車両接地面摩擦状態推定装置及びその方法
【課題】スリップが発生する前に走行路面の路面μを推定する。
【解決手段】車両接地面摩擦状態推定装置は、車輪の制駆動力及び横力からなる合力並びに車輪のスリップ度を検出し（ステップＳ２１、ステップＳ２２）、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する（ステップＳ２３、ステップＳ２４）。
【解決手段】車両接地面摩擦状態推定装置は、車輪の制駆動力及び横力からなる合力並びに車輪のスリップ度を検出し（ステップＳ２１、ステップＳ２２）、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する（ステップＳ２３、ステップＳ２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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最適なトルク制御を行う装置がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７８７３６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、この装置では、駆動輪の回転速度から路面μを推定しているために、駆動輪に実際にスリップが発生しないと、路面μを判別することができない。これでは、スリップにより制駆動力のロスが発生し、車両旋回中では、スピンやドリフトアウトしてしまう場合がある。
本発明の課題は、スリップ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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、現在の車輪の制駆動力、現在の車輪の横力、現在の車輪のスリップ度の検出値及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
【０００６】
本発明は、このような特性を有するタイヤ特性相関関係マップを用いて、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
【０００７】
ここで、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間でみると、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であるときに、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比と、３次元空間の原点と制駆動力、横力及びスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比とは、幾何学的にみて一致する。
【０００８】
よって、３次元空間の原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比、及び基準路面摩擦係数から、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出して、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
これにより、スリップが発生する前に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】前提となる技術を説明するために使用した図であり、車輪のスリップ率λと車輪の制駆動力Ｆｘとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）を示す特性図である。
【図２】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）及び摩擦円を示す特性図である。
【図３】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図４】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図５】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が異なるタイヤ特性曲線について得られる制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図６】前提となる技術を説明するために使用した図であり、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図７】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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図８】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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図９】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）の任意点の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）とのプロット点の集合からなる特性図である。
【図１０】前提となる技術を説明するために使用した図であり、図９のプロット点から得た特性曲線（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図１１】車輪のスリップ角βｔと車輪の横力Ｆｙとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）を示す特性図である。
【図１２】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）及び摩擦円を示す特性図である。
【図１３】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図１４】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図１５】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が異なるタイヤ特性曲線について得られる横力Ｆｙ同士の比、スリップ角βｔ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図１６】前提となる技術を説明するために使用した図であり、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図１７】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が異なるタイヤ特性曲線について得られるタイヤ力Ｆ同士の比、スリップ度Ｓ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図１８】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）の任意点の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図１９】前提となる技術を説明するために使用した図であり、制駆動力（前後力）Ｆｘを第１軸、横力Ｆｙを第２軸上で表現する直交座標面上に摩擦円を表現した特性図である。
【図２０】前提となる技術において制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図２１】前提となる技術において横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す特性図である。
【図２２】前提となる技術において車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、３次元曲面で車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を示す特性図である。
【図２３】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面と制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線を示す特性図である。（ｂ）は、合力Ｆと合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示すタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）を示す特性図である。
【図２４】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、３次元座標系においてタイヤ摩擦円の大きさの違いを示す特性図である。（ｂ）は、摩擦円の大きさを決める最大摩擦力の大きさの違いによるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）の変化を示すための特性図である。
【図２５】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、タイヤ特性曲線と原点０(スリップ度と車輪力がともに０である点)を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す３次元座標系の特性図である。（ｂ）は、タイヤ特性曲線と原点０を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す２次元座標系の特性図である。
【図２６】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が異なる各タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）について、合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比と、その路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図２７】前提となる技術を説明するために使用した図であり、合力Ｆ及びスリップ度Ｓから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図２８】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）の任意点の合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図２９】実施形態の車両の概略構成を示す図である。
【図３０】車両走行状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図３１】車体スリップ角推定部の構成を示すブロック図である。
【図３２】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。
【図３３】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。
【図３４】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。
【図３５】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。
【図３６】３Ｄ特性マップを示す図である。
【図３７】３Ｄ特性マップを参照して路面μを算出する手順を説明するために使用した図である。
【図３８】動作の説明に使用したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態の前提となる技術）
先ず、本実施形態の前提となる技術を説明する。
（１）車輪のスリップ率と車輪の制駆動力との関係
図１はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、駆動輪のスリップ率λと駆動輪の制駆動力（又は前後力）Ｆｘとの間に成立する一般的な相関関係を示す。例えば、マジックフォーミュラ（MagicFormula）といったタイヤモデルからタイヤ特性曲線を得る。ここで、制駆動力Ｆｘは、タイヤから地面に作用する力である。また、制駆動力Ｆｘが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ率λが車輪のスリップ度に相当する。
【００１２】
図１に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が、スリップ率λの絶対値が増加するに従い線形（直線関係）から非線形（曲線関係）に遷移する。すなわち、タイヤ特性曲線では、スリップ率λが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間に線形関係が成り立つ。そして、タイヤ特性曲線では、スリップ率λ（絶対値）がある程度大きくなると（前記所定の範囲を超えると）、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。
【００１３】
このようなスリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾きに着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、スリップ率λの変化量と制駆動力Ｆｘの変化量との比、すなわち、制駆動力Ｆｘのスリップ率λに関する偏微分係数で示される値である。
ここで、図１に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…との交点（同図中に○印で示す交点）でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
【００１４】
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図１に示すように、タイヤ特性曲線上で、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。そして、タイヤの摩擦状態が安定状態にあれば、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。
【００１５】
図２は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図２（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図２（ｂ）〜（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。図２（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図２（ｂ）〜（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制駆動力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。このようなことから、図２に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。
【００１６】
図３は、各種路面μのタイヤ特性曲線と該タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ｂ，ｃ，ｄとの関係を示す。図３に示すように、前記図１と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、任意の直線ｂ，ｃ，ｄ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。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線ｄとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。
【００１７】
例えば、図４では、前記図３に示した直線ｃに着目している。図４に示すように、直線ｃとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を示す制駆動力Ｆｘ１とスリップ率λ１との比（Ｆｘ１／λ１）を得る。また、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を示す制駆動力Ｆｘ２とスリップ率λ２との比（Ｆｘ２／λ２）を得る。また、路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を示す制駆動力Ｆｘ３とスリップ率λ３との比（Ｆｘ３／λ３）を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、それら各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一値となる。
【００１８】
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一になる値（λ，Ｆｘ）で接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）に関し、異なるタイヤ特性曲線間で得られる制駆動力Ｆｘ同士の比又はスリップ率λ同士の比は、路面μの比と等しくなる。
【００１９】
図５を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘ同士の比又はスリップ率λ同士の比と、その路面μの比との関係を説明する。図５には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μＡ）及び路面Ｂ（路面μ＝μＢ）それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図５に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）（同図中に■印、●印でそれぞれ示す値）でそれぞれ得られる制駆動力ａ２と制駆動力ｂ２との比（ａ２／ｂ２）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００２０】
また、同じく、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）でそれぞれ得られるスリップ率ａ３とスリップ率ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）と原点（０，０）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００２１】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、制駆動力Ｆｘについてのａ２とｂ２との比（ａ２／ｂ２）及びスリップ率λについてのａ３とｂ３との比（ａ３／ｂ３）は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
以上のように制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比を知ることができれば、路面μの比を知ることができる。
【００２２】
図６は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た制駆動力Ｆｘｂ及びスリップ率λｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図６に示すように、先ずステップＳ１及びステップＳ２において、ある走行路面Ｂでの制駆動力Ｆｘｂ及びスリップ率λｂを検出する。続いてステップＳ３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（λｂ，Ｆｘｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（λａ，Ｆｘａ）を特定する。
【００２３】
続いてステップＳ４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出（推定）する。すなわち、前記実測点（λｂ，Ｆｘｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（λｂ２＋Ｆｘｂ２））を得る。また、前記ステップＳ３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（λａ，Ｆｘａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（λａ２＋Ｆｘａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ２／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００２４】
図７は、路面μが異なる路面で得た制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す。図７中、振動波形は、Ｄｒｙ路、Ｗｅｔ路及び低μ路で得た実測値を示す。また、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。図７に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線が、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）を維持しながらも、路面μが小さくなるほど制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λが小さくなる。
【００２５】
図８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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す。図８中、振動波形は、Ｄｒｙ路、Ｗｅｔ路及び低μ路で得た実測値を示す。また、点線は、それぞれの路面におけるタイヤ特性曲線を示す。また、太線の点線は、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線を示す。
図８に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線（細線の点線）が、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）を維持しながらも、路面μが小さくなるほど、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λが小さくなる。さらに、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線（太線の点線）の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、スタッドレスタイヤのタイヤ特性曲線（細線の点線）の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とが、同一値となっている。すなわち、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線とスタッドレスタイヤのタイヤ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、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と同一値となる。
【００２６】
図９は、タイヤ特性曲線の任意点の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂制駆動力／∂スリップ率）との関係を示す。図９では、各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）で得た値をプロットしている。図９に示すように、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。
【００２７】
図１０は、前記図９のプロット点を基に得た特性曲線を示す。図１０に示すように、この特性曲線は、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが常に一定の関係があることを示すものとなる。
すなわち、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、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。このように図１０に示す特性曲線は、図１と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図１と区別して、図１０の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。
【００２８】
この図１０に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が負値であることを示す。
【００２９】
また、図１０に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域（大レシオ領域）では、グリップ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。
【００３０】
ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ特性曲線の線形領域のものあることを示す。なお、線形領域では、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配、以下、Ｃｐ値ともいう。）は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。
【００３１】
具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ率λを増やすことでさらに大きい制駆動力Ｆｘを発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ率λを増加させても制駆動力Ｆｘが増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。
このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
なお、タイヤ特性曲線（図１）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図１０）を得ることができる。
【００３２】
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一になる値（λ，Ｆｘ）で接線の傾きが同一となる点を発見した。
【００３３】
これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線（グリップ特性曲線）として表せる結果を得た（図１０）。この結果を利用することで、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）での制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
【００３４】
（２）車輪のスリップ角と車輪の横力との関係
図１１はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、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相関関係を示す。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（タイヤ特性曲線）を得る。ここで、例えば、マジックフォーミュラ（MagicFormula）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。ここで、横力Ｆｙは、タイヤから地面に作用する力である。また、横力Ｆｙが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ角βｔが車輪のスリップ度に相当する。
【００３５】
図１１に示すように、タイヤ特性曲線では、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、タイヤ特性曲線では、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、タイヤ特性曲線では、スリップ角βｔ（絶対値）がある程度大きくなると（前記所定の範囲を超えると）、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。
【００３６】
このようなスリップ角βｔと横力Ｆｙとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾き（勾配）に着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、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値である。
ここで、図１１に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…との交点（図１１中に○印で示す交点）でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
【００３７】
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図１１に示すように、タイヤ特性曲線上で、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。そして、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。
【００３８】
図１２は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図１２（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図１２（ｂ）〜（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。図１２（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図１２（ｂ）〜（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。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。よって、図１２に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。
【００３９】
図１３は、各種路面μのタイヤ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１３に示すように、前記図１１と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、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、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。
【００４０】
例えば、図１４では、前記図１３に示した直線ｃに着目している。図１４に示すように、直線ｃとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を示す横力Ｆｙ１とスリップ角βｔ１との比（Ｆｙ１／βｔ１）を得る。また、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を示す横力Ｆｙ２とスリップ角βｔ２との比（Ｆｙ２／βｔ２）を得る。また、路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を示す横力Ｆｙ３とスリップ角βｔ３との比（Ｆｙ３／βｔ３）を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一値となる。
【００４１】
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一になる値（βｔ，Ｆｙ）において接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）に関し、異なるタイヤ特性曲線で得られる横力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。
【００４２】
図１５を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、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の比との関係を説明する。図１５には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μＡ）及び路面Ｂ（路面μ＝μＢ）それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図１５に示すように、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）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００４３】
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率ａ３とスリップ率ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、路面Ａで得られるタイヤ特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤ特性曲線とで、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）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００４４】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、横力Ｆｙについてのａ２とｂ２との比及びスリップ角βｔについてのａ３とｂ３との比は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
【００４５】
図１６は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図１６に示すように、先ずステップＳ１１及びステップＳ１２において、ある走行路面Ｂでの横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。続いてステップＳ１３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（βｔｂ，Ｆｙｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（βｔａ，Ｆｙａ）を特定する。
【００４６】
続いてステップＳ１４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢの算出（推定）する。すなわち、前記実測点（βｔｂ，Ｆｙｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（βｔｂ２＋Ｆｙｂ２））を得る。また、前記ステップＳ１３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（βｔａ，Ｆｙａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（βｔａ２＋Ｆｙａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ２／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００４７】
図１７は、横軸にスリップ度Ｓをとり、縦軸にタイヤ力Ｆをとっている。
ここで、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙは、それら値を含む概念のタイヤ力（車輪力）Ｆとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βｔは、それら値を含む概念のスリップ度Ｓとして観念できる。また、例えば、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力も、タイヤ力Ｆとして観念できる。
【００４８】
このように制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙがタイヤ力Ｆとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βｔがスリップ度Ｓとして観念できることから、タイヤ力Ｆ及びスリップ度Ｓについても、前記図５や図１５に示したような関係を得ることができる。
よって、図１７に示すように、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、タイヤ力Ｆ同士の比（ａ２／ｂ２）、スリップ度Ｓ同士の比（ａ３／ｂ３）又は線長の比（ａ１／ｂ１）と、その路面μの比（μＡ／μＢ）とが等しくなる。
【００４９】
図１８は、タイヤ特性曲線の任意点の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂Ｆｙ／∂βｔ）との関係を示す。図１８に示すように、どの各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）でも、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。
【００５０】
すなわち、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、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。ここで、このように図１８に示す特性曲線は、図１１と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図１１と区別して、図１８の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。
【００５１】
この図１８に示すように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線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。
【００５２】
また、図１８に示すように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域（大レシオ領域）では、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。
【００５３】
ここで、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ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、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。
【００５４】
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ角βｔを増やすことでさらに強い横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）を発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ角βｔを増加させても横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）が増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
【００５５】
なお、タイヤ特性曲線（図１１）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図１８）を得ることができる。
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一になる値（βｔ，Ｆｙ）で接線の傾きが同一となる点を発見した。
【００５６】
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）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線（グリップ特性曲線）として表せる結果を得た（図１８）。この結果を利用することで、横力Ｆｙとスリップ角βｔとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、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、スリップ角βｔ同士の比、又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、横力Ｆｙ同士の比、スリップ角βｔ同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
【００５７】
（３）タイヤ摩擦円と車輪の車輪力（タイヤ力）との関係
図１９は、前後方向のグリップ力に基づく制駆動力ＦｘをＸ軸、横方向のグリップ力に基づく横力ＦｙをＹ軸上で表現する直交座標面上にタイヤ摩擦円を表現したものである。
ここで、タイヤ摩擦円は、タイヤが接地面において摩擦状態を維持できる摩擦限界を示す。
すなわち、タイヤ摩擦円に対して、制駆動動力Ｆｘや横力Ｆｙ、又は制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力の値が、タイヤ摩擦円の内側にある場合、摩擦限界に達しておらず摩擦状態を保っている状態を示す。
【００５８】
また、その値がタイヤ摩擦円と一致した場合、最大の摩擦力を発揮している状態を示す。すなわち、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値によってタイヤ摩擦円の大きさが決まる。つまり、制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力の最大値を、そのときの合力の方向に合わせてプロットしていくことで、楕円形状のタイヤ摩擦円を描くことができる。
また、タイヤ接地面においてタイヤに加わる外力が、タイヤ摩擦円よりも大きい場合、タイヤが接地面との間で摩擦状態を保っていない状態、つまり、タイヤと地面との相対変位が大きくなり、いわゆるスリップ状態であることを示す。これは、タイヤ摩擦円と前後方向及び横方向のグリップ力との関係が、前後方向と横方向とにそれぞれ同時に最大グリップ力を発揮することができないことを意味する。
【００５９】
このようなタイヤ摩擦円と車輪力の大きさとの関係を基に、車輪力の大きさがタイヤ摩擦円の半径（外周）に近づくほど、タイヤが発揮できる摩擦力の最大値（摩擦限界）に近づくと判別できる。すなわち、摩擦限界に対するタイヤのグリップ力の余裕度を判別できる。
以下の説明では、制駆動動力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力を総称して車輪力又はタイヤ力と称する。
【００６０】
（４）３次元座標を用いた車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係
前述のようなタイヤ摩擦円と車輪力との関係、さらには車輪力と車輪スリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を基に、３次元座標を用いて車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係を得ることができる。以下に、その関係を示す３次元座標の特性曲線を得る手順を説明する。
【００６１】
（４−１）３次元座標を用いた車輪の車輪力とスリップ度との関係
図２０は、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。図２０（ａ）（前記図１のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）に相当）に示すように、制駆動力Ｆｘが最大値を示すスリップ率λをλpeakと定義する。すなわち、制駆動力Ｆｘはスリップ率λの増加に伴い増加していくが、スリップ率λがある程度大きくなると制駆動力Ｆｘは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この制駆動力Ｆｘが飽和するスリップ率λの点（飽和点）をλpeakと定義する。
【００６２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、スリップ率λの軸をλpeakによりλ／λpeakの無次元値にする変換をした後、λ／λpeakが１の値を原点に変更する（制駆動力Ｆｘの軸をλ／λpeakが１の値に移動する）。そして、図２０（ｃ）に示すように、図２０（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図２０（ｄ）に示すように、制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図２０（ｄ）では、λ／λpeakの軸をＺ軸としている。Ｚはスリップ度（スリップ度Ｓ）となる。
【００６３】
図２１は、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。この横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係でも、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係の場合と同様にして３次元座標系に変換している。すなわち、図２１（ａ）（前記図１１のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）に相当）に示すように、横力Ｆｙが最大値となるスリップ角βｔをβｔpeakと定義する。つまり、横力Ｆｙはスリップ角βｔの増加に伴い増加していくが、スリップ角βｔがある程度大きくなると横力Ｆｙは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この横力Ｆｙが飽和するスリップ角βｔの点（飽和点）をβｔpeakと定義する。
【００６４】
次に、図２１（ｂ）に示すように、スリップ角βｔの軸をβｔpeakによりβｔ／βｔpeakの無次元値にする変換をした後、βｔ／βｔpeakが１の値を原点に変更する（横力Ｆｙの軸をβｔ／βｔpeakが１の値に移動する）。そして、図２１（ｃ）に示すように、図２１（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図２１（ｄ）に示すように、横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図２１（ｄ）では、βｔ／βｔpeakの軸をＺ軸としている。
【００６５】
図２２は、前記図２０（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｘ−Ｚ面）と、前記図２１（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｙ−Ｚ面）との間を補完して得た３次元曲面を示す。前記図２０（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）ａと前記図２１（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）ｂとの間を、Ｚ軸上の各値で楕円、すなわちタイヤ摩擦円相当で補完して、この図２２の３次元曲面を得ている。図２２の３次元曲面は、Ｆｘ軸及びＺ軸を含むＦｘ−Ｚ面とＦｙ軸及びＺ軸を含むＦｙ−Ｚ面との間に存在する曲面をなす。
【００６６】
この図２２では、単位が異なるスリップ率λとスリップ角βｔとをそれぞれλ／λpeak及びβｔ／βｔpeakの無次元値にすることで、スリップ率λとスリップ角βｔとを同じ座標軸のＺ軸に表現している。そして、前述のように、スリップ率λとスリップ角βｔとを総称する概念がスリップ度（Ｚ）となる。このようなことから、図２２のＺ軸は、スリップ度（λ／λpeak，βｔ／βｔpeak）を示す軸となる。
よって、３次元曲面は、スリップ度と車輪力（タイヤ力）との相関関係を表すものとなる。また、この３次元曲面は、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線の集合から構成されるものとなる。
【００６７】
ここで、合力Ｆは、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙを成分としてタイヤ斜め方向に発生している力に相当する。よって、制駆動力Ｆｘが零であれば、合力Ｆは横力Ｆｙそのものになり、横力Ｆｙが零であれば、合力Ｆは制駆動力Ｆｘそのものになる。また、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとは、スリップ率λ及びスリップ角βｔを合成した値、又はスリップ率λ及びスリップ角βｔを成分とする値の概念である。よって、スリップ率λが零であれば、スリップ度Ｚはスリック角βｔそのものになり、スリップ角βｔが零であれば、スリップ度Ｚはスリップ率λそのものになる。
なお、図２２では、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面を、１／４周分（１／４象限）強しか表示していない。しかし、実際には、スリップ度と車輪力との相関関係を表す３次元曲面は、全周分存在し、ドーム状又は半球状になる。
【００６８】
図２３は、前記図２２が、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線（２次元特性曲線）の集合から構成されることを説明する図である。３次元座標系における合力Ｆの大きさ・向きは、制駆動力Ｆｘのスカラ量・向きと横力Ｆｙのスカラ量・向きとの異なる組み合わせにより、無数に存在する。この実施形態では、車輪力（Ｆ）は、Ｚ軸回り３６０度全周の何れの方向でも良く、図示の実施形態では全方向に対応している。これにより、図２３（ａ）に示す３次元座標系における、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係は、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面に表された２次元特性の集合からなると言える。つまり、図２３（ｂ）に示すように、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を２次元特性曲線として得ることができる。すなわち、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面は、合力の方向に応じて、Ｚ軸のまわりに無数に存在し、それら無数の平面は、Ｚ軸を軸として平面束（asheaf of planes）を成している。そして、その平面の各々に図２３（ｂ）のような２次元特性曲線が存在する。
【００６９】
図２３を用いて、合力Ｆについての摩擦限界までの余裕度を３次元座標系上で説明する。図２３（ａ）に示す、スリップ度と車輪力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆ）との関係を表す３次元曲面と、合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線として、図２３（ｂ）に示すタイヤ特性曲線を得ることができる。このようして得た図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが、タイヤの摩擦限界までの余裕度を示すものとなる。すなわち、図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが正値から零に近づくと、タイヤの摩擦限界に近くなる。よって、このタイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、摩擦限界に到る前の状態において、摩擦限界までの余裕度を知ることができる。また、図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となると、摩擦力が飽和した状態、いわゆるスリップ状態になる。この点では、タイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、スリップ状態に到る前に摩擦限界（摩擦力が飽和する）までの余裕度を知ることができると言える。
【００７０】
図２４は、タイヤ摩擦円の大きさが変化する場合の合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示す。タイヤ摩擦円の大きさは、前述のように、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値（以下、最大摩擦力という。）によって決まる。すなわち、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値が小さくなると、タイヤ摩擦円も小さくなる。このようなことから、実際には路面μが変化すること等により、図２４（ａ）及び（ｂ）に示すように、タイヤ特性曲線（タイヤ摩擦円）が、最大摩擦力の大きさによって変化するようになる。
【００７１】
図２５は、最大摩擦力、すなわち路面μが異なるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）と、原点Ｏ（スリップ度と車輪力がともに零である点）を通る直線（一点鎖線で示す直線）との関係を示す。図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示すように、路面μが異なるタイヤ特性曲線について、直線との交点での接線の傾き（μ勾配）は同一となる。すなわち、最大摩擦力が異なるタイヤ特性曲線について、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一であれば、接線の傾きは同一となる。
【００７２】
そして、各タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）で合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）に関し、異なるタイヤ特性曲線で得られる合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比は、路面μの比と等しくなる。すなわち、該合力Ｆ同士の比又は該スリップ度Ｚ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２６を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比と、その路面μの比との関係を説明する。
【００７３】
図２６（ａ）におけるある合力Ｆとスリップ度Ｚとの関係（２次元のタイヤ特性曲線）を取り出した図２６（ｂ）に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）（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）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００７４】
また、同じく、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）でそれぞれ得られるスリップ度ａ３とスリップ度ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、路面Ａで得られるタイヤ特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤ特性曲線とで、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）と原点（０，０）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００７５】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、合力Ｆについてのａ２とｂ２との比及びスリップ度Ｚについてのａ３とｂ３との比は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
【００７６】
図２７は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た合力Ｆｙｂ及びスリップ度Ｚｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図２７に示すように、先ずステップＳ２１及びステップＳ２２において、ある走行路面Ｂでの合力Ｆｂ及びスリップ度Ｚｂを検出する。続いてステップＳ２３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（Ｚａ，Ｆａ）を特定する。
【００７７】
続いてステップＳ２４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出（推定）する。すなわち、前記実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（Ｚｂ２＋Ｆｂ２））を得る。また、前記ステップＳ２３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（Ｚａ，Ｆａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（Ｚａ２＋Ｆａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ１／ａ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００７８】
（４−２）３次元座標を用いた車輪の車輪力とグリップ状態（μ勾配）との関係
合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係を、最大摩擦力に依存しない形で整理できる。
図２８は、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）と、タイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す。図２８に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を整理することで、最大摩擦力に依存しない一つの特性（２次元特性曲線）に集約することができる。よって、図２８に示すような特性データを予め準備しておく。例えば特性マップとして準備しておく。そして、合力Ｆとスリップ度Ｚとがわかれば、特性データを用いることで、タイヤ特性曲線の接線の傾きの値を知ることができ、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。すなわち、最大摩擦力の情報を得ることなく（最大摩擦力を推定することなく）、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。
以上のように、車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係を３次元座標系の特性として得ることができる。さらに、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係を２次元座標系の特性（μ勾配特性）として得ることができる。
【００７９】
（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。
（構成）
本実施形態は、本発明を適用した車両である。図２９は、車両の概略構成を示す。図２９に示すように、車両は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４、車輪速センサ５、ＥＰＳＥＣＵ（ElectricPower Steering Electronic Control Unit）６、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ７及び車両走行状態推定装置８を備える。さらに、車両は、各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲに直結した制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲ、制駆動モータＥＣＵ（ElectronicControl Unit）２２を有する。
【００８０】
操舵角センサ１は、ステアリングホイール９と一体に回転するステアリングシャフト１０の回転角を検出する。操舵角センサ１は、その検出結果（操舵角）を車両走行状態推定装置８に出力する。ヨーレイトセンサ２は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ２は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。横加速度センサ３は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ３は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。前後加速度センサ４は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ４は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。車輪速センサ５は、車体に設けられた各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲの車輪速を検出する。車輪速センサ５は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。
【００８１】
ＥＰＳＥＣＵ６は、操舵角センサ１が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７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、ＥＰＳＥＣＵ６は、車両走行状態推定装置８が出力する指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、車両の不安定挙動を抑制するための指令信号である。
【００８２】
ＥＰＳモータ７は、ＥＰＳＥＣＵ６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１０に回転トルクを付与する。これにより、ＥＰＳモータ７は、ステアリングシャフト１０に連結されているラック・アンド・ピニオン機構（ピニオン１２、ラック１３）、タイロッド１４及びナックルアームを介して左右の前輪１１ＦＬ，１１ＦＲの転舵を補助する。
制駆動モータＥＣＵ２２は、ブレーキペダル１５及びアクセルペダル１６からのドライバ入力、並びに車両走行状態推定装置８からの情報を基に、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲを制御する。
【００８３】
車両走行状態推定装置８は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４及び車輪速センサ５の検出結果等を基に、車両の走行状態を推定する。車両走行状態推定装置８は、その推定結果を基に、指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）をＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。ここでいう指令値は、車両の不安定挙動を抑制するようにＥＰＳモータ７や制駆動力を制御するための指令信号である。
【００８４】
図３０は、車両走行状態推定装置８の構成を示す。図３０に示すように、車両走行状態推定装置８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、スリップ率演算部４５、制駆動力演算部４６及び路面μ推定値演算部４７を有する。
車体速度演算部４１は、車輪速センサ５が検出した車輪速及び前後加速度センサ４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１１ＲＬ，１１ＲＲの車輪速の平均値、又は各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲ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。
【００８５】
車体スリップ角推定部４２は、操舵角センサ１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイト、横加速度センサ３が検出した横加速度、前後加速度センサ４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３１は、車体スリップ角推定部４２の構成例を示す。図３１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。
【００８６】
【数１】
【００８７】
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。
【００８８】
【数２】
【００８９】
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。ｌｆは車両重心点と前車軸間の距離である。ｌｒは車両重心点と後車軸間の距離である。Ｃpｆは前輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Ｃpｒ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。Ｇｙは横加速度である。ａ１１，ａ１２，ｂ１は行列Ａ、Ｂの各要素である。
【００９０】
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。
【００９１】
図３２は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。図３２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。
【００９２】
【数３】
【００９３】
ここで、Ｇｘは前後加速度である。また、図３３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。
【００９４】
【数４】
【００９５】
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３４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。
図３４の制御マップでは、車両の横方向加速度Ｇｙの絶対値（｜Ｇｙ｜）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Ｇｙ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Ｇｙ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Ｇｙの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインＫ２が大きくなる。
【００９６】
このように、図３４の制御マップでは、横方向加速度Ｇｙ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、図３４の制御マップでは、横方向加速度Ｇｙ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Ｇｙ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Ｇｙ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。
【００９７】
タイヤスリップ角演算部４３は、操舵角センサ１が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ２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βｆ，βｒ（車輪のスリップ角βｔ）を算出する。
【００９８】
【数５】
【００９９】
タイヤスリップ角演算部４３は、算出したスリップ角βｔｆ（βｆ），βｔｒ（βｒ）を路面μ推定値演算部４７に出力する。
タイヤ横力演算部４４は、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ３が検出した横加速度Ｇｙを基に、下記（６）式に従って前後輪それぞれの横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを算出する。
【０１００】
【数６】
【０１０１】
ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Ｇｙは、図３５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Ｆｙｆ，Ｆｙｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。
スリップ率演算部４５は、車輪速センサ５が検出した各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲの車輪速及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、前後輪（前輪２輪分と後輪２輪分）のスリップ率λｆ，λｒを算出する。スリップ率演算部４５は、算出した結果をスリップ率λｆ，λｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。
【０１０２】
制駆動力演算部４６は、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの回転速度及び電流値を基に、前後輪で出力する制駆動力（制駆動トルク）Ｆｘｆ，Ｆｘｒを推定する。例えば、制駆動力演算部４６は、制駆動モータＥＣＵ２２を介して制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの回転速度及び電流値を得ている。前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒの算出ついては、具体的には、制駆動力演算部４６は、先ず下記（７）式により各制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの制駆動トルクＴＴｉｒを算出する。
【０１０３】
【数７】
【０１０４】
ここで、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲは、電流Ｉに比例したトルクを発生する。その比例係数をＫＭＴＲとする。また、モータ角をθＭＴＲとしたとき、そのモータ角θＭＴＲについての角加速度及び角速度に比例したトルク損失と摩擦によるトルク損失とがあるので、これらトルク損失を補正する。このとき、慣性に相当するゲインをＩＭＴＲ、粘性（逆起電力含む）に相当するゲインをＣＭＴＲ、摩擦をＲＭＴＲとし、これらパラメータを事前に同定しておく。
【０１０５】
そして、制駆動力演算部４６は、前輪１１ＦＬ，１１ＦＲの制駆動モータ２１ＦＬ，２１ＦＲの制駆動トルクＴＴｉｒの合計値を前左右２輪の制駆動トルクとする。また、制駆動力演算部４６は、後輪１１ＲＬ，１１ＲＲの制駆動モータ２１ＲＬ，２１ＲＲの制駆動トルクＴＴｉｒの合計値を後左右２輪の制駆動トルクとする。
そして、制駆動力演算部４６は、前後輪それぞれの制駆動トルクＴＴｉｒをタイヤ動半径倍して、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを算出する。制駆動力演算部４６は、算出した制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。ここで、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒは、前後における左右２輪の合成力となる。
【０１０６】
路面μ推定値演算部４７は、タイヤスリップ角演算部４３が算出した前後輪のスリップ角βｔｆ，βｔｒ、タイヤ横力演算部４４が算出した前後輪の横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒ、スリップ率演算部４５が算出した前後輪のスリップ率λｆ，λｒ、及び制駆動力演算部４６が算出した前後輪の制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを基に、路面μを推定する。
そのため、路面μ推定値演算部４７は、図３６（ａ）に示すように、前記図２２に示した３次元曲面を３Ｄ特性マップ４７ａとして有する。なお、図３６（ａ）では、３Ｄ特性マップ４７ａを表すものとして、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面を１／４周分（１／４象限）強しか表示していない。しかし、実際には、３Ｄ特性マップ４７ａは、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面が全周分存在しており、ドーム状又は半球状になる。タイヤグリップ状態演算部４８は、このような３Ｄ特性マップ４７ａを前後輪それぞれに対応させて有する。例えば、メモリ等の記憶媒体に３Ｄ特性マップを記憶し、保持している。
【０１０７】
この３Ｄ特性マップ４７ａは、制駆動力Ｆｘ軸とスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｂ）に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ度Ｚ（スリップ率λ）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。また、３Ｄ特性マップ４７ａは、横力Ｆｙ軸とスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｃ）に示すように、横力Ｆｙとスリップ度Ｚ（スリップ角βｔ）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。また、３Ｄ特性マップ４７ａは、合力Ｆとスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｄ）に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚ（スリップ率λとスリップ角βｔとの合成値）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。
【０１０８】
ここで、ある基準路面にて事前に直進走行試験と旋回走行実験とを行い、そのときのデータを基に、このような３Ｄ特性マップを作成する。具体的には、基準路面にて実車での直進加加速実験により、制駆動力−スリップ率特性曲線の実計測を行う。さらに、基準路面にて実車での旋回実験（旋回半径一定の加速円旋回が良い）により、横力（コーナリングフォース）−タイヤスリップ角特性曲線の実計測を行う。その実計測結果を基に、３Ｄ特性マップを作成する。
【０１０９】
また、直接計測ができない場合は、他の物理量を計測しておいて換算することもできる。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３Ｄ特性マップを得ることもできる。
路面μ推定値演算部４７は、以上のような３Ｄ特性マップ４７ａを参照して路面μを推定する。図３７は、３Ｄ特性マップ４７ａを参照して路面μを得る関係を、３Ｄ特性マップ４７ａに対する入力と出力との関係として示す。
【０１１０】
先ず前輪の場合について説明すると、図３７に示すように、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ及び横力Ｆｙｆとスリップ度Ｚとを入力とする。
このとき、路面μ推定値演算部４７は、前輪のスリップ率λｆとスリップ角βｔｆとを合成し変換してスリップ度Ｚを得ている。具体的には、路面μ推定値演算部４７は、下記（８）式によりスリップ度Ｚを算出している。
Ｚ＝Ｓ／ＳＰｅａｋ＝√（（λ／λＰｅａｋ）２＋（βｔ／βｔＰｅａｋ）２） ・・・（８）
【０１１１】
ここで、λＰｅａｋは、基準路面で制駆動力Ｆｘ（Ｆｘｆ）が飽和するスリップ率λ（λｆ）である。βｔＰｅａｋは、基準路面で横力Ｆｙ（Ｆｙｆ）が飽和するスリップ角βｔ（βｔｆ）である。基準路面がドライ路面（μ＝１）であれば、λＰｅａｋ、βｔＰｅａｋは、ドライ路面に対応する値になる。また、Ｓ／ＳＰｅａｋは、スリップ率λの正規化値（λ／λＰｅａｋ）とスリップ角βｔの正規化値（βｔ／βｔＰｅａｋ）との合成値となる。或いは、Ｓ／ＳＰｅａｋは、スリップ率λの正規化値（λ／λＰｅａｋ）及びスリップ角βｔの正規化値（βｔ／βｔＰｅａｋ）を成分とする値である。
【０１１２】
このスリップ度Ｚは、本来次元の異なるスリップ率とスリップ角とを同一次元にしつつ、スリップ率及びスリップ角を同時に評価する値である。
また、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ及び横力Ｆｙｆから合力Ｆ（Ｆｆ）を得る。
そして、路面μ推定値演算部４７は、前輪に対応する３Ｄ特性マップ４７ａを参照して、その得た合力Ｆとスリップ度Ｚを基に、路面μを算出する。具体的には、路面μ推定値演算部４７は、前記図２７に示す演算手順に従い、路面μを算出する。
【０１１３】
すなわち、路面μ推定値演算部４７は、３Ｄ特性マップ４７ａの原点（０，０）と実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）とを通る直線が、その３Ｄ特性マップ４７ａと交わる点の値（Ｚａ，Ｆａ）を特定する（前記ステップＳ２３）。
ここで、実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）は、３Ｄ特性マップ４７ａが示されるＦｘ−Ｆｙ−Ｚ空間においてスリップ度Ｚｂ（実測のスリップ度Ｚ）と合力Ｆｂ（Ｆｆ）とで特定される座標（プロット点）である。すなわち、Ｆｘ−Ｆｙ平面上で実測の制駆動力Ｆｘｆと横力Ｆｙｆからなる合力Ｆｂで特定し、Ｚ軸方向をスリップ度Ｚｂで特定できる座標である。
【０１１４】
そして、路面μ推定値演算部４７は、実測点を得ている現在の走行路面の路面μの算出する（前記ステップＳ２４）。すなわち、路面μ推定値演算部４７は、前記実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）と３Ｄ特性マップ４７ａの原点とを結ぶ直線の線長ｂ（＝√（Ｚｂ２＋Ｆｂ２））を得る。また、先に特定した３Ｄ特性マップ４７ａとの交点の値（Ｚａ，Ｆａ）と該３Ｄ特性マップ４７ａの原点とを結ぶ直線の線長ａ（＝√（Ｚａ２＋Ｆａ２））を得る。さらに、線長ｂと線長ａとの比（ｂ／ａ）を算出する。そして、路面μ推定値演算部４７は、その算出した比（ｂ／ａ）と、３Ｄ特性マップ４７ａを得た路面の路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を現在の走行路面の路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ／ａ）。
【０１１５】
以上のような手順により、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ、横力Ｆｙｆ及びスリップ度Ｚ（Ｚｆ）を基に、前輪についての現在の走行路面の路面μを得る。そして、路面μ推定値演算部４７は、同様な手順により、後輪の制駆動力Ｆｘｒ、横力Ｆｙｒ及びスリップ度Ｚ（Ｚｒ）を基に、後輪について現在の走行路面の路面μを得る。
【０１１６】
（動作）
図３８を用いて説明する。
先ず、車体走行状態推定装置８では、車体速度演算部４１が車体速度を算出する（ステップＳ３１）。車体走行状態推定装置８では、スリップ率演算部４５がその車体速度を基に、前後輪それぞれのスリップ率λｆ，λｒを算出する（ステップＳ３２）。さらに、車体走行状態推定装置８では、タイヤスリップ角演算部４３が前後輪それぞれのスリップ角βｔｆ，βｔｒを算出する（ステップＳ３３）。一方、車体走行状態推定装置８では、制駆動力演算部４６が前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを算出する（ステップＳ３４）。さらに、車体走行状態推定装置８では、タイヤ横力演算部４４が前後輪それぞれについて横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを算出する（ステップＳ３５）。
【０１１７】
そして、車体走行状態推定装置８では、路面μ推定値演算部４７が、前後輪のスリップ率λｆ，λｒ、前後輪のスリップ角βｔｆ，βｔｒ、前後輪の制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒ及び前後輪の横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを基に路面μを推定する。車体走行状態推定装置８は、算出した路面μ推定値をＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。
ＥＰＳＥＣＵ６は、路面μ推定値を基に、操舵アシスト指令によりＥＰＳモータ７を制御する。具体的には、ＥＰＳＥＣＵ６は、路面μ推定値が小さくなるほど、ＥＰＳモータ７の出力を低減させる制御を行う。
【０１１８】
また、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値を基に、駆動トルク指令値により制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲを制御する。具体的には、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値が小さくなるほど駆動トルク指令値を小さくして駆動力の出力を抑制する制御を行う。又は、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値が小さくなるほど制動トルク指令値を小さくして制動力の出力を抑制する制御を行う。
【０１１９】
（実施形態の変形例）
（１）この実施形態では、タイヤ特性相関関係マップが、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現された３Ｄ特性マップである。これに対して、３Ｄ特性マップ（タイヤ特性相関関係マップ）を、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものとすることもできる。
【０１２０】
（２）この実施形態では、３Ｄ特性マップを得る基準路面として乾燥アスファルトといったようなドライ路面を想定して、その路面μ値をμ＝１．０にしている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、潤湿路面や凍結路面を基準路面として３Ｄ特性マップを作成することもできる。なお、基準路面を高路面μとすれば、計器ノイズ等の外乱を相対的に抑えることができるといった利点がある。
【０１２１】
（３）この実施形態では、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙを同時に様々な方向に振って、すなわち、合力の方向を様々に振って、３Ｄ特性マップを得ている。これに対して、前後方向（制駆動力Ｆｘ）の２Ｄの特性マップと横方向（横力Ｆｙ）の２Ｄのμ特性マップとを別々に得て、それら２Ｄ特性マップ間を補完して３Ｄ特性マップを得ることもできる。この場合、２Ｄ特性マップ間を楕円近似して補完する。
【０１２２】
（４）この実施形態では、操舵制御（操舵反力付加制御）により車両の旋回挙動又は横方向挙動を制御している。これに対して、ＶＤＣ（Vehicle DynamicsControl）等の左右輪の制駆動力差による旋回制御により車両挙動を制御することもできる。これにより、さらに応答性の速い車両挙動安定化制御（横滑り防止制御）を実現することができる。
（５）この実施形態では、前輪操舵車両を例に挙げている。これに対して、後輪操舵車両とすることもできる。
【０１２３】
（６）この実施形態では、前後輪それぞれについて路面μを算出している。これに対して、左右輪それぞれ（４輪別々）について路面μを算出することもできる。また、全輪について、ある一つの路面μを算出することもできる。
（７）この実施形態では、路面μを基に操舵制御するＥＰＳＥＣＵ６と、路面μを基に制駆動力制御する制駆動モータＥＣＵ２２とを備えている。これに対して、ＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２の何れか一方だけを備えることもできる。すなわち、路面μを基に、制駆動力制御及び操舵制御の何れか一方だけを実施することもできる。
【０１２４】
なお、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置を実現する。また、制駆動力演算部４６は、車輪の制駆動力を検出する制駆動力検出手段を実現する。また、タイヤ横力演算部４４は、前記車輪の横力を検出する横力検出手段を実現する。また、タイヤスリップ角演算部４３及びスリップ率演算部４５は、前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段を実現する。また、路面μ推定値演算部４７及び３Ｄ特性マップ４７ａは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したタイヤ特性相関関係マップを実現する。また、路面μ推定値演算部４７は、前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力、前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段を実現する。
【０１２５】
また、この実施形態では、前記タイヤ特性相関関係マップは、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
ここで、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数とは、基準路面摩擦係数以外の任意の路面摩擦係数である。
【０１２６】
また、この実施形態では、前記路面摩擦係数算出手段は、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力及び前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを実現する。
【０１２７】
また、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度並びにタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出ステップと、を有し、前記タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、前記路面摩擦係数算出ステップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する車両接地面摩擦状態推定方法を実現する。
【０１２８】
（実施形態の効果）
（１）基準路面摩擦係数の基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
【０１２９】
そして、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間でみると、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であるときに、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比と、３次元空間の原点と制駆動力、横力及びスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比とは、幾何学的にみて一致する。
【０１３０】
よって、３次元空間の原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比、及び基準路面摩擦係数から、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
これにより、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出して、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。この結果、スリップが発生する前に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３１】
（２）タイヤ特性相関関係マップは、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現されたものである。
これにより、高い精度でかつ簡単に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（３）タイヤ特性相関関係マップは、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものである。
これにより、高い精度でかつ簡単に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３２】
（４）スリップ度は、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とを成分とした値である。
これにより、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とに対応して現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（５）スリップ度は、車輪のスリップ率及び車輪のスリップ角それぞれの無次元値を合成した値である。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３３】
（６）車輪のスリップ率を基準路面で車輪の制駆動力が飽和する車輪のスリップ率で除すことで、車輪のスリップ率の無次元値を得ている。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（７）車輪のスリップ角を基準路面で車輪の横力が飽和する車輪のスリップ角で除すことで、車輪のスリップ角の無次元値を得ている。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【符号の説明】
【０１３４】
４３ タイヤスリップ角演算部、４４ タイヤ横力演算部、４５ スリップ率演算部、４６ 制駆動力演算部、４７ 路面μ推定値演算部、４７ａ ３Ｄ特性マップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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最適なトルク制御を行う装置がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７８７３６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、この装置では、駆動輪の回転速度から路面μを推定しているために、駆動輪に実際にスリップが発生しないと、路面μを判別することができない。これでは、スリップにより制駆動力のロスが発生し、車両旋回中では、スピンやドリフトアウトしてしまう場合がある。
本発明の課題は、スリップ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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、現在の車輪の制駆動力、現在の車輪の横力、現在の車輪のスリップ度の検出値及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
【０００６】
本発明は、このような特性を有するタイヤ特性相関関係マップを用いて、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
【０００７】
ここで、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間でみると、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であるときに、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比と、３次元空間の原点と制駆動力、横力及びスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比とは、幾何学的にみて一致する。
【０００８】
よって、３次元空間の原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比、及び基準路面摩擦係数から、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出して、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
これにより、スリップが発生する前に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】前提となる技術を説明するために使用した図であり、車輪のスリップ率λと車輪の制駆動力Ｆｘとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）を示す特性図である。
【図２】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）及び摩擦円を示す特性図である。
【図３】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図４】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のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図５】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が異なるタイヤ特性曲線について得られる制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図６】前提となる技術を説明するために使用した図であり、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図７】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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図８】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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図９】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）の任意点の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）とのプロット点の集合からなる特性図である。
【図１０】前提となる技術を説明するために使用した図であり、図９のプロット点から得た特性曲線（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図１１】車輪のスリップ角βｔと車輪の横力Ｆｙとの間に成立するタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）を示す特性図である。
【図１２】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）及び摩擦円を示す特性図である。
【図１３】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図１４】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のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）について、該タイヤ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。
【図１５】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が異なるタイヤ特性曲線について得られる横力Ｆｙ同士の比、スリップ角βｔ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図１６】前提となる技術を説明するために使用した図であり、横力Ｆｙ及びスリップ角βｔから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図１７】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が異なるタイヤ特性曲線について得られるタイヤ力Ｆ同士の比、スリップ度Ｓ同士の比、又は線長同士の比と、路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図１８】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）の任意点の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図１９】前提となる技術を説明するために使用した図であり、制駆動力（前後力）Ｆｘを第１軸、横力Ｆｙを第２軸上で表現する直交座標面上に摩擦円を表現した特性図である。
【図２０】前提となる技術において制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す特性図である。
【図２１】前提となる技術において横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係を示す特性図である。
【図２２】前提となる技術において車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を３次元座標系に表示する手順を説明するために使用した図であり、３次元曲面で車輪力（制駆動力Ｆｘ、横力Ｆｙ）とスリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を示す特性図である。
【図２３】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面と制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線を示す特性図である。（ｂ）は、合力Ｆと合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示すタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）を示す特性図である。
【図２４】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、３次元座標系においてタイヤ摩擦円の大きさの違いを示す特性図である。（ｂ）は、摩擦円の大きさを決める最大摩擦力の大きさの違いによるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）の変化を示すための特性図である。
【図２５】前提となる技術を説明するために使用した図である。（ａ）は、タイヤ特性曲線と原点０(スリップ度と車輪力がともに０である点)を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す３次元座標系の特性図である。（ｂ）は、タイヤ特性曲線と原点０を通る直線との交点における傾きが、最大摩擦力の大きさによらず一定の値となることを示す２次元座標系の特性図である。
【図２６】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が異なる各タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）について、合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比と、その路面μの比とが等しくなることを示す特性図である。
【図２７】前提となる技術を説明するために使用した図であり、合力Ｆ及びスリップ度Ｓから得た線長同士の比を基に路面μを算出する手順を示す図である。
【図２８】前提となる技術を説明するために使用した図であり、タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）の任意点の合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係（グリップ特性曲線）を示す特性図である。
【図２９】実施形態の車両の概略構成を示す図である。
【図３０】車両走行状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図３１】車体スリップ角推定部の構成を示すブロック図である。
【図３２】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。
【図３３】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。
【図３４】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。
【図３５】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。
【図３６】３Ｄ特性マップを示す図である。
【図３７】３Ｄ特性マップを参照して路面μを算出する手順を説明するために使用した図である。
【図３８】動作の説明に使用したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態の前提となる技術）
先ず、本実施形態の前提となる技術を説明する。
（１）車輪のスリップ率と車輪の制駆動力との関係
図１はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、駆動輪のスリップ率λと駆動輪の制駆動力（又は前後力）Ｆｘとの間に成立する一般的な相関関係を示す。例えば、マジックフォーミュラ（MagicFormula）といったタイヤモデルからタイヤ特性曲線を得る。ここで、制駆動力Ｆｘは、タイヤから地面に作用する力である。また、制駆動力Ｆｘが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ率λが車輪のスリップ度に相当する。
【００１２】
図１に示すように、タイヤ特性曲線では、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が、スリップ率λの絶対値が増加するに従い線形（直線関係）から非線形（曲線関係）に遷移する。すなわち、タイヤ特性曲線では、スリップ率λが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間に線形関係が成り立つ。そして、タイヤ特性曲線では、スリップ率λ（絶対値）がある程度大きくなると（前記所定の範囲を超えると）、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。
【００１３】
このようなスリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾きに着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、スリップ率λの変化量と制駆動力Ｆｘの変化量との比、すなわち、制駆動力Ｆｘのスリップ率λに関する偏微分係数で示される値である。
ここで、図１に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…との交点（同図中に○印で示す交点）でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ率λと制駆動力Ｆｘとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
【００１４】
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図１に示すように、タイヤ特性曲線上で、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。そして、タイヤの摩擦状態が安定状態にあれば、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。
【００１５】
図２は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図２（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図２（ｂ）〜（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。図２（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図２（ｂ）〜（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制駆動力が小さくなる。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。このようなことから、図２に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。
【００１６】
図３は、各種路面μのタイヤ特性曲線と該タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ｂ，ｃ，ｄとの関係を示す。図３に示すように、前記図１と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、任意の直線ｂ，ｃ，ｄ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。各種路面μでのタイヤ特性曲線について、直線ｄとの交点で接線の傾きをそれぞれ得る。その結果、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。
【００１７】
例えば、図４では、前記図３に示した直線ｃに着目している。図４に示すように、直線ｃとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を示す制駆動力Ｆｘ１とスリップ率λ１との比（Ｆｘ１／λ１）を得る。また、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を示す制駆動力Ｆｘ２とスリップ率λ２との比（Ｆｘ２／λ２）を得る。また、路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を示す制駆動力Ｆｘ３とスリップ率λ３との比（Ｆｘ３／λ３）を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、それら各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一値となる。
【００１８】
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一になる値（λ，Ｆｘ）で接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）に関し、異なるタイヤ特性曲線間で得られる制駆動力Ｆｘ同士の比又はスリップ率λ同士の比は、路面μの比と等しくなる。
【００１９】
図５を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘ同士の比又はスリップ率λ同士の比と、その路面μの比との関係を説明する。図５には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μＡ）及び路面Ｂ（路面μ＝μＢ）それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図５に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）（同図中に■印、●印でそれぞれ示す値）でそれぞれ得られる制駆動力ａ２と制駆動力ｂ２との比（ａ２／ｂ２）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００２０】
また、同じく、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）でそれぞれ得られるスリップ率ａ３とスリップ率ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）と原点（０，０）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００２１】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて描ける三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、制駆動力Ｆｘについてのａ２とｂ２との比（ａ２／ｂ２）及びスリップ率λについてのａ３とｂ３との比（ａ３／ｂ３）は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
以上のように制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比を知ることができれば、路面μの比を知ることができる。
【００２２】
図６は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た制駆動力Ｆｘｂ及びスリップ率λｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図６に示すように、先ずステップＳ１及びステップＳ２において、ある走行路面Ｂでの制駆動力Ｆｘｂ及びスリップ率λｂを検出する。続いてステップＳ３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（λｂ，Ｆｘｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（λａ，Ｆｘａ）を特定する。
【００２３】
続いてステップＳ４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出（推定）する。すなわち、前記実測点（λｂ，Ｆｘｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（λｂ２＋Ｆｘｂ２））を得る。また、前記ステップＳ３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（λａ，Ｆｘａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（λａ２＋Ｆｘａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ２／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００２４】
図７は、路面μが異なる路面で得た制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す。図７中、振動波形は、Ｄｒｙ路、Ｗｅｔ路及び低μ路で得た実測値を示す。また、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。図７に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線が、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）を維持しながらも、路面μが小さくなるほど制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λが小さくなる。
【００２５】
図８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制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係を示す。図８中、振動波形は、Ｄｒｙ路、Ｗｅｔ路及び低μ路で得た実測値を示す。また、点線は、それぞれの路面におけるタイヤ特性曲線を示す。また、太線の点線は、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線を示す。
図８に示すように、路面μが異なる各路面におけるタイヤ特性曲線（細線の点線）が、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）を維持しながらも、路面μが小さくなるほど、制駆動力Ｆｘ及びスリップ率λが小さくなる。さらに、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線（太線の点線）の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、スタッドレスタイヤのタイヤ特性曲線（細線の点線）の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とが、同一値となっている。すなわち、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線とスタッドレスタイヤのタイヤ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、ノーマルタイヤのタイヤ特性曲線の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と同一値となる。
【００２６】
図９は、タイヤ特性曲線の任意点の制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂制駆動力／∂スリップ率）との関係を示す。図９では、各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）で得た値をプロットしている。図９に示すように、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。
【００２７】
図１０は、前記図９のプロット点を基に得た特性曲線を示す。図１０に示すように、この特性曲線は、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが常に一定の関係があることを示すものとなる。
すなわち、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、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。このように図１０に示す特性曲線は、図１と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図１と区別して、図１０の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。
【００２８】
この図１０に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなるに従い、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが負値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が負値であることを示す。
【００２９】
また、図１０に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域（大レシオ領域）では、グリップ特性曲線の接線の傾きが正値になる。そして、この領域では、その比（Ｆｘ／λ）が大きくなると、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。
【００３０】
ここで、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値であることは、制駆動力のスリップ率に関する偏微分係数が正値であることを示す。また、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ特性曲線の線形領域のものあることを示す。なお、線形領域では、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配、以下、Ｃｐ値ともいう。）は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。
【００３１】
具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ率λを増やすことでさらに大きい制駆動力Ｆｘを発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ率λを増加させても制駆動力Ｆｘが増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。
このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
なお、タイヤ特性曲線（図１）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図１０）を得ることができる。
【００３２】
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一になる値（λ，Ｆｘ）で接線の傾きが同一となる点を発見した。
【００３３】
これにより、本願発明者は、路面μにかかわらず、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線（グリップ特性曲線）として表せる結果を得た（図１０）。この結果を利用することで、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの比（Ｆｘ／λ）が同一となる値（λ，Ｆｘ）での制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、制駆動力Ｆｘ同士の比、スリップ率λ同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
【００３４】
（２）車輪のスリップ角と車輪の横力との関係
図１１はタイヤ特性曲線を示す。このタイヤ特性曲線は、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相関関係を示す。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（タイヤ特性曲線）を得る。ここで、例えば、マジックフォーミュラ（MagicFormula）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。ここで、横力Ｆｙは、タイヤから地面に作用する力である。また、横力Ｆｙが接地面において車輪に作用する車輪力に相当する。車輪のスリップ角βｔが車輪のスリップ度に相当する。
【００３５】
図１１に示すように、タイヤ特性曲線では、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、タイヤ特性曲線では、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、タイヤ特性曲線では、スリップ角βｔ（絶対値）がある程度大きくなると（前記所定の範囲を超えると）、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの関係が非線形関係になる。このように、タイヤ特性曲線は、線形部分と非線形部分とを有する。
【００３６】
このようなスリップ角βｔと横力Ｆｙとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移は、タイヤ特性曲線の接線の傾き（勾配）に着目すれば一目瞭然である。ここでいうタイヤ特性曲線の接線の傾きとは、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値である。
ここで、図１１に示すように、タイヤ特性曲線の原点を通る任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…を描く。すると、タイヤ特性曲線に対して交わる任意の直線ａ，ｂ，ｃ，…との交点（図１１中に○印で示す交点）でタイヤ特性曲線の接線の傾きを得ることができる。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きは各交点で異なるものとなる。このようなタイヤ特性曲線の接線の傾きに着目することで、スリップ角βｔと横力Ｆｙとの間にある関係や線形関係から非線形関係への遷移の状態を知ることができる。
【００３７】
これにより、タイヤの摩擦状態の推定も可能になる。例えば、図１１に示すように、タイヤ特性曲線上で、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。そして、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。
【００３８】
図１２は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図１２（ａ）は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図１２（ｂ）〜（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。図１２（ａ）に示すように、タイヤ特性曲線は、各路面μで定性的に同様な傾向を示す。また、図１２（ｂ）〜（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。このように、タイヤ特性は、路面摩擦係数（路面μ）をパラメータとした特性となる。よって、図１２に示すように、路面摩擦係数の値に応じて、低摩擦の場合のタイヤ特性曲線、中摩擦の場合のタイヤ特性曲線、及び高摩擦の場合のタイヤ特性曲線等を得ることができる。
【００３９】
図１３は、各種路面μのタイヤ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１３に示すように、前記図１１と同様に、各種路面μのタイヤ特性曲線について、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、同一直線との交点で得られる各種路面μのタイヤ特性曲線の接線の傾きが同一となる結果を得ることができる。
【００４０】
例えば、図１４では、前記図１３に示した直線ｃに着目している。図１４に示すように、直線ｃとの交点での接線の傾きは各種路面μのタイヤ特性曲線で同一となる。すなわち、路面μがμ＝０．２のタイヤ特性曲線との交点ｘ１を示す横力Ｆｙ１とスリップ角βｔ１との比（Ｆｙ１／βｔ１）を得る。また、路面μがμ＝０．５のタイヤ特性曲線との交点ｘ２を示す横力Ｆｙ２とスリップ角βｔ２との比（Ｆｙ２／βｔ２）を得る。また、路面μがμ＝１．０のタイヤ特性曲線との交点ｘ３を示す横力Ｆｙ３とスリップ角βｔ３との比（Ｆｙ３／βｔ３）を得る。そのようにして得た各値は同一値となる。そして、各交点ｘ１，ｘ２，ｘ３での接線の傾きが同一値となる。
【００４１】
このように、路面μが異なっても、各タイヤ特性曲線について、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一になる値（βｔ，Ｆｙ）において接線の傾きが同一となる。
そして、各タイヤ特性曲線で横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一となる値（βｔ，Ｆｙ）に関し、異なるタイヤ特性曲線で得られる横力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。
【００４２】
図１５を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、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の比との関係を説明する。図１５には、路面μが異なる路面Ａ（路面μ＝μＡ）及び路面Ｂ（路面μ＝μＢ）それぞれで得られるタイヤ特性曲線を示す。
図１５に示すように、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）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００４３】
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率ａ３とスリップ率ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、路面Ａで得られるタイヤ特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤ特性曲線とで、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）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００４４】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、横力Ｆｙについてのａ２とｂ２との比及びスリップ角βｔについてのａ３とｂ３との比は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
【００４５】
図１６は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図１６に示すように、先ずステップＳ１１及びステップＳ１２において、ある走行路面Ｂでの横力Ｆｙｂ及びスリップ角βｔｂを検出する。続いてステップＳ１３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（βｔｂ，Ｆｙｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（βｔａ，Ｆｙａ）を特定する。
【００４６】
続いてステップＳ１４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢの算出（推定）する。すなわち、前記実測点（βｔｂ，Ｆｙｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（βｔｂ２＋Ｆｙｂ２））を得る。また、前記ステップＳ１３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（βｔａ，Ｆｙａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（βｔａ２＋Ｆｙａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ２／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００４７】
図１７は、横軸にスリップ度Ｓをとり、縦軸にタイヤ力Ｆをとっている。
ここで、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙは、それら値を含む概念のタイヤ力（車輪力）Ｆとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βｔは、それら値を含む概念のスリップ度Ｓとして観念できる。また、例えば、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力も、タイヤ力Ｆとして観念できる。
【００４８】
このように制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙがタイヤ力Ｆとして観念でき、スリップ率λ及びスリップ角βｔがスリップ度Ｓとして観念できることから、タイヤ力Ｆ及びスリップ度Ｓについても、前記図５や図１５に示したような関係を得ることができる。
よって、図１７に示すように、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、タイヤ力Ｆ同士の比（ａ２／ｂ２）、スリップ度Ｓ同士の比（ａ３／ｂ３）又は線長の比（ａ１／ｂ１）と、その路面μの比（μＡ／μＢ）とが等しくなる。
【００４９】
図１８は、タイヤ特性曲線の任意点の横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）と、その任意点でのタイヤ特性曲線の接線の傾き（∂Ｆｙ／∂βｔ）との関係を示す。図１８に示すように、どの各路面μ（例えばμ＝０．２、０．５、１．０）でも、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとが一定の関係を示している。
【００５０】
すなわち、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、この特性曲線は成立する。或いは、この特性曲線は、高摩擦係数を有する高摩擦路面用の高摩擦タイヤ特性曲線及び高摩擦係数より低い低摩擦係数を有する低摩擦路面用の低摩擦タイヤ特性曲線を含んでいると言える。ここで、このように図１８に示す特性曲線は、図１１と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図１１と区別して、図１８の特性曲線を例えばグリップ特性曲線と呼ぶこともできる。
【００５１】
この図１８に示すように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が小さい領域（小レシオ領域）では、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが一旦減少してから増加に転じる。ここで、タイヤ特性曲線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。
【００５２】
また、図１８に示すように、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域（大レシオ領域）では、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが増加する。すなわち、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が大きい領域では、グリップ特性曲線は単調増加関数の形をしている。
【００５３】
ここで、タイヤ特性曲線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、タイヤ特性曲線の接線の傾きが最大であることは、該接線の傾きがタイヤ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、タイヤ特性曲線の接線の傾きは、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比にかかわらず、常に一定の値を示す。
【００５４】
このようにして得ることができるタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）は、グリップ特性パラメータ、タイヤのグリップ状態を表す変数又はタイヤが横方向に出せる力の飽和状態を表すパラメータとなる。具体的には、タイヤ特性曲線の接線の傾きが正値の場合、スリップ角βｔを増やすことでさらに強い横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）を発生させることができることを示す。そして、タイヤ特性曲線の接線の傾きが零又は負値の場合、スリップ角βｔを増加させても横力Ｆｙ（コーナリングフォース等）が増えることはなく、逆に低下する恐れがあることを示す。このように、タイヤ特性曲線の接線の傾きからタイヤのグリップ力が限界領域であることを知ることができる。これにより、例えば、車輪のグリップ力が限界領域にあるときにも、タイヤのグリップ力の摩擦限界に対する余裕度を適切に推定できる。
【００５５】
なお、タイヤ特性曲線（図１１）に対して偏微分計算を行い、連続的に描画することでグリップ特性曲線（図１８）を得ることができる。
本願発明者は、以上に述べたように、各路面μのタイヤ特性曲線について、そのタイヤ特性曲線の原点を通る任意の一の直線とタイヤ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。すなわち、各路面μのタイヤ特性曲線について、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの比（Ｆｙ／βｔ）が同一になる値（βｔ，Ｆｙ）で接線の傾きが同一となる点を発見した。
【００５６】
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）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係がある特性曲線（グリップ特性曲線）として表せる結果を得た（図１８）。この結果を利用することで、横力Ｆｙとスリップ角βｔとがわかれば、特性曲線（グリップ特性曲線）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。
また、本願発明者は、路面μが異なるタイヤ特性曲線で、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、スリップ角βｔ同士の比、又は前記線長同士の比が、路面μの比と等しくなる点を発見した。
これにより、横力Ｆｙ同士の比、スリップ角βｔ同士の比、又は線長同士の比がわかれば、路面μの比を知ることができる。
【００５７】
（３）タイヤ摩擦円と車輪の車輪力（タイヤ力）との関係
図１９は、前後方向のグリップ力に基づく制駆動力ＦｘをＸ軸、横方向のグリップ力に基づく横力ＦｙをＹ軸上で表現する直交座標面上にタイヤ摩擦円を表現したものである。
ここで、タイヤ摩擦円は、タイヤが接地面において摩擦状態を維持できる摩擦限界を示す。
すなわち、タイヤ摩擦円に対して、制駆動動力Ｆｘや横力Ｆｙ、又は制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力の値が、タイヤ摩擦円の内側にある場合、摩擦限界に達しておらず摩擦状態を保っている状態を示す。
【００５８】
また、その値がタイヤ摩擦円と一致した場合、最大の摩擦力を発揮している状態を示す。すなわち、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値によってタイヤ摩擦円の大きさが決まる。つまり、制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力の最大値を、そのときの合力の方向に合わせてプロットしていくことで、楕円形状のタイヤ摩擦円を描くことができる。
また、タイヤ接地面においてタイヤに加わる外力が、タイヤ摩擦円よりも大きい場合、タイヤが接地面との間で摩擦状態を保っていない状態、つまり、タイヤと地面との相対変位が大きくなり、いわゆるスリップ状態であることを示す。これは、タイヤ摩擦円と前後方向及び横方向のグリップ力との関係が、前後方向と横方向とにそれぞれ同時に最大グリップ力を発揮することができないことを意味する。
【００５９】
このようなタイヤ摩擦円と車輪力の大きさとの関係を基に、車輪力の大きさがタイヤ摩擦円の半径（外周）に近づくほど、タイヤが発揮できる摩擦力の最大値（摩擦限界）に近づくと判別できる。すなわち、摩擦限界に対するタイヤのグリップ力の余裕度を判別できる。
以下の説明では、制駆動動力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び制駆動動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力を総称して車輪力又はタイヤ力と称する。
【００６０】
（４）３次元座標を用いた車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係
前述のようなタイヤ摩擦円と車輪力との関係、さらには車輪力と車輪スリップ度（スリップ率λ、スリップ角βｔ）との関係を基に、３次元座標を用いて車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係を得ることができる。以下に、その関係を示す３次元座標の特性曲線を得る手順を説明する。
【００６１】
（４−１）３次元座標を用いた車輪の車輪力とスリップ度との関係
図２０は、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。図２０（ａ）（前記図１のタイヤ特性曲線（Ｆｘ−λ特性曲線）に相当）に示すように、制駆動力Ｆｘが最大値を示すスリップ率λをλpeakと定義する。すなわち、制駆動力Ｆｘはスリップ率λの増加に伴い増加していくが、スリップ率λがある程度大きくなると制駆動力Ｆｘは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この制駆動力Ｆｘが飽和するスリップ率λの点（飽和点）をλpeakと定義する。
【００６２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、スリップ率λの軸をλpeakによりλ／λpeakの無次元値にする変換をした後、λ／λpeakが１の値を原点に変更する（制駆動力Ｆｘの軸をλ／λpeakが１の値に移動する）。そして、図２０（ｃ）に示すように、図２０（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図２０（ｄ）に示すように、制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図２０（ｄ）では、λ／λpeakの軸をＺ軸としている。Ｚはスリップ度（スリップ度Ｓ）となる。
【００６３】
図２１は、横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係（２次元座標系）を３次元座標系に変換する手順を示す。この横力Ｆｙとスリップ角βｔとの関係でも、制駆動力Ｆｘとスリップ率λとの関係の場合と同様にして３次元座標系に変換している。すなわち、図２１（ａ）（前記図１１のタイヤ特性曲線（Ｆｙ−βｔ特性曲線）に相当）に示すように、横力Ｆｙが最大値となるスリップ角βｔをβｔpeakと定義する。つまり、横力Ｆｙはスリップ角βｔの増加に伴い増加していくが、スリップ角βｔがある程度大きくなると横力Ｆｙは飽和し、それ以降、逆に低下していく。この横力Ｆｙが飽和するスリップ角βｔの点（飽和点）をβｔpeakと定義する。
【００６４】
次に、図２１（ｂ）に示すように、スリップ角βｔの軸をβｔpeakによりβｔ／βｔpeakの無次元値にする変換をした後、βｔ／βｔpeakが１の値を原点に変更する（横力Ｆｙの軸をβｔ／βｔpeakが１の値に移動する）。そして、図２１（ｃ）に示すように、図２１（ｂ）の２次元座標系を９０度回転させる。次いで、図２１（ｄ）に示すように、横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）を３次元座標系の一つの象限上に表す。図２１（ｄ）では、βｔ／βｔpeakの軸をＺ軸としている。
【００６５】
図２２は、前記図２０（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｘ−Ｚ面）と、前記図２１（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線、Ｆｙ−Ｚ面）との間を補完して得た３次元曲面を示す。前記図２０（ｄ）の制駆動力Ｆｘとλ／λpeakとの関係線（特性曲線）ａと前記図２１（ｄ）の横力Ｆｙとβｔ／βｔpeakとの関係線（特性曲線）ｂとの間を、Ｚ軸上の各値で楕円、すなわちタイヤ摩擦円相当で補完して、この図２２の３次元曲面を得ている。図２２の３次元曲面は、Ｆｘ軸及びＺ軸を含むＦｘ−Ｚ面とＦｙ軸及びＺ軸を含むＦｙ−Ｚ面との間に存在する曲面をなす。
【００６６】
この図２２では、単位が異なるスリップ率λとスリップ角βｔとをそれぞれλ／λpeak及びβｔ／βｔpeakの無次元値にすることで、スリップ率λとスリップ角βｔとを同じ座標軸のＺ軸に表現している。そして、前述のように、スリップ率λとスリップ角βｔとを総称する概念がスリップ度（Ｚ）となる。このようなことから、図２２のＺ軸は、スリップ度（λ／λpeak，βｔ／βｔpeak）を示す軸となる。
よって、３次元曲面は、スリップ度と車輪力（タイヤ力）との相関関係を表すものとなる。また、この３次元曲面は、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線の集合から構成されるものとなる。
【００６７】
ここで、合力Ｆは、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙを成分としてタイヤ斜め方向に発生している力に相当する。よって、制駆動力Ｆｘが零であれば、合力Ｆは横力Ｆｙそのものになり、横力Ｆｙが零であれば、合力Ｆは制駆動力Ｆｘそのものになる。また、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとは、スリップ率λ及びスリップ角βｔを合成した値、又はスリップ率λ及びスリップ角βｔを成分とする値の概念である。よって、スリップ率λが零であれば、スリップ度Ｚはスリック角βｔそのものになり、スリップ角βｔが零であれば、スリップ度Ｚはスリップ率λそのものになる。
なお、図２２では、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面を、１／４周分（１／４象限）強しか表示していない。しかし、実際には、スリップ度と車輪力との相関関係を表す３次元曲面は、全周分存在し、ドーム状又は半球状になる。
【００６８】
図２３は、前記図２２が、制駆動力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力Ｆと、合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係線（２次元特性曲線）の集合から構成されることを説明する図である。３次元座標系における合力Ｆの大きさ・向きは、制駆動力Ｆｘのスカラ量・向きと横力Ｆｙのスカラ量・向きとの異なる組み合わせにより、無数に存在する。この実施形態では、車輪力（Ｆ）は、Ｚ軸回り３６０度全周の何れの方向でも良く、図示の実施形態では全方向に対応している。これにより、図２３（ａ）に示す３次元座標系における、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係は、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面に表された２次元特性の集合からなると言える。つまり、図２３（ｂ）に示すように、合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を２次元特性曲線として得ることができる。すなわち、Ｚ軸と合力Ｆとを含む平面は、合力の方向に応じて、Ｚ軸のまわりに無数に存在し、それら無数の平面は、Ｚ軸を軸として平面束（asheaf of planes）を成している。そして、その平面の各々に図２３（ｂ）のような２次元特性曲線が存在する。
【００６９】
図２３を用いて、合力Ｆについての摩擦限界までの余裕度を３次元座標系上で説明する。図２３（ａ）に示す、スリップ度と車輪力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆ）との関係を表す３次元曲面と、合力ＦのベクトルとＺ軸とを含む平面との交線として、図２３（ｂ）に示すタイヤ特性曲線を得ることができる。このようして得た図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが、タイヤの摩擦限界までの余裕度を示すものとなる。すなわち、図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが正値から零に近づくと、タイヤの摩擦限界に近くなる。よって、このタイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、摩擦限界に到る前の状態において、摩擦限界までの余裕度を知ることができる。また、図２３（ｂ）のタイヤ特性曲線の接線の傾きが負値となると、摩擦力が飽和した状態、いわゆるスリップ状態になる。この点では、タイヤ特性曲線の接線の傾きを検出できれば、スリップ状態に到る前に摩擦限界（摩擦力が飽和する）までの余裕度を知ることができると言える。
【００７０】
図２４は、タイヤ摩擦円の大きさが変化する場合の合力Ｆと該合力Ｆに起因して発生するスリップ度Ｚとの関係を示す。タイヤ摩擦円の大きさは、前述のように、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値（以下、最大摩擦力という。）によって決まる。すなわち、タイヤと接地面との間の摩擦力の最大値が小さくなると、タイヤ摩擦円も小さくなる。このようなことから、実際には路面μが変化すること等により、図２４（ａ）及び（ｂ）に示すように、タイヤ特性曲線（タイヤ摩擦円）が、最大摩擦力の大きさによって変化するようになる。
【００７１】
図２５は、最大摩擦力、すなわち路面μが異なるタイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）と、原点Ｏ（スリップ度と車輪力がともに零である点）を通る直線（一点鎖線で示す直線）との関係を示す。図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示すように、路面μが異なるタイヤ特性曲線について、直線との交点での接線の傾き（μ勾配）は同一となる。すなわち、最大摩擦力が異なるタイヤ特性曲線について、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一であれば、接線の傾きは同一となる。
【００７２】
そして、各タイヤ特性曲線（Ｆ−Ｚ特性曲線）で合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）に関し、異なるタイヤ特性曲線で得られる合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比は、路面μの比と等しくなる。すなわち、該合力Ｆ同士の比又は該スリップ度Ｚ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２６を用いて、路面μが異なる各タイヤ特性曲線について、合力Ｆ同士の比又はスリップ度Ｚ同士の比と、その路面μの比との関係を説明する。
【００７３】
図２６（ａ）におけるある合力Ｆとスリップ度Ｚとの関係（２次元のタイヤ特性曲線）を取り出した図２６（ｂ）に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）（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）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
【００７４】
また、同じく、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）でそれぞれ得られるスリップ度ａ３とスリップ度ｂ３との比（ａ３／ｂ３）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。
このようなことから、路面Ａで得られるタイヤ特性曲線と路面Ｂで得られるタイヤ特性曲線とで、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）が同一となる値（Ｚ，Ｆ）と原点（０，０）とをそれぞれ結んで得られる線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値になる。このことは、幾何学的に次のように証明できる。
【００７５】
路面Ａのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ａ１，ａ２，ａ３を辺とする三角形）と路面Ｂのタイヤ特性曲線を用いて得られる三角形（ｂ１，ｂ２，ｂ３を辺とする三角形）とは相似の三角形となる。このことから、ａ１とｂ１との比と、ａ２とｂ２との比と、ａ３とｂ３との比とは、それぞれ同一値になる（ａ１：ｂ１＝ａ２：ｂ２＝ａ３：ｂ３）。そして、合力Ｆについてのａ２とｂ２との比及びスリップ度Ｚについてのａ３とｂ３との比は、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）と同一値になる。よって、前述のように、線長ａ１と線長ｂ１との比（ａ１／ｂ１）と、路面Ａの路面μ値μＡと路面Ｂの路面μ値μＢとの比（μＡ／μＢ）とは同一値となる結論を得ることができる。
【００７６】
図２７は、一例として、前記線長を基に走行路面の路面μを算出する演算手順を示す。ここでは、ある走行路面Ｂで得た合力Ｆｙｂ及びスリップ度Ｚｂを基に、既知の路面Ａの路面μ値μＡのタイヤ特性曲線を参照して、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出する例を示す。
図２７に示すように、先ずステップＳ２１及びステップＳ２２において、ある走行路面Ｂでの合力Ｆｂ及びスリップ度Ｚｂを検出する。続いてステップＳ２３において、路面μ値μＡの路面Ａのタイヤ特性曲線の原点（０，０）と実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値（Ｚａ，Ｆａ）を特定する。
【００７７】
続いてステップＳ２４において、ある走行路面Ｂの路面μ値μＢを算出（推定）する。すなわち、前記実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）と路面Ａのタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ｂ１（＝√（Ｚｂ２＋Ｆｂ２））を得る。また、前記ステップＳ２３で特定した路面Ａのタイヤ特性曲線の交点の値（Ｚａ，Ｆａ）と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長ａ１（＝√（Ｚａ２＋Ｆａ２））を得る。さらに、線長ｂ１と線長ａ１との比（ｂ１／ａ１）を算出する。そして、その算出した比（ｂ１／ａ１）と、路面Ａの路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を走行路面Ｂの路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ１／ａ１）。
【００７８】
（４−２）３次元座標を用いた車輪の車輪力とグリップ状態（μ勾配）との関係
合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係を、最大摩擦力に依存しない形で整理できる。
図２８は、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）と、タイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を示す。図２８に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾きとの関係を整理することで、最大摩擦力に依存しない一つの特性（２次元特性曲線）に集約することができる。よって、図２８に示すような特性データを予め準備しておく。例えば特性マップとして準備しておく。そして、合力Ｆとスリップ度Ｚとがわかれば、特性データを用いることで、タイヤ特性曲線の接線の傾きの値を知ることができ、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。すなわち、最大摩擦力の情報を得ることなく（最大摩擦力を推定することなく）、摩擦限界に対する余裕度を判定できる。
以上のように、車輪の車輪力、スリップ度、及びタイヤ摩擦円の関係を３次元座標系の特性として得ることができる。さらに、合力Ｆとスリップ度Ｚとの比（Ｆ／Ｚ）とタイヤ特性曲線の接線の傾き（μ勾配）との関係を２次元座標系の特性（μ勾配特性）として得ることができる。
【００７９】
（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。
（構成）
本実施形態は、本発明を適用した車両である。図２９は、車両の概略構成を示す。図２９に示すように、車両は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４、車輪速センサ５、ＥＰＳＥＣＵ（ElectricPower Steering Electronic Control Unit）６、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ７及び車両走行状態推定装置８を備える。さらに、車両は、各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲに直結した制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲ、制駆動モータＥＣＵ（ElectronicControl Unit）２２を有する。
【００８０】
操舵角センサ１は、ステアリングホイール９と一体に回転するステアリングシャフト１０の回転角を検出する。操舵角センサ１は、その検出結果（操舵角）を車両走行状態推定装置８に出力する。ヨーレイトセンサ２は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ２は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。横加速度センサ３は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ３は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。前後加速度センサ４は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ４は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。車輪速センサ５は、車体に設けられた各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲの車輪速を検出する。車輪速センサ５は、その検出結果を車両走行状態推定装置８に出力する。
【００８１】
ＥＰＳＥＣＵ６は、操舵角センサ１が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７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、ＥＰＳＥＣＵ６は、車両走行状態推定装置８が出力する指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）を基に、操舵アシスト指令をＥＰＳモータ７に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、車両の不安定挙動を抑制するための指令信号である。
【００８２】
ＥＰＳモータ７は、ＥＰＳＥＣＵ６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１０に回転トルクを付与する。これにより、ＥＰＳモータ７は、ステアリングシャフト１０に連結されているラック・アンド・ピニオン機構（ピニオン１２、ラック１３）、タイロッド１４及びナックルアームを介して左右の前輪１１ＦＬ，１１ＦＲの転舵を補助する。
制駆動モータＥＣＵ２２は、ブレーキペダル１５及びアクセルペダル１６からのドライバ入力、並びに車両走行状態推定装置８からの情報を基に、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲを制御する。
【００８３】
車両走行状態推定装置８は、操舵角センサ１、ヨーレイトセンサ２、横加速度センサ３、前後加速度センサ４及び車輪速センサ５の検出結果等を基に、車両の走行状態を推定する。車両走行状態推定装置８は、その推定結果を基に、指令値（不安定挙動抑制アシスト指令）をＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。ここでいう指令値は、車両の不安定挙動を抑制するようにＥＰＳモータ７や制駆動力を制御するための指令信号である。
【００８４】
図３０は、車両走行状態推定装置８の構成を示す。図３０に示すように、車両走行状態推定装置８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、スリップ率演算部４５、制駆動力演算部４６及び路面μ推定値演算部４７を有する。
車体速度演算部４１は、車輪速センサ５が検出した車輪速及び前後加速度センサ４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１１ＲＬ，１１ＲＲの車輪速の平均値、又は各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲ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。
【００８５】
車体スリップ角推定部４２は、操舵角センサ１が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイト、横加速度センサ３が検出した横加速度、前後加速度センサ４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３１は、車体スリップ角推定部４２の構成例を示す。図３１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。
【００８６】
【数１】
【００８７】
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。
【００８８】
【数２】
【００８９】
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。ｌｆは車両重心点と前車軸間の距離である。ｌｒは車両重心点と後車軸間の距離である。Ｃpｆは前輪コーナリングパワー(左右輪合計値)である。Ｃpｒ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。Ｇｙは横加速度である。ａ１１，ａ１２，ｂ１は行列Ａ、Ｂの各要素である。
【００９０】
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。
【００９１】
図３２は、車体横滑り角βで走行している旋回中の車両を示す。図３２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。
【００９２】
【数３】
【００９３】
ここで、Ｇｘは前後加速度である。また、図３３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。
【００９４】
【数４】
【００９５】
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３４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。
図３４の制御マップでは、車両の横方向加速度Ｇｙの絶対値（｜Ｇｙ｜）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Ｇｙ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Ｇｙ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Ｇｙの絶対値が大きくなるほど、補償ゲインＫ２が大きくなる。
【００９６】
このように、図３４の制御マップでは、横方向加速度Ｇｙ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、図３４の制御マップでは、横方向加速度Ｇｙ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Ｇｙ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Ｇｙ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。
【００９７】
タイヤスリップ角演算部４３は、操舵角センサ１が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ２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βｆ，βｒ（車輪のスリップ角βｔ）を算出する。
【００９８】
【数５】
【００９９】
タイヤスリップ角演算部４３は、算出したスリップ角βｔｆ（βｆ），βｔｒ（βｒ）を路面μ推定値演算部４７に出力する。
タイヤ横力演算部４４は、ヨーレイトセンサ２が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ３が検出した横加速度Ｇｙを基に、下記（６）式に従って前後輪それぞれの横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを算出する。
【０１００】
【数６】
【０１０１】
ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Ｇｙは、図３５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Ｆｙｆ，Ｆｙｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。
スリップ率演算部４５は、車輪速センサ５が検出した各車輪１１ＦＬ〜１１ＲＲの車輪速及び車体速度演算部４１が算出した車体速度を基に、前後輪（前輪２輪分と後輪２輪分）のスリップ率λｆ，λｒを算出する。スリップ率演算部４５は、算出した結果をスリップ率λｆ，λｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。
【０１０２】
制駆動力演算部４６は、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの回転速度及び電流値を基に、前後輪で出力する制駆動力（制駆動トルク）Ｆｘｆ，Ｆｘｒを推定する。例えば、制駆動力演算部４６は、制駆動モータＥＣＵ２２を介して制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの回転速度及び電流値を得ている。前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒの算出ついては、具体的には、制駆動力演算部４６は、先ず下記（７）式により各制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲの制駆動トルクＴＴｉｒを算出する。
【０１０３】
【数７】
【０１０４】
ここで、制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲは、電流Ｉに比例したトルクを発生する。その比例係数をＫＭＴＲとする。また、モータ角をθＭＴＲとしたとき、そのモータ角θＭＴＲについての角加速度及び角速度に比例したトルク損失と摩擦によるトルク損失とがあるので、これらトルク損失を補正する。このとき、慣性に相当するゲインをＩＭＴＲ、粘性（逆起電力含む）に相当するゲインをＣＭＴＲ、摩擦をＲＭＴＲとし、これらパラメータを事前に同定しておく。
【０１０５】
そして、制駆動力演算部４６は、前輪１１ＦＬ，１１ＦＲの制駆動モータ２１ＦＬ，２１ＦＲの制駆動トルクＴＴｉｒの合計値を前左右２輪の制駆動トルクとする。また、制駆動力演算部４６は、後輪１１ＲＬ，１１ＲＲの制駆動モータ２１ＲＬ，２１ＲＲの制駆動トルクＴＴｉｒの合計値を後左右２輪の制駆動トルクとする。
そして、制駆動力演算部４６は、前後輪それぞれの制駆動トルクＴＴｉｒをタイヤ動半径倍して、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを算出する。制駆動力演算部４６は、算出した制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを路面μ推定値演算部４７に出力する。ここで、前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒは、前後における左右２輪の合成力となる。
【０１０６】
路面μ推定値演算部４７は、タイヤスリップ角演算部４３が算出した前後輪のスリップ角βｔｆ，βｔｒ、タイヤ横力演算部４４が算出した前後輪の横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒ、スリップ率演算部４５が算出した前後輪のスリップ率λｆ，λｒ、及び制駆動力演算部４６が算出した前後輪の制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを基に、路面μを推定する。
そのため、路面μ推定値演算部４７は、図３６（ａ）に示すように、前記図２２に示した３次元曲面を３Ｄ特性マップ４７ａとして有する。なお、図３６（ａ）では、３Ｄ特性マップ４７ａを表すものとして、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面を１／４周分（１／４象限）強しか表示していない。しかし、実際には、３Ｄ特性マップ４７ａは、スリップ度と車輪力との関係を表す３次元曲面が全周分存在しており、ドーム状又は半球状になる。タイヤグリップ状態演算部４８は、このような３Ｄ特性マップ４７ａを前後輪それぞれに対応させて有する。例えば、メモリ等の記憶媒体に３Ｄ特性マップを記憶し、保持している。
【０１０７】
この３Ｄ特性マップ４７ａは、制駆動力Ｆｘ軸とスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｂ）に示すように、制駆動力Ｆｘとスリップ度Ｚ（スリップ率λ）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。また、３Ｄ特性マップ４７ａは、横力Ｆｙ軸とスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｃ）に示すように、横力Ｆｙとスリップ度Ｚ（スリップ角βｔ）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。また、３Ｄ特性マップ４７ａは、合力Ｆとスリップ度Ｚ軸とを含む平面内では、図３６（ｄ）に示すように、合力Ｆとスリップ度Ｚ（スリップ率λとスリップ角βｔとの合成値）との相関関係を示すタイヤ特性曲線を示す。
【０１０８】
ここで、ある基準路面にて事前に直進走行試験と旋回走行実験とを行い、そのときのデータを基に、このような３Ｄ特性マップを作成する。具体的には、基準路面にて実車での直進加加速実験により、制駆動力−スリップ率特性曲線の実計測を行う。さらに、基準路面にて実車での旋回実験（旋回半径一定の加速円旋回が良い）により、横力（コーナリングフォース）−タイヤスリップ角特性曲線の実計測を行う。その実計測結果を基に、３Ｄ特性マップを作成する。
【０１０９】
また、直接計測ができない場合は、他の物理量を計測しておいて換算することもできる。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３Ｄ特性マップを得ることもできる。
路面μ推定値演算部４７は、以上のような３Ｄ特性マップ４７ａを参照して路面μを推定する。図３７は、３Ｄ特性マップ４７ａを参照して路面μを得る関係を、３Ｄ特性マップ４７ａに対する入力と出力との関係として示す。
【０１１０】
先ず前輪の場合について説明すると、図３７に示すように、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ及び横力Ｆｙｆとスリップ度Ｚとを入力とする。
このとき、路面μ推定値演算部４７は、前輪のスリップ率λｆとスリップ角βｔｆとを合成し変換してスリップ度Ｚを得ている。具体的には、路面μ推定値演算部４７は、下記（８）式によりスリップ度Ｚを算出している。
Ｚ＝Ｓ／ＳＰｅａｋ＝√（（λ／λＰｅａｋ）２＋（βｔ／βｔＰｅａｋ）２） ・・・（８）
【０１１１】
ここで、λＰｅａｋは、基準路面で制駆動力Ｆｘ（Ｆｘｆ）が飽和するスリップ率λ（λｆ）である。βｔＰｅａｋは、基準路面で横力Ｆｙ（Ｆｙｆ）が飽和するスリップ角βｔ（βｔｆ）である。基準路面がドライ路面（μ＝１）であれば、λＰｅａｋ、βｔＰｅａｋは、ドライ路面に対応する値になる。また、Ｓ／ＳＰｅａｋは、スリップ率λの正規化値（λ／λＰｅａｋ）とスリップ角βｔの正規化値（βｔ／βｔＰｅａｋ）との合成値となる。或いは、Ｓ／ＳＰｅａｋは、スリップ率λの正規化値（λ／λＰｅａｋ）及びスリップ角βｔの正規化値（βｔ／βｔＰｅａｋ）を成分とする値である。
【０１１２】
このスリップ度Ｚは、本来次元の異なるスリップ率とスリップ角とを同一次元にしつつ、スリップ率及びスリップ角を同時に評価する値である。
また、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ及び横力Ｆｙｆから合力Ｆ（Ｆｆ）を得る。
そして、路面μ推定値演算部４７は、前輪に対応する３Ｄ特性マップ４７ａを参照して、その得た合力Ｆとスリップ度Ｚを基に、路面μを算出する。具体的には、路面μ推定値演算部４７は、前記図２７に示す演算手順に従い、路面μを算出する。
【０１１３】
すなわち、路面μ推定値演算部４７は、３Ｄ特性マップ４７ａの原点（０，０）と実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）とを通る直線が、その３Ｄ特性マップ４７ａと交わる点の値（Ｚａ，Ｆａ）を特定する（前記ステップＳ２３）。
ここで、実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）は、３Ｄ特性マップ４７ａが示されるＦｘ−Ｆｙ−Ｚ空間においてスリップ度Ｚｂ（実測のスリップ度Ｚ）と合力Ｆｂ（Ｆｆ）とで特定される座標（プロット点）である。すなわち、Ｆｘ−Ｆｙ平面上で実測の制駆動力Ｆｘｆと横力Ｆｙｆからなる合力Ｆｂで特定し、Ｚ軸方向をスリップ度Ｚｂで特定できる座標である。
【０１１４】
そして、路面μ推定値演算部４７は、実測点を得ている現在の走行路面の路面μの算出する（前記ステップＳ２４）。すなわち、路面μ推定値演算部４７は、前記実測点（Ｚｂ，Ｆｂ）と３Ｄ特性マップ４７ａの原点とを結ぶ直線の線長ｂ（＝√（Ｚｂ２＋Ｆｂ２））を得る。また、先に特定した３Ｄ特性マップ４７ａとの交点の値（Ｚａ，Ｆａ）と該３Ｄ特性マップ４７ａの原点とを結ぶ直線の線長ａ（＝√（Ｚａ２＋Ｆａ２））を得る。さらに、線長ｂと線長ａとの比（ｂ／ａ）を算出する。そして、路面μ推定値演算部４７は、その算出した比（ｂ／ａ）と、３Ｄ特性マップ４７ａを得た路面の路面μ値μＡとを乗算し、その乗算値を現在の走行路面の路面μ値μＢとして得る（μＢ＝μＡ・ｂ／ａ）。
【０１１５】
以上のような手順により、路面μ推定値演算部４７は、前輪の制駆動力Ｆｘｆ、横力Ｆｙｆ及びスリップ度Ｚ（Ｚｆ）を基に、前輪についての現在の走行路面の路面μを得る。そして、路面μ推定値演算部４７は、同様な手順により、後輪の制駆動力Ｆｘｒ、横力Ｆｙｒ及びスリップ度Ｚ（Ｚｒ）を基に、後輪について現在の走行路面の路面μを得る。
【０１１６】
（動作）
図３８を用いて説明する。
先ず、車体走行状態推定装置８では、車体速度演算部４１が車体速度を算出する（ステップＳ３１）。車体走行状態推定装置８では、スリップ率演算部４５がその車体速度を基に、前後輪それぞれのスリップ率λｆ，λｒを算出する（ステップＳ３２）。さらに、車体走行状態推定装置８では、タイヤスリップ角演算部４３が前後輪それぞれのスリップ角βｔｆ，βｔｒを算出する（ステップＳ３３）。一方、車体走行状態推定装置８では、制駆動力演算部４６が前後輪それぞれの制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒを算出する（ステップＳ３４）。さらに、車体走行状態推定装置８では、タイヤ横力演算部４４が前後輪それぞれについて横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを算出する（ステップＳ３５）。
【０１１７】
そして、車体走行状態推定装置８では、路面μ推定値演算部４７が、前後輪のスリップ率λｆ，λｒ、前後輪のスリップ角βｔｆ，βｔｒ、前後輪の制駆動力Ｆｘｆ，Ｆｘｒ及び前後輪の横力Ｆｙｆ，Ｆｙｒを基に路面μを推定する。車体走行状態推定装置８は、算出した路面μ推定値をＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２に出力する。
ＥＰＳＥＣＵ６は、路面μ推定値を基に、操舵アシスト指令によりＥＰＳモータ７を制御する。具体的には、ＥＰＳＥＣＵ６は、路面μ推定値が小さくなるほど、ＥＰＳモータ７の出力を低減させる制御を行う。
【０１１８】
また、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値を基に、駆動トルク指令値により制駆動モータ２１ＦＬ〜２１ＲＲを制御する。具体的には、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値が小さくなるほど駆動トルク指令値を小さくして駆動力の出力を抑制する制御を行う。又は、制駆動モータＥＣＵ２２は、路面μ推定値が小さくなるほど制動トルク指令値を小さくして制動力の出力を抑制する制御を行う。
【０１１９】
（実施形態の変形例）
（１）この実施形態では、タイヤ特性相関関係マップが、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現された３Ｄ特性マップである。これに対して、３Ｄ特性マップ（タイヤ特性相関関係マップ）を、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものとすることもできる。
【０１２０】
（２）この実施形態では、３Ｄ特性マップを得る基準路面として乾燥アスファルトといったようなドライ路面を想定して、その路面μ値をμ＝１．０にしている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、潤湿路面や凍結路面を基準路面として３Ｄ特性マップを作成することもできる。なお、基準路面を高路面μとすれば、計器ノイズ等の外乱を相対的に抑えることができるといった利点がある。
【０１２１】
（３）この実施形態では、制駆動力Ｆｘ及び横力Ｆｙを同時に様々な方向に振って、すなわち、合力の方向を様々に振って、３Ｄ特性マップを得ている。これに対して、前後方向（制駆動力Ｆｘ）の２Ｄの特性マップと横方向（横力Ｆｙ）の２Ｄのμ特性マップとを別々に得て、それら２Ｄ特性マップ間を補完して３Ｄ特性マップを得ることもできる。この場合、２Ｄ特性マップ間を楕円近似して補完する。
【０１２２】
（４）この実施形態では、操舵制御（操舵反力付加制御）により車両の旋回挙動又は横方向挙動を制御している。これに対して、ＶＤＣ（Vehicle DynamicsControl）等の左右輪の制駆動力差による旋回制御により車両挙動を制御することもできる。これにより、さらに応答性の速い車両挙動安定化制御（横滑り防止制御）を実現することができる。
（５）この実施形態では、前輪操舵車両を例に挙げている。これに対して、後輪操舵車両とすることもできる。
【０１２３】
（６）この実施形態では、前後輪それぞれについて路面μを算出している。これに対して、左右輪それぞれ（４輪別々）について路面μを算出することもできる。また、全輪について、ある一つの路面μを算出することもできる。
（７）この実施形態では、路面μを基に操舵制御するＥＰＳＥＣＵ６と、路面μを基に制駆動力制御する制駆動モータＥＣＵ２２とを備えている。これに対して、ＥＰＳＥＣＵ６及び制駆動モータＥＣＵ２２の何れか一方だけを備えることもできる。すなわち、路面μを基に、制駆動力制御及び操舵制御の何れか一方だけを実施することもできる。
【０１２４】
なお、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置を実現する。また、制駆動力演算部４６は、車輪の制駆動力を検出する制駆動力検出手段を実現する。また、タイヤ横力演算部４４は、前記車輪の横力を検出する横力検出手段を実現する。また、タイヤスリップ角演算部４３及びスリップ率演算部４５は、前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段を実現する。また、路面μ推定値演算部４７及び３Ｄ特性マップ４７ａは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したタイヤ特性相関関係マップを実現する。また、路面μ推定値演算部４７は、前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力、前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段を実現する。
【０１２５】
また、この実施形態では、前記タイヤ特性相関関係マップは、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
ここで、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数とは、基準路面摩擦係数以外の任意の路面摩擦係数である。
【０１２６】
また、この実施形態では、前記路面摩擦係数算出手段は、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力及び前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを実現する。
【０１２７】
また、この実施形態では、車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度並びにタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出ステップと、を有し、前記タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、前記路面摩擦係数算出ステップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する車両接地面摩擦状態推定方法を実現する。
【０１２８】
（実施形態の効果）
（１）基準路面摩擦係数の基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
【０１２９】
そして、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間でみると、基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であるときに、基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比と、３次元空間の原点と制駆動力、横力及びスリップ度が示す実測値との間の距離と、原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比とは、幾何学的にみて一致する。
【０１３０】
よって、３次元空間の原点と検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び実測値を含む直線がタイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と該原点との間の距離との比、及び基準路面摩擦係数から、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。
これにより、車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出して、現在の路面の路面摩擦係数を算出できる。この結果、スリップが発生する前に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３１】
（２）タイヤ特性相関関係マップは、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現されたものである。
これにより、高い精度でかつ簡単に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（３）タイヤ特性相関関係マップは、車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものである。
これにより、高い精度でかつ簡単に現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３２】
（４）スリップ度は、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とを成分とした値である。
これにより、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とに対応して現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（５）スリップ度は、車輪のスリップ率及び車輪のスリップ角それぞれの無次元値を合成した値である。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【０１３３】
（６）車輪のスリップ率を基準路面で車輪の制駆動力が飽和する車輪のスリップ率で除すことで、車輪のスリップ率の無次元値を得ている。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
（７）車輪のスリップ角を基準路面で車輪の横力が飽和する車輪のスリップ角で除すことで、車輪のスリップ角の無次元値を得ている。
無次元化したことで一般化したスリップ度を基に、現在の路面の路面摩擦係数を推定できる。
【符号の説明】
【０１３４】
４３ タイヤスリップ角演算部、４４ タイヤ横力演算部、４５ スリップ率演算部、４６ 制駆動力演算部、４７ 路面μ推定値演算部、４７ａ ３Ｄ特性マップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置において、
車輪の制駆動力を検出する制駆動力検出手段と、
前記車輪の横力を検出する横力検出手段と、
前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段と、
基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したタイヤ特性相関関係マップと、
前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力、前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段と、を備え、
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、
前記路面摩擦係数算出手段は、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力及び前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項２】
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項３】
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項４】
前記スリップ度は、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とを成分とした値であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項５】
前記スリップ度は、車輪のスリップ率及び車輪のスリップ角それぞれの無次元値を成分とした値であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項６】
前記車輪のスリップ率を前記基準路面で車輪の制駆動力が飽和する車輪のスリップ率で除すことで、前記車輪のスリップ率の無次元値を得ていることを特徴とする請求項５に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項７】
前記車輪のスリップ角を前記基準路面で車輪の横力が飽和する車輪のスリップ角で除すことで、前記車輪のスリップ角の無次元値を得ていることを特徴とする請求項５又は６に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項８】
車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、
車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度並びにタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出ステップと、を有し、
前記タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、
前記路面摩擦係数算出ステップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定方法。
【請求項１】
車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定装置において、
車輪の制駆動力を検出する制駆動力検出手段と、
前記車輪の横力を検出する横力検出手段と、
前記車輪のスリップ度を検出するスリップ度検出手段と、
基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したタイヤ特性相関関係マップと、
前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力、前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度及びタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出手段と、を備え、
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、
前記路面摩擦係数算出手段は、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記制駆動力検出手段が検出した現在の制駆動力、前記横力検出手段が検出した現在の横力及び前記スリップ度検出手段が検出した現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項２】
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間に存在するものとして、連続した３次元曲面として表現されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項３】
前記タイヤ特性相関関係マップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を変数として数式表現されたものであることを特徴とする請求項１に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項４】
前記スリップ度は、車輪のスリップ率と車輪のスリップ角とを成分とした値であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項５】
前記スリップ度は、車輪のスリップ率及び車輪のスリップ角それぞれの無次元値を成分とした値であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項６】
前記車輪のスリップ率を前記基準路面で車輪の制駆動力が飽和する車輪のスリップ率で除すことで、前記車輪のスリップ率の無次元値を得ていることを特徴とする請求項５に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項７】
前記車輪のスリップ角を前記基準路面で車輪の横力が飽和する車輪のスリップ角で除すことで、前記車輪のスリップ角の無次元値を得ていることを特徴とする請求項５又は６に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。
【請求項８】
車両の車輪の接地面グリップ特性を推定するための車両接地面摩擦状態推定方法において、
車輪の制駆動力、横力及びスリップ度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度並びにタイヤ特性相関関係マップを基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出ステップと、を有し、
前記タイヤ特性相関関係マップは、基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度の相関関係で成立する３次元曲面を表すタイヤ特性をモデル化したものであり、前記基準路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比と基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力とスリップ度との比が同一であれば、前記基準路面での制駆動力と横力との合力と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面での制駆動力と横力との合力との比、又は前記基準路面でのスリップ度と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比が、基準路面摩擦係数と、基準路面摩擦係数とは異なる路面摩擦係数との比を示す特性を有し、
前記路面摩擦係数算出ステップは、前記車輪の制駆動力、車輪の横力及び車輪のスリップ度を座標軸とする３次元空間における、該制動力、横力及びスリップ度が零である原点と前記検出ステップで検出した現在の制駆動力、現在の横力及び現在のスリップ度が示す実測値との間の距離と、前記原点及び前記実測値を含む直線が前記タイヤ特性相関関係マップと交じわる交点と前記原点との間の距離との比を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
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【図４】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
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【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２０１０−２００５５６（Ｐ２０１０−２００５５６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４８５９（Ｐ２００９−４４８５９）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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