專利名稱：車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于估計(jì)車輪和地之間的接觸面的摩擦狀態(tài)、或車輪的路面抓地狀態(tài)、或相對(duì)于摩擦極限的余量的裝置或設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
作為本發(fā)明的在先技術(shù)，存在以下的系統(tǒng)該系統(tǒng)被布置成在橫軸表示車輪滑移率且縱軸表示路面摩擦系數(shù)的二維圖中標(biāo)繪與實(shí)際的車輪滑移率和路面摩擦系數(shù)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并根據(jù)通過(guò)所標(biāo)繪的點(diǎn)和原點(diǎn)的直線的斜率來(lái)估計(jì)輪胎摩擦狀態(tài)(參考專利文獻(xiàn) 1)。該系統(tǒng)根據(jù)估計(jì)出的輪胎摩擦狀態(tài)來(lái)控制車輪的縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力。
專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2006-34012號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)1的在先技術(shù)的系統(tǒng)無(wú)法掌握輪胎摩擦極限，因此不能夠檢測(cè)相對(duì)于輪胎摩擦極限的余量。本發(fā)明的任務(wù)是更適當(dāng)?shù)毓烙?jì)抓地狀態(tài)和相對(duì)于摩擦極限的余量。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，第一輸入部設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第一方向上的第一車輪力和車輪的第一車輪滑移度的比值的第一輸入。第二輸入部設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的、在不同于所述第一方向的第二方向上的第二車輪力和車輪的第二車輪滑移度的比值的第二輸入。根據(jù)第一輸入部設(shè)置的第一輸入和第二輸入部設(shè)置的第二輸入，輸出部確定作為表示車輪的抓地特性的抓地特性參數(shù)的輸出。


圖1是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出車輪的滑移率λ和車輪的縱向力h之間的輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)的特性圖。
圖2是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)和摩擦圓的特性圖。
圖3是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值各自的輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)在與通過(guò)輪胎特性曲線的原點(diǎn)的直線的交點(diǎn)處的切線斜率或切線的斜率的特性圖。
圖4是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值各自的輪胎特性曲線在與通過(guò)輪胎特性曲線的原點(diǎn)的直線的交點(diǎn)處的切線斜率的另一特性圖。
圖5是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出包括在表示任意直線與輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)的交點(diǎn)處的縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線在該交點(diǎn)處的切線斜率(μ梯度)之間的標(biāo)繪點(diǎn)的集合的特性圖。
圖6是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出根據(jù)圖5的標(biāo)繪點(diǎn)獲得的特性曲線(抓地特性曲線，2 μ梯度特性映射)的特性圖。
圖7是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是用于解釋根據(jù)縱向力h和滑移率λ確定輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)的切線斜率(μ梯度)的處理的圖。
圖8是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是用于示出特性曲線(2 μ梯度特性映射)、輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)和摩擦圓之間的關(guān)系的圖。
圖9是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出在輪負(fù)荷變化時(shí)獲得的、縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fy/λ)與輪胎特性曲線的切線的斜率(μ梯度)之間的關(guān)系的特性圖。
圖10是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出車輪的滑移角i3t和車輪的橫向力Fy之間的輪胎特性曲線(Fy_i3t特性曲線)的特性圖。
圖11是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線(Fy-Pt特性曲線)和摩擦圓的特性圖。
圖12是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線(Fy_i3t特性曲線)在與通過(guò)輪胎特性曲線的原點(diǎn)的直線的交點(diǎn)處的切線斜率的特性圖。
圖13是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出不同的路面μ值各自的輪胎特性曲線(Fy_i3t特性曲線)在與通過(guò)輪胎特性曲線的原點(diǎn)的直線的交點(diǎn)處的切線斜率的另一特性圖。
圖14是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出在表示任意直線與輪胎特性曲線(Fy_i3t特性曲線)的交點(diǎn)處的橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值(Fy/β t)與輪胎特性曲線在該交點(diǎn)處的切線斜率(μ梯度)之間的關(guān)系(抓地特性曲線，2Dy梯度特性映射)的特性圖。
圖15是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是用于解釋根據(jù)橫向力Fy和滑移角β t確定輪胎特性曲線(Fy_i3t特性曲線)的切線斜率的處理的圖。
圖16是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是用于示出特性曲線(μ梯度特性映射)、輪胎特性曲線(Fy-β t特性曲線)和摩擦圓之間的關(guān)系的圖。
圖17是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出在輪負(fù)荷變化時(shí)獲得的、 橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值(Fy/β t)與輪胎特性曲線(Fy-β 特性曲線)的切線的斜率(μ梯度)之間的關(guān)系的特性圖。
圖18是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是在第一軸表示驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力 (縱向力) 且第二軸表示橫向力Fy的正交坐標(biāo)平面中示出摩擦圓的特性圖。
圖19是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)中在三維坐標(biāo)系中示出縱向力!^x和滑移率λ之間的關(guān)系的處理的圖，以及用于示出縱向力&和滑移率λ之間的關(guān)系的特性圖。
圖20是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)中在三維坐標(biāo)系中示出橫向力Fy和滑移角β t之間的關(guān)系的處理的圖，以及用于示出橫向力Fy和滑移角β t之間的關(guān)系的特性圖。
圖21是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)中在三維坐標(biāo)系中示出車輪力(縱向力Fx、橫向力Fy) 和滑移度(滑移率λ、滑移角i3t)之間的關(guān)系的處理的圖，以及以三維曲面的形式示出車輪力(縱向力Fx、橫向力Fy)和滑移度(滑移率λ、滑移角β t)之間的關(guān)系的特性圖。
圖22是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖。其中，圖22的㈧是示出表示滑移度和車輪力之間的關(guān)系的三維曲面與包含縱向力&和橫向力Fy的合力或合成力F的向量及Z軸的平面之間的交線的特性圖。圖22的⑶是示出表示合力F與由合力F引起的滑移度Z之間的關(guān)系的輪胎特性曲線(F-Z特性曲線)的特性圖。
圖23是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖。圖23的(A)是用于在三維坐標(biāo)系中示出不同大小的輪胎摩擦圓的特性圖。圖23的(B)是示出由確定摩擦圓的大小的最大摩擦力的大小差異引起的輪胎特性曲線(F-Z特性曲線)的變化的特性圖。
圖M是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖。圖M的㈧是用于示出輪胎特性曲線和通過(guò)原點(diǎn)0(滑移度和車輪力這兩者都等于0的點(diǎn))的直線之間的交點(diǎn)處的斜率恒定而與最大摩擦力的大小無(wú)關(guān)的三維坐標(biāo)系的特性圖。圖對(duì)的(B)是用于示出輪胎特性曲線和通過(guò)原點(diǎn)0的直線之間的交點(diǎn)處的斜率恒定而與最大摩擦力的大小無(wú)關(guān)的二維坐標(biāo)系的特性圖。
圖25是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線(F-Z特性曲線)的切線的斜率γ之間的關(guān)系ODy梯度特性映射)的特性圖。
圖沈是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出在與合力F的方向相對(duì)應(yīng)地存在的多個(gè)輪胎特性曲線(F-Z特性曲線)之一的切線的斜率γ與合力F相對(duì)于滑移度 Z的比值之間的關(guān)系的特性圖。
圖27是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是用于在三維坐標(biāo)系中集中示出許多個(gè)圖沈的關(guān)系(2 μ梯度特性映射)的處理的特性圖。
圖觀是用于示出基礎(chǔ)技術(shù)的圖，并且更具體地，是示出max(F/Z)和max(Y)的特性圖。
圖四是以三維曲面(3 μ梯度特性映射)的形式示出合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線(F-Z特性曲線)的切線的斜率Y之間的關(guān)系的特性圖。
圖30是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車輛的概要結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖31是示出車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖32是示出輪胎滑移角估計(jì)部的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖33是用于解釋轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)作用于車體上的場(chǎng)力(field force)的圖。
圖34是用于解釋轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)作用于車體上的場(chǎng)力的圖。
圖35是用于解釋用于設(shè)置補(bǔ)償增益的控制映射的特性圖。
圖36是用于解釋車輛的線性兩輪模型的圖。
圖37是示出3D μ梯度特性映射的輸入(Fx/ λ、Fy/ β t)和輸出(μ梯度γ )之間的關(guān)系的特性圖。
圖38是示出縱向力校正命令計(jì)算部基于μ梯度縱向分量的處理的流程圖。
圖39是示出轉(zhuǎn)彎特性計(jì)算部基于μ梯度橫向分量的處理的流程圖。
圖40是示出轉(zhuǎn)彎輔助命令計(jì)算部基于靜態(tài)余量SM的處理的流程圖。
圖41是示出車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置的計(jì)算處理的流程圖。
圖42是示出在輪負(fù)荷變化的情況下、合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率(μ梯度)之間的關(guān)系的特性圖。
圖43是示出輪負(fù)荷和修正增益Kw之間的關(guān)系的特性圖。
圖44是示出第一實(shí)施例中車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置的另一結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖45是示出依賴于輪負(fù)荷而變化的3D μ梯度特性映射的特性圖。
圖46是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電動(dòng)車輛的概要結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖47是示出根據(jù)第二實(shí)施例的車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖48是示出根據(jù)第二實(shí)施例的輪胎滑移角估計(jì)部的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖49是示出根據(jù)第二實(shí)施例的縱向力校正命令計(jì)算部基于μ梯度的處理的流程圖。
圖50是示出根據(jù)第二實(shí)施例的縱向力校正命令計(jì)算部和轉(zhuǎn)彎輔助命令計(jì)算部的轉(zhuǎn)彎控制處理的流程圖。
圖51是示出根據(jù)第二實(shí)施例的車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置的計(jì)算處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行解釋。
實(shí)施例的基礎(chǔ)技術(shù) 首先，對(duì)作為本實(shí)施例的基礎(chǔ)的技術(shù)進(jìn)行解釋。
(1)紐·力少 圖1示出表示驅(qū)動(dòng)輪滑移率或比率λ和驅(qū)動(dòng)輪縱向力(或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力) 之間的一般關(guān)系的輪胎特性曲線。例如，通過(guò)使用諸如魔術(shù)公式(Magic Formula)等的輪胎模型來(lái)獲得輪胎特性曲線?？v向力&是從輪胎向地面施加的力。縱向力&與接地面處作用于車輪的車輪力相對(duì)應(yīng)，并且車輪滑移率λ與車輪滑移度相對(duì)應(yīng)。
如圖1所示，在輪胎特性曲線中，隨著滑移率λ的絕對(duì)值增大，滑移率λ和縱向力&之間的關(guān)系從線性變?yōu)榉蔷€性。也就是說(shuō)，當(dāng)滑移率λ處于從0開(kāi)始的預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，滑移率λ和縱向力&之間的關(guān)系是線性的。當(dāng)滑移率λ (絕對(duì)值)增大到一定程度時(shí)，滑移率λ和縱向力&之間的關(guān)系變?yōu)榉蔷€性。因而，輪胎特性曲線包括線性部分和非線性部分。
在圖1的例子的非線性區(qū)域中，在滑移率λ等于0. 1的位置附近，縱向力h的增大比率隨著滑移率λ增大而變得較小。在滑移率λ等于0.15的位置附近，縱向力&達(dá)到最大值。之后，縱向力&隨著滑移率λ增大而減小。當(dāng)關(guān)注輪胎特性曲線的切線的斜率(slope)或梯度(gradient)時(shí)，這種關(guān)系是清楚的。
可以利用滑移率λ的變化相對(duì)于縱向力h的變化的比值、即縱向力&相對(duì)于滑移率λ的偏微分系數(shù)來(lái)表示輪胎特性曲線的切線的斜率?？梢詫⑤喬ヌ匦郧€的切線的斜率看作為在輪胎特性曲線和與該輪胎特性曲線相交的任意直線a、b、c、d…之間的交點(diǎn) (圖1中標(biāo)記為〇)處的輪胎特性曲線的切線的斜率。如果能夠確定在這種輪胎特性曲線上的位置、即如果已知滑移率λ和縱向力&，則可以估計(jì)輪胎的摩擦狀態(tài)。例如，如圖1所示，對(duì)于在位于輪胎特性曲線上的非線性區(qū)域中但接近線性區(qū)域的點(diǎn)xO處的位置，可以估計(jì)出輪胎摩擦狀態(tài)穩(wěn)定。根據(jù)輪胎摩擦狀態(tài)穩(wěn)定的判斷，可以估計(jì)出輪胎仍處于能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)其性能的水平，或者車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)。
圖2示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線和摩擦圓。圖2的(A)示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線，并且圖2的⑶ ⑶示出不同的路面μ值的摩擦圓。在該例子中，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如圖2的(A)所示，不同的路面摩擦系數(shù)μ值的輪胎特性曲線在定性上具有彼此類似的趨勢(shì)。如圖2的(B) (D)所示，摩擦圓隨著路面μ降低而變小。也就是說(shuō)，路面摩擦系數(shù)μ越低，輪胎可容許的縱向力越小。因而，輪胎特性是包括路面摩擦系數(shù)(路面μ)作為參數(shù)的特性的形式。如圖2所示，依賴于路面摩擦系數(shù)的值，可以獲得低摩擦的輪胎特性曲線、中等摩擦的輪胎特性曲線和高摩擦的輪胎特性曲線等。
圖3示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線與通過(guò)原點(diǎn)的任意直線b、c和d之間的關(guān)系。如圖3所示，以與圖1中相同的方式，確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與各直線b、C或d的交點(diǎn)處的切線的斜率。換言之，確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線b的交點(diǎn)處的切線的斜率。確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線C的交點(diǎn)處的切線的斜率。確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線d 的交點(diǎn)處的切線的斜率。通過(guò)以這種方式確定輪胎特性曲線的切線的斜率，可以獲得以下結(jié)果，即輪胎特性曲線在各自與同一直線的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。
在圖4中，關(guān)注圖3所示的直線c作為例子。如圖4所示，不同的路面μ值的輪胎特性曲線在與直線c的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。換言之，與路面μ =0.2的輪胎特性曲線的交點(diǎn)Xl處的縱向力Fxl相對(duì)于滑移率λ 1的比值0^x1/ λ 1)、與路面μ = 0. 5 的輪胎特性曲線的交點(diǎn)x2處的縱向力Fx2相對(duì)于滑移率λ2的比值(Fx2/X2)以及與路面 μ = 1.0的輪胎特性曲線的交點(diǎn)Χ3處的縱向力Fx3相對(duì)于滑移率λ 3的比值α^Χ3/λ 3) 全部等于同一值。不同的路面μ值的輪胎特性曲線在這些交點(diǎn)xl、x2和χ3處的切線的斜率彼此相等。
圖5示出任意直線和輪胎特性曲線之間的交點(diǎn)處的縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線在該交點(diǎn)處的切線斜率(β縱向力/3滑移率)的關(guān)系。在圖5中，標(biāo)繪了在不同的路面μ值(在該例子中，μ =0.2、0.5和1.0)的情況下獲得的值。如圖5所示，不管路面μ如何，縱向力！^相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)和輪胎特性曲線的切線斜率之間存在不變的關(guān)系。
圖6示出根據(jù)圖5的標(biāo)繪點(diǎn)獲得的特性曲線。如圖6所示，該特性曲線表示縱向力 h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線的切線斜率以恒定的關(guān)系彼此相關(guān)，而與路面μ無(wú)關(guān)。因此，即使在諸如干浙青路面和結(jié)冰路面等具有不同的摩擦系數(shù)μ值的路面上，圖6的特性曲線也是有效和恰當(dāng)?shù)?。也就是說(shuō)，圖6所示的輪胎特性曲線包括針對(duì)具有高摩擦系數(shù)的高摩擦路面的高摩擦輪胎特性曲線和針對(duì)具有低摩擦系數(shù)的低摩擦路面的低摩擦輪胎特性曲線。該輪胎特性曲線的特征在于斜率不受路面μ影響。也就是說(shuō)， 該輪胎特性曲線的特征在于，可以在無(wú)需獲得或估計(jì)關(guān)于路面狀況的信息的情況下確定斜率。圖6的輪胎特性曲線與圖ι 一樣表示輪胎特性曲線。然而，與圖ι不同的是，例如，圖 6的輪胎特性曲線可稱為抓地特性曲線。
在圖6的特性曲線中，在縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)小的區(qū)域(小比值區(qū)域)中，輪胎特性曲線的切線斜率為負(fù)。在該區(qū)域中，隨著比值(Fx/λ)增大，輪胎特性曲線的切線斜率(與抓地特性參數(shù)相對(duì)應(yīng))先減小并然后開(kāi)始增大。輪胎特性曲線的負(fù)的切線斜率表示縱向力相對(duì)于滑移率的偏微分系數(shù)為負(fù)。
在縱向力&相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)較大的區(qū)域(大比值區(qū)域)中，輪胎特性曲線的切線斜率為正。在該區(qū)域中，隨著比值(Fx/λ)增大，輪胎特性曲線的切線斜率增大。在縱向力&相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)大的該區(qū)域中，圖6的特性曲線為單調(diào)遞增函數(shù)的形式。
輪胎特性曲線的正的切線斜率表示縱向力相對(duì)于滑移率的偏微分系數(shù)為正。此外，輪胎特性曲線的切線斜率的最大值表示該切線斜率是輪胎特性曲線的線性區(qū)域的斜率。在該線性區(qū)域中，輪胎特性曲線的切線斜率是恒定的，而與縱向力&相對(duì)于滑移率入的比值無(wú)關(guān)。
由此獲得的輪胎特性曲線的切線斜率是作為表示輪胎抓地狀態(tài)的變量的抓地特性參數(shù)，或者是表示輪胎在橫向上可以產(chǎn)生的輪胎力的飽和狀態(tài)的參數(shù)。特別地，該參數(shù)表示以下趨勢(shì)。在該參數(shù)為正的區(qū)域中，可以通過(guò)增大滑移率λ來(lái)進(jìn)一步增大縱向力h。在該參數(shù)為零或負(fù)的區(qū)域中，即使滑移率λ增大，縱向力！^也不增大，并且縱向力&可能減小。
可以通過(guò)對(duì)輪胎特性曲線(圖1)進(jìn)行偏微分計(jì)算并連續(xù)描繪來(lái)獲得抓地特性曲線(圖6)。
如上所述，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的路面μ值的輪胎特性曲線，各輪胎特性曲線在各自與通過(guò)各自原點(diǎn)的給定直線之間的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。然后，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)得出以下結(jié)論可以利用與路面μ無(wú)關(guān)的特性曲線(抓地特性曲線)(圖6)來(lái)表示縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/ λ )與輪胎特性曲線的切線斜率之間的關(guān)系。利用該特性曲線，如果已知縱向力&和滑移率λ，則可以獲得關(guān)于輪胎摩擦狀態(tài)的信息，而無(wú)需路面μ的信息。參考圖7來(lái)解釋獲得關(guān)于輪胎摩擦狀態(tài)的信息的處理。
首先，感測(cè)縱向力!^和滑移率λ。然后，通過(guò)使用圖7的㈧所示的特性曲線 (與圖6的特性曲線類似)，可以確定與感測(cè)到的縱向力&和滑移率λ相對(duì)應(yīng)(與Fx/λ 相對(duì)應(yīng))的輪胎特性曲線的切線斜率。例如，如圖7的㈧所示，獲得輪胎特性曲線切線斜率Idl、Id2、Id3、Id4和Id5。根據(jù)這些輪胎特性曲線切線斜率，如圖7的(B)所示，可以確定路面μ的輪胎特性曲線上的位置。例如，可以指定與輪胎特性曲線切線斜率Idl、Id2、 Id3、Id4禾口 1(15相對(duì)應(yīng)的位置乂丨(11、乂丨(12、乂丨(13、乂丨(14和乂1(15。輪胎特性曲線上的位置表示在該輪胎特性曲線有效的路面μ的情況下輪胎的摩擦狀態(tài)和能力。因此，可以通過(guò)如圖 7的(B)所示確定輪胎特性曲線上的位置來(lái)獲知在該輪胎特性曲線的路面μ的情況下輪胎的輪胎摩擦狀態(tài)和能力(諸如抓地能力等)。例如，當(dāng)輪胎特性曲線的切線斜率為負(fù)或接近 0(例如，Id4或Id5)時(shí)，可以根據(jù)基于切線斜率所確定的位置(例如，Xid4或Xid5)判斷出輪胎的抓地力處于極限區(qū)域(limit region)或臨界區(qū)域(critical region)中。結(jié)果， 即使當(dāng)車輪的抓地力處于極限區(qū)域中時(shí)，也可以適當(dāng)?shù)毓烙?jì)出相對(duì)于輪胎抓地力的摩擦極限的余量。
通過(guò)該處理，如果已知縱向力&和滑移率λ，則對(duì)于獲得了縱向力&和滑移率 λ的路面μ，可以通過(guò)使用特性曲線(抓地特性曲線)來(lái)確定輪胎的摩擦狀態(tài)和能力。
圖8示出與摩擦圓的關(guān)系。圖8的㈧示出縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值 (Fx/λ)與輪胎特性曲線的切線斜率之間的關(guān)系(與圖6相同)。圖8的(B)示出輪胎特性曲線，并且8的(C)示出摩擦圓。在這些關(guān)系中，首先，獲得與縱向力&和滑移率λ相對(duì)應(yīng)(與Fx/λ相對(duì)應(yīng))的輪胎特性曲線的切線斜率Id(圖8的(Α))。因此，可以確定輪胎特性曲線上的位置(圖8的(B))。進(jìn)一步，可以確定摩擦圓中的縱向力的相對(duì)值。也就是說(shuō)，可以確定相對(duì)于輪胎可容許的縱向力的余量Μ。輪胎特性曲線的切線斜率表示縱向力&的變化相對(duì)于滑移率λ的變化的比率。因此，可以將圖8的(A)所示的特性曲線中沿縱軸的值(輪胎特性曲線的切線斜率)看作為表示車輛運(yùn)行狀況的變化速度的量。
此外，通過(guò)與上述處理類似的處理已經(jīng)確定了輪負(fù)荷變化時(shí)縱向力&相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線的切線斜率之間的關(guān)系。圖9示出該關(guān)系。在該例子中，輪負(fù)荷按輪負(fù)荷的初始值內(nèi)(當(dāng)無(wú)變化時(shí)獲得的輪負(fù)荷的值)乘以0. 6、0. 8和1. 2 的形式變化。在乘以1.0的情況下，輪負(fù)荷等于初始值內(nèi)。如圖9所示，隨著輪胎的輪負(fù)荷減小，利用各輪負(fù)荷值獲得的輪胎特性曲線的切線斜率減小。在這種情況下，利用各輪負(fù)荷值獲得的輪胎特性曲線的切線斜率的最大值(線性區(qū)域的值)沿著通過(guò)特性圖的原點(diǎn)的直線移動(dòng)。此外，表示縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線的切線斜率(輪胎特性曲線的切線的斜率)之間的關(guān)系的特性曲線在大小上變化而在形狀上維持不變，從而使得它們表現(xiàn)為具有不同大小的類似圖形。本申請(qǐng)的發(fā)明人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對(duì)于輪負(fù)荷的這種關(guān)系。
(2)棚髓斛__帥 圖10示出表示車輪滑移角Pt和車輪的橫向力Fy之間的一般關(guān)系的輪胎特性曲線。例如，通過(guò)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整輪胎模型，可以獲得對(duì)于與前后輪相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輪而言等同的特性圖(輪胎特性曲線)。例如，基于魔術(shù)公式來(lái)構(gòu)建輪胎模型。橫向力Fy是以側(cè)偏力(cornering force)和側(cè)向力(side force)為代表的量。橫向力Fy是從輪胎作用于地面的力。橫向力Fy與在接地面處作用于車輪的車輪力相對(duì)應(yīng)，并且車輪滑移角i3t與車輪滑移度或車輪滑動(dòng)度相對(duì)應(yīng)。
如圖10所示，在輪胎特性曲線中，隨著滑移角i3t的絕對(duì)值增大，滑移角i3t和橫向力Fy之間的關(guān)系從線性變?yōu)榉蔷€性。也就是說(shuō)，當(dāng)滑移角β t處于從0開(kāi)始的預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，滑移角Pt和橫向力Fy之間的關(guān)系是線性的。當(dāng)滑移角i3t(絕對(duì)值)增大到一定程度上時(shí)，滑移角β t和橫向力Fy之間的關(guān)系變?yōu)榉蔷€性。因而，該輪胎特性曲線包括線性部分和非線性部分。
當(dāng)關(guān)注與輪胎特性曲線相切的切線的斜率(梯度)時(shí)，從線性形式到非線性形式的轉(zhuǎn)變是清楚的。該輪胎特性曲線的切線的斜率可以由滑移角β t的變化相對(duì)于橫向力Fy 的變化的比值、即橫向力Fy相對(duì)于滑移角β t的偏微分系數(shù)來(lái)表示?？梢詫⑤喬ヌ匦郧€的切線的斜率看作為輪胎特性曲線在其和與之相交的任意直線a、b、c…之間的交點(diǎn)(圖10 中由〇來(lái)標(biāo)記)處的切線的斜率。如果確定了這種輪胎特性曲線上的位置、即如果已知滑移角β t和橫向力Fy，則可以估計(jì)輪胎的摩擦狀態(tài)。例如，如圖10所示，當(dāng)該位置是位于輪胎特性曲線上的非線性區(qū)域中但接近線性區(qū)域的點(diǎn)xO時(shí)，則可以估計(jì)為輪胎摩擦狀態(tài)穩(wěn)定。根據(jù)輪胎摩擦狀態(tài)穩(wěn)定的判斷，可以估計(jì)出輪胎仍處于能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)其性能的水平， 或者車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)。
圖11示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線和摩擦圓。圖11的㈧示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線，并且圖Ii的(B)、(C)和⑶示出不同的路面μ值的摩擦圓。 在該例子中，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如圖11的(A)所示，不同的路面摩擦系數(shù)μ值的輪胎特性曲線在定性上具有彼此類似的趨勢(shì)。如圖11的(B) (D)所示，隨著路面μ降低，摩擦圓縮小。即，路面摩擦系數(shù)μ越低，輪胎可容許的橫向力越小。因而，輪胎特性是包括路面摩擦系數(shù)(路面μ)作為參數(shù)的特性。依賴于路面摩擦系數(shù)的值，如圖11所示，提供了針對(duì)低摩擦的低摩擦輪胎特性曲線、針對(duì)中等摩擦的中等摩擦輪胎特性曲線以及針對(duì)高摩擦的高摩擦輪胎特性曲線。
圖12示出不同的路面μ值的輪胎特性曲線與通過(guò)原點(diǎn)的任意直線a、b和c之間的關(guān)系。如圖12所示，以與圖10相同的方式，確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線a、b或C的交點(diǎn)處的切線斜率。換言之，確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線a的交點(diǎn)處的切線的斜率。確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線b的交點(diǎn)處的切線的斜率。確定不同的路面μ值的輪胎特性曲線在各自與直線c的交點(diǎn)處的切線的斜率。通過(guò)以這種方式確定輪胎特性曲線的切線的斜率，可以獲得以下結(jié)果 輪胎特性曲線在各自與同一直線的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。
在圖13中，關(guān)注圖12所示的直線c作為例子。如圖13所示，不同的路面μ值的輪胎特性曲線在與直線c的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。換言之，與路面P =0.2的輪胎特性曲線的交點(diǎn)xl處的橫向力Fyl相對(duì)于滑移角Ptl的比值(Fyl/i3tl)、與路面μ = 0. 5的輪胎特性曲線的交點(diǎn)χ2處的橫向力Fy2相對(duì)于滑移角β t2的比值(Fy2/β t2)以及與路面μ = 1. 0的輪胎特性曲線的交點(diǎn)Χ3處的橫向力Fy3相對(duì)于滑移角β t3的比值 (Fy3/i3t3)均等于同一值。不同的路面μ值的輪胎特性曲線在這些交點(diǎn)xl、x2和χ3處的切線的斜率彼此相等。
圖14示出任意直線和輪胎特性曲線之間的交點(diǎn)處的橫向力Fy相對(duì)于滑移角β t 的比值(Fy/i3t)與輪胎特性曲線在該交點(diǎn)處的切線斜率(SFy/3 β t)的關(guān)系。如圖14 所示，不管路面μ的值如何(例如，μ =0.2、0.5或1.0)，橫向力Fy相對(duì)于滑移角i3t的比值(Fy/i3t)和輪胎特性曲線的切線斜率之間存在不變的關(guān)系。因此，即使在諸如干浙青路面和結(jié)冰路面等具有不同的摩擦系數(shù)μ值的路面上，圖14的特性曲線也是有效和恰當(dāng)?shù)?。也就是說(shuō)，圖14所示的輪胎特性曲線包括針對(duì)具有高摩擦系數(shù)的高摩擦路面的高摩擦輪胎特性曲線和針對(duì)具有比該高摩擦系數(shù)低的低摩擦系數(shù)的低摩擦路面的低摩擦輪胎特性曲線。該輪胎特性曲線的特征在于斜率不受路面μ影響。也就是說(shuō)，該輪胎特性曲線的特征在于，可以在無(wú)需獲得或估計(jì)關(guān)于路面狀況的信息的情況下確定斜率。圖14的輪胎特性曲線與圖10—樣表示輪胎特性曲線。然而，與圖10的輪胎特性曲線不同的是，例如，圖 14的特性曲線可稱為抓地特性曲線。
在圖14的特性曲線中，在橫向力Fy相對(duì)于滑移角β t的比值(Fy/β t)小的區(qū)域 (小比值區(qū)域)中，輪胎特性曲線的切線斜率(與抓地特性參數(shù)相對(duì)應(yīng))為負(fù)。在該區(qū)域中，隨著比值(Fy/i3t)增大，輪胎特性曲線的切線斜率先減小并然后開(kāi)始增大。輪胎特性曲線的負(fù)的切線斜率表示橫向力相對(duì)于滑移角的偏微分系數(shù)為負(fù)。
在橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值(Fy/β t)較大的區(qū)域(大比值區(qū)域)中， 輪胎特性曲線的切線斜率變?yōu)檎?。在該區(qū)域中，隨著比值(Fy/i3t)增大，輪胎特性曲線的切線斜率增大。在橫向力Fy相對(duì)于滑移角Pt的比值(Fy/i3t)較大的該區(qū)域中，圖14的特性曲線為單調(diào)遞增函數(shù)的形式。
輪胎特性曲線的正的切線斜率表示橫向力相對(duì)于滑移角的偏微分系數(shù)為正。此外，輪胎特性曲線的切線斜率的最大值表示該切線斜率是輪胎特性曲線的線性區(qū)域的斜率。在該線性區(qū)域中，輪胎特性曲線的切線斜率是恒定的，而與橫向力Fy相對(duì)于滑移角i3t 的比值無(wú)關(guān)。
16 由此獲得的輪胎特性曲線的切線斜率是作為表示輪胎抓地狀態(tài)的變量的抓地特性參數(shù)，或者是表示輪胎在橫向上可以產(chǎn)生的輪胎力的飽和狀態(tài)的參數(shù)。特別地，該參數(shù)表示以下趨勢(shì)。在該參數(shù)為正的區(qū)域中，可以通過(guò)增大滑移角β t來(lái)進(jìn)一步增大橫向力Fy(側(cè)偏力)。在該參數(shù)為零或負(fù)的區(qū)域中，即使滑移角Pt增大，橫向力Fy(側(cè)偏力)也不增大， 并且橫向力Fy可能減小。
可以通過(guò)對(duì)輪胎特性曲線(圖10)進(jìn)行偏微分計(jì)算并連續(xù)描繪來(lái)獲得抓地特性曲線(圖14)。如上所述，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的路面μ值的輪胎特性曲線， 各輪胎特性曲線在各自與通過(guò)各自原點(diǎn)的給定直線之間的交點(diǎn)處的切線的斜率彼此相等。 然后，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)得出以下結(jié)論可以利用與路面μ無(wú)關(guān)的特性曲線(抓地特性曲線)(圖14)來(lái)表示橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值(Fy/β t)與輪胎特性曲線的切線斜率之間的關(guān)系。利用該特性曲線，可以根據(jù)橫向力Fy和滑移角i3t獲得關(guān)于輪胎摩擦狀態(tài)的信息，而無(wú)需路面μ的信息。參考圖15來(lái)解釋獲得關(guān)于輪胎摩擦狀態(tài)的信息的處理。
首先，感測(cè)橫向力Fy和滑移角β t。然后，通過(guò)使用圖15的㈧所示的特性曲線 (與圖14的特性曲線類似)，可以確定與感測(cè)到的橫向力Fy和滑移角β t相對(duì)應(yīng)(與Fy/ β t相對(duì)應(yīng))的輪胎特性曲線的切線斜率。例如，如圖15的㈧所示，獲得輪胎特性曲線切線斜率IdU Id2、Id3、Id4和Id5。根據(jù)這些輪胎特性曲線切線斜率，如圖15的(B)所示， 可以確定路面μ的輪胎特性曲線上的位置。例如，可以指定與輪胎特性曲線切線斜率Idl、 Id2、Id3、Id4禾口 1(15相對(duì)應(yīng)的位置乂丨(11、乂丨(12、乂丨(13、乂丨(14和乂丨(15。輪胎特性曲線上的位置表示在該輪胎特性曲線有效的路面μ的情況下輪胎的摩擦狀態(tài)和能力。因此，可以通過(guò)如圖15的(B)所示確定輪胎特性曲線上的位置來(lái)獲知在該輪胎特性曲線的路面μ的情況下輪胎的輪胎摩擦狀態(tài)和能力(諸如抓地能力等)。例如，當(dāng)輪胎特性曲線的切線斜率為負(fù)或接近0(例如，Id4或Id5)時(shí)，可以根據(jù)基于該切線斜率所確定的位置(Xid4或Xid5)判斷出輪胎的橫向力處于極限區(qū)域或臨界區(qū)域中。結(jié)果，即使當(dāng)車輪的抓地力處于極限區(qū)域中時(shí)，也可以適當(dāng)?shù)毓烙?jì)出輪胎的相對(duì)于抓地力的摩擦極限的余量。
通過(guò)該處理，如果已知橫向力Fy和滑移角β t，則對(duì)于獲得了橫向力Fy和滑移角 β t的路面μ，可以通過(guò)使用特性曲線(抓地特性曲線)來(lái)確定輪胎的摩擦狀態(tài)和能力。
圖16示出與摩擦圓的關(guān)系。圖16的(A)示出橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值 (Fy/^t)與輪胎特性曲線切線斜率之間的關(guān)系(與圖14相同)。圖16的⑶示出輪胎特性曲線，并且圖16的(C)示出摩擦圓。在這些關(guān)系中，首先，獲得與橫向力Fy和滑移角i3t 相對(duì)應(yīng)(與Fy/i3t相對(duì)應(yīng))的輪胎特性曲線的切線斜率Id(圖16的(A))。因此，可以確定輪胎特性曲線上的位置(圖16的(B))。進(jìn)一步，可以確定摩擦圓中的橫向力的相對(duì)值。 也就是說(shuō)，可以確定相對(duì)于輪胎可容許的橫向力的余量M。輪胎特性曲線的切線斜率表示橫向力Fy的變化相對(duì)于滑移角β t的變化的比率。因此，可以將圖16的(A)所示的特性曲線中沿縱軸的值(輪胎特性曲線的切線斜率)看作為表示車輛運(yùn)行狀況的變化速度的量。
此外，通過(guò)與上述處理類似的處理已經(jīng)確定了輪負(fù)荷變化時(shí)橫向力Fy相對(duì)于滑移角Pt的比值(Fy/i3t)與輪胎特性曲線的切線斜率之間的關(guān)系。圖17示出該關(guān)系。在該例子中，輪負(fù)荷按輪負(fù)荷的初始值內(nèi)(當(dāng)無(wú)變化時(shí)獲得的輪負(fù)荷的值)乘以0. 6,0. 8和 1.2的形式變化。在乘以1.0的情況下，輪負(fù)荷等于初始值內(nèi)。如圖17所示，隨著輪胎的輪負(fù)荷減小，利用各輪負(fù)荷值獲得的輪胎特性曲線的切線斜率減小。在這種情況下，利用各輪負(fù)荷值獲得的輪胎特性曲線的切線斜率的最大值(線性區(qū)域的值)沿著圖17所示的特性圖的原點(diǎn)的直線上移動(dòng)。此外，表示橫向力Fy相對(duì)于滑移角Pt的比值(Fy/β t)與輪胎特性曲線的切線斜率(輪胎特性曲線的切線的斜率)之間的關(guān)系的特性曲線在大小上變化而在形狀上維持不變，從而使得它們表現(xiàn)為具有不同大小的類似圖形。本申請(qǐng)的發(fā)明人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對(duì)于輪負(fù)荷的這種關(guān)系。
(3)膽謝口絲力少丨、 圖18示出在由表示縱向力h的X軸和表示橫向力Fy的Y軸所表示的正交坐標(biāo)平面上描述的摩擦圓。
輪胎摩擦圓示出輪胎可以維持對(duì)接地面的摩擦狀態(tài)的摩擦極限。當(dāng)橫向力FyjA 向力&或從橫向力Fy和縱向力h得出的合力的值位于摩擦圓內(nèi)時(shí)，尚未達(dá)到摩擦極限且輪胎處于維持摩擦狀態(tài)的狀態(tài)。當(dāng)車輪力的值等于摩擦圓時(shí)，輪胎處于產(chǎn)生最大摩擦力的狀態(tài)。當(dāng)在輪胎接地面處施加至輪胎的外力大于摩擦圓時(shí)，輪胎處于輪胎和接地面之間的摩擦狀態(tài)丟失且輪胎和接地面之間的相對(duì)位移變大的狀態(tài)，即該輪胎處于所謂的滑移狀態(tài)。這表示輪胎摩擦圓與在縱向和橫向上的抓地力之間的關(guān)系，其中，在縱向和橫向上不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大抓地力。
可以通過(guò)依照由縱向上的抓地力引起的縱向力&和由橫向上的抓地力引起的橫向力Fy的合力的方向標(biāo)繪該合力的最大值來(lái)描述橢圓形的輪胎摩擦圓。在以下解釋中，將橫向力Fy、縱向力！^以及橫向力Fy和縱向力！^的合力統(tǒng)稱為車輪力，作為通用術(shù)語(yǔ)。
因此，根據(jù)輪胎摩擦圓和車輪力的大小之間的關(guān)系可以判斷為，隨著車輪力的大小越接近摩擦圓的半徑(外圓周)，摩擦力越接近輪胎可以產(chǎn)生的最大值(摩擦極限)。這樣，理論上可以確定輪胎的相對(duì)于摩擦極限的抓地力的余量或余量程度或余量空間。然而， 實(shí)際上難以檢測(cè)到輪胎摩擦圓的大小，并且迄今為止不能基于上述理論確定相對(duì)于摩擦極限的余量。
摩擦圓的大小決定于輪胎和接地面之間的摩擦力的最大值。迄今為止已知的在先技術(shù)僅能夠估計(jì)出超過(guò)摩擦極限的狀態(tài)下的摩擦力的最大值。因此，在先技術(shù)的系統(tǒng)無(wú)法估計(jì)在達(dá)到摩擦極限之前的摩擦力的最大值，并且不能夠獲知在摩擦極限之前的狀態(tài)下相對(duì)于摩擦極限的余量，使得難以進(jìn)行用以防止輪胎摩擦力達(dá)到摩擦極限的控制。作為對(duì)比， 本發(fā)明的實(shí)施例使得可以直接確定相對(duì)于摩擦極限的余量，而無(wú)需依賴于摩擦力。
(4) 三維坐j示的車輪力禾時(shí)爪地,狀杰(μ Mf^)之_丨旬的關(guān)系 如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例使得可以直接確定相對(duì)于摩擦極限的余量或余量程度，而無(wú)需依賴于摩擦力。為此，根據(jù)如以下所述的處理，通過(guò)使用三維坐標(biāo)系來(lái)獲得車輪的車輪力和抓地狀態(tài)(μ梯度)之間的關(guān)系(三維特性映射)。
(4-1) 三維坐j示系的車輪力禾Π車丨旬的關(guān)系 圖19示出將縱向力h和滑移率λ之間的關(guān)系(二維坐標(biāo)系)轉(zhuǎn)變成三維坐標(biāo)系的形式的處理。如圖19的(A)(與輪胎特性曲線(Fx-λ特性曲線)相對(duì)應(yīng))所示，將縱向力h變?yōu)樽畲筇幍幕坡识x為Apeak。即，縱向力h隨著滑移率λ增大而增大。然而，當(dāng)滑移率λ增大至一定水平時(shí)，縱向力！^變?yōu)轱柡?，之后縱向力！^減小。將縱向力！^ 達(dá)到飽和的飽和點(diǎn)定義為Apeak。然后，如圖19的(B)所示，將滑移率λ的軸轉(zhuǎn)變成無(wú)量綱的形式、即從λ peak轉(zhuǎn)變成λ/Xpeak，之后將λ / λ peak等于1的位置變?yōu)樵c(diǎn)(縱向力h的軸移動(dòng)至λ/λ peak等于1的值)。然后，如圖19的(C)所示，使圖19的⑶的二維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動(dòng)90度。之后，如圖19的(D)所示，在三維坐標(biāo)系的一個(gè)象限中描繪了縱向力 &和λ/λ peak之間的關(guān)系線(特性曲線)。在圖19的(D)中，λ / λ peak的軸是Z軸。 如后面所述，Z是滑移度。
圖20示出將橫向力Fy和滑移角β t之間的關(guān)系(二維坐標(biāo)系)轉(zhuǎn)變成三維坐標(biāo)系的形式的處理。以與縱向力&和滑移率λ之間的關(guān)系相同的方式，將橫向力Fy和滑移角β t之間的關(guān)系轉(zhuǎn)變成三維坐標(biāo)系。如圖20的㈧(與輪胎特性曲線(圖10的Fy-β t 輪胎特性曲線)相對(duì)應(yīng))所示，將橫向力Fy變?yōu)樽畲筇幍幕平嵌x為iipeak。橫向力 Fy隨著滑移角β t增大而增大。然而，當(dāng)滑移角β t增大至一定水平時(shí)，橫向力Fy變?yōu)轱柡?，之后減小。將橫向力Fy飽和的飽和點(diǎn)定義為iitpeak。然后，如圖20的(B)所示，將滑移角β t的軸轉(zhuǎn)變成無(wú)量綱的軸i3t/i3tpeak，并且將β t/β tpeak等于1的值設(shè)置為原點(diǎn)(橫向力Fy的軸移動(dòng)至日^^丨 6吐等于1的值)。之后，如圖20的(C)所示，使圖 20的(B)的二維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動(dòng)90度。然后，如圖20的(D)所示，在三維坐標(biāo)系的一個(gè)象限中描繪了橫向力Fy和i3t/i3tpeak之間的關(guān)系線(特性曲線)。在圖20的⑶中，將β t/ iitpeak的軸設(shè)置為Z軸。
圖21示出通過(guò)在圖19的⑶所示的縱向力Fx禾Π λ / λ peak的關(guān)系線(特性線、 ^χ-Ζ平面)與圖20的⑶所示的橫向力Fy和i3t/i3tpeak的關(guān)系線(特性線、Fy-Z平面)之間進(jìn)行插值所獲得的三維曲面。圖21的三維曲面是通過(guò)在圖19的(D)的縱向力& 禾口 λ / λ peak的關(guān)系線(特性線)“a”與圖20的⑶的橫向力Fy禾Π β t/ β tpeak的關(guān)系線(特性線)“b”之間補(bǔ)充插入與沿Z軸的各值的輪胎摩擦力相對(duì)應(yīng)的橢圓形獲得的。圖 21的三維曲面是存在于包含h軸和Z軸的 ^-Ζ平面與包含F(xiàn)y軸和Z軸的Fy-Z平面之間的曲面。
如前面所述，使用滑移度(Z)作為用于統(tǒng)稱由縱向力h引起的滑移率λ和由橫向力Fy引起的滑移角β的一般概念。因此，圖21所示的Z軸是表示滑移度(λ/λ peak、 i3t/i3tpeak)的軸。該三維曲面表示滑移度和車輪力之間的關(guān)系。在圖21中，僅針對(duì)整個(gè)圓周的1/4略多部分(象限)，部分地示出了表示滑移度和車輪力之間的關(guān)系的三維曲面。然而，實(shí)際上，表示滑移度和車輪力之間的關(guān)系的三維曲面在整個(gè)圓周上延伸，因此，該表示滑移度和車輪力之間的關(guān)系的三維曲面是圓頂狀或半球形。
在圖21中，通過(guò)無(wú)量綱化為λ/λ peak和β t/β tpeak來(lái)在同一坐標(biāo)系中分別描述單位不同的滑移率λ和滑移角i3t。因此，圖21的三維曲面表示在縱向力&和橫向力 Fy的合力F與由該合力F引起的滑移度Z之間的關(guān)系線的集合。合力F與在輪胎的傾斜方向上作用的斜力相對(duì)應(yīng)。由該合力F引起的滑移度Z是通過(guò)將滑移率λ和滑移角i3t組合所形成的概念。
圖22是用于解釋圖21所示的縱向力h和橫向力Fy的合力F與由該合力F引起的滑移度Z之間的關(guān)系線(二維特性曲線)的集合的圖。在該三維坐標(biāo)系中，存在由縱向力的標(biāo)量及方向和橫向力Fy的標(biāo)量及方向的不同組合產(chǎn)生的合力F的大小及方向的無(wú)數(shù)個(gè)組合。在本實(shí)施例中，車輪力(F)可以在繞Z軸的360度的任何方向上作用，并且例示的實(shí)施例適用于所有的方向。因此，可以將三維坐標(biāo)系中合力F和由該合力F引起的滑移度之間的關(guān)系看作為在包含Z軸和合力F的平面中示出的二維特性的集合。如圖22的(B) 所示，可以獲得合力F和由該合力F引起的滑移度Z之間的二維特性曲線形式的關(guān)系。圍繞Z軸存在包含Z軸和依賴于合力F的方向的合力F的無(wú)數(shù)個(gè)平面，并且這些平面形成以 Z軸作為軸的平面束。這些平面各自包括如圖22的(B)所示的二維特性曲線。
以下在三維坐標(biāo)系中解釋合力F相對(duì)于摩擦極限的余量(或余量程度)。圖22的 ⑶所示的輪胎特性曲線是圖22的(A)所示的表示滑移度和車輪力(Fx、Fy、F)之間的關(guān)系的三維曲面與包括合力F的向量和Z軸的平面之間的交線。由此獲得的圖22的⑶所示的輪胎特性曲線的切線斜率是表示相對(duì)于輪胎摩擦極限的余量。隨著圖22的(B)的輪胎特性曲線的切線斜率從正值變得越接近0，狀態(tài)變得越接近摩擦極限。因此，如果感測(cè)到了輪胎特性曲線的切線的斜率，則可以確定在達(dá)到摩擦極限之前的狀態(tài)下相對(duì)于摩擦極限的余量。當(dāng)圖22的(B)的輪胎特性曲線的切線的斜率為負(fù)時(shí)，輪胎處于摩擦力飽和的狀態(tài)、 即滑移狀態(tài)。在該點(diǎn)上，如果可以檢測(cè)到輪胎特性曲線的切線斜率，則可以確定在輪胎達(dá)到滑移狀態(tài)之前相對(duì)于摩擦極限(摩擦力飽和)的余量。
圖23示出摩擦圓的大小變化時(shí)合力F和由合力F引起的滑移度Z之間的關(guān)系。如前所述，輪胎摩擦圓的大小決定于輪胎和接地面之間的摩擦力的最大值(以下稱為“最大摩擦力”)。隨著輪胎和接地面之間的摩擦力的最大值越小，輪胎摩擦圓變得越小。因此，如圖23的(A)和(B)所示，輪胎特性曲線(輪胎摩擦圓)根據(jù)最大摩擦力的大小而變化。由于如前所述不能夠估計(jì)在達(dá)到摩擦極限之前的摩擦力的最大值，因此如果不進(jìn)行任何操作則不可能施加車輛控制。
圖對(duì)示出不同的最大摩擦力(例如，路面μ)值的輪胎特性曲線(F-Z特性曲線) 和通過(guò)原點(diǎn)0(也就是說(shuō)，滑移度和車輪力這兩者都等于0的點(diǎn))的直線(由單點(diǎn)鏈線所示)之間的關(guān)系。如圖對(duì)的(A)和(B)所示，無(wú)論最大摩擦力的大小如何，輪胎特性曲線和通過(guò)原點(diǎn)0的直線之間的交點(diǎn)處的斜率(以下稱為μ梯度)是恒定的。也就是說(shuō)，對(duì)于不同的最大摩擦力值的輪胎特性曲線，如果合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)相同，則斜率彼此相等。利用該性質(zhì)，可以將合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間的關(guān)系重新布置成不依賴于最大摩擦力的形式。
(4-2) 三維坐j示系的車輪力禾時(shí)爪地,狀杰(μ Mf^)之_丨旬的關(guān)系 圖25示出合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間的關(guān)系。通過(guò)重新布置合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率 Y之間的關(guān)系，如圖25所示，可以獲得不依賴于最大摩擦力的單個(gè)集約型特性(二維特性曲線)。例如，通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備特性映射形式的圖25的特性數(shù)據(jù)，如果可以確定合力F和滑移度，則可以通過(guò)使用該特性數(shù)據(jù)確定輪胎特性曲線的切線的斜率的值，并且判斷相對(duì)于摩擦極限的余量。也就是說(shuō)，可以在無(wú)需獲得關(guān)于最大摩擦力的信息的情況下(在無(wú)需估計(jì)最大摩擦力的情況下)確定相對(duì)于摩擦界限的余量。
因?yàn)槿S坐標(biāo)軸上的合力F的大小和方向可以采用由縱向力h的標(biāo)量及方向和橫向力Fy的標(biāo)量及方向的值的不同組合產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)值，因此在合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間，與合力F的方向的數(shù)量相對(duì)應(yīng)地存在無(wú)數(shù)個(gè)圖25所示的形式的關(guān)系。在圖沈的(A)所示的三維坐標(biāo)系中包含Z軸和h軸的平面中，存在如圖沈的(D)所示的縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間的關(guān)系。在包含Z軸和Fy軸的平面中，存在橫向力Fy相對(duì)于滑移角的比值(Fy/β t)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間的關(guān)系。在包含Z軸和合力F的平面中，存在合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率Y之間的關(guān)系。
通過(guò)使用上述技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)三維坐標(biāo)系中集中呈現(xiàn)無(wú)數(shù)種合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率(μ梯度)之間的關(guān)系。
圖27的(A)在三維坐標(biāo)系中示出合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率(μ梯度)Y之間的關(guān)系作為例子。在圖27的(C)中，利用合力F(車輪力)相對(duì)于滑移度ζ的比值(F/Z)的最大值max(F/Z)對(duì)表示合力F (車輪力)相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)的軸進(jìn)行無(wú)量綱化(標(biāo)準(zhǔn)化)(爾/2)/^ 爾/2))，從而使得該軸表示的量在最大值max (F/Z)處等于1。也就是說(shuō)，如圖27的⑶所示，利用比值(Fx/λ )的最大值max (Fx/λ)對(duì)表示作為合力F的分量的縱向力相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ )的軸進(jìn)行無(wú)量綱化((Fx/ λ ) /max (Fx/ λ ))，從而使得該軸表示的量在最大值max (Fx/ λ )處等于1。此外，如圖27的(D)所示，利用比(Fy/i3t)的最大值max (Fy/β t)來(lái)對(duì)表示作為合力F的分量的橫向力Fy相對(duì)于滑移角i3t的比值(Fy/β t)的軸進(jìn)行無(wú)量綱化(標(biāo)準(zhǔn)化) ((Fy/ β t) /max (Fy/ β t))，從而使得該軸的量在最大值max (Fy/ β t)處等于1。
此外，利用切線斜率的最大值Hiax(Y)對(duì)表示輪胎特性曲線的切線斜率Y的軸進(jìn)行無(wú)量綱化(標(biāo)準(zhǔn)化)，從而使得該軸表示的量在最大值Hiax(Y)處等于1。
如圖觀所示，按以下方式確定最大值max(F/Z)和max(Y)。最大值max(F/Z)和 max(y)是在滑移度Z非常小并且輪胎安全地處于抓地狀態(tài)下的值、即在輪胎特性的線性狀態(tài)下的值。如圖觀的(A)所示，在合力F和滑移度Z的關(guān)系線(輪胎特性曲線)中，最大值max ( γ )是該關(guān)系線在合力F的變化和滑移度Z的變化處于線性關(guān)系的區(qū)域中的切線斜率。也就是說(shuō)，max(y)是原點(diǎn)0處的切線斜率。如圖觀的⑶所示，最大值max (F/Z) 是獲得了 max(Y)處的合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)。最大值max(F/Z)是車輛固有的值。即使作用于輪胎接地面的摩擦力變化，斜率Hiax(Y)也不變。因此，可以預(yù)先容易地確定斜率max ( γ )和max (F/Z)。
可以通過(guò)使用縱向力&和滑移率λ之間的關(guān)系按以下方式來(lái)解釋合力F和滑移度Z之間的關(guān)系。最大值max(Fx/X)和max(Y)是在滑移率λ非常小并且輪胎安全地處于抓地狀態(tài)下的值、即在輪胎特性的線性狀態(tài)下的值。在縱向力&和滑移率λ的關(guān)系線(輪胎特性曲線)中，最大值Hiax(Y)是該關(guān)系線在縱向力&的變化和滑移率λ的變化處于線性關(guān)系的區(qū)域中的切線斜率。也就是說(shuō)，Hiax(Y)是原點(diǎn)0處的切線斜率。最大值max(Fx/X)是獲得了 max(Y)處的縱向力h相對(duì)于滑移率λ的比值(Fx/λ )。最大值max(Fx/X)是車輛固有的值。即使作用于輪胎接地面的摩擦力變化，斜率max ( γ )也不變。因此，可以預(yù)先容易地確定斜率max( γ)和max(Fx/X)。
同樣，可以通過(guò)使用橫向力Fy和滑移角β t之間的關(guān)系按以下方式解釋合力F和滑移度Z之間的關(guān)系。最大值maX(Fy/i3t)和max(Y)是在滑移角β t非常小并且輪胎安全地處于抓地狀態(tài)下的值、即在輪胎特性的線性狀態(tài)下的值。在橫向力Fy和滑移角i3t的關(guān)系線(輪胎特性曲線)中，最大值Hiax(Y)是該關(guān)系線在橫向力Fy的變化和滑移角β 的變化處于線性關(guān)系的區(qū)域中的切線斜率。也就是說(shuō)，Hiax(Y)是原點(diǎn)0處的切線斜率。最大值max (Fy/β t)是獲得了 max(Y)處的橫向力Fy相對(duì)于滑移角Pt的比值(Fy/β t)。 最大值maX(Fy/i3t)是車輛固有的值。即使作用于輪胎接地面的摩擦力變化，斜率max ( γ ) 也不變。因此，可以預(yù)先容易地確定斜率max( Y)和maX(Fy/i3t)。
這樣，可以獲得為三維坐標(biāo)系中的特性(μ梯度特性)的形式的合力F相對(duì)于滑移度Z的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率(μ梯度)之間的關(guān)系。
圖四以三維坐標(biāo)系中的特性(μ梯度特性)的形式示出合力F相對(duì)于滑移度Z 的比值(F/Z)與輪胎特性曲線的切線斜率(μ梯度)之間的關(guān)系。在圖四中，Ytl與基準(zhǔn) itmax(y)相對(duì)應(yīng)；(Fx0/ λ 0)與基準(zhǔn)比值max (Fx/ λ )相對(duì)應(yīng)；并且(Fy0/ β t0)與基準(zhǔn)比值 max(Fy/^t)相對(duì)應(yīng)。這些實(shí)施例被配置成通過(guò)具有圖四所示的映射(3D μ梯度特性映射)的形式的特性，可以直接確定抓地狀態(tài)和相對(duì)于摩擦極限的余量或余量程度，而不考慮摩擦力。
實(shí)施例 以下是對(duì)通過(guò)使用上述技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的解釋。
第一實(shí)施例 MM. 圖30是示意性示出根據(jù)第一實(shí)施例的車輛的概要結(jié)構(gòu)的圖。圖30所示的車輛是電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車輛。如圖30所示，該車輛包括轉(zhuǎn)向角傳感器1、橫擺率傳感器2、 橫向加速度傳感器3、縱向加速度傳感器4、車輪速度傳感器5、EPSECU(Electric Power Steering Electronic Control Unit，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電子控制單元)6、EPS (Electric Power Steering，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向)馬達(dá)7和車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置或單元8。該車輛還包括與各個(gè)車輪IIflUIfkUIi^和IIkk直接連接的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21%、21FK、2込和21κκ以及驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá) ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)22。
轉(zhuǎn)向角傳感器1感測(cè)與方向盤9 一體轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)角。轉(zhuǎn)向角傳感器 1將感測(cè)結(jié)果(轉(zhuǎn)向角)傳遞至車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8。橫擺率傳感器2感測(cè)車輛的橫擺率，并將感測(cè)結(jié)果傳遞至車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8。橫向加速度傳感器3感測(cè)車輛的橫向加速度，并將感測(cè)結(jié)果傳遞至車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8。縱向加速度4感測(cè)車輛的縱向加速度，并將感測(cè)結(jié)果傳遞至車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8。車輪速度傳感器5感測(cè)車體中設(shè)置的車輪1、、IIfeU Iel和1 Ikk的車輪速度，并將感測(cè)結(jié)果傳遞至車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8。
EPSE⑶6根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器1感測(cè)到的轉(zhuǎn)向角向EPS馬達(dá)7輸出轉(zhuǎn)向輔助命令。 該轉(zhuǎn)向輔助命令是用于進(jìn)行轉(zhuǎn)向力輔助的命令信號(hào)。此外，EPSECU 6根據(jù)車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8產(chǎn)生的命令(不穩(wěn)定運(yùn)行狀況抑制輔助命令)向EPS馬達(dá)7輸出轉(zhuǎn)向輔助命令。 該轉(zhuǎn)向輔助命令是用于抑制車輛的不穩(wěn)定運(yùn)行狀況的命令信號(hào)。
EPS馬達(dá)7根據(jù)從EPSE⑶6輸出的轉(zhuǎn)向輔助命令對(duì)轉(zhuǎn)向軸10施加轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，EPS馬達(dá)7通過(guò)與轉(zhuǎn)向軸10相連接的齒輪齒條型機(jī)構(gòu)(齒輪12和齒條13)、拉桿14和節(jié)臂輔助左前輪和右前輪IIfk的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)E⑶22根據(jù)來(lái)自制動(dòng)踏板15和加速踏板16的駕駛員輸入以及來(lái)自車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8的信息，控制驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21^21^21^和21κκ。
車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器1、橫擺率傳感器2、橫向加速度傳感器3、縱向加速度傳感器4和車輪速度傳感器5的感測(cè)結(jié)果，估計(jì)車輛的行駛(或運(yùn)行)狀態(tài)。根據(jù)估計(jì)結(jié)果，車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8向EPSE⑶6和驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)E⑶22輸出命令(不穩(wěn)定運(yùn)行狀況抑制輔助命令)。該命令是用于控制EPS馬達(dá)7和縱向力從而抑制車輛的不穩(wěn)定運(yùn)行狀況的命令信號(hào)。
圖31示出車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置或單元8的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖31所示，車輛行駛狀態(tài)估計(jì)裝置8包括車體速度計(jì)算部41、滑移率估計(jì)部42、縱向力估計(jì)部43、輪胎滑移角估計(jì)部44、橫向力估計(jì)部45、縱向力-滑移率比值估計(jì)部(以下稱為Fx/λ計(jì)算部)46、橫向力-滑移角比值估計(jì)部(以下稱為Fy/β t計(jì)算部)47、輪胎抓地狀態(tài)計(jì)算部(μ梯度計(jì)算部)48、縱向力校正命令計(jì)算部49、轉(zhuǎn)彎特性計(jì)算部50和轉(zhuǎn)彎輔助命令計(jì)算部51。
車體速度計(jì)算部41根據(jù)車輪速度傳感器5感測(cè)到的車輪速度和縱向加速度傳感器4感測(cè)到的縱向加速度來(lái)估計(jì)車體速度。具體地，車體速度計(jì)算部41計(jì)算從動(dòng)輪和 Hee的車輪速度的平均值或者車輪IIflUIfkUIm和Hee的車輪速度的平均值，并將計(jì)算出的值設(shè)置為車體速度的基本值。車體速度計(jì)算部41利用縱向加速度來(lái)修正該基本值。具體地，車體速度計(jì)算部41修正該基本值，以消除由急速加速時(shí)的輪胎空轉(zhuǎn)和緊急制動(dòng)時(shí)的輪胎抱死引起的誤差的影響。車體速度計(jì)算部41將如此修正后的值設(shè)置為估計(jì)出的車體速度。車體速度計(jì)算部41將計(jì)算結(jié)果輸出至滑移率估計(jì)部42和輪胎滑移角估計(jì)部44。
滑移率估計(jì)部42根據(jù)車輪速度傳感器5感測(cè)到的車輪11%、11FK、1 Im和IIee的車輪速度以及車體速度計(jì)算部41計(jì)算出的車體速度，計(jì)算前后輪(針對(duì)兩個(gè)前輪和針對(duì)兩個(gè)后輪)的滑移率λ ^Πλι·。然后，滑移率估計(jì)部42將計(jì)算結(jié)果輸出至Fx/λ計(jì)算部46。
縱向力估計(jì)部43根據(jù)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21%、21FK、2込和2 Ikk的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和電流值， 估計(jì)在前后輪處輸出的縱向力(驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)F^和！^^。例如，縱向力估計(jì)部43通過(guò)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)E⑶22獲得驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21吣21^、21&和21κκ的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和電流值。 對(duì)于計(jì)算前輪的縱向力17 和后輪的縱向力I7Xy具體地，縱向力估計(jì)部43根據(jù)以下數(shù)學(xué)表達(dá)式⑴計(jì)算驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21Fp21FK、2、和21κκ的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TTir。
數(shù)學(xué)表達(dá)式1 Tnr = K歸.I — {lmR ·吞麗 + C賺.Bkitr + Rxitr ) . ·.⑴ 驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21%、21FK、21&和2‘各自產(chǎn)生與電流I成比例的轉(zhuǎn)矩。該比例關(guān)系的比例系數(shù)為κΜΤΚ。此外，由于存在包括與關(guān)于馬達(dá)角θ ΜΤΚ的角加速度和角速度成比例的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗以及由摩擦引起的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗，因此針對(duì)這些轉(zhuǎn)矩?fù)p耗進(jìn)行校正。在這種情況下， 與慣性(inertia)相對(duì)應(yīng)的增益為IMTK，與粘性(viscosity)(包括反電動(dòng)勢(shì))相對(duì)應(yīng)的增益為Cmtk，而摩擦為RMTK，并且預(yù)先識(shí)別這些參數(shù)。
然后，縱向力估計(jì)部43將前輪IIfl和IIfk的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21%和21FK的驅(qū)動(dòng)/ 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tto的總和設(shè)置為左前輪和右前輪的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此外，縱向力估計(jì)部43將后輪1、和IIkk的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)馬達(dá)21&和21κκ的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tto的總和設(shè)置為左后輪和右后輪的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
縱向力估計(jì)部43通過(guò)將前輪的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩乘以它們的動(dòng)態(tài)半徑來(lái)計(jì)算前輪的縱向力Rf，并且通過(guò)將后輪的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tto乘以它們的動(dòng)態(tài)半徑來(lái)計(jì)算后輪的縱向力i^r?？v向力估計(jì)部43將計(jì)算結(jié)果(估計(jì)結(jié)果)輸出至Fx/λ計(jì)算部46?？v向力F^是左前輪和右前輪的合力，并且縱向力Fxr是左后輪和右后輪的合力。
Fx/ λ計(jì)算部46根據(jù)滑移率估計(jì)部42計(jì)算出的前輪滑移率λ f和后輪滑移率λ r 以及縱向力估計(jì)部43計(jì)算出的前輪縱向力F^和后輪縱向力Fxr，分別計(jì)算前輪縱向力F^ 和后輪縱向力F^的相對(duì)于前輪滑移率Xf和后輪滑移率λ ^的比值(F^/λ f、λ』。 Fx/ λ計(jì)算部46將計(jì)算結(jié)果輸出至輪胎抓地狀態(tài)計(jì)算部48。
輪胎滑移角估計(jì)部44估計(jì)車體滑移角(車輛的側(cè)滑角)β，并將估計(jì)出的車體滑角角β轉(zhuǎn)換成前輪和后輪各自的滑移角(輪胎滑移角)3t。
為此，輪胎滑移角估計(jì)部44首先根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器1感測(cè)到的轉(zhuǎn)向角(輪胎轉(zhuǎn)向角δ )、橫擺率傳感器2感測(cè)到的橫擺率(Φ ‘)、橫向加速度傳感器3感測(cè)到的橫向加速度、縱向加速度傳感器4感測(cè)到的縱向加速度和車體速度計(jì)算部41計(jì)算出的車體速度V，估計(jì)車輛的側(cè)滑角(滑移角)。
圖32示出用于估計(jì)車輛側(cè)滑角(滑移角)的輪胎滑移角估計(jì)部44的結(jié)構(gòu)的例子。如圖32所示，輪胎滑移角估計(jì)部44包括估計(jì)一個(gè)或多個(gè)車輛狀態(tài)變量(車輛側(cè)滑角 β、滑移角β)的線性兩輸入觀測(cè)器61。利用該結(jié)構(gòu)，輪胎滑移角估計(jì)部44估計(jì)車輛側(cè)滑角(滑移角)β。線性兩輸入觀測(cè)器61是基于以下的兩輪車輛模型的，其中可以通過(guò)使用車輛的橫向上的力和力矩的平衡、通過(guò)以下數(shù)學(xué)表達(dá)式( 來(lái)表示該兩輪車輛模型。
數(shù)學(xué)表汰式2
權(quán)利要求
1.一種車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，用于估計(jì)車輛的車輪對(duì)接地面的抓地特性，包括第一輸入部，其設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第一方向上的第一車輪力與車輪的第一車輪滑移度的比值的第一輸入；第二輸入部，其設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第二方向上的第二車輪力與車輪的第二車輪滑移度的比值的第二輸入，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；以及輸出部，其根據(jù)所述第一輸入部設(shè)置的所述第一輸入和所述第二輸入部設(shè)置的所述第二輸入，來(lái)確定作為表示車輪的抓地特性的抓地特性參數(shù)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述抓地特性參數(shù)是車輪力的變化相對(duì)于車輪滑移度的變化的比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述輸出部被配置為僅根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系數(shù)，來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述輸出部被配置為根據(jù)在所述第一車輪力隨著所述第一車輪滑移度非線性地變化的非線性區(qū)域中的、所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及在所述第二車輪力隨著所述第二車輪滑移度非線性地變化的非線性區(qū)域中的、所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述輸出部被配置為根據(jù)由所述第一輸入與所述第二輸入表示的兩個(gè)輸入變量和由所述輸出表示的輸出變量之間的預(yù)定非線性關(guān)系，基于所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)，并且所述抓地特性參數(shù)是表示相對(duì)于輪胎摩擦極限的余量的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)輸入變量和所述輸出變量之間的預(yù)定非線性關(guān)系采用特性曲面或數(shù)學(xué)公式的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一車輪滑移度是車輪相對(duì)于地面的、在所述第一車輪力的方向上的滑移的程度，所述第二車輪滑移度是車輪相對(duì)于地面的、在所述第二車輪力的方向上的滑移的程度，所述抓地特性參數(shù)是表示車輪的抓地能力的變量，并且所述輸出部被配置為僅根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系數(shù)，來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一車輪滑移度是表示車輪相對(duì)于地面的、在所述第一車輪力的方向上的相對(duì)速度矢量的量，所述第二車輪滑移度是表示車輪相對(duì)于地面的、在所述第二車輪力的方向上的相對(duì)速度矢量的量，并且所述輸出部被配置為僅根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系數(shù)，來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一車輪力是作用于輪胎的第一方向上的輪胎力，所述第一車輪力相對(duì)于所述第一車輪滑移度的比值是所述第一方向上的輪胎力相對(duì)于所述第一車輪滑移度的比值，所述第二車輪力是作用于輪胎的第二方向上的輪胎力，所述第二車輪力相對(duì)于所述第二車輪滑移度的比值是所述第二方向上的輪胎力相對(duì)于所述第二車輪滑移度的比值，所述抓地特性參數(shù)表示合成輪胎力相對(duì)于合成車輪滑移度的輪胎特性曲線的梯度，其中，所述合成車輪滑移度是在所述第一車輪力和所述第二車輪力的合成的方向上產(chǎn)生的車輪滑移度，所述合成輪胎力是從所述第一車輪力和所述第二車輪力產(chǎn)生的合成輪胎力，并且所述輸出部被配置為僅根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系數(shù)，來(lái)確定所述輪胎特性曲線的梯度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述輪胎特性曲線包括在所述合成車輪滑移度小的小滑移區(qū)域中的線性部分和在所述合成車輪滑移度的絕對(duì)值增大到超出所述小滑移區(qū)域的大滑移區(qū)域中的非線性部分，在所述線性部分中， 隨著所述合成車輪滑移度的絕對(duì)值從0開(kāi)始增大，所述合成輪胎力從0開(kāi)始線性地增大，在所述非線性部分中，隨著所述合成車輪滑移度的絕對(duì)值增大，所述合成輪胎力非線性地變化，隨著所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值至少之一增大，所述抓地特性參數(shù)從0增大至最大參數(shù)值，所述最大參數(shù)值表示所述輪胎特性曲線的所述線性部分的梯度，以及所述輸出部被配置為根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值來(lái)確定所述輪胎特性曲線的所述非線性部分的梯度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述輪胎特性曲線包括針對(duì)具有高摩擦系數(shù)的高摩擦路面的高摩擦輪胎特性曲線和針對(duì)具有比所述高摩擦系數(shù)低的低摩擦系數(shù)的低摩擦路面的低摩擦輪胎特性曲線，所述抓地特性參數(shù)表示所述高摩擦輪胎特性曲線的梯度和所述低摩擦輪胎特性曲線的梯度；所述第一輸入部被配置為根據(jù)所述第一方向上的輪胎力的當(dāng)前值以及所述第一車輪滑移度的當(dāng)前值來(lái)確定所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值的當(dāng)前值，所述第二輸入部被配置為根據(jù)所述第二方向上的輪胎力的當(dāng)前值以及所述第二車輪滑移度的當(dāng)前值來(lái)確定所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值的當(dāng)前值，以及所述輸出部被配置為根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值的當(dāng)前值來(lái)確定所述抓地特性參數(shù)的當(dāng)前值，并將與所述第一方向上的輪胎力和所述第二方向上的輪胎力的當(dāng)前值以及所述第一車輪滑移度和所述第二車輪滑移度的當(dāng)前值相對(duì)應(yīng)的所述高摩擦輪胎特性曲線的梯度的值和所述低摩擦輪胎特性曲線的梯度的值設(shè)置為彼此相等且均等于所述抓地特性參數(shù)的當(dāng)前值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述輪胎特性曲線是表示依賴于路面摩擦系數(shù)的輪胎特性的特性曲線，并且所述輸出部被配置為僅根據(jù)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值，而不使用所述路面摩擦系數(shù)，來(lái)確定所述輪胎特性曲線的梯度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述抓地特性參數(shù)是隨著所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值至少之一從預(yù)定臨界比值開(kāi)始增大而增大的函數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，在比所述預(yù)定臨界比值大的大比值區(qū)域中，隨著所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值至少之一增大，所述抓地特性參數(shù)非線性地增大，從而使得所述抓地特性參數(shù)的增大相對(duì)于所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值至少之一的增大的比率增大。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值均等于所述預(yù)定臨界比值時(shí)，所述抓地特性參數(shù)等于預(yù)定臨界參數(shù)值，當(dāng)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值至少之一減小至所述預(yù)定臨界比值以下時(shí)，所述抓地特性參數(shù)減小至所述預(yù)定臨界參數(shù)值以下，以及當(dāng)所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值均增大至所述預(yù)定臨界比值以上時(shí)，所述抓地特性參數(shù)增大至所述預(yù)定臨界參數(shù)值以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述第一車輪力和所述第二車輪力之一是作用于車輪的縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述第一車輪力和所述第二車輪力之一是所述縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力時(shí)，與所述縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力相對(duì)應(yīng)的所述第一車輪滑移度和所述第二車輪滑移度之一是縱向滑移度，并且所述第一輸入和所述第二輸入之一是通過(guò)將所述縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力除以所述縱向滑移度所獲得的量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述縱向滑移度是車輪的滑移率。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述第一車輪力和所述第二車輪力之一是作用于車輪的輪胎橫向力或輪胎側(cè)偏力。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述第一車輪力和所述第二車輪力之一是所述輪胎橫向力或輪胎側(cè)偏力時(shí)，與所述輪胎橫向力或輪胎側(cè)偏力相對(duì)應(yīng)的所述第一車輪滑移度和所述第二車輪滑移度之一是橫向滑移度，并且所述第一輸入和所述第二輸入之一是通過(guò)將所述輪胎橫向力或輪胎側(cè)偏力除以所述橫向滑移度所獲得的量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述橫向滑移度是車輪的滑移角。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述車輪力是左右輪的車輪力的合力。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述第一輸入和所述第二輸入均是無(wú)量綱的量，以及所述第一輸入部以及所述第二輸入部被配置為分別通過(guò)將所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值以及所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值除以基準(zhǔn)比值來(lái)設(shè)置無(wú)量綱的輸入。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述抓地特性參數(shù)是無(wú)量綱的量，以及所述輸出部被配置為通過(guò)將所述抓地特性參數(shù)除以基準(zhǔn)參數(shù)來(lái)確定無(wú)量綱的量。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至對(duì)中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 所述輸出部被配置為根據(jù)所述第一輸入和所述第二輸入與所述輸出之間的預(yù)定關(guān)系來(lái)基于所述第一輸入和所述第二輸入確定所述輸出，并且利用以下的三維坐標(biāo)系中的三維曲面來(lái)表示所述第一輸入和所述第二輸入與所述輸出之間的關(guān)系，在該三維坐標(biāo)系中，第一軸表示作為所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值的所述第一輸入，第二軸表示作為所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值的所述第二輸入，以及第三軸表示所述抓地特性參數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一軸表示橫向力或側(cè)偏力與橫向滑移度的比值和縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力與縱向滑移度的比值中的一個(gè)，以及所述第二軸表示橫向力或側(cè)偏力與橫向滑移度的比值和縱向力或驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力與縱向滑移度的比值中的另一個(gè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或沈所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一軸、所述第二軸和所述第三軸表示無(wú)量綱的量，所述第一軸和所述第二軸被配置成通過(guò)將各自的軸方向上的車輪力與車輪滑移度的比值除以基準(zhǔn)比值來(lái)確定無(wú)量綱的量，以及所述第三軸被配置成通過(guò)將所述抓地特性參數(shù)除以基準(zhǔn)參數(shù)來(lái)確定無(wú)量綱的量。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一輸入部包括第一車輪力感測(cè)部，其感測(cè)所述第一車輪力；第一車輪滑移度感測(cè)部，其感測(cè)所述第一車輪滑移度；和第一除算部，其通過(guò)將所述第一車輪力感測(cè)部感測(cè)到的第一車輪力除以所述第一車輪滑移度感測(cè)部感測(cè)到的第一車輪滑移度來(lái)確定所述第一車輪力與所述第一車輪滑移度的比值；以及所述第二輸入部包括第二車輪力感測(cè)部，其感測(cè)所述第二車輪力；第二車輪滑移度感測(cè)部，其感測(cè)所述第二車輪滑移度；和第二除算部，其通過(guò)將所述第二車輪力感測(cè)部感測(cè)到的第二車輪力除以所述第二車輪滑移度感測(cè)部感測(cè)到的第二車輪滑移度來(lái)確定所述第二車輪力與所述第二車輪滑移度的比值。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括輪負(fù)荷感測(cè)部，其感測(cè)車輪的輪負(fù)荷；和修正部，其根據(jù)所述輪負(fù)荷感測(cè)部感測(cè)到的輪負(fù)荷來(lái)修正所述第一輸入和所述第二輸入與所述輸出之間的關(guān)系。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括根據(jù)所述輪負(fù)荷計(jì)算修正系數(shù)的輪負(fù)荷變化修正部，以及所述修正部被配置為通過(guò)將所述第一輸入和所述第二輸入各自除以所述修正系數(shù)來(lái)分別修正所述第一輸入和所述第二輸入，并通過(guò)將根據(jù)以上述方式修正后的第一輸入和第二輸入所確定的輸出乘以所述修正系數(shù)來(lái)修正所述輸出。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述修正系數(shù)隨著所述輪負(fù)荷增大而增大。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述修正系數(shù)的增大比率隨著所述輪負(fù)荷增大而減小。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 還包括進(jìn)行抓地恢復(fù)控制和抓地減弱防止控制的控制部，其中，所述抓地恢復(fù)控制用于在抓地特性參數(shù)小于或等于預(yù)定臨界參數(shù)值的臨界區(qū)域中將所述抓地特性參數(shù)增大至所述預(yù)定臨界參數(shù)值以上，所述抓地減弱防止控制用于在所述抓地特性參數(shù)位于抓地特性參數(shù)大于所述預(yù)定臨界參數(shù)值且小于預(yù)定閾值參數(shù)值的邊緣區(qū)域中時(shí)防止所述抓地特性參數(shù)朝向所述預(yù)定臨界參數(shù)值減小，其中，所述預(yù)定閾值參數(shù)值比所述預(yù)定臨界參數(shù)值大。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述控制部在所述抓地特性參數(shù)大于所述預(yù)定閾值參數(shù)值時(shí)進(jìn)行抓地狀態(tài)控制。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括根據(jù)所述抓地特性參數(shù)確定表示車輛穩(wěn)定性的車輛穩(wěn)定性參數(shù)的穩(wěn)定性估計(jì)部。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述第一輸入部和所述第二輸入部被配置為確定車輛的第一車輪的第一車輪力與第一車輪滑移度的比值、所述車輛的所述第一車輪的第二車輪力與第二車輪滑移度的比值、所述車輛的第二車輪的第一車輪力與第一車輪滑移度的比值和所述車輛的所述第二車輪的第二車輪力與第二車輪滑移度的比值，所述輸出部被配置為基于所述第一車輪的所述第一車輪力與第一車輪滑移度的比值和所述第一車輪的所述第二車輪力與第二車輪滑移度的比值來(lái)確定所述第一車輪的抓地特性參數(shù)，并且基于所述第二車輪的所述第一車輪力與第一車輪滑移度的比值和所述第二車輪的所述第二車輪力與第二車輪滑移度的比值來(lái)確定所述第二車輪的抓地特性參數(shù)，以及所述穩(wěn)定性估計(jì)部被配置為根據(jù)所述第一車輪的抓地特性參數(shù)和所述第二車輪的抓地特性參數(shù)來(lái)估計(jì)所述車輛穩(wěn)定性參數(shù)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛的所述第一車輪和所述第二車輪是所述車輛的前輪和后輪，或者是所述車輛的左輪和右輪。
38.根據(jù)權(quán)利要求35至37中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括根據(jù)所述車輛穩(wěn)定性參數(shù)來(lái)控制車輛的穩(wěn)定性控制部。
39.根據(jù)權(quán)利要求1至38中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于， 還包括根據(jù)所述抓地特性參數(shù)估計(jì)車輛運(yùn)行狀況的車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部包括分解部并包括縱向運(yùn)行狀況估計(jì)部和橫向運(yùn)行狀況估計(jì)部至少之一，所述分解部將所述抓地特性參數(shù)分解成橫向上的橫向分量和縱向上的縱向分量，所述縱向運(yùn)行狀況估計(jì)部根據(jù)所述分解部分解出的所述抓地特性參數(shù)的縱向分量，估計(jì)所述車輛在縱向上的縱向運(yùn)行狀況，以及所述橫向運(yùn)行狀況估計(jì)部根據(jù)所述分解部分解出的所述抓地特性參數(shù)的橫向分量，估計(jì)所述車輛在橫向上的橫向運(yùn)行狀況。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述橫向運(yùn)行狀況估計(jì)部根據(jù)車輛的第一車輪的所述抓地特性參數(shù)的橫向分量和所述車輛的第二車輪的抓地特性參數(shù)的橫向分量，估計(jì)所述車輛在橫向上的橫向運(yùn)行狀況。
42.根據(jù)權(quán)利要求39至41中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括根據(jù)所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部估計(jì)出的車輛運(yùn)行狀況來(lái)控制車輛的車輛運(yùn)行狀況的車輛運(yùn)行狀況控制部。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括車輛運(yùn)行狀況控制致動(dòng)器，并且所述車輛運(yùn)行狀況控制部被配置為通過(guò)根據(jù)所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部估計(jì)出的車輛運(yùn)行狀況控制所述車輛運(yùn)行狀況控制致動(dòng)器來(lái)控制車輛的車輛運(yùn)行狀況。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況控制致動(dòng)器包括以下的至少之一轉(zhuǎn)向力輔助致動(dòng)器，其輔助車輛駕駛員的轉(zhuǎn)向力；縱向力控制致動(dòng)器，其控制車輛的左右輪的縱向力；和車輪轉(zhuǎn)向角控制致動(dòng)器，其控制車輛的車輪轉(zhuǎn)向角。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況控制部被配置為按所述抓地特性參數(shù)減小時(shí)增大所述抓地特性參數(shù)的方式來(lái)控制所述車輛運(yùn)行狀況控制致動(dòng)器。
46.根據(jù)權(quán)利要求43至45中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況控制部被配置為按所述抓地特性參數(shù)減小時(shí)減小車輪的滑移角的方式來(lái)控制所述車輛運(yùn)行狀況控制致動(dòng)器。
47.根據(jù)權(quán)利要求42至46中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部被配置為根據(jù)所述抓地特性參數(shù)估計(jì)車輛轉(zhuǎn)彎特性，并且所述車輛運(yùn)行狀況控制部被配置為根據(jù)所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部估計(jì)出的車輛轉(zhuǎn)彎特性來(lái)控制車輛的轉(zhuǎn)彎運(yùn)行狀況。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部被配置為根據(jù)所述抓地特性參數(shù)估計(jì)車輛漂移趨勢(shì)和車輛打轉(zhuǎn)趨勢(shì)至少之一，并且所述車輛運(yùn)行狀況控制部被配置為按減小所述車輛運(yùn)行狀況估計(jì)部估計(jì)出的所述車輛漂移趨勢(shì)和所述車輛打轉(zhuǎn)趨勢(shì)至少之一的方式來(lái)控制車輛的轉(zhuǎn)彎運(yùn)行狀況。
49.根據(jù)權(quán)利要求1至48中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括根據(jù)所述抓地特性參數(shù)控制車輪的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至少之一的車輪轉(zhuǎn)矩控制部。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輪轉(zhuǎn)矩控制部被配置為根據(jù)所述抓地特性參數(shù)的縱向分量控制車輪的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至少之一。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，還包括控制車輪轉(zhuǎn)矩的車輪轉(zhuǎn)矩控制致動(dòng)器，并且所述車輪轉(zhuǎn)矩控制部被配置為控制所述車輪轉(zhuǎn)矩控制致動(dòng)器。
52.根據(jù)權(quán)利要求49至51中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輪轉(zhuǎn)矩控制部被配置為，在所述抓地特性參數(shù)變成低于預(yù)定臨界參數(shù)值時(shí)，按減小車輪轉(zhuǎn)矩直到所述抓地特性參數(shù)變成大于所述預(yù)定臨界參數(shù)值為止的方式，來(lái)控制車輪的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至少之一。
53.根據(jù)權(quán)利要求49至52中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輪轉(zhuǎn)矩控制部被配置為，在所述抓地特性參數(shù)位于大于預(yù)定臨界參數(shù)值且小于預(yù)定閾值的區(qū)域中時(shí)，按抑制車輪轉(zhuǎn)矩增大的方式來(lái)控制車輪的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至少之一。
54.根據(jù)權(quán)利要求49至53中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述車輪轉(zhuǎn)矩控制部被配置為，如果在所述抓地特性參數(shù)大于預(yù)定臨界參數(shù)值時(shí)接收到車輛駕駛員的增大縱向力的請(qǐng)求，按增大車輪轉(zhuǎn)矩直到所述抓地特性參數(shù)變成小于預(yù)定閾值為止的方式，來(lái)控制車輪的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至少之一。
55.根據(jù)權(quán)利要求52至M中任一項(xiàng)所述的車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定臨界參數(shù)值等于0。
56.一種車輛接地面摩擦狀態(tài)估計(jì)方法，用于估計(jì)車輛的車輪對(duì)接地面的抓地特性，包括第一輸入步驟，用于設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第一方向上的第一車輪力與車輪的第一車輪滑移度的比值的第一輸入；第二輸入步驟，用于設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第二方向上的第二車輪力與車輪的第二車輪滑移度的比值的第二輸入，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；以及輸出步驟，用于根據(jù)所述第一輸入步驟設(shè)置的所述第一輸入和所述第二輸入步驟設(shè)置的所述第二輸入，來(lái)確定作為表示車輪的抓地特性的抓地特性參數(shù)的輸出。
全文摘要
用于估計(jì)車輛的車輪對(duì)接地面的抓地特性的設(shè)備(或方法)，其配置有第一輸入部(或步驟)、第二輸入部(或步驟)和輸出部(或步驟)。第一輸入部設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第一方向上的第一車輪力與第一車輪滑移度之間的比值的第一輸入。第二輸入部設(shè)置作為在接地面處作用于車輪的第二方向上的第二車輪力與第二車輪滑移度之間的比值的第二輸入。輸出部基于第一輸入和第二輸入確定輸出，其中該輸出是表示車輪的抓地特性的抓地特性參數(shù)。
文檔編號(hào)B60W40/06GK102202949SQ20098014342
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者鹽澤裕樹(shù), 毛利宏, 繩野昌明 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社