｖw_maxの車輪速以外の３輪の平均値より車体速度Ｖを算出するようになっている。
【００１４】
車体加減速度算出部１ｂは、車体速度算出部１ａから車体速度Ｖが入力される。そして、例えば、車体速度Ｖを微分することにより車体加減速度、すなわち、（ｄＶ／ｄｔ）を算出して、接地荷重算出部１ｅ、推定車輪制駆動力算出部１ｈに出力する。
【００１５】
トランスミッション出力トルク算出部１ｃは、エンジン制御装置１７からエンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅが入力され、トランスミッション制御装置１８から主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔが入力される。そして、例えば、以下の（２）式により、トランスミッション出力トルクＴM_trqを算出し、前輪スリップ率算出部１ｇに出力する。
ＴM_trq＝Ｔeg・ｔ・ｉ …（２）
ここで、ｔはトルクコンバータのトルク比で、例えば、予め設定されているトルクコンバータの回転速度比ｅ（Ｎｔ／Ｎｅ）と、トルクコンバータのトルク比ｔとのマップを参照することにより求められる。
【００１６】
運転状態判定部１ｄは、ブレーキスイッチ２０からブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が入力される。そして、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かを判定して、判定結果を前輪スリップ率算出部１ｇ、推定車輪制駆動力算出部１ｈに出力する。
【００１７】
接地荷重算出部１ｅは、横加速度センサ１３から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力され、車体加減速度算出部１ｂから車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）が入力される。そして、例えば、以下の（３）式により、前後荷重移動量ΔＷｘを算出し、（４）式により、左右荷重移動量ΔＷｙを算出して、（５）〜（８）式により、左前輪接地荷重Ｆz_fl、右前輪接地荷重Ｆz_fr、左後輪接地荷重Ｆz_rl、右後輪接地荷重Ｆz_rrを算出して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
ΔＷｘ＝（１／２）・（ｈ／（ｌｆ＋ｌｆ））・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ） …（３）
ここで、ｈは重心高、ｌｆは前軸−重心間距離、ｍは車両質量である。
ΔＷｙ＝（１／２）・（ｈ／ｄ）・ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２） …（４）
ここで、ｄはトレッドである。
Ｆz_fl＝（１／２）・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ−ΔＷｘ−ΔＷｙ…（５）
Ｆz_fr＝（１／２）・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ−ΔＷｘ＋ΔＷｙ…（６）
Ｆz_rl＝（１／２）・（ｌｆ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ＋ΔＷｘ−ΔＷｙ…（７）
Ｆz_rr＝（１／２）・（ｌｆ／（ｌｆ＋ｌｒ））・ｍ・ｇ＋ΔＷｘ＋ΔＷｙ…（８）
ここで、ｌｒは後軸−重心間距離、ｇは重力加速度である。
【００１８】
前輪すべり角算出部１ｆは、舵角センサ１２から前輪舵角δｆが入力され、車体速度算出部１ａから車体速度Ｖが入力される。そして、例えば、以下の（９）式により、前輪すべり角βｆを算出する。
βｆ＝β＋（ｌｆ／Ｖ）・γ−δｆ …（９）
ここで、βは車体すべり角、γはヨーレートであり、以下の（１０）、（１１）式により算出される。
β＝（（１−（ｍ／（２・（ｌｆ＋ｌｒ）））・（ｌｆ／（ｌｒ・Ｋｒ））
・Ｖ２）／（１＋Ａ・Ｖ２））・（ｌｒ／（ｌｆ＋ｌｒ））・δｆ…（１０）
γ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ２））・（Ｖ／（ｌｆ＋ｌｒ））・δｆ…（１１）
ここで、Ａは車両のスタビリティファクタであり、以下の（１２）式により算出される。
Ａ＝−（ｍ／（２・（ｌｆ＋ｌｒ）２））
・（ｌｆ・Ｋｆ−ｌｒ・Ｋｒ）／（Ｋｆ・Ｋｒ） …（１２）
ここで、Ｋｆは前輪の等価コーナリングパワー、Ｋｒは後輪の等価コーナリングパワーである。
【００１９】
また、前輪すべり角算出部１ｆは、新たな前輪すべり角を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の前輪すべり角により、ベクトル量である前輪すべり角βｆを新たに設定して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、前輪すべり角βｆの例として、新しくサンプリングされた順に、βｆ[0]、βｆ[1]、・・・、βｆ[m]、・・・、βｆ[18]、βｆ[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。
【００２０】
前輪スリップ率算出部１ｇは、ブレーキ液圧センサ１６からブレーキ液圧ＰＢが入力され、トランスミッション制御装置１８から前後駆動力配分比ｒｄが入力され、トランスミッション出力トルク算出部１ｃからトランスミッション出力トルクＴM_trqが入力され、運転状態判定部１ｄから車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かの判定結果が入力される。そして、車両が制動状態の場合は、例えば、以下の（１４）式により前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、慣性走行を含む駆動状態の場合は、例えば、以下の（１５）式により前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出する。
Ｓｆ＝（ｒB／２）・ＫB・ＰＢ …（１４）
ここで、ｒBは制動力配分比、ＫBは制動力係数である。
【００２１】
Ｓｆ＝（ｒｄ／２）・ＴM_trq・η・ｉｆ／ｒ …（１５）
ここで、ηは駆動系伝達効率、ｉｆはファイナルギヤ比、ｒは動荷重半径である。
【００２２】
また、前輪スリップ率算出部１ｇは、新たな前輪（一輪）のスリップ率を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の前輪（一輪）のスリップ率により、ベクトル量である前輪スリップ率Ｓｆを新たに設定して、基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍ、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、前輪スリップ率Ｓｆの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｓｆ[0]、Ｓｆ[1]、・・・、Ｓｆ[m]、・・・、Ｓｆ[18]、Ｓｆ[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。
【００２３】
推定車輪制駆動力算出部１ｈは、トランスミッション制御装置１８から前後駆動力配分比ｒｄが入力され、車体加減速度算出部１ｂから車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）が入力され、運転状態判定部１ｄから車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かの判定結果が入力される。そして、車両が制動状態の場合は、例えば、以下の（１７）式により、実際に生じている車輪（前１輪）の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出する。また、慣性走行を含む駆動状態の場合は、例えば、以下の（１８）式により、実際に生じている車輪（前１輪）の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出する。
【００２４】
すなわち、車両が制動状態の場合、各輪の前後力（左前輪前後力Ｆx_fl、右前輪前後力Ｆx_fr、左後輪前後力Ｆx_rl、右後輪前後力Ｆx_rr）の関係は、
Ｆx_fl＝Ｆx_fr＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）
Ｆx_rl＝Ｆx_rr＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）
であるとして、
Ｆx_star＝（Ｆx_fl＋Ｆx_fr）／２＝（１／２）・ｒＢ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ）…（１７）
また、慣性走行を含む駆動状態の場合、
Ｆx_star＝（１／２）・ｒｄ・ｍ・（ｄＶ／ｄｔ） …（１８）
また、推定車輪制駆動力算出部１ｈは、新たな推定車輪制駆動力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定車輪制駆動力により、ベクトル量である推定車輪制駆動力Ｆx_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定車輪制駆動力Ｆx_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆx_star[0]、Ｆx_star[1]、・・・、Ｆx_star[m]、・・・、Ｆx_star[18]、Ｆx_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定車輪制駆動力算出部１ｈは、推定車輪制駆動力算出手段として設けられている。
【００２５】
推定ラック推力算出部１ｉは、操舵トルクセンサ１５から操舵トルクＴｈが入力され、電動パワーステアリング制御装置１９から電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑが入力される。そして、例えば、以下の（２０）式により、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出する。
Ｆr_star＝ζ１・（２・π／ｈｓ）・Ｔｐ） …（２０）
ここで、ζ１はラック＆ピニオンの効率で、ｈｓは比ストロークである。また、Ｔｐはピニオンギヤトルクであり、例えば、以下の（２１）式により算出される。
Ｔｐ＝Ｔｈ＋ζ２・ｎｗ・Ｔｍ …（２１）
ここで、ζ２はウォームギヤ効率で、ｎｗはウォームギヤ比である。また、Ｔｍは電動パワーステアリングモータトルクであり、例えば、以下の（２２）式により算出される。
Ｔｍ＝sign（Ｔｈ）・ｋｍ・（１／３１／２）・ｉｑ …（２２）
ここで、sign（Ｔｈ）は、操舵トルクＴｈの符号であり、ｋｍはモータトルク定数である。
【００２６】
また、推定ラック推力算出部１ｉは、新たな推定ラック推力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定ラック推力により、ベクトル量である推定ラック推力Ｆr_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定ラック推力Ｆr_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆr_star[0]、Ｆr_star[1]、・・・、Ｆr_star[m]、・・・、Ｆr_star[18]、Ｆr_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定ラック推力算出部１ｉは、推定ラック推力算出手段として設けられている。
【００２７】
推定横力算出部１ｊは、横加速度センサ１３から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力され、ヨーレートセンサ１４からヨーレートγが入力される。そして、例えば、以下の（２４）式により、実際に生じている横力（前輪側のみ）を推定横力Ｆy_starとして算出する。 Ｆy_star＝（１／２）・（ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＋Ｉ・（ｄγ／ｄｔ））
／（ｌｆ＋ｌｒ） …（２４）
ここで、Ｉはヨーイング慣性モーメントであり、（ｄγ／ｄｔ）はヨー角加速度である。
【００２８】
また、推定横力算出部１ｊは、新たな推定横力を算出すると、過去に算出したサンプリング時間の異なる複数の推定横力により、ベクトル量である推定横力Ｆy_starを新たに設定して、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。本実施の形態では、推定横力Ｆy_starの例として、新しくサンプリングされた順に、Ｆy_star[0]、Ｆy_star[1]、・・・、Ｆy_star[m]、・・・、Ｆy_star[18]、Ｆy_star[19]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、推定横力算出部１ｊは、推定横力算出手段として設けられている。
【００２９】
基準車輪制駆動力算出部１ｋは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（２６）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆx_model＝−Ｋｓ・Ｓｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・cosθ・（（１／６）
−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（２６）
ここで、Ｋｓはドライビングスティフネスであり、Ｆz_fは前輪の接地荷重であり、以下の（２７）式で算出される。
Ｆz_f＝（Ｆz_fl＋Ｆz_fr）／２ …（２７）
また、ξｓは、以下の（２８）式で算出される。
【００３０】
ξｓ＝１−（Ｋｓ／（３・μ・Ｆz_f））・λ …（２８）
更に、λは、以下の（２９）式で算出され、前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆを用いて図で示すと図４に示すようにθを用いて（３０）式で表される。
【００３１】
λ＝（Ｓｆ２＋（Ｋｆ／Ｋｓ）２・（１＋Ｓｆ）２・tan２βｆ）１／２ …（２９）
cosθ＝Ｓｆ／λ …（３０）
【００３２】
尚、本実施の形態では、基準車輪制駆動力Ｆx_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆx_model[0][n-1]、Ｆx_model[1][n-1]、・・・、Ｆx_model[m][n-1]、・・・、Ｆx_model[18][n-1]、Ｆx_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準車輪制駆動力算出部１ｋは、基準車輪制駆動力算出手段として設けられている。
【００３３】
基準ラック推力算出部１ｌは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（３２）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）のラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆr_model＝（１／ｌｎ）・（ＳＡＴ＋εｃ・Ｆｙ） …（３２）
ここで、ｌｎはニューマチックトレール、εｃはキャスタトレールである。
【００３４】
ＳＡＴは、例えば、以下の（３３）式により、算出される。
【００３５】
ＳＡＴ＝（ｌｔ／２）・Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２・（１−（４／３）・ξｓ２）−（３／２）・ｌｔ・μ・Ｆz_f・sinθ・ξｓ２・（１−ξｓ）２＋（２／３）・ｌｔ・Ｋｓ・（１＋Ｓｆ）・Ｓｆ・tanβｆ・ξｓ３＋（（３・ｌｔ・（μ・Ｆz_f）２・sinθ・cosθ）／（５・Ｋｓ））・（１−１０・ξｓ３＋１５・ξｓ４−６・ξｓ５）
…（３３）
ここで、ｌｔはタイヤ接地長さである。sinθは以下の（３４）式で算出される。
【００３６】
sinθ＝（Ｋｆ・tanβｆ・（１＋Ｓｆ））／（Ｋｓ・λ） …（３４）
【００３７】
また、Ｆｙは、例えば、以下の（３５）式により、算出される。
Ｆｙ＝−Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・sinθ・（（１／６）
−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（３５）
【００３８】
尚、本実施の形態では、基準ラック推力Ｆr_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆr_model[0][n-1]、Ｆr_model[1][n-1]、・・・、Ｆr_model[m][n-1]、・・・、Ｆr_model[18][n-1]、Ｆr_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準ラック推力算出部１ｌは、基準ラック推力算出手段として設けられている。
【００３９】
基準横力算出部１ｍは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力される。そして、路面摩擦係数算出部１ｎからの指令に基づいて、例えば、以下の（３７）式に示すような、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより、車輪（前一輪）の横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、路面摩擦係数算出部１ｎに出力する。
Ｆy_model＝−Ｋｆ・（１＋Ｓｆ）・tanβｆ・ξｓ２−６・μ・Ｆz_f・sinθ
・（（１／６）−（１／２）・ξｓ２＋（１／３）・ξｓ３） …（３７）
【００４０】
尚、本実施の形態では、基準横力Ｆy_modelも、用いる前輪すべり角βｆ、前輪スリップ率Ｓｆに対応して２０個のデータが設定され、用いられた路面摩擦係数が前回の値μ[n-1]である場合は、新しく算出された順に、Ｆy_model[0][n-1]、Ｆy_model[1][n-1]、・・・、Ｆy_model[m][n-1]、・・・、Ｆy_model[18][n-1]、Ｆy_model[19][n-1]の合計２０個の成分から構成されているもので説明する。すなわち、
となっている。このように、基準横力算出部１ｍは、基準横力算出手段として設けられている。
【００４１】
路面摩擦係数算出部１ｎは、接地荷重算出部１ｅから各輪の接地荷重Ｆz_fl、Ｆz_fr、Ｆz_rl、Ｆz_rrが入力され、前輪すべり角算出部１ｆから前輪すべり角βｆが入力され、前輪スリップ率算出部１ｇから前輪スリップ率Ｓｆが入力され、推定車輪制駆動力算出部１ｈから推定車輪制駆動力Ｆx_starが入力され、推定ラック推力算出部１ｉから推定ラック推力Ｆr_starが入力され、推定横力算出部１ｊから推定横力Ｆy_starが入力される。そして、推定車輪制駆動力Ｆx_star、推定ラック推力Ｆr_star、推定横力Ｆy_starと同じタイミングで、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelを、上述の基準車輪制駆動力算出部１ｋ、基準ラック推力算出部１ｌ、基準横力算出部１ｍにより、上述のタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出し、これらの偏差を最小とする路面摩擦係数μの値を最適化計算により求める。
【００４２】
具体的には、以下の（３９）式により、路面摩擦係数μが微小変化した時の、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelの変化量を要素とするベクトルであるヤコビアンＪmodel[n-1]を、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]を使って算出する。尚、ヤコビアンＪmodel[n-1]の添字[n-1]は、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]を表すものであり、反復演算ｎ−１＝０の場合は、路面摩擦係数の前回値μ[n-1]が無いため、先のサンプリング時における路面摩擦係数μの算出結果を代入する。
【００４３】
ここで、（３９）式中のＪx_model[n-1]は、以下の（４０）式である。
【００４４】
そして、（４０）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００４５】
∂Ｆx_model／∂μ[0][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[0]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆx_model／∂μ[1][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[1]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆx_model／∂μ[m][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[m]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆx_model／∂μ[18][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[18]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆx_model／∂μ[19][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｓ２・λ・Ｓｆ[19]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
【００４６】
また、（３９）式中のＪr_model[n-1] は、以下の（４１）式である。
【００４７】
そして、（４１）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００４８】
∂Ｆr_model／∂μ[0][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[0]）・tanβｆ[0] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[0]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[0]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[0]・ｌｔ））
∂Ｆr_model／∂μ[1][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[1]）・tanβｆ[1] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[1]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[1]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[1]・ｌｔ））
：
∂Ｆr_model／∂μ[m][n-1] ＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[m]）・tanβｆ[m] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[m]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[m]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[m]・ｌｔ））
：
∂Ｆr_model／∂μ[18][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[18]）・tanβｆ[18] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[18]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[18]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[18]・ｌｔ））
∂Ｆr_model／∂μ[19][n-1]＝（−１／（１３５・Ｆz_f３・μ４[n-1]・ｌｎ））
・（Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[19]）・tanβｆ[19] ・（Ｋｓ２・λ２・ｌｔ
・（−５・Ｋｆ＋８・Ｋｓ・Ｓｆ[19]）−１５・Ｆz_f２・μ２[n-1]・（６・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−８・Ｋｓ・Ｓｆ[19]・ｌｔ）＋１０・Ｋｓ・λ・Ｆz_f・μ[n-1]・（２・Ｋｆ・εｃ＋３・Ｋｆ・ｌｔ−６・Ｋｓ・Ｓｆ[19]・ｌｔ））
【００４９】
更に、（３９）式中のＪy_model[n-1] は、以下の（４２）式である。
【００５０】
そして、（４２）式中の各要素は、それぞれ以下の各式で求められるものである。
【００５１】
∂Ｆy_model／∂μ[0][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[0]）・tanβｆ[0]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆy_model／∂μ[1][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[1]）・tanβｆ[1]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆy_model／∂μ[m][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[m]）・tanβｆ[m]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
：
∂Ｆy_model／∂μ[18][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[18]）・tanβｆ[18]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
∂Ｆy_model／∂μ[19][n-1]＝（１／（２７・μ３[n-1]・Ｆz_f２））
・（Ｋｆ・Ｋｓ・λ・（１＋Ｓｆ[19]）・tanβｆ[19]・（−９・μ[n-1]・Ｆz_f＋２・Ｋｓ・λ））
次に、路面摩擦係数算出部１ｎは、以下の（４３）式により、路面摩擦係数の変化量δμを算出する。
δμ＝（Ｊmodel[n-1]Ｔ・Ｊmodel[n-1]＋Ｗμ）−１・Ｊmodel[n-1]・（Ｆ_star−Ｆ_model [n-1]） …（４３）
ここで、Ｗμは予め実験等により設定しておいた路面摩擦係数の変化量δμの重み関数であり、重みを大きくすることで路面摩擦係数の推定の安定性向上に繋がるが、収束時間が長くなる。Ｊmodel[n-1]は、上述の（３９）式で示す通りであり、Ｆ_star、Ｆ_model [n-1]は、それぞれ以下の（４４）式、（４５）式で示す。
【００５２】
そして、路面摩擦係数算出部１ｎは、以下の（４６）式により、路面摩擦係数の今回の値μ[n]を算出する。
μ[n]＝μ[n-1]＋δμ …（４６）
次いで、路面摩擦係数算出部１ｎは、（４６）式で算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、基準車輪制駆動力Ｆx_model、基準ラック推力Ｆr_model、基準横力Ｆy_modelを、以下の（４７）式のように算出する。
【００５３】
尚、反復演算回数ｎ＝０の場合は、前サンプリング時間における結果を代入する。
【００５４】
次に、以下の（４８）式の評価関数Ｌ[n]を算出する。
Ｌ[n]＝（Ｆ_star−Ｆ_model [n]）Ｔ（Ｆ_star−Ｆ_model [n]）＋Ｗμ・δμ２
…（４８）
そして、この評価関数の前回値Ｌ[n-1]と今回値Ｌ[n]とを比較して、予め設定した値ε未満に収束しているか否か判定し、収束している場合は、そこで収束演算を止め、演算された路面摩擦係数の今回の値μ[n]を路面摩擦係数μとして出力する。また、ε未満に収束していない場合は、再び、ヤコビアンＪ[n-1]からの算出を繰り返す。このように、路面摩擦係数算出部１ｎは、路面摩擦係数推定手段としての機能を有している。
【００５５】
次に、路面摩擦係数推定装置１で実行される路面摩擦係数推定プログラムを、図２、図３のフローチャートで説明する。
【００５６】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、４輪の車輪速Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrr、前輪舵角δｆ、横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）、ヨーレートγ、操舵トルクＴｈ、ブレーキ液圧ＰＢ、エンジン出力トルクＴeg、エンジン回転数Ｎｅ、主変速ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、前後駆動力配分比ｒｄ、電動パワーステアリングモータの電流値ｉｑ、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が読み込まれる。
【００５７】
次に、Ｓ１０２に進み、トランスミッション出力トルク算出部１ｃで、上述の（２）式により、トランスミッション出力トルクＴM_trqを算出する。
【００５８】
次いで、Ｓ１０３に進み、車体速度算出部１ａで、上述の（１）式により、車体速度Ｖを算出を算出し、車体加減速度算出部１ｂで車体加減速度（ｄＶ／ｄｔ）を算出する。
【００５９】
次に、Ｓ１０４に進み、接地荷重算出部１ｅで、上述の（５）〜（８）式により、左前輪接地荷重Ｆz_fl、右前輪接地荷重Ｆz_fr、左後輪接地荷重Ｆz_rl、右後輪接地荷重Ｆz_rrを算出する。
【００６０】
次いで、Ｓ１０５に進み、前輪すべり角算出部１ｆで、上述の（９）式により、前輪すべり角βｆを算出し、上述の（１３）式の前輪すべり角βｆを出力する。
【００６１】
次に、Ｓ１０６に進み、運転状態判定部１ｄで、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）か、それ以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）かを判定する。
【００６２】
この判定の結果、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）の場合は、Ｓ１０７に進んで、前輪スリップ率算出部１ｇで、上述の（１４）式により、前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、上述の（１６）式の前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを出力する。
【００６３】
その後、Ｓ１０８に進んで、推定車輪制駆動力算出部１ｈで、上述の（１７）式により、推定車輪制駆動力Ｆx_starを算出し、上述の（１９）式の推定車輪制駆動力Ｆx_starを出力して、Ｓ１１１へと進む。
【００６４】
一方、Ｓ１０６の判定の結果、車両が制動状態（ブレーキスイッチ２０がＯＮ）以外の走行状態（慣性走行を含む駆動状態；ブレーキスイッチ２０がＯＦＦ）の場合は、Ｓ１０９に進んで、前輪スリップ率算出部１ｇで、上述の（１５）式により、前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを算出し、上述の（１６）式の前輪（一輪）のスリップ率Ｓｆを出力する。
【００６５】
その後、Ｓ１１０に進んで、推定車輪制駆動力算出部１ｈで、上述の（１８）式により、推定車輪制駆動力Ｆx_starを算出し、上述の（１９）式の推定車輪制駆動力Ｆx_starを出力して、Ｓ１１１へと進む。
【００６６】
そして、Ｓ１０８、或いは、Ｓ１１０からＳ１１１へと進むと、推定ラック推力算出部１ｉで、上述の（２０）式により、推定ラック推力Ｆr_starを算出し、上述の（２３）式の推定ラック推力Ｆr_starを出力する。
【００６７】
次に、Ｓ１１２に進み、推定横力算出部１ｊで、上述の（２４）式により、推定横力Ｆy_starを算出し、上述の（２５）式の推定横力Ｆy_starを出力する。
【００６８】
次いで、Ｓ１１３に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（３９）式の、ヤコビアンＪmodel[n-1]を算出する。
【００６９】
次に、Ｓ１１４に進み、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（４３）式により、路面摩擦係数の変化量δμを算出する。
【００７０】
次に、Ｓ１１５に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎで、上述の（４６）式により、路面摩擦係数の今回の値μ[n]を算出する。
【００７１】
次いで、Ｓ１１６に進み、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準車輪制駆動力算出部１ｋで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（２６）式により、２０個の成分からなる基準車輪制駆動力Ｆx_model [n]を算出する。
【００７２】
次に、Ｓ１１７に進んで、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準ラック推力算出部１ｌで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（３２）式により、２０個の成分からなる基準ラック推力Ｆr_model[n]を算出する。
【００７３】
次いで、Ｓ１１８に進み、路面摩擦係数算出部１ｎは、基準横力算出部１ｍで、上述の算出した路面摩擦係数の今回の値μ[n]を用いて、上述の（３７）式により、２０個の成分からなる基準横力Ｆy_model[n]を算出する。
【００７４】
次に、Ｓ１１９に進み、、路面摩擦係数算出部１ｎは、上述の（４８）式に示す、評価関数の今回値Ｌ[n]を算出する。
【００７５】
そして、Ｓ１２０に進み、評価関数の今回値Ｌ[n]と前回値Ｌ[n-1]との差（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]）が予め設定した値ε未満に収束しているか否か（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]＜εか否か）判定する。この判定の結果、ε未満に収束している場合（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]＜εの場合）は、Ｓ１２１に進んで、Ｓ１１５で得られた路面摩擦係数の今回の値μ[n]を路面摩擦係数の推定結果として出力してプログラムを抜ける。
【００７６】
一方、ε未満に収束していない場合（Ｌ[n]−Ｌ[n-1]≧εの場合）は、Ｓ１２２に進んで、今回算出した値を前回の値として、すなわち、Ｆx_model [n-1]←Ｆx_model [n]、Ｆr_model[n-1]←Ｆr_model[n]、Ｆy_model[n-1]←Ｆy_model[n]、μ[n-1]←μ[n]、Ｌ[n-1]←Ｌ[n]として、再びＳ１１３からの演算を繰り返す。
【００７７】
このように、本発明の実施の形態によれば、実際に生じているラック推力を推定ラック推力Ｆr_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力Ｆr_modelとして算出し、実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力Ｆx_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力Ｆx_modelとして算出し、実際に生じている横力を推定横力Ｆy_starとして算出し、タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータλと路面摩擦係数μとをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力Ｆy_modelとして算出し、推定ラック推力Ｆr_starと基準ラック推力Ｆr_modelとの偏差と推定車輪制駆動力Ｆx_starと基準車輪制駆動力Ｆx_modelとの偏差と推定横力Ｆy_starと基準横力Ｆy_modelとの偏差が最小となるように路面摩擦係数μの値を最適化計算により求めるように構成されている。このように、旋回運動情報、前後方向運動情報、横方向運動情報を考慮したブラッシュモデル式を使用して路面摩擦係数を推定することにより、如何なる車両運動状態においても路面μ値を、重み付け等することなく連続的に求めることができる。また、ブラッシュモデルは、縦ひずみと横ひずみを考慮しているため、両ひずみを必要とする旋回駆動時、旋回制動時の路面摩擦係数であっても精度良く推定することができる。このように本発明の実施の形態によれば、いかなる車両の運動状態においても、たとえ旋回制駆動時等であっても、重み付け等の複雑な処理を加えることなく、路面摩擦係数を連続的に自然な値で精度良く推定することができる。
【００７８】
尚、本実施の形態では、評価関数Ｌ[n]の収束判定を、ε未満になるまで行うようにしているが、収束演算の回数を予め設定しておくようにしても良い。また、演算回数の制限値を設けておいても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１ 路面摩擦係数推定装置
１ａ 車体速度算出部
１ｂ 車体加減速度算出部
１ｃ トランスミッション出力トルク算出部
１ｄ 運転状態判定部
１ｅ 接地荷重算出部
１ｆ 前輪すべり角算出部
１ｇ 前輪スリップ率算出部
１ｈ 推定車輪制駆動力算出部（推定車輪制駆動力算出手段）
１ｉ 推定ラック推力算出部（推定ラック推力算出手段）
１ｊ 推定横力算出部（推定横力算出手段）
１ｋ 基準車輪制駆動力算出部（基準車輪制駆動力算出手段）
１ｌ 基準ラック推力算出部（基準ラック推力算出手段）
１ｍ 基準横力算出部（基準横力算出手段）
１ｎ 路面摩擦係数算出部（路面摩擦係数推定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際に生じているラック推力を推定ラック推力として算出する推定ラック推力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力として算出する基準ラック推力算出手段と、
実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力として算出する推定車輪制駆動力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力として算出する基準車輪制駆動力算出手段と、
実際に生じている横力を推定横力として算出する推定横力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力として算出する基準横力算出手段と、
上記推定ラック推力と上記基準ラック推力との偏差と上記推定車輪制駆動力と上記基準車輪制駆動力との偏差と上記推定横力と上記基準横力との偏差が最小となるように上記路面摩擦係数の値を最適化計算により求める路面摩擦係数推定手段と、
を備えたことを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
上記タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータは、少なくともタイヤの横すべり角とスリップ率とで算出するパラメータであることを特徴とする請求項１記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項３】
上記路面摩擦係数推定手段は、上記それぞれの偏差を二乗した値に、前回算出した路面摩擦係数に対する今回の路面摩擦係数の修正量を二乗した値と予め設定した重み関数を乗算した値を加算して評価関数を形成し、該評価関数を路面摩擦係数で偏微分した値が０となることを利用して上記路面摩擦係数の修正量を算出し、今回の路面摩擦係数を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項１】
実際に生じているラック推力を推定ラック推力として算出する推定ラック推力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出するラック推力を基準ラック推力として算出する基準ラック推力算出手段と、
実際に生じている車輪の制駆動力を推定車輪制駆動力として算出する推定車輪制駆動力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する車輪の制駆動力を基準車輪制駆動力として算出する基準車輪制駆動力算出手段と、
実際に生じている横力を推定横力として算出する推定横力算出手段と、
少なくともタイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータと路面摩擦係数とをパラメータとして含むタイヤのブラッシュモデルにより算出する横力を基準横力として算出する基準横力算出手段と、
上記推定ラック推力と上記基準ラック推力との偏差と上記推定車輪制駆動力と上記基準車輪制駆動力との偏差と上記推定横力と上記基準横力との偏差が最小となるように上記路面摩擦係数の値を最適化計算により求める路面摩擦係数推定手段と、
を備えたことを特徴とする路面摩擦係数推定装置。
【請求項２】
上記タイヤの縦ひずみと横ひずみを表現するパラメータは、少なくともタイヤの横すべり角とスリップ率とで算出するパラメータであることを特徴とする請求項１記載の路面摩擦係数推定装置。
【請求項３】
上記路面摩擦係数推定手段は、上記それぞれの偏差を二乗した値に、前回算出した路面摩擦係数に対する今回の路面摩擦係数の修正量を二乗した値と予め設定した重み関数を乗算した値を加算して評価関数を形成し、該評価関数を路面摩擦係数で偏微分した値が０となることを利用して上記路面摩擦係数の修正量を算出し、今回の路面摩擦係数を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の路面摩擦係数推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−５７０３６（Ｐ２０１１−５７０３６Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０７３４１（Ｐ２００９−２０７３４１）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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