路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法

摘要

一种路面摩擦系数估计装置，包括：制动/驱动力检测部，其检测行驶期间车轮的制动/驱动力；滑移率检测部，其检测行驶期间所述车轮的滑移率；以及路面μ计算部，其基于检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率之间的比、基准路面的情况下的制动/驱动力和滑移率之间的相关关系、以及检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率至少之一，来估计检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率之间的关系。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于估计自动车辆正在行驶的路面的路面摩擦系数(以下还称为路面μ)的路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法。

背景技术

存在一种测量驱动轮的转动速度、基于其转动加速度的最大值来估计路面μ、并且进行转矩控制以防止驱动轮滑移的车辆行驶控制装置(例如，参见专利文献1)。

专利文献1：日本特公平6-78736

发明内容

由于根据专利文献1的装置基于驱动轮的转动速度来估计路面μ，因此除非由于驱动轮的滑移引起转动速度实际变化，否则不能估计路面μ。

本发明的问题是在由于车轮的滑移引起该车轮的转动速度实际变化之前，估计行驶路面的路面μ。

为了解决该问题，根据本发明，一种路面摩擦系数估计装置，包括：制动/驱动力检测部，其检测车轮的制动/驱动力；滑移率检测部，其检测所述车轮的滑移率；以及路面摩擦系数估计部，其：存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述制动/驱动力的坐标轴和表示所述滑移率的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述制动/驱动力和所述滑移率之间的关系；得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与由所述制动/驱动力检测部获得的所述制动/驱动力的检测值和由所述滑移率检测部获得的所述滑移率的检测值相对应；以及基于所述制动/驱动力和所述滑移率至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

此外，根据本发明，一种路面摩擦系数估计方法，包括：检测车轮的制动/驱动力的步骤；检测所述车轮的滑移率的步骤；以及如下步骤：存储与坐标面中的特性曲线有关的信息，其中，所述坐标面具有表示所述制动/驱动力的坐标轴和表示所述滑移率的坐标轴，并且所述特性曲线表示基准路面摩擦系数的条件下的所述制动/驱动力和所述滑移率之间的关系；得出所述坐标面内直线与所述特性曲线相交的点作为基准点，其中，所述直线通过所述坐标面的原点和检测点，并且所述检测点与所述制动/驱动力的检测值和所述滑移率的检测值相对应；以及基于所述制动/驱动力和所述滑移率至少之一的检测值和基准值、以及所述基准路面摩擦系数，来计算路面摩擦系数的估计值，其中，所述基准值是所述基准点处的值。

附图说明

图1是解释本发明的基础技术所使用的、示出轮胎特性曲线的特性图。

图2是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和轮胎摩擦圆的特性图。

图3是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在该轮胎特性曲线与通过该轮胎特性曲线的原点的直线相交的点处的切线的斜率的特性图。

图4是解释本发明的基础技术所使用的、示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在该轮胎特性曲线与通过该轮胎特性曲线的原点的直线相交的点处的切线的斜率的另一特性图。

图5是解释本发明的基础技术所使用的、示出在路面μ不同的轮胎特性曲线之间制动/驱动力Fx的比、滑移率S的比和路面μ的比彼此相等的特性图。

图6是解释本发明的基础技术所使用的、示出在路面μ不同的路面的条件下获得的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的关系的特性图。

图7是解释本发明的基础技术所使用的、示出在无钉防滑轮胎的情况下在路面μ不同的路面的条件下获得的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的关系的特性图。

图8是解释本发明的基础技术所使用的、示出各自表示与任意直线与轮胎特性曲线相交的点相对应的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比、以及轮胎特性曲线在该交点处的切线的斜率的标绘点的集合的特性图。

图9是解释本发明的基础技术所使用的、示出从图8的标绘点获得的特性曲线(制动/驱动力特性指标值映射)的特性图。

图10是解释本发明的基础技术所使用的、并且用于解释以特定路面μ的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面的路面μ的过程的图。

图11是示出根据本发明第一实施例的路面摩擦系数估计装置的结构的框图。

图12是示出基于检测到的制动/驱动力Fxb来计算路面μ的估计值的过程的流程图。

图13是示出基于检测到的滑移率Sb来计算路面μ的估计值的流程图。

图14是示出基于连接测量点和轮胎特性曲线的原点的直线的线段长度来计算路面μ的估计值的过程的流程图。

图15是示出横轴表示制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)、并且纵轴表示制动/驱动力Fx的轮胎特性曲线(特性映射)的特性图。

图16是示出横轴表示制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)、并且纵轴表示滑移率S的轮胎特性曲线(特性映射)的特性图。

图17是示出根据本发明第二实施例的电动驱动车辆的结构的图。

图18是示出根据第二实施例的电动驱动车辆的系统控制部的结构的框图。

图19是示出路面μ(估计值)和增益“Gain”之间的关系的特性图。

具体实施方式

如以下所述，根据本发明，可以检测车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率，并且基于这两者来估计时刻变化的路面μ。

以下参考附图来说明用于执行本发明(以下称为实施例)的模式。

本发明实施例的基础技术

首先，以下说明本发明实施例的基础技术。图1示出轮胎特性曲线。该轮胎特性曲线示出在驱动轮的滑移率S和驱动轮的制动/驱动力Fx之间成立的一般关系。例如，通过诸如魔术公式(magic formula)轮胎模型等的轮胎模型获得轮胎特性曲线。如图1所示，沿着轮胎特性曲线，随着滑移率S的绝对值增加，滑移率S和制动/驱动力Fx之间的关系从线性转变为非线性。即，当滑移率S处于从0开始的特定范围内时，在滑移率S和制动/驱动力Fx之间线性关系成立。然后，当滑移率S的绝对值已经一定程度地增大时，滑移率S和制动/驱动力Fx之间的关系变为非线性。

在图1的例子中的非线性区域中，当滑移率S为约0.1时，制动/驱动力Fx相对于滑移率S的增加比减小。然后，当滑移率S为约0.15时，制动/驱动力Fx变为最大值。然后，随着滑移率S增加，制动/驱动力Fx减小。例如，通过关注轮胎特性曲线的切线的斜率，可以容易地理解该关系。

轮胎特性曲线的切线的斜率由滑移率S的变化量和制动/驱动力Fx的变化量之间的比、即制动/驱动力Fx相对于滑移率S的偏微分系数来表示。可以将如此表示的轮胎特性曲线的切线的斜率看作为轮胎特性曲线在任意直线a、b、c或d与该轮胎特性曲线相交的(图1中由圆圈所表示的)点处的切线的斜率。如果在轮胎特性曲线中可以识别出点、即可以识别出滑移率S和制动/驱动力Fx，则可以估计轮胎摩擦状态。例如，如图1所示，如果该点处于轮胎特性曲线中位于非线性区域中但接近线性区域的点x0处，则可以估计为轮胎摩擦状态处于稳定状态。如果轮胎摩擦状态处于稳定状态，则可以估计为轮胎处于展现其能力的水平、或者车辆处于稳定状态。

图2示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和轮胎摩擦圆。图2(a)示出各路面μ的条件下的轮胎摩擦曲线。图2(b)、2(c)和2(d)各自示出各路面μ的条件下的摩擦圆。例如，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如图2(a)所示，各路面μ的轮胎特性曲线示出彼此相同的特性。此外，如图2(b)、2(c)和2(d)所示，随着路面μ减小，摩擦圆缩小。即，随着路面μ减小，轮胎可以承受的制动/驱动力减小。

图3示出各路面μ的条件下的轮胎特性曲线和通过原点的任意直线b、c或d之间的关系。如图3所示，对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在轮胎特性曲线与任意直线b、c或d相交的点处的切线的斜率。即，对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在该轮胎特性曲线与直线b相交的点处的切线的斜率；对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在该轮胎特性曲线与直线c相交的点处的切线的斜率；并且对于各路面μ的条件下的轮胎特性曲线，获得在该轮胎特性曲线与直线d相交的点处的切线的斜率。结果，可以获得，各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在与同一直线的交点处的切线的斜率彼此相等。

例如，图4关注图3所示的直线c。如图4所示，各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在与直线c的交点处的切线的斜率彼此相等。即，在路面μ＝0.2的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x1处的制动/驱动力Fx1和滑移率S1之间的比(Fx1/S1)、在路面μ＝0.5的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x2处的制动/驱动力Fx2和滑移率S2之间的比(Fx2/S2)、以及在路面μ＝1.0的条件下的轮胎特性曲线上获得的交点x3处的制动/驱动力Fx3和滑移率S3之间的比(Fx3/S3)彼此相等。在各路面μ的条件下的轮胎特性曲线上获得的各交点x1、x2或x3处的切线的斜率彼此相等。

这样，即使路面μ不同，各轮胎特性曲线在以下点处的切线的斜率也彼此相等，其中，该点是制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)彼此相同的点(S，Fx)。在轮胎特性曲线中制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)彼此相同的点(S，Fx)之间的制动/驱动力Fx的比和滑移率S的比均等于轮胎特性曲线之间的路面μ的比。即，如果确定了制动/驱动力Fx的比或滑移率S的比，则可以确定路面μ的比。

图5用于解释在路面μ不同的轮胎特性曲线之间，制动/驱动力Fx的比、滑移率S的比和路面μ的比均彼此相等。图5示出在路面μ不同的路面A(路面μ＝μ_A)和路面B(路面μ＝μ_B)的条件下获得的轮胎特性曲线。如图5所示，制动/驱动力a2和制动/驱动力b2之间的比(a2/b2)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，制动/驱动力a2与在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)(由图5中的实心框所示)相对应，并且制动/驱动力b2与在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)(由图5中的实心圆所示)相对应，并且其中，这些点在制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)方面彼此相同。同样，滑移率a3和滑移率b3之间的比(a3/b3)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，滑移率a3与在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)相对应，并且滑移率b3与在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)相对应，并且其中，这些点在制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)方面彼此相同。因此，线段长度a1和线段长度b1之间的比(a1/b1)等于路面A的路面μ_A和路面B的路面μ_B之间的比(μ_A/μ_B)，其中，线段长度a1是在原点(0，0)和在路面A的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)之间连接的线段的长度，并且线段长度b1是在原点(0，0)和在路面B的条件下获得的轮胎特性曲线的点(S，Fx)之间连接的线段的长度，并且其中，这些点在制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)方面彼此相同。

图6示出在路面μ不同的路面的条件下获得的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的关系。在图6中，振荡波表示在干路、湿路和低μ路的条件下的测量值，并且虚线表示在这些路面的条件下的轮胎(普通轮胎)的特性曲线。如图6所示，在路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线中，在维持制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)时，随着路面μ减小，制动/驱动力Fx和滑移率S减小。

图7示出在无钉防滑轮胎的情况下、在路面μ不同的路面的条件下获得的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的关系。在图7中，振荡波表示在干路、湿路和低μ路的条件下的测量值，并且虚线表示在这些路面的条件下的轮胎的特性曲线。粗虚线表示普通轮胎的特性曲线。如图7所示，在线性区域中，在路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线(细虚线)中，在维持制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)时，随着路面μ减小，制动/驱动力Fx和滑移率S减小。此外，在线性区域中，普通轮胎的特性曲线(粗虚线)的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)等于无钉防滑轮胎的特性曲线(细虚线)的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)。即，普通轮胎的特性曲线和无钉防滑轮胎的特性曲线具有相似的形状。即，在特性曲线的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)方面，在抓地力、表面形状等方面不同的无钉防滑轮胎也与普通轮胎相同。

图8示出在与任意直线与轮胎特性曲线相交的点相对应的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)、和轮胎特性曲线在该交点处的切线的斜率之间的关系。在图8中，标绘出在各路面μ(例如，μ＝0.2、0.5、1.0)的条件下获得的值。图8示出制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)与轮胎特性曲线的切线的斜率处于特定关系，而与路面μ无关。

图9示出从图8的标绘点获得的特性图。如图9所示，该特性曲线示出制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)与轮胎特性曲线的切线的斜率处于特定关系，而与路面μ无关。因此，即使在诸如干沥青路面和冰冻路面等的、路面μ不同的路面的条件下，图9所示的特性曲线也成立。在该特性曲线的情况下，在制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)小的区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率为负。在该区域中，随着比(Fx/S)增大，轮胎特性曲线的切线的斜率先减小然后增大。顺便提及，当轮胎特性曲线的切线的斜率为负时，这意味着制动/驱动力相对于滑移率的偏微分系数为负。

在制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)大的区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率为正。在该区域中，随着比(Fx/S)增大，轮胎特性曲线的切线的斜率增大。顺便提及，当轮胎特性曲线的切线的斜率为正时，这意味着制动/驱动力相对于滑移率的偏微分系数为正。当轮胎特性曲线的切线的斜率为最大时，这意味着轮胎特性曲线的切线的斜率在轮胎特性曲线的线性区域内。顺便提及，在该线性区域中，轮胎特性曲线的切线的斜率恒定等于特定值，而与制动/驱动力Fx和滑移率S的值无关。

如上所述，本申请的发明人已经得出以下事实：各路面μ的条件下的轮胎特性曲线在以下交点处的切线的斜率彼此相同，在该交点处，轮胎特性曲线与通过该轮胎特性曲线的原点的任意直线相交。基于该事实，本申请的发明人已经获得以下结果：可以由特定特性曲线来表示制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)与轮胎特性曲线的切线的斜率之间的关系，而与路面μ无关(参考图9)。因此，如果确定了制动/驱动力Fx和滑移率S，则可以基于特性曲线获得与轮胎摩擦状态有关的信息，而无需与路面μ有关的信息。

本申请的发明人已经得出以下事实：在路面μ不同的轮胎特性曲线中，在轮胎特性曲线的制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)彼此相同的点(S，Fx)之间的制动/驱动力Fx的比和滑移率S的比等于轮胎特性曲线之间的路面μ的比。基于该事实，如果确定了制动/驱动力Fx的比或滑移率S的比，则可以确定路面μ的比。因此，可以以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计当前行驶路面的路面μ。

参考图10，以下说明以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面(作为检测对象的行驶路面)的路面μ的过程。首先，检测行驶期间的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb。与检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb相对应的点(Sb，Fxb)(图10中由实心圆表示的点)位于检测时(实际行驶路面的)路面μ的条件下的轮胎特性曲线上。

随后，计算(确定)作为基准的路面(基准路面，例如路面μ＝1的路面)的条件下的轮胎特性曲线中的点(Sa，Fxa)(图10中由实心框表示的点)，其中，该点与检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)相同。在基于线段长度进行估计的情况下，计算线段长度b1和线段长度a1之间的比(b1/a1)，其中，线段长度b1是原点和与检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb相对应的点(Sb，Fxb)之间的长度，并且线段长度a1是基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点、和在基准路面的条件下的轮胎特性曲线上与计算出的值相对应的点(Sa，Fxa)之间的长度(线段长度a1是线段长度b1的延长)。然后，获得计算出的比(b1/a1)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b1/a1)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于乘积(μ_A·b1/a1)。在基于制动/驱动力Fx进行估计的情况下，计算检测到的制动/驱动力Fxb的大小b2、和与在基准路面的条件下的轮胎特性曲线上计算出的值的点(Sa，Fxa)相对应的制动/驱动力Fxa的大小a2之间的比(b2/a2)。然后，获得计算出的比(b2/a2)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b2/a2)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于乘积(μ_A·b2/a2)。a2和b2各自表示制动/驱动力的大小，并且与图10中的线段长度a2或线段长度b2相对应，其中，a2和b2之间的比等于线段长度a1和线段长度b1之间的比。

在基于滑移率S进行估计的情况下，计算检测到的滑移率Sb的大小b3、和与基准路面的条件下的轮胎特性曲线上计算出的值的点(Sa，Fxa)相对应的滑移率Sa的大小a3之间的比(b3/a3)。然后，获得计算出的比(b3/a3)和基准路面的路面μ值μ_A的乘积(μ_A·b3/a3)，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于乘积(μ_A·b3/a3)。a3和b3各自表示滑移率的大小，并且与图10中的线段长度a3或线段长度b3相对应，其中，a3和b3之间的比等于线段长度a1和线段长度b1之间的比。

基于制动/驱动力Fx、滑移率S和线段长度进行估计的过程尽管在表现上有所不同，但在物理上彼此等同。根据以上所述的过程，可以以路面μ的特定值的条件下的轮胎特性曲线为基准来估计实际行驶路面的路面μ。

实施例

以下说明利用以上技术所实现的实施例。

第一实施例

第一实施例是应用了本发明的路面摩擦系数估计装置。

结构

图11示出根据第一实施例的路面摩擦系数估计装置的结构。例如，将该路面摩擦系数估计装置安装在基于路面μ来进行行驶控制的车辆上。如图11所示，路面摩擦系数估计装置包括制动/驱动力检测部1、滑移率检测部2和路面μ计算部(路面摩擦系数估计部)3。制动/驱动力检测部1检测制动/驱动力。例如，制动/驱动力检测部1基于驱动源或制动装置的输出来检测制动/驱动力。制动/驱动力检测部1将检测到的制动/驱动力输出至路面μ计算部3。滑移率检测部2检测滑移率。滑移率检测部2基于车轮速度和车体速度之间的差来检测滑移率。滑移率检测部2将检测到的滑移率输出至路面μ计算部3。

路面μ计算部3利用诸如存储器等的存储部件，存储采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线。在图10中示出基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，通过车辆的行驶测试预先获得形成特性映射的基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，通过直线加加速行驶测试来实现该行驶测试。“加加速”表示改变加速度。基于通过基准路面的条件下的直线加加速行驶测试获得的、滑移率的变化和制动/驱动力的变化之间的关系，来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。可选地，代替行驶测试，可以通过诸如模拟等的计算来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。当基准路面是诸如干沥青(μ＝1)等的路面μ高的路面时，由于可以相对抑制诸如行驶测试期间测量设备的噪声等的干扰的影响，因此可以获得高精度的轮胎特性曲线。

路面μ计算部3基于由此获得的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。通过说明以下的过程步骤来说明路面μ计算部3的详细计算操作。

图14示出基于线段长度来计算实际行驶路面的路面μ的估计值的情况的过程。如图14所示，首先在过程开始之后，在步骤S21和S22中，路面μ计算部3检测制动/驱动力Fxb和滑移率Sb。随后，在步骤S23中，路面μ计算部3确定与基准路面的条件下的轮胎特性曲线与通过基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点(0，0)和测量点的直线相交的点相对应的值(Sa，Fxa)。“测量点”表示特性映射中与在步骤S21和S22中检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb相对应的点(Sb，Fxb)。

随后，在步骤S24中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3计算线段长度和线段长度之间的比(Lb/La)，其中，线段长度Lb是在基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点和测量点(Sb，Fxb)之间连接的直线的长度，并且线段长度La是在基准路面的条件下的轮胎特性曲线的原点、和在步骤S23中确定的基准路面的条件下的轮胎特性曲线上的交点(Sa，Fxa)之间连接的直线的长度。然后，路面μ计算部3获得计算出的比(Lb/La)和从特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且估计为实际行驶路面的路面μ值μ_B等于该乘积(μ_B＝μ_A·Lb/La)。在该等式中，路面μ值μ_A的系数(即(Lb/La))被称为“相对于基准的比率”。这样，路面μ计算部3计算坐标面内在检测点和制动/驱动力等于0的点之间的距离作为第一距离；计算坐标面内在基准点和制动/驱动力等于0的点之间的距离作为第二距离；并且基于该第一距离和第二距离来计算相对于基准的比率。

根据前述过程计算实际行驶路面的路面μ的估计值。换言之，估计实际行驶路面的路面μ的条件下、检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的关系。例如，可以估计实际行驶路面的条件下、制动/驱动力等于容许最大值的最大路面μ。例如，基于如图10所示检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的关系，可以估计与相对于滑移率Sb的增加的制动/驱动力Fxb的变化从增大变为减小的边界相对应的最大路面μ。

可以通过以下结构来实现第一实施例。具体地，可以基于制动/驱动力来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。图12示出计算实际行驶路面的路面μ的估计值的过程。如图12所示，首先在过程开始之后，在步骤S1中，制动/驱动力检测部1检测制动/驱动力Fxb。随后，在步骤S2中，滑移率检测部2检测滑移率Sb。

随后，在步骤S3中，路面μ计算部3计算在步骤S1和S2中检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)。随后，在步骤S4中，路面μ计算部3通过采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线来计算相应的制动/驱动力Fxa。即，路面μ计算部3确定比与在步骤S3中计算出的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)相同的制动/驱动力Fxa和滑移率Sa，并且由此获得制动/驱动力Fxa。

随后，在步骤S5中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3获得在步骤S1中检测到的制动/驱动力Fxb和在步骤S4中通过特性映射计算出的制动/驱动力Fxa之间的比(Fxb/Fxa)、与通过特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Fxb/Fxa)。

可以通过以下结构来实现第一实施例。具体地，可以基于滑移率来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。图13示出针对计算实际行驶路面的路面μ的估计值的情况的过程。如图13所示，首先在过程开始之后，与图12相同，在步骤S11和S12中，路面μ计算部3检测制动/驱动力Fxb和滑移率Sb。随后，与图12相同，在步骤S13中，路面μ计算部3计算在步骤S11和S12中检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)。

随后，在步骤S14中，路面μ计算部3通过采用特性映射的形式的基准路面的条件下的轮胎特性曲线来计算相应的滑移率Sa。即，路面μ计算部3确定比与在步骤S13中计算出的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)相同的制动/驱动力Fxa和滑移率Sa，并且由此获得滑移率Sa。随后，在步骤S15中，路面μ计算部3计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，路面μ计算部3获得在步骤S12中检测到的滑移率Sb和在步骤S14中通过特性映射计算出的滑移率Sa之间的比(Sb/Sa)、与通过特性映射(轮胎特性曲线)获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Sb/Sa)。

在轮胎特性曲线的横轴表示滑移率S、并且纵轴表示制动/驱动力Fx的情况下，说明本实施例。可以对此进行修改，以使得可以按其它形式表示轮胎特性曲线。

图15示出横轴表示制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/S)、并且纵轴表示制动/驱动力Fx的轮胎特性曲线的其它例子。路面μ计算部3基于构成图15所示的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射，计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，如前述实施例所述，路面μ计算部3检测制动/驱动力Fxb和滑移率Sb。路面μ计算部3确定比与检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)相同的制动/驱动力Fxa(a2)。随后，路面μ计算部3获得检测到的制动/驱动力Fxb(b2)和通过轮胎特性曲线确定的制动/驱动力Fxa之间的比(Fxb/Fxa(＝b2/a2))、与通过轮胎特性曲线获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Fxb/Fxa)。

此外，图16示出横轴表示制动/驱动力Fx和滑移率S之间的比(Fx/s)、并且纵轴表示滑移率S的轮胎特性曲线的其它示例。路面μ计算部3基于构成图16所示的基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射，计算实际行驶路面的路面μ值μ_B的估计值。具体地，如前述实施例所述，路面μ计算部3检测制动/驱动力Fxb和滑移率Sb。路面μ计算部3确定比与检测到的制动/驱动力Fxb和滑移率Sb之间的比(Fxb/Sb)相同的滑移率Sa(a3)。随后，路面μ计算部3获得检测到的滑移率Sb(b2)和通过轮胎特性曲线确定的滑移率Sa之间的比(Sb/Sa(＝b3/a3))、与通过轮胎特性曲线获得的基准路面的路面μ值μ_A的乘积，并且获得与该乘积相等的、实际行驶路面的路面μ的估计值μ_B(μ_B＝μ_A·Sb/Sa)。

参考使用特性映射的情况来说明第一实施例。可以利用其它方法来实现第一实施例。具体地，可以使用数学表达式来实现第一实施例。数学表达式提供与特性映射的形式相同的轮胎特性曲线，其中，车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率均为变量。与特性映射的情况相同，基于由数学表达式提供的轮胎特性曲线和检测到的制动/驱动力和滑移率，例如利用联立方程来估计实际行驶路面的路面μ。

参考获得轮胎特性曲线(特性映射等)所依赖的基准路面的路面μ高的情况来说明第一实施例。然而，没有限制基准路面的路面μ，只要可以基于基准路面的路面μ和实际行驶路面的路面μ之间的比来估计实际行驶路面的路面μ即可。例如，可以获得诸如湿路面或冰冻路面等的、路面μ低的基准路面的条件下的轮胎特性曲线(特性映射等)。

在第一实施例中，制动/驱动力检测部1实现用于检测车轮的制动/驱动力的制动/驱动力检测部件。滑移率检测部2实现用于检测车轮的滑移率的滑移率检测部件。路面μ计算部3(特别地，用于存储特性映射的存储部件，其中，例如该存储部件是存储器)实现用于获得基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的相关关系(或表示该相关关系的基准曲线)的相关关系获得部件。此外，路面μ计算部3实现用于计算由制动/驱动力检测部件检测到的制动/驱动力和由滑移率检测部件检测到的滑移率之间的比的比计算部件。此外，路面μ计算部3实现用于基于由比计算部件计算出的比、由相关关系获得部件获得的相关关系、以及由制动/驱动力检测部件检测到的制动/驱动力和由滑移率检测部件检测到的滑移率至少之一、来估计制动/驱动力和滑移率之间的关系的路面摩擦系数估计部件。

在第一实施例中，路面μ计算部3(特别地，用于存储特性映射的存储部件，其中，例如该存储部件是存储器)实现用于获得表示基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的关系的特性曲线的特性曲线获得部件。制动/驱动力检测部1实现用于检测行驶期间车轮的制动/驱动力的制动/驱动力检测部件。滑移率检测部2实现用于检测行驶期间车轮的滑移率的滑移率检测部件。路面μ计算部3实现以下：比计算部件，用于计算由制动/驱动力检测部件检测到的制动/驱动力和由滑移率检测部件检测到的滑移率之间的比；确定部件，用于在由特性曲线获得部件获得的特性曲线上确定车轮的制动/驱动力或车轮的滑移率，其中，车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比与由比计算部件计算出的比相同；以及实际路面μ计算部件，用于基于由确定部件确定的车轮的制动/驱动力和由制动/驱动力检测部件检测到的制动/驱动力之间的比、或由确定部件确定的滑移率和由滑移率检测部件检测到的滑移率之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。

第一实施例实现一种路面摩擦系数估计方法，所述路面摩擦系数估计方法包括：检测车轮的制动/驱动力和滑移率；计算检测到的制动/驱动力和滑移率之间的比；以及基于计算出的比、基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的相关关系、以及检测到的制动/驱动力和滑移率至少之一，来估计制动/驱动力和滑移率之间的关系。

第一实施例实现一种路面摩擦系数估计方法，所述路面摩擦系数估计方法包括：检测车轮的制动/驱动力和滑移率；计算检测到的制动/驱动力和滑移率之间的比；确定特性曲线上车轮的制动/驱动力或车轮的滑移率，其中，车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比与计算出的比相同，并且其中，该特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和滑移率之间的关系所获得的；以及基于所确定的车轮的制动/驱动力和检测到的车轮的制动/驱动力之间的比、或所确定的车轮的滑移率和检测到的车轮的滑移率之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。

作用和效果

第一实施例产生如下作用和效果。

(1)检测行驶期间车轮的制动/驱动力和滑移率，并且计算检测到的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比。然后，基于计算出的比、轮胎特性曲线、以及检测到的制动/驱动力和滑移率至少之一来估计制动/驱动力和滑移率之间的关系，其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的相关关系所获得的。这使得在可以检测到制动/驱动力和滑移率的情况下，可以基于制动/驱动力和滑移率之间的比来估计时刻变化的路面μ。即，可以在滑移发生之前估计路面μ。因此，可以估计滑移率和行驶路面的路面μ(或制动/驱动力)之间的关系。

具体地，检测行驶期间车轮的制动/驱动力和滑移率，并且计算检测到的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比。此外，在轮胎特性曲线上确定车轮的制动/驱动力或车轮的滑移率，其中，车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比与计算出的比相同，并且其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的关系所获得的。然后，基于所确定的车轮的制动/驱动力和检测到的制动/驱动力之间的比或所确定的滑移率和检测到的滑移率之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。

这使得在可以检测到制动/驱动力和滑移率的情况下，可以基于制动/驱动力和滑移率之间的比来计算行驶路面的实际路面μ。因此，可以在滑移发生之前估计行驶路面的路面μ。

此外，可以通过使用基准路面的条件下的轮胎特性曲线来容易地估计行驶路面的路面μ，其中，获得特定的一种路面的条件下的轮胎特性曲线就足够了。

例如，可以考虑以下方法：已经获得路面μ不同的路面的条件下的轮胎特性曲线；并且当不存在用以获得实际行驶路面的路面μ的轮胎特性曲线时，通过在现有的轮胎特性曲线之间进行插值来估计实际行驶路面的路面μ。然而，在这种情况下，由于使用多个轮胎特性曲线、插值等，因此估计路面μ的精度低。作为对比，在本发明的情况下，由于可以仅基于特定的一种路面的条件下的轮胎特性曲线来估计行驶路面的路面μ，因此可以容易且精确地估计行驶路面的路面μ。

(2)使用构成具有表示制动/驱动力的坐标轴和表示滑移率的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(3)使用构成具有表示制动/驱动力和滑移率之间的比的坐标轴、和表示制动/驱动力的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(4)使用构成具有表示制动/驱动力和滑移率之间的比的坐标轴、和表示滑移率的坐标轴的轮胎特性曲线的特性映射，来估计检测到的制动/驱动力和检测到的滑移率之间的关系。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

(5)获得采用制动/驱动力和滑移率均为变量的数学表达式的形式的轮胎特性曲线。这使得可以容易地估计时刻变化的路面μ。

第二实施例

第二实施例是应用了本发明的电动驱动车辆。

结构

图17示出根据第二实施例的电动驱动车辆(两轮驱动车辆)的示意结构。如图17所示，电动驱动车辆包括加速踏板操作量检测部21、制动踏板操作量检测部22、车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR、加速度传感器24、驱动电机25_FL和25_FR、系统控制部26、驱动轮27_FL和27_FR、以及电池28。

加速踏板操作量检测部21检测驾驶员对加速踏板的操作量(加速开度)。加速踏板操作量检测部21将检测结果(加速开度)输出至系统控制部26。制动踏板操作量检测部22检测驾驶员对制动踏板的操作量。制动踏板操作量检测部22将检测结果输出至系统控制部26。车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR检测安装至车体的车轮27_FL、27_FR、27_RL和27_RR的车轮速度V_FL、V_FR、V_RL和V_RR。车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR将检测结果输出至系统控制部26。加速度传感器24检测车辆的纵向加速度和横向加速度。加速度传感器24将检测结果(纵向G、横向G)输出至系统控制部26。根据由系统控制部26输出的驱动转矩命令值“Tout”，驱动电机25_FL和25_FR生成驱动转矩，以使驱动轮27_FL和27_FR转动。驱动转矩命令值Tout采用控制驱动电机25_FL和25_FR用的、从电池28供给的电流的形式。

图18示出系统控制部26的结构。如图18所示，系统控制部26包括车体速度计算部41、驱动转矩命令值计算部42、驱动转矩命令值校正部43、滑移率计算部44、制动/驱动力计算部45和路面μ计算部46。系统控制部26实现应用了本发明的车辆行驶控制装置。车体速度计算部41基于由车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR检测到的车轮速度来计算车体速度。具体地，车体速度计算部41基于左非驱动轮和右非驱动轮之间的平均值来计算车体速度。可以进一步考虑纵向加速度传感器的检测值来估计车体速度。在这种情况下，车体速度计算部41对计算出的车体速度进行校正，从而消除由于急速加速期间的轮胎空转或急速制动期间的轮胎抱死引起的误差的影响。可以使用GPS(全球定位系统)、光学对地速度测量装置等来检测车体速度。车体速度计算部41将计算出的车体速度输出至驱动转矩命令值计算部42和滑移率计算部44。

驱动转矩命令值计算部42基于由加速踏板操作量检测部21检测到的加速开度和由车体速度计算部41检测到的车体速度，计算驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T。驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T是与驾驶员的加速操作相对应的命令值，并且是控制驱动电机25_FL和25_FR用的电流的值。驱动转矩命令值计算部42将计算出的驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T输出至驱动转矩命令值校正部43。

滑移率计算部44基于由车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR检测到的车轮速度以及由车体速度计算部41计算出的车体速度，计算滑移率。具体地，滑移率计算部44基于车体速度和车轮速度之间的差来计算滑移率。如以下的等式(1)和(2)所示，滑移率计算部44按不同的方式分别计算加速期间(驱动期间)和减速期间(制动期间)的滑移率。

加速期间(驱动期间)：

S＝(V-w)/w  ...(1)

减速期间(制动期间)：

S＝(V-w)/V  ...(2)

其中，V表示车体速度，并且w表示车轮速度。

滑移率计算部44将计算出的滑移率输出至路面μ计算部46。

制动/驱动力计算部45基于对驱动电机25_FL和25_FR驱动用的电机电流的值来计算制动/驱动力。具体地，制动/驱动力计算部45基于电机电流值和车轮的角加速度来计算制动/驱动力。制动/驱动力计算部45将计算出的制动/驱动力输出至路面μ计算部46。路面μ计算部46按与第一实施例中的路面μ计算部3相同的方式，计算路面μ的估计值。即，路面μ计算部46将特性映射存储在存储器等中，其中，该特性映射构成基准路面的条件下的轮胎特性曲线。例如，在图10中示出采用特性映射的形式的、基准路面的条件下的轮胎特性曲线。

如第一实施例所述，预先通过行驶测试来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射。例如，通过直线加加速行驶测试来实现该行驶测试。基于通过基准路面的条件下的直线加加速行驶测试获得的、滑移率的变化和制动/驱动力的变化之间的关系，来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线。可选地，代替行驶测试，可以通过诸如模拟等的计算来获得基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射。

路面μ计算部46基于由此获得的、基准路面的条件下的轮胎特性曲线的特性映射来估计制动/驱动力和滑移率之间的关系。即，路面μ计算部46计算实际行驶路面的路面μ(或最大路面μ)的估计值(参考关于图12～16的说明)。路面μ计算部46将计算出的路面μ的值输出至驱动转矩命令值校正部43。驱动转矩命令值校正部43基于由路面μ计算部46计算出的路面μ的估计值，对由驱动转矩命令值计算部42计算出的驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T进行校正。具体地，驱动转矩命令值校正部43对驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T进行校正，以使得随着路面μ的估计值(从1开始)减小，校正后的驱动转矩命令值减小。例如，驱动转矩命令值校正部43利用依赖于路面μ的估计值的增益来对驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T进行校正。

图19示出路面μ(估计值)和增益“Gain”之间的关系。如图19所示，随着路面μ(从1开始)减小，增益“Gain”减小。使用通过该关系所定义的增益“Gain”，以通过以下等式(3)计算校正后的驱动转矩命令值T(左侧)。

T＝T-Gain·L  ...(3)

其中，L表示快速停止空转用的增益(＞0)。

根据该等式(3)，随着路面μ的估计值(从1开始)减小，驱动转矩命令值T减小。

操作

操作如下。当车辆正在行驶时，加速踏板操作量检测部21检测与驾驶员的加速操作相对应的加速开度，并且车体速度计算部41计算车体速度。驱动转矩命令值计算部42基于加速开度和车体速度来计算驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T。另一方面，车轮速度检测部23_FL、23_FR、23_RL和23_RR检测车轮速度。滑移率计算部44基于车体速度和车轮速度来计算滑移率。此外，制动/驱动力计算部45基于电机电流值来计算制动/驱动力。路面μ计算部46基于制动/驱动力、滑移率和特性映射来计算实际行驶路面的路面μ的估计值。然后，驱动转矩命令值校正部43基于路面μ的估计值来校正驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T。具体地，驱动转矩命令值校正部43对驱动转矩命令值(驱动转矩基本命令值)T进行校正，以使得随着路面μ的估计值(从1开始)减小，校正后的驱动转矩命令值减小。

可以通过以下结构来实现第二实施例。具体地，可以根据路面μ来限制最大驱动转矩命令值。例如，对最大驱动转矩命令值进行设置，以使得随着路面μ减小，最大驱动转矩命令值减小。结果，随着路面μ的估计值(从1开始)减小，驱动转矩命令值T减小。针对校正驱动转矩的情况说明了第二实施例。可以对该情况进行修改，以使得对制动转矩进行校正。在这种情况下，对制动转矩进行校正，以使得随着路面μ的估计值(从1开始)减小，校正后的制动转矩减小。

针对电机驱动型电动驱动车辆说明了第二实施例。然而，本发明可以应用于基于其它驱动源的车辆，只要该车辆是可以检测制动/驱动力和滑移率、或与制动/驱动力和滑移率等同的物理量的车辆即可。例如，本发明可以应用于汽油发动机驱动车辆。在这种情况下，可以将加速度传感器安装在汽油发动机驱动车辆上，并且基于由加速度传感器检测到的车体加速度来估计路面μ，其中，车体加速度取代车轮的制动/驱动力。在第二实施例中，针对基于所估计的路面μ来控制车辆的制动/驱动转矩的情况，说明了车辆行驶运行状况控制。可以对该情况进行修改，以使得基于所估计的路面μ来对车辆行驶控制用的其它控制变量(例如，转向辅助转矩)进行控制。

作用和效果

第二实施例产生如下作用和效果。

(1)检测行驶期间车轮的制动/驱动力和滑移率，并且计算检测到的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比。然后，基于计算出的比、轮胎特性曲线、以及检测到的制动/驱动力和滑移率至少之一来估计制动/驱动力和滑移率之间的关系，其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的相关关系所获得的。然后，通过基于制动/驱动力和滑移率之间的关系控制车辆的制动/驱动转矩来实现车辆行驶运行状况控制。这使得可以根据行驶路面的路面μ来适当地控制车辆的制动/驱动转矩。

具体地，检测行驶期间车辆的制动/驱动力和滑移率，并且计算检测到的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比。此外，在轮胎特性曲线上确定车轮的制动/驱动力或车轮的滑移率，其中，车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的比与计算出的比相同，并且其中，该轮胎特性曲线是作为基准路面的条件下的车轮的制动/驱动力和车轮的滑移率之间的关系所获得的。然后，基于所确定的车轮的制动/驱动力和检测到的制动/驱动力之间的比或所确定的滑移率和检测到的滑移率之间的比、以及基准路面的路面μ，来计算行驶路面的实际路面μ。然后，通过基于行驶路面的实际路面μ控制车辆的制动/驱动转矩来实现车辆行驶运行状况控制。

这使得在可以检测到制动/驱动力和滑移率的情况下，可以基于该制动/驱动力和滑移率之间的比来计算行驶路面的实际路面μ。因此，可以在滑移发生之前估计行驶路面的路面μ。这使得可以根据行驶路面的实际路面μ来适当地控制车辆的制动/驱动转矩。例如，可以防止由于滑移而发生制动/驱动力的损耗，并且在车辆正在转弯时防止打转和漂移。