JP5206490B2 - Vehicle ground contact surface friction state estimation apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、車輪接地面の摩擦状態或いは車輪の路面グリップ状態を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating a friction state of a wheel contact surface or a road surface grip state of a wheel.
従来技術として、駆動輪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に最適なトルク制御を行うものがある。 As a conventional technique, there is one that estimates the road surface μ from the maximum value of the rotational angular acceleration of the drive wheel and performs optimal torque control so that the drive wheel does not slip.
ところで、特許文献1は回転角加速度の最大値から路面μを推定するものである。これに対して、検出値とタイヤモデル(例えばマップ)とを比較することで、路面μを推定することも考えられる。
しかし、タイヤモデルの基準になったタイヤからタイヤ特性(グリップ力等)が異なるタイヤに履き換えた場合には、該タイヤモデルを用いた路面μの推定精度が低下してしまう恐れがある。
本発明の課題は、タイヤ特性の影響を受けないタイヤモデルに基づいて高い精度で路面μを推定することである。
Incidentally,
However, when the tire used as the reference of the tire model is replaced with a tire having different tire characteristics (grip force or the like), there is a risk that the estimation accuracy of the road surface μ using the tire model is lowered.
An object of the present invention is to estimate the road surface μ with high accuracy based on a tire model that is not affected by tire characteristics.
前記課題を解決するために、本発明は、基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線を表すタイヤ特性を想定してモデル化したタイヤ特性相関関係マップを備える。
そして、本発明は、検出したタイヤ力と検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域検出値比を得る。また、本発明は、想定したタイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との線形域基準値比を得る。そして、本発明は、線形域検出値比と線形域基準値比との比を補正係数とし、補正係数を基にタイヤ特性相関関係マップを補正する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention assumes tire characteristics representing a characteristic line established by the correlation between the tire force of the wheel obtained by the reference road surface of the reference road surface friction coefficient by the reference tire and the slip degree of the wheel. A tire characteristic correlation map modeled in this way is provided.
The present invention obtains a linear range detection value ratio that is a ratio of the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship. Further, the present invention obtains a linear region reference value ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force and the slip degree of the assumed tire characteristic correlation map is a linear relationship. In the present invention, the ratio between the linear range detection value ratio and the linear range reference value ratio is used as a correction coefficient, and the tire characteristic correlation map is corrected based on the correction coefficient.
ここで、タイヤ特性が異なるとき、タイヤ力とスリップ度との相関関係も異なることがある。このとき、その相関関係が直線関係となる領域のタイヤ力とスリップ度との比も異なるものとなる。
このような場合に、タイヤ力とスリップ度との相関関係の変化と、その相関関係が直線関係となる領域のタイヤ力とスリップ度との比の変化との間には、ある相関がある。
Here, when the tire characteristics are different, the correlation between the tire force and the slip degree may be different. At this time, the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation is linear is also different.
In such a case, there is a correlation between the change in the correlation between the tire force and the slip degree and the change in the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation is a linear relationship.
本発明によれば、線形域検出値比と線形域基準値比とを基に、タイヤ特性相関関係マップを該線形域検出値比が得られるタイヤ特性のものに合致させることができる。
これにより、タイヤモデルを構成するタイヤ特性相関関係マップを実際のタイヤ特性のものに合致させることができるため、タイヤ特性の影響を受けないタイヤモデルに基づいて高い精度で路面μを推定できる。
According to the present invention, based on the linear range detection value ratio and the linear range reference value ratio, the tire characteristic correlation map can be matched with that of the tire characteristic from which the linear range detection value ratio can be obtained.
Thereby, since the tire characteristic correlation map which comprises a tire model can be matched with the thing of an actual tire characteristic, road surface (micro | micron | mu) can be estimated with high precision based on the tire model which is not influenced by a tire characteristic.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Technology that is the premise of the embodiment)
First, a technique that is a premise of the present embodiment will be described.
(1) Relationship between wheel slip ratio and wheel braking / driving force FIG. 1 shows a tire characteristic curve. This tire characteristic curve shows a general correlation established between the slip ratio λ of the drive wheel and the braking / driving force (or longitudinal force) Fx of the drive wheel. For example, a tire characteristic curve is obtained from a tire model such as MagicFormula. Here, the braking / driving force Fx is a force acting on the ground from the tire. The braking / driving force Fx corresponds to the wheel force acting on the wheel on the ground contact surface. The slip ratio λ of the wheel corresponds to the slip degree of the wheel.
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。 As shown in FIG. 1, in the tire characteristic curve, the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx changes from linear (linear relationship) to non-linear (curve relationship) as the absolute value of the slip rate λ increases. That is, in the tire characteristic curve, when the slip ratio λ is within a predetermined range from zero, a linear relationship is established between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx. In the tire characteristic curve, when the slip ratio λ (absolute value) increases to some extent (exceeding the predetermined range), the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx becomes a non-linear relationship. Thus, the tire characteristic curve has a linear portion and a non-linear portion.
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。
Such a transition between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx or a transition from a linear relationship to a non-linear relationship is obvious when attention is paid to the slope of the tangent line of the tire characteristic curve. The slope of the tangent line of the tire characteristic curve here is a value indicated by a partial differential coefficient with respect to a ratio between a change amount of the slip ratio λ and a change amount of the braking / driving force Fx, that is, the slip ratio λ of the braking / driving force Fx. is there.
Here, as shown in FIG. 1, arbitrary straight lines a, b, c, d,... Passing through the origin of the tire characteristic curve are drawn. Then, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve can be obtained at the intersections with arbitrary straight lines a, b, c, d,. The slope of the tangent line of the tire characteristic curve is different at each intersection. By paying attention to the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve, it is possible to know the relationship between the slip ratio λ and the braking / driving force Fx or the state of transition from the linear relationship to the nonlinear relationship.
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。 Thereby, estimation of the friction state of the tire is also possible. For example, as shown in FIG. 1, if the tire characteristic curve is at a position x0 that is close to the linear region even in the non-linear region, it can be estimated that the tire friction state is in a stable state. And if the friction state of a tire is in a stable state, for example, it can be estimated that the tire is at a level at which its ability can be exhibited. Alternatively, it can be estimated that the vehicle is in a stable state.
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。 FIG. 2 shows tire characteristic curves and friction circles of various road surfaces μ. FIG. 2A shows tire characteristic curves of various road surfaces μ. 2 (b) to 2 (d) show the friction circle of each road surface μ. The road surface μ is, for example, 0.2, 0.5, or 1.0. As shown in FIG. 2 (a), the tire characteristic curve shows the same tendency qualitatively at each road surface μ. Further, as shown in FIGS. 2B to 2D, the friction circle becomes smaller as the road surface μ becomes smaller. That is, the braking / driving force that the tire can tolerate decreases as the road surface μ decreases. As described above, the tire characteristics are characteristics using the road surface friction coefficient (road surface μ) as a parameter. For this reason, as shown in FIG. 2, depending on the value of the road surface friction coefficient, a tire characteristic curve in the case of low friction, a tire characteristic curve in the case of medium friction, a tire characteristic curve in the case of high friction, and the like. Can be obtained.
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。 FIG. 3 shows the relationship between tire characteristic curves of various road surfaces μ and arbitrary straight lines b, c, d passing through the origin of the tire characteristic curve. As shown in FIG. 3, as in FIG. 1, tangent slopes are obtained at intersections with arbitrary straight lines b, c, d for tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, for the tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at the intersections with the straight line b. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangential slopes are obtained at intersections with the straight line c. With respect to tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at intersections with the straight line d. As a result, a result can be obtained in which the tangent slopes of the tire characteristic curves of various road surfaces μ obtained at the intersections with the same straight line are the same.
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。 For example, FIG. 4 focuses on the straight line c shown in FIG. As shown in FIG. 4, the inclination of the tangent line at the intersection with the straight line c is the same in the tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, the ratio (Fx1 / λ1) between the braking / driving force Fx1 and the slip ratio λ1 indicating the intersection x1 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.2 is obtained. Further, a ratio (Fx2 / λ2) between the braking / driving force Fx2 and the slip ratio λ2 indicating the intersection x2 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.5 is obtained. Further, a ratio (Fx3 / λ3) between the braking / driving force Fx3 and the slip ratio λ3 indicating the intersection point x3 with the tire characteristic curve where the road surface μ is μ = 1.0 is obtained. Each value thus obtained is the same value. And the inclination of the tangent in each of these intersection x1, x2, x3 becomes the same value.
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。
Thus, even if the road surface μ is different, the slope of the tangent line is the same for each tire characteristic curve at the value (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. Become.
The ratio of the braking / driving force Fx obtained between the different tire characteristic curves with respect to the values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same in each tire characteristic curve. Alternatively, the ratio between the slip ratios λ is equal to the ratio of the road surface μ.
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との比の関係を説明する。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。
With reference to FIG. 5, the relationship between the ratio between the braking / driving force Fx or the ratio between the slip ratios λ and the ratio between the road surface μ and each tire characteristic curve having a different road surface μ will be described. FIG. 5 shows tire characteristic curves obtained respectively on the road surface A (road surface μ = μ A ) and the road surface B (road surface μ = μ B ) having different road surfaces μ.
As shown in FIG. 5, the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same (λ, Fx) (values indicated by ■ and ● in the same figure), respectively. What is the ratio (a2 / b2) between the braking / driving force a2 and the braking / driving force b2 and the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B? It becomes the same value.
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。
Similarly, the ratio (a3 / b3) of the slip ratio a3 and the slip ratio b3, which are respectively obtained with values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. The ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B is the same value.
For this reason, the line length a1 obtained by connecting the value (λ, Fx) and the origin (0, 0) where the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same, and and the ratio of the line length b1 (a1 / b1), becomes the same value as the ratio of the road surface mu values mu B of the road surface mu values mu a and the road surface B of road surface a (μ a / μ B) . This can be proved geometrically as follows.
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、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。
The triangle that can be drawn using the tire characteristic curve of road surface A (triangle with sides a1, a2, and a3) and the triangle that can be drawn using the tire characteristic curve of road surface B (triangle with sides b1, b2, and b3) are similar. It becomes a triangle. From this, the ratio of a1 and b1, the ratio of a2 and b2, and the ratio of a3 and b3 are the same value (a1: b1 = a2: b2 = a3: b3). And the ratio (a2 / b2) of a2 and b2 regarding the braking / driving force Fx and the ratio (a3 / b3) of a3 and b3 regarding the slip ratio λ are the values of the road surface μ μ value μ A and the road surface B. It becomes the same value as the ratio (μ A / μ B ) with the road surface μ value μ B. Accordingly, the ratio (a1 / b1) between the line length a1 and the line length b1 is the same value as the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B. The following conclusion can be obtained.
As described above, if the ratio between the braking / driving forces Fx, the ratio between the slip ratios λ, or the ratio between the line lengths can be known, the ratio of the road surface μ can be known.
図6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6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6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。 FIG. 6 shows the relationship between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ obtained on road surfaces having different road surfaces μ. In FIG. 6, the vibration waveform indicates actual measurement values obtained on the Dry road, the Wet road, and the low μ road. A dotted line indicates a characteristic curve of a tire (normal tire) on each road surface. As shown in FIG. 6, the tire characteristic curve on each road surface with different road surface μ maintains the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ, but the braking / driving force Fx decreases as the road surface μ decreases. And the slip ratio λ becomes small.
図7は、スタッドレスタイヤについて、路面μが異なる路面で得た制駆動力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(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。
FIG. 7 shows the relationship between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ obtained on the road surface with different road surface μ for the studless tire. In FIG. 7, the vibration waveform indicates actual values obtained on the Dry road, the Wet road, and the low μ road. Moreover, a dotted line shows the tire characteristic curve in each road surface. A thick dotted line indicates a tire characteristic curve of a normal tire.
As shown in FIG. 7, the tire characteristic curve (thin dotted line) on each road surface with different road surface μ maintains the ratio (Fx / λ) of braking / driving force Fx and slip ratio λ, but the road surface μ is small. As it is, the braking / driving force Fx and the slip ratio λ are reduced. Furthermore, the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and slip ratio λ of the tire characteristic curve (thick dotted line) of the normal tire, and the braking / driving force Fx and slip of the tire characteristic curve (thin dotted line) of the studless tire The ratio (Fx / λ) to the rate λ is the same value. That is, the tire characteristic curve of the normal tire and the tire characteristic curve of the studless tire have a similar shape. That is, even when the gripping force, the tire surface shape, and the like are different as in a studless tire, the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ of the tire characteristic curve of the normal tire is the same value.
図8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8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8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。 FIG. 8 shows the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ at an arbitrary point of the tire characteristic curve and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve at that arbitrary point (the braking / driving force / ∂slip ratio). ). In FIG. 8, the values obtained at each road surface μ (for example, μ = 0.2, 0.5, 1.0) are plotted. As shown in FIG. 8, regardless of the road surface μ, the ratio of the braking / driving force Fx to the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve show a constant relationship.
図9は、前記図8のプロット点を基に得た特性曲線を示す。図9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9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と言える。しかし、図1と区別して、図9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。
FIG. 9 shows a characteristic curve obtained based on the plotted points in FIG. As shown in FIG. 9, in this characteristic curve, the ratio of the braking / driving force Fx to the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve are always constant regardless of the road surface μ. It will be shown.
That is, this characteristic curve is established even on a road surface having a different road surface μ, such as a dry asphalt road surface or a frozen road surface. Alternatively, it can be said that the characteristic curve includes a high friction tire characteristic curve for a high friction road surface having a high friction coefficient and a low friction tire characteristic curve for a low friction road surface having a low friction coefficient lower than the high friction coefficient. Thus, it can be said that the characteristic curve shown in FIG. 9 shows the tire characteristic curve, as in FIG. However, in distinction from FIG. 1, the characteristic curve of FIG. 9 can also be called, for example, a grip characteristic curve.
この図9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。 As shown in FIG. 9, in the region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is small (small ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve is a negative value. In this region, as the ratio (Fx / λ) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve once decreases and then increases. Here, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve being a negative value indicates that the partial differential coefficient relating to the slip ratio of the braking / driving force is a negative value.
また、図9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。 Further, as shown in FIG. 9, in a region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is large (large ratio region), the slope of the tangent line of the grip characteristic curve becomes a positive value. In this region, as the ratio (Fx / λ) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve increases. That is, in the region where the ratio (Fx / λ) between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is large, the grip characteristic curve has a monotonically increasing function.
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。 Here, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve being a positive value indicates that the partial differential coefficient relating to the slip ratio of the braking / driving force is a positive value. In addition, the maximum inclination of the tangent line of the tire characteristic curve indicates that the inclination of the tangent line is in the linear region of the tire characteristic curve. In the linear region, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve always shows a constant value regardless of the ratio between the braking / driving force Fx and the slip ratio λ.
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。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。 The slope of the tangent to the tire characteristic curve that can be obtained in this way (μ slope, hereinafter also referred to as Cp value) is a grip characteristic parameter, a variable that represents the grip state of the tire, or saturation of the force that the tire can exert in the lateral direction. It becomes a parameter indicating the state. Specifically, when the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is a positive value, it indicates that a larger braking / driving force Fx can be generated by increasing the slip ratio λ. When the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is zero or a negative value, it indicates that the braking / driving force Fx does not increase even if the slip ratio λ is increased and may decrease. Thus, it can be known from the slope of the tangent to the tire characteristic curve that the grip force of the tire is in the limit region. Thereby, for example, even when the wheel grip force is in the limit region, it is possible to appropriately estimate the margin of the tire grip force with respect to the friction limit.
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9)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、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。
A grip characteristic curve (FIG. 9) can be obtained by performing partial differential calculation on the tire characteristic curve (FIG. 1) and drawing continuously.
As described above, the inventor of the present application has the same tangential slope at the intersection of any one straight line passing through the origin of the tire characteristic curve and the tire characteristic curve for the tire characteristic curve of each road surface μ. I found a spot. That is, with respect to the tire characteristic curve of each road surface μ, a point was found where the slope of the tangent line was the same at the value (λ, Fx) where the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ was the same.
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9)。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。
Thereby, the inventor of the present application has a characteristic curve (grip characteristic curve) having a relationship between the ratio of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ (Fx / λ) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve regardless of the road surface μ. The result which can be expressed as was obtained (FIG. 9). By using this result, if the braking / driving force Fx and the slip ratio λ are known, based on the characteristic curve (grip characteristic curve), the information on the frictional state of the tire can be obtained without requiring information on the road surface μ. Can be obtained.
Further, the inventor of the present application uses a tire characteristic curve with different road surface μ, and the braking / driving forces Fx between the braking / driving forces Fx at values (λ, Fx) at which the ratio (Fx / λ) of the braking / driving force Fx and the slip ratio λ is the same. It has been found that the ratio, the ratio between the slip ratios λ or the ratio between the line lengths becomes equal to the ratio of the road surface μ.
Thereby, if the ratio between the braking / driving forces Fx, the ratio between the slip ratios λ, or the ratio between the line lengths is known, the ratio of the road surface μ can be known.
(2)車輪のスリップ角と車輪の横力との関係
図10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。
(2) Relationship between wheel slip angle and wheel lateral force FIG. 10 shows a tire characteristic curve. This tire characteristic curve shows a general correlation established between the wheel slip angle βt and the wheel lateral force Fy. For example, by tuning a tire model based on experimental data, an equivalent characteristic diagram (tire characteristic curve) for two wheels is obtained for each of the front and rear wheels. Here, for example, a tire model is constructed on the basis of a magic formula. The lateral force Fy is a value represented by a cornering force or a side force. Here, the lateral force Fy is a force acting on the ground from the tire. Further, the lateral force Fy corresponds to the wheel force acting on the wheel on the ground contact surface. The wheel slip angle βt corresponds to the slip degree of the wheel.
図10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。 As shown in FIG. 10, in the tire characteristic curve, the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy changes from linear to non-linear as the absolute value of the slip angle βt increases. That is, in the tire characteristic curve, when the slip angle βt is within a predetermined range from zero, a linear relationship is established between the slip angle βt and the lateral force Fy. In the tire characteristic curve, when the slip angle βt (absolute value) increases to some extent (exceeding the predetermined range), the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy becomes a non-linear relationship. Thus, the tire characteristic curve has a linear portion and a non-linear portion.
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10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10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。
The transition from the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy or the linear relationship to the non-linear relationship is obvious when attention is paid to the slope (gradient) of the tangent line of the tire characteristic curve. The inclination of the tangent line of the tire characteristic curve here is a value represented by a ratio of a change amount of the slip angle βt and a change amount of the lateral force Fy, that is, a partial differential coefficient related to the slip angle βt of the lateral force Fy.
Here, as shown in FIG. 10, arbitrary straight lines a, b, c,... Passing through the origin of the tire characteristic curve are drawn. Then, the tangent slope of the tire characteristic curve can be obtained at the intersections (intersections indicated by circles in FIG. 10) with arbitrary straight lines a, b, c,... Intersecting the tire characteristic curve. The slope of the tangent line of the tire characteristic curve is different at each intersection. By paying attention to the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve, it is possible to know the relationship between the slip angle βt and the lateral force Fy or the state of transition from the linear relationship to the non-linear relationship.
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10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。 Thereby, estimation of the friction state of the tire is also possible. For example, as shown in FIG. 10, if the tire characteristic curve is at a position x0 close to the linear region even in the non-linear region, it can be estimated that the tire friction state is in a stable state. And if the friction state of a tire is a stable state, it can be estimated that a tire is in the level which can exhibit the capability, for example. Alternatively, it can be estimated that the vehicle is in a stable state.
図11は、各種路面μのタイヤ特性曲線と摩擦円を示す。図11(a)は、各種路面μのタイヤ特性曲線を示す。図11(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11(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11(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11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。 FIG. 11 shows tire characteristic curves and friction circles of various road surfaces μ. FIG. 11A shows tire characteristic curves of various road surfaces μ. FIGS. 11B to 11D show the friction circle of each road surface μ. The road surface μ is, for example, 0.2, 0.5, or 1.0. As shown in FIG. 11 (a), the tire characteristic curve shows the same tendency qualitatively at each road surface μ. Further, as shown in FIGS. 11B to 11D, the friction circle becomes smaller as the road surface μ becomes smaller. That is, as the road surface μ decreases, the lateral force that the tire can tolerate decreases. As described above, the tire characteristics are characteristics using the road surface friction coefficient (road surface μ) as a parameter. Therefore, as shown in FIG. 11, according to the value of the road surface friction coefficient, a tire characteristic curve in the case of low friction, a tire characteristic curve in the case of medium friction, a tire characteristic curve in the case of high friction, and the like can be obtained. it can.
図12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12に示すように、前記図12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。 FIG. 12 shows a relationship between tire characteristic curves of various road surfaces μ and arbitrary straight lines a, b, c passing through the origin. As shown in FIG. 12, as in FIG. 12, tangent slopes are obtained at intersections with arbitrary straight lines a, b, c for tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, for the tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at the intersections with the straight line a. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangent slopes are obtained at intersections with the straight line b. For tire characteristic curves on various road surfaces μ, tangential slopes are obtained at intersections with the straight line c. As a result, a result can be obtained in which the tangent slopes of the tire characteristic curves of various road surfaces μ obtained at the intersections with the same straight line are the same.
例えば、図13では、前記図12に示した直線cに着目している。図13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。 For example, in FIG. 13, attention is paid to the straight line c shown in FIG. As shown in FIG. 13, the slope of the tangent at the intersection with the straight line c is the same for the tire characteristic curves of various road surfaces μ. That is, the ratio (Fy1 / βt1) between the lateral force Fy1 and the slip angle βt1 indicating the intersection x1 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.2 is obtained. Further, a ratio (Fy2 / βt2) between the lateral force Fy2 and the slip angle βt2 indicating the intersection x2 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 0.5 is obtained. Further, a ratio (Fy3 / βt3) between the lateral force Fy3 and the slip angle βt3 indicating the intersection x3 with the tire characteristic curve with the road surface μ of μ = 1.0 is obtained. Each value thus obtained is the same value. And the inclination of the tangent line in each intersection x1, x2, x3 becomes the same value.
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。
Thus, even if the road surface μ is different, the slope of the tangent line is the same for each tire characteristic curve at the value (βt, Fy) where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same. .
Then, regarding the values (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same in each tire characteristic curve, the ratio or slip angle between the lateral forces Fy obtained with different tire characteristic curves. The ratio between βt is equal to the ratio of the road surface μ.
図14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の比とが等しくなることを説明する。図14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14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。
With reference to FIG. 14, it will be described that the ratio of the lateral forces Fy or the ratio of the slip angles βt and the ratio of the road surface μ are equal for each tire characteristic curve having a different road surface μ. FIG. 14 shows tire characteristic curves obtained on a road surface A (road surface μ = μ A ) and a road surface B (road surface μ = μ B ) having different road surfaces μ.
As shown in FIG. 14, the values (βt, Fy) in which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt are the same (values indicated by ■ and ● in the same figure), respectively. The ratio of the lateral force a2 and the lateral force b2 (a2 / b2) and the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B are the same value. Become.
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。
Similarly, the ratio (a3 / b3) between the slip ratio a3 and the slip ratio b3, which are respectively obtained with values (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same, The ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B is the same value.
Therefore, the tire characteristic curve obtained on the road surface A and the tire characteristic curve obtained on the road surface B have the same ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt (βt, Fy). ) And the origin (0, 0), respectively, the ratio (a1 / b1) of the line length a1 and the line length b1, and the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B The ratio (μ A / μ B ) is the same value. This can be proved geometrically as follows.
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、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。 A triangle (triangle with sides a1, a2 and a3) obtained using the tire characteristic curve of road surface A and a triangle (triangle with sides b1, b2 and b3) obtained using the tire characteristic curve of road surface B, and Becomes a similar triangle. From this, the ratio of a1 and b1, the ratio of a2 and b2, and the ratio of a3 and b3 are the same value (a1: b1 = a2: b2 = a3: b3). The ratio of a2 and b2 for the lateral force Fy and the ratio of a3 and b3 for the slip angle βt are the ratio of the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B (μ A / Μ B ). Accordingly, the ratio (a1 / b1) between the line length a1 and the line length b1 is the same value as the ratio (μ A / μ B ) between the road surface μ value μ A of the road surface A and the road surface μ value μ B of the road surface B. The following conclusion can be obtained.
図15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はスリップ度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。
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14に示したような関係を得ることができる。
In FIG. 15, the horizontal axis represents the slip degree S and the vertical axis represents the tire force F.
Here, the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F, and the slip ratio λ and the slip angle βt can be considered as the slip degree S. Further, for example, the resultant force of the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F.
Thus, since the braking / driving force Fx and the lateral force Fy can be considered as the tire force F, and the slip ratio λ and the slip angle βt can be considered as the slip degree S, the tire force F and the slip degree S are also shown in FIGS. 14 can be obtained.
よって、図15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。
図16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16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。
Therefore, as shown in FIG. 15, for each tire characteristic curve with different road surface μ, the ratio between tire forces F (a2 / b2), the ratio between slip degrees S (a3 / b3), or the ratio of line lengths (a1 / and b1), the ratio of the road surface μ (μ a / μ B) and are equal.
FIG. 16 shows the relationship between the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt at an arbitrary point of the tire characteristic curve and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve at that arbitrary point (∂Fy / ∂βt). Indicates. As shown in FIG. 16, the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt and the tangent line of the tire characteristic curve for each road surface μ (for example, μ = 0.2, 0.5, 1.0). Shows a certain relationship with the slope.
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16に示す特性曲線は、図10と同様に、タイヤ特性曲線を示している。図10と区別して、図16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。 That is, this characteristic curve is established even on a road surface having a different road surface μ, such as a dry asphalt road surface or a frozen road surface. Alternatively, it can be said that the characteristic curve includes a high friction tire characteristic curve for a high friction road surface having a high friction coefficient and a low friction tire characteristic curve for a low friction road surface having a low friction coefficient lower than the high friction coefficient. Here, the characteristic curve shown in FIG. 16 is a tire characteristic curve as in FIG. Differentiating from FIG. 10, the characteristic curve of FIG. 16 can also be called a grip characteristic curve, for example.
この図16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。 As shown in FIG. 16, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is small (small ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve becomes a negative value. In this region, as the ratio (Fy / βt) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve once decreases and then increases. Here, the negative slope of the tangent of the tire characteristic curve indicates that the partial differential coefficient regarding the slip angle of the lateral force is a negative value.
また、図16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。 Further, as shown in FIG. 16, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is large (large ratio region), the tangent slope of the tire characteristic curve becomes a positive value. In this region, as the ratio (Fy / βt) increases, the tangential slope of the tire characteristic curve increases. That is, in the region where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is large, the grip characteristic curve has a monotonically increasing function.
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。 Here, the inclination of the tangent line of the tire characteristic curve being a positive value indicates that the partial differential coefficient regarding the slip angle of the lateral force is a positive value. In addition, the maximum inclination of the tangent line of the tire characteristic curve indicates that the inclination of the tangent line is in the linear region of the tire characteristic curve. In the linear region, the slope of the tangent line of the tire characteristic curve always shows a constant value regardless of the ratio between the lateral force Fy and the slip angle βt.
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。 The tangential slope (μ slope) of the tire characteristic curve that can be obtained in this way is a grip characteristic parameter, a variable that represents the grip state of the tire, or a parameter that represents a saturated state of force that the tire can exert in the lateral direction. Specifically, when the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is a positive value, it indicates that a stronger lateral force Fy (cornering force or the like) can be generated by increasing the slip angle βt. If the slope of the tangent line of the tire characteristic curve is zero or a negative value, it indicates that even if the slip angle βt is increased, the lateral force Fy (cornering force or the like) does not increase and may decrease. Thus, it can be known from the slope of the tangent to the tire characteristic curve that the grip force of the tire is in the limit region. Thereby, for example, even when the wheel grip force is in the limit region, it is possible to appropriately estimate the margin of the tire grip force with respect to the friction limit.
なお、タイヤ特性曲線(図10)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16)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。
Note that the grip characteristic curve (FIG. 16) can be obtained by performing partial differential calculation on the tire characteristic curve (FIG. 10) and drawing continuously.
As described above, the inventor of the present application has the same tangential slope at the intersection of any one straight line passing through the origin of the tire characteristic curve and the tire characteristic curve for the tire characteristic curve of each road surface μ. I found a spot. That is, the tire characteristic curve of each road surface μ was found to have the same tangent slope at a value (βt, Fy) at which the ratio (Fy / βt) of the lateral force Fy to the slip angle βt is the same.
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16)。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。
Accordingly, the inventor of the present application uses a characteristic curve (grip characteristic curve) having a relationship between the ratio of the lateral force Fy and the slip angle βt (Fy / βt) and the slope of the tangent line of the tire characteristic curve regardless of the road surface μ. The result which can be expressed was obtained (FIG. 16). By using this result, if the lateral force Fy and the slip angle βt are known, information on the friction state of the tire is obtained based on the characteristic curve (grip characteristic curve) without requiring information on the road surface μ. be able to.
Further, the inventor of the present application is a tire characteristic curve with different road surface μ, and the ratio between the lateral forces Fy at the values (βt, Fy) where the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt is the same, It has been found that the ratio between the slip angles βt or the ratio between the line lengths becomes equal to the ratio of the road surface μ.
Thereby, if the ratio between the lateral forces Fy, the ratio between the slip angles βt, or the ratio between the line lengths is known, the ratio of the road surface μ can be known.
(実施形態)
以上の技術の採用により実現した実施形態を次に説明する。
(第1の実施形態)
(構成)
第1の実施形態は、本発明を適用した車両である。図17は、車両の概略構成を示す。図17に示すように、車両は、操舵角センサ21、ヨーレイトセンサ22、横加速度センサ23、前後加速度センサ24、車輪速センサ25、EPSECU(ElectricPower Steering Electronic Control Unit)26、EPS(Electric Power Steering)モータ27及び車両走行状態推定装置28を有する。
(Embodiment)
Next, an embodiment realized by adopting the above technique will be described.
(First embodiment)
(Constitution)
The first embodiment is a vehicle to which the present invention is applied. FIG. 17 shows a schematic configuration of the vehicle. As shown in FIG. 17, the vehicle includes a
操舵角センサ21は、ステアリングホイール29と一体に回転するステアリングシャフト30の回転角を検出する。操舵角センサ21は、その検出結果(操舵角)を車両走行状態推定装置28に出力する。ヨーレイトセンサ22は、車両のヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ22は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。横加速度センサ23は、車両の横加速度を検出する。横加速度センサ23は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。前後加速度センサ24は、車両の前後加速度を検出する。前後加速度センサ24は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。車輪速センサ25は、車体の各車輪31FL〜31RRの車輪速を検出する。車輪速センサ25は、その検出結果を車両走行状態推定装置28に出力する。
The
EPSECU26は、操舵角センサ21が検出した操舵角を基に、操舵アシスト指令をEPSモータ27に出力する。ここでいう操舵アシスト指令は、操舵力アシストを行うための指令信号である。また、EPSECU26は、車両走行状態推定装置28が出力する路面μ推定値を基に、操舵アシスト指令をEPSモータ27に出力する。
EPSモータ27は、EPSECU26が出力する操舵アシスト指令を基に、ステアリングシャフト30に回転トルクを付与する。これにより、EPSモータ27は、ステアリングシャフト30に連結されているラック・アンド・ピニオン機構(ピニオン32、ラック33)、タイロッド14及びナックルアーム15を介して左右の前輪31FL,31FRの転舵を補助する。
The
The
車両走行状態推定装置28は、操舵角センサ21、ヨーレイトセンサ22、横加速度センサ23、前後加速度センサ24及び車輪速センサ25の検出結果を基に、走行路面の路面状態(路面μ)を推定する。車両走行状態推定装置28は、その推定結果をEPSECU26に出力する。
図18は、車両走行状態推定装置28の構成を示す。図18に示すように、車両走行状態推定装置28は、車体速度演算部41、車体スリップ角推定部42、タイヤスリップ角演算部43、タイヤ横力演算部44、路面μ推定値演算部45、線形域Cp値推定部(線形域μ勾配推定部)46及びマップ補正部47を有する。
The vehicle traveling
FIG. 18 shows a configuration of the vehicle running
車体速度演算部41は、車輪速センサ25が検出した車輪速及び前後加速度センサ24が検出した前後加速度を基に、車体速度を推定する。具体的には、車体速度演算部41は、従動輪31RL,31RRの車輪速の平均値、又は各車輪31FL〜31RR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。
The vehicle body
車体スリップ角推定部42は、操舵角センサ21が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイト、横加速度センサ23が検出した横加速度、前後加速度センサ24が検出した前後加速度及び車体速度演算部41が算出した車体速度を基に、車両の横滑り角(スリップ角)を推定する。
図19は、車体スリップ角推定部42の構成例を示す。図19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。
The vehicle body slip
FIG. 19 shows a configuration example of the vehicle body slip
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。 Here, A, B, C, and D are matrices determined by the linear two-wheel model of the vehicle. When the tire rudder angle is input u, and the yaw rate and lateral acceleration are output y, the state equation (output equation) of the equation (1) is as shown in the following equation (2).
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。
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。
Here, m is the vehicle mass. I is the yaw moment of inertia. l f is the distance between the vehicle center of gravity and the front axle. l r is the distance between the vehicle center of gravity and the rear axle. The cp f is the front wheel cornering power (right and left wheels total). Cp r is the rear wheel cornering power (the left and right wheels total value). V is the vehicle speed. β is the side slip angle of the vehicle. γ is the yaw rate. G y is the lateral acceleration. a 11 , a 12 , b 1 are the elements of the matrices A and B.
Based on this state equation, the yaw rate and the lateral acceleration are input, and a linear two-
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。
The linear two-
図20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20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。
FIG. 20 shows a turning vehicle running at a vehicle body side slip angle β. As shown in FIG. 20, the field force acting on the vehicle body, that is, the centrifugal force acting outward from the turning center is also generated in the direction shifted by the side slip angle β from the vehicle width direction. Therefore, the
ここで、Gxは前後加速度である。また、図21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。 Here, G x is the longitudinal acceleration. Further, as shown in FIG. 21, the balance of force due to the speed change is also taken into consideration. Thereby, when only the thing by turning is extracted, the said (3) Formula can be represented as following (4) Formula.
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22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22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。
Then, the
In the control map of FIG. 22, when the absolute value (| G y |) of the lateral acceleration G y of the vehicle is equal to or smaller than the first threshold value, the compensation gain K2 is zero. Further, if the absolute value of lateral acceleration G y of the vehicle is of the second or more threshold greater than the first threshold value, the compensation gain K2 is relatively large constant value. Further, when the absolute value of lateral acceleration G y of the vehicle is between the first threshold and the second threshold value, the absolute value becomes larger in the lateral acceleration G y, compensation gain K2 is increased.
このように、図22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22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を増大させていく。また、図22の制御マップでは、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。 Thus, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y has a value close to zero or less the first threshold value, and the compensation gain K2 is zero. Thereby, since it is not necessary to correct | amend under the condition where the turning G does not generate | occur | produce like the time of straight running, it is trying not to correct by mistake. Further, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y is greater than the first threshold value increases (e.g., becomes greater than 0.1 G), proportional to the absolute value of lateral acceleration G y Thus, the feedback gain (compensation gain) K2 is increased. Further, in the control map of FIG. 22, when the absolute value of lateral acceleration G y is equal to or greater than the second threshold value (for example, equal to or greater than 0.5G), it has a constant value to stabilize the control of the compensation gain K2. By doing so, the estimation accuracy of the side slip angle β is improved.
タイヤスリップ角演算部43は、操舵角センサ21が検出した操舵角(タイヤ舵角δ)、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ、車体速度演算部41が算出した車体速度V、及び車体スリップ角推定部42が算出した車両の横滑り角(車両のスリップ角)βを基に、下記(5)式に従って前後輪のスリップ角βf,βr(車輪のスリップ角βt)を算出する。
The tire
タイヤスリップ角演算部43は、算出した前後輪のスリップ角βf,βrを路面μ推定値演算部45及び線形域Cp値推定部46に出力する。
タイヤ横力演算部44は、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ23が検出した横加速度Gyを基に、下記(6)式に従って前後輪の横力Fyf,Fyrを算出する。
The tire slip
Tire lateral
ここで、ヨーレイトγ及び横加速度Gyは、図23に示すような値である。タイヤ横力演算部44は、算出した前後輪の横力Fyf,Fyrを路面μ推定値演算部45及び線形域Cp値推定部46に出力する。
路面μ推定値演算部45は、基準路面のタイヤ特性曲線からなる特性マップ(タイヤ特性曲線マップ)をメモリ等に格納している。例えば、前記図14に示すような路面μ値μAの路面のタイヤ特性曲線を、基準路面のタイヤ特性曲線としている。そして、路面μ推定値演算部45は、そのような基準路面のタイヤ特性曲線からなるタイヤ特性曲線マップを前後輪それぞれに対応させて有する。すなわち、路面μ推定値演算部45は、前輪2輪のタイヤ特性曲線マップ及び後輪2輪のタイヤ特性曲線マップを有する。
Here, the yaw rate γ and the lateral acceleration G y are values as shown in FIG. Tire lateral
The road surface μ estimated
例えば、事前に走行実験を行うことでタイヤ特性曲線マップを得ている。走行実験として加速円旋回走行実験を行う。これにより、基準路面での加速円旋回走行実験により、そのときに得られるスリップ角の変動と横力の変動との関係から、基準路面のタイヤ特性曲線からなるタイヤ特性曲線マップを得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤ特性曲線からなるタイヤ特性曲線マップを得ることもできる。 For example, a tire characteristic curve map is obtained by performing a running experiment in advance. As a running experiment, an acceleration circle turning running experiment is performed. As a result, a tire characteristic curve map including the tire characteristic curve of the reference road surface is obtained from the relationship between the fluctuation of the slip angle and the fluctuation of the lateral force obtained by the acceleration circle turning test on the reference road surface. It is also possible to obtain a tire characteristic curve map made up of tire characteristic curves on the reference road surface by calculations based on simulations and the like instead of running experiments.
路面μ推定値演算部45は、タイヤ特性曲線マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。
図24は、前記線長を基に、実際の走行路面の路面μ(推定値)を算出する処理の処理手順を示す。ここでは、前輪の横力Fyf及びスリップ角βtfを基に、実際の走行路面の路面μを算出している。
図24に示すように、先ずステップS1において、路面μ推定値演算部45は、前輪の横力Fyf(Fyfbとする)を検出する(タイヤ横力演算部44からの出力を得る)。
続いてステップS2において、路面μ推定値演算部45は、前輪のスリップ角βtf(βtfbとする)を検出する(タイヤスリップ角演算部43からの出力を得る)。
The road surface μ estimated
FIG. 24 shows a processing procedure for calculating the road surface μ (estimated value) of the actual traveling road surface based on the line length. Here, the road surface μ of the actual traveling road surface is calculated based on the lateral force Fy f of the front wheels and the slip angle βt f .
As shown in FIG. 24, first in step S1, the road surface μ estimated
Subsequently, in step S2, the road surface μ estimated
続いてステップS3において、路面μ推定値演算部45は、基準路面のタイヤ特性曲線(タイヤ特性曲線マップ)の原点(0,0)と実測点とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値(βtfa,Fyfa)を特定する。ここで、実測点とは、前記ステップS1及びステップS2で検出した横力Fyfb及びスリップ角βtfbが示す値(βtfb,Fyfb)である。
Subsequently, in step S3, the road surface μ estimated
このステップS3において、路面μ推定値演算部45は、車輪の横力(タイヤ力)及び車輪のスリップ角(スリップ度)を座標軸とする2次元座標において、該横力及び該スリップ角が零である2次元座標の原点に対する検出した現在の横力Fyfb及びスリップ角βtfbが示す検出点(βtfb,Fyfb)の傾きを算出する傾き算出手段を実現する。さらに、路面μ推定値演算部45は、2次元座標の原点から傾き算出手段が算出した傾きで延びる直線(後述の線長a1の直線)とタイヤ特性曲線マップとの交点である基準点を算出する基準点算出手段を実現する。
In this step S3, the road surface μ estimated
続いてステップS4において、路面μ推定値演算部45は、実際の走行路面の路面μ値μBを算出する。すなわち、路面μ推定値演算部45は、前記実測点(βtfb,Fyfb)と基準路面のタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長b1(=√(βtfb 2+Fyfb 2))を得る。また、路面μ推定値演算部45は、前記ステップS3で特定した基準路面のタイヤ特性曲線の交点の値(βtfa,Fyfa)と該タイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長a1(=√(βtfa 2+Fyfa 2))を得る。さらに、路面μ推定値演算部45は、線長b1と線長a1との比(b1/a1)を算出する。そして、路面μ算出部3は、その算出した比(b1/b1)と、タイヤ特性曲線マップを得た基準路面の路面μ値μAとを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μBとして得る(μB=μA・b1/a1)。
In step S4 Subsequently, road surface mu estimation
以上のような処理手順により、路面μ推定値演算部45は、実際の走行路面の路面μの推定値μBを算出する。
ここで、同様な処理手順により、後輪の横力Fyr及びスリップ角βtrを基に、実際の走行路面の路面μを算出することもできる。また、同様な処理手順により、前後輪の横力Fyf,Fyr及びスリップ角βtf,βtrを基に、例えば、その平均値((Fyf+Fyr)/2,(βtf+βtr)/2)を基に、実際の走行路面の路面μを算出することもできる。
The processing procedure described above, the road surface mu estimation
Here, by the same procedure, on the basis of the lateral force Fy r and slip angle [beta] t r of the rear wheels, it is also possible to calculate the road surface μ of the actual traveled road surface. Further, by the same procedure, the lateral force Fy f of the front and rear wheels, Fy r and slip angle [beta] t f, based on [beta] t r, for example, an average value ((Fy f + Fy r) / 2, (βt f + βt r ) / 2), the road surface μ of the actual traveling road surface can be calculated.
路面μ推定値演算部45は、算出した実際の走行路面の路面μの推定値μBをEPSECU26に出力する。
EPSECU26は、算出した路面μを基に、操舵アシスト指令をEPSモータ27に出力する。具体的には、操舵アシスト指令は、路面μが小さくなるほど、EPSモータ27の出力を低減させる指令信号となる。例えば、EPS出力調整マップを基に、操舵アシスト指令を決定している。図25はEPS出力調整マップの一例を示す。図25に示すように、EPS出力調整マップは、路面μが小さくなるほどEPSモータ27の出力を低減するマップである。
線形域Cp値推定部46は、線形域のCp値を推定し、推定した線形域のCp値を基に、マップ補正のための補正値(補正比)を算出する。
Road mu estimation
The
The linear region Cp
図26は、線形域Cp値推定部46における処理手順を示す。図26に示すように、先ずステップS11において、線形域Cp値推定部46は、各種データを取得する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、車体速度演算部41が算出した車体速度、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βf,βr、及びタイヤ横力演算部44が算出した前後輪の横力Fyf,Fyrを取得する。さらに、線形域Cp値推定部46は、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ、及び前後加速度センサ24が検出した前後加速度Gを取得する。
FIG. 26 shows a processing procedure in the linear region Cp
続いてステップS12において、線形域Cp値推定部46は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きいか否かを判定する。所定のしきい値Vthは、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Vthは15(km/h)である。線形域Cp値推定部46は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きい場合(V>Vth)、ステップS13に進む。また、線形域Cp値推定部46は、車体速度Vが所定のしきい値Vth以下の場合(V≦Vth)、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS11から再び処理を開始する)。
Subsequently, in step S12, the linear region Cp
ステップS13では、線形域Cp値推定部46は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中か否かを判定する。タイヤ特性曲線の線形域とは、横力Fyとスリップ角βtとの相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域である。線形域Cp値推定部46は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中の場合、ステップS14に進む。また、線形域Cp値推定部46は、そうでない場合、例えばタイヤ特性曲線の非線形域(曲線域)で自車両が旋回走行中の場合、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS11から再び処理を開始する)。
In step S13, the linear region Cp
図27は、前記ステップS13の具体的な判定手順を示す。図27に示すように、先ずステップS21において、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS11で取得したヨーレイトγが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、ヨーレイトγの絶対値|γ|が所定の下限値γth1よりも大きく、かつ所定の上限値γth2(γth1<γth2)未満か否かを判定する。所定の下限値γth1及び上限値γth2は、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定の下限値γth1は2(deg/s)である。また、所定の上限値γth2は20(deg/s)である。線形域Cp値推定部46は、ヨーレイトγが所定範囲にある場合(下限値γth1<|γ|<γth2)、ステップS22に進む。また、線形域Cp値推定部46は、そうでない場合、ステップS25に進み、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行していないとの判定をする。
FIG. 27 shows a specific determination procedure of step S13. As shown in FIG. 27, first, in step S21, the linear region Cp
ステップS22では、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS11で取得した前後加速度Gが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、前後加速度Gの絶対値|G|が所定のしきい値Gth未満か否かを判定する。所定のしきい値Gthは、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値Gthは0.2(G)である。線形域Cp値推定部46は、前後加速度Gが所定範囲にある場合(|G|<Gth)、ステップS23に進む。また、線形域Cp値推定部46は、そうでない場合、前記ステップS25に進む。
In step S22, the linear region Cp
ステップS23では、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS11で取得したスリップ角βtが所定範囲にあるか否かを判定する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、スリップ角βtの絶対値|βt|が所定のしきい値βtth未満か否かを判定する。所定のしきい値βtthは、実験値、経験値又は理論値等である。例えば、所定のしきい値βtthは5(deg)である。また、ここでいうスリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの何れかの値である。又は、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの平均値((βf+βr)/2)である。
線形域Cp値推定部46は、スリップ角βtが所定範囲にある場合(|βt|<βtth)、ステップS24に進み、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行しているとの判定をする。また、線形域Cp値推定部46は、そうでない場合、前記ステップS25に進む。
以上のような処理手順により判定を行う。
In step S23, the linear region Cp
When the slip angle βt is within a predetermined range (| βt | <βtth), the linear region Cp
The determination is made according to the above processing procedure.
続いてステップS14において、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS11で取得した横力Fy及びスリップ角βtを基に、横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)、すなわちCp値又はμ勾配を算出する。ここでいう横力Fyは、前後輪の横角Fyf,Fyrの何れかの値である。又は、横力Fyは、前後輪の横角Fyf,Fyrの平均値((Fyf+Fyr)/2)である。また、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの何れかの値である。又は、スリップ角βtは、前後輪のスリップ角βf,βrの平均値((βf+βr)/2)である。
Subsequently, in step S14, the linear region Cp
続いてステップS15において、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS14で算出した横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)を履歴情報として記憶する。
続いてステップS16において、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS15にて履歴情報として記憶されている複数の横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)を統計演算する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、履歴情報となる複数の横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)の平均値を算出する(((Fy/βt)1+(Fy/βt)2+・・・+(Fy/βt)N)/N)。
Subsequently, in step S15, the linear region Cp
Subsequently, in step S16, the linear region Cp
続いてステップS17において、線形域Cp値推定部46は、前記ステップS15で記憶した履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きいか否かを判定する。線形域Cp値推定部46は、履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きい場合(N>Nth)、ステップS18に進む。また、線形域Cp値推定部46は、そうでない場合(N≦Nth)、該図26に示す処理を終了する(前記ステップS11から再び処理を開始する)。
Subsequently, in step S17, the linear region Cp
ステップS18では、線形域Cp値推定部46は、補正比(補正値)を算出する。具体的には、線形域Cp値推定部46は、基準Cp値Cp0(線形域基準値比)と実測Cp値Cp0’(線形域検出値比)との比となる補正比R(=Cp0/Cp0’)を算出する。
ここで、実測Cp値Cp0’は、前記ステップS16で得た平均値である。この実測Cp値Cp0’は、実測のCp値からなり、前述のようにタイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行中であると判定したときに得た値となる。また、実測Cp値Cp0’は、車両が実装するタイヤのタイヤ特性曲線の線形域におけるCp値に相当する。また、実測Cp値Cp0’は、実装するタイヤのタイヤ特性曲線の線形域での横力Fyとスリップ角βtとの比(Fy/βt)でもある。また、基準Cp値Cp0は、基準路面のタイヤ特性曲線の線形域におけるCp値に相当する。また、基準Cp値Cp0は、基準路面のタイヤ特性曲線において横力Fyとスリップ角βtとの間に線形関係が成立する領域での該横力Fyと該スリップ角βtとの比(Fy/βt)でもある。
In step S18, the linear region Cp
Here, the measured Cp value Cp0 ′ is the average value obtained in step S16. This measured Cp value Cp0 ′ is composed of the measured Cp value, and is a value obtained when it is determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve as described above. The measured Cp value Cp0 ′ corresponds to the Cp value in the linear region of the tire characteristic curve of the tire mounted on the vehicle. The measured Cp value Cp0 ′ is also the ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt in the linear region of the tire characteristic curve of the mounted tire. The reference Cp value Cp0 corresponds to the Cp value in the linear region of the tire characteristic curve on the reference road surface. The reference Cp value Cp0 is a ratio (Fy / βt) between the lateral force Fy and the slip angle βt in a region where a linear relationship is established between the lateral force Fy and the slip angle βt in the tire characteristic curve on the reference road surface. It is also.
以上のような処理手順により、線形域Cp値推定部46は最終的に補正比Rを算出する。線形域Cp値推定部46は、算出した補正比Rをマップ補正部47に出力する。
補正比Rは、基準Cp値Cp0よりも実測Cp値Cp0’の方が大きい場合には、1よりも小さくなる。すなわち、補正比Rは、実際のタイヤで得られるタイヤ特性曲線の線形域のμ勾配の方が立っている場合には、1よりも小さくなる。また、補正比Rは、その反対に、基準Cp値Cp0よりも実測Cp値Cp0’の方が小さい場合には、1よりも大きくなる。すなわち、補正比Rは、実際のタイヤで得られるタイヤ特性曲線の線形域のμ勾配の方が寝ている場合には、1よりも大きくなる。
The linear region Cp
The correction ratio R is smaller than 1 when the measured Cp value Cp0 ′ is larger than the reference Cp value Cp0. That is, the correction ratio R is smaller than 1 when the μ gradient in the linear region of the tire characteristic curve obtained with an actual tire is standing. On the contrary, the correction ratio R is larger than 1 when the measured Cp value Cp0 ′ is smaller than the reference Cp value Cp0. That is, the correction ratio R is greater than 1 when the μ gradient in the linear region of the tire characteristic curve obtained with an actual tire is lying.
マップ補正部47は、補正比Rにより、路面μ推定値演算部45が有するタイヤ特性曲線マップを補正する。具体的には、マップ補正部47は、タイヤ特性曲線マップのスリップ角βt0に補正比Rを掛け算する。
図28(a)は、タイヤ特性曲線マップ45aの一例を示す。このタイヤ特性曲線マップ45aは、2次元座標に基準路面のタイヤ特性曲線を描く各座標値(βt00,Fy00),(βt01,Fy01),・・・,(βt0n,Fy0n)(ここで、nは任意の整数)により示されるものとする。
マップ補正部47は、このようなタイヤ特性曲線マップ45aのスリップ角βt00,βt01,・・・,βt0nに対して補正比Rを掛け算して、図28(b)に示すような補正後のタイヤ特性曲線マップ45aを作成する。
The
FIG. 28A shows an example of a tire
The
(動作及び作用)
(路面μ推定に基づく車両制御)
車両走行中、車体スリップ角推定部42は、操舵角センサ21が検出した操舵角、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイト、横加速度センサ23が検出した横加速度、前後加速度センサ24が検出した前後加速度及び車体速度演算部41が算出した車体速度を基に、車両の横滑り角(スリップ角)を推定する。
一方、タイヤ横力演算部44は、ヨーレイトセンサ22が検出したヨーレイトγ及び横加速度センサ23が検出した横加速度Gyを基に、横力Fyを算出する。
そして、路面μ推定値演算部45は、それら横力Fy及びスリップ角βt、並びにタイヤ特性曲線マップ(例えば前記図28(a))を基に、実際の走行路面の路面μを算出する。
そして、EPSECU26は、算出した路面μを基に、操舵アシスト指令によりEPSモータ27を制御する。具体的には、路面μが小さくなるほど、EPSモータ27の出力を低減させる制御を行う。
(Operation and action)
(Vehicle control based on road surface μ estimation)
While the vehicle is traveling, the vehicle body slip
On the other hand, the tire lateral
Then, the road surface μ estimated
The
(マップ補正)
線形域Cp値推定部46は、車体速度Vが所定のしきい値Vthよりも大きく、かつタイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回していると判断できるとき、そのときに算出(検出される)される横力Fy及びスリップ角βtの比(Fy/βt)を履歴情報として記憶していく。さらに、線形域Cp値推定部49は、平均値を算出していく(前記ステップS11〜ステップS16)。そして、線形域Cp値推定部46は、その履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きくなったとき、補正比R(=Cp0/Cp0’)を算出する(前記ステップS17〜ステップS18)。マップ補正部47は、算出した補正比Rにより、路面μ推定値演算部45が有するタイヤ特性曲線マップを補正する(前記図28)。
(Map correction)
When the vehicle body speed V is greater than the predetermined threshold value Vth and it can be determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve, the linear region Cp
ここで、一般の生産車にあっては、販売後にユーザがタイヤを出荷時と異なるものに交換することが容易に想定される。この場合、車両のタイヤ特性も変化し、システム内で持っていたタイヤ特性曲線マップが成立しなくなる恐れがある。これは次のような理由からである。
例えば、外周は等しく扁平率の異なる15インチタイヤ及び18インチタイヤを履かせて同一車両でそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を得る。このとき、同一の路面μ値(例えば路面μ値=1.0)としてそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を得る。図29は、15インチタイヤ及び18インチタイヤそれぞれのタイヤ特性曲線(Fy−βt特性曲線)を示す。
Here, in a general production vehicle, it is easily assumed that after the sale, the user replaces the tire with one different from that at the time of shipment. In this case, the tire characteristic of the vehicle also changes, and there is a possibility that the tire characteristic curve map held in the system may not be established. This is for the following reason.
For example, 15-inch tires and 18-inch tires having the same outer circumference and different flatness ratios are worn, and respective tire characteristic curves (Fy-βt characteristic curves) are obtained with the same vehicle. At this time, each tire characteristic curve (Fy-βt characteristic curve) is obtained as the same road surface μ value (for example, road surface μ value = 1.0). FIG. 29 shows tire characteristic curves (Fy-βt characteristic curves) of a 15-inch tire and an 18-inch tire, respectively.
図29に示す結果では、15インチタイヤのタイヤ特性曲線と18インチタイヤのタイヤ特性曲線とが不一致となる。具体的には、18インチタイヤのタイヤ特性曲線に対して、15インチタイヤのタイヤ特性曲線が、全体的にスリップ角βtが大きくなる方向にシフトしている。すなわち、15インチタイヤのタイヤ特性曲線がスリップ角βt軸方向に拡大している。詳しくは、スリップ角βtが小さい領域(相関関係が線形関係となる領域)では、15インチタイヤの方が、タイヤ特性曲線の接線の傾き(μ勾配)が小さくなる。その一方で、スリップ角βtが大きい領域(例えばμ勾配が零以下の領域)では、15インチタイヤ及び18インチタイヤに関係なく、横力Fyが同一又はほぼ同一の値を示す。 In the result shown in FIG. 29, the tire characteristic curve of the 15-inch tire and the tire characteristic curve of the 18-inch tire are inconsistent. Specifically, the tire characteristic curve of the 15-inch tire is shifted in a direction in which the slip angle βt is increased as a whole with respect to the tire characteristic curve of the 18-inch tire. That is, the tire characteristic curve of the 15-inch tire is expanded in the slip angle βt axis direction. Specifically, in the region where the slip angle βt is small (the region where the correlation is linear), the slope of the tangent line (μ gradient) of the tire characteristic curve is smaller in the 15-inch tire. On the other hand, in a region where the slip angle βt is large (for example, a region where the μ gradient is zero or less), the lateral force Fy shows the same or almost the same value regardless of the 15-inch tire and the 18-inch tire.
ここで、例えば、18インチタイヤから得たタイヤ特性曲線をタイヤ特性曲線マップ(特性マップ)として路面μ推定値演算部45が有しているような場合を考える。このような場合に実際には15インチタイヤを車両に履かせたとする。この場合、路面μ推定値演算部45は、18インチタイヤ(基準タイヤ)を基に得たタイヤ特性曲線マップを参照して、実測点の線長bと、該実測点の線長の延長線となり基準路面のタイヤ特性曲線で交わる直線の線長a18との比(b/a18)を基に、実際の走行路面の路面μを算出するようになる。すなわち、その比(b/a18)と、タイヤ特性曲線マップから得た基準路面の路面μ値μ18とを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μbとして算出するようになる(μb=μ18・b/a18)。
Here, for example, a case is considered where the road surface μ estimated
しかし、前述のように、15インチタイヤのタイヤ特性曲線と18インチタイヤのタイヤ特性曲線との間に誤差が生じている。この結果、実際の走行路面の路面μの推定精度も低下することになる。すなわち、基準路面のタイヤ特性曲線について得られる線長として、本来であれば実装する15インチタイヤのタイヤ特性曲線について得られる線長a15を用いるべきところを、18インチタイヤのタイヤ特性曲線について得た線長a18を用いている。そのため、線長a15と線長a18との差分に応じた誤差を実際の走行路面の路面μの推定値μbが含むことになる。例えば、実際の路面μ値よりも小さく見積もってしまう。 However, as described above, there is an error between the tire characteristic curve of the 15-inch tire and the tire characteristic curve of the 18-inch tire. As a result, the estimation accuracy of the road surface μ of the actual traveling road surface is also lowered. That is, as the line length obtained for the tire characteristic curve of the reference road surface, the line length a15 obtained for the tire characteristic curve of the 15-inch tire to be mounted was used for the tire characteristic curve of the 18-inch tire. The line length a18 is used. Therefore, it will include an estimate mu b of the road surface mu actual traveled road surface error corresponding to the difference between the line length a15 and line length a18. For example, the estimated value is smaller than the actual road surface μ value.
これに対して、本実施形態では、マップ補正部47は、補正比Rにより、路面μ推定値演算部45が有するタイヤ特性曲線マップを補正している。具体的には、マップ補正部47は、タイヤ特性曲線マップのスリップ角βt0に補正比Rを掛け算してタイヤ特性曲線マップを補正している。
ここで、補正比Rは、基準Cp値Cp0と実測Cp値Cp0’との比である。スリップ角βt軸の方向でみると(横力Fyが同一値である仮定すると)、この補正比Rは、基準路面のタイヤ特性曲線の線形域のスリップ角βtと車両が実装するタイヤのタイヤ特性曲線の線形域のスリップ角βtとの比に相当する。
On the other hand, in this embodiment, the
Here, the correction ratio R is a ratio between the reference Cp value Cp0 and the measured Cp value Cp0 ′. When viewed in the direction of the slip angle βt axis (assuming that the lateral force Fy is the same value), this correction ratio R is determined by the slip angle βt in the linear region of the tire characteristic curve on the reference road surface and the tire characteristics of the tire mounted on the vehicle. This corresponds to the ratio to the slip angle βt in the linear region of the curve.
マップ補正部47は、このように定義される補正比Rをタイヤ特性曲線マップのスリップ角βt0に掛け算している。これにより、タイヤ特性曲線マップは、スリップ角βt軸方向で補正比R倍だけ変化する。すなわち、タイヤ特性曲線マップの形状は、原点を固定して、スリップ角βt軸方向で補正比R倍だけ拡大又は縮小する。この結果、タイヤ特性曲線マップは、基準路面のタイヤ特性曲線を示すものから実装するタイヤのタイヤ特性曲線を示すものになる。
The
前述の例に当てはめると、基準Cp値Cp0は、18インチタイヤのタイヤ特性曲線の線形域のCp値になる。また、実測Cp値Cp0’は、車両が実装する15インチタイヤのタイヤ特性曲線の線形域のCp値になる。
マップ補正部47は、このような基準Cp値Cp0と実測Cp値Cp0’との比である補正比Rをタイヤ特性曲線マップ(18インチタイヤのタイヤ特性曲線)のスリップ角βt0に掛け算する。これにより、タイヤ特性曲線マップは、スリップ角βt軸方向でR倍変化する。すなわち、図30の(a)から(b)に変化するように、タイヤ特性曲線マップの形状は、原点を固定して、スリップ角βt軸方向に補正比R倍だけ拡大する。この結果、タイヤ特性曲線マップは、18インチタイヤのタイヤ特性曲線を示すものから実装する15インチタイヤのタイヤ特性曲線を示すものとなる。
When applied to the above-described example, the reference Cp value Cp0 is a Cp value in the linear region of the tire characteristic curve of the 18-inch tire. The measured Cp value Cp0 ′ is a Cp value in the linear region of the tire characteristic curve of the 15-inch tire mounted on the vehicle.
つまり、マップ補正部47は、タイヤ特性曲線の線形域のCp値が大きいタイヤに履き替えると、タイヤ特性曲線マップの形状をスリップ角βt軸方向に縮小(圧縮)させる。その反対に、マップ補正部47は、タイヤ特性曲線の線形域のCp値が小さいタイヤに履き替えると、タイヤ特性曲線マップの形状をスリップ角βt軸方向に拡大させる。これにより、タイヤ特性曲線マップは、履き替えたタイヤのタイヤ特性曲線を示すようになる。
That is, when changing to a tire having a large Cp value in the linear region of the tire characteristic curve, the
そして、路面μ推定値演算部45は、補正したタイヤ特性曲線マップを基に、実際の走行路面の路面μを算出するようになる。前述の例に当てはめると、路面μ推定値演算部45は、15インチタイヤのタイヤ特性曲線に補正されたタイヤ特性曲線マップを基に、実際の走行路面の路面μを算出する。すなわち、図31に示すように、路面μ推定値演算部45は、実測点の線長bと基準路面のタイヤ特性曲線(補正したタイヤ特性曲線マップ)との交点までの線長a15との比(b/a15)を得る。そして、路面μ推定値演算部45は、その比(b/a15)とタイヤ特性曲線マップを得た基準路面の路面μ値μ15とを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μbとして算出する(μb=μ15・b/a15)。
Then, the road surface μ estimated
これにより、路面μ推定値演算部45は、実際の走行路面の路面μの推定値μbを高い精度で推定できる。そして、EPSECU26は、その路面μの推定値を基に、操舵アシスト指令によりEPSモータ27を制御する。
なお、図32は、グリップ特性曲線上で対比した結果を示す。図32に示すように、グリップ特性曲線でも、15インチタイヤと18インチタイヤとの間には誤差がある。具体的には、グリップ特性曲線のμ勾配の最大値が、該グリップ特性曲線の原点を通る直線(説明のために記載したに過ぎない仮想的な線)上を移動するようになる。そして、15インチタイヤになると、μ勾配の最大値が小さくなる。
Thereby, the road surface μ estimated
FIG. 32 shows the result of comparison on the grip characteristic curve. As shown in FIG. 32, there is an error between the 15-inch tire and the 18-inch tire even in the grip characteristic curve. Specifically, the maximum value of the μ gradient of the grip characteristic curve moves on a straight line passing through the origin of the grip characteristic curve (a virtual line described only for explanation). And if it becomes a 15-inch tire, the maximum value of (mu) gradient will become small.
さらに、図32に示すように、グリップ特性曲線は、その形を維持して大きさが異なるものとなる。すなわち、グリップ特性曲線は、相似形で大きさが異なるものとなる。本例では、15インチタイヤになると、グリップ特性曲線の形状が縮小する。このことは、15インチタイヤになると、そのタイヤ特性曲線の形状がスリップ角βt軸方向に拡大することと等価である。 Furthermore, as shown in FIG. 32, the grip characteristic curves are different in size while maintaining their shapes. That is, the grip characteristic curves are similar and have different sizes. In this example, when a 15-inch tire is used, the shape of the grip characteristic curve is reduced. This is equivalent to an increase in the shape of the tire characteristic curve in the slip angle βt axis direction for a 15-inch tire.
(第1の実施形態の変形例)
(1)この第1の実施形態では、補正比Rを基にタイヤ特性曲線マップ45aを補正している。これに対して、補正比Rを基に実測値を補正することもできる。具体的には、実測値(βt,Fy)のスリップ角βtに対して補正比Rの逆数(1/R)を掛け算する(βt・1/R,Fy)。これにより、基準路面の特性マップ45aと対比可能に変換した値(βt・1/R,Fy)及びその比(Fy/(βt/R))を基に、実際の走行路面の路面μを算出する(前記図24参照)。このようにすることで、補正比Rを基にタイヤ特性曲線マップ45aを補正する場合と実質的に同様な補正処理を実現して、実際の走行路面の路面μを高い精度で推定できる。
(Modification of the first embodiment)
(1) In the first embodiment, the tire
前述の例に当てはめると、図33に示すように、路面μ推定値演算部45又はマップ補正部47は、実装の15インチタイヤで得た実測値(βt,Fy)のスリップ角βtに対して補正比Rの逆数(1/R)を掛け算する。この結果、路面μ推定値演算部45は、補正されない基準路面のタイヤ特性曲線(18インチタイヤのタイヤ特性曲線)を基準にして実際の走行路面の路面μを算出できる。これにより、タイヤ特性曲線マップを補正した場合と同様にして実際の走行路面の路面μを推定できる。
When applied to the above-described example, as shown in FIG. 33, the road surface μ estimated
(2)この第1の実施形態では、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が旋回走行していると判断できる場合、その旋回走行中の横力Fy及びスリップ角βtを記憶し、平均値として実測Cp値Cp0’を算出している。しかし、この第1の実施形態はこれに限定されない。すなわち、システムのメモリや処理能力に余裕があれば、旋回中の有無にかかわらず、走行中(旋回の他、直進も含む走行中)に横力Fy及びスリップ角βtを計測して、近似曲線としてタイヤ特性曲線を得る。そして、近似曲線として得たタイヤ特性曲線の原点近傍、すなわちタイヤ特性曲線の線形域から実測Cp値Cp0’を算出することもできる。 (2) In the first embodiment, when it can be determined that the host vehicle is turning in the linear region of the tire characteristic curve, the lateral force Fy and the slip angle βt during the turning are stored and averaged. The measured Cp value Cp0 ′ is calculated. However, the first embodiment is not limited to this. That is, if there is a margin in the memory and processing capacity of the system, the lateral force Fy and the slip angle βt are measured during traveling (traveling including straight traveling in addition to turning) regardless of whether or not the vehicle is turning, and an approximate curve As a tire characteristic curve is obtained. The measured Cp value Cp0 'can also be calculated from the vicinity of the origin of the tire characteristic curve obtained as an approximate curve, that is, from the linear region of the tire characteristic curve.
(3)タイヤ特性相関関係マップを、基準路面摩擦係数の基準路面で得られるタイヤ力とスリップ度とを変数として数式表現(関数表現)されるものとすることもできる。この場合、補正係数(補正比R)を基に、変数となるスリップ度を変更してタイヤ特性相関関係マップの補正をする。例えば、変数となるスリップ度に対して補正係数を掛ける、又は割るなどして変数となるスリップ度を変更する。
(4)この第1の実施形態では、統計演算により平均値を算出している(前記ステップS16)。これに対して、他の統計演算、例えば最頻値等により値を算出することもできる。
(3) The tire characteristic correlation map may be expressed as a mathematical expression (function expression) using the tire force and the slip degree obtained on the reference road surface of the reference road surface friction coefficient as variables. In this case, the tire characteristic correlation map is corrected by changing the slip degree as a variable based on the correction coefficient (correction ratio R). For example, the variable slip degree is changed by multiplying or dividing the variable slip degree by a correction coefficient.
(4) In the first embodiment, the average value is calculated by statistical calculation (step S16). On the other hand, the value can also be calculated by other statistical calculation, for example, the mode value.
(5)自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度とを基に算出した走行時検出値比が、ドライ路面で得られるタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比以下となるとき、前記走行時検出値を線形域検出値比としてタイヤ特性相関関係マップの補正に用いることもできる。すなわち、ドライ路面を基準に線形域検出値比を選定することもできる。 (5) The detected value ratio during traveling calculated based on the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle is a region where the correlation between the tire force and the slip degree obtained on the dry road surface is a linear relationship. When the tire force is less than or equal to the slip ratio, the detected value during running can be used as a linear range detection value ratio to correct the tire characteristic correlation map. That is, the linear range detection value ratio can be selected based on the dry road surface.
(6)タイヤ力及びスリップ度を基準にして(前記図15参照)、前述のような走行路面の路面μの算出、及びタイヤ特性曲線マップの補正を行うこともできる。この場合、タイヤ力とスリップ度との関係でタイヤ特性曲線マップを得る。そして、例えば、そのタイヤ特性曲線マップの補正については、タイヤ特性曲線の線形域でのCp値(Δタイヤ力/Δスリップ度)が実装のタイヤのタイヤ特性曲線のものと一致するように、スリップ度に補正比Rを掛け算する。 (6) Based on the tire force and the slip degree (see FIG. 15), it is possible to calculate the road surface μ of the traveling road surface and correct the tire characteristic curve map as described above. In this case, a tire characteristic curve map is obtained based on the relationship between the tire force and the slip degree. For example, in the correction of the tire characteristic curve map, the slip is set so that the Cp value (Δ tire force / Δ slip degree) in the linear region of the tire characteristic curve matches the tire characteristic curve of the mounted tire. Multiply the degree by the correction ratio R.
(7)前後輪それぞれ個別に、前述のような走行路面の路面μの推定値を算出、及び基準路面のタイヤ特性曲線の補正を行うこともできる。これにより、ユーザが前後輪で特性の異なるタイヤを履かせたとしても、前述と同様な精度で走行路面の路面μを推定できる。
(8)この第1の実施形態では、推定した路面μを基に、車両の走行挙動制御として、車両の操舵アシストトルクを制御している。これに対して、推定した路面μを基に、車両の走行制御のための他の制御量(例えば制駆動トルク等)を制御することもできる。
(7) The estimated value of the road surface μ of the traveling road surface as described above can be calculated and the tire characteristic curve of the reference road surface can be corrected individually for each of the front and rear wheels. Thereby, even if the user wears tires having different characteristics between the front and rear wheels, the road surface μ of the traveling road surface can be estimated with the same accuracy as described above.
(8) In the first embodiment, the steering assist torque of the vehicle is controlled as the driving behavior control of the vehicle based on the estimated road surface μ. On the other hand, other control amounts (for example, braking / driving torque) for vehicle travel control can be controlled based on the estimated road surface μ.
なお、この第1の実施形態では、タイヤ横力演算部44は、車輪のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段を実現する。
また、タイヤスリップ角演算部43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45のタイヤ特性曲線マップ(特性マップ)45aは、基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線を表すタイヤ特性を想定してモデル化したタイヤ特性相関関係マップを実現する。
In the first embodiment, the tire lateral
Further, the tire slip
The tire characteristic curve map (characteristic map) 45a of the road surface μ estimated
ここで、車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線とは、2次平面に存在するものとして表現できる曲線を含む線である。その2次元マップは、縦軸及び横軸の何れか一方がタイヤ力及びスリップの何れか一方となり、縦軸及び横軸の何れか他方がタイヤ力及びスリップの何れか他方となる。この実施形態では、例えば、特性線は、図14に示すように、横軸がスリップ角βtとなり縦軸が横力Fyとなる座標上のFy−βt特性曲線となる。 Here, the characteristic line established by the correlation between the tire force of the wheel and the slip degree of the wheel is a line including a curve that can be expressed as existing on the secondary plane. In the two-dimensional map, one of the vertical axis and the horizontal axis is one of the tire force and the slip, and the other of the vertical axis and the horizontal axis is the other of the tire force and the slip. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 14, the characteristic line is a Fy-βt characteristic curve on coordinates where the horizontal axis is the slip angle βt and the vertical axis is the lateral force Fy.
また、路面μ推定値演算部45のステップS3の処理は、車輪のタイヤ力及び車輪のスリップ度を座標軸とする2次元座標において、該タイヤ力及び該スリップ度が零である前記2次元座標の原点に対する前記タイヤ力検出手段が検出した現在のタイヤ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検出点の傾きを算出する傾き算出手段を実現する。
In addition, the process of step S3 of the road surface μ estimated
また、路面μ推定値演算部45のステップS3の処理は、前記2次元座標の原点から前記傾き算出手段が算出した傾きで延びる直線と前記タイヤ特性相関関係マップとの交点である基準点を算出する基準点算出手段を実現する。
また、路面μ推定値演算部45のステップS4の処理は、前記検出点、前記基準点算出手段が算出した基準点、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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。
Further, the process of step S3 of the road surface μ estimated
Further, the process of step S4 of the road surface μ estimated
また、路面μ推定値演算部45のステップS4の処理は、2次元座標における、原点と検出点(実測点、実測値)との間の距離である検出点距離を算出する検出点距離算出手段と、前記2次元座標における、前記原点と前記基準点との間の距離である基準点距離を算出する基準点距離算出手段と、を実現する。そして、路面μ推定値演算部45のステップS4の処理は、前記検出点距離算出手段が算出した検出点距離及び前記基準点距離算出手段が算出した基準点距離を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出することを実現する。
Further, the process of step S4 of the road surface μ estimated
また、線形域Cp値推定部46及びマップ補正部47は、前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との相関関係が直線関係(1次線形)となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域検出値比と、前記想定したタイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係(1次線形)となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記タイヤ特性相関関係マップを補正する補正手段を実現する。
Further, the linear range Cp
また、この第1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、基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線を表すタイヤ特性を想定してモデル化したタイヤ特性相関関係マップを用い、検出タイヤ力と検出スリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該検出タイヤ力と検出スリップ度との比である線形域検出値比と、前記想定したタイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記タイヤ特性相関関係マップを補正する補正ステップと、タイヤ力及びスリップ度を座標軸とする2次元座標において、該タイヤ力及び該スリップ度が零である前記2次元座標の原点に対する現在の検出タイヤ力及び検出スリップ度が示す検出点の傾きを算出する傾き算出ステップと、前記2次元座標の原点から前記傾き算出ステップで算出した傾きで延びる直線と前記タイヤ特性相関関係マップとの交点である基準点を算出する基準点算出ステップと、前記検出点、前記基準点算出ステップで算出した基準点、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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、を有する車両接地面摩擦状態推定方法を実現する。 Further, in the first embodiment, in the vehicle contact surface friction state estimation method for estimating the contact surface grip characteristics of the vehicle wheel, the wheel tire force obtained on the reference road surface of the reference road surface friction coefficient by the reference tire In a region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship, using a tire characteristic correlation map modeled on the assumption of the tire characteristic representing the characteristic line established by the correlation with the wheel slip degree A linear range detection value ratio that is a ratio between the detected tire force and the detected slip degree, and the tire force and the tire force in a region where the correlation between the tire force and the slip degree in the assumed tire characteristic correlation map is linear. A correction step for correcting the tire characteristic correlation map based on the correction coefficient, using a ratio with a linear range reference value ratio, which is a ratio to the slip degree, as a correction coefficient; In a two-dimensional coordinate having the yaw force and the slip degree as coordinate axes, the inclination of the detection point indicated by the current detected tire force and the detected slip degree with respect to the origin of the two-dimensional coordinate where the tire force and the slip degree are zero is calculated. An inclination calculating step; a reference point calculating step for calculating a reference point that is an intersection of a straight line extending from the origin of the two-dimensional coordinates with the inclination calculated in the inclination calculating step and the tire characteristic correlation map; And a road surface friction coefficient calculating step of calculating a road surface friction coefficient of a current road surface based on the reference point calculated in the reference point calculating step and the reference road surface friction coefficient. .
(第1の実施形態の効果)
(1)路面μ推定値演算部45は、基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線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であるタイヤ特性曲線マップを備える。
そして、線形域Cp値推定部46及びマップ補正部47を有する補正手段は、検出したタイヤ力と検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域検出値比(実測Cp値Cp0)を得る。また、補正手段は、タイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との線形域基準値比(基準Cp値Cp0)を得る。そして、補正手段は、線形域検出値比と線形域基準値比との比を補正係数とし、補正係数を基にタイヤ特性相関関係マップを補正する。
(Effects of the first embodiment)
(1) The road surface μ estimated
Then, the correction means having the linear region Cp
ここで、タイヤ特性が異なるとき、タイヤ力とスリップ度との相関関係も異なることがある。このとき、その相関関係が直線関係となる領域のタイヤ力とスリップ度との比も異なるものとなる。
このような場合に、タイヤ力とスリップ度との相関関係の変化と、その相関関係が直線関係となる領域のタイヤ力とスリップ度との比の変化との間には、ある相関がある。
これにより、補正手段は、線形域検出値比と線形域基準値比とを基に、タイヤ特性相関関係マップを該線形域検出値比が得られるタイヤ特性のものに合致させることができる。
この結果、路面μ推定値演算部45は、タイヤ特性相関関係マップを実際のタイヤ特性のものに合致させることができるため、タイヤ特性の影響を受けないタイヤモデルであるタイヤ特性相関関係マップに基づいて高い精度で路面μを推定できる。
Here, when the tire characteristics are different, the correlation between the tire force and the slip degree may be different. At this time, the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation is linear is also different.
In such a case, there is a correlation between the change in the correlation between the tire force and the slip degree and the change in the ratio between the tire force and the slip degree in a region where the correlation is a linear relationship.
As a result, the correction means can match the tire characteristic correlation map with the tire characteristic with which the linear area detection value ratio can be obtained based on the linear area detection value ratio and the linear area reference value ratio.
As a result, the road surface μ estimated
(2)路面μ推定値演算部45は、2次元座標における、原点と検出点(実測値)との間の距離である検出点距離を算出する検出点距離算出手段と、2次元座標における、原点と基準点との間の距離である基準点距離を算出する基準点距離算出手段と、を備える(前記ステップS4)。
そして、路面μ推定値演算部45は、検出点距離算出手段が算出した検出点距離及び基準点距離算出手段が算出した基準点距離を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
路面μ推定値演算部45は、検出点距離と基準点距離との関係と、現在の路面の路面摩擦係数と基準路面摩擦係数との関係との間の相関を利用して、現在の路面の路面摩擦係数を算出することができる。
(2) The road surface μ estimated
Then, the road surface μ estimated
The road surface μ estimated
(3)タイヤ特性相関関係マップは、基準路面でのタイヤ力とスリップ度との比と任意の路面摩擦係数の路面でのタイヤ力とスリップ度との比が同一であれば、基準路面でのタイヤ力と任意の路面摩擦係数の路面でのタイヤ力との比、又は基準路面でのスリップ度と任意の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任意の路面摩擦係数との比を示す特性を有する。
そして、路面μ推定値演算部45は、検出点距離算出手段が算出した検出点距離と基準点距離算出手段が算出した基準点距離との比、及び基準路面摩擦係数を基に、現在の路面の路面摩擦係数を算出する。
(3) If the ratio of the tire force and the slip degree on the reference road surface and the ratio of the tire force and the slip degree on the road surface of an arbitrary road surface friction coefficient are the same, the tire characteristic correlation map The ratio between the tire force and the tire force on the road surface with an arbitrary road surface friction coefficient, or the ratio between the slip degree on the reference road surface and the slip degree on the road surface with an arbitrary road surface friction coefficient is the reference road surface friction coefficient and an arbitrary road surface. It has a characteristic indicating a ratio to the coefficient of friction.
Then, the road surface μ estimated
ここで、タイヤ力及びスリップ度を座標軸とする2次元座標でみると、基準路面でのタイヤ力とスリップ度との比と任意の路面摩擦係数の路面でのタイヤ力とスリップ度との比が同一であるときに、基準路面でのタイヤ力と任意の路面摩擦係数の路面でのタイヤ力との比、又は基準路面でのスリップ度と任意の路面摩擦係数の路面でのスリップ度との比と、検出点距離と基準点距離との比とは、幾何学的にみて一致する。
よって、路面μ推定値演算部45は、検出点距離と基準点距離との比、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。
Here, when viewed in two-dimensional coordinates with the tire force and the slip degree as coordinate axes, the ratio of the tire force and the slip degree on the reference road surface and the ratio of the tire force and the slip degree on the road surface of an arbitrary road surface friction coefficient is as follows. When the same, the ratio of the tire force on the reference road surface to the tire force on the road surface of any road friction coefficient, or the ratio of the slip degree on the reference road surface to the slip degree on the road surface of any road friction coefficient The ratio between the detection point distance and the reference point distance is geometrically identical.
Therefore, the road surface μ estimated
(4)タイヤ特性相関関係マップは、2次元座標に存在するものとして連続した特性線からなる2次元曲線として表現されたものである。
この場合、補正手段は、補正係数を基に、タイヤ特性相関関係マップを2次元座標のスリップ度の座標軸方向に拡大又は縮小して前記タイヤ特性相関関係マップの補正をする。
これにより、連続した特性線からなる2次元曲線として表現されたタイヤ特性相関関係マップに対して適切な補正ができる。
(4) The tire characteristic correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines as existing in two-dimensional coordinates.
In this case, the correction means corrects the tire characteristic correlation map by enlarging or reducing the tire characteristic correlation map in the coordinate axis direction of the slip degree of the two-dimensional coordinates based on the correction coefficient.
Thereby, it is possible to appropriately correct the tire characteristic correlation map expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines.
(5)タイヤ特性相関関係マップは、2次元座標に存在するものとして連続した特性線からなる2次元曲線として表現されたものである。
この場合、補正手段は、線形域基準値比を線形域検出値比で除して得た補正係数を、タイヤ特性相関関係マップのスリップ度に掛け算してタイヤ特性相関関係マップの補正をする。
これにより、タイヤを履き替えた場合にタイヤ特性相関関係マップに生じる誤差と、線形域検出値比を線形域基準値比で除した値との間の相関関係を利用して、タイヤ特性相関関係マップを適切に補正できる。
(5) The tire characteristic correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines as existing in two-dimensional coordinates.
In this case, the correction means corrects the tire characteristic correlation map by multiplying a correction coefficient obtained by dividing the linear area reference value ratio by the linear area detection value ratio by the slip degree of the tire characteristic correlation map.
This makes it possible to utilize the correlation between the error that occurs in the tire characteristic correlation map when the tire is changed and the value obtained by dividing the linear range detection value ratio by the linear range reference value ratio, and the tire characteristic correlation. The map can be corrected appropriately.
(6)タイヤ特性相関関係マップは、基準路面で得られるタイヤ力とスリップ度とを変数として数式表現されたものである。
この場合、補正手段は、補正係数を基に、変数となるスリップ度を変更してタイヤ特性相関関係マップの補正をする。
これにより、数式表現されたタイヤ特性相関関係マップに対して適切な補正ができる。
(7)補正手段は、自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度との比である走行時検出値比を複数個用いて統計演算し、その統計演算結果をタイヤ特性相関関係マップの補正に用いる。
これにより、適切な線形域検出値比によりタイヤ特性相関関係マップを補正できる。
(6) The tire characteristic correlation map is expressed numerically with the tire force and the slip degree obtained on the reference road surface as variables.
In this case, the correction means corrects the tire characteristic correlation map by changing the slip degree as a variable based on the correction coefficient.
Thereby, appropriate correction | amendment can be performed with respect to the tire characteristic correlation map expressed numerically.
(7) The correction means performs statistical calculation using a plurality of detected value ratios during running, which is a ratio between the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle, and the statistical calculation results are displayed in the tire characteristic correlation map. Used for correction.
Thereby, the tire characteristic correlation map can be corrected with an appropriate linear range detection value ratio.
(8)補正手段は、自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度との比である走行時検出値比が、ドライ路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比以下となるとき、前記走行時検出値比を線形域検出値比としてタイヤ特性相関関係マップの補正に用いる。
これにより、ドライ路面を基準にして線形域検出値比を選定することができ、結果として、適切な線形域検出値比によりタイヤ特性相関関係マップを補正できる。
(8) The correction means has a correlation between a tire tire force detected on a dry road surface and a wheel slip degree, in which the detected value ratio during running, which is a ratio between the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle. When the (tire characteristic curve) is equal to or less than the ratio between the tire force and the slip degree in a region having a linear relationship, the detected value ratio during running is used as a linear region detected value ratio for correction of the tire characteristic correlation map.
As a result, the linear range detection value ratio can be selected on the basis of the dry road surface, and as a result, the tire characteristic correlation map can be corrected by an appropriate linear range detection value ratio.
(9)自車両の走行中に検出したタイヤ力とスリップ度との相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるか否かを判定する判定手段を備える(前記ステップS13)。
この場合、補正手段は、判定手段が相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となると判定した場合、タイヤ特性相関関係マップの補正を行う。
これにより、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるときの線形域検出値比を適切に検出し、その検出した線形域検出値比を用いてタイヤ特性相関関係マップを補正できる。
(9) A determination unit is provided for determining whether or not the correlation (tire characteristic curve) between the tire force and the slip degree detected during traveling of the host vehicle is a linear relationship (step S13).
In this case, when the determination unit determines that the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship, the correction unit corrects the tire characteristic correlation map.
Thereby, the linear range detection value ratio when the correlation (tire characteristic curve) becomes a linear relationship is appropriately detected, and the tire characteristic correlation map can be corrected using the detected linear range detection value ratio.
(10)判定手段は、車両走行状態を基に、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となるか否かを判定する(前記図27)。
相関関係(タイヤ特性曲線)が、車両走行状態に応じて線形域と非線形域とで変化するため、車両走行状態を参照することで、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域を適切に検出できる。
(10) The determining means determines whether or not the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship based on the vehicle running state (FIG. 27).
Since the correlation (tire characteristic curve) changes between the linear range and the non-linear range according to the vehicle running state, the region where the correlation (tire characteristic curve) is linear is appropriate by referring to the vehicle running state. Can be detected.
(11)判定手段は、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度の少なくとも何れかの大きさが、零の含む所定値範囲内にある場合、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となると判定する(前記図27)。
相関関係(タイヤ特性曲線)が、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度に応じて線形域と非線形域とで変化するため、自車両の車両加速度、ヨーレイト及びスリップ度を参照することで、相関関係(タイヤ特性曲線)が直線関係となる領域を適切に検出できる。
(12)タイヤ力はタイヤの横力であり、スリップ度はタイヤのスリップ角である。
これにより、タイヤの横力及びスリップ角の相関関係を示す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推定することができ、さらにそのタイヤ特性相関関係マップを補正できる。
(11) The determination unit determines that the correlation (tire characteristic curve) is a linear relationship when at least one of the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle is within a predetermined value range including zero. (FIG. 27).
Since the correlation (tire characteristic curve) changes in the linear range and nonlinear range according to the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle, the correlation is obtained by referring to the vehicle acceleration, yaw rate, and slip degree of the host vehicle. It is possible to appropriately detect a region where the relationship (tire characteristic curve) is a linear relationship.
(12) The tire force is a lateral force of the tire, and the slip degree is a tire slip angle.
Accordingly, the road surface friction coefficient of the current road surface can be estimated based on the tire characteristic correlation map indicating the correlation between the lateral force and the slip angle of the tire, and the tire characteristic correlation map can be corrected.
(第2の実施形態)
(構成)
第2の実施形態は、本発明を適用した電動駆動車である。
図34は、電動駆動車(2輪駆動)の概略構成を示す。図34に示すように、電動駆動車は、アクセルペダル操作量検出部71、ブレーキペダル操作量検出部72、車輪速検出部73FL〜73RR、加速度センサ74、駆動モータ75FL,75FR、システム制御部76、駆動輪77FL,77FR及びバッテリ78を有する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
The second embodiment is an electrically driven vehicle to which the present invention is applied.
FIG. 34 shows a schematic configuration of an electrically driven vehicle (two-wheel drive). As shown in FIG. 34, the electric drive vehicle, the accelerator pedal operation
アクセルペダル操作量検出部71は、運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出する。アクセルペダル操作量検出部71は、その検出結果(アクセル開度)をシステム制御部76に出力する。ブレーキペダル操作量検出部72は、運転者によるブレーキペダルの操作量を検出する。ブレーキペダル操作量検出部72は、その検出結果をシステム制御部76に出力する。車輪速検出部73FL〜73RRは、車体に設けられた各車輪27FL〜27RRの車輪速vFL〜vRRを検出する。車輪速検出部73FL〜73RRは、その検出結果をシステム制御部76に出力する。加速度センサ74は、車両の前後方向の加速度及び横方向の加速度を検出する。加速度センサ74は、その検出結果(前後G・横G)をシステム制御部76に出力する。駆動モータ75FL,75FRは、システム制御部76が出力する駆動トルク指令値Toutに応じた駆動トルクを発生し、駆動輪77FL,77FRを回転駆動する。駆動トルク指令値Toutは、駆動モータ75FL,75FRを制御するためにバッテリ78から供給される電流である。
The accelerator pedal
図35は、システム制御部76の構成を示す。図35に示すように、システム制御部76は、車体速度算出部91、駆動トルク指令値算出部92、駆動トルク指令値補正部93、スリップ率算出部94、制駆動力算出部95、路面μ推定値演算部96、線形域μ勾配推定部97及びマップ補正部98を有する。
車体速度算出部91は、車輪速検出部73FL〜73RRが検出した車輪速を基に、車体速度を算出する。具体的には、車体速度算出部91は、従動2輪の左右平均値を基に、車体速度を算出する。なお、前後加速度センサの検出値をも考慮して、車体速度を推定することもできる。この場合、車体速度算出部91は、車輪速を基に算出した車体速度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、該車体速度を補正する。また、GPS(GlobalPositioning System)や光学式対地速度計測器等を用いて、車体速度を検出することもできる。車体速度算出部91は、算出した車体速度を駆動トルク指令値算出部92及びスリップ率算出部94に出力する。
FIG. 35 shows the configuration of the
The vehicle body
駆動トルク指令値算出部92は、アクセルペダル操作量検出部71が検出したアクセル開度及び車体速度算出部91が検出した車体速度を基に、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを算出する。駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tは、運転者のアクセル操作に応じた指令値であって、駆動モータ75FL,75FRを制御するための電流値である。駆動トルク指令値算出部92は、算出した駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを駆動トルク指令値補正部93に出力する。
The drive torque command
スリップ率算出部94は、車輪速検出部73FL〜73RRが検出した車輪速度及び車体速度算出部91が算出した車体速度を基に、スリップ率λを算出する。具体的には、スリップ率算出部94は、車輪速度と車体速度との差分に応じてスリップ率を算出する。また、下記(7)式及び(8)式に示すように、加速時(駆動時)と減速時(制動時)とで切り替えて、スリップ率λを算出する。
加速時(駆動時):λ=(V−w)/w ・・・(7)
減速時(制動時):λ=(V−w)/V ・・・(8)
The slip
During acceleration (driving): λ = (V−w) / w (7)
During deceleration (during braking): λ = (V−w) / V (8)
ここで、Vは車体速度である。wは車輪速度である。スリップ率算出部94は、算出したスリップ率λを路面μ推定値演算部96及び線形域μ勾配推定部97に出力する。
制駆動力算出部95は、駆動モータ75FL,75FRを駆動するためのモータ電流値を基に、制駆動力Fxを算出する。具体的には、制駆動力算出部95は、モータ電流値及び車輪角加速度を基に、制駆動力Fxを算出する。制駆動力算出部95は、算出した制駆動力Fxを路面μ推定値演算部96及び線形域μ勾配推定部97に出力する。
Here, V is a vehicle body speed. w is the wheel speed. The slip
The braking / driving
路面μ推定値演算部96は、基準路面のタイヤ特性曲線からなる特性マップ(タイヤ特性曲線マップ)をメモリ等に格納している。例えば、前記図5に示すような路面μ値μAの路面のタイヤ特性曲線を、基準路面のタイヤ特性曲線としている。
例えば、事前に走行実験を行うことでタイヤ特性曲線マップを得ている。走行実験として、直線加加速走行実験を行う。基準路面での直線加加速走行実験により、そのときに得られるスリップ率の変動と駆動力又は制動力の変動との関係から、基準路面のタイヤ特性曲線からなるタイヤ特性曲線マップを得る。また、走行実験ではなくシミュレーション等による演算により基準路面のタイヤの特性曲線からなるタイヤ特性曲線マップを得ることもできる。
路面μ推定値演算部96は、タイヤ特性曲線マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。
The road surface μ estimated
For example, a tire characteristic curve map is obtained by performing a running experiment in advance. As a running experiment, a linear acceleration running test is performed. From a linear acceleration / acceleration running experiment on the reference road surface, a tire characteristic curve map including a tire characteristic curve on the reference road surface is obtained from the relationship between the change in slip ratio and the change in driving force or braking force obtained at that time. It is also possible to obtain a tire characteristic curve map composed of tire characteristic curves on the reference road surface, not by running experiments but by calculations such as simulations.
The road surface μ estimated
図36は、前記線長を基に、実際の走行路面の路面μ(推定値)を算出する処理の処理手順を示す。
図36に示すように、先ずステップS31において、路面μ推定値演算部96は、制駆動力Fxbを検出する(制駆動力算出部95からの出力を得る)。
続いてステップS32において、路面μ推定値演算部96は、スリップ率λbを検出する(スリップ率算出部94からの出力を得る)。
続いてステップS33において、路面μ推定値演算部96は、基準路面のタイヤ特性曲線(タイヤ特性曲線マップ)の原点(0,0)と実測点とを通る直線が、そのタイヤ特性曲線と交わる点の値(λa,Fxa)を特定する。ここで、実測点とは、記ステップS31及びステップS32で検出した横力Fxb及びスリップ角λbが示す値(λb,Fxb)である。
FIG. 36 shows a processing procedure for calculating the road surface μ (estimated value) of the actual traveling road surface based on the line length.
As shown in FIG. 36, first, in step S31, road surface μ estimated
Then at step S32, road surface μ estimated
Subsequently, in step S33, the road surface μ estimated
続いてステップS34において、路面μ推定値演算部96は、実際の走行路面の路面μ値μBを算出する。すなわち、路面μ推定値演算部96は、前記実測点(λb,Fxb)と基準路面のタイヤ特性曲線の原点とを結ぶ直線の線長b1(=√(λb 2+Fxb 2))を得る。また、路面μ推定値演算部96は、前記ステップS33で特定した基準路面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(=√(λa 2+λa 2))を得る。さらに、路面μ推定値演算部96は、線長b1と線長a1との比(b1/a1)を算出する。そして、路面μ推定値演算部96は、その算出した比(b2/b1)と、タイヤ特性曲線マップを得た基準路面の路面μ値μAとを乗算し、その乗算値を実際の走行路面の路面μの推定値μBとして得る(μB=μA・b1/a1)。
Subsequently, in Step S34, road surface mu estimation
以上のような処理手順により、路面μ推定値演算部96は、実際の走行路面の路面μの推定値μBを算出する。路面μ推定値演算部96は、算出した実際の走行路面の路面μの推定値μBを駆動トルク指令値補正部93に出力する。
駆動トルク指令値補正部93は、路面μ推定値演算部96が算出した路面μ(推定値)を基に、駆動トルク指令値算出部92が算出した駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを補正する。具体的には、駆動トルク指令値補正部93は、路面μが小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを小さくする補正をする。例えば、路面μに応じたゲインにより、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを補正する。
The processing procedure described above, the road surface mu estimation
The drive torque command
図37は、路面μ(推定値)とゲインGainとの関係を示す。図37に示すように、路面μが小さくなるほど(1から小さくなるほど)、ゲインGainは小さくなる。このような関係を示すゲインGainを用いて、下記(9)式により補正後の駆動トルク指令値T(左辺)を算出する。
T=T−Gain・L ・・・(9)
ここで、Lは、空転をすぐに止めるためのゲイン(>0)である。この(9)式によれば、路面μの推定値が小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値Tは小さくなる。
線形域μ勾配推定部97は、線形域のμ勾配を推定し、推定した線形域のμ勾配を基に、補正比を算出する。
FIG. 37 shows the relationship between the road surface μ (estimated value) and the gain Gain. As shown in FIG. 37, the gain Gain becomes smaller as the road surface μ becomes smaller (becomes smaller from 1). Using the gain Gain indicating such a relationship, a corrected drive torque command value T (left side) is calculated by the following equation (9).
T = T-Gain · L (9)
Here, L is a gain (> 0) for immediately stopping idling. According to the equation (9), as the estimated value of the road surface μ becomes smaller (becomes smaller from 1), the drive torque command value T becomes smaller.
The linear region μ
図38は、線形域μ勾配推定部97における処理手順を示す。図38に示すように、先ずステップS41において、線形域μ勾配推定部97は、各種データを取得する。具体的には、線形域μ勾配推定部97は、スリップ率算出部94が算出したスリップ率λ及び制駆動力算出部95が算出した制駆動力Fxを取得する。
ステップS42では、線形域μ勾配推定部97は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が走行中(直進走行中)か否かを判定する。線形域μ勾配推定部97は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が走行中の場合、ステップS43に進む。また、線形域μ勾配推定部97は、そうでない場合、例えばμ勾配の非線形域(曲線域)で自車両が走行中の場合、該図38に示す処理を終了する(前記ステップS41から再び処理を開始する)。
FIG. 38 shows a processing procedure in the linear region μ
In step S42, the linear region μ
続いてステップS43において、線形域μ勾配推定部97は、前記ステップS41で取得した制駆動力Fx及びスリップ率λを基に、制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)、すなわちμ勾配を算出する。
続いてステップS44において、線形域μ勾配推定部97は、前記ステップS43で算出した制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)を履歴情報として記憶する。
Subsequently, in step S43, the linear region μ
Subsequently, in step S44, the linear region μ
続いてステップS45において、線形域μ勾配推定部97は、前記ステップS44にて履歴情報として記憶されている複数の制駆動力Fxとスリップ率λとの比(Fx/λ)の平均値を算出する(((Fx/λ)1+(Fx/λ)2+・・・+(Fx/λ)N)/N)。
続いてステップS46において、線形域μ勾配推定部97は、前記ステップS44で記憶した履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きいか否かを判定する。線形域μ勾配推定部97は、履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きい場合(N>Nth)、ステップS47に進む。また、線形域μ勾配推定部97は、そうでない場合(N≦Nth)、該図38に示す処理を終了する(前記ステップS41から再び処理を開始する)。
Subsequently, in step S45, the linear region μ
Subsequently, in step S46, the linear region μ
ステップS47では、線形域μ勾配推定部97は、補正比を算出する。具体的には、線形域μ勾配推定部97は、基準μ勾配Cp0と実測μ勾配Cp0’との比を補正比R(=Cp0/Cp0’)。
以上のような処理手順により、線形域μ勾配推定部97は最終的に補正比Rを算出する。線形域μ勾配推定部97は、算出した補正比Rをマップ補正部98に出力する。
マップ補正部98は、補正比Rにより、路面μ推定値演算部96が有するタイヤ特性曲線マップを補正する。具体的には、マップ補正部98は、タイヤ特性曲線マップのスリップ率λ0に補正比Rを掛け算する。
In step S47, the linear region μ
The linear region μ
The
図39(a)は、タイヤ特性曲線マップ96aの一例を示す。このタイヤ特性曲線マップ96aは、2次元座標に基準路面のタイヤ特性曲線を描く各座標値(λ00,Fx00),(λ01,Fx01),・・・,(λ0n,Fx0n)(ここで、nは任意の整数)により示されるものとする。
マップ補正部98は、このようなタイヤ特性曲線マップ96aのスリップ率λ00,λ01,・・・,λ0nに対して補正比Rを掛け算して、図39(b)に示すような補正後のタイヤ特性曲線マップ96aを作成する。
FIG. 39A shows an example of a tire
The
(動作及び作用)
(路面μ推定に基づく車両制御)
車両走行中、アクセルペダル操作量検出部71が運転者のアクセル操作したアクセル開度を検出するとともに、車体速度算出部91が車体速度を算出する。駆動トルク指令値算出部92は、そのアクセル開度及び車体速度を基に、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを算出する。一方、車輪速検出部73FL〜73RRは、車輪速度を検出する。そして、スリップ率算出部94は、その車輪速度と車体速度を基に、スリップ率を算出する。さらに、制駆動力算出部95は、モータ電流値を基に、制駆動力を算出する。路面μ推定値演算部96は、それら制駆動力及びスリップ率、並びに特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを算出する。そして、駆動トルク指令値補正部93は、算出した路面μを基に、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを補正する。具体的には、駆動トルク指令値補正部93は、路面μが小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを小さくする補正をする。
(Operation and action)
(Vehicle control based on road surface μ estimation)
While the vehicle is traveling, the accelerator pedal operation
(マップ補正)
線形域μ勾配推定部97は、タイヤ特性曲線の線形域で自車両が走行していると判断できるとき、そのときに算出(検出される)される制駆動力Fx及びスリップ率λの比(Fx/λ)を履歴情報として記憶していく。さらに、線形域μ勾配推定部97は、平均値を算出していく(前記ステップS41〜ステップS45)。そして、線形域μ勾配推定部97は、その履歴データ数(N)が所定のしきい値Nthよりも大きくなったとき、補正比R(=Cp0/Cp0’)を算出する(前記ステップS46〜ステップS47)。
(Map correction)
When the linear region μ
マップ補正部98は、補正比Rにより、路面μ推定値演算部96が有するタイヤ特性曲線マップを補正する(前記図39)。具体的には、マップ補正部98は、補正比Rをタイヤ特性曲線マップのスリップ率λ0に掛け算する。これにより、タイヤ特性曲線マップの形状は、スリップ率λ軸方向で補正比R倍だけ変化する。すなわち、タイヤ特性曲線マップの形状は、原点を固定して、スリップ率λ軸方向に補正比R倍だけ拡大又は縮小する。これにより、タイヤ特性曲線マップは、基準路面のタイヤ特性曲線を示すものから実装するタイヤのタイヤ特性曲線を示すものになる。
The
(第2の実施形態の変形例)
(1)路面μに応じて、最大駆動トルク指令値の制限することもできる。例えば、路面μが小さくなるほど、最大駆動トルク指令値を小さくする。これにより、結果として、路面μが小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値Tを小さくすることができる。
(2)この第2の実施形態では、駆動トルクを補正している。これに対して、制動トルクを補正することもできる。この場合も、路面μが小さくなるほど(1から小さくなるほど)、制動トルクを小さくする補正をする。
(Modification of the second embodiment)
(1) The maximum drive torque command value can be limited according to the road surface μ. For example, the smaller the road surface μ is, the smaller the maximum drive torque command value is. As a result, as the road surface μ becomes smaller (becomes smaller from 1), the drive torque command value T can be made smaller.
(2) In the second embodiment, the drive torque is corrected. On the other hand, the braking torque can be corrected. Also in this case, correction is made to reduce the braking torque as the road surface μ becomes smaller (becomes smaller from 1).
(3)この第2の実施形態では、モータにより駆動する電動駆動車の場合を説明した。これに対して、制駆動力及びスリップ率、又はそれらに相当する物理量を検出できる車両であれば、他の駆動源による車両に本発明を適用することもできる。例えば、ガソリンエンジン駆動車に本発明を適用することもできる。この場合、ガソリンエンジン駆動車に加速度センサを搭載し、加速度センサにより検出した車体加速度を車輪の制駆動力に置き換えて路面μを推定することもできる。 (3) In the second embodiment, the case of an electrically driven vehicle driven by a motor has been described. On the other hand, the present invention can be applied to a vehicle using another drive source as long as the vehicle can detect the braking / driving force and the slip ratio, or the physical quantities corresponding to them. For example, the present invention can be applied to a gasoline engine driven vehicle. In this case, an acceleration sensor can be mounted on a gasoline engine driven vehicle, and the road surface μ can be estimated by replacing the vehicle body acceleration detected by the acceleration sensor with the braking / driving force of the wheels.
(4)この第2の実施形態では、推定した路面μを基に、車両の走行挙動制御として、車両の制駆動トルクを制御している。これに対して、推定した路面μを基に、車両の走行制御のための他の制御量(例えば操舵アシストトルク等)を制御することもできる。
なお、この第2の実施形態では、制駆動力算出部95は、車輪のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段を実現する。
また、スリップ率算出部94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。
(4) In the second embodiment, the braking / driving torque of the vehicle is controlled as the running behavior control of the vehicle based on the estimated road surface μ. On the other hand, based on the estimated road surface μ, it is possible to control another control amount (for example, steering assist torque) for vehicle travel control.
In the second embodiment, the braking / driving
Further, the slip
また、路面μ推定値演算部96の特性マップ96aは、基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線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96のステップS33の処理は、車輪のタイヤ力及び車輪のスリップ度を座標軸とする2次元座標において、該タイヤ力及び該スリップ度が零である前記2次元座標の原点に対する前記タイヤ力検出手段が検出した現在のタイヤ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検出点の傾きを算出する傾き算出手段を実現する。
In addition, the
Further, the process of step S33 of the road surface μ estimated
また、路面μ推定値演算部96のステップS33の処理は、前記2次元座標の原点から前記傾き算出手段が算出した傾きで延びる直線と前記タイヤ特性相関関係マップとの交点である基準点を算出する基準点算出手段を実現する。
また、路面μ推定値演算部96のステップS34の処理は、前記検出点、前記基準点算出手段が算出した基準点、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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。
Further, the process in step S33 of the road surface μ estimated
Further, the process in step S34 of the road surface μ estimated
また、線形域μ勾配推定部97及びマップ補正部98は、前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域検出値比と、前記タイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記タイヤ特性相関関係マップを補正する補正手段を実現する。
Further, the linear region μ
(第2の実施形態の効果)
(1)タイヤ力はタイヤの制駆動力であり、スリップ度はタイヤのスリップ率である。
これにより、タイヤの制駆動力及びスリップ率の相関関係を示す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推定することができ、さらにそのタイヤ特性相関関係マップを補正できる。
(Effect of 2nd Embodiment)
(1) The tire force is the braking / driving force of the tire, and the slip degree is the tire slip rate.
Accordingly, the road surface friction coefficient of the current road surface can be estimated based on the tire characteristic correlation map indicating the correlation between the braking / driving force and the slip ratio of the tire, and the tire characteristic correlation map can be corrected.
43 タイヤスリップ角演算部、44 タイヤ横力演算部、45,96 路面μ推定値演算部、45a,96a タイヤ特性曲線マップ、46 線形域Cp値推定部、47,98 マップ補正部、94 スリップ率算出部、95 制駆動力算出部、97 線形域μ勾配推定部 43 tire slip angle calculation unit, 44 tire lateral force calculation unit, 45, 96 road surface μ estimated value calculation unit, 45a, 96a tire characteristic curve map, 46 linear region Cp value estimation unit, 47, 98 map correction unit, 94 slip ratio Calculation unit, 95 braking / driving force calculation unit, 97 linear region μ gradient estimation unit
Claims (14)
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、
基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線を表すタイヤ特性を想定してモデル化したタイヤ特性相関関係マップと、
車輪のタイヤ力及び車輪のスリップ度を座標軸とする2次元座標において、該タイヤ力及び該スリップ度が零である前記2次元座標の原点に対する前記タイヤ力検出手段が検出した現在のタイヤ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検出点の傾きを算出する傾き算出手段と、
前記2次元座標の原点から前記傾き算出手段が算出した傾きで延びる直線と前記タイヤ特性相関関係マップとの交点である基準点を算出する基準点算出手段と、
前記検出点、前記基準点算出手段が算出した基準点、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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、
前記タイヤ力検出手段が検出したタイヤ力と前記スリップ度検出手段が検出したスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域検出値比と、前記想定したタイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記タイヤ特性相関関係マップを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする車両接地面摩擦状態推定装置。 Tire force detection means for detecting the tire force of the wheels;
Slip degree detecting means for detecting the slip degree of the wheel;
A tire characteristic correlation map modeled on the assumption that the tire characteristic represents a characteristic line established by the correlation between the wheel tire force obtained on the reference road surface of the reference road surface friction coefficient by the reference tire and the slip degree of the wheel;
In a two-dimensional coordinate having the tire force of the wheel and the slip degree of the wheel as coordinate axes, the current tire force detected by the tire force detecting means with respect to the origin of the two-dimensional coordinate where the tire force and the slip degree are zero, and the An inclination calculating means for calculating an inclination of a detection point indicated by the current slip degree detected by the slip degree detecting means;
Reference point calculating means for calculating a reference point that is an intersection of a straight line extending with the inclination calculated by the inclination calculating means from the origin of the two-dimensional coordinates and the tire characteristic correlation map;
Road surface friction coefficient calculation means for calculating a road surface friction coefficient of the current road surface based on the detection point, the reference point calculated by the reference point calculation means, and the reference road surface friction coefficient;
A linear range detection value ratio which is a ratio of the tire force and the slip degree in a region where the correlation between the tire force detected by the tire force detection means and the slip degree detected by the slip degree detection means is a linear relationship; The ratio of the linear region reference value ratio, which is the ratio between the tire force and the slip degree, in a region where the correlation between the tire force and the slip degree in the assumed tire characteristic correlation map is a linear relationship is used as a correction coefficient. Correcting means for correcting the tire characteristic correlation map based on the correction coefficient;
A vehicle ground contact surface friction state estimation device comprising:
前記路面摩擦係数算出手段は、前記検出点距離算出手段が算出した検出点距離と前記基準点距離算出手段が算出した基準点距離との比、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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請求項2に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 If the ratio of the tire force and the slip degree on the reference road surface and the ratio of the tire force and the slip degree on the road surface of an arbitrary road surface friction coefficient are the same, the tire characteristic correlation map The ratio of the tire force and the tire force on the road surface of an arbitrary road surface friction coefficient, or the ratio of the slip degree on the reference road surface and the slip degree on the road surface of an arbitrary road surface friction coefficient is the reference road surface friction coefficient and the It has the characteristic to show the ratio with any road surface friction coefficient,
The road surface friction coefficient calculating means is configured to determine a current road surface based on a ratio between the detection point distance calculated by the detection point distance calculation means and the reference point distance calculated by the reference point distance calculation means, and the reference road surface friction coefficient. The road surface friction coefficient estimating device according to claim 2, wherein a road surface friction coefficient is calculated.
前記補正手段は、前記補正係数を基に、前記タイヤ特性相関関係マップを前記2次元座標のスリップ度の座標軸方向に拡大又は縮小して前記タイヤ特性相関関係マップの補正をす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。 The tire characteristic correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines as existing in the two-dimensional coordinates,
The correction means corrects the tire characteristic correlation map by enlarging or reducing the tire characteristic correlation map in the coordinate axis direction of the slip degree of the two-dimensional coordinates based on the correction coefficient. The vehicle ground contact surface friction state estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記補正手段は、前記線形域基準値比を前記線形域検出値比で除して得た補正係数を、前記タイヤ特性相関関係マップのスリップ度に掛け算して前記タイヤ特性相関関係マップの補正をす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。 The tire characteristic correlation map is expressed as a two-dimensional curve composed of continuous characteristic lines as existing in the two-dimensional coordinates,
The correction means corrects the tire characteristic correlation map by multiplying a correction coefficient obtained by dividing the linear area reference value ratio by the linear area detection value ratio by the slip degree of the tire characteristic correlation map. The vehicle ground contact surface friction state estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記補正手段は、前記補正係数を基に、前記変数となるスリップ度を変更して前記タイヤ特性相関関係マップの補正をす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。 The tire characteristic correlation map is expressed numerically with the tire force and the slip degree obtained on the reference road surface as variables,
4. The correction unit according to claim 1, wherein the correction unit corrects the tire characteristic correlation map by changing a slip degree as the variable based on the correction coefficient. 5. Vehicle ground contact surface friction state estimation device.
前記補正手段は、前記判定手段が前記相関関係が直線関係となると判定した場合、前記タイヤ特性相関関係マップの補正を行うことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の車両接地面摩擦状態推定装置。 Determining means for determining whether or not the correlation between the tire force detected by the tire force detecting means and the slip degree detected by the slip degree detecting means during traveling of the host vehicle is a linear relationship;
The vehicle according to any one of claims 1 to 8, wherein the correction unit corrects the tire characteristic correlation map when the determination unit determines that the correlation is a linear relationship. Ground surface friction estimation device.
基準タイヤにより基準路面摩擦係数の基準路面で得られる車輪のタイヤ力と車輪のスリップ度との相関関係で成立する特性線を表すタイヤ特性を想定してモデル化したタイヤ特性相関関係マップを用い、
検出タイヤ力と検出スリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該検出タイヤ力と検出スリップ度との比である線形域検出値比と、前記想定したタイヤ特性相関関係マップのタイヤ力とスリップ度との相関関係が直線関係となる領域における該タイヤ力と該スリップ度との比である線形域基準値比との比を補正係数とし、前記補正係数を基に前記タイヤ特性相関関係マップを補正する補正ステップと、
タイヤ力及びスリップ度を座標軸とする2次元座標において、該タイヤ力及び該スリップ度が零である前記2次元座標の原点に対する現在の検出タイヤ力及び検出スリップ度が示す検出点の傾きを算出する傾き算出ステップと、
前記2次元座標の原点から前記傾き算出ステップで算出した傾きで延びる直線と前記タイヤ特性相関関係マップとの交点である基準点を算出する基準点算出ステップと、
前記検出点、前記基準点算出ステップで算出した基準点、及び前記基準路面摩擦係数を基に、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、
を有することを特徴とする車両接地面摩擦状態推定方法。 In the vehicle ground contact surface friction state estimation method for estimating the ground contact surface grip characteristics of the vehicle wheel,
Using the tire characteristic correlation map modeled assuming tire characteristics representing the characteristic line established by the correlation between the tire force of the wheel obtained on the reference road surface of the reference road surface friction coefficient by the reference tire and the slip degree of the wheel,
A linear range detection value ratio that is a ratio between the detected tire force and the detected slip degree in a region where the correlation between the detected tire force and the detected slip degree is a linear relationship, and the tire force of the assumed tire characteristic correlation map The tire characteristic correlation map is based on the correction coefficient based on the ratio of the linear region reference value ratio, which is the ratio of the tire force and the slip degree, in a region where the correlation with the slip degree is a linear relation. A correction step for correcting
In a two-dimensional coordinate having the tire force and the slip degree as coordinate axes, the inclination of the detection point indicated by the current detected tire force and the detected slip degree with respect to the origin of the two-dimensional coordinate where the tire force and the slip degree are zero is calculated. A slope calculating step;
A reference point calculating step for calculating a reference point that is an intersection of the straight line extending from the origin of the two-dimensional coordinates with the inclination calculated in the inclination calculating step and the tire characteristic correlation map;
Based on the detection point, the reference point calculated in the reference point calculation step, and the reference road surface friction coefficient, a road surface friction coefficient calculation step for calculating a road surface friction coefficient of the current road surface;
A vehicle ground contact surface friction state estimation method comprising:
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