JP3435625B2

JP3435625B2 - 路面状態演算装置

Info

Publication number: JP3435625B2
Application number: JP17179097A
Authority: JP
Inventors: 裕之山口; 勝宏浅野; 賢菅井; 孝治梅野; 英一小野
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1120649A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両が走行してい
る路面の状態を演算する路面状態演算装置に係り、より
詳しくは、路面μ特性を表す複数の車輪挙動量の相互関
係を路面状態毎に備え、該相互関係に基づいて路面状態
を演算出力する路面状態演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車輪と路面との間の摩擦係数
μがピーク値を超えて車輪がロック状態に移行する直前
に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させることに
よって、車輪のロックを防止しピークμ値に追従制御す
るアンチロックブレーキ制御装置が提案されている。

【０００３】ところで、車両がある速度で走行している
時、ブレーキをかけていくと車輪と路面との間にスリッ
プが生じるが、車輪と路面との間の摩擦係数μは、下記
の（１）式で表されるスリップ率λに対し、図２１のよ
うに変化することが知られている。

【０００４】 λ ＝（Ｖ−Ｖ_w）／Ｖ（１）ただし、Ｖは車体速度（角速度換算）、Ｖ_wは車輪速度
であり、よって、（Ｖ−Ｖ_w）はスリップ速度Δωとな
る。

【０００５】図２１に示すように、このμ−λ特性（以
下、路面μ特性という）では、あるスリップ速度（図２
１のＡ２領域）で摩擦係数μがピーク値をとるようにな
る。

【０００６】そこで、特開平１−２４９５５９号公報に
は、車体速度の近似値、及び検出された車輪速度から
（１）式よりスリップ率を演算し、演算したスリップ率
が、予め設定してある基準スリップ率（ピークμを与え
るスリップ率）に略一致するように、ブレーキ力を制御
することにより、ピークμに追従するアンチロックブレ
ーキ制御装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の
走行する路面の種類やその状態（路面状態）によってピ
ークμとなるスリップ率が異なることは、容易に予想さ
れることである。このため、上記公報記載の従来技術の
ように固定された基準スリップ率の追従制御を行った場
合、路面によって制動距離が大きくなり過ぎたり、或い
はピークμを超えてブレーキ制動されることによりタイ
ヤロックが発生するおそれがある。

【０００８】この対策として路面状態を推定演算し、演
算された路面状態に応じて基準スリップ率を変化させる
必要があるが、従来では、正確に路面状態を演算する技
術がなかった。

【０００９】本発明は、上記事実に鑑みて成されたもの
で、路面状態を正確に演算できる路面状態演算装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（請求項１の発明）上記目的を達成するために請求項１の発明は、車輪と路
面との間の摩擦係数μのスリップ速度に対する特性を表
す複数の車輪挙動量の間の相互関係を路面状態毎に備え
た路面状態演算装置において、前記相互関係が示される
車輪挙動量のうちの１つが、スリップ速度に対する摩擦
係数μの勾配又は該勾配に関連した物理量であると共
に、複数の車輪挙動量の間の相互関係を示すテーブルを
スリップ速度毎に備え、かつ前記複数の車輪挙動量のい
ずれかをスリップ速度毎の前記テーブルによりそれぞれ
変換することにより得られたスリップ速度毎の車輪挙動
量の変換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較
に基づいてスリップ速度を演算し、演算されたスリップ
速度と入力された複数の車輪挙動量の検出値の少なくと
もいずれかとを前記路面状態毎の相互関係によりそれぞ
れ変換することにより得られた路面状態毎の車輪挙動量
の変換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較に
基づいて、路面状態を演算出力する路面演算手段、を有
することを特徴とする。

【００１１】ここで、車輪と路面との間の摩擦係数μの
スリップ速度Δωに対する特性とは、図１７のように表
されたΔω−μ特性をいい、該特性と等価な他のすべて
の特性（以下、「路面μ特性」という）を含む。このΔ
ω−μ特性と等価な特性として、例えば、スリップ速度
の代わりにスリップ率で表わした図２１の特性や、摩擦
係数μの代わりに、μに関連する制動力（μＷ：Ｗは車
輪荷重）や制動トルク（μＷｒ：ｒは車輪の有効半径）
で表した特性などがある。なお、この路面μ特性は、図
２（ａ）に示すように、乾燥路面（Dry ）、雪路面（Sn
ow）、氷路面（Ice ）．．．などの路面状態の相違によ
ってそれぞれ異なる特性を示す。

【００１２】また、車輪挙動量とは、上記路面μ特性を
表すために必要となる、車輪運動に関連した物理量をい
い、例えば、車体速度、車輪速度、車輪減速度（加速
度）、スリップ速度、制動力、制動トルク、スリップ率
に対する路面μの勾配、スリップ速度に対する制動トル
クの勾配、及びブレーキ圧（ホイールシリンダ圧）など
がある。

【００１３】これらの車輪挙動量は、路面状態毎に各々
一定の関係となる路面μ特性を表す上で必要十分なもの
が選ばれ、従って、車輪挙動量の間の相互関係は、路面
状態毎の路面μ特性を直接的又は間接的に表すものとな
る。

【００１４】例えば、図２（ａ）の路面μ特性を、図２
（ｂ）に示すように、まず、他の車輪挙動量である制動
力Ｐ_cと、スリップ率λとの相互関係で路面状態毎に表
すことができる。そして、図２（ａ）において、μ値の
みならず、スリップ率に対する路面μの勾配Ｇ_dもま
た、路面状態によって固有の値を持っていること、及び
図２（ｂ）の関係を用いて、図２（ａ）の路面μ特性
を、図２（ｃ）に示すように、制動力と車体速度と路面
μ勾配Ｇ_dとにより表される路面状態毎の３次元特性で
必要十分に表すことができる。

【００１５】なお、スリップ率λは、車体速度と車輪速
度とから表せるので、車輪挙動量の１つとして制動力を
用いた場合、もう１つの他の車輪挙動量が必要となり、
図２（ｃ）の例では、車体速度を用いている。

【００１６】図２（ｃ）では、この３次元特性を、車体
速度Ｖが２０km/h，４０km/h，６０km/hの各場合につい
ての制動力と路面μ勾配Ｇ_dとの関係で表しており、こ
の図より、これら３つの車輪挙動量の関係が、路面状態
によって異なっていることがわかる。

【００１７】本発明では、このような路面μ特性を表す
複数の車輪挙動量の間の相互関係をを路面状態毎に備え
ている。なお、この相互関係は、例えば、入出力データ
間の変換テーブル等で表すことができ、図２（ｃ）の特
性の場合、各車速及び各路面状態毎に制動力と路面μ勾
配との関係を検出して得られたデータに基づいて、予め
作成しておく。

【００１８】なお、車速などの車輪挙動量が一定の場合
に路面状態を演算する場合には、相互関係が示される車
輪挙動量の数を減らすことも可能である。

【００１９】ここで、本発明の路面演算手段を、複数の
車輪挙動量が入力されるように構成することができる。
例えば、図１に示すように、車速検出手段により検出さ
れた車体速度Ｖ、路面μ勾配検出手段により検出された
路面μ勾配Ｇ_d、及び制動力検出手段により検出された
制動力Ｐ_cが路面演算手段に入力されるように構成す
る。

【００２０】複数の車輪挙動量の検出値が入力される
と、路面演算手段は、入力された複数の車輪挙動量の検
出値の少なくともいずれか（１又は複数）を前記路面状
態毎の相互関係に基づきそれぞれ変換する。その結果、
変換の対象となった車輪挙動量以外の車輪挙動量の変換
値が路面状態毎に得られる。例えば、図１の構成におい
て、車体速度と制動力とを図２（ｃ）の相互関係により
変換する場合、車体速度の検出値Ｖ＝２０ｋｍ／ｈと制
動力の検出値Ｐ_c0に対応する路面μ勾配の変換値は、乾
燥路面、雪路面、氷路面のそれぞれについて、Ｇ_d1、Ｇ
_d2、Ｇ_d3となる。

【００２１】そして、路面演算手段は、このようにして
得られた路面状態毎の車輪挙動量の変換値と、該車輪挙
動量と同一量の検出値との比較に基づいて路面状態を演
算する。例えば、上記例の場合、路面状態毎の路面μ勾
配の変換値Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3と、路面μ勾配検出手段に
より検出された路面μ勾配の検出値Ｇ_d0とを比較し、こ
の比較結果により路面状態を演算出力する。

【００２２】この比較では、例えば、検出値Ｇ_d0と変換
値Ｇ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3との差をそれぞれ演算し、最も小さ
い差（絶対値）を与えた路面状態を演算する。例えばＧ
_d2とＧ_d0との差が最も小さい場合、路面状態が「雪路面
（Snow）」であると演算する。

【００２３】さらに、請求項１の発明は、前記相互関係
が示される複数の車輪挙動量のうちの１つが、スリップ
速度に対する摩擦係数μの勾配又は該勾配に関連した物
理量であることを特徴としている。

【００２４】スリップ速度に対する摩擦係数μの勾配
（路面μ勾配）は、既に述べたように、路面状態によっ
て固有の値を有するので、路面状態を演算する際に、有
効な車輪挙動量となる。また、摩擦係数μを直接検出す
ることは困難であるが、路面μ勾配は、車輪速度の時系
列データからオンラインのシステム同定手法を用いて演
算する有効な方法（特願平８−２１８８２８号記載の発
明）を適用することができるので、この路面μ勾配を用
いることによって路面状態をより正確に演算することが
できる。

【００２５】ここで、スリップ速度に対する摩擦係数μ
の勾配に関連した物理量として、例えば、スリップ速度
（又はスリップ率）に対する制動トルク（又は制動力）
の勾配などがある。（請求項２の発明）請求項２の発明は、請求項１の発明
において、車体と車輪と路面とから構成される振動系の
共振周波数でブレーキ力を微小励振する微小励振手段
と、をさらに有し、前記摩擦係数μの勾配に関連した物
理量が、前記微小励振手段によりブレーキ力を微小に励
振したときのブレーキ力の微小振幅に対する車輪速度の
共振周波数成分の微小振幅の比であることを特徴とす
る。（請求項２の発明の原理）重量Ｗ_vの車体を備えた車両
が車体速度ω_vで走行している時の車輪での振動現象、
すなわち車体と車輪と路面とによって構成される振動系
の振動現象を、車輪回転軸で等価的にモデル化した図１
６に示すモデルを参照して考察する。

【００２６】図１６のモデルにおいて、ブレーキ力は、
路面と接するタイヤのトレッド１１５の表面を介して路
面に作用するが、このブレーキ力は実際には路面からの
反作用（制動力）として車体に作用するため、車体重量
Ｗ_vの回転軸換算の等価モデル１１７はタイヤのトレッ
ドと路面との間の摩擦要素１１６（路面μ）を介して車
輪１１３と反対側に連結したものとなる。これは、シャ
シーダイナモ装置のように、車輪下の大きな慣性、すな
わち車輪と反対側の質量で車体の重量を模擬することが
できることと同様である。

【００２７】図１６でタイヤリムを含んだ車輪１１３の
慣性をＪ_w、リムとトレッド１１５との間のばね要素１
１４のばね定数をＫ、車輪半径をＲ、トレッド１１５の
慣性をＪ_t、トレッド１１５と路面との間の摩擦要素１
１６の摩擦係数をμ、車体の重量の回転軸換算の等価モ
デル１１７の慣性をＪ_Vとすると、ホイールシリンダ圧
により生じるブレーキトルクＴ_b’から車輪速ω_wまで
の伝達特性は、車輪運動の方程式より、

【００２８】

【数１】

【００２９】となる。なお、ｓはラプラス変換の演算子
である。タイヤが路面にグリップしている時は、トレッ
ド１１５と車体等価モデル１１７とが直結されていると
考えると、車体等価モデル１１７とトレッド１１５との
和の慣性と、車輪１１３の慣性とが共振する。すなわ
ち、この振動系は、車輪と車体と路面とから構成された
車輪共振系とみなすことができる。このときの車輪共振
系の共振周波数ω∞は、(2) 式の伝達特性において、 ω∞＝√｛（Ｊ_w＋Ｊ_t＋Ｊ_v）Ｋ／Ｊ_w（Ｊ_t＋Ｊ_v）｝／２π (3) となる。この状態は、図１７（図２１）では、ピークμ
に達する前の領域Ａ１に対応する。

【００３０】逆に、タイヤの摩擦係数μがピークμに近
づく場合には、タイヤ表面の摩擦係数μがスリップ率に
対して変化し難くなり、トレッド１１５の慣性の振動に
伴う成分は車体等価モデル１１７に影響しなくなる。つ
まり等価的にトレッド１１５と車体等価モデル１１７と
が分離され、トレッド１１５と車輪１１３とが共振を起
こすことになる。このときの車輪共振系は、車輪と路面
とから構成されているとみなすことができ、その共振周
波数ω∞’は、(3) 式において、車体等価慣性Ｊ_vを０
とおいたものと等しくなる。すなわち、 ω∞' ＝√｛（Ｊ_w＋Ｊ_t）Ｋ／Ｊ_wＪ_t）｝／２π (4) となる。この状態は、図１７（図２１）では、ピークμ
近傍の領域Ａ２に対応する。

【００３１】(3) と(4) 式とを比較し、車体等価慣性Ｊ
_vが車輪慣性Ｊ_w、トレッド慣性Ｊ _tより大きいと仮定
すると、(4) 式の場合の車輪共振系の共振周波数ω∞’
は(3) 式よりもω∞よりも高周波数側にシフトすること
になる。従って、車輪共振系の共振周波数の変化を反映
する物理量に基づいて、車輪と路面との間の摩擦状態を
判定することが可能となる。

【００３２】そこで、本発明では、このような共振周波
数の変化を反映する物理量として、以下のような微小ゲ
インＧ_dを車輪挙動量として導入する。

【００３３】まず、微小励振手段が、車輪と車体と路面
とからなる振動系の共振周波数ω∞（(3) 式) でブレー
キ力を微小励振すると（ここでは、ブレーキ圧Ｐ_bを微
小励振するとする）、車輪速度ω_wも平均的な車輪速度
の回りに共振周波数ω∞で微小振動する。ここで、この
ときのブレーキ圧Ｐ_bの共振周波数ω∞の微小振幅をＰ
_v、車輪速度の共振周波数ω∞の微小振幅をω_wvとした
場合、微小ゲインＧ_dをＧ_d＝ω_wv／Ｐ_v (5) とする。なお、この微小ゲインＧ_dを、ブレーキ圧Ｐ_b
に対する車輪速ω_wの比（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω
∞の振動成分とみなし、Ｇ_d＝（（ω_w／Ｐ_b）｜ｓ＝ｊω∞） (6) と表すこともできる。

【００３４】この微小ゲインＧ_dは、(6) 式に示すよう
に（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω∞の振動成分であるの
で、摩擦状態がピークμ近傍の領域に至ったとき、共振
周波数がω∞’にシフトするため急激に減少する。すな
わち、微小ゲインＧ_dは、路面μ特性を規定する摩擦状
態を敏感に反映する車輪挙動量であるといえる。

【００３５】次に、この微小ゲインＧ_dが、路面μ勾配
の一つの表現である制動トルク勾配（スリップ速度に対
する制動トルクの勾配）と等価な物理量であることを説
明する。

【００３６】既に述べたように、図１７の特性では、ス
リップ速度Δωと、車輪−路面間の摩擦係数μとの間に
は、あるスリップ速度で摩擦係数μがピークをとる関数
関係が成立する。

【００３７】ところで、微小励振手段によりブレーキ圧
を微小励振すると、車輪速度が微小励振するので、スリ
ップ速度もあるスリップ速度の回りで微小振動する。こ
こで、図１７の特性を有する路面において、あるスリッ
プ速度の回りで微小振動したときの摩擦係数μのスリッ
プ速度Δωに対する変化を考える。

【００３８】このとき、路面の摩擦係数μは、 μ ＝ μ₀＋αＲΔω (7) と近似できる。すなわち、微小振動によるスリップ速度
の変化が小さいため、傾きαＲの直線で近似できる。

【００３９】ここで、タイヤと路面間の摩擦係数μによ
り生じる制動トルクＴ_b＝μＷＲに(7) 式を代入する
と、Ｔ_b ＝ μＷＲ＝ μ₀ＷＲ＋αＲ²ΔωＷ (8) となる。ここで、Ｗは輪荷重である。(8) 式の両辺をΔ
ωで１階微分すると、

【００４０】

【数２】

【００４１】を得る。よって、(9) 式により、制動トル
ク勾配（ｄＴ_b／Δω）が、αＲ²Ｗに等しいことが示
された。

【００４２】一方、ブレーキトルクＴ_b’がブレーキ圧
Ｐ_bと比例関係にあることから、微小ゲインＧ_dは、ブ
レーキトルクＴ_b’に対する車輪速度ω_wの比（ω_w／
Ｔ_b’）の共振周波数ω∞の振動成分と比例関係にあ
る。従って、(2) 式の伝達特性により、微小ゲインＧ_d
は次式によって表される。

【００４３】

【数３】

【００４４】一般に、(12)式において、｜Ａ｜＝０．０１２＜＜｜Ｂ｜＝０．１ (13) となることから、(9) 、(10)式より、

【００４５】

【数４】

【００４６】を得る。すなわち、スリップ速度Δωに対
する制動トルクＴ_bの勾配は微小ゲインＧ_dに比例す
る。

【００４７】以上により、微小ゲインＧ_dが路面μ勾配
（制動トルク勾配）と等価な物理量であることが示さ
れ、この微小ゲインＧ_dに基づいて路面状態が精度良く
演算できることがわかる。しかも、この微小ゲインＧ_d
は、振動系の共振特性に基づき摩擦状態を正確に表す車
輪挙動量であるので、本発明によれば、より正確に路面
状態を演算することが可能となる。（請求項３から６の発明）請求項３の発明は、車速を検出する車速検出演算手段
と、車輪挙動量を検出する車輪挙動量検出手段と、路面
μ勾配を検出する路面μ勾配検出手段と、路面μ勾配、
車速及び車輪挙動量の関係を路面状態毎に示したテーブ
ルに基づいて、前記車速検出手段で検出された車速と、
前記車輪挙動量検出手段で検出された車輪挙動量と、に
対応する路面状態毎の路面μ勾配を出力する路面μ勾配
出力手段と、前記路面μ検出手段で検出された路面μ勾
配と前記路面μ勾配出力手段から出力された路面状態毎
の路面μ勾配との差が最小となるときの当該路面状態を
選択する路面状態選択手段と、を備えている。請求項４
の発明は、請求項３の発明において、前記車輪挙動量検
出手段は、前記車輪挙動量として制動力を検出し、前記
車速検出手段は、路面μ勾配及び制動力の関係をスリッ
プ速度毎に示したテーブルに基づいて、前記車輪挙動量
検出手段で検出された制動力に対応するスリップ速度毎
の路面μ勾配を出力する第２の路面μ勾配出力手段と、
前記路面μ検出手段で検出された路面μ勾配と前記第２
の路面μ勾配出力手段から出力されたスリップ速度毎の
路面μ勾配との差が最小となるときの当該スリップ速度
を選択するスリップ速度選択手段と、前記スリップ選択
手段で選択されたスリップ速度に車輪速度を加算するこ
とで車速を算出する車速算出手段と、を備えたことを特
徴とする。請求項５の発明は、請求項３または４の発明
において、最大制動力及び車速の関係を路面状態毎に示
したテーブルに基づいて、前記車速検出手段で検出され
た車速に対応する路面状態毎の最大制動力を出力する最
大制動力出力手段と、前記最大制動力出力手段から出力
された路面状態毎の最大制動力の中から、前記路面状態
選択手段で選択された路面状態に対応する最大制動力を
選択する最大制動力選択手段と、を更に備えたことを特
徴とする。請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記最大制動力選択手段で選択された所定車輪の最
大制動力と前記車輪挙動量検出手段で検出された所定車
輪の制動力との差に基づいて、前記所定車輪の制動力余
裕度を演算する制動力余裕度演算手段を更に備えたこと
を特徴とする。（本発明のその他の態様）本発明のその他の態様１は、車体速度以外の２つの車輪
挙動量の間の相互関係を示す第２テーブルをスリップ速
度毎に備え、かつ前記２つの車輪挙動量のいずれかをス
リップ速度毎の前記第２テーブルによりそれぞれ変換す
ることにより得られたスリップ速度毎の車輪挙動量の変
換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較に基づ
いてスリップ速度を演算し、演算されたスリップ速度と
入力された車輪速度の検出値とにより車体速度を演算す
る車速演算手段と、をさらに有し、前記テーブルにより
相互関係が示される複数の車輪挙動量のうちの１つは車
体速度であると共に、前記路面演算手段は、前記車速演
算手段により演算された車体速度を用いて路面状態を演
算することを特徴とする。

【００４８】本態様１の車速演算手段は、車体速度以外
の２つの車輪挙動量の間の相互関係を示す第２テーブル
をスリップ速度毎に備えている。この第２テーブルは、
車体速度以外の２つの車輪挙動量を、制動力Ｐ_c及び路
面μ勾配Ｇ_dとした場合、以下のような手順によって作
成することができる。

【００４９】まず、路面状態及び車体速度（車速）をパ
ラメータとして様々に変えた各々の場合について、制動
力Ｐ_cに対するスリップ速度Δｖの変化を求めると、図
４のような関係となる。次に、路面状態及び車速をパラ
メータとして様々に変えた各々の場合について、スリッ
プ速度Δｖに対する路面μ勾配Ｇ_dの変化を求めると、
図５（ａ）（Dry ）、図５（ｂ）（Snow）のような関係
となる。

【００５０】そして、図４、図５の関係より、各車速毎
に同一のスリップ速度Δｖに対するＰ_c、Ｇ_dを求める
と、各路面状態毎に、図６（ａ）、（ｂ）のような関係
となる。この図６により示されたスリップ速度毎のＰ_c
とＧ_dとの関係が第２テーブルとなる。なお、図６の各
Δｖのラインは、車速、路面によらず固定とする。

【００５１】さらに、図６（ａ）、（ｂ）を基に、各車
速（20km/h,40km/h,60km/h）毎に、図７（ａ）〜（ｃ）
のようなＰ_cとＧ_dとの関係が路面状態毎に示される。
この図７の関係は、複数の車輪挙動量を車体速度Ｖ、Ｐ
_c、Ｇ_dとした場合の路面状態毎の前記テーブルに相当
している。

【００５２】本態様１では、例えば、制動力Ｐ_cの検出
値をスリップ速度毎の第２テーブルによりそれぞれ変換
することにより得られたスリップ速度毎の路面μ勾配Ｇ
_dの変換値と、路面μ勾配Ｇ_dの検出値との比較に基づ
いてスリップ速度を演算する。すなわち、検出されたＰ
_cとＧ_dとの関係が、図６のどのΔｖのラインに最も近
いかを演算し、最も近かったラインのΔｖ値をスリップ
速度として求める。

【００５３】このようにスリップ速度が演算できたの
で、本態様１の車速演算手段は、演算されたスリップ速
度と入力された車輪速度の検出値とにより車体速度を演
算する。そして、路面演算手段は、車速演算手段により
演算された車体速度を用いて、前記テーブルに基づいて
路面状態を演算する。すなわち、図７のテーブルの場
合、検出されたＰ_cとＧ_dとの関係が、演算された車体
速度に対応するＰ_cとＧ_dとの関係のうち、どの路面状
態の関係に最も近いかを演算し、最も近かった関係に対
応する路面状態を求める。

【００５４】以上のように本態様１では、車体速度を車
輪挙動量の１つとするテーブルを有するにも係わらず、
車体速度を検出する必要がなく、その代わりに車輪速度
を検出することとなる。すなわち、本態様１の路面演算
手段を、例えば、図３に示すように、車輪速検出手段に
より検出された車輪速度Ｖ_w、路面μ勾配検出手段によ
り検出された路面μ勾配Ｇ_d、及び制動力検出手段によ
り検出された制動力Ｐ _cが路面演算手段に入力されるよ
うに構成することができる。

【００５５】車体速度の正確な推定は、車輪速度と比較
して困難であるので、本態様１のように第２テーブルと
車輪速度とに基づいて車体速度を推定することにより、
車体速度を検出値として入力する図１の場合と比べてよ
り正確な路面状態の演算が可能となる。

【００５６】さらに、本態様１では、正確なスリップ速
度も得ることができるので、スリップ率を基準スリップ
率に一致させるように制御するアンチロックブレーキ制
御装置などに適用することにより、より正確な制御が可
能となる。

【００５７】以上の各発明では、路面状態を演算してい
たが、前記路面演算手段が、予めデータとして備えられ
ていた路面状態毎のピークμ値（μmax 値）から、演算
された路面状態に対応するピークμ値を路面状態と共に
さらに求めるようにしても良い。

【００５８】これにより、路面状態やピークμ値がわか
るので、車輪の持つ限界値が明らかとなり、ＶＳＣ、Ａ
ＢＳ（アンチロックブレーキ制御）、ＴＲＣ（トラクシ
ョンコントロール）等の車両安定化制御における制御ゲ
インの変更、制御目標値の設定、ドライバへの路面状態
の警報等が可能となる。

【００５９】また、予めデータとして備えられていた路
面状態及び車体速度毎の最大制動力から、前記路面演算
手段により演算された路面状態及び車体速度に対応する
最大制動力を求め、該最大制動力と入力された制動力の
検出値との差を演算出力する制動力余裕演算手段と、を
さらに有するように路面状態演算装置を構成することも
できる（本発明のその他の態様２）。

【００６０】ここで、態様２の発明を、例えば図８のよ
うに構成することができる。同図に示すように、路面演
算手段には、車体速度Ｖ、路面μ勾配Ｇ_d、制動力Ｐ_c
が入力され、既に述べたように、路面演算手段は、これ
らの車輪挙動量及びテーブルに基づいて路面状態を演算
する。そして、本発明の制動力余裕演算手段に路面状態
を伝達する。

【００６１】この制動力余裕演算手段は、予めデータと
して備えられていた路面状態及び車体速度毎の最大制動
力から、路面演算手段により演算された路面状態及び車
速検出手段により検出された車体速度に対応する最大制
動力を求める最大制動力選択手段と、求められた最大制
動力から制動力検出手段により検出された制動力を減算
する差分手段と、から構成することができる。

【００６２】ここで、最大制動力は路面状態毎に固有の
値を有し、かつ該固有値は、車速毎にも異なっている。
例えば、路面状態（Dry,Snow,Ice）、車速（40km/h,60k
m/h）に応じて、最大制動力（PcMax1,PcMax2,PcMax3）
は、図９に示すように変化する。最大制動力選択手段
は、図９に示すような路面状態及び車体速度毎の最大制
動力を予めデータとして備えており、これにより入力さ
れた路面状態及び車体速度に対応する最大制動力を求め
ることができる。そして、差分手段により、求められた
最大制動力から検出された制動力が減算されることによ
って制動力の余裕度が求められる。この余裕度は、あと
どの程度の制動力を車輪に与えることができるかの指標
となるものである。

【００６３】なお、本態様２を態様１の発明に適用する
場合、車速演算手段により演算された車体速度を用いる
ことにより、より正確な最大制動力を求めることが可能
となる。

【００６４】このように本発明のその他の態様２によれ
ば、制動力の余裕度を知ることができるため、例えば、
余裕度の高い車輪に優先的に、ブレーキ力や駆動トルク
を分配する制御を行うことにより、より安定した車両走
行が可能となる。

【００６５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の路面状態演算装置
の各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。な
お、実施の形態では、路面状態演算装置を車両に適用し
た場合を想定する。（第１の実施の形態）図１０には、本発明の第１の実施
の形態に係る路面状態演算装置の構成ブロック図が示さ
れている。なお、第１の実施の形態の構成は、図１の構
成を具体化したものである。

【００６６】図１０に示すように、第１の実施の形態に
係る路面状態演算装置１０は、スリップ速度Δｖ（又は
スリップ率）に対する路面μの勾配∂μ／∂Δｖ（本実
施の形態では、微小ゲインＧ_dとする）、制動力Ｐ_c、
及び車体速度Ｖの３つの車輪挙動量の関係を示す∂μ／
∂Δｖテーブルを乾燥路面（Dry ）、雪路面（Snow）、
氷路面（Ice ）について各々記憶している変換部１２、
１４、１６を備えている。

【００６７】この変換部１２、１４、１６は、車体速度
及び制動力を入力したときに、内部に記憶されている図
示のような関数関係のテーブル（図２（ｃ）参照）に基
づいて、この入力値に対応する微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、
Ｇ_d3（図１０では、推定を示す∧付；以下、∧を省略）
をそれぞれ出力する。

【００６８】なお、この変換部は、所定範囲の入力値に
対する変換値を予めすべて記憶し、データが入力される
と、該データの値に対応する変換値を出力するＲＯＭと
して構成することができる。また、∂μ／∂Δｖテーブ
ルのような非線形関数を学習可能なニューラルネットワ
ークや、適用フィルタ等で構成することもできる。

【００６９】また、路面状態演算装置１０は、該装置に
入力された微小ゲインの検出値Ｇ_dから、変換部１２、
１４、１６により変換された微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、Ｇ
_d3をそれぞれ減算することにより、差分Ｇ_d−Ｇ_d1、Ｇ
_d−Ｇ_d2、Ｇ_d−Ｇ_d3を各々演算する差分器１８、２
０、２２を備えている。

【００７０】さらに、路面状態演算装置１０は、差分器
１８、２０、２２により演算された各差分の絶対値の中
から最小値を選択する最小値選択部２４を備えている。
この最小値選択部２４は、最小値を与えた微小ゲインを
出力した変換部を特定し、この変換部に対応する路面状
態の情報を出力する。

【００７１】また、路面状態演算装置１０の外部には、
車体速度を検出する車速検出部２６、車輪に作用する制
動力を検出する制動力検出部３４、及び図１の路面μ勾
配検出手段としての微小ゲイン演算部３６が用意されて
いる。この車速検出部２６及び制動力検出部３４は、変
換部１２、１４、１６にそれぞれ接続されており、微小
ゲイン演算部３６は、差分器１８、２０、２２にそれぞ
れ接続されている。

【００７２】このうち車速検出部２６は、車輪速度を検
出する車輪速センサ２８、ドライバがブレーキペダルを
踏み込んだときを制動開始時点として判定する制動開始
判定部３０、判定された制動開始時点で検出された車輪
速度Ｖ_wを車体速度Ｖとして出力する制動開始車速決定
部３２から構成されている。すなわち、本実施の形態の
車速検出部２６では、ブレーキ開始時の車輪速度は、車
体速度とほぼ等しいと仮定することにより車体速度を推
定する。なお、この車速検出部２６を、直接、車体速度
を検出する車速センサとして構成することもできる。

【００７３】また、制動力検出部３４は、路面から車輪
に対し摩擦力として作用する制動力を、車輪の力学的モ
デルに従って以下のように推定する。

【００７４】すなわち、車輪には、車輪に対し車輪の回
転方向と反対方向に作用するブレーキトルクＴ_Bと、車
輪に対し摩擦力として車輪の回転方向に作用する制動力
ＦによるタイヤトルクＴ_fと、が作用する。ブレーキト
ルクＴ_Bは、車輪のブレーキディスクに対し車輪の回転
を妨げるように作用するブレーキ力に由来するものであ
り、制動力Ｆ及びタイヤトルクＴ_fは、車輪と路面との
間の摩擦係数をμ_B、車輪半径をｒ、車輪荷重をＷとし
たとき、次式によって表される。

【００７５】Ｆ＝ μ_BＷＴ_f ＝Ｆ×ｒ＝ μ_BＷｒ従って、車輪の運動方程式は、

【００７６】

【数５】

【００７７】となる。ただし、Ｉは車輪の慣性モーメン
ト、ωは車輪の回転速度（車輪速度）である。

【００７８】車輪加速度（ｄω／ｄｔ）を検知し、ブレ
ーキディスクに加えられるホイールシリンダ圧に基づい
てブレーキトルクＴ_Bを求めれば、(15)式に基づいて制
動力Ｆを推定することができる。具体的には、アクセル
開度などから求めた車輪の駆動トルクと、外乱としての
制動力Ｆが車輪に作用する(15)式と等価な力学モデルを
オブザーバとして構成する。このオブザーバでは、(15)
式を２階積分することにより得られる回転位置と実際に
検出された回転位置との偏差を０に一致させるように制
御周期毎に等価モデルの外乱及び回転速度を修正し、修
正された外乱を制動力として推定する。

【００７９】また、微小ゲイン演算部３６は、平均ブレ
ーキ圧の回りに車体と車輪と路面とから構成される振動
系の共振周波数ω∞（(3) 式）でブレーキ圧を微小励振
したときの、車輪速度Ｖ_wの共振周波数ω∞の微小振幅
（車輪速微小振幅ω_wv）を検出する車輪速微小振幅検出
部４０と、共振周波数ω∞のブレーキ圧の微小振幅Ｐ _v
を検出するブレーキ圧微小振幅検出部４２と、検出され
た車輪速微小振幅ω_wvをブレーキ圧微小振幅Ｐ_vで除算
することにより微小ゲインＧ_dを出力する除算器４４
と、から構成される。

【００８０】このうち車輪速微小振幅検出部４０は、共
振周波数ω∞の振動成分を抽出するフィルタ処理を行う
演算部として実現できる。例えば、この振動系の共振周
波数ω∞が４０［Ｈｚ］程度であるので、制御性を考慮
して１周期を２４［ｍｓ］、約４１．７［Ｈｚ］に取
り、この周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ
を設け、このフィルタ出力を全波整流、直流平滑化する
ことにより車輪速微小振幅を出力する。また、周期の整
数倍、例えば１周期の２４［ｍｓ］、２周期の４８［ｍ
ｓ］の時系列データを連続的に取り込み、４１．７［Ｈ
ｚ］の単位正弦波、単位余弦波との相関を求めることに
よっても実現できる。

【００８１】ここで、平均ブレーキ圧Ｐ_mの回りに共振
周波数のブレーキ圧微小振幅Ｐ_vを印加する微小励振手
段について説明する。まず、平均ブレーキ圧指令及び微
小励振指令を実際の車輪への制動トルクに変換する部分
（バルブ制御系）は、図１８に示すように、マスタシリ
ンダ４８、制御バルブ５２、ホイールシリンダ５６、リ
ザーバー５８及びオイルポンプ６０を備えている。

【００８２】このうちブレーキペダル４６は、ブレーキ
ペダル４６の踏力に応じて増圧するマスタシリンダ４８
を介して制御バルブ５２の増圧バルブ５０へ接続されて
いる。また、制御バルブ５２は、減圧バルブ５４を介し
て低圧源としてのリザーバー５８へ接続されている。さ
らに、制御バルブ５２には、該制御バルブによって供給
されたブレーキ圧をブレーキディスクに加えるためのホ
イールシリンダ５６が接続されている。この制御バルブ
５２は、入力されたバルブ動作指令に基づいて増圧バル
ブ５０及び減圧バルブ５４の開閉を制御する。

【００８３】なお、この制御バルブ５２が増圧バルブ５
０のみを開くように制御されると、ホイールシリンダ５
６の油圧（ホイールシリンダ圧）は、ドライバがブレー
キペダル４６を踏み込むことによって得られる圧力に比
例したマスタシリンダ４８の油圧（マスタシリンダ圧）
まで上昇する。逆に減圧バルブ５４のみを開くように制
御されると、ホイールシリンダ圧は、ほぼ大気圧のリザ
ーバ５８の圧力（リザーバ圧）まで減少する。また、両
方のバルブを閉じるように制御されると、ホイールシリ
ンダ圧は保持される。

【００８４】ホイールシリンダ５６によりブレーキディ
スクに加えられるブレーキ力（ホイールシリンダ圧に相
当）は、マスタシリンダ４８の高油圧が供給される増圧
時間、リザーバー５８の低油圧が供給される減圧時間、
及び供給油圧が保持される保持時間の比率と、圧力セン
サ等により検出されたマスタシリンダ圧及びリザーバー
圧とから求められる。

【００８５】従って、制御バルブ５２の増減圧時間をマ
スタシリンダ圧に応じて制御することにより、所望のブ
レーキトルクを実現することができる。そして、ブレー
キ圧の微小励振は、平均ブレーキ力を実現する制御バル
ブ５２の増減圧制御と同時に共振周波数に対応した周期
で増圧減圧制御を行うことにより可能となる。

【００８６】具体的な制御の内容として、図１９に示す
ように、微小励振の周期（例えば２４［ｍｓ］）の半周
期Ｔ／２毎に増圧と減圧のそれぞれのモードを切り替
え、バルブへの増減圧指令は、モード切り替えの瞬間か
ら増圧時間ｔ_i、減圧時間ｔ_rのそれぞれの時間分だけ
増圧・減圧指令を出力し、残りの時間は、保持指令を出
力する。平均ブレーキ力は、マスタシリンダ圧に応じた
増圧時間ｔ_iと減圧時間ｔ_rとの比によって定まると共
に、共振周波数に対応した半周期Ｔ／２毎の増圧・減圧
モードの切り替えによって、平均ブレーキ力の回りに微
小振動が印加される。

【００８７】なお、ブレーキ圧微小振幅Ｐ_vは、マスタ
シリンダ圧、図１９に示したバルブの増圧時間ｔ_iの長
さ、及び減圧時間ｔ_rの長さによって所定の関係で定ま
るので、図１５のブレーキ圧微小振幅検出部４２は、マ
スタシリンダ圧、増圧時間ｔ _i及び減圧時間ｔ_rからブ
レーキ圧微小振幅Ｐ_vを出力するテーブルとして構成す
ることができる。

【００８８】さらに、第１の実施の形態の路面状態演算
装置１０には、図１４に示すようなピークμ検索部６１
を備えることができる。このピークμ検索部６１は、路
面状態毎のピークμ値及びピークμを与えるスリップ率
のデータを格納するメモリ６４と、該データの路面状態
毎のアドレスを示すアドレステーブル６３に基づいてメ
モリ６１のデータを検索するデータ検索部６２と、から
構成される。

【００８９】次に、第１の実施の形態の作用を説明す
る。車速検出部２６により検出された車体速度Ｖ及び制
動力検出部３４により検出された制動力Ｐ_cが、路面状
態演算装置１０の各変換部１２、１４、１６に入力され
ると、各変換部は、それぞれに与えられた∂μ／∂Δｖ
テーブルにより、入力された２つの検出値を変換し、こ
れらの検出値に対応する微小ゲインＧ_d1、Ｇ _d2、Ｇ_d3を
それぞれ出力する。

【００９０】変換された微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3と
共に、微小ゲイン演算部３６により演算された微小ゲイ
ンＧ_dが、差分器１８、１９、２０にそれぞれ入力され
ると、これらの差分器は、差分Ｇ_d−Ｇ_d1、Ｇ_d−
Ｇ_d2、Ｇ_d−Ｇ_d3をそれぞれ演算し、最小値選択部２４
に出力する。

【００９１】最小値選択部２４では、演算された差分の
中から最も絶対値の小さい差分を選択し、選択された最
小差分値を与えた変換部を特定する。そして、この特定
された変換部に対応する路面状態を所定形式の情報コー
ドなどで出力する。この形式により表された情報コード
は、Dry,Snow,Iceのいずれかに対応するもので、路面状
態演算装置１０が適用された車両の制御部が認識可能な
形式で表される。例えば、Ｇ_d−Ｇ_d3が最小値となった
場合、路面状態が”Ice ”の情報コードを出力する。車
体速度、制動力、及び微小ゲインの間の相互関係を示す
∂μ／∂Δｖテーブルは、路面μ特性を的確に示すもの
であるので、本実施の形態のように∂μ／∂Δｖテーブ
ルが示す各車輪挙動量の関係と、実際の検出値の間の関
係とを比較することにより、路面状態をきわめて正確に
求めることができる。また、本実施の形態では、振動系
の共振特性に基づき摩擦状態を敏感に表す微小ゲインＧ
_dを用いているので、他の車輪挙動量を用いた場合と比
較して、より正確に路面状態を求めることが可能とな
る。

【００９２】また、ピークμ検索部６１では、データ検
索部６２が、最小値選択部２４により出力された路面状
態の情報コードを解釈し、アドレステーブル６３から、
該情報コードに対応するアドレスを読み出す。そして、
データ検索部６２は、メモリ６４の該当アドレスのピー
クμ値及びスリップ率を検索し、出力する。すなわち、
出力されたデータは、現在走行中の路面のピークμ値、
及び当該路面でピークμを与えるスリップ率となる。

【００９３】以上のように本実施の形態では、現在走行
中の路面の路面状態やピークμ値を正確に求めることが
できるので、ＶＳＣ、ＡＢＳ、ＴＲＣ等の車両の安定化
制御やドライバへの警告などに、この演算結果を用いる
ことにより、路面状態に係わらず安全な走行が可能とな
る。

【００９４】なお、図１０の例では、車体速度、制動
力、及び微小ゲインを車輪挙動量として用いたが、本発
明は、これに限定されるものではない。例えば、図１１
のように構成することも可能である。

【００９５】図１１では、制動力の代わりにスリップ速
度を車輪挙動量の１つに用いている。このため、図１１
の変換部１３、１５、１７では、車体速度とスリップ速
度と微小ゲインとの関係を示す∂μ／∂Δｖテーブルを
各々備えている。そして、制動力検出部３４の代わり
に、車輪速センサ２８が検出した車輪速度と制動開始車
速決定部３２が決定した車体速度とからスリップ速度を
演算するスリップ速度算出器３８を有し、該スリップ速
度算出器３８を、変換部１３、１５、１７に各々接続し
ている。

【００９６】図１１の構成においても、スリップ速度、
車体速度、及び微小ゲインから路面μ特性を表すことが
できるので、正確に路面状態を演算することができる。
また、制動力検出部３４を省略し、その代わりに簡単な
演算器で構成できるスリップ速度算出器を備えるだけで
良いので、装置全体を簡単にすることができる。（第２の実施の形態）図１２には、図３の構成を具体化
した、本発明の第２の実施の形態に係る路面状態演算装
置の構成ブロック図が示されている。なお、第１の実施
の形態と同様の構成部については、同一の符号を付して
詳細な説明を省略する。

【００９７】図１２に示すように、第２の実施の形態に
係る路面状態演算装置１０ｂは、車輪速センサ６５によ
り検出された車輪速度Ｖ_wと制動力検出部３４により検
出された制動力Ｐ_cとから車体速度Ｖを演算する車速演
算部７０、及びこの車速演算部７０により演算された車
体速度Ｖと検出された制動力Ｐ_cと微小ゲインＧ_dとか
ら路面状態を演算する路面状態演算部８０から構成され
る。

【００９８】このうち車速演算部７０は、一定のスリッ
プ速度毎（0.1m/s,0.4m/s,0.8m/s,.....）に制動力と微
小ゲインとの関係を示すΔｖテーブルをそれぞれ記憶し
ている変換部７１、７２、７３、．．．．．を備えてい
る。

【００９９】この変換部７１、７２、７３、．．．は、
検出された制動力を入力したときに、内部に記憶されて
いる図示のような関数関係のΔｖテーブル（図６
（ａ）、（ｂ）参照）に基づいて、この入力値に対応す
る微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3、．．．．．（図１２で
は、推定を示す∧付；以下、∧を省略）をそれぞれ出力
する。

【０１００】また、車速演算部７０は、該装置に入力さ
れた微小ゲインの検出値Ｇ_dから、変換部７１、７２、
７３、．．．．．により変換された微小ゲインＧ_d1、Ｇ
_d2、Ｇ_d3、．．．．をそれぞれ減算することにより、差
分Ｇ_d−Ｇ_d1、Ｇ_d−Ｇ_d2、Ｇ_d−Ｇ_d3、．．．．を各
々演算する差分器７４、７５、７６を備えている。

【０１０１】さらに、車速演算部７０は、差分器７４、
７５、７６、．．．により演算された各差分の絶対値の
中から最小値を選択する最小値選択部７７を備えてい
る。この最小値選択部７７は、最小値を与えた微小ゲイ
ンを出力した変換部を特定し、この変換部に対応するス
リップ速度Δｖを出力する。

【０１０２】また、最小値選択部７７には、車速算出器
７８が接続されている。この車速算出器７８は、最小値
選択部７７が出力したスリップ速度Δｖに、車輪速セン
サ６５が検出した車輪速度Ｖ_wを加算することにより車
体速度Ｖを算出する。

【０１０３】なお、図示のように、最小値選択部７７が
出力したスリップ速度Δｖ及び車速算出器７８が算出し
た車体速度Ｖを路面演算装置１０ｂ外部に出力すること
も可能である。また、最小値選択部７７が出力したスリ
ップ速度Δｖを車速算出器７８が算出した車体速度Ｖで
除算することによりスリップ率λを出力する除算器８１
を備えることも可能である。

【０１０４】第２の実施の形態に係る路面状態演算部８
１は、車速検出部２６ではなく、車速演算部７０が演算
した車体速度を用いる以外、図１０の路面状態演算装置
１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、
この路面状態演算部８１を、図１１の路面状態演算装置
１０のように車速とスリップ速度を用いる構成とし、車
速演算部７０により演算された車速Ｖとスリップ速度Δ
ｖとを路面状態演算部８１に入力するように構成しても
良い。

【０１０５】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。制動力検出部３４により検出された制動力Ｐ_cが、
車速演算部７０の各変換部７１、７２、７３、．．．に
入力されると、各変換部は、それぞれに与えられたΔｖ
テーブルにより、入力された検出値を変換し、検出値に
対応する微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、Ｇ_d3、．．．．をそれ
ぞれ出力する。

【０１０６】変換された微小ゲインＧ_d1、Ｇ_d2、
Ｇ_d3、．．．と共に、微小ゲイン演算部３６により演算
された微小ゲインＧ_dが、差分器７４、７５、７
６、．．．．にそれぞれ入力されると、これらの差分器
は、差分Ｇ_d−Ｇ_d1、Ｇ_d−Ｇ_d2、Ｇ_d−
Ｇ_d3、．．．．をそれぞれ演算し、最小値選択部７７に
出力する。

【０１０７】最小値選択部７７では、演算された差分の
中から最も絶対値の小さい差分を選択し、選択された最
小差分値を与えた変換部を特定する。そして、この特定
された変換部に対応するスリップ速度Δｖを出力する。
例えば、Ｇ_d−Ｇ_d2が最小値となった場合、スリップ速
度を、変換部７２に対応する０．４ｍ／ｓとして出力す
る。

【０１０８】そして、車速算出器７８が、最小値選択部
７７が出力したスリップ速度Δｖと、車輪速センサ６５
が検出した車輪速度Ｖ_wとを加算することにより車速Ｖ
を演算し、路面状態演算部８０に出力する。路面状態演
算部８０では、車速Ｖと制動力が入力されると、第１の
実施の形態と同様の作用により、現在走行中の路面の路
面状態を演算出力する。

【０１０９】また、最小値選択部７７が出力したスリッ
プ速度Δｖ及び車速算出器７８が算出した車速Ｖは、装
置外部へ出力されると共に、除算器８１によってΔｖ／
Ｖが演算され、この演算結果がスリップ率λとして出力
される。

【０１１０】このように第２の実施の形態では、車体速
度を車輪挙動量の１つとする∂μ／∂Δｖテーブルを有
するにも係わらず、車体速度を直接、検出する必要がな
く、その代わりに車輪速度を検出している。車体速度の
正確な推定は、車輪速度と比較して困難であるので、本
実施の形態のように、Δｖテーブルと車輪速度とに基づ
いて車体速度を推定することにより、検出された車体速
度を用いる第１の実施の形態と比べてより正確な路面状
態の演算が可能となる。

【０１１１】特に、図１０の車速検出部２６の例では、
ブレーキ開始時の車輪速が車速とほぼ等しいという仮定
を用いているため、この仮定が成り立つ範囲でしか正確
に路面状態を演算できないが、本実施の形態では、Δｖ
テーブルをきめ細かく設定することにより可能な限り正
確な車速を得ることができる。

【０１１２】さらに、本実施の形態では、車速を正確に
推定することにより、正確なスリップ率を得ているた
め、このスリップ率を用いて種々の応用が可能となる。
例えば、図２０に示すように、路面状態演算装置１０ｂ
が演算した路面状態を用いてピークμ検索部６１により
当該路面におけるピークμ₀、及びピークμ₀を与える
スリップ率λ₀を検索する。

【０１１３】アンチロックブレーキ制御に応用する場
合、路面状態演算装置１０ｂが演算した現在のスリップ
率λを、検索されたスリップ率λ₀に一致するようにブ
レーキ力を制御する。これにより、路面状態が変わって
もそれに応じてスリップ率λ₀の演算値も変化されるの
で、路面状態に係わらず常に安定したアンチロックブレ
ーキ制御が可能となる。

【０１１４】また、図２０のシステムに、スリップ率に
対する路面μの関係を示す路面μテーブルを路面状態毎
に備え、かつ入力された路面状態に応じた路面μテーブ
ルを選択し、選択されたテーブルにより、演算されたス
リップ率に対応するμ値を出力する路面μ演算部８２を
用意しても良い。

【０１１５】この路面μ演算部８２により、現在走行中
の路面の路面μ値が得られると、この路面μ値と、当該
路面におけるピークμ₀値とを比較することにより、現
在の摩擦状態が路面μ特性のどの領域にあるかを推定す
ることができる。

【０１１６】この摩擦状態を表すパラメータとして、例
えば、μ₀−μを用いることができる。このパラメータ
（μ₀−μ）が負値となったとき、車輪のロックのおそ
れがあるので、ドライバにその旨を伝達する警告を発す
るシステムを構成することにより、安全運転が可能とな
る。なお、このような摩擦状態を表すパラメータとし
て、λ₀−λを用いても良い。

【０１１７】本実施の形態では、路面状態のみならず、
ピークμ値や現在の摩擦状態がわかるので、車輪の持つ
限界値がより明らかとなり、これらのパラメータを用い
ることにより、車両安定化制御において制御ゲインの変
更、制御目標値の設定を行うことにより、より安定な制
御を実現することができる。（第３の実施の形態）図１３には、図８の構成を具体化
した、本発明の第３の実施の形態に係る路面状態演算装
置の構成ブロック図が示されている。なお、第１及び第
２の実施の形態と同様の構成部については、同一の符号
を付して詳細な説明を省略する。

【０１１８】図１３に示すように、第３の実施の形態に
係る路面状態演算装置１０ｃは、検出された車輪速度Ｖ
_w、微小ゲインＧ_d、及び制動力Ｐ_cにより路面状態及
び車速Ｖを演算する路面演算部８３と、演算された路面
状態及び車速により現在走行中の路面の最大制動力を演
算する最大制動力選択部８４と、演算された最大制動力
から検出された制動力を減算することにより制動力の余
裕度ΔＰ_cを出力する減算器８９と、から構成される。
なお、この制動力の余裕度ΔＰ_cは、各車輪毎に演算さ
れる。

【０１１９】このうち最大制動力選択部８４では、路面
状態毎に、各車速について最大制動力を与える最大制動
力テーブル（図９（ａ）、（ｂ）参照）を有する変換部
８５、８６、８７を備えている。これらの変換部は、最
大制動力テーブルに基づいて、入力された車速Ｖに対応
する最大制動力をそれぞれ求めると共に、求めた各最大
制動力を、後段のテーブル選択部８８に出力する。この
テーブル選択部８８は、演算された路面状態に対応する
変換部により変換された最大制動力のみを選択して出力
する。

【０１２０】また、路面演算部８３は、図１２の路面状
態演算装置１０ｂと同様に構成することができる。

【０１２１】次に、第３の実施の形態の作用を説明す
る。第３の実施の形態では、各車輪毎に制動力の余裕度
ΔＰ_cを演算するので、例えば、余裕度の高い車輪に大
きいブレーキ力や駆動トルクを分配し、各車輪の制動力
を均一にする制御を行うことにより、スピン等を防止
し、より安定した車両走行を実現することができる。

【０１２２】以上が本発明の各実施の形態であるが、本
発明は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において任意好適に変更可能
である。

【０１２３】例えば、実施の形態では、路面状態を、乾
燥路面、雪路面、氷路面の３種類に分類したが、他の種
類の路面、例えば、じゃり道、砂路面、雨路面等のよう
な路面を演算したり、３種類より多い路面状態を、もっ
ときめ細かく演算することもできる。

【０１２４】また、図１０、図１１では、車体速度と制
動力を各テーブルにより微小ゲインに変換し、この微小
ゲインの変換値と検出値とを比較したが、微小ゲインと
車体速度、或いは微小ゲインと制動力を各テーブルによ
り制動力或いは車体速度に変換し、この変換値と、同じ
車輪挙動量の検出値とを比較することにより路面状態を
演算することも可能である。また、図１２のΔｖテーブ
ルについても同様である。

【０１２５】また、実施の形態では、路面μ勾配を表す
ものとして微小ゲインを用いたが、制動トルク勾配など
を用いても良い。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
路面μ特性を表す複数の車輪挙動量の間の相互関係と、
複数の車輪挙動量の検出値とに基づいて、正確な路面状
態が演算できると共に、演算された路面状態に基づいて
車両安定化制御をより正確に行うことができる、という
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の路面状態演算装置の概略構成（第１の
実施の形態に対応）を示すブロック図である。

【図２】路面μ特性を表す車輪挙動量の相互関係を示す
グラフであって、（ａ）はスリップ率と路面μとの関
係、（ｂ）はスリップ率と制動力との関係、（ｃ）は各
車速毎の制動力と路面μ勾配Ｇ_dとの関係を示す。

【図３】本発明の路面状態演算装置の概略構成（第２の
実施の形態に対応）を示すブロック図である。

【図４】路面状態及び車速毎の制動力Ｐ_cとスリップ速
度Δｖとの関係を示すグラフである。

【図５】路面状態及び車速毎のスリップ速度Δｖと路面
μ勾配Ｇ_dとの関係を示すグラフであって、（ａ）は乾
燥路面、（ｂ）は雪路面についてのグラフである。

【図６】スリップ速度Δｖをパラメータとした場合の制
動力Ｐ_cと路面μ勾配Ｇ_dとの関係を各車速毎に示した
グラフであって、（ａ）は乾燥路面、（ｂ）は雪路面に
ついてのグラフである。

【図７】図６に基づいて、車速及び路面状態毎に制動力
Ｐ_cと路面μ勾配Ｇ_dとの関係を求めたグラフであっ
て、（ａ）は車速Ｖ＝２０ｋｍ／ｈ、（ｂ）は車速Ｖ＝
４０ｋｍ／ｈ、（ｃ）は車速Ｖ＝６０ｋｍ／ｈの場合に
ついてのグラフである。

【図８】本発明の路面状態演算装置の概略構成（第３の
実施の形態に対応）を示すブロック図である。

【図９】車速及び路面状態毎に最大制動力を示すグラフ
であって、（ａ）は車速Ｖ＝４０ｋｍ／ｈ、（ｂ）は車
速Ｖ＝６０ｋｍ／ｈについてのグラフである。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成（第１例）を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成（第２例）を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る路面状態演
算装置の構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の実施の形態に係るピークμ検索部の
構成を示すブロック図である。

【図１５】本発明の実施の形態に係る微小ゲイン演算部
の構成を示すブロック図である。

【図１６】車輪と車体と路面とから構成される振動系の
等価モデルを示す図である。

【図１７】スリップ速度に対する摩擦係数μの変化特性
を示すと共に、微小ゲインが制動トルク勾配と等価であ
ることを説明するため、微小振動の中心の回りのμの変
化が直線で近似できることを示す図である。

【図１８】ブレーキ部のハードウェア構成を示すブロッ
ク図である。

【図１９】ブレーキ圧の微小励振と平均ブレーキ力の制
御を同時に行う場合の制御バルブへの指令を示す図であ
る。

【図２０】本発明の第２の実施の形態で、演算された路
面状態及びスリップ率から摩擦状態を示すパラメータを
求める場合のシステム構成例を示す図である。

【図２１】タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ
率Ｓに対する特性を示す線図である。

【符号の説明】

１０路面状態演算装置１０ｂ路面状態演算装置１０ｃ路面状態演算装置３６微小ゲイン演算部６１ピークμ検索部７０車速演算部８４最大制動力選択部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅野孝治愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者小野英一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献特開平４−224447（ＪＰ，Ａ) 特開平７−112659（ＪＰ，Ａ) 特開平８−334454（ＪＰ，Ａ) 特開平７−186928（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−255284（ＪＰ，Ａ) 特開平１−249559（ＪＰ，Ａ) 特開平８−324414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/00 B60T 8/32 - 8/96 B60R 16/02 G01N 19/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪と路面との間の摩擦係数μのスリッ
プ速度に対する特性を表す複数の車輪挙動量の間の相互
関係を路面状態毎に備えた路面状態演算装置であって、前記相互関係が示される車輪挙動量のうちの１つが、ス
リップ速度に対する摩擦係数μの勾配又は該勾配に関連
した物理量であると共に、複数の車輪挙動量の間の相互関係を示すテーブルをスリ
ップ速度毎に備え、かつ前記複数の車輪挙動量のいずれ
かをスリップ速度毎の前記テーブルによりそれぞれ変換
することにより得られたスリップ速度毎の車輪挙動量の
変換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較に基
づいてスリップ速度を演算し、演算されたスリップ速度
と入力された複数の車輪挙動量の検出値の少なくともい
ずれかとを前記路面状態毎の相互関係によりそれぞれ変
換することにより得られた路面状態毎の車輪挙動量の変
換値と、該車輪挙動量と同一量の検出値との比較に基づ
いて、路面状態を演算出力する路面演算手段、を有することを特徴とする路面状態演算装置。
【請求項２】車体と車輪と路面とから構成される振動
系の共振周波数でブレーキ力を微小励振する微小励振手
段と、をさらに有し、前記摩擦係数μの勾配に関連した物理量は、前記微小励振手段によりブレーキ力を微小に励振したと
きのブレーキ力の微小振幅に対する車輪速度の共振周波
数成分の微小振幅の比であることを特徴とする請求項１
記載の路面状態演算装置。
【請求項３】車速を検出する車速検出演算手段と、車輪挙動量を検出する車輪挙動量検出手段と、路面μ勾配を検出する路面μ勾配検出手段と、路面μ勾配、車速及び車輪挙動量の関係を路面状態毎に
示したテーブルに基づいて、前記車速検出手段で検出さ
れた車速と、前記車輪挙動量検出手段で検出された車輪
挙動量と、に対応する路面状態毎の路面μ勾配を出力す
る路面μ勾配出力手段と、前記路面μ検出手段で検出された路面μ勾配と前記路面
μ勾配出力手段から出力された路面状態毎の路面μ勾配
との差が最小となるときの当該路面状態を選択する路面
状態選択手段と、を備えた路面状態演算装置。
【請求項４】前記車輪挙動量検出手段は、前記車輪挙
動量として制動力を検出し、前記車速検出手段は、路面μ勾配及び制動力の関係をス
リップ速度毎に示したテーブルに基づいて、前記車輪挙
動量検出手段で検出された制動力に対応するスリップ速
度毎の路面μ勾配を出力する第２の路面μ勾配出力手段
と、前記路面μ検出手段で検出された路面μ勾配と前記
第２の路面μ勾配出力手段から出力されたスリップ速度
毎の路面μ勾配との差が最小となるときの当該スリップ
速度を選択するスリップ速度選択手段と、前記スリップ
選択手段で選択されたスリップ速度に車輪速度を加算す
ることで車速を算出する車速算出手段と、を備えたこと
を特徴とする請求項３記載の路面状態演算装置。
【請求項５】最大制動力及び車速の関係を路面状態毎
に示したテーブルに基づいて、前記車速検出手段で検出
された車速に対応する路面状態毎の最大制動力を出力す
る最大制動力出力手段と、前記最大制動力出力手段から出力された路面状態毎の最
大制動力の中から、前記路面状態選択手段で選択された
路面状態に対応する最大制動力を選択する最大制動力選
択手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項３また
は４記載の路面状態演算装置。
【請求項６】前記最大制動力選択手段で選択された所
定車輪の最大制動力と前記車輪挙動量検出手段で検出さ
れた所定車輪の制動力との差に基づいて、前記所定車輪
の制動力余裕度を演算する制動力余裕度演算手段を更に
備えたことを特徴とする請求項５記載の路面状態演算装
置。