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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024018414
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】摩擦係数演算装置
(51)【国際特許分類】
B60W 40/068 20120101AFI20240201BHJP
G01M 17/02 20060101ALI20240201BHJP
G01N 3/56 20060101ALN20240201BHJP
【ＦＩ】
B60W40/068
G01M17/02
G01N3/56 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022121748
(22)【出願日】2022-07-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】阿部 充庸
(72)【発明者】
【氏名】河合 恵介
(72)【発明者】
【氏名】神尾 茂
(72)【発明者】
【氏名】劉 海博
【テーマコード（参考）】
3D241
【Ｆターム（参考）】
3D241BA49
3D241DA03Z
3D241DA04Z
3D241DA52Z
3D241DB02Z
3D241DB05Z
3D241DB12Z
3D241DB27Z
3D241DB32Z
3D241DB47Z
3D241DC47Z
(57)【要約】
【課題】精度良く摩擦係数の推定最大値を算出可能な摩擦係数演算装置を提供すること。
【解決手段】
推定摩擦最大値μｐを推定する摩擦係数演算装置は、スリップ率および摩擦係数を算出する演算部１０と、タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、傾きを変化させる複数のパラメータを有し、スリップ率が微小領域の推定の摩擦係数を算出するタイヤブラシモデル式と、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃと、を用いて推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部２０と、を備える。最大摩擦推定部は、タイヤモデル摩擦μｍを算出するモデル演算部２１と、パラメータの値を推定するパラメータ推定部２３とを有する。パラメータ推定部は、タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とするパラメータの値を求めるパラメータ制約部２３２を含む。
【選択図】図１
【解決手段】
推定摩擦最大値μｐを推定する摩擦係数演算装置は、スリップ率および摩擦係数を算出する演算部１０と、タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、傾きを変化させる複数のパラメータを有し、スリップ率が微小領域の推定の摩擦係数を算出するタイヤブラシモデル式と、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃと、を用いて推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部２０と、を備える。最大摩擦推定部は、タイヤモデル摩擦μｍを算出するモデル演算部２１と、パラメータの値を推定するパラメータ推定部２３とを有する。パラメータ推定部は、タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とするパラメータの値を求めるパラメータ制約部２３２を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両が路面を走行する際のタイヤに関する情報を検出する検出部（Ｓ）から送信される検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との物理的現象をシミュレートするタイヤブラシモデルを用いて前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値（μｐ）を推定する摩擦係数演算装置であって、
前記検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率および前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
前記タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率が、前記タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合の前記タイヤと前記路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、前記演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて前記推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
前記演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、前記演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
前記タイヤブラシモデル式は、前記タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、前記タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
前記最大摩擦推定部は、
前記タイヤブラシモデル式に前記算出スリップ率を代入して前記タイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
前記算出摩擦係数と前記タイヤモデル摩擦との差が小さくなるように前記パラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
前記パラメータ推定部は、前記タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となる前記パラメータの値を排除し、且つ、前記タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とする前記パラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む摩擦係数演算装置。
前記検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率および前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
前記タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率が、前記タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合の前記タイヤと前記路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、前記演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて前記推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
前記演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、前記演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
前記タイヤブラシモデル式は、前記タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、前記タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
前記最大摩擦推定部は、
前記タイヤブラシモデル式に前記算出スリップ率を代入して前記タイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
前記算出摩擦係数と前記タイヤモデル摩擦との差が小さくなるように前記パラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
前記パラメータ推定部は、前記タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となる前記パラメータの値を排除し、且つ、前記タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とする前記パラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む摩擦係数演算装置。
【請求項2】
前記タイヤブラシモデル式は、下記数式１であって、
前記パラメータは、数式１におけるＨと、ＨＫと、ＨＫ２と、であって、
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
【数1】
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
【数2】
【請求項3】
前記パラメータ推定部は、前記演算部が算出する前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得して、取得した情報を所定の数だけ記憶するパラメータ記憶部（２３１）を有し、前記パラメータ記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を用いて前記パラメータの値を推定し、
前記パラメータ記憶部は、前記演算部から前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得する度に、取得した情報の数だけ、記憶した複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を更新する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
前記パラメータ記憶部は、前記演算部から前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得する度に、取得した情報の数だけ、記憶した複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を更新する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
【請求項4】
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）と、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数の少なくとも一方が正常であるか否かを判定する算出判定部（１４）と、を有し、
前記パラメータ推定部は、前記算出判定部によって正常と判定された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数に基づいて、前記パラメータの値を推定する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
前記パラメータ推定部は、前記算出判定部によって正常と判定された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数に基づいて、前記パラメータの値を推定する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
【請求項5】
前記算出判定部は、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率の平均値と予め定められたスリップ率閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率が正常であるか否かを判定するとともに、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出摩擦係数の平均値と予め定められた摩擦係数閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出摩擦係数が正常であるか否かを判定する請求項４に記載の摩擦係数演算装置。
【請求項6】
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）を有し、
前記算出記憶部は、前記算出スリップ率の大きさに対応する複数の番地（Ｍ１～Ｍ１０）を有し、前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を、前記複数の番地のうち、前記算出スリップ率の大きさに基づいて予め定められた番地に記憶する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
前記算出記憶部は、前記算出スリップ率の大きさに対応する複数の番地（Ｍ１～Ｍ１０）を有し、前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を、前記複数の番地のうち、前記算出スリップ率の大きさに基づいて予め定められた番地に記憶する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
【請求項7】
前記演算部は、前記複数の番地のうち前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報が記憶されていない情報未登録番地に、推定したスリップ率の情報および推定した摩擦係数の情報を記憶させるデータ補完部（１５）を有し、
前記データ補完部は、前記算出記憶部に記憶されている前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報に基づいて前記情報未登録番地に記憶させるスリップ率および摩擦係数を推定する請求項６に記載の摩擦係数演算装置。
前記データ補完部は、前記算出記憶部に記憶されている前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報に基づいて前記情報未登録番地に記憶させるスリップ率および摩擦係数を推定する請求項６に記載の摩擦係数演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、摩擦係数演算装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電気自動車の駆動力を制御する方法として、タイヤに発生する駆動力が最大となる最適なスリップ率を推定し、推定した最適なスリップ率に基づいてスリップ率制御を行う駆動力制御方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この駆動力制御方法では、タイヤブラシモデルにおいて、タイヤに発生する駆動力とスリップ率との関係式から得られるスリップ率に関する三次関数の演算式を用いて最適なスリップ率を算出する。
【0003】
ここで、例えば、車両が急加速する際の最適なスリップ率とは、タイヤが空転を開始する直前のスリップ率である。そして、最適なスリップ率となるように車両の速度およびタイヤの速度を制御することで、タイヤに発生する駆動力が最大となり、且つ、タイヤが空転しないように車両を制御することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】前田健太、藤本博志、堀洋一著、タイヤブラシモデルを用いた最適スリップ率推定に基づく電気自動車の駆動力制御法、電気学会産業応用部門大会２０１２、年２０１２年８月２１日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、スリップ率は、路面の摩擦係数と相関関係を有する。この摩擦係数は、スリップ率が上昇するに伴って上昇し、スリップ率が最適なスリップ率となるタイヤが空転を開始する直前の際にその値が最大となる。そして、摩擦係数は、車両を安定して走行させるために必要な路面の状態に関する情報であって、特に、摩擦係数の最大値の情報が重要となる。このため、例えば、ナビゲーションシステムにおいて、地図情報と路面の摩擦係数の最大値の情報とを連係させておくことで、この摩擦係数の最大値の情報を有効活用することができる。なお、摩擦係数は、タイヤに発生する駆動力を垂直抗力で除算した値である。
【0006】
このため、発明者は、非特許文献１に記載の演算式を利用して摩擦係数の推定最大値を算出することを検討した。この非特許文献１に記載の演算式を用いて摩擦係数の推定最大値を算出する場合、最適なスリップ率を求めることで、摩擦係数の推定最大値を精度良く算出することができる。しかし、最適なスリップ率を求めるには、空転開始の直前までタイヤを回転させる必要がある。このようなタイヤを空転開始の直前まで回転させることは容易でない。
【0007】
そこで、発明者は、最適なスリップ率に比較して小さなスリップ率を算出し、算出したスリップ率を非特許文献１に記載の演算式に代入することで、摩擦係数の推定最大値を算出することを検討した。しかし、発明者の鋭意検討によれば、この方法によっては、摩擦係数の推定最大値を精度良く算出することが難しいことが分かった。
【0008】
本開示は、精度良く摩擦係数の推定最大値を算出可能な摩擦係数演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項１に記載の発明は、
車両が路面を走行する際のタイヤに関する情報を検出する検出部（Ｓ）から送信される検出信号に基づいて、タイヤと路面との物理的現象をシミュレートするタイヤブラシモデルを用いてタイヤと路面との間の摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値（μｐ）を推定する摩擦係数演算装置であって、
検出信号に基づいて、タイヤと路面との間のスリップ率およびタイヤと路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、タイヤと路面との間のスリップ率が、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合のタイヤと路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
タイヤブラシモデル式は、タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
最大摩擦推定部は、
タイヤブラシモデル式に算出スリップ率を代入してタイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
算出摩擦係数とタイヤモデル摩擦との差が小さくなるようにパラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
パラメータ推定部は、タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、且つ、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とするパラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む。
車両が路面を走行する際のタイヤに関する情報を検出する検出部（Ｓ）から送信される検出信号に基づいて、タイヤと路面との物理的現象をシミュレートするタイヤブラシモデルを用いてタイヤと路面との間の摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値（μｐ）を推定する摩擦係数演算装置であって、
検出信号に基づいて、タイヤと路面との間のスリップ率およびタイヤと路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、タイヤと路面との間のスリップ率が、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合のタイヤと路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
タイヤブラシモデル式は、タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
最大摩擦推定部は、
タイヤブラシモデル式に算出スリップ率を代入してタイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
算出摩擦係数とタイヤモデル摩擦との差が小さくなるようにパラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
パラメータ推定部は、タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、且つ、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とするパラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む。
【0010】
ここで、スリップ率が、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合、摩擦係数は、スリップ率に略比例して増加する。このため、タイヤブラシモデル式をスリップ率に略比例して増加する摩擦係数となるように近似させる場合、タイヤブラシモデル式のパラメータには、タイヤブラシモデル式を一次関数および二次関数とする候補が含まれる。
【0011】
しかし、発明者の鋭意検討によれば、タイヤブラシモデル式を一次関数および二次関数で示した場合、当該タイヤブラシモデル式から推定摩擦最大値を精度良く算出することができない。
【0012】
また、発明者の鋭意検討によれば、摩擦係数は、スリップ率が略最大スリップ率となる際、スリップ率の増加に対する摩擦係数の変化の割合が０となる部分を有する。このため、タイヤブラシモデル式をスリップ率の増加に対する摩擦係数の変化の割合が０となる部分を有するように近似させる場合、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きが０に近付く部分を有する。
【0013】
以上より、本発明によれば、スリップ率が微小領域である場合の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、パラメータの値の候補から推定摩擦最大値を精度良く算出することができない候補を除外することができる。このため、スリップ演算部１１が微小領域の値の算出スリップ率しか算出できない場合であっても、推定されたパラメータの値に基づいて精度良く推定摩擦最大値を算出することができる。
【0014】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態に係る制御装置の概略構成図である。
【図2】摩擦係数とスリップ率との相関関係を示す摩擦－スリップ率特性を示す図である。
【図3】タイヤブラシモデル式を摩擦係数およびスリップ率のグラフで示した理論特性を示す図である。
【図4】理論特性が摩擦－スリップ率特性から乖離する例を示す図である。
【図5】第１実施形態に係るスリップ演算部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図6】第１実施形態に係る摩擦演算部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図7】第１実施形態に係るモデル演算部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】第１実施形態に係る誤差演算部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図9】第１実施形態に係るパラメータ推定部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】第１実施形態に係る最大値演算部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図11】第１実施形態に係る最大値演算部が推定摩擦最大値を算出する方法を説明するための図である。
【図12】第２実施形態に係る制御装置の概略構成図である。
【図13】第２実施形態に係る算出記憶部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図14】第２実施形態に係る算出記憶部および算出判定部を説明するための図である。
【図15】第２実施形態に係る算出判定部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図16】算出スリップ率および算出摩擦係数の経時変化を示す図である。
【図17】算出摩擦係数に外れ値が含まれる場合の理論特性を示す図である。
【図18】第３実施形態に係る制御装置の概略構成図である。
【図19】第３実施形態に係る算出記憶部を説明するための図である。
【図20】第３実施形態に係る算出記憶部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図21】比較的近い値の算出スリップ率および算出摩擦係数が繰り返し検出される状態を示す図である。
【図22】繰り返し比較的近い値の算出スリップ率および算出摩擦係数が検出された場合の理論特性の一例を示す図である。
【図23】第３実施形態に係るパラメータ推定部が推定したパラメータによって求められる理論特性の一例を示す図である。
【図24】第４実施形態に係る制御装置の概略構成図である。
【図25】第４実施形態に係る算出記憶部を説明するための図である。
【図26】第４実施形態に係る算出記憶部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図27】第４実施形態に係るデータ補完部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図28】算出スリップ率および算出摩擦係数が階段状に検出された場合の経時変化を示す図である。
【図29】階段状に検出された算出スリップ率および算出摩擦係数のみを用いた場合の理論特性の一例を示す図である。
【図30】第４実施形態に係るパラメータ推定部が推定したパラメータによって求められる理論特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
【0017】
（第１実施形態）
本実施形態について、図１～図１１を参照して説明する。本実施形態の摩擦係数演算装置は、例えば、電気自動車の走行を制御する車両用制御システムに用いられる。車両用制御システムは、例えば、車両を駆動させるためのモータの回転数等を制御するためのものである。車両用制御システムは、図１に示すように、車両の挙動に関する各種情報を検出する検出部Ｓおよび当該検出部Ｓが検出する情報に基づいてモータの回転数を制御する制御装置１を有する。この制御装置１は、ＥＣＵと呼ばれるものであって本実施形態の摩擦係数演算装置としても機能する。なお、ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。
本実施形態について、図１～図１１を参照して説明する。本実施形態の摩擦係数演算装置は、例えば、電気自動車の走行を制御する車両用制御システムに用いられる。車両用制御システムは、例えば、車両を駆動させるためのモータの回転数等を制御するためのものである。車両用制御システムは、図１に示すように、車両の挙動に関する各種情報を検出する検出部Ｓおよび当該検出部Ｓが検出する情報に基づいてモータの回転数を制御する制御装置１を有する。この制御装置１は、ＥＣＵと呼ばれるものであって本実施形態の摩擦係数演算装置としても機能する。なお、ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。
【0018】
検出部Ｓは、車両の挙動に関する情報のうち、特に車両が路面を走行する際のタイヤに関する各種情報を検出するセンサ群であって、車両に設けられている。具体的に、検出部Ｓは、車両の速度を検出する車速センサ、タイヤの回転速度を検出する車輪速度センサ、ハンドルの回転角を検出する舵角センサ、車両のヨー方向の回転角速度を検出するヨーレートセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサを有する。さらに、検出部Ｓは、タイヤに加えられるトルクの大きさを検出するトルクセンサおよびタイヤに発生する荷重を検出する荷重センサを有する。検出部Ｓは、これら各種センサが検出する検出値に応じた検出信号を制御装置１に送信する。
【0019】
制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリを含んで構成されるマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。メモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。制御装置１は、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置１は、図１に示すように、演算部１０および最大摩擦推定部２０を有する。
【0020】
制御装置１は、検出部Ｓから各種センサが検出する検出値に応じた検出信号が入力されると、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムを実行することで、演算部１０および最大摩擦推定部２０として機能する。あるいは、制御装置１は、演算部１０および最大摩擦推定部２０に一対一に対応する複数の回路モジュールを備えていてもよい。
【0021】
以下、演算部１０および最大摩擦推定部２０について、個々に説明する。まず、演算部１０について説明する。演算部１０は、検出部Ｓから送信される各種検出信号に基づいて車両が路面を走行する際のタイヤと路面との間に滑りが生じる際のスリップ率およびタイヤと路面との間の摩擦係数を算出する演算装置である。演算部１０は、スリップ率を算出するスリップ演算部１１および摩擦係数を算出する摩擦演算部１２を有する。
【0022】
スリップ演算部１１は、検出部Ｓから各種センサが検出する検出値に応じた検出信号が入力されると、これら検出値に基づいてタイヤと路面との間のスリップ率を算出する。スリップ演算部１１は、例えば、車両が直進する場合、車速センサが検出する車両の速度と車輪速度センサが検出するタイヤの回転速度との差に基づいてスリップ率を算出する。また、スリップ演算部１１は、例えば、車両が横滑りする場合、車速センサおよび車輪速度センサが検出する検出値に加えて、舵角センサと、ヨーレートセンサと、加速度センサとが検出する検出値に基づいてスリップ率を算出する。スリップ演算部１１は、出力側に最大摩擦推定部２０が接続されている。スリップ演算部１１によって算出されたスリップ率の情報は、最大摩擦推定部２０の後述のモデル演算部２１に送信される。以下、スリップ演算部１１が算出したスリップ率を算出スリップ率ｓｃとも呼ぶ。
【0023】
摩擦演算部１２は、検出部Ｓから各種センサが検出する検出値に応じた検出信号が入力されると、これら検出値に基づいて路面の摩擦係数を算出する。摩擦演算部１２は、例えば、トルクセンサと、荷重センサと、加速度センサとが検出する検出値に基づいて摩擦係数を算出する。摩擦演算部１２は、出力側に最大摩擦推定部２０が接続されている。摩擦演算部１２によって算出された摩擦係数の情報は、最大摩擦推定部２０の後述の誤差演算部２２に送信される。以下、摩擦演算部１２が算出した摩擦係数を算出摩擦係数μｃとも呼ぶ。
【0024】
なお、図示しないが、演算部１０と最大摩擦推定部２０との間にはノイズフィルタが設けられている。このノイズフィルタは、例えば、ローパスフィルタなどで構成されており、スリップ演算部１１が算出した算出スリップ率ｓｃおよび摩擦演算部１２が算出した算出摩擦係数μｃに車両の振動等に起因するノイズが含まれる場合に、当該ノイズを除去するものである。
【0025】
最大摩擦推定部２０は、スリップ演算部１１から送信される算出スリップ率ｓｃの情報および摩擦演算部１２から送信される算出摩擦係数μｃの情報に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数の推定の最大値を算出する演算装置である。最大摩擦推定部２０は、後述のタイヤブラシモデルを用いて当該摩擦係数の推定の最大値を算出する。最大摩擦推定部２０は、モデル演算部２１と、誤差演算部２２と、パラメータ推定部２３と、最大値演算部２４と、を有する。
【0026】
モデル演算部２１は、スリップ演算部１１から送信される算出スリップ率ｓｃの情報に基づいて、後述のタイヤブラシモデルにおける摩擦係数の理論上の推定値であるタイヤモデル摩擦μｍを算出するものである。モデル演算部２１の入力側にはスリップ演算部１１が接続されている。モデル演算部２１は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力されると、後述のタイヤブラシモデル式に基づいてタイヤモデル摩擦μｍを算出する。モデル演算部２１は、出力側が誤差演算部２２に接続されている。モデル演算部２１によって算出されるタイヤモデル摩擦μｍの情報は、誤差演算部２２に送信される。
【0027】
誤差演算部２２は、モデル演算部２１が算出するタイヤモデル摩擦μｍと摩擦演算部１２が算出する算出摩擦係数μｃとの差であるモデル誤差μｅｒｒを算出するものである。誤差演算部２２は、タイヤモデル摩擦μｍと、当該タイヤモデル摩擦μｍを算出するために用いた算出スリップ率ｓｃと同じタイミングで算出された算出摩擦係数μｃとの差を算出してモデル誤差μｅｒｒを算出する。
【0028】
誤差演算部２２は、モデル演算部２１からタイヤモデル摩擦μｍの情報が入力されるとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報が入力されると、タイヤモデル摩擦μｍと算出摩擦係数μｃとの差分値であるモデル誤差μｅｒｒを算出する。モデル誤差μｅｒｒは、タイヤモデル摩擦μｍから算出摩擦係数μｃを減算して得られる値であって、絶対値として算出される。誤差演算部２２は、出力側がパラメータ推定部２３に接続されている。誤差演算部２２によって算出されたモデル誤差μｅｒｒの情報は、パラメータ推定部２３に送信される。
【0029】
パラメータ推定部２３は、誤差演算部２２から送信されるモデル誤差μｅｒｒの情報に基づいて、後述のタイヤブラシモデル式の最適なパラメータを推定するものである。パラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１および、パラメータ制約部２３２を有する。
【0030】
誤差記憶部２３１は、誤差演算部２２から送信される情報を記憶するものである。換言すれば、誤差記憶部２３１は、スリップ演算部１１が算出する算出スリップ率ｓｃおよび摩擦演算部１２が算出する算出摩擦係数μｃそれぞれに関する情報を記憶するものである。誤差記憶部２３１は、誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を取得する毎に、当該モデル誤差μｅｒｒの情報を記憶可能に構成されている。
【0031】
誤差記憶部２３１は、予め定められた所定の数のモデル誤差μｅｒｒの情報を記憶する。本実施形態の誤差記憶部２３１は、例えば、１０個のモデル誤差μｅｒｒの情報を記憶可能に構成されている。なお、誤差記憶部２３１に記憶可能なモデル誤差μｅｒｒの情報の数は、１０個に限定されず、１０個より少なくてもよいし、１０個より多くてもよい。本実施形態では、誤差記憶部２３１がパラメータ記憶部として機能する。
【0032】
パラメータ制約部２３２は、パラメータ推定部２３が後述のタイヤブラシモデル式の最適なパラメータを推定する際に、推定するパラメータを限定するものである。パラメータ制約部２３２についての詳細な説明は後述する。
【0033】
パラメータ推定部２３は、出力側にモデル演算部２１および最大値演算部２４が接続されている。パラメータ推定部２３によって推定された最適なパラメータの情報は、モデル演算部２１および最大値演算部２４に出力される。
【0034】
最大値演算部２４は、パラメータ推定部２３によって推定されたタイヤブラシモデル式のパラメータの情報に基づいて、摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値μｐを算出するものである。最大値演算部２４は、パラメータ推定部２３から当該パラメータの情報が入力されると、推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0035】
ところで、摩擦係数は、スリップ率と相関関係を有し、スリップ率の変化に応じてその値が変化する。例えば、車両が加速する際の摩擦係数は、図２の破線で示す摩擦－スリップ特性ＦＳに示すように、タイヤが空転しない粘着領域においてスリップ率が上昇するに伴って上昇する。また、摩擦係数は、粘着領域において、スリップ率の値が、タイヤが空転を開始する直前まで上昇した際に最大となる。そして、スリップ率の値が、タイヤが僅かでも空転する空転領域では、スリップ率が上昇するに伴って徐々に減少する。
【0036】
また、車両を減速させる際の摩擦係数は、スリップ率の値が、タイヤが空転しない粘着領域では、スリップ率が減少するに伴って減少する。なお、図２に示す黒丸は、タイヤが空転を開始する直前のスリップ率、すなわち、タイヤが空転しない粘着領域における最大のスリップ率を示し、スリップ率が、タイヤが空転しない粘着領域で最大となる際の摩擦係数の大きさを示す。このように、摩擦係数は、粘着領域でスリップ率の値が最大となる際に、最大となる。以下、粘着領域で最大となる際のスリップ率を最大スリップ率とも呼ぶ。
【0037】
そして、このような相関関係を有する摩擦係数およびスリップ率を示す摩擦－スリップ特性ＦＳは、タイヤブラシモデル式によって示されるグラフの一部と類似する。タイヤブラシモデル式は、タイヤブラシモデルにおけるスリップ率、摩擦係数、タイヤに発生する荷重等の関係を示す演算式である。このため、まずタイヤブラシモデルおよびタイヤブラシモデル式について説明する。
【0038】
タイヤブラシモデルとは、タイヤと路面との接触領域内の物理的現象をシミュレートするものであって、タイヤに複数のブラシ状の弾性体が取り付けられたタイヤモデルである。タイヤに発生する駆動力は、タイヤブラシモデルを用いた場合、下記数式１に示すタイヤブラシモデル式で示すことができる。
【0039】
【数1】
【0040】
【数2】
【0041】
【数3】
【0042】
ところで、摩擦係数は、タイヤに発生する駆動力を垂直抗力で除算することで求めることができる。このため、タイヤブラシモデルのタイヤモデル摩擦μｍは、数式１に示すタイヤブラシモデル式および垂直抗力を用いて変換した下記数式４に示すタイヤブラシモデル式によって算出することができる。
【0043】
【数4】
【0044】
このような場合、数式４に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨと、ＨＫと、ＨＫ２を変更することで、図３に示すように、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。そして、摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けた理論特性Ｔｈを用いて推定摩擦最大値μｐを得ることができる。
【0045】
ここで、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付ける方法の一例について説明する。まず、検出部Ｓから送信される検出信号に基づいて複数の算出スリップ率ｓｃを算出し、算出した複数の算出スリップ率ｓｃを数式４に示すタイヤブラシモデル式に代入することで、複数のタイヤモデル摩擦μｍを算出する。これにより、理論特性Ｔｈが得らえる。
【0046】
そして、複数のタイヤモデル摩擦μｍと、当該複数のタイヤモデル摩擦μｍを算出するために用いた複数の算出スリップ率ｓｃと同じタイミングで算出された複数の算出摩擦係数μｃとの差であるモデル誤差μｅｒｒをそれぞれ求める。そして、求めたそれぞれのモデル誤差μｅｒｒが小さくなるように、数式４に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨと、ＨＫと、ＨＫ２を変更する。すなわち、モデル誤差μｅｒｒが０に近づくよう数式４に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨと、ＨＫと、ＨＫ２を変更する。
【0047】
これにより、理論特性Ｔｈが摩擦－スリップ特性ＦＳに乖離する場合であっても、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。そして、摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けた理論特性Ｔｈを用いて推定摩擦最大値μｐを得ることができる。
【0048】
しかし、上記方法によって理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けて推定摩擦最大値μｐを精度良く算出する場合、スリップ率が最大スリップ率まで増加した際にスリップ演算部１１が算出する算出スリップ率ｓｃが必要となる。しかし、スリップ率を最大スリップ率まで増加させるには、空転開始の直前までタイヤを回転させる必要がある。このようなタイヤを空転開始の直前まで回転させることは容易でない。
【0049】
そして、スリップ率が最大スリップ率まで増加しない場合、スリップ演算部１１は、スリップ率が最大スリップ率まで増加した際の算出スリップ率ｓｃを算出することができない。この場合、数式４に示すタイヤブラシモデル式において、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに精度良く近付けることができず、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することが難しい。
【0050】
また、例えば、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して充分小さいようなスリップ率が０．１以下である微小領域となる状態で車両が走行している場合、スリップ演算部１１は、当該微小領域の値の算出スリップ率ｓｃしか算出しない。このような場合、上記方法によって推定摩擦最大値μｐを得ることができない虞がある。このため、発明者は、スリップ演算部１１が最大スリップ率に比較して小さいような微小領域の値の算出スリップ率ｓｃしか算出しない場合であっても、以下の方法によって推定摩擦最大値μｐを得ることを検討した。
【0051】
まず、算出スリップ率ｓｃの値が、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して充分小さいような微小領域の値である場合、タイヤブラシモデルにおけるスリップ率を以下の数式５のように示すことができる。
【0052】
【数5】
【0053】
【数6】
【0054】
そして、スリップ演算部１１によって微小領域の値の算出スリップ率ｓｃを複数得る場合、モデル演算部２１は、数式６に示すタイヤブラシモデル式に複数の算出スリップ率ｓｃを代入することで、複数のタイヤモデル摩擦μｍを算出する。これにより、算出スリップ率ｓｃの値が微小領域の値である場合であっても、理論特性Ｔｈを得ることができる。
【0055】
また、パラメータ推定部２３は、モデル誤差μｅｒｒが小さくなるように、数式６に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨと、ＨＫと、ＨＫ２との値を算出する。パラメータ推定部２３は、例えば、モデル誤差μｅｒｒが０に近づくように、数式６の第１項におけるＨと、第２項におけるＨＫと、第３項におけるＨＫ２を求める。これにより、数式６に示すタイヤブラシモデル式から得ることができる理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。
【0056】
そして、発明者は、このように摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けた理論特性Ｔｈを用いて推定摩擦最大値μｐを算出することを検討した。しかし、発明者の更なる鋭意検討によって、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることが難しい場合があることが分かった。
【0057】
例えば、数式６において、モデル誤差μｅｒｒが０に近づくように求めたパラメータの第２項におけるＨＫおよび第３項におけるＨＫ２が０である場合、数式６は、スリップ率に関する一次関数となる。
【0058】
これに対して、タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合の摩擦－スリップ特性ＦＳは、スリップ率の増加に応じて摩擦係数が略直線状に増加する。すなわち、微小領域の摩擦－スリップ特性ＦＳにおいて、摩擦係数は、スリップ率に略比例して増加する。
【0059】
このため、モデル誤差μｅｒｒが小さくなるように、数式６に示すタイヤブラシモデル式の第１項におけるＨの値を算出した場合、理論特性Ｔｈは、図４の一点鎖線に示すように、直線状となる場合を含む。すなわち、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けるための最適なパラメータには、理論特性Ｔｈを直線形状とする値が含まれる。この場合、理論特性Ｔｈと摩擦－スリップ特性ＦＳとが乖離するため、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない。
【0060】
また、数式６において、モデル誤差μｅｒｒが０に近づくように求めたパラメータの第１項におけるＨおよび第３項におけるＨＫ２が０である場合、数式６は、スリップ率に関する二次関数となる。そして、モデル誤差μｅｒｒが小さくなるように、数式６に示すタイヤブラシモデル式の第２項におけるＨＫの値を算出した場合、理論特性Ｔｈは、図４の二点鎖線に示すように、上向きに凸の放物線状となる場合を含む。すなわち、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けるための最適なパラメータには、理論特性Ｔｈを上向きが凸の放物線状とする値が含まれる。この場合、理論特性Ｔｈと摩擦－スリップ特性ＦＳとが乖離するため、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない。
【0061】
このように、モデル誤差μｅｒｒが小さくなるように数式６に示すタイヤブラシモデル式のＨと、ＨＫと、ＨＫ２との値を算出する場合、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない理論特性Ｔｈとなることがある。すなわち、モデル誤差μｅｒｒが小さくなるようにタイヤブラシモデル式のＨ、ＨＫ、ＨＫ２それぞれの値を算出しても、理論特性Ｔｈと摩擦－スリップ特性ＦＳとが乖離する可能性が有る。換言すれば、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けるためのタイヤブラシモデル式のＨ、ＨＫ、ＨＫ２それぞれの値の候補には、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれる。これは、発明者の鋭意検討によって、分かった。
【0062】
そこで、発明者は、タイヤブラシモデル式のパラメータであるＨ、ＨＫ、ＨＫ２それぞれの値を推定する際に、これらＨ、ＨＫ、ＨＫ２それぞれの値の候補から推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補を除外する方法を検討した。
【0063】
ここで、摩擦－スリップ特性ＦＳは、図２等に示すように、スリップ率の上昇に伴い摩擦係数が増加するものの、スリップ率が最大スリップ率に近づくにつれて、スリップ率の増加に伴う摩擦係数の増加の割合は低下する。すなわち、摩擦－スリップ特性ＦＳは、スリップ率が最大スリップ率に近づくにつれて、徐々に摩擦係数の増加率が減少する。そして、スリップ率が最大スリップ率に略等しい値まで増加すると、スリップ率が増加しても摩擦係数が略変化せず一定となる。換言すれば、摩擦－スリップ特性ＦＳは、スリップ率が略最大スリップ率となる際、スリップ率の増加に対する摩擦係数の変化の割合が０となる停留部分を有する形状である。
【0064】
このため、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近似させる場合、数式６に示すタイヤブラシモデル式をスリップ率に関する三次関数で示した場合のグラフは、スリップ率の上昇に伴い摩擦係数が増加する形状となる。そして、スリップ率に関する三次関数で示した場合のグラフは、極大値および極小値を有さない形状であって、且つ、スリップ率の増加に対する摩擦係数の変化の割合が０となる停留部分を１つのみ有する形状となる。すなわち、当該グラフは、変曲点における傾きが０となる部分を１つ有する。
【0065】
ここで、数式６に示すスリップ率に関する三次関数における傾きは、数式６をスリップ率で微分した以下の数式７のように示すことができる。
【0066】
【数7】
【0067】
【数8】
【0068】
【数9】
【0069】
【数10】
【0070】
具体的に、本実施形態のパラメータ制約部２３２は、数式６に示すタイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、且つ、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きが０になることを可能とするパラメータの値を求めるものである。そして、パラメータ制約部２３２は、数式６に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨ、ＨＫおよびＨＫ２において上記数式９の関係が成立するようにパラメータの値を制約するものである。
【0071】
そして、本実施形態のパラメータ推定部２３は、誤差演算部２２が算出したモデル誤差μｅｒｒが小さくなるように、数式１０に示すタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨおよびＨＫの値を算出する。パラメータ推定部２３は、例えば、モデル誤差μｅｒｒが０に近づくように、数式１０の第１項におけるＨおよび第２項におけるＨＫを求める。これにより、数式１０に示すタイヤブラシモデル式から得ることができる理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。そして、このように得ることができる理論特性Ｔｈは、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない理論特性Ｔｈが除かれている。パラメータ推定部２３は、算出したタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨおよびＨＫの値の情報を、モデル演算部２１および最大値演算部２４に出力する。
【0072】
また、最大値演算部２４は、パラメータ推定部２３によって算出されたタイヤブラシモデル式のパラメータであるＨおよびＨＫの値の情報に基づいて、推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0073】
ここで、推定摩擦最大値μｐは、数式２および数式３に基づいて、以下の数式１１により求めることができる。
【0074】
【数11】
【0075】
【0076】
まず、制御装置１が実行する制御処理のうち、図５に示すスリップ演算部１１が実行する処理について説明する。スリップ演算部１１は、算出スリップ率ｓｃを算出するために図５に示す処理を所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
【0077】
最初に、ステップＳ１０において、スリップ演算部１１は、検出部Ｓから送信される検出信号のうち、算出スリップ率ｓｃを算出するために必要な情報を検出する。算出スリップ率ｓｃを算出するために必要な情報は、例えば、車両が直進する場合、車速センサが検出する車両の速度の情報および車輪速度センサが検出するタイヤの回転速度の情報である。
【0078】
そして、ステップＳ１２において、スリップ演算部１１は、算出スリップ率ｓｃを算出するために必要な情報に基づいて、算出スリップ率ｓｃを算出する。ステップＳ１４において、スリップ演算部１１は、算出した算出スリップ率ｓｃの情報をモデル演算部２１に送信する。
【0079】
続いて、制御装置１が実行する制御処理のうち、図６に示す摩擦演算部１２が実行する処理について説明する。摩擦演算部１２は、算出摩擦係数μｃを算出するために図６に示す処理を所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
【0080】
最初に、ステップＳ２０において、摩擦演算部１２は、検出部Ｓから送信される検出信号のうち、算出摩擦係数μｃを算出するために必要な情報を検出する。算出摩擦係数μｃを算出するために必要な情報は、例えば、トルクセンサが検出するタイヤに加えられるトルクの情報と、荷重センサが検出するタイヤに発生する荷重の情報と、加速度センサが検出する車両の加速度の情報である。
【0081】
そして、ステップＳ２２において、摩擦演算部１２は、算出摩擦係数μｃを算出するために必要な情報に基づいて、算出摩擦係数μｃを算出する。ここで、摩擦演算部１２が図６に示す処理を実行するタイミングは、スリップ演算部１１が図５に示す処理を実行するタイミングと同じタイミングである。このため、摩擦演算部１２は、スリップ演算部１１が算出スリップ率ｓｃを算出する処理を行う制御周期と同じ制御周期で算出摩擦係数μｃを算出する。
【0082】
ステップＳ２４において、摩擦演算部１２は、算出した算出摩擦係数μｃの情報を誤差演算部２２に送信する。
【0083】
続いて、制御装置１が実行する制御処理のうち、図７に示すモデル演算部２１が実行する処理について説明する。モデル演算部２１は、図７に示す処理を、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力される度に繰り返し実行する。
【0084】
スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力されると、ステップＳ３０において、モデル演算部２１は、スリップ演算部１１から送信される算出スリップ率ｓｃの情報および数式６に基づいて、タイヤモデル摩擦μｍを算出する。具体的に、モデル演算部２１は、タイヤブラシモデル式の数式６に算出スリップ率ｓｃを代入して演算することでタイヤモデル摩擦μｍを算出する。ステップＳ３２において、モデル演算部２１は、算出したタイヤモデル摩擦μｍの情報を誤差演算部２２に送信する。
【0085】
続いて、制御装置１が実行する制御処理のうち、図８に示す誤差演算部２２が実行する処理について説明する。誤差演算部２２は、図８に示す処理を、モデル演算部２１からタイヤモデル摩擦μｍの情報が入力されるとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報が入力される度に繰り返し実行する。
【0086】
ステップＳ４０において、誤差演算部２２は、タイヤモデル摩擦μｍから算出摩擦係数μｃを減算することで得られる値の絶対値をモデル誤差μｅｒｒとして算出する。
【0087】
ここで、上記のように、スリップ演算部１１が算出スリップ率ｓｃを算出する処理と摩擦演算部１２が算出摩擦係数μｃを算出する処理は、同じ制御周期で繰り返し実行される。このため、誤差演算部２２が算出するモデル誤差μｅｒｒは、同じ制御周期で算出された算出スリップ率ｓｃに基づいて算出されるタイヤモデル摩擦μｍと算出摩擦係数μｃとの誤差である。
【0088】
ステップＳ４２において、誤差演算部２２は、算出したモデル誤差μｅｒｒの情報をパラメータ推定部２３に送信する。
【0089】
続いて、制御装置１が実行する制御処理のうち、図９に示すパラメータ推定部２３が実行する処理について説明する。パラメータ推定部２３は、図９に示す処理を、誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報が入力される度に繰り返し実行する。
【0090】
誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報が入力されると、ステップＳ５０において、パラメータ推定部２３は、入力されたモデル誤差μｅｒｒの情報を誤差記憶部２３１に記憶する。なお、本実施形態のパラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１に１０個のモデル誤差μｅｒｒの情報を記憶可能に構成されている。このため、パラメータ推定部２３は、図９に示す処理が実行される毎（すなわち、制御周期毎）に、パラメータ推定部２３に入力されたモデル誤差μｅｒｒの情報を記憶する。
【0091】
そして、誤差記憶部２３１に１０個のモデル誤差μｅｒｒの情報が記憶されている状態でステップＳ５０の処理を実行する場合、パラメータ推定部２３は、１０個の古いモデル誤差μｅｒｒの情報のうち、最も古いモデル誤差μｅｒｒの情報を消去する。そして、パラメータ推定部２３は、新たに入力されたモデル誤差μｅｒｒの情報を誤差記憶部２３１に記憶する。すなわち、誤差記憶部２３１は、誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ取得する度に、記憶したモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ更新する。
【0092】
続いて、ステップＳ５２において、パラメータ推定部２３は、タイヤブラシモデル式のパラメータの推定する際のパラメータを制約する。上述したように、数式６に示すタイヤブラシモデル式のパラメータには、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれる。このため、ステップＳ５２において、パラメータ制約部２３２は、数式６に示すタイヤブラシモデル式のパラメータの候補から推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補を除外する。具体的に、パラメータ制約部２３２は、数式６に示すタイヤブラシモデル式を数式１０示すタイヤブラシモデル式に置き換える。
【0093】
そして、ステップＳ５４において、パラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１に記憶されているモデル誤差μｅｒｒが０に近づくように、数式１０のパラメータである第１項のＨおよび第２項のＨＫを求める。例えば、誤差記憶部２３１に１０個のモデル誤差μｅｒｒの情報が記憶されている場合、パラメータ推定部２３は、当該１０個のモデル誤差μｅｒｒそれぞれが０に近づくように、数式１０のパラメータである第１項のＨおよび第２項のＨＫを求める。
【0094】
モデル誤差μｅｒｒが０に近づくようにＨおよびＨＫを求める方法は、例えば、適応フィルタを用いる方法を採用することができる。具体的には、適応フィルタは、逐次型最小二乗法を用いるものであってもよいし、カルマンフィルタを用いるものであってもよい。
【0095】
これにより、数式１０に示すタイヤブラシモデル式から得ることができる理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。そして、このように得ることができる理論特性Ｔｈは、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない理論特性Ｔｈが除かれている。
【0096】
ステップＳ５６において、パラメータ推定部２３は、算出したＨおよびＨＫの値の情報をモデル演算部２１および最大値演算部２４に送信する。
【0097】
パラメータ推定部２３は、算出したＨおよびＨＫの値の情報をモデル演算部２１に送信することで、ステップＳ３０において、モデル演算部２１がタイヤモデル摩擦μｍを算出する際に用いる数式６に示すタイヤブラシモデル式を更新する。このため、ステップＳ５６の処理がされた後に実行される制御周期で実行されるステップＳ３０の処理では、モデル演算部２１は、パラメータ推定部２３から送信されたパラメータの値の情報に基づいてタイヤモデル摩擦μｍを算出する。具体的には、モデル演算部２１は、数式６の第１項におけるＨと、第２項におけるＨＫと、第３項におけるＨＫ２それぞれの値がパラメータ推定部２３から送信されるこれらＨの値およびＨＫの値によって更新された状態でタイヤモデル摩擦μｍを算出する。
【0098】
続いて、制御装置１が実行する制御処理のうち、図１０に示す最大値演算部２４が実行する処理について説明する。最大値演算部２４は、図１０に示す処理を、パラメータ推定部２３からＨおよびＨＫの値の情報が入力される度に繰り返し実行する。
【0099】
パラメータ推定部２３からＨおよびＨＫの値の情報が入力されると、ステップＳ６０において、最大値演算部２４は、パラメータ推定部２３から入力されるＨおよびＨＫの値の情報および数式１１に基づいて、推定摩擦最大値μｐを算出する。具体的に、最大値演算部２４は、数式１１にＨおよびＨＫの値を代入して演算することで推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0100】
ここで、最大値演算部２４は、パラメータ推定部２３からＨおよびＨＫの値の情報が入力される度に推定摩擦最大値μｐを算出する。そして、パラメータ推定部２３は、所定の制御周期毎にスリップ演算部１１が算出スリップ率ｓｃを算出するとともに、摩擦演算部１２が算出摩擦係数μｃを算出する度に、ＨおよびＨＫの値を推定し、推定した情報を最大値演算部２４に送信する。
【0101】
このため、図１１に示すように、最大値演算部２４は、スリップ演算部１１が検出部Ｓから算出スリップ率ｓｃの算出に必要な情報を検出し、摩擦演算部１２が検出部Ｓから算出摩擦係数μｃの算出に必要な情報を検出する度に推定摩擦最大値μｐを算出する。換言すれば、最大値演算部２４は、誤差記憶部２３１に記憶され、算出スリップ率ｓｃおよびに算出摩擦係数μｃに基づいて算出されるモデル誤差μｅｒｒの情報が更新される度に推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0102】
そして、ステップＳ６２において、最大値演算部２４は、算出した推定摩擦最大値μｐの情報を、例えば車両を駆動させるためのモータの回転数を制御するモータ駆動回路に出力する。これにより、制御装置１が車両を駆動させるためのモータの回転数を制御する際に、摩擦係数演算装置が算出した推定摩擦最大値μｐの情報を用いることができる。
【0103】
以上の如く、本実施形態の制御装置１は、スリップ率が微小領域である場合の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃと、を用いて推定摩擦最大値μｐを算出する最大摩擦推定部２０と、を備える。タイヤブラシモデル式は、タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを変化させる複数のパラメータを有する。最大摩擦推定部２０は、タイヤブラシモデル式に算出スリップ率ｓｃを代入してタイヤモデル摩擦μｍを算出するモデル演算部２１と、算出摩擦係数μｃとタイヤモデル摩擦μｍとの差が小さくなるようにパラメータの値を推定するパラメータ推定部２３とを有する。パラメータ推定部２３は、タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となるパラメータの値を排除し、且つ、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きが０になることを可能とするようにパラメータの値を求めるパラメータ制約部２３２を含む。
【0104】
これによれば、スリップ率が微小領域である場合の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、パラメータの値の候補から推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補を除外することができる。このため、スリップ演算部１１が微小領域の値の算出スリップ率ｓｃしか算出できない場合であっても、タイヤブラシモデル式から得ることができる理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることができる。そして、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付けることが可能であるとして推定されたパラメータの値に基づいて精度良く推定摩擦最大値μｐを算出することができる。
【0105】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0106】
（１）上記実施形態では、上記数式６に示したタイヤブラシモデル式において、当該タイヤブラシモデル式のパラメータは、数式６におけるＨと、ＨＫと、ＨＫ２とで示されている。そして、パラメータ制約部２３２は、パラメータにおいて上記数式９の関係が成立するようにパラメータの値を制約する。
【0107】
ここで、推定摩擦最大値μｐは、数式１１に示すように、数式６におけるパラメータであるＨおよびＨＫに基づいて算出することができる。このため、上記数式６におけるパラメータのＨ、ＨＫ、ＨＫ２が数式９とは異なる関係式で規定される場合に比較して、推定摩擦最大値μｐを算出し易くできる。
【0108】
（２）上記実施形態では、パラメータ推定部２３は、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃそれぞれに関するモデル誤差μｅｒｒの情報を取得して、取得したモデル誤差μｅｒｒの情報を１０個だけ記憶する誤差記憶部２３１を有する。そして、パラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１に記憶された複数のモデル誤差μｅｒｒの情報を用いてタイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する。
【0109】
誤差記憶部２３１は、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃそれぞれに関するモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ取得する度に、記憶したモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ更新する。
【0110】
これによれば、パラメータ推定部２３は、タイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する際に、更新されたモデル誤差μｅｒｒの情報以外のモデル誤差μｅｒｒの情報を用いてパラメータの値を推定することができる。このため、パラメータの値を推定する際に用いるモデル誤差μｅｒｒ全ての情報を都度更新させて推定する場合に比較して、パラメータ推定部２３の消費電力を抑制することができるとともに、パラメータの値を推定する際の処理速度を速くすることができる。
【0111】
（第１実施形態の変形例）
上述の第１実施形態では、誤差記憶部２３１が誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ取得する度に、パラメータ推定部２３がタイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、パラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１が誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を複数（例えば２つ）取得する度に、タイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する構成であってもよい。
上述の第１実施形態では、誤差記憶部２３１が誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を１つ取得する度に、パラメータ推定部２３がタイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、パラメータ推定部２３は、誤差記憶部２３１が誤差演算部２２からモデル誤差μｅｒｒの情報を複数（例えば２つ）取得する度に、タイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する構成であってもよい。
【0112】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１２～図１７を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０が算出記憶部１３と、算出判定部１４とを有する点が第１実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第２実施形態について、図１２～図１７を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０が算出記憶部１３と、算出判定部１４とを有する点が第１実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0113】
図１２に示すように、演算部１０は、スリップ演算部１１および摩擦演算部１２に加えて、算出記憶部１３と、算出判定部１４とを有する。
【0114】
算出記憶部１３は、スリップ演算部１１が算出した算出スリップ率ｓｃの情報および摩擦演算部１２が算出した算出摩擦係数μｃの情報を記憶するものである。算出記憶部１３は、同じ制御周期で算出された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を紐づけて記憶する。
【0115】
算出記憶部１３は、予め定められた所定の数の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶する。本実施形態の算出記憶部１３は、例えば、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報をそれぞれ１０個ずつ紐づけた状態で記憶可能に構成されている。なお、算出記憶部１３は、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を１０個より少ない数だけ記憶可能に構成されていてもよいし、１０個より多い数だけ記憶可能に構成されていてもよい。
【0116】
算出判定部１４は、スリップ演算部１１が算出した算出スリップ率ｓｃおよび摩擦演算部１２が算出した算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定するものである。算出判定部１４は、算出記憶部１３に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、スリップ演算部１１が算出する算出スリップ率ｓｃおよび摩擦演算部１２が算出する算出摩擦係数μｃが正常か否かを判定する。
【0117】
続いて、算出記憶部１３が実行する制御処理について、図１３を参照して説明する。算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力されるとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報が入力される度に図１３に示す処理を繰り返し実行する。
【0118】
まず、ステップＳ７０において、算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報を取得するとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報を取得する。そして、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報を取得し、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報を取得すると、ステップＳ７２において、算出記憶部１３は、入力された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶する。算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶する際、スリップ演算部１１は、同じ制御周期で算出された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を紐づけて記憶する。
【0119】
そして、ステップＳ７４において、算出記憶部１３は、自身に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が予め定められた所定の数以上であるか否かを判定する。ここで、本実施形態の算出記憶部１３は、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報をそれぞれ１０個ずつ記憶可能に構成されている。このため、ステップＳ７４において、算出記憶部１３は、自身に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が１０個以上であるか否かを判定する。算出記憶部１３は、自身に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が１０個以上になるまでステップＳ７０およびステップＳ７２の処理を繰り返し実行する。
【0120】
本実施形態の算出記憶部１３は、図１４に示すように、１０個の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が紐づけられた状態で記憶される第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０を有する。算出記憶部１３は、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が入力されると、入力された順に第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶していく。すなわち、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に時系列順に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶していく。
【0121】
本実施形態の算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１に最も古い算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が入力される。そして、第１番地Ｍ1から第１０番地Ｍ１０に向かうにしたがい、新しい算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が入力されるように構成されている。
【0122】
記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が１０個以上であると判定すると、ステップＳ７６において、算出記憶部１３は、１０個の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報それぞれを算出判定部１４に一括送信する。そして、ステップＳ７８において、算出記憶部１３は、送信した１０個の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報それぞれを一括消去する。
【0123】
続いて、算出判定部１４が実行する制御処理について、図１５を参照して説明する。算出判定部１４は、算出記憶部１３から１０個の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報それぞれが入力される度に図１５に示す処理を繰り返し実行する。
【0124】
算出記憶部１３から１０個の算出スリップ率ｓｃの情報が入力されると、ステップＳ８０において、算出判定部１４は、１０個の算出スリップ率ｓｃの平均値である平均スリップ率ｓａｖｅを算出する。
【0125】
ステップＳ８１において、算出判定部１４は、１０個の算出スリップ率ｓｃそれぞれと平均スリップ率ｓａｖｅとの差分値である平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒを１０個算出する。平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒは、平均スリップ率ｓａｖｅから１０個の算出スリップ率ｓｃそれぞれを減算して得られる値であって、絶対値として算出される。
【0126】
ステップＳ８２において、算出判定部１４は、算出した１０個の平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒそれぞれに基づいて、１０個の算出スリップ率ｓｃそれぞれが正常であるか否かを判定する。具体的に、算出判定部１４は、算出した１０個の平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒそれぞれがスリップ率閾値ｓｔｈ以下であるか否かを判定する。
【0127】
算出判定部１４は、算出した平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒがスリップ率閾値ｓｔｈ以下である場合、スリップ率閾値ｓｔｈ以下であると判定された平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒに対応する算出スリップ率ｓｃが正常であると判定する。これに対して、算出判定部１４は、算出した平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒがスリップ率閾値ｓｔｈ以下でない場合、スリップ率閾値ｓｔｈ以下でないと判定された平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒに対応する算出スリップ率ｓｃが異常であると判定する。
【0128】
スリップ率閾値ｓｔｈは、所定の制御周期で検出部Ｓから検出した情報に基づいて複数の算出スリップ率ｓｃを算出した場合に許容可能な算出スリップ率ｓｃの変化量の予測最大値である。スリップ率閾値ｓｔｈは、算出判定部１４に予め設定されており、例えば、予め行われる実験等によって得ることができる。
【0129】
ステップＳ８３において、算出判定部１４は、１０個の算出スリップ率ｓｃのうち平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒがスリップ率閾値ｓｔｈ以下でないと判定した算出スリップ率ｓｃおよび該算出スリップ率ｓｃに紐づけされた算出摩擦係数μｃの情報を消去する。
【0130】
１０個全ての算出スリップ率ｓｃが異常であると判定される場合、算出判定部１４は、算出記憶部１３に記憶された１０個全ての算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃの情報を消去する。これに対して、１０個の算出スリップ率ｓｃの少なくとも１つが正常であると判定される場合、ステップＳ８４において、算出判定部１４は、１０個の算出摩擦係数μｃの平均値である平均摩擦係数μａｖｅを算出する。
【0131】
ステップＳ８５において、算出判定部１４は、異常と判定されなかった算出スリップ率ｓｃに紐づけられた算出摩擦係数μｃそれぞれと平均摩擦係数μａｖｅとの差分値である平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒを算出する。平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒは、平均摩擦係数μａｖｅから算出摩擦係数μｃそれぞれを減算して得られる値であって、絶対値として算出される。
【0132】
ステップＳ８６において、算出判定部１４は、算出した１個または複数の平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒそれぞれに基づいて、異常と判定されなかった算出スリップ率ｓｃに紐づけられた算出摩擦係数μｃそれぞれが正常であるか否かを判定する。具体的に、算出判定部１４は、算出した平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒそれぞれが摩擦係数閾値μｔｈ以下であるか否かを判定する。
【0133】
算出判定部１４は、算出した平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒが摩擦係数閾値μｔｈ以下である場合、摩擦係数閾値μｔｈ以下であると判定された平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒに対応する算出摩擦係数μｃが正常であると判定する。これに対して、算出判定部１４は、算出した平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒが摩擦係数閾値μｔｈ以下でない場合、摩擦係数閾値μｔｈ以下でないと判定された平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒに対応する算出摩擦係数μｃが異常であると判定する。
【0134】
摩擦係数閾値μｔｈは、所定の制御周期で検出部Ｓから検出した情報に基づいて複数の算出摩擦係数μｃを算出した場合に許容可能な算出摩擦係数μｃの変化量の予測最大値である。摩擦係数閾値μｔｈは、算出判定部１４に予め設定されており、例えば、予め行われる実験等によって得ることができる。
【0135】
ステップＳ８３において、算出判定部１４は、異常と判定されなかった算出スリップ率ｓｃに紐づけられた算出摩擦係数μｃのうち、平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒが摩擦係数閾値μｔｈ以下でないと判定した算出摩擦係数μｃおよび当該算出摩擦係数μｃに紐づけされた算出スリップ率ｓｃの情報を消去する。
【0136】
これにより、例えば、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃの経時変化を図１６のように示した際に、算出摩擦係数μｃの移動平均ＡＬより大きく乖離する算出摩擦係数μｃを外れ値として判定することができる。そして、外れ値である算出摩擦係数μｃの情報を消去するとともに、当該算出摩擦係数μｃに紐づけられた算出スリップ率ｓｃの情報を消去することができる。
【0137】
なお、図示しないが、算出スリップ率ｓｃの移動平均より大きく乖離する算出スリップ率ｓｃが存在する場合、当該算出スリップ率ｓｃを外れ値として判定することもできる。そして、外れ値である算出スリップ率ｓｃの情報を消去するとともに、当該算出スリップ率ｓｃに紐づけられた算出摩擦係数μｃの情報を消去することができる。
【0138】
ステップＳ８７において、算出判定部１４は、ステップＳ８３で消去されなかった算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を最大摩擦推定部２０に送信する。具体的に、算出判定部１４は、算出記憶部１３から取得した１０個の算出スリップ率ｓｃのうち、ステップＳ８３で消去された算出スリップ率ｓｃの情報を除く算出スリップ率ｓｃの情報をモデル演算部２１に送信する。また、算出判定部１４は、算出記憶部１３から取得した１０個の算出摩擦係数μｃのうち、ステップＳ８３で消去された算出摩擦係数μｃの情報を除く算出摩擦係数μｃの情報を誤差演算部２２に送信する。そして、最大摩擦推定部２０は、入力された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、図７～図１０に示す処理を実行することで推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0139】
以上の如く、本実施形態の演算部１０は、算出摩擦係数μｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報をそれぞれ１０ずつ個記憶する算出記憶部１３を有する。また、演算部１０は、算出記憶部１３に記憶された算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃそれぞれが正常であるか否かを判定する算出判定部１４と、を有する。
【0140】
パラメータ推定部２３は、算出判定部１４によって正常と判定された算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃに基づいて、タイヤブラシモデル式のパラメータの値を推定する。
【0141】
これによれば、算出判定部１４は、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃが車両の振動等に起因するノイズによって異常となる場合に、当該算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃを異常として判定することができる。そして、算出判定部１４は、正常である算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報のみを最大摩擦推定部２０に送信する。このため、図１７に示すように、理論特性Ｔｈを求める際に、外れ値を含めずに理論特性Ｔｈを求めることができる。したがって、理論特性Ｔｈに基づいて推定摩擦最大値μｐを算出する際に、精度よく推定摩擦最大値μｐを算出することができる。
【0142】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0143】
（１）上記実施形態では、算出判定部１４は、平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒとスリップ率閾値ｓｔｈとの差に基づいて、算出記憶部１３に記憶された算出スリップ率ｓｃが正常であるか否かを判定する。また、算出判定部１４は、平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒと摩擦係数閾値μｔｈとの差に基づいて、算出記憶部１３に記憶された算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定する。
【0144】
これによれば、簡易に算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定することができる。
【0145】
（第２実施形態の変形例）
上述の第２実施形態では、算出判定部１４は、平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒとスリップ率閾値ｓｔｈとの差に基づいて、算出スリップ率ｓｃが正常であるか否かを判定する。また、算出判定部１４は、平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒと摩擦係数閾値μｔｈとの差に基づいて、算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定する。しかし、算出スリップ率ｓｃが正常であるか否かを判定する方法および算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定する方法はこれに限定されない。
上述の第２実施形態では、算出判定部１４は、平均スリップ率誤差ｓａｖｅａｒｒとスリップ率閾値ｓｔｈとの差に基づいて、算出スリップ率ｓｃが正常であるか否かを判定する。また、算出判定部１４は、平均摩擦係数誤差μａｖｅａｒｒと摩擦係数閾値μｔｈとの差に基づいて、算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定する。しかし、算出スリップ率ｓｃが正常であるか否かを判定する方法および算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定する方法はこれに限定されない。
【0146】
例えば、算出判定部１４は、移動平均を用いて算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃが正常であるか否かを判定してもよい。
【0147】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１８～図２３を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０が算出記憶部１３を有していない点が第２実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第２実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第３実施形態について、図１８～図２３を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０が算出記憶部１３を有していない点が第２実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第２実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0148】
図１８に示すように、演算部１０は、算出判定部１４を備えていない。そして、算出記憶部１３は、第２実施形態と同様、同じ制御周期で算出された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報をそれぞれ１０個ずつ紐づけて第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶する。
【0149】
ただし、本実施形態の算出記憶部１３は、図１９に示すように、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶される算出スリップ率ｓｃの情報が算出スリップ率ｓｃの値に基づいて、定められている。すなわち、算出記憶部１３の第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶される算出スリップ率ｓｃの情報は、その記憶される算出スリップ率ｓｃの値によって定められている。
【0150】
そして、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶される算出スリップ率ｓｃの値は、所定の範囲を有する。本実施形態では、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に、算出スリップ率ｓｃの値が０．０から０．１までの範囲の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶されるように設定されている。そして、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれには、０．０から０．１まで範囲の算出スリップ率ｓｃの値を１０個に当分割した領域毎の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶されるように設定されている。換言すれば、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶される算出スリップ率ｓｃの情報は、０．０から０．１までの範囲の算出スリップ率ｓｃの値において、互いに同じ範囲を有する１０個の領域のいずれかが記憶されるように設定されている。
【0151】
例えば、第１番地Ｍ１には、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０以上０．０１未満であった場合の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶される。また、第２番地Ｍ２には、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０．０１以上０．０２未満であった場合の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶される。また、第９番地Ｍ９には、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０．０８以上０．０９未満であった場合の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶される。そして、第１０番地Ｍ１０には、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０．０９以上０．１以下であった場合の算出スリップ率ｓｃの情報が記憶される。なお、第３番地～第８番地Ｍ８に入力される算出スリップ率ｓｃの値の詳細は記載しないが、第１番地Ｍ１等と同様、０．０１毎の範囲を有する算出スリップ率ｓｃの情報が記憶される。
【0152】
このように、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のそれぞれは、記憶される算出スリップ率ｓｃの値が互いに異なるように予め定められている。なお、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶される算出スリップ率ｓｃの情報は、０．０から０．１まで範囲の算出スリップ率ｓｃに限定されない。例えば、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶される算出スリップ率ｓｃの情報は、０．０から０．１までの範囲より狭い範囲（例えば、０．０から０．０８までの範囲）であってもよい。また、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶される算出スリップ率ｓｃの情報は、０．０から０．１までの範囲より広い範囲（例えば、０．０から０．１５まで範囲）であってもよい。
【0153】
また、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶される算出スリップ率ｓｃの値の範囲は、互いに異なって設定されていてもよい。例えば、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶される算出スリップ率ｓｃの値の範囲は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０の順に広くなるように設定されてもよい。また、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶される算出スリップ率ｓｃの値の範囲は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０の順に狭くなるように設定されてもよい。
【0154】
続いて、算出記憶部１３が実行する制御処理について、図２０を参照して説明する。算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力されるとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報が入力される度に図２０に示す処理を繰り返し実行する。
【0155】
まず、ステップＳ７０において、算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報を取得するとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報を取得する。そして、ステップＳ７１において、算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から取得した算出スリップ率ｓｃの値に基づいて、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち取得した算出スリップ率ｓｃに対応する番地を検出する。
【0156】
例えば、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０．００５であった場合、算出記憶部１３は、対応する番地を第１番地Ｍ１として検出する。また、スリップ演算部１１から入力される算出スリップ率ｓｃの値が０．０８５であった場合、算出記憶部１３は、対応する番地を第９番地Ｍ９として検出する。
【0157】
そして、ステップＳ７３において、算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から取得した算出スリップ率ｓｃの情報を対応する番地に記憶する。また、算出記憶部１３は、当該算出スリップ率ｓｃと同じ制御周期で算出された算出摩擦係数μｃの情報を、算出スリップ率ｓｃの情報を記憶した番地と同じ番地に記憶する。これにより、同じ制御周期で算出された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が紐づけされて同じ番地に記憶される。
【0158】
また、算出記憶部１３は、ステップＳ７３において算出スリップ率ｓｃの情報を対応する番地に記憶する際、記憶しようとする番地に算出スリップ率ｓｃの情報が既に記憶されている場合、記憶されている古い算出スリップ率ｓｃの情報を消去して記憶する。すなわち、算出記憶部１３は、記憶しようとする番地に過去の制御周期で取得された算出スリップ率ｓｃの情報が既に記憶されている場合、算出スリップ率ｓｃの情報を新たに所得した算出スリップ率ｓｃの情報に更新する。
【0159】
算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力される度に図２０に示す処理を繰り返すことで、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、対応する番地に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶していく。これにより、予め定められた算出スリップ率ｓｃの領域毎に、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が算出記憶部１３に記憶される。
【0160】
ステップＳ７６において、算出記憶部１３は、記憶した算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を最大摩擦推定部２０に送信する。具体的に、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶された算出スリップ率ｓｃの情報をモデル演算部２１に送信する。また、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶された算出摩擦係数μｃの情報を誤差演算部２２に送信する。そして、最大摩擦推定部２０は、入力された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、図７～図１０に示す処理を実行することで推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0161】
ところで、車両の運転開始直後等、図２０に示す制御処理が充分な数だけ実行されておらず、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０の全てに算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されていない場合がある。このような場合であっても、最大摩擦推定部２０は、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されている番地の情報に基づいて図７～図１０に示す処理を実行することで推定摩擦最大値μｐを算出してもよい。
【0162】
また、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が所定期間更新されない場合、その算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を消去してもよい。例えば、第１番地Ｍ１に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶後、所定時間経過しても情報が更新されない場合、所定時間経過後に第１番地Ｍ１に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を消去してもよい。または、第１番地Ｍ１に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が更新されない場合、所定の制御周期の数だけ制御処理を行った後に第１番地Ｍ１に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を消去してもよい。
【0163】
このように算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を消去することで、実際の路面の状態と過去の路面の状態とが異なる場合に、これら過去の情報に基づいて推定摩擦最大値μｐが算出されることを回避することができる。
【0164】
以上の如く、本実施形態の演算部１０は、算出摩擦係数μｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報をそれぞれ１０ずつ個記憶する算出記憶部１３を有する。
【0165】
算出記憶部１３は、算出スリップ率ｓｃの大きさに対応する第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０を有する。そして、算出記憶部１３は、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を、第１番地Ｍ１～第１０番地のうち、算出スリップ率ｓｃの大きさに基づいて予め定められた番地に記憶する。
【0166】
これによれば、算出記憶部１３は、予め定められた算出スリップ率ｓｃの領域毎に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶することができる。このため、理論特性Ｔｈを求める際に、各領域の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、理論特性Ｔｈを得ることができる。したがって、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付け易くできる。
【0167】
ここで、図２１に示すように、比較的近い値の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が繰り返し算出記憶部１３に入力される場合の理論特性Ｔｈの求め方について検討する。このような場合、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を入力された順に第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に記憶すると、図２２の一点鎖線に示す理論特性Ｔｈのように、理論特性Ｔｈが摩擦－スリップ特性ＦＳから乖離する可能性が有る。
【0168】
これは、１つの領域において複数の算出スリップ率ｓｃの値が集中して検出されるとともに、その他の領域の算出スリップ率ｓｃの値が検出されていない状態で理論特性Ｔｈを求めるためである。このような場合、最大摩擦推定部２０がタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、これら集中する算出スリップ率ｓｃの値の近似値を通過する三次関数には、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれる。すると、図２１の一点鎖線に示す理論特性Ｔｈのように、理論特性Ｔｈが摩擦－スリップ特性ＦＳから乖離することが有る。
【0169】
これに対して、本実施形態によれば、算出記憶部１３は、予め定められた算出スリップ率ｓｃの領域毎に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶する。そして、所定の領域に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶された状態で新しい算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が入力された場合、それらの情報は更新される。また、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が入力されない領域においては、以前に入力された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が維持される。
【0170】
このため、比較的近い値の算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が繰り返し算出記憶部１３に入力される場合であっても、図２３に示すように、１つの領域において複数の算出スリップ率ｓｃの値が集中して検出されることが回避される。また、その他の領域の算出スリップ率ｓｃの値が入力されていない状態が回避される。
【0171】
したがって、最大摩擦推定部２０がタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれることを抑制できる。そして、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付け易くできる。
【0172】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図２４～図３０を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０がデータ補完部１５を有する点が第３実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第４実施形態について、図２４～図３０を参照して説明する。本実施形態では、演算部１０がデータ補完部１５を有する点が第３実施形態と相違しており、また、演算部１０が実行する制御処理の一部が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0173】
図１５に示すように、本実施形態の演算部１０は、データ補完部１５を有する。データ補完部１５は、算出記憶部１３の第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されていない番地に記憶させるスリップ率および摩擦係数の推定値を算出するものである。
【0174】
例えば、図２５に示すように、算出記憶部１３の第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、第２番地Ｍ２に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されていないとする。そして、算出記憶部１３の第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、第２番地Ｍ２以外の番地に算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されているとする。このような場合に、データ補完部１５は、第２番地Ｍ２以外の番地に記憶されている算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、第２番地Ｍ２に推定した算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を記憶させる。
【0175】
なお、図２５において、算出記憶部１３に記憶されている算出摩擦係数μｃの情報を黒丸で示し、算出記憶部１３に記憶されていない算出摩擦係数μｃの情報を白丸で示している。
【0176】
以下、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されている番地を情報登録番地、算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報が記憶されていない番地を情報未登録番地と呼ぶ。また、情報未登録番地に記憶させるスリップ率の推定値を推定スリップ率ｓｅ、情報未登録番地に記憶させる摩擦係数の推定値を推定摩擦係数μｅとも呼ぶ。
【0177】
本実施形態のデータ補完部１５は、情報未登録番地の推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを近似曲線によって求める。具体的に、データ補完部１５は、線形近似によって情報未登録番地の推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求めてもよい。例えば、第１番地Ｍ１および第３番地Ｍ３が情報登録番地であって、第２番地Ｍ２が情報未登録番地である場合の推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求め方について説明する。
【0178】
ここで、図２５に示すように、情報未登録番地である第２番地Ｍ２に互いに隣り合う第１番地Ｍ１および第３番地Ｍ３それぞれに記憶されている算出スリップ率ｓｃの値を通る仮想の線を仮想線ＣＬとする。データ補完部１５は、第２番地Ｍ２に含まれる０．０１以上０．０２未満のスリップ率の値のうち、仮想線ＣＬ上位置付けられる値を推定スリップ率ｓｅとして算出する。また、データ補完部１５は、このように求められた推定スリップ率ｓｅに対応する摩擦係数の値を推定摩擦係数μｅとして算出する。これによれば、データ補完部１５は、情報未登録番地に記憶させる推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを、当該情報未登録番地に互いに隣り合う情報登録番地に記憶された算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃに基づいて算出することができる。
【0179】
なお、データ補完部１５が推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを算出する方法は、線形近似以外の方法であってもよい。例えば、データ補完部１５は、対数近似によって推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求めてもよい。また、データ補完部１５は、移動平均によって推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求めてもよい。
【0180】
続いて、算出記憶部１３およびデータ補完部１５それぞれが実行する制御処理について、図２６および図２７を参照して説明する。算出記憶部１３は、スリップ演算部１１から算出スリップ率ｓｃの情報が入力されるとともに、摩擦演算部１２から算出摩擦係数μｃの情報が入力される度に図２６に示す処理を繰り返し実行する。なお、図２６に示すステップＳ７０、ステップＳ７１およびステップＳ７３の処理は、第３実施形態の図２０を参照して説明した各ステップの処理と同様であるため、その説明を省略する。
【0181】
ステップＳ７３で算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報を紐づけて対応する番地に記憶した後、ステップＳ７３１において、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に情報未登録番地があるか否かを判定する。第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に情報未登録番地があると判定しない場合、ステップＳ７３２およびステップＳ７３３の処理をスキップする。
【0182】
これに対して、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に情報未登録番地があると判定する場合、ステップＳ７３２において、算出記憶部１３は、推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を要求するための信号をデータ補完部１５へ送信する。さらに、算出記憶部１３は、情報登録番地に記憶されている算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報と、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれが情報登録番地であるか情報未登録番地であるかの情報をデータ補完部１５へ送信する。
【0183】
また、図２７に示すように、データ補完部１５は、ステップＳ９０において、算出記憶部１３から送信される推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を要求する信号を受信したか否かを判定する。データ補完部１５は、ステップＳ９０において、算出記憶部１３から送信される推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を要求する信号を受信するまで待機する。
【0184】
データ補完部１５は、当該要求信号を受信すると、ステップＳ９２において、情報未登録番地に記憶させるための推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを近似曲線によって求める。具体的に、データ補完部１５は、情報登録番地に記憶されている算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて、線形近似によって推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求める。データ補完部１５は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、複数の番地が情報未登録番地である場合、これら複数の情報未登録番地それぞれに記憶させる推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求める。
【0185】
そして、ステップＳ９４において、データ補完部１５は、算出した推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を算出記憶部１３に送信する。
【0186】
図２６に戻り、算出記憶部１３は、ステップＳ７３３において、データ補完部１５から送信される推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を受信したか否かを判定する。算出記憶部１３は、ステップＳ７３３において、データ補完部１５から送信される推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を受信するまで待機する。
【0187】
ステップＳ７３３において、データ補完部１５から送信される推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を受信したと判定する場合、ステップＳ７７において、算出記憶部１３は、当該推定スリップ率ｓｅの情報を対応する情報未登録番地に記憶する。また、算出記憶部１３は、推定摩擦係数μｅの情報を対応する情報未登録番地に記憶する。これにより、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれには、算出スリップ率ｓｃの情報および推定スリップ率ｓｅの情報のうちいずれか一方が記憶されるとともに、算出摩擦係数μｃの情報および推定摩擦係数μｅの情報のうちいずれか一方が記憶される。そして、算出記憶部１３は、ステップＳ７９の処理に進む。
【0188】
ステップＳ７９において、算出記憶部１３は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに記憶されたスリップ率の情報および摩擦係数の情報を最大摩擦推定部２０に送信する。このスリップ率の情報には、ステップＳ７３１で第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に情報未登録番地がある判定された場合、スリップ演算部１１が算出した算出スリップ率ｓｃの情報に加えて、データ補完部１５が推定した推定スリップ率ｓｅの情報が含まれる。また、摩擦係数の情報には、ステップＳ７３１で第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０に情報未登録番地がある判定された場合、摩擦演算部１２が算出した算出摩擦係数μｃの情報に加えて、データ補完部１５が推定した推定摩擦係数μｅの情報が含まれる。
【0189】
そして、最大摩擦推定部２０は、入力された算出スリップ率ｓｃ、推定スリップ率ｓｅ、算出摩擦係数μｃ、推定摩擦係数μｅそれぞれの情報に基づいて、図７～図１０に示す処理を実行することで推定摩擦最大値μｐを算出する。
【0190】
以上の如く、本実施形態の制御装置１は、演算部１０は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち情報未登録番地に推定スリップ率ｓｅの情報および推定摩擦係数μｅの情報を記憶させるデータ補完部１５を有する。データ補完部１５は、情報登録番地に記憶されている算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを推定する。
【0191】
これによれば、演算部１０は、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のいずれかに情報未登録番地が存在する場合であっても、当該情報未登録番地に対応する推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求めることができる。このため、理論特性Ｔｈを求める際に、算出スリップ率ｓｃ、推定スリップ率ｓｅ、算出摩擦係数μｃ、推定摩擦係数μｅそれぞれの情報に基づいて、理論特性Ｔｈを得ることができる。したがって、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付け易くできる。
【0192】
ここで、図２８に示すように、算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃが階段状に上昇する場合の理論特性Ｔｈの求め方について検討する。このような場合、算出記憶部１３には、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０において情報登録番地と、情報未登録番地とが存在する虞がある。すると、情報登録番地に記憶されている算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報のみに基づいて理論特性Ｔｈを求める場合、図２９の一点鎖線に示す理論特性Ｔｈのように、理論特性Ｔｈが摩擦－スリップ特性ＦＳから乖離する可能性が有る。
【0193】
これは、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０のうち、複数の番地にスリップ率の情報および摩擦係数の情報が記憶され、その他の番地にスリップ率の情報および摩擦係数の情報が記憶されていない状態で理論特性Ｔｈを求めるためである。このような場合、最大摩擦推定部２０がタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、これら集中する算出スリップ率ｓｃの値の近似値を通過する三次関数のグラフに推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれる。すると、図２９の破線に示す理論特性Ｔｈのように、理論特性Ｔｈが摩擦－スリップ特性ＦＳから乖離することが有る。
【0194】
これに対して、本実施形態によれば、情報登録番地に記憶された算出スリップ率ｓｃの情報および算出摩擦係数μｃの情報に基づいて情報未登録番地に対応する推定スリップ率ｓｅおよび推定摩擦係数μｅを求めることができる。このため、第１番地Ｍ１～第１０番地Ｍ１０それぞれに、算出スリップ率ｓｃの情報および推定スリップ率ｓｅの情報のうちいずれか一方を記憶させるとともに、算出摩擦係数μｃの情報および推定摩擦係数μｅの情報のうちいずれを一方が記憶させることができる。
【0195】
したがって、階段状に上昇する算出スリップ率ｓｃおよび算出摩擦係数μｃの値が検出される場合であっても、図３０に示すように、スリップ率の情報および摩擦係数の情報が記憶されない状態となることを回避することができる。そして、最大摩擦推定部２０がタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、理論特性Ｔｈが集中する算出スリップ率ｓｃの値の近似値のみを通過する三次関数のグラフとなるパラメータの候補が含まれることを回避することができる。
【0196】
このため、最大摩擦推定部２０がタイヤブラシモデル式のパラメータを推定する際に、推定摩擦最大値μｐを精度良く算出することができない候補が含まれることを抑制できる。そして、理論特性Ｔｈを摩擦－スリップ特性ＦＳに近付け易くできる。
【0197】
（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
【0198】
上述の実施形態では、摩擦係数演算装置が電気自動車の走行を制御する車両用制御システムに用いられ、車両を駆動させるためのモータの回転数等を制御するＥＣＵに含まれる例について説明したが、これに限定されない。
【0199】
例えば、摩擦係数演算装置は、車両の制動を制御するブレーキシステムに用いられ、ブレーキを制御するＥＣＵに含まれていてもよい。また、摩擦係数演算装置は、摩擦係数演算装置単体として用いられ、車両に設けられてもよい。この場合、摩擦係数演算装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリを含んで構成されるマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。
【0200】
上述の実施形態では、パラメータ制約部２３２が、タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きが０になることを可能とするようにパラメータの値を求める例について説明したが、これに限定されない。タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることが可能であれば、パラメータ制約部２３２が制約するパラメータの値はタイヤブラシモデル式の変曲点の傾きが０にならなくてもよい。
【0201】
上述の実施形態では、スリップ率が０．１以下となる領域を微小領域として、当該微小領域におけるタイヤブラシモデル式を数式６等で示したが、これに限定されない。タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して充分小さいようなスリップ率の値であれば、スリップ率が０．１より大きい値を含む領域であっても、数式６等に示すタイヤブラシモデル式を採用することができる。
【0202】
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【0203】
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
【0204】
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【0205】
（本発明の特徴）
[請求項１]
車両が路面を走行する際のタイヤに関する情報を検出する検出部（Ｓ）から送信される検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との物理的現象をシミュレートするタイヤブラシモデルを用いて前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値（μｐ）を推定する摩擦係数演算装置であって、
前記検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率および前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
前記タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率が、前記タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合の前記タイヤと前記路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、前記演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて前記推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
前記演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、前記演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
前記タイヤブラシモデル式は、前記タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、前記タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
前記最大摩擦推定部は、
前記タイヤブラシモデル式に前記算出スリップ率を代入して前記タイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
前記算出摩擦係数と前記タイヤモデル摩擦との差が小さくなるように前記パラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
前記パラメータ推定部は、前記タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となる前記パラメータの値を排除し、且つ、前記タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とする前記パラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む摩擦係数演算装置。
[請求項１]
車両が路面を走行する際のタイヤに関する情報を検出する検出部（Ｓ）から送信される検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との物理的現象をシミュレートするタイヤブラシモデルを用いて前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数の推定の最大値である推定摩擦最大値（μｐ）を推定する摩擦係数演算装置であって、
前記検出信号に基づいて、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率および前記タイヤと前記路面との間の摩擦係数を算出する演算部（１０）と、
前記タイヤブラシモデルにおけるスリップ率と摩擦係数との関係を示す演算式であって、前記タイヤと前記路面との間のスリップ率が、前記タイヤが空転を開始するスリップ率に比較して小さい微小領域である場合の前記タイヤと前記路面との間の推定の摩擦係数を算出するためのタイヤブラシモデル式と、前記演算部が算出するスリップ率および摩擦係数と、を用いて前記推定摩擦最大値を算出する最大摩擦推定部（２０）と、を備え、
前記演算部が算出するスリップ率を算出スリップ率（ｓｃ）とし、前記演算部が算出する摩擦係数を算出摩擦係数（μｃ）としたとき、
前記タイヤブラシモデル式は、前記タイヤブラシモデルのスリップ率に関する関数であって、前記タイヤブラシモデル式の傾きを変化させる複数のパラメータを有し、
前記最大摩擦推定部は、
前記タイヤブラシモデル式に前記算出スリップ率を代入して前記タイヤブラシモデルの摩擦係数であるタイヤモデル摩擦（μｍ）を算出するモデル演算部（２１）と、
前記算出摩擦係数と前記タイヤモデル摩擦との差が小さくなるように前記パラメータの値を推定するパラメータ推定部（２３）とを有し、
前記パラメータ推定部は、前記タイヤブラシモデル式が一次関数および二次関数となる前記パラメータの値を排除し、且つ、前記タイヤブラシモデル式の変曲点の傾きを０に近付けることを可能とする前記パラメータの値を求めるパラメータ制約部（２３２）を含む摩擦係数演算装置。
【0206】
[請求項２]
前記タイヤブラシモデル式は、下記数式１であって、
前記パラメータは、前記数式１におけるＨと、ＨＫと、ＨＫ２と、であって、
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
前記タイヤブラシモデル式は、下記数式１であって、
【数1】
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
【数2】
【0207】
[請求項３]
前記パラメータ推定部は、前記演算部が算出する前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得して、取得した情報を所定の数だけ記憶するパラメータ記憶部（２３１）を有し、前記パラメータ記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を用いて前記パラメータの値を推定し、
前記パラメータ記憶部は、前記演算部から前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得する度に、取得した情報の数だけ、記憶した複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を更新する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
前記パラメータ推定部は、前記演算部が算出する前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得して、取得した情報を所定の数だけ記憶するパラメータ記憶部（２３１）を有し、前記パラメータ記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を用いて前記パラメータの値を推定し、
前記パラメータ記憶部は、前記演算部から前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を取得する度に、取得した情報の数だけ、記憶した複数の前記算出スリップ率および複数の前記算出摩擦係数それぞれに関する情報を更新する請求項１または２に記載の摩擦係数演算装置。
【0208】
[請求項４]
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）と、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数の少なくとも一方が正常であるか否かを判定する算出判定部（１４）と、を有し、
前記パラメータ推定部は、前記算出判定部によって正常と判定された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数に基づいて、前記パラメータの値を推定する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の摩擦係数演算装置。
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）と、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数の少なくとも一方が正常であるか否かを判定する算出判定部（１４）と、を有し、
前記パラメータ推定部は、前記算出判定部によって正常と判定された前記算出スリップ率および前記算出摩擦係数に基づいて、前記パラメータの値を推定する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の摩擦係数演算装置。
【0209】
[請求項５]
前記算出判定部は、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率の平均値と予め定められたスリップ率閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率が正常であるか否かを判定するとともに、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出摩擦係数の平均値と予め定められた摩擦係数閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出摩擦係数が正常であるか否かを判定する請求項４に記載の摩擦係数演算装置。
前記算出判定部は、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出スリップ率の平均値と予め定められたスリップ率閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出スリップ率が正常であるか否かを判定するとともに、前記算出記憶部に記憶された複数の前記算出摩擦係数の平均値と予め定められた摩擦係数閾値との差に基づいて、前記算出記憶部に記憶された前記算出摩擦係数が正常であるか否かを判定する請求項４に記載の摩擦係数演算装置。
【0210】
[請求項６]
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）を有し、
前記算出記憶部は、前記算出スリップ率の大きさに対応する複数の番地（Ｍ１～Ｍ１０）を有し、前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を、前記複数の番地のうち、前記算出スリップ率の大きさに基づいて予め定められた番地に記憶する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の摩擦係数演算装置。
前記演算部は、算出した前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を複数記憶する算出記憶部（１３）を有し、
前記算出記憶部は、前記算出スリップ率の大きさに対応する複数の番地（Ｍ１～Ｍ１０）を有し、前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報を、前記複数の番地のうち、前記算出スリップ率の大きさに基づいて予め定められた番地に記憶する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の摩擦係数演算装置。
【0211】
[請求項７]
前記演算部は、前記複数の番地のうち前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報が記憶されていない情報未登録番地に、推定したスリップ率の情報および推定した摩擦係数の情報を記憶させるデータ補完部（１５）を有し、
前記データ補完部は、前記算出記憶部に記憶されている前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報に基づいて前記情報未登録番地に記憶させるスリップ率および摩擦係数を推定する請求項６に記載の摩擦係数演算装置。
前記演算部は、前記複数の番地のうち前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報が記憶されていない情報未登録番地に、推定したスリップ率の情報および推定した摩擦係数の情報を記憶させるデータ補完部（１５）を有し、
前記データ補完部は、前記算出記憶部に記憶されている前記算出スリップ率の情報および前記算出摩擦係数の情報に基づいて前記情報未登録番地に記憶させるスリップ率および摩擦係数を推定する請求項６に記載の摩擦係数演算装置。
【符号の説明】
【0212】
１０ 演算部
２０ 最大摩擦推定部
２１ モデル演算部
２３ パラメータ推定部
２３２ パラメータ制約部
Ｓ 検出部
ｓｃ 算出スリップ率
μｃ 算出摩擦係数
μｍ タイヤモデル摩擦
μｐ 推定摩擦最大値
２０ 最大摩擦推定部
２１ モデル演算部
２３ パラメータ推定部
２３２ パラメータ制約部
Ｓ 検出部
ｓｃ 算出スリップ率
μｃ 算出摩擦係数
μｍ タイヤモデル摩擦
μｐ 推定摩擦最大値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項2】
前記タイヤブラシモデル式は、下記数式１であって、
前記パラメータは、数式１におけるＨと、ＨＫと、ＨＫ２と、であって、
前記タイヤモデル摩擦は、数式１におけるμｍであって、
前記タイヤと前記路面との間のスリップ率は、数式１におけるｓであって、
数式１におけるＦｚは、前記タイヤに発生する垂直抗力であって、
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
【数1】
前記タイヤモデル摩擦は、数式１におけるμｍであって、
前記タイヤと前記路面との間のスリップ率は、数式１におけるｓであって、
数式１におけるＦｚは、前記タイヤに発生する垂直抗力であって、
前記パラメータ制約部は、前記パラメータにおいて下記数式２の関係が成立するように前記パラメータの値を制約する請求項１に記載の摩擦係数演算装置。
【数2】