CN102202949B - 车辆接地面摩擦状态估计设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于估计车辆的车轮对接地面的抓地特性的设备(或方法)，其配置有第一输入部(或步骤)、第二输入部(或步骤)和输出部(或步骤)。第一输入部设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力与第一车轮滑移度之间的比值的第一输入。第二输入部设置作为在接地面处作用于车轮的第二方向上的第二车轮力与第二车轮滑移度之间的比值的第二输入。输出部基于第一输入和第二输入确定输出，其中该输出是表示车轮的抓地特性的抓地特性参数。

Description

车辆接地面摩擦状态估计设备和方法

技术领域

本发明涉及用于估计车轮和地之间的接触面的摩擦状态、或车轮的路面抓地状态、或相对于摩擦极限的余量的装置或设备及方法。

背景技术

作为本发明的在先技术，存在以下的系统：该系统被布置成在横轴表示车轮滑移率且纵轴表示路面摩擦系数的二维图中标绘与实际的车轮滑移率和路面摩擦系数相对应的点，并根据通过所标绘的点和原点的直线的斜率来估计轮胎摩擦状态(参考专利文献1)。该系统根据估计出的轮胎摩擦状态来控制车轮的纵向力或驱动/制动力。

专利文献1：日本特开2006-34012号公报

发明内容

然而，根据专利文献1的在先技术的系统无法掌握轮胎摩擦极限，因此不能够检测相对于轮胎摩擦极限的余量。本发明的任务是更适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

为了解决上述问题，根据本发明，第一输入部设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力和车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入。第二输入部设置作为在接地面处作用于车轮的、在不同于所述第一方向的第二方向上的第二车轮力和车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入。根据第一输入部设置的第一输入和第二输入部设置的第二输入，输出部确定作为表示车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出。

附图说明

图1是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出车轮的滑移率λ和车轮的纵向力Fx之间的轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)的特性图。

图2是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)和摩擦圆的特性图。

图3是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值各自的轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)在与通过轮胎特性曲线的原点的直线的交点处的切线斜率或切线的斜率的特性图。

图4是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值各自的轮胎特性曲线在与通过轮胎特性曲线的原点的直线的交点处的切线斜率的另一特性图。

图5是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出包括在表示任意直线与轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)的交点处的纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线在该交点处的切线斜率(μ梯度)之间的标绘点的集合的特性图。

图6是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出根据图5的标绘点获得的特性曲线(抓地特性曲线，2Dμ梯度特性映射)的特性图。

图7是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是用于解释根据纵向力Fx和滑移率λ确定轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)的切线斜率(μ梯度)的处理的图。

图8是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是用于示出特性曲线(2Dμ梯度特性映射)、轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)和摩擦圆之间的关系的图。

图9是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出在轮负荷变化时获得的、纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fy/λ)与轮胎特性曲线的切线的斜率(μ梯度)之间的关系的特性图。

图10是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出车轮的滑移角βt和车轮的横向力Fy之间的轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)的特性图。

图11是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)和摩擦圆的特性图。

图12是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)在与通过轮胎特性曲线的原点的直线的交点处的切线斜率的特性图。

图13是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出不同的路面μ值各自的轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)在与通过轮胎特性曲线的原点的直线的交点处的切线斜率的另一特性图。

图14是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出在表示任意直线与轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)的交点处的横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线在该交点处的切线斜率(μ梯度)之间的关系(抓地特性曲线，2Dμ梯度特性映射)的特性图。

图15是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是用于解释根据横向力Fy和滑移角βt确定轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)的切线斜率的处理的图。

图16是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是用于示出特性曲线(μ梯度特性映射)、轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)和摩擦圆之间的关系的图。

图17是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出在轮负荷变化时获得的、横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线(Fy-βt特性曲线)的切线的斜率(μ梯度)之间的关系的特性图。

图18是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是在第一轴表示驱动/制动力(纵向力)Fx且第二轴表示横向力Fy的正交坐标平面中示出摩擦圆的特性图。

图19是用于示出基础技术中在三维坐标系中示出纵向力Fx和滑移率λ之间的关系的处理的图，以及用于示出纵向力Fx和滑移率λ之间的关系的特性图。

图20是用于示出基础技术中在三维坐标系中示出横向力Fy和滑移角βt之间的关系的处理的图，以及用于示出横向力Fy和滑移角βt之间的关系的特性图。

图21是用于示出基础技术中在三维坐标系中示出车轮力(纵向力Fx、横向力Fy)和滑移度(滑移率λ、滑移角βt)之间的关系的处理的图，以及以三维曲面的形式示出车轮力(纵向力Fx、横向力Fy)和滑移度(滑移率λ、滑移角βt)之间的关系的特性图。

图22是用于示出基础技术的图。其中，图22的(A)是示出表示滑移度和车轮力之间的关系的三维曲面与包含纵向力Fx和横向力Fy的合力或合成力F的向量及Z轴的平面之间的交线的特性图。图22的(B)是示出表示合力F与由合力F引起的滑移度Z之间的关系的轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)的特性图。

图23是用于示出基础技术的图。图23的(A)是用于在三维坐标系中示出不同大小的轮胎摩擦圆的特性图。图23的(B)是示出由确定摩擦圆的大小的最大摩擦力的大小差异引起的轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)的变化的特性图。

图24是用于示出基础技术的图。图24的(A)是用于示出轮胎特性曲线和通过原点O(滑移度和车轮力这两者都等于0的点)的直线之间的交点处的斜率恒定而与最大摩擦力的大小无关的三维坐标系的特性图。图24的(B)是用于示出轮胎特性曲线和通过原点O的直线之间的交点处的斜率恒定而与最大摩擦力的大小无关的二维坐标系的特性图。

图25是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)的切线的斜率γ之间的关系(2Dμ梯度特性映射)的特性图。

图26是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出在与合力F的方向相对应地存在的多个轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)之一的切线的斜率γ与合力F相对于滑移度Z的比值之间的关系的特性图。

图27是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是用于在三维坐标系中集中示出许多个图26的关系(2Dμ梯度特性映射)的处理的特性图。

图28是用于示出基础技术的图，并且更具体地，是示出max(F/Z)和max(γ)的特性图。

图29是以三维曲面(3Dμ梯度特性映射)的形式示出合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)的切线的斜率γ之间的关系的特性图。

图30是示意性示出根据本发明第一实施例的电动车辆的概要结构的示意图。

图31是示出车辆行驶状态估计装置的结构示例的框图。

图32是示出轮胎滑移角估计部的结构示例的框图。

图33是用于解释转弯运动时作用于车体上的场力(fieldforce)的图。

图34是用于解释转弯运动时作用于车体上的场力的图。

图35是用于解释用于设置补偿增益的控制映射的特性图。

图36是用于解释车辆的线性两轮模型的图。

图37是示出3Dμ梯度特性映射的输入(Fx/λ、Fy/βt)和输出(μ梯度γ)之间的关系的特性图。

图38是示出纵向力校正命令计算部基于μ梯度纵向分量的处理的流程图。

图39是示出转弯特性计算部基于μ梯度横向分量的处理的流程图。

图40是示出转弯辅助命令计算部基于静态余量SM的处理的流程图。

图41是示出车辆行驶状态估计装置的计算处理的流程图。

图42是示出在轮负荷变化的情况下、合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率(μ梯度)之间的关系的特性图。

图43是示出轮负荷和修正增益Kw之间的关系的特性图。

图44是示出第一实施例中车辆行驶状态估计装置的另一结构示例的框图。

图45是示出依赖于轮负荷而变化的3Dμ梯度特性映射的特性图。

图46是示出根据本发明第二实施例的电动车辆的概要结构的示意图。

图47是示出根据第二实施例的车辆行驶状态估计装置的结构示例的框图。

图48是示出根据第二实施例的轮胎滑移角估计部的结构示例的框图。

图49是示出根据第二实施例的纵向力校正命令计算部基于μ梯度的处理的流程图。

图50是示出根据第二实施例的纵向力校正命令计算部和转弯辅助命令计算部的转弯控制处理的流程图。

图51是示出根据第二实施例的车辆行驶状态估计装置的计算处理的流程图。

具体实施方式

以下参考附图对本发明的实施例进行解释。

实施例的基础技术

首先，对作为本实施例的基础的技术进行解释。

(1)车轮的滑移率和车轮的纵向力之间的关系

图1示出表示驱动轮滑移率或比率λ和驱动轮纵向力(或驱动/制动力)Fx之间的一般关系的轮胎特性曲线。例如，通过使用诸如魔术公式(Magic Formula)等的轮胎模型来获得轮胎特性曲线。纵向力Fx是从轮胎向地面施加的力。纵向力Fx与接地面处作用于车轮的车轮力相对应，并且车轮滑移率λ与车轮滑移度相对应。

如图1所示，在轮胎特性曲线中，随着滑移率λ的绝对值增大，滑移率λ和纵向力Fx之间的关系从线性变为非线性。也就是说，当滑移率λ处于从0开始的预定范围内时，滑移率λ和纵向力Fx之间的关系是线性的。当滑移率λ(绝对值)增大到一定程度时，滑移率λ和纵向力Fx之间的关系变为非线性。因而，轮胎特性曲线包括线性部分和非线性部分。

在图1的例子的非线性区域中，在滑移率λ等于0.1的位置附近，纵向力Fx的增大比率随着滑移率λ增大而变得较小。在滑移率λ等于0.15的位置附近，纵向力Fx达到最大值。之后，纵向力Fx随着滑移率λ增大而减小。当关注轮胎特性曲线的切线的斜率(slope)或梯度(gradient)时，这种关系是清楚的。

可以利用滑移率λ的变化相对于纵向力Fx的变化的比值、即纵向力Fx相对于滑移率λ的偏微分系数来表示轮胎特性曲线的切线的斜率。可以将轮胎特性曲线的切线的斜率看作为在轮胎特性曲线和与该轮胎特性曲线相交的任意直线a、b、c、d…之间的交点(图1中标记为○)处的轮胎特性曲线的切线的斜率。如果能够确定在这种轮胎特性曲线上的位置、即如果已知滑移率λ和纵向力Fx，则可以估计轮胎的摩擦状态。例如，如图1所示，对于在位于轮胎特性曲线上的非线性区域中但接近线性区域的点x0处的位置，可以估计出轮胎摩擦状态稳定。根据轮胎摩擦状态稳定的判断，可以估计出轮胎仍处于能够适当地实现其性能的水平，或者车辆处于稳定状态。

图2示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线和摩擦圆。图2的(A)示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线，并且图2的(B)～(D)示出不同的路面μ值的摩擦圆。在该例子中，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如图2的(A)所示，不同的路面摩擦系数μ值的轮胎特性曲线在定性上具有彼此类似的趋势。如图2的(B)～(D)所示，摩擦圆随着路面μ降低而变小。也就是说，路面摩擦系数μ越低，轮胎可容许的纵向力越小。因而，轮胎特性是包括路面摩擦系数(路面μ)作为参数的特性的形式。如图2所示，依赖于路面摩擦系数的值，可以获得低摩擦的轮胎特性曲线、中等摩擦的轮胎特性曲线和高摩擦的轮胎特性曲线等。

图3示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线与通过原点的任意直线b、c和d之间的关系。如图3所示，以与图1中相同的方式，确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与各直线b、c或d的交点处的切线的斜率。换言之，确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线b的交点处的切线的斜率。确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线c的交点处的切线的斜率。确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线d的交点处的切线的斜率。通过以这种方式确定轮胎特性曲线的切线的斜率，可以获得以下结果，即轮胎特性曲线在各自与同一直线的交点处的切线的斜率彼此相等。

在图4中，关注图3所示的直线c作为例子。如图4所示，不同的路面μ值的轮胎特性曲线在与直线c的交点处的切线的斜率彼此相等。换言之，与路面μ＝0.2的轮胎特性曲线的交点x1处的纵向力Fx1相对于滑移率λ1的比值(Fx1/λ1)、与路面μ＝0.5的轮胎特性曲线的交点x2处的纵向力Fx2相对于滑移率λ2的比值(Fx2/λ2)以及与路面μ＝1.0的轮胎特性曲线的交点x3处的纵向力Fx3相对于滑移率λ3的比值(Fx3/λ3)全部等于同一值。不同的路面μ值的轮胎特性曲线在这些交点x1、x2和x3处的切线的斜率彼此相等。

图5示出任意直线和轮胎特性曲线之间的交点处的纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线在该交点处的切线斜率(纵向力/滑移率)的关系。在图5中，标绘了在不同的路面μ值(在该例子中，μ＝0.2、0.5和1.0)的情况下获得的值。如图5所示，不管路面μ如何，纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)和轮胎特性曲线的切线斜率之间存在不变的关系。

图6示出根据图5的标绘点获得的特性曲线。如图6所示，该特性曲线表示纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率以恒定的关系彼此相关，而与路面μ无关。因此，即使在诸如干沥青路面和结冰路面等具有不同的摩擦系数μ值的路面上，图6的特性曲线也是有效和恰当的。也就是说，图6所示的轮胎特性曲线包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线。该轮胎特性曲线的特征在于斜率不受路面μ影响。也就是说，该轮胎特性曲线的特征在于，可以在无需获得或估计关于路面状况的信息的情况下确定斜率。图6的轮胎特性曲线与图1一样表示轮胎特性曲线。然而，与图1不同的是，例如，图6的轮胎特性曲线可称为抓地特性曲线。

在图6的特性曲线中，在纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)小的区域(小比值区域)中，轮胎特性曲线的切线斜率为负。在该区域中，随着比值(Fx/λ)增大，轮胎特性曲线的切线斜率(与抓地特性参数相对应)先减小并然后开始增大。轮胎特性曲线的负的切线斜率表示纵向力相对于滑移率的偏微分系数为负。

在纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)较大的区域(大比值区域)中，轮胎特性曲线的切线斜率为正。在该区域中，随着比值(Fx/λ)增大，轮胎特性曲线的切线斜率增大。在纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)大的该区域中，图6的特性曲线为单调递增函数的形式。

轮胎特性曲线的正的切线斜率表示纵向力相对于滑移率的偏微分系数为正。此外，轮胎特性曲线的切线斜率的最大值表示该切线斜率是轮胎特性曲线的线性区域的斜率。在该线性区域中，轮胎特性曲线的切线斜率是恒定的，而与纵向力Fx相对于滑移率λ的比值无关。

由此获得的轮胎特性曲线的切线斜率是作为表示轮胎抓地状态的变量的抓地特性参数，或者是表示轮胎在横向上可以产生的轮胎力的饱和状态的参数。特别地，该参数表示以下趋势。在该参数为正的区域中，可以通过增大滑移率λ来进一步增大纵向力Fx。在该参数为零或负的区域中，即使滑移率λ增大，纵向力Fx也不增大，并且纵向力Fx可能减小。

可以通过对轮胎特性曲线(图1)进行偏微分计算并连续描绘来获得抓地特性曲线(图6)。

如上所述，本申请的发明人已经发现，对于不同的路面μ值的轮胎特性曲线，各轮胎特性曲线在各自与通过各自原点的给定直线之间的交点处的切线的斜率彼此相等。然后，本申请的发明人已经得出以下结论：可以利用与路面μ无关的特性曲线(抓地特性曲线)(图6)来表示纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率之间的关系。利用该特性曲线，如果已知纵向力Fx和滑移率λ，则可以获得关于轮胎摩擦状态的信息，而无需路面μ的信息。参考图7来解释获得关于轮胎摩擦状态的信息的处理。

首先，感测纵向力Fx和滑移率λ。然后，通过使用图7的(A)所示的特性曲线(与图6的特性曲线类似)，可以确定与感测到的纵向力Fx和滑移率λ相对应(与Fx/λ相对应)的轮胎特性曲线的切线斜率。例如，如图7的(A)所示，获得轮胎特性曲线切线斜率Id1、Id2、Id3、Id4和Id5。根据这些轮胎特性曲线切线斜率，如图7的(B)所示，可以确定路面μ的轮胎特性曲线上的位置。例如，可以指定与轮胎特性曲线切线斜率Id1、Id2、Id3、Id4和Id5相对应的位置Xid1、Xid2、Xid3、Xid4和Xid5。轮胎特性曲线上的位置表示在该轮胎特性曲线有效的路面μ的情况下轮胎的摩擦状态和能力。因此，可以通过如图7的(B)所示确定轮胎特性曲线上的位置来获知在该轮胎特性曲线的路面μ的情况下轮胎的轮胎摩擦状态和能力(诸如抓地能力等)。例如，当轮胎特性曲线的切线斜率为负或接近0(例如，Id4或Id5)时，可以根据基于切线斜率所确定的位置(例如，Xid4或Xid5)判断出轮胎的抓地力处于极限区域(limit region)或临界区域(critical region)中。结果，即使当车轮的抓地力处于极限区域中时，也可以适当地估计出相对于轮胎抓地力的摩擦极限的余量。

通过该处理，如果已知纵向力Fx和滑移率λ，则对于获得了纵向力Fx和滑移率λ的路面μ，可以通过使用特性曲线(抓地特性曲线)来确定轮胎的摩擦状态和能力。

图8示出与摩擦圆的关系。图8的(A)示出纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率之间的关系(与图6相同)。图8的(B)示出轮胎特性曲线，并且8的(C)示出摩擦圆。在这些关系中，首先，获得与纵向力Fx和滑移率λ相对应(与Fx/λ相对应)的轮胎特性曲线的切线斜率Id(图8的(A))。因此，可以确定轮胎特性曲线上的位置(图8的(B))。进一步，可以确定摩擦圆中的纵向力的相对值。也就是说，可以确定相对于轮胎可容许的纵向力的余量M。轮胎特性曲线的切线斜率表示纵向力Fx的变化相对于滑移率λ的变化的比率。因此，可以将图8的(A)所示的特性曲线中沿纵轴的值(轮胎特性曲线的切线斜率)看作为表示车辆运行状况的变化速度的量。

此外，通过与上述处理类似的处理已经确定了轮负荷变化时纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率之间的关系。图9示出该关系。在该例子中，轮负荷按轮负荷的初始值Fz(当无变化时获得的轮负荷的值)乘以0.6、0.8和1.2的形式变化。在乘以1.0的情况下，轮负荷等于初始值Fz。如图9所示，随着轮胎的轮负荷减小，利用各轮负荷值获得的轮胎特性曲线的切线斜率减小。在这种情况下，利用各轮负荷值获得的轮胎特性曲线的切线斜率的最大值(线性区域的值)沿着通过特性图的原点的直线移动。此外，表示纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率(轮胎特性曲线的切线的斜率)之间的关系的特性曲线在大小上变化而在形状上维持不变，从而使得它们表现为具有不同大小的类似图形。本申请的发明人还已经发现相对于轮负荷的这种关系。

(2)车轮滑移角和车轮横向力之间的关系

图10示出表示车轮滑移角βt和车轮的横向力Fy之间的一般关系的轮胎特性曲线。例如，通过根据实验数据调整轮胎模型，可以获得对于与前后轮相对应的两个轮而言等同的特性图(轮胎特性曲线)。例如，基于魔术公式来构建轮胎模型。横向力Fy是以侧偏力(cornering force)和侧向力(side force)为代表的量。横向力Fy是从轮胎作用于地面的力。横向力Fy与在接地面处作用于车轮的车轮力相对应，并且车轮滑移角βt与车轮滑移度或车轮滑动度相对应。

如图10所示，在轮胎特性曲线中，随着滑移角βt的绝对值增大，滑移角βt和横向力Fy之间的关系从线性变为非线性。也就是说，当滑移角βt处于从0开始的预定范围内时，滑移角βt和横向力Fy之间的关系是线性的。当滑移角βt(绝对值)增大到一定程度上时，滑移角βt和横向力Fy之间的关系变为非线性。因而，该轮胎特性曲线包括线性部分和非线性部分。

当关注与轮胎特性曲线相切的切线的斜率(梯度)时，从线性形式到非线性形式的转变是清楚的。该轮胎特性曲线的切线的斜率可以由滑移角βt的变化相对于横向力Fy的变化的比值、即横向力Fy相对于滑移角βt的偏微分系数来表示。可以将轮胎特性曲线的切线的斜率看作为轮胎特性曲线在其和与之相交的任意直线a、b、c…之间的交点(图10中由○来标记)处的切线的斜率。如果确定了这种轮胎特性曲线上的位置、即如果已知滑移角βt和横向力Fy，则可以估计轮胎的摩擦状态。例如，如图10所示，当该位置是位于轮胎特性曲线上的非线性区域中但接近线性区域的点x0时，则可以估计为轮胎摩擦状态稳定。根据轮胎摩擦状态稳定的判断，可以估计出轮胎仍处于能够适当地实现其性能的水平，或者车辆处于稳定状态。

图11示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线和摩擦圆。图11的(A)示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线，并且图11的(B)、(C)和(D)示出不同的路面μ值的摩擦圆。在该例子中，路面μ等于0.2、0.5或1.0。如图11的(A)所示，不同的路面摩擦系数μ值的轮胎特性曲线在定性上具有彼此类似的趋势。如图11的(B)～(D)所示，随着路面μ降低，摩擦圆缩小。即，路面摩擦系数μ越低，轮胎可容许的横向力越小。因而，轮胎特性是包括路面摩擦系数(路面μ)作为参数的特性。依赖于路面摩擦系数的值，如图11所示，提供了针对低摩擦的低摩擦轮胎特性曲线、针对中等摩擦的中等摩擦轮胎特性曲线以及针对高摩擦的高摩擦轮胎特性曲线。

图12示出不同的路面μ值的轮胎特性曲线与通过原点的任意直线a、b和c之间的关系。如图12所示，以与图10相同的方式，确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线a、b或c的交点处的切线斜率。换言之，确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线a的交点处的切线的斜率。确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线b的交点处的切线的斜率。确定不同的路面μ值的轮胎特性曲线在各自与直线c的交点处的切线的斜率。通过以这种方式确定轮胎特性曲线的切线的斜率，可以获得以下结果：轮胎特性曲线在各自与同一直线的交点处的切线的斜率彼此相等。

在图13中，关注图12所示的直线c作为例子。如图13所示，不同的路面μ值的轮胎特性曲线在与直线c的交点处的切线的斜率彼此相等。换言之，与路面μ＝0.2的轮胎特性曲线的交点x1处的横向力Fy1相对于滑移角βt1的比值(Fy1/βt1)、与路面μ＝0.5的轮胎特性曲线的交点x2处的横向力Fy2相对于滑移角βt2的比值(Fy2/βt2)以及与路面μ＝1.0的轮胎特性曲线的交点x3处的横向力Fy3相对于滑移角βt3的比值(Fy3/βt3)均等于同一值。不同的路面μ值的轮胎特性曲线在这些交点x1、x2和x3处的切线的斜率彼此相等。

图14示出任意直线和轮胎特性曲线之间的交点处的横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线在该交点处的切线斜率(Fy/βt)的关系。如图14所示，不管路面μ的值如何(例如，μ＝0.2、0.5或1.0)，横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)和轮胎特性曲线的切线斜率之间存在不变的关系。因此，即使在诸如干沥青路面和结冰路面等具有不同的摩擦系数μ值的路面上，图14的特性曲线也是有效和恰当的。也就是说，图14所示的轮胎特性曲线包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有比该高摩擦系数低的低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线。该轮胎特性曲线的特征在于斜率不受路面μ影响。也就是说，该轮胎特性曲线的特征在于，可以在无需获得或估计关于路面状况的信息的情况下确定斜率。图14的轮胎特性曲线与图10一样表示轮胎特性曲线。然而，与图10的轮胎特性曲线不同的是，例如，图14的特性曲线可称为抓地特性曲线。

在图14的特性曲线中，在横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)小的区域(小比值区域)中，轮胎特性曲线的切线斜率(与抓地特性参数相对应)为负。在该区域中，随着比值(Fy/βt)增大，轮胎特性曲线的切线斜率先减小并然后开始增大。轮胎特性曲线的负的切线斜率表示横向力相对于滑移角的偏微分系数为负。

在横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)较大的区域(大比值区域)中，轮胎特性曲线的切线斜率变为正。在该区域中，随着比值(Fy/βt)增大，轮胎特性曲线的切线斜率增大。在横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)较大的该区域中，图14的特性曲线为单调递增函数的形式。

轮胎特性曲线的正的切线斜率表示横向力相对于滑移角的偏微分系数为正。此外，轮胎特性曲线的切线斜率的最大值表示该切线斜率是轮胎特性曲线的线性区域的斜率。在该线性区域中，轮胎特性曲线的切线斜率是恒定的，而与横向力Fy相对于滑移角βt的比值无关。

由此获得的轮胎特性曲线的切线斜率是作为表示轮胎抓地状态的变量的抓地特性参数，或者是表示轮胎在横向上可以产生的轮胎力的饱和状态的参数。特别地，该参数表示以下趋势。在该参数为正的区域中，可以通过增大滑移角βt来进一步增大横向力Fy(侧偏力)。在该参数为零或负的区域中，即使滑移角βt增大，横向力Fy(侧偏力)也不增大，并且横向力Fy可能减小。

可以通过对轮胎特性曲线(图10)进行偏微分计算并连续描绘来获得抓地特性曲线(图14)。如上所述，本申请的发明人已经发现，对于不同的路面μ值的轮胎特性曲线，各轮胎特性曲线在各自与通过各自原点的给定直线之间的交点处的切线的斜率彼此相等。然后，本申请的发明人已经得出以下结论：可以利用与路面μ无关的特性曲线(抓地特性曲线)(图14)来表示横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线斜率之间的关系。利用该特性曲线，可以根据横向力Fy和滑移角βt获得关于轮胎摩擦状态的信息，而无需路面μ的信息。参考图15来解释获得关于轮胎摩擦状态的信息的处理。

首先，感测横向力Fy和滑移角βt。然后，通过使用图15的(A)所示的特性曲线(与图14的特性曲线类似)，可以确定与感测到的横向力Fy和滑移角βt相对应(与Fy/βt相对应)的轮胎特性曲线的切线斜率。例如，如图15的(A)所示，获得轮胎特性曲线切线斜率Id1、Id2、Id3、Id4和Id5。根据这些轮胎特性曲线切线斜率，如图15的(B)所示，可以确定路面μ的轮胎特性曲线上的位置。例如，可以指定与轮胎特性曲线切线斜率Id1、Id2、Id3、Id4和Id5相对应的位置Xid1、Xid2、Xid3、Xid4和Xid5。轮胎特性曲线上的位置表示在该轮胎特性曲线有效的路面μ的情况下轮胎的摩擦状态和能力。因此，可以通过如图15的(B)所示确定轮胎特性曲线上的位置来获知在该轮胎特性曲线的路面μ的情况下轮胎的轮胎摩擦状态和能力(诸如抓地能力等)。例如，当轮胎特性曲线的切线斜率为负或接近0(例如，Id4或Id5)时，可以根据基于该切线斜率所确定的位置(Xid4或Xid5)判断出轮胎的横向力处于极限区域或临界区域中。结果，即使当车轮的抓地力处于极限区域中时，也可以适当地估计出轮胎的相对于抓地力的摩擦极限的余量。

通过该处理，如果已知横向力Fy和滑移角βt，则对于获得了横向力Fy和滑移角βt的路面μ，可以通过使用特性曲线(抓地特性曲线)来确定轮胎的摩擦状态和能力。

图16示出与摩擦圆的关系。图16的(A)示出横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线切线斜率之间的关系(与图14相同)。图16的(B)示出轮胎特性曲线，并且图16的(C)示出摩擦圆。在这些关系中，首先，获得与横向力Fy和滑移角βt相对应(与Fy/βt相对应)的轮胎特性曲线的切线斜率Id(图16的(A))。因此，可以确定轮胎特性曲线上的位置(图16的(B))。进一步，可以确定摩擦圆中的横向力的相对值。也就是说，可以确定相对于轮胎可容许的横向力的余量M。轮胎特性曲线的切线斜率表示横向力Fy的变化相对于滑移角βt的变化的比率。因此，可以将图16的(A)所示的特性曲线中沿纵轴的值(轮胎特性曲线的切线斜率)看作为表示车辆运行状况的变化速度的量。

此外，通过与上述处理类似的处理已经确定了轮负荷变化时横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线斜率之间的关系。图17示出该关系。在该例子中，轮负荷按轮负荷的初始值Fz(当无变化时获得的轮负荷的值)乘以0.6、0.8和1.2的形式变化。在乘以1.0的情况下，轮负荷等于初始值Fz。如图17所示，随着轮胎的轮负荷减小，利用各轮负荷值获得的轮胎特性曲线的切线斜率减小。在这种情况下，利用各轮负荷值获得的轮胎特性曲线的切线斜率的最大值(线性区域的值)沿着图17所示的特性图的原点的直线上移动。此外，表示横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线斜率(轮胎特性曲线的切线的斜率)之间的关系的特性曲线在大小上变化而在形状上维持不变，从而使得它们表现为具有不同大小的类似图形。本申请的发明人还已经发现相对于轮负荷的这种关系。

(3)摩擦圆和车轮力之间的关系

图18示出在由表示纵向力Fx的X轴和表示横向力Fy的Y轴所表示的正交坐标平面上描述的摩擦圆。

轮胎摩擦圆示出轮胎可以维持对接地面的摩擦状态的摩擦极限。当横向力Fy、纵向力Fx或从横向力Fy和纵向力Fx得出的合力的值位于摩擦圆内时，尚未达到摩擦极限且轮胎处于维持摩擦状态的状态。当车轮力的值等于摩擦圆时，轮胎处于产生最大摩擦力的状态。当在轮胎接地面处施加至轮胎的外力大于摩擦圆时，轮胎处于轮胎和接地面之间的摩擦状态丢失且轮胎和接地面之间的相对位移变大的状态，即该轮胎处于所谓的滑移状态。这表示轮胎摩擦圆与在纵向和横向上的抓地力之间的关系，其中，在纵向和横向上不能同时实现最大抓地力。

可以通过依照由纵向上的抓地力引起的纵向力Fx和由横向上的抓地力引起的横向力Fy的合力的方向标绘该合力的最大值来描述椭圆形的轮胎摩擦圆。在以下解释中，将横向力Fy、纵向力Fx以及横向力Fy和纵向力Fx的合力统称为车轮力，作为通用术语。

因此，根据轮胎摩擦圆和车轮力的大小之间的关系可以判断为，随着车轮力的大小越接近摩擦圆的半径(外圆周)，摩擦力越接近轮胎可以产生的最大值(摩擦极限)。这样，理论上可以确定轮胎的相对于摩擦极限的抓地力的余量或余量程度或余量空间。然而，实际上难以检测到轮胎摩擦圆的大小，并且迄今为止不能基于上述理论确定相对于摩擦极限的余量。

摩擦圆的大小决定于轮胎和接地面之间的摩擦力的最大值。迄今为止已知的在先技术仅能够估计出超过摩擦极限的状态下的摩擦力的最大值。因此，在先技术的系统无法估计在达到摩擦极限之前的摩擦力的最大值，并且不能够获知在摩擦极限之前的状态下相对于摩擦极限的余量，使得难以进行用以防止轮胎摩擦力达到摩擦极限的控制。作为对比，本发明的实施例使得可以直接确定相对于摩擦极限的余量，而无需依赖于摩擦力。

(4)使用三维坐标的车轮力和抓地状态(μ梯度)之间的关系

如上所述，本发明的实施例使得可以直接确定相对于摩擦极限的余量或余量程度，而无需依赖于摩擦力。为此，根据如以下所述的处理，通过使用三维坐标系来获得车轮的车轮力和抓地状态(μ梯度)之间的关系(三维特性映射)。

(4-1)使用三维坐标系的车轮力和车轮滑移度之间的关系

图19示出将纵向力Fx和滑移率λ之间的关系(二维坐标系)转变成三维坐标系的形式的处理。如图19的(A)(与轮胎特性曲线(Fx-λ特性曲线)相对应)所示，将纵向力Fx变为最大处的滑移率定义为λpeak。即，纵向力Fx随着滑移率λ增大而增大。然而，当滑移率λ增大至一定水平时，纵向力Fx变为饱和，之后纵向力Fx减小。将纵向力Fx达到饱和的饱和点定义为λpeak。然后，如图19的(B)所示，将滑移率λ的轴转变成无量纲的形式、即从λpeak转变成λ/λpeak，之后将λ/λpeak等于1的位置变为原点(纵向力Fx的轴移动至λ/λpeak等于1的值)。然后，如图19的(C)所示，使图19的(B)的二维坐标系转动90度。之后，如图19的(D)所示，在三维坐标系的一个象限中描绘了纵向力Fx和λ/λpeak之间的关系线(特性曲线)。在图19的(D)中，λ/λpeak的轴是Z轴。如后面所述，Z是滑移度。

图20示出将横向力Fy和滑移角βt之间的关系(二维坐标系)转变成三维坐标系的形式的处理。以与纵向力Fx和滑移率λ之间的关系相同的方式，将横向力Fy和滑移角βt之间的关系转变成三维坐标系。如图20的(A)(与轮胎特性曲线(图10的Fy-βt轮胎特性曲线)相对应)所示，将横向力Fy变为最大处的滑移角定义为βpeak。横向力Fy随着滑移角βt增大而增大。然而，当滑移角βt增大至一定水平时，横向力Fy变为饱和，之后减小。将横向力Fy饱和的饱和点定义为βtpeak。然后，如图20的(B)所示，将滑移角βt的轴转变成无量纲的轴βt/βtpeak，并且将βt/βtpeak等于1的值设置为原点(横向力Fy的轴移动至βt/βtpeak等于1的值)。之后，如图20的(C)所示，使图20的(B)的二维坐标系转动90度。然后，如图20的(D)所示，在三维坐标系的一个象限中描绘了横向力Fy和βt/βtpeak之间的关系线(特性曲线)。在图20的(D)中，将βt/βtpeak的轴设置为Z轴。

图21示出通过在图19的(D)所示的纵向力Fx和λ/λpeak的关系线(特性线、Fx-Z平面)与图20的(D)所示的横向力Fy和βt/βtpeak的关系线(特性线、Fy-Z平面)之间进行插值所获得的三维曲面。图21的三维曲面是通过在图19的(D)的纵向力Fx和λ/λpeak的关系线(特性线)“a”与图20的(D)的横向力Fy和βt/βtpeak的关系线(特性线)“b”之间补充插入与沿Z轴的各值的轮胎摩擦力相对应的椭圆形获得的。图21的三维曲面是存在于包含Fx轴和Z轴的Fx-Z平面与包含Fy轴和Z轴的Fy-Z平面之间的曲面。

如前面所述，使用滑移度(Z)作为用于统称由纵向力Fx引起的滑移率λ和由横向力Fy引起的滑移角β的一般概念。因此，图21所示的Z轴是表示滑移度(λ/λpeak、βt/βtpeak)的轴。该三维曲面表示滑移度和车轮力之间的关系。在图21中，仅针对整个圆周的1/4略多部分(象限)，部分地示出了表示滑移度和车轮力之间的关系的三维曲面。然而，实际上，表示滑移度和车轮力之间的关系的三维曲面在整个圆周上延伸，因此，该表示滑移度和车轮力之间的关系的三维曲面是圆顶状或半球形。

在图21中，通过无量纲化为λ/λpeak和βt/βtpeak来在同一坐标系中分别描述单位不同的滑移率λ和滑移角βt。因此，图21的三维曲面表示在纵向力Fx和横向力Fy的合力F与由该合力F引起的滑移度Z之间的关系线的集合。合力F与在轮胎的倾斜方向上作用的斜力相对应。由该合力F引起的滑移度Z是通过将滑移率λ和滑移角βt组合所形成的概念。

图22是用于解释图21所示的纵向力Fx和横向力Fy的合力F与由该合力F引起的滑移度Z之间的关系线(二维特性曲线)的集合的图。在该三维坐标系中，存在由纵向力Fx的标量及方向和横向力Fy的标量及方向的不同组合产生的合力F的大小及方向的无数个组合。在本实施例中，车轮力(F)可以在绕Z轴的360度的任何方向上作用，并且例示的实施例适用于所有的方向。因此，可以将三维坐标系中合力F和由该合力F引起的滑移度之间的关系看作为在包含Z轴和合力F的平面中示出的二维特性的集合。如图22的(B)所示，可以获得合力F和由该合力F引起的滑移度Z之间的二维特性曲线形式的关系。围绕Z轴存在包含Z轴和依赖于合力F的方向的合力F的无数个平面，并且这些平面形成以Z轴作为轴的平面束。这些平面各自包括如图22的(B)所示的二维特性曲线。

以下在三维坐标系中解释合力F相对于摩擦极限的余量(或余量程度)。图22的(B)所示的轮胎特性曲线是图22的(A)所示的表示滑移度和车轮力(Fx、Fy、F)之间的关系的三维曲面与包括合力F的向量和Z轴的平面之间的交线。由此获得的图22的(B)所示的轮胎特性曲线的切线斜率是表示相对于轮胎摩擦极限的余量。随着图22的(B)的轮胎特性曲线的切线斜率从正值变得越接近0，状态变得越接近摩擦极限。因此，如果感测到了轮胎特性曲线的切线的斜率，则可以确定在达到摩擦极限之前的状态下相对于摩擦极限的余量。当图22的(B)的轮胎特性曲线的切线的斜率为负时，轮胎处于摩擦力饱和的状态、即滑移状态。在该点上，如果可以检测到轮胎特性曲线的切线斜率，则可以确定在轮胎达到滑移状态之前相对于摩擦极限(摩擦力饱和)的余量。

图23示出摩擦圆的大小变化时合力F和由合力F引起的滑移度Z之间的关系。如前所述，轮胎摩擦圆的大小决定于轮胎和接地面之间的摩擦力的最大值(以下称为“最大摩擦力”)。随着轮胎和接地面之间的摩擦力的最大值越小，轮胎摩擦圆变得越小。因此，如图23的(A)和(B)所示，轮胎特性曲线(轮胎摩擦圆)根据最大摩擦力的大小而变化。由于如前所述不能够估计在达到摩擦极限之前的摩擦力的最大值，因此如果不进行任何操作则不可能施加车辆控制。

图24示出不同的最大摩擦力(例如，路面μ)值的轮胎特性曲线(F-Z特性曲线)和通过原点O(也就是说，滑移度和车轮力这两者都等于0的点)的直线(由单点链线所示)之间的关系。如图24的(A)和(B)所示，无论最大摩擦力的大小如何，轮胎特性曲线和通过原点O的直线之间的交点处的斜率(以下称为μ梯度)是恒定的。也就是说，对于不同的最大摩擦力值的轮胎特性曲线，如果合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)相同，则斜率彼此相等。利用该性质，可以将合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系重新布置成不依赖于最大摩擦力的形式。

(4-2)使用三维坐标系的车轮力和抓地状态(μ梯度)之间的 关系

图25示出合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系。通过重新布置合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系，如图25所示，可以获得不依赖于最大摩擦力的单个集约型特性(二维特性曲线)。例如，通过预先准备特性映射形式的图25的特性数据，如果可以确定合力F和滑移度，则可以通过使用该特性数据确定轮胎特性曲线的切线的斜率的值，并且判断相对于摩擦极限的余量。也就是说，可以在无需获得关于最大摩擦力的信息的情况下(在无需估计最大摩擦力的情况下)确定相对于摩擦界限的余量。

因为三维坐标轴上的合力F的大小和方向可以采用由纵向力Fx的标量及方向和横向力Fy的标量及方向的值的不同组合产生的无数个值，因此在合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间，与合力F的方向的数量相对应地存在无数个图25所示的形式的关系。在图26的(A)所示的三维坐标系中包含Z轴和Fx轴的平面中，存在如图26的(D)所示的纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系。在包含Z轴和Fy轴的平面中，存在横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系。在包含Z轴和合力F的平面中，存在合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率γ之间的关系。

通过使用上述技术作为基础技术，本申请的发明人已经实现了在一个三维坐标系中集中呈现无数种合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率(μ梯度)之间的关系。

图27的(A)在三维坐标系中示出合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率(μ梯度)γ之间的关系作为例子。在图27的(C)中，利用合力F(车轮力)相对于滑移度Z的比值(F/Z)的最大值max(F/Z)对表示合力F(车轮力)相对于滑移度Z的比值(F/Z)的轴进行无量纲化(标准化)((F/Z)/max(F/Z))，从而使得该轴表示的量在最大值max(F/Z)处等于1。也就是说，如图27的(B)所示，利用比值(Fx/λ)的最大值max(Fx/λ)对表示作为合力F的分量的纵向力相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)的轴进行无量纲化((Fx/λ)/max(Fx/λ))，从而使得该轴表示的量在最大值max(Fx/λ)处等于1。此外，如图27的(D)所示，利用比(Fy/βt)的最大值max(Fy/βt)来对表示作为合力F的分量的横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)的轴进行无量纲化(标准化)((Fy/βt)/max(Fy/βt))，从而使得该轴的量在最大值max(Fy/βt)处等于1。

此外，利用切线斜率的最大值max(γ)对表示轮胎特性曲线的切线斜率γ的轴进行无量纲化(标准化)，从而使得该轴表示的量在最大值max(γ)处等于1。

如图28所示，按以下方式确定最大值max(F/Z)和max(γ)。最大值max(F/Z)和max(γ)是在滑移度Z非常小并且轮胎安全地处于抓地状态下的值、即在轮胎特性的线性状态下的值。如图28的(A)所示，在合力F和滑移度Z的关系线(轮胎特性曲线)中，最大值max(γ)是该关系线在合力F的变化和滑移度Z的变化处于线性关系的区域中的切线斜率。也就是说，max(γ)是原点O处的切线斜率。如图28的(B)所示，最大值max(F/Z)是获得了max(γ)处的合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)。最大值max(F/Z)是车辆固有的值。即使作用于轮胎接地面的摩擦力变化，斜率max(γ)也不变。因此，可以预先容易地确定斜率max(γ)和max(F/Z)。

可以通过使用纵向力Fx和滑移率λ之间的关系按以下方式来解释合力F和滑移度Z之间的关系。最大值max(Fx/λ)和max(γ)是在滑移率λ非常小并且轮胎安全地处于抓地状态下的值、即在轮胎特性的线性状态下的值。在纵向力Fx和滑移率λ的关系线(轮胎特性曲线)中，最大值max(γ)是该关系线在纵向力Fx的变化和滑移率λ的变化处于线性关系的区域中的切线斜率。也就是说，max(γ)是原点O处的切线斜率。最大值max(Fx/λ)是获得了max(γ)处的纵向力Fx相对于滑移率λ的比值(Fx/λ)。最大值max(Fx/λ)是车辆固有的值。即使作用于轮胎接地面的摩擦力变化，斜率max(γ)也不变。因此，可以预先容易地确定斜率max(γ)和max(Fx/λ)。

同样，可以通过使用横向力Fy和滑移角βt之间的关系按以下方式解释合力F和滑移度Z之间的关系。最大值max(Fy/βt)和max(γ)是在滑移角βt非常小并且轮胎安全地处于抓地状态下的值、即在轮胎特性的线性状态下的值。在横向力Fy和滑移角βt的关系线(轮胎特性曲线)中，最大值max(γ)是该关系线在横向力Fy的变化和滑移角βt的变化处于线性关系的区域中的切线斜率。也就是说，max(γ)是原点O处的切线斜率。最大值max(Fy/βt)是获得了max(γ)处的横向力Fy相对于滑移角βt的比值(Fy/βt)。最大值max(Fy/βt)是车辆固有的值。即使作用于轮胎接地面的摩擦力变化，斜率max(γ)也不变。因此，可以预先容易地确定斜率max(γ)和max(Fy/βt)。

这样，可以获得为三维坐标系中的特性(μ梯度特性)的形式的合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率(μ梯度)之间的关系。

图29以三维坐标系中的特性(μ梯度特性)的形式示出合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与轮胎特性曲线的切线斜率(μ梯度)之间的关系。在图29中，γ₀与基准值max(γ)相对应；(Fx₀/λ₀)与基准比值max(Fx/λ)相对应；并且(Fy₀/βt₀)与基准比值max(Fy/βt)相对应。这些实施例被配置成通过具有图29所示的映射(3Dμ梯度特性映射)的形式的特性，可以直接确定抓地状态和相对于摩擦极限的余量或余量程度，而不考虑摩擦力。

实施例

以下是对通过使用上述技术所实现的实施例的解释。

第一实施例

结构

图30是示意性示出根据第一实施例的车辆的概要结构的图。图30所示的车辆是电动四轮驱动车辆。如图30所示，该车辆包括转向角传感器1、横摆率传感器2、横向加速度传感器3、纵向加速度传感器4、车轮速度传感器5、EPSECU(Electric PowerSteering Electronic Control Unit，电动助力转向电子控制单元)6、EPS(Electric Power Steering，电动助力转向)马达7和车辆行驶状态估计装置或单元8。该车辆还包括与各个车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR直接连接的驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR以及驱动/制动马达ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)22。

转向角传感器1感测与方向盘9一体转动的转向轴10的转动角。转向角传感器1将感测结果(转向角)传递至车辆行驶状态估计装置8。横摆率传感器2感测车辆的横摆率，并将感测结果传递至车辆行驶状态估计装置8。横向加速度传感器3感测车辆的横向加速度，并将感测结果传递至车辆行驶状态估计装置8。纵向加速度4感测车辆的纵向加速度，并将感测结果传递至车辆行驶状态估计装置8。车轮速度传感器5感测车体中设置的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的车轮速度，并将感测结果传递至车辆行驶状态估计装置8。

EPSECU 6根据转向角传感器1感测到的转向角向EPS马达7输出转向辅助命令。该转向辅助命令是用于进行转向力辅助的命令信号。此外，EPSECU 6根据车辆行驶状态估计装置8产生的命令(不稳定运行状况抑制辅助命令)向EPS马达7输出转向辅助命令。该转向辅助命令是用于抑制车辆的不稳定运行状况的命令信号。

EPS马达7根据从EPSECU 6输出的转向辅助命令对转向轴10施加转动转矩。因此，EPS马达7通过与转向轴10相连接的齿轮齿条型机构(齿轮12和齿条13)、拉杆14和节臂辅助左前轮11_FL和右前轮11_FR的转向运动。

驱动/转动马达ECU 22根据来自制动踏板15和加速踏板16的驾驶员输入以及来自车辆行驶状态估计装置8的信息，控制驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR。

车辆行驶状态估计装置8根据转向角传感器1、横摆率传感器2、横向加速度传感器3、纵向加速度传感器4和车轮速度传感器5的感测结果，估计车辆的行驶(或运行)状态。根据估计结果，车辆行驶状态估计装置8向EPSECU 6和驱动/制动马达ECU 22输出命令(不稳定运行状况抑制辅助命令)。该命令是用于控制EPS马达7和纵向力从而抑制车辆的不稳定运行状况的命令信号。

图31示出车辆行驶状态估计装置或单元8的内部结构。如图31所示，车辆行驶状态估计装置8包括车体速度计算部41、滑移率估计部42、纵向力估计部43、轮胎滑移角估计部44、横向力估计部45、纵向力-滑移率比值估计部(以下称为Fx/λ计算部)46、横向力-滑移角比值估计部(以下称为Fy/βt计算部)47、轮胎抓地状态计算部(μ梯度计算部)48、纵向力校正命令计算部49、转弯特性计算部50和转弯辅助命令计算部51。

车体速度计算部41根据车轮速度传感器5感测到的车轮速度和纵向加速度传感器4感测到的纵向加速度来估计车体速度。具体地，车体速度计算部41计算从动轮11_RL和11_RR的车轮速度的平均值或者车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的车轮速度的平均值，并将计算出的值设置为车体速度的基本值。车体速度计算部41利用纵向加速度来修正该基本值。具体地，车体速度计算部41修正该基本值，以消除由急速加速时的轮胎空转和紧急制动时的轮胎抱死引起的误差的影响。车体速度计算部41将如此修正后的值设置为估计出的车体速度。车体速度计算部41将计算结果输出至滑移率估计部42和轮胎滑移角估计部44。

滑移率估计部42根据车轮速度传感器5感测到的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的车轮速度以及车体速度计算部41计算出的车体速度，计算前后轮(针对两个前轮和针对两个后轮)的滑移率λf和λr。然后，滑移率估计部42将计算结果输出至Fx/λ计算部46。

纵向力估计部43根据驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR的转动速度和电流值，估计在前后轮处输出的纵向力(驱动/制动转矩)Fx_f和Fx_r。例如，纵向力估计部43通过驱动/制动马达ECU 22获得驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR的转动速度和电流值。对于计算前轮的纵向力Fx_f和后轮的纵向力Fx_r，具体地，纵向力估计部43根据以下数学表达式(1)计算驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR的驱动/制动转矩T_Tir。

数学表达式1

$T_{\mathrm{Tir}}=K_{\mathrm{MTR}}\·I-(I_{\mathrm{MTR}}\·{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{MTR}}+C_{\mathrm{MTR}}\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{MTR}}+R_{\mathrm{MTR}})\·\·\·\left(1\right)$

驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR各自产生与电流I成比例的转矩。该比例关系的比例系数为K_MTR。此外，由于存在包括与关于马达角θ_MTR的角加速度和角速度成比例的转矩损耗以及由摩擦引起的转矩损耗，因此针对这些转矩损耗进行校正。在这种情况下，与惯性(inertia)相对应的增益为I_MTR，与粘性(viscosity)(包括反电动势)相对应的增益为C_MTR，而摩擦为R_MTR，并且预先识别这些参数。

然后，纵向力估计部43将前轮11_FL和11_FR的驱动/制动马达21_FL和21_FR的驱动/制动转矩T_Tir的总和设置为左前轮和右前轮的驱动/制动转矩。此外，纵向力估计部43将后轮11_RL和11_RR的驱动/制动马达21_RL和21_RR的驱动/制动转矩T_Tir的总和设置为左后轮和右后轮的驱动/制动转矩。

纵向力估计部43通过将前轮的驱动/制动转矩T_Tir乘以它们的动态半径来计算前轮的纵向力Fx_f，并且通过将后轮的驱动/制动转矩T_Tir乘以它们的动态半径来计算后轮的纵向力Fx_r。纵向力估计部43将计算结果(估计结果)输出至Fx/λ计算部46。纵向力Fx_f是左前轮和右前轮的合力，并且纵向力Fx_r是左后轮和右后轮的合力。

Fx/λ计算部46根据滑移率估计部42计算出的前轮滑移率λ_f和后轮滑移率λ_r以及纵向力估计部43计算出的前轮纵向力Fx_f和后轮纵向力Fx_r，分别计算前轮纵向力Fx_f和后轮纵向力Fx_r的相对于前轮滑移率λ_f和后轮滑移率λ_r的比值(Fx_f/λ_f、Fx_r/λ_r)。Fx/λ计算部46将计算结果输出至轮胎抓地状态计算部48。

轮胎滑移角估计部44估计车体滑移角(车辆的侧滑角)β，并将估计出的车体滑角角β转换成前轮和后轮各自的滑移角(轮胎滑移角)βt。

为此，轮胎滑移角估计部44首先根据转向角传感器1感测到的转向角(轮胎转向角δ)、横摆率传感器2感测到的横摆率(Φ′)、横向加速度传感器3感测到的横向加速度、纵向加速度传感器4感测到的纵向加速度和车体速度计算部41计算出的车体速度V，估计车辆的侧滑角(滑移角)。

图32示出用于估计车辆侧滑角(滑移角)的轮胎滑移角估计部44的结构的例子。如图32所示，轮胎滑移角估计部44包括估计一个或多个车辆状态变量(车辆侧滑角β、滑移角β)的线性两输入观测器61。利用该结构，轮胎滑移角估计部44估计车辆侧滑角(滑移角)β。线性两输入观测器61是基于以下的两轮车辆模型的，其中可以通过使用车辆的横向上的力和力矩的平衡、通过以下数学表达式(2)来表示该两轮车辆模型。

数学表达式2

$\mathrm{mV}(\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}+\mathrm{\γ})=-{\mathrm{Cp}}_f(\mathrm{\β}+l_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})-{\mathrm{Cp}}_r(\mathrm{\β}-l_r\·\mathrm{\γ}/V)$

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=-C{p}_f(\mathrm{\β}+l_f\·\mathrm{\γ}/V-\mathrm{\δ})l_f+C{p}_r(\mathrm{\β}-l_r\·\mathrm{\γ}/V)l_r\·\·\·\left(2\right)$

在这些等式中，图32所示的A、B、C和D是由线性两轮车辆模型确定的矩阵。通过将轮胎转向角设置为输入u并将横摆率和横向加速度设置为输出y，可以获得由以下数学表达式(3)所表示的数学表达式(2)的状态方程式(输出方程式)。

数学表达式3

$\stackrel{\·}{x}=\mathrm{Ax}+\mathrm{Bu},x=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\β}\\ \mathrm{\γ}\end{array}\right),u=\mathrm{\δ}$

$y=\mathrm{Cx}+\mathrm{Du},y=\left(\begin{array}{c}\mathrm{\γ}\\ G_y\end{array}\right)\·\·\·\left(3\right)$

$A=\left(\begin{array}{cc}-\frac{{\mathrm{Cp}}_f+{\mathrm{Cp}}_r}{\mathrm{mV}}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f-{\mathrm{Cp}}_r{l}_r}{m{V}^2}-1\\ -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f-C_r{l}_r}{I}& -\frac{{\mathrm{Cp}}_f{I_f}^2+{\mathrm{Cp}}_r{l_r}^2}{\mathrm{IV}}\end{array}\right)$

$B=\left(\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{Cp}}_f}{\mathrm{mV}}\\ \frac{{\mathrm{Cp}}_f{l}_f}{I}\end{array}\right),$ $C=\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ V{a}_{11}& V(a_{12}+1)\end{array}\right),$ $D=\left(\begin{array}{c}0\\ V{b}_1\end{array}\right)$

在这些等式中，m是车辆质量，I是惯性的横摆力矩，l_f是车辆重心和前轴之间的距离，l_r是车辆重心和后轴之间的距离，Cp_f是前轮侧偏刚度(cornering power)(左右轮的总和)，Cp_r是后轮侧偏刚度(左右轮的总和)，V是车体速度，β是车辆侧滑角，γ是横摆率，G_y是横向加速度，且a₁₁、a₁₂和b₁是矩阵A和B的元素。

基于该状态方程式，通过将横摆率和横向加速度设置为输入并使用观测器增益K1，形成了线性两输入观测器61。观测器增益K1被设置成抑制模型误差的影响并使得能够进行稳定估计的值。可以利用使用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)或其它技术的实际测量或者不同于上述估计的估计方法来替换该观测器。

线性两输入观测器61包括用于修正积分器62的输入的β估计补偿器63。利用β估计补偿器63，即使在极限区域或临界区域中，线性两输入观测器61也能够确保足够的估计准确度。通过使用β估计补偿器63，即使在路面μ状态变化的情况下、临界车辆行驶状态的情况下以及在以下的线性区域中也可以精确地估计侧滑角β，在该线性区域中存在设计线性两轮车辆模型时预设的路面μ状态并且轮胎侧滑角的特性未变为非线性。

图33示出具有车体侧滑角β的转弯运动时的车辆。如图33所示，在从车辆宽度方向偏离了与侧滑角β相对应的量的方向上也生成了作用于车体上的场力、即从转弯中心向外侧作用的离心力。因此，β估计补偿器63根据以下数学表达式(4)来计算场力的偏离β₂。偏离β₂用作为用于修正由线性两输入观测器61估计出的车辆侧滑角β的基准值(目标值)G。

数学表达式4

${\mathrm{\β}}_2=A\tan \left(\frac{G_x}{G_y}\right)\·\·\·\left(4\right)$

在该等式中，Gx是纵向加速度。此外，如图34所示，考虑由速度变化引起的力的平衡。因此，通过仅提取由于转弯运动引起的分量，可以将表达式(4)重写为以下数学表达式(5)。

数学表达式5

${\mathrm{\β}}_2=A\tan \left(\frac{G_x-{\stackrel{\·}{V}}_x}{G_y-{\stackrel{\·}{V}}_y}\right)\·\·\·\left(5\right)$

β估计补偿器63从由线性两输入观测器61估计出的侧滑角β减去目标值β₂。此外，β估计补偿器63将相减结果乘以根据图35的控制映射设置的补偿增益K2。然后，β估计补偿器63使用相乘结果作为到积分器62的输入。

在图35所示的控制映射中，当车辆的横向加速度G_y的绝对值(|G_y|)于或等于第一阈值时，将补偿增益K2设置为等于0，并且当车辆的横向角速度G_y的绝对值大于或等于比第一阈值大的第二阈值时，将补偿增益K2保持为相对大的恒定值。当车辆的横向加速度G_y的绝对值在第一阈值和第二阈值之间时，补偿增益K2随着横向加速度G_y的绝对值增大而增大。

通过图35的控制映射，其中当横向角速度G_y的绝对值小于或等于第一阈值且接近0时将补偿增益K2设置为等于0，由于在诸如直线前进驾驶等的不产生转弯G的情况下不需要进行修正，因此系统不进行错误的修正。此外，在图35的控制映射中，当横向加速度G_y的绝对值变得大于第一阈值(例如，0.1G)时，反馈增益(补偿增益)K2与横向加速度G_y的绝对值成比例地增大，并且当横向加速度G_y的绝对值变得大于或等于第二阈值(例如，0.5G)时，补偿增益K2不变地保持为恒定值以稳定控制。通过以这种方式调整补偿增益K2，系统提高了侧滑角β的估计准确度。

然后，轮胎滑移角估计部44根据由此计算出的车辆侧滑角(车辆滑移角)β，通过使用以下表达式(6)来计算前轮滑移角βt_f和后轮滑移角βt_r(车轮滑移角βt_f和βt_r)。

数学表达式6

β_f＝β+l_f·γ/V-δ

β_r＝β-l_r·γ/V          …(6)

轮胎滑移角估计部44将计算出的前轮滑移角βt_f和后轮滑移角βt_r(βt)输出至Fy/βt计算部47。

横向力估计部45根据横摆率传感器2感测到的横摆率γ和横向加速度传感器3感测到的横向加速度G_y，通过使用以下表达式(7)来计算前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r。

数学表达式7

$\mathrm{mGy}=F{y}_f+F{y}_r$

$I\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=F{y}_f{l}_f-F{y}_r{l}_r\·\·\·\left(7\right)$

横摆率γ和横向加速度G_y是如图36所示的量。横向力估计部45将计算出的横向力Fy_f和Fy_r输出至Fy/βt计算部47。前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r分别是左侧或右侧上前后两轮的合力。

Fy/βt计算部47根据轮胎滑移角估计部44计算出的前轮滑移角βt_f和后轮滑移角βt_r以及横向力估计部45计算出的前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r，计算横向力Fy_f相对于滑移角βt_f的比值以及横向力Fy_r相对于滑移角βt_r的比值(Fy_f/βt_f、Fy_r/βt_r)。Fy/βt计算部47将计算结果输出至轮胎抓地状态计算部48。

轮胎抓地状态计算部(μ梯度计算部)48根据Fx/λ计算部46计算出的前轮纵向力Fx_f相对于前轮滑移率λ_f的比值和后轮纵向力Fx_r相对于后轮滑移率λ_r的比值(Fx_f/λ_f、Fx_r/λ_r)以及Fy/βt计算部47计算出的前轮横向力Fy_f相对于前轮滑移角βt_f的比值和后轮横向力Fy_r相对于后轮滑移角βt_r的比值(Fy_f/βt_f、Fy_r/βt_r)，估计前轮抓地状态和后轮抓地状态。也就是说，轮胎抓地状态计算部48估计前轮的μ梯度和后轮的μ梯度。为此，轮胎抓地状态计算部48具有图29所示的3Dμ梯度特性映射。轮胎抓地状态计算部48具有针对前轮和针对后轮的这种3Dμ梯度特性映射。例如，轮胎抓地状态计算部48保持存储在诸如存储器等的存储介质中的3Dμ梯度特性映射。

基于通过预先在预定基准路面上进行直线行驶测试和转弯行驶测试获得的数据来准备3Dμ梯度特性映射。具体地，通过利用实际车辆在基准路面上进行直线加速实验来进行针对纵向力-滑移率特性曲线的实际测量。此外，通过利用实际车辆在基准路面上进行转弯实验(优选为转弯半径恒定的加速圆周转弯运动)来进行针对横向力(侧偏力)-轮胎滑移角特性曲线的实际测量。根据实际测量的结果来形成3Dμ梯度特性映射。当直接测量不可行时，可以测量其它的物理量并对测量出的量进行转换。例如，可以通过测量横向加速度Gy和横摆率γ并对包括这些量和车辆参数的上述联立方程式(7)来获得前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r(参见图36)。

因此，轮胎抓地状态计算部48通过查找或查阅3Dμ梯度特性映射来获得μ梯度。图37示出从3Dμ梯度映射获得μ梯度的关系，作为3Dμ梯度映射的输入和输出之间的关系。如图37所示，轮胎抓地状态计算部48参考针对前轮的3Dμ梯度特性映射，使用前轮纵向力Fx_f相对于前轮滑移率λ_f的比值(Fx_f/λ_f)以及前轮横向力Fy_f相对于前轮滑移角βt_f的比值(Fy_f/βt_f)作为输入，并且计算(或输出)与这些输入相对应的前轮的前轮μ梯度(γ/γ₀)。同样，轮胎抓地状态计算部48参考针对后轮的3Dμ梯度特性映射，使用后轮纵向力Fx_r相对于后轮滑移率λ_r的比值(Fx_r/λ_r)以及后轮横向力Fy_r相对于后轮滑移角βt_r的比值(Fy_r/βt_r)作为输入，并且计算(或输出)与这些输入相对应的后轮的后轮μ梯度(γ/γ₀)。

在这种情况下，通过如此，轮胎抓地状态计算部48确定构成3Dμ梯度特性映射(特性面)的一个特性曲线(与2Dμ梯度特性映射相对应)的μ梯度(γ/γ₀)。也就是说，与在2Dμ梯度特性映射(图6和图14)中一样，在3D μ梯度特性映射中，轮胎特性曲线的切线斜率的形式的μ梯度是表示轮胎抓地状态的变量的抓地状态参数或者是表示轮胎在横向上可以产生的力的饱和状态的参数。因此，根据μ梯度，系统可以确定轮胎的抓地力处于极限区域中。结果，即使当车轮抓地力处于极限区域中时，系统可以适当地估计轮胎抓地力相对于摩擦极限的余量。

此外，轮胎抓地状态计算部48将前轮和后轮各自的μ梯度(γ/γ₀)分解成在纵向上起作用的分量和在横向上起作用的分量。在不进行这种分解的情况下，计算出的μ梯度(γ/γ₀)是在纵向力Fx和横向力Fy的合力F的方向上的量。将在合力F的方向上的μ梯度(γ/γ₀)分解成在纵向上起作用的纵向分量和在横向上起作用的横向分量，并输出分解出的分量。计算出的μ梯度(γ/γ₀)中在纵向上起作用的分量(以下称为μ梯度纵向分量)与车轮的纵向上的μ梯度成比例。计算出的μ梯度(γ/γ₀)中在横向上起作用的分量(以下称为μ梯度横向分量)与车轮的横向上的μ梯度成比例。轮胎抓地状态计算部48将μ梯度纵向分量输出至纵向力校正命令计算部49，并将μ梯度横向分量输出至转弯特性计算部50。

纵向力校正命令计算部49根据μ梯度纵向分量输出纵向力控制校正命令。图38示出该处理的例子。如图38所示，首先，在步骤S1中，纵向力校正命令计算部49判断μ梯度纵向分量是否大于预定阈值Kx1。预定阈值Kx1是实验值、经验值或理论值。例如，预定阈值Kx1是任意的正值。μ梯度纵向分量是根据以γ/γ₀的形式无量纲化了的μ梯度获得的量。因此，预定阈值Kx1是考虑了无量纲化后所确定的值。

当μ梯度纵向分量大于预定阈值Kx1(μ梯度纵向分量＞Kx1)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S2。当μ梯度纵向分量小于或等于预定阈值Kx1(μ梯度纵向分量≤Kx1)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S3。当μ梯度纵向分量在线性区域(车轮力的变化和滑移度的变化之间的关系呈线性的区域)中为Kx0时，Kx0大于预定阈值Kx1(Kx0＞Kx1)。

在步骤S2中，纵向力校正命令计算部49判断为轮胎处于滑移状态(高滑移状态)，并且进行正常纵向力控制(正常控制模式)。因此，纵向力校正命令计算部49不向驱动/制动马达ECU 22输出纵向力的控制校正命令。可选地，纵向力校正命令计算部49输出使得驱动/制动马达ECU 22能够进行正常纵向力控制的控制校正命令。然后，纵向力校正命令计算部49终止图38所示的处理。

在步骤S3中，纵向力校正命令计算部49判断μ梯度纵向分量是否大于预定阈值Kx2。预定阈值Kx2是实验值、经验值或理论值。预定阈值Kx2小于预定阈值Kx1(Kx2＜Kx1)。例如，预定阈值Kx2是接近0的值。μ梯度纵向分量是根据以γ/γ₀的形式无量纲化了的μ梯度获得的量。因此，预定阈值Kx2是考虑了无量纲化后所确定的值。

当μ梯度纵向分量大于预定阈值Kx2(Kx1≥μ梯度纵向分量＞Kx2)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S4。当μ梯度纵向分量小于或等于预定阈值Kx2(μ梯度纵向分量≤Kx2)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S5。

在步骤S4中，纵向力校正命令计算部49将当前状况判断为处于非线性状态但抓地力尚未达到饱和点，并且进行用于抑制纵向力进一步增大的纵向力控制(纵向力增大禁止控制模式)。因此，纵向力校正命令计算部49向驱动/制动马达ECU 22输出用以抑制基于加速器操作或制动器操作的纵向力增大的控制校正命令。例如，纵向力校正命令计算部49输出被设置为与用于减去由加速器操作或制动器操作引起的纵向力的增大量的值相等的控制校正命令。然后，纵向力校正命令计算部49终止图38所示的处理。

在步骤S5中，纵向力校正命令计算部49判断为处于抓地力饱和的区域中，并且进行用以通过减小纵向力来恢复抓地力的纵向力控制(纵向力减小控制模式)。因此，纵向力校正命令计算部49向驱动/制动马达ECU 22输出用以减小纵向力(消耗纵向力)的控制校正命令。例如，即使在加速器操作或制动器操作的情况下，纵向力校正命令计算部49也输出用以减小纵向力的控制校正命令，同时取消由该操作引起的纵向力的增大。然后，纵向力校正命令计算部49终止图38的处理。

如上所述，纵向力校正命令计算部49根据μ梯度纵向分量进行处理。纵向力校正命令计算部49根据前轮和后轮各自的μ梯度纵向分量来进行处理。

转弯特性计算部50基于μ梯度横向分量来判断转弯状态(车辆运行状况)。图39示出该判断处理的例子。如图39所示，首先，在步骤S11中，转弯特性计算部50计算用作为车辆运行状况的指标的静态余量SM。本例子的转弯特性计算部50根据前轮μ梯度横向分量K_f和后轮μ梯度横向分量，通过使用以下表达式(8)来计算静态余量SM。

数学表达式8

$\mathrm{SM}=-\frac{l_f{K}_f-l_r{K}_r}{(l_f+l_r)(K_f+K_r)}\·\·\·\left(8\right)$

静态余量SM是表示发生漂移和空转的容易程度的量。此外，静态余量SM是表示轮胎横向力的饱和状态的量。例如，当前轮11_FL、11_FR的抓地状态达到极限(轮胎横向力为饱和)并且前轮μ梯度横向分量K_f为0或负时，静态余量SM变得较小。也就是说，在前轮处的车轮力与滑移度的增大无关地不增大的状态(车轮力的饱和状态)下漂移的可能性增大时，静态余量SM变得较小。

在下一步骤S12中，转弯特性计算部50判断在步骤S11中计算出的静态余量SM是否等于0。当静态余量SM等于0(SM＝0)时，转弯特性计算部50进入步骤S13，并且当静态余量SM不等于0(SM≠0)时，转弯特性计算部50进入步骤S14。可选地，当静态余量SM在包括0的预定范围内时，判断为静态余量SM等于0。

在步骤S14中，转弯特性计算部50判断静态余量SM是否为正。当静态余量SM为正(SM＞0)时，转弯特性计算部50进入步骤S15，并且当静态余量SM不为正(SM＜0)时，转弯特性计算部50进入步骤S16。

在步骤S13中，转弯特性计算部50判断为车辆的转弯特性趋向于中性转向(为中性转向的可能性高)。在步骤S15中，转弯特性计算部50判断为车辆的转弯特性趋向于不足转向(为不足转向的可能性高)。在步骤S16中，转向特性计算部50判断为车辆的转弯特性趋向于过度转向(为过度转向的可能性高)。转弯特性计算部50将判断结果输出至转弯辅助命令计算部51。

以这种方式，转弯特性计算部50根据前后轮的μ梯度横向分量进行操作。

转弯辅助命令计算部51根据转弯特性计算部50的判断结果计算转弯辅助命令。图40示出转弯辅助命令计算部51进行的处理的示例。如图40所示，首先，在步骤S21中，转弯辅助命令计算部51判断转弯特性是否是中性转向趋势(SM＝0)。当转弯特性是中性转向趋势时，转弯辅助命令计算部51终止图40的处理。相反(当SM≠0时，在不足转向趋势或过度转向趋势的情况下)，转弯辅助命令计算部51进入步骤S22。

在步骤S22中，转弯辅助命令计算部51判断转弯特性是否是不足转向趋势(SM＞0)。当转弯特性是不足转向趋势(为不足转向的可能性高)时，转弯辅助命令计算部51进入步骤S23，并且相反(SM≤0、过度转向趋势)，转弯辅助命令计算部51进入步骤S25。

在步骤S23中，转弯辅助命令计算部51判断前轮μ梯度横向分量(横向抓地)是否小于预定阈值Ky1。预定阈值Ky1是实验值、经验值或理论值。例如，预定阈值Ky1是接近0的值。μ梯度横向分量是根据以γ/γ₀的形式无量纲化了的μ梯度获得的量。因此，预定阈值Ky1是考虑了无量纲化后所确定的值。

当前轮μ梯度横向分量小于预定阈值Ky1(μ梯度横向分量＜Ky1)时，转弯辅助命令计算部51进入步骤S24，并且当前轮μ梯度横向分量大于或等于预定阈值Ky1(μ梯度横向分量≥Ky1)时，转弯辅助命令计算部51终止图40的处理。

在步骤S24中，转弯辅助命令计算部51判断为车辆漂移的可能性高，并且进行EPS的转向反作用力控制。特别地，转弯辅助命令计算部51向EPSECU 6输出用于增加在抑制驾驶员朝离开直线前进中间位置的转弯方向进行转向操作的方向上的转向反作用力的转弯辅助命令。然后，转弯辅助命令计算部51终止图40所示的处理。

在步骤S25中，转弯辅助命令计算部51判断前轮μ梯度横向分量是否小于预定阈值Ky2。预定阈值Ky2是实验值、经验值或理论值。可以将预定阈值Ky2设置成等于预定阈值Ky1或者等于不同于预定阈值Ky1的值。例如，预定阈值Ky2是接近0的值。μ梯度横向分量是根据以γ/γ₀的形式无量纲化了的μ梯度获得的量。因此，预定阈值Ky2是考虑了无量纲化后所确定的值。

当前轮μ梯度横向分量小于预定阈值(μ梯度横向分量＜Ky2)时，转弯辅助命令计算部51进入步骤S26，并且当前轮μ梯度横向分量大于或等于预定阈值(μ梯度横向分量≥Ky2)时，转弯辅助命令计算部51终止图40的处理。

在步骤S26中，转弯辅助命令计算部51判断为车辆空转的可能性高，并且进行EPS的转向反作用力控制。特别地，转弯辅助命令计算部51向EPSECU 6输出用以增加在用于促成驾驶员朝中间位置的返回方向进行转向操作的方向上的转向反作用力的转弯辅助命令。也就是说，增加转矩以辅助反向转向(返回转向)。然后，转弯辅助命令计算部51终止图40的处理。

以这种方式，转弯辅助命令计算部51基于转弯特性计算部50的判断结果来进行操作。

动作和操作

图41示出车辆行驶状态估计装置8的处理的一个例子。车辆行驶状态估计装置8在车辆行驶或移动期间进行该处理。

首先，在车辆行驶状态估计装置8中，车体速度计算部41计算车体速度(步骤S31)。在车辆行驶状态估计装置8中，滑移率估计部42根据车体速度计算前轮滑移率λ_f和后轮滑移率λ_r(步骤S32)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的轮胎滑移角估计部44计算前轮滑移角βt_f和后轮滑移角βt_r(步骤S33)。在车辆行驶状态估计装置8中，纵向力估计部43计算前轮纵向力Fx_f和后轮纵向力Fx_r(步骤S34)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的横向力估计部45计算前轮横向力Fy_f和后轮横向力Fy_r(步骤S35)。在车辆行驶状态估计装置8中，Fx/λ计算部46计算纵向力Fx_f、Fx_r相对于滑移率λ_f、λ_r的比值(Fx_f/λ_f、Fx_r/λ_r)(步骤S36)。此外，Fy/βt计算部47计算横向力Fy_f、Fy_r相对于滑移角βt_f、βt_r的比值(Fy_f/βt_f、Fy_r/βt_r)(步骤S37)。

随后，车辆行驶状态估计装置8中的轮胎抓地状态计算部48基于3Dμ梯度特性映射估计μ梯度(抓地特性参数)(步骤S38)。也就是说，轮胎抓地状态计算部48通过使用前轮的3Dμ梯度特性映射和后轮的3Dμ梯度特性映射，计算行驶期间与纵向力Fx_f或Fx_r相对于滑移率λ_f或λ_r的比值(Fx/λ)以及横向力Fy_f或Fy_r相对于滑移角βt_f或βt_r的比值(Fy/βt)相对应的、前轮对和后轮对各自的μ斜度(γ/γ₀)。然后，轮胎抓地状态计算部48将前轮μ梯度和后轮μ梯度(γ/γ₀)分别分解成在纵向上起作用的分量(μ梯度纵向分量)和在横向上起作用的分量(μ梯度横向分量)(步骤S39)。

在车辆行驶状态估计装置8中，纵向力校正命令计算部49根据前轮或后轮的μ梯度纵向分量输出针对纵向力(即，分别针对前轮纵向力和后轮纵向力)的控制校正命令(步骤S40)。另一方面，车辆行驶状态估计装置8中的转弯特性计算部50根据前轮μ梯度横向分量和后轮μ梯度横向分量判断转弯状态(车辆运行状况)(步骤S41)。根据转弯特性计算部50的判断结果，转弯辅助命令计算部51计算针对用于增加转向反作用力的控制(EPS控制)的转弯辅助命令(步骤S42)。

因而，车辆行驶状态估计装置8根据μ梯度(抓地特性参数)的纵向分量和横向分量，按以下方式进行纵向力控制和转向反作用力控制。

也就是说，当μ梯度纵向分量大于预定阈值Kx1(μ梯度纵向分量＞Kx1)时，车辆行驶状态估计装置8将满足该条件的轮胎判断为处于抓地状态，并且进行正常纵向力控制(正常控制模式)(S1→S2)。

此外，当μ梯度纵向分量小于或等于预定阈值Kx1且大于预定阈值Kx2(Kx1≥μ梯度纵向分量＞Kx2)时，车辆行驶状态估计装置8对满足该条件的车轮进行用于抑制纵向力增大的纵向力控制(纵向力增大禁止控制模式)(S1→S3→S4)。因此，系统可以防止抓地力随着由驾驶员的加速器操作或制动器操作引起的纵向力增大而变为饱和。

通过进行这些处理，当驾驶员在μ梯度纵向分量大于预定阈值Kx1的情况下进行加速器操作或制动器操作时(产生用于增大纵向力的请求时)，纵向力增大，直到μ梯度纵向分量变为小于或等于预定阈值Kx1为止(直到控制进入纵向力增大禁止模式为止)。

此外，当μ梯度纵向分量小于或等于预定阈值Kx2(Kx2≥μ梯度纵向分量)时，车辆行驶状态估计装置8对满足该条件的车轮进行用以减小纵向力的纵向力控制(纵向力减小控制模式)(S1→S3→S5)。利用该控制，即使抓地力饱和，系统也可以恢复抓地力。

在上述处理中，车辆行驶状态估计装置8仅通过将μ梯度纵向分量与预定阈值Kx1和Kx2进行比较来判断车轮的抓地状态。通过如此，即使当车轮的抓地力处于极限状态(饱和状态或饱和状态附近的状态)时，车辆行驶状态估计装置8也适当估计相对于摩擦极限的余量并进行适合于估计出的余量的纵向力控制。

此外，根据μ梯度横向分量，车辆行驶状态估计装置8计算静态余量SM(S11)。根据计算出的静态余量SM，车辆行驶状态估计装置8判断转弯状态(车辆运行状况)并基于判断结果进行纵向力控制。具体地，当静态余量SM为正(SM＞0)时，车辆行驶状态估计装置8判断为转弯特性是不足转向趋势(步骤S15)。在这种情况下，如果前轮μ梯度横向分量小于预定阈值Ky1，车辆行驶状态估计装置8进行用以增加在抑制离开中间位置的驾驶员转向操作的方向上的转向反作用力的控制(S21→S22→S23→S24)。因而，当抓地特性参数减小时，系统进行增大轮胎滑移角的控制，由此防止车辆的漂移。

此外，当静态余量SM为负(SM＜0)时，车辆行驶状态估计装置8判断为转弯特性是过度转向趋势(步骤S16)。在这种情况下，如果前轮μ梯度横向分量小于预定阈值Ky2，车辆行驶状态估计装置8进行用以增加在促成驾驶员朝直线前进中间位置进行返回转向操作的方向上的转向反作用力的控制(S21→S22→S25→S26)。利用该控制，控制系统增加转矩从而辅助反向转向(返回转向)，由此防止车辆的空转。

同样，在该处理中，系统仅通过将μ梯度横向分量与预定阈值Ky1和Ky2进行比较来判断车轮抓地状态。通过如此，即使当车轮的抓地力处于极限状态(饱和状态或饱和状态附近的状态)时，系统也适当估计相对于摩擦极限的余量并进行适合于估计出的余量的转向反作用力增加控制。

第一实施例的变形例

(1)可以根据轮负荷的变化来修正μ梯度。图42示出构成3Dμ梯度特性映射(特性面)的特性曲线(与2Dμ梯度特性映射相对应)。如图42所示，轮负荷按轮负荷的初始值Fz(当无变化时获得的轮负荷的值)乘以0.6、0.8和1.2的形式变化。表示合力F相对于滑移度Z的比值(F/Z)与μ梯度之间的关系的特性曲线根据轮负荷而变化。具体地，该特性曲线的变化形式为，相类似的特性曲线(一组特性曲线)根据轮负荷而具有不同的大小并且如不同大小的类似图形那样具有类似的形状。

图43以轮负荷和用于放大和缩小特性曲线的修正增益(修正系数)Kw的关系的形式示出依赖于轮负荷的特性曲线的变化。如图43所示，修正增益Kw随着轮负荷增大而增大。此外，修正增益Kw的增大比率随着轮负荷增大而减小。

图44示出用于根据轮负荷的变化来修正μ梯度的结构的一个例子。如图44所示，设置了轮负荷计算部52和映射修正部53。

轮负荷计算部52根据横向加速度传感器3感测到的横向加速度和纵向加速度传感器4感测到的纵向加速度计算轮负荷变化量。具体地，轮负荷计算部52计算与横向加速度和纵向加速度相对应的轮负荷变化量的值。轮负荷计算部52将计算结果输出至映射修正部53。映射修正部53通过使用图43所示的修正增益Kw来修正3Dμ梯度特性映射。在该例子中，基于使用轮胎测试设备的测试结果，预先获得图43所示的特性曲线作为负荷修正系数映射等。映射修正部53通过使用该负荷修正系数映射来确定与轮负荷的测量值相对应的修正增益Kw的值，并且修正μ梯度。具体地，映射修正部53将对3Dμ梯度特性映射(参见图37)的输入乘以1/Kw，并将3Dμ梯度特性映射的输出(参见图37)乘以Kw。

(2)此外，可以准备如图45所示的与轮负荷相对应的多个3Dμ梯度特性映射(特性面)，以根据轮负荷变化量来修正μ梯度。在这种情况下，根据轮负荷的测量值来指定或选择用于计算μ梯度的3Dμ梯度特性映射(特性面)。

(3)在第一实施例中，两个输入变量Fx/λ和Fy/βt与输出变量即抓地特性参数(μ梯度)之间的预定非线性关系为特性映射或特性图的形式。作为对比，可选地，将这种非线性关系处理为数学表达式的形式。此外，如果可以的话，可选地，将该非线性关系简化成线性关系。

(4)在第一实施例中，通过在各个方向上同时摆动纵向力和横向力、即通过广泛移动合力的方向来获得3Dμ梯度特性映射。作为代替，可选地，通过单独获得纵向(纵向力Fx)的μ梯度特性映射(2Dμ梯度特性映射)和横向(横向力Fy)的μ梯度特性映射(2Dμ梯度特性映射)并且补充这些μ梯度特性映射之间的间隙，来获得3Dμ梯度特性映射。在这种情况下，通过使用椭圆近似来补充μ梯度特性映射之间的间隙。

(5)在第一实施例中，系统被配置成通过进行转向控制(转向反作用力增加控制)来控制车辆的转弯运行状况或在横向上的运行状况。然而，系统可被配置成通过诸如VDC(VehicleDynamics Control，车辆动态控制)等的利用左右轮的纵向力之间的差进行的转弯控制来控制车辆运行状况。在这种情况下，系统可以实现更容易作出响应的车辆运行状况稳定化控制(侧滑防止控制)。

(6)在第一实施例中，车辆是前轮转向车辆。然而，车辆可以是具有可转向的后轮的后轮转向车辆。

(7)在第一实施例中，系统被配置成根据前轮μ梯度(抓地特性参数)和后轮μ梯度(抓地特性参数)来判断车辆特性或控制车辆运行状况。然而，系统可被配置成根据左轮μ梯度(抓地特性参数)和右轮μ梯度(抓地特性参数)来判断车辆特性或控制车辆运行状况。

(8)在第一实施例中，系统包括根据μ梯度控制纵向力的纵向力校正命令计算部49以及根据μ梯度控制转向反作用力的增加的转弯特性计算部50和转弯辅助命令计算部51。然而，系统可被配置成仅包括纵向力校正命令计算部49和转弯辅助命令计算部51(包含转弯特性计算部50)中的任一个。也就是说，系统可被配置成仅进行纵向力控制和转向反作用力增加控制之一。

在第一实施例中，包括滑移率估计部42、纵向力估计部43和Fx/λ计算部46的结构以及包括轮胎滑移角估计部44、横向力估计部45和Fy/βt计算部47的结构各自实现了以下的第一输入部和第二输入部中的任一个：该第一输入部设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力相对于车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入，并且该第二输入部设置作为在接地面处作用于车轮的、在不同于该第一方向的第二方向上的第二车轮力相对于车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入。此外，轮胎抓地状态计算部48实现了以下的输出部，该输出部根据第一输入部设置的第一输入和第二输入部设置的第二输入来确定作为表示车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出。也就是说，在第一实施例中，通过滑移率估计部42、纵向力估计部43、Fx/λ计算部46、轮胎滑移角估计部44、横向力估计部45、Fy/βt计算部47和轮胎抓地状态计算部48来实现车辆接地面摩擦状态估计设备。

在本实施例中，纵向力估计部43和横向力估计部45的任一个实现了检测第一车轮力的第一车轮力检测部。滑移率估计部42和轮胎滑移角估计部44的任一个实现了检测第一车轮滑移度的第一车轮滑移度检测部。Fx/λ计算部46和Fy/βt计算部47的任一个实现了以下的第一除算部，该第一除算部通过将第一车轮力检测部确定的第一车轮力除以第一车轮滑移度检测部检测到的第一车轮滑移度来确定第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值。纵向力估计部43和横向力估计部45中的另一个实现了检测第二车轮力的第二车轮力检测部。滑移率估计部42和轮胎滑移角估计部44中的另一个实现了检测第二车轮滑移度的第二车轮滑移度检测部。Fx/λ计算部46和Fy/βt计算部47中的任一个实现了以下的第二除算部，该第二除算部通过将第二车轮力检测部确定的第二车轮力除以第二车轮滑移度检测部检测到的第二车轮滑移度来确定第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值。

在第一实施例中，轮胎抓地状态计算部48(3Dμ梯度特性映射)实现了以下的输出部，该输出部仅根据第一车轮力相对于第一滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

此外，轮胎抓地状态计算部48(3Dμ梯度特性映射)实现了以下的输出部，该输出部根据在第一车轮力随着第一滑移度非线性地变化的非线性区域中的第一车轮力相对于第一滑移度的比值以及在第二车轮力随着第二滑移度非线性地变化的非线性区域中的第二车轮力相对于第二滑移度的比值，来确定抓地特性参数。

在第一实施例中，轮胎抓地状态计算部48(3Dμ梯度特性映射)实现了以下的输出部，该输出部根据由两个输出表示的两个输入变量和由输出表示的输出变量之间的预定非线性关系，基于第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值来确定抓地特性参数。在这种情况下，μ梯度实现了作为表示相对于轮胎摩擦极限的余量的量的抓地特性参数。

在第一实施例中，滑移率λ和滑移角βt是作为在纵向力Fx的方向和横向力Fy的方向上车轮相对于地面的滑移度的车轮滑移度(第一车轮滑移度和第二车轮滑移度)。轮胎抓地状态计算部48(3Dμ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部仅根据第一车轮力相对于第一滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

在第一实施例中，滑移率λ和滑移角βt是表示在车轮力(第一车轮力和第二车轮力)的方向上车轮相对于地面的相对速度矢量的量。轮胎抓地状态计算部48(3Dμ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

在第一实施例中，纵向力和横向力分别是作为作用于轮胎的第一方向上的轮胎力的第一车轮力和作为作用于轮胎的第二方向上的轮胎力的第二车轮力中的任一个。μ梯度(轮胎特性参数)是合成轮胎力相对于合成车轮滑移度的轮胎特性曲线的梯度的量，其中，合成车轮滑移度是在合成第一车轮力和第二车轮力的方向(合力F的方向)上产生的车轮滑移度，并且合成轮胎力是从第一车轮力和第二车轮力产生的合成轮胎力。轮胎抓地状态计算部48(μ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定轮胎特性曲线的梯度。

在第一实施例中，轮胎特性曲线(例如，图23和图24所示)实现了包括在合成车轮滑移度较小的小滑移区域中的线性部分和在合成车轮滑移度的绝对值增大到超出小滑移区域的大滑移区域中的非线性部分的轮胎特性曲线：在该线性部分中，合成轮胎力随着合成车轮滑移度的绝对值从0开始增大而从0开始线性地增大，并且在该非线性部分中，合成轮胎力随着合成车轮滑移度的绝对值增大而非线性地变化。随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个增大，轮胎特性参数从0增大至最大参数值。最大参数值表示轮胎特性曲线的线性部分的梯度。轮胎抓地状态计算部48(μ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值来确定轮胎特性曲线的非线性部分的梯度。

在第一实施例中，轮胎特性曲线包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有比高摩擦系数低的低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线。μ梯度(抓地特性参数)是表示高摩擦轮胎特性曲线和低摩擦轮胎特性曲线的梯度的量。滑移率估计部42、纵向力估计部43、Fx/λ计算部46、轮胎滑移角估计部44、横向力估计部45和Fy/βt计算部47实现了以下的输入部：该输入部根据轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值来确定车轮力相对于车轮滑移度的比值的当前值。轮胎抓地状态计算部48(μ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部根据车轮力相对于车轮滑移度的比值的当前值来确定抓地特性参数的当前值，并且将与轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值相对应的高摩擦轮胎特性曲线的梯度的值以及与轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值相对应的低摩擦轮胎特性曲线的梯度的值设置为彼此相等且等于抓地特性参数的当前值。

在第一实施例中，轮胎特性曲线是表示依赖于路面摩擦系数的轮胎特性的特性曲线。轮胎抓地状态计算部48(μ梯度特性映射)实现了以下的输出部：该输出部仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用路面摩擦系数，来确定轮胎特性曲线的梯度。

在第一实施例中，μ梯度(抓地特性参数)是随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个从预定临界比值开始增大而增大的函数。该预定临界比值是当μ梯度等于0时、第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值或第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值。在比该预定临界比值大的大比值区域中，随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个增大，抓地特性参数非线性地增大，使得抓地特性参数的增大相对于车轮力对车轮滑移度的比值的增大的比率增大。

在第一实施例中，在3Dμ梯度特性映射中，当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值等于预定临界比值时，抓地特性参数等于预定临界参数值。可选地，当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的一个等于该比值的范围中的最大值且另一个等于预定临界比值时，抓地特性参数等于预定临界参数值。此外，在3Dμ梯度特性映射中，当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个减小至预定临界比值以下时，抓地特性参数减小至预定临界参数值以下。在3Dμ梯度特性映射中，当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值这两者都增大至预定临界比值以上时，抓地特性参数增大至预定临界参数值以上。

在第一实施例中，纵向力校正命令计算部49实现了控制部。具体地，纵向力校正命令计算部49的纵向力减小控制模式实现了在抓地特性参数小于或等于临界参数值(与预定阈值Kx2相对应)的临界区域中进行的抓地恢复控制，以将抓地特性参数增大至临界参数值以上。纵向力校正命令计算部49的纵向力增大禁止控制模式实现了在抓地特性参数处于大于临界参数值但小于比该临界参数值大的预定阈值参数值(与预定阈值Kx1相对应)的边缘区域中时进行的抓地减弱防止控制，以防止抓地特性参数朝向临界参数值减小。纵向力校正命令计算部49的正常控制模式实现了在抓地特性参数大于预定阈值参数值时进行的抓地状态控制。

在第一实施例中，转弯特性计算部50实现了根据抓地特性参数来估计表示车辆稳定性的车辆稳定性参数的稳定性估计部。进一步，转弯特性计算部50实现了以下的稳定性估计部：该稳定性估计部根据第一车轮(前后轮中的一个或左右轮中的一个)的抓地特性参数和第二车轮(前后轮中的另一个或左右轮中的另一个)的抓地特性参数来估计车辆稳定性参数。

在第一实施例中，转弯辅助命令计算部51实现了根据车辆稳定性参数来控制车辆的车辆稳定性控制部。进一步，在第一实施例中，纵向力校正命令计算部49和转弯特性计算部50实现了根据抓地特性参数来估计车辆运行状况的车辆运行状况估计部。

在第一实施例中，轮胎抓地状态计算部48实现了以下的分解部：该分解部将抓地特性参数分解成横向上的横向分量和纵向上的纵向分量。转弯特性计算部50实现了根据分解部分解出的抓地特性参数的横向分量来估计车辆在横向上的横向运行状况的横向运行状况估计部。具体地，转弯特性计算部50实现了以下的车辆运行状况估计部：该车辆运行状况估计部(纵向运行状况估计部)根据车辆的第一车轮(前后轮中的一个)的轮胎特性参数的横向分量和车辆的第二车轮(前后轮中的另一个)的轮胎特性参数的横向分量，估计车辆在横向上的横向运行状况。转弯特性计算部50实现了根据抓地特性参数来估计车辆转弯特性的转弯特性估计部。纵向校正命令计算部49具有根据分解部分解出的抓地特性参数的纵向分量来估计车辆在纵向上的纵向运行状况的纵向运行状况估计部的功能。可以提供横向车辆运行状况估计部和纵向运行状况估计部中的至少一个。

在第一实施例中，纵向力校正命令计算部49和转弯辅助命令计算部51实现了根据车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况来控制车辆的车辆运行状况的车辆运行状况控制部。

此外，在第一实施例中，纵向力校正命令计算部49(具体地，纵向力增大禁止模式和纵向力减小控制模式)控制车辆运行状况控制致动器，以在抓地特性参数变低时增大该抓地特性参数。转弯辅助命令计算部51(转向反作用力增加控制)控制车辆运行状况控制致动器，以在抓地特性参数变低时增大该抓地特性参数。

在第一实施例中，转弯辅助命令计算部51(转向反作用力增加控制)控制车辆运行状况控制致动器，以在抓地特性参数变低时减小车轮滑移角。

在第一实施例中，通过以下的方法来实现一种用于估计车辆的车轮对接地面的抓地特性的车辆接地面摩擦状态估计方法，所述车辆接地面摩擦状态估计方法包括以下步骤：第一输入步骤，用于设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力相对于车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入；第二输入步骤，用于设置作为在接地面处作用于车轮的第二方向上的第二车轮力相对于车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；输出步骤，用于根据所述第一输入步骤设置的所述第一输入和所述第二输入步骤设置的所述第二输入，来确定作为表示所述车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出。

第一实施例的效果

(1)第一输入部设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力相对于车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入。第二输入部设置作为在接地面处作用于车轮的、在不同于第一方向的第二方向上的第二车轮力相对于车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入。根据通过第一设置步骤和第二设置步骤设置的第一输入和第二输入，输出部确定作为表示车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出。

通过使用车轮力相对于车轮滑移度的比值来配置轮胎特性(车轮的抓地特性)，可以在消除路面μ变化的影响的情况下确定轮胎特性。此外，无论车轮力的方向如何，都可以消除路面μ变化的影响，并且可以在不受路面μ变化的影响的情况下获得轮胎特性。因此，如果可以确定第一方向和第二方向上的车轮力和车轮滑移度，则根据第一实施例的估计系统可以根据车轮力相对于车轮滑移度的比值获得表示车轮抓地特性的抓地特性参数。根据表示车轮的抓地特性的抓地特性参数，系统可以适当地估计抓地状态。即使当车轮的抓地力处于极限区域中时，系统也可以适当地估计抓地状态，并由此适当地估计相对于摩擦极限的余量。

此外，可以仅根据纵向力和滑移率之间的关系或仅根据横向力和滑移角之间的关系来确定或获得抓地特性参数。换言之，可以在假设力仅在车轮的诸如纵向或横向等的一个方向上作用的前提下确定抓地特性参数。然而，在这种情况下，当在车辆转弯期间使车辆大幅加速或在制动期间使车辆转向时，检测抓地特性参数的准确度可能下降。作为对比，第一实施例的系统通过根据一个方向上车轮力和车轮滑移度的关系以及另一个方向上车轮力和车轮滑移度的关系来确定抓地特性参数，即使在诸如侧偏操作等期间进行急速加速的情况下，也可以准确地确定抓地特性参数。

(2)抓地特性参数是车轮力的变化相对于车轮滑移度的变化的比率。因此，第一实施例的系统可以基于车轮力的变化相对于车轮滑移度的变化量的比率来适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(3)输出部被配置为仅根据第一车轮力相对于第一滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

因而，利用不需要地面摩擦系数的结构，第一实施例的系统可以实现简单的结构而不需要针对摩擦系数的不同值的多个映射，并且可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(4)输出部被配置为根据在第一车轮力随着第一车轮滑移度非线性地变化的非线性区域中的、第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及在第二车轮力随着第二车轮滑移度非线性地变化的非线性区域中的、第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，来确定抓地特性参数。

可以将车轮力、车轮滑移度和抓地特性参数之间的关系重新布置成在车轮力根据车轮滑移度非线性地变化的非线性区域中的、车轮力相对于车轮滑移度的比值与抓地特性参数之间的预定关系的形式。输出部被配置为通过使用这种关系来确定抓地特性参数。因此，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(5)输出部被配置为根据由两个输入表示的两个输入变量和由输出表示的输出变量之间的预定非线性关系，基于第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值来确定抓地特性参数，并且该抓地特性参数是表示相对于轮胎摩擦极限的余量的量。

可以将车轮力、车轮滑移度和抓地特性参数之间的关系重新布置成能够根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值(根据两个输入变量)来设置抓地特性参数(输出变量)的预定关系的形式。可以将该抓地特性参数用公式表示为表示相对于轮胎摩擦极限的余量的量。输出部被配置成根据这种关系来确定抓地特性参数。因此，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(6)两个输入变量和输出变量之间的预定非线性关系采用特性曲面或数学公式的形式。

利用具有这种简化结构的输出部，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(7)第一车轮滑移度是车轮相对于地面的、在第一车轮力的方向上的滑移的程度，第二车轮滑移度是车轮相对于地面的、在第二车轮力的方向上的滑移的程度，抓地特性参数是表示车轮的抓地能力的变量，并且输出部被配置为仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

利用无需使用路面摩擦系数的结构，第一实施例的系统可以实现不需要针对路面摩擦系数的不同值的多个映射的结构，并且可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(8)第一车轮滑移度是表示车轮相对于地面的、在第一车轮力的方向上的相对速度矢量的量，第二车轮滑移度是表示车轮相对于地面的、在第二车轮力的方向上的相对速度矢量的量，并且输出部被配置为仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定抓地特性参数。

利用不需要地面的摩擦系数的结构，系统实现了不需要针对摩擦系数的不同值的多个映射的简单结构，并且该系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(9)第一车轮力是作用于轮胎的第一方向上的轮胎力，第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值是第一方向上的轮胎力相对于第一车轮滑移度的比值，第二车轮力是作用于轮胎的第二方向上的轮胎力，第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值是第二方向上的轮胎力相对于第二车轮滑移度的比值，并且抓地特性参数表示合成轮胎力相对于合成车轮滑移度的轮胎特性曲线的梯度，其中，合成车轮滑移度是在第一车轮力和第二车轮力的合成的方向上产生的车轮滑移度，并且合成轮胎力是从第一车轮力和第二车轮力产生的合成轮胎力。输出部被配置为仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用路面的摩擦系数，来确定轮胎特性曲线的梯度。

利用不需要地面的摩擦系数的结构，系统实现了不需要针对摩擦系数的不同值的多个映射的简单结构，并且该系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(10)轮胎特性曲线包括在合成车轮滑移度小的小滑移度区域中的线性部分和在合成车轮滑移度的绝对值增大至超出该小滑移区域的大滑移区域中的非线性部分：在该线性部分中，随着合成车轮滑移度的绝对值从0开始增大，合成轮胎力从0开始线性地增大，并且在该非线性部分中，随着合成车轮滑移度的绝对值增大，合成轮胎力非线性地变化。随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个增大，抓地特性参数从0增大至最大参数值。该最大参数值表示轮胎特性曲线的线性部分的梯度。输出部被配置为根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值确定轮胎特性曲线的非线性部分的梯度。

利用该结构，系统可以确定轮胎特性曲线的非线性部分的梯度，作为具有合成车轮滑移度和合成轮胎力的关系的形式的轮胎特性参数。

(11)轮胎特性曲线包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有比高摩擦系数低的低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线。抓地特性参数表示高摩擦轮胎特性曲线和低摩擦轮胎特性曲线的梯度。输入部被配置为根据轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值来确定车轮力相对于车轮滑移度的比值的当前值。输出部被配置为根据车轮力相对于车轮滑移度的比值的当前值来确定抓地特性参数的当前值，并将与轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值相对应的高摩擦轮胎特性曲线的梯度的值以及与轮胎力的当前值和车轮滑移度的当前值相对应的低摩擦轮胎特性曲线的梯度的值设置为彼此相等且等于抓地特性参数的当前值。

这样，通过使用包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有比高摩擦系数低的低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线的轮胎特性曲线，系统实现了不需要地面的摩擦系数的结构。利用不需要地面的摩擦系数的结构，系统实现了不需要针对摩擦系数的不同值的多个映射的简单结构，并且该系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(12)轮胎特性曲线是表示依赖于路面摩擦系数的轮胎特性的特性曲线，并且输出部被配置为仅根据第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值，而不使用路面摩擦系数，来确定轮胎特性曲线的梯度。

利用不需要地面的摩擦系数的结构，系统实现了不需要针对摩擦系数的不同值的多个映射的简单结构，并且该系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(13)抓地特性参数是随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个从预定临界比值开始增大而增大的函数。

通过使用为函数形式的抓地特性参数，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(14)在比预定临界比值大的大比值区域中，随着第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个增大，抓地特性参数非线性地增大，从而使得抓地特性参数的增大相对于车轮力对车轮滑移度的比值的增大的比率增大。

因而，通过使用具有预定特性的形式的抓地特性参数，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(15)当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值均等于预定临界比值时，抓地特性参数等于预定临界参数值。当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值中的至少一个减小至预定临界比值以下时，抓地特性参数减小至预定临界参数值以下。当第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值以及第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值均增大至预定临界比值以上时，抓地特性参数增大至预定临界参数值以上。

因而，通过使用明确具有预定特性的形式的抓地特性参数，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(16)第一车轮力和第二车轮力之一是作用于车轮的纵向力或驱动/制动力。通常，容易获得与施加至车轮的纵向力或驱动/制动力有关的信息。因此，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(17)第一车轮力和第二车轮力之一是作用于车轮的纵向力或驱动/制动力，与纵向力或驱动/制动力相对应的第一车轮滑移度和第二车轮滑移度之一是纵向滑移度，并且第一输入和第二输入之一是通过将纵向力或驱动/制动力除以纵向滑移度所获得的量。

因此，系统可以根据通过将纵向力或驱动/制动力除以纵向滑移度所获得的量来确定抓地特性参数。因而，系统可以容易地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(18)纵向滑移度是车轮的滑移率。通常，容易获得与车轮滑移率有关的信息。因此，系统可以容易地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(19)第一车轮力和第二车轮力之一是作用于车轮的轮胎横向力或轮胎侧偏力。通常，容易获得与轮胎横向力或轮胎侧偏力有关的信息。因此，系统可以容易地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(20)第一车轮力和第二车轮力之一是作用于车轮的轮胎横向力或轮胎侧偏力，与轮胎横向力或轮胎侧偏力相对应的第一车轮滑移度和第二车轮滑移度之一是横向滑移度，并且第一输入和第二输入之一是通过将轮胎横向力或轮胎侧偏力除以横向滑移度所获得的量。

因此，系统可以根据通过将轮胎横向力或轮胎侧偏力除以横向滑移度所获得的量来确定抓地特性参数，由此容易地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(21)横向滑移度是车轮的滑移角。通常，可以容易地获得与车轮的滑移角有关的信息。因此，系统可以容易地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(22)车轮力或各车轮力是左右轮各自的车轮力的合力。因此，通过使用平均化后的车轮力，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(23)第一输入和第二输入均是无量纲的量，并且输入部被配置为通过将车轮力相对于车轮滑移度的比值除以基准比值来设置无量纲的输入。因此，通过使用一般化的处理，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(24)抓地特性参数是无量纲的量，并且输出部被配置为通过将抓地特性参数除以基准参数来确定无量纲的量。因而，利用通过无量纲化而一般化的处理，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(25)输出部被配置为根据两个输入和输出之间的预定关系来基于这两个输入确定输出，并且可以利用以下的三维坐标系中的三维曲面来表示两个输入和输出之间的关系，在该三维坐标系中，第一轴表示作为第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值的第一输入，第二轴表示作为第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值的第二输入以及第三轴表示抓地特性参数。

因而，利用具有简单结构的输出部，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(26)第一轴表示横向力或侧偏力相对于横向滑移度的比值和纵向力或驱动/制动力相对于纵向滑移度的比值中的一个，并且第二轴表示横向力或侧偏力相对于横向滑移度的比值和纵向力或驱动/制动力相对于纵向滑移度的比值中的另一个。

因而，利用具有简单结构的输出部，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(27)第一轴、第二轴和第三轴均表示无量纲的量，第一轴和第二轴被配置成通过将各自的轴方向上的车轮力相对于车轮滑移度的比值除以基准比值来确定无量纲的量，并且第三轴被配置成通过将抓地特性参数除以基准参数来确定无量纲的量。

因而，利用通过无量纲化而一般化的处理，系统可以适当地估计抓地状态和相对于摩擦极限的余量。

(28)第一输入部包括：第一车轮力感测部，其感测第一车轮力；第一车轮滑移度感测部，其感测第一车轮滑移度；和第一除算部，其通过将第一车轮力感测部感测到的第一车轮力除以第一车轮滑移度感测部感测到的第一车轮滑移度来确定第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值。第二输入部包括：第二车轮力感测部，其感测第二车轮力；第二车轮滑移度感测部，其感测第二车轮滑移度；和第二除算部，其通过将第二车轮力感测部感测到的第二车轮力除以第二车轮滑移度感测部感测到的第二车轮滑移度来确定第二车轮力相对于第二车轮滑移度的比值。

(29)轮负荷感测部感测车轮的轮负荷，并且修正部根据轮负荷感测部感测到的轮负荷来修正输入和输出之间的关系。

因此，系统可以准确地获得抓地特性参数，而不受轮负荷的影响。

(30)轮负荷变化修正部根据轮负荷计算校正系数。上述修正部通过将第一输入和第二输入各自除以修正系数来分别修正第一输入和第二输入，并且通过将根据以上述方式修正后的第一输入和第二输入所确定的输出乘以修正系数来修正输出。因此，系统可以确定根据轮负荷适当修正后的抓地特性参数。系统可以准确地获得抓地特性参数，而不受轮负荷的影响。

(31)修正系数随着轮负荷增大而增大。因此，系统可以适当地确定与随着轮负荷增大而增大的抓地力相一致的抓地特性参数。

(32)修正系数的增大比率随着轮负荷增大而减小。因此，系统可以适当地确定与以增大的比率随着轮负荷增大而减小的方式增大的抓地力相一致的抓地特性参数。

(33)控制部进行抓地恢复控制和抓地减弱防止控制，其中，该抓地恢复控制用于在抓地特性参数小于或等于预定临界参数值的临界区域中，将抓地特性参数增大至该预定临界参数值以上，该抓地减弱防止控制用于当抓地特性参数处于大于预定临界参数值但小于预定阈值参数的边缘区域中时，防止该抓地特性参数向临界参数值减小，其中，预定阈值参数比预定临界参数值大。

因此，在抓地恢复控制中，系统可以通过促使驾驶员使方向盘返回来确保抓地力。在抓地减弱防止控制中，系统可以通过防止驾驶员将方向盘转动过大来防止抓地力减小。

(34)控制部被配置为在抓地特性参数大于预定阈值参数值时进行抓地状态控制。抓地状态控制是适合于确保正常抓地状态的情形的控制。因此，根据抓地特性参数，系统可以进行适合于正常抓地状态的控制。

(35)稳定性估计部被配置为根据抓地特性参数估计表示车辆稳定性的车辆稳定性参数。因此，系统可以根据抓地特性参数进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(36)第一输入部和第二输入部被配置为确定车辆的第一车轮的第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值、车辆的第一车轮的第二车轮力相对于第二车辆滑移度的比值、车辆的第二车轮的第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值和车辆的第二车轮的第二车轮力相对于第二车辆滑移度的比值。输出部被配置为根据第一车轮的第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值和第一车轮的第二车轮力相对于第二车辆滑移度的比值来确定第一车轮的抓地特性参数，并且根据第二车轮的第一车轮力相对于第一车轮滑移度的比值和第二车轮的第二车轮力相对于第二车辆滑移度的比值来确定第二车轮的抓地特性参数。稳定性估计部被配置为根据第一车轮的抓地特性参数和第二车轮的抓地特性参数来估计车辆稳定性参数。

因而，系统可以根据第一车轮的抓地特性参数和第二车轮的抓地特性参数来估计车辆稳定性参数。也就是说，系统可以根据第一车轮的抓地特性参数和第二车轮的抓地特性参数之间的差来估计车辆稳定性参数。

(37)车辆的第一车轮和第二车轮是车辆的前轮和后轮，或者是车辆的左轮和右轮。因此，系统可以根据前后轮之间或左右轮之间的抓地特性参数的差来估计车辆稳定性参数。

(38)稳定性控制部被配置为根据车辆稳定性参数控制车辆。因此，系统可以根据抓地特性参数进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(39)车辆运行状况估计部被配置为根据抓地特性参数来估计车辆运行状况。

(40)车辆接地面摩擦状态估计设备或系统包括将抓地特性参数分解成横向上的横向分量和纵向上的纵向分量的分解部，并且车辆运行状况估计部包括以下的纵向运行状况估计部和横向运行状况估计部中的至少一个：该纵向运行状况估计部根据分解部分解出的抓地特性参数的纵向分量估计车辆在纵向上的纵向运行状况，并且该横向运行状况估计部根据分解部分解出的抓地特性参数的横向分量估计车辆在横向上的横向运行状况。

因此，系统被配置成将抓地特性参数分解成纵向分量和横向分量。系统可以根据抓地特性参数的纵向分量和抓地特性参数的横向分量单独估计纵向上的车辆运行状况和横向上的车辆运行状况。

(41)横向运行状况估计部根据车辆的第一车轮的抓地特性参数的横向分量和车辆的第二车轮的抓地特性参数的横向分量估计车辆在横向上的横向运行状况。因而，系统可以根据第一车轮和第二车轮的抓地特性参数的横向分量适当地估计车辆的横向运行状况。

(42)车辆运行状况控制部根据车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况来控制车辆的车辆运行状况。例如，车辆运行状况控制部根据纵向运行状况估计部和横向运行状况估计部中的至少一个的估计结果，控制车辆的纵向运行状况和横向运行状况中的至少一个。因此，系统可以根据抓地特性参数进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(43)车辆运行状况控制部通过基于车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况控制车辆运行状况控制致动器(EPS马达7)，来控制车辆运行状况。因此，系统可以根据抓地特性参数进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(44)车辆运行状况控制致动器(EPS马达7)被用作辅助车辆驾驶员的转向力的转向力辅助致动器或者控制车辆的车轮转向角的车轮转向角控制致动器。因此，通过辅助驾驶员的转向努力或者控制车轮转向角，系统可以进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(45)车辆运行状况控制部被配置为以在抓地特性参数减小时增大该抓地特性参数的方式来控制车辆运行状况控制致动器(驱动/制动马达21)。

因此，系统可以通过增大抓地特性参数来恢复抓地力。也就是说，系统可以通过增大抓地特性参数来进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(46)车辆运行状况控制部被配置为以在抓地特性参数减小时减小车轮的滑移角的方式来控制车辆运行状况控制致动器。

因此，系统可以通过减小轮胎滑移角来恢复抓地力。也就是说，系统可以通过减小轮胎滑移角来进行用于使车辆运行状况稳定化的控制。

(47)车辆运行状况估计部被配置为根据抓地特性参数估计车辆转弯特性，并且车辆运行状况控制部被配置为根据车辆运行状况估计部估计出的车辆转弯特性来控制车辆的转弯运行状况。

因此，系统可以使用抓地特性参数估计车辆转弯特性，并且使用估计出的车辆转弯特性进行用以使车辆运行状况稳定化的控制。

(48)车辆运行状况估计部被配置为根据抓地特性参数估计车辆漂移趋势和车辆打转趋势中的至少一个，并且车辆运行状况控制部被配置为按降低车辆运行状况估计部估计出的车辆漂移趋势和车辆打转趋势中的至少一个的方式来控制车辆的转弯运行状况。

因此，系统可以根据抓地特性参数进行通过降低车辆漂移趋势或车辆打转趋势来使车辆转弯运行状况稳定化的控制。

(49)车轮转矩控制部(驱动/制动马达ECU 22和纵向力校正命令计算部49)根据抓地特性参数控制作为车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一的车轮转矩。

因此，系统可以通过控制车轮的制动转矩和驱动转矩中的至少一个来控制车轮的抓地特性，由此实现了所期望的车轮的抓地特性。

(50)车轮转矩控制部被配置为根据抓地特性参数的纵向分量控制车轮的制动转矩和驱动转矩中的至少一个。

通过使用抓地特性参数的纵向分量，系统可以适当地控制车轮的制动转矩和驱动转矩。

(51)车轮转矩控制部控制车轮转矩控制致动器(驱动/制动马达21)以控制车轮转矩。

因此，通过控制车轮转矩控制致动器，系统可以适当地控制车轮的制动转矩或驱动转矩。

(52)车轮转矩控制部被配置为，在抓地特性参数变成低于预定临界参数值(预定阈值Kx2)时，按减小车轮转矩直到抓地特性参数变成大于该预定临界参数值为止的方式，来控制车轮的制动转矩和驱动转矩中的至少一个。

因此，系统可以通过控制车轮的制动转矩或驱动转矩并使车轮的抓地特性成为期望的形式来恢复抓地力。

(53)车轮转矩控制部被配置为，在抓地特性参数处于大于预定临界参数值(预定阈值Kx2)且小于预定阈值(预定阈值Kx1)的区域中时，按抑制车轮转矩增大的方式来控制车轮的制动转矩和驱动转矩中的至少一个。

因此，系统可以通过控制车轮的制动转矩或驱动转矩并使车轮的抓地特性成为期望的形式来防止抓地力下降。

(54)如果在抓地特性参数大于预定临界参数值时接收到车辆驾驶员的增大纵向力的请求，车轮转矩控制部按增大车轮转矩直到轮胎特性参数变成小于预定阈值为止的方式，来控制车轮的制动转矩和驱动转矩中的至少一个。

因此，系统可以通过控制车轮的制动转矩或驱动转矩，来产生符合驾驶员的意图的纵向力并防止抓地力下降。

(55)预定临界参数值等于0。因此，系统可以根据在抓地特性等于0的点附近变为饱和的抓地力来控制车轮的制动转矩或驱动转矩。

第二实施例

结构

图46示意性示出根据第二实施例的车辆的概要结构。图47示出配置在车辆中的车辆行驶状态估计装置8的内部结构。如图46和图47所示，第二实施例的车辆的基本结构与图30和图31所示的第一实施例的车辆的基本结构大致相同。然而，在第二实施例中，车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR分别配置有轮毂传感器71_FL、71_FR、71_RL和71_RR。另一方面，第二实施例的系统不包括EPS的EPSECU 6、EPS马达7和转弯特性计算部50。在以下解释中，除非另外具体说明，根据第二实施例的车辆中的部件与第一实施例的车辆中具有相同附图标记的部件相同。在第二实施例中，如后面所述，系统被配置成单独控制车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力。因此，在这一点上，构成部件的处理与第一实施例中的处理不同。

滑移率估计部42根据车轮速度传感器5感测到的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的车轮速度以及车体速度计算部41计算出的车体速度，计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl、λ_rr。然后，滑移率估计部42将计算结果输出至Fx/λ计算部46。

纵向力估计部43根据驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR的转动速度和电流值，计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl、Fx_rr、在第一实施例中，纵向力估计部43确定左右轮的驱动/制动转矩T_Tir的总和，以分别获得前轮纵向力Fx_f和后轮纵向力Fx_r。作为对比，在第二实施例中，纵向力估计部43确定车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的驱动/制动马达21_FL、21_FR、21_RL和21_RR的驱动/制动转矩T_Tir，而无需将左右轮的驱动/制动转矩T_Tir相加。纵向力估计部43通过将车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的驱动/制动转矩T_Tir分别乘以动态半径，来计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl、Fx_rr。纵向力估计部43将计算结果(估计结果)输出至Fx/λ计算部46。

图46所示的轮毂传感器71_FL、71_FR、71_RL和71_RR分别感测作用于车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的横向力。轮毂传感器71_FL、71_FR、71_RL和71_RR将它们的感测结果输出至车辆行驶状态估计装置8(横向力估计部45)。

在车辆行驶状态估计装置8中，横向力估计部45根据轮毂传感器71_FL、71_FR、71_RL和71_RR的感测结果计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl、Fy_rr。横向力估计部45将计算结果输出至Fy/βt计算部47。

图47所示的轮胎滑移角估计部44以与第一实施例相同的方式估计车体滑移角(车辆侧滑角)β，并将估计出的车体滑移角β转换成前轮滑移角(轮胎滑移角)和后轮滑移角(轮胎滑移角)。

图48示出估计车辆侧滑角(滑移角)的轮胎侧滑角估计部44的结构的一个示例。图48的例子所示的结构未配置有β估计补偿器63和补偿增益K2。

此外，轮胎滑移角估计部44设置前轮滑移角βt_f作为左前轮的滑移角βt_fl和右前轮的滑移角βt_fr，并且设置后轮滑移角βt_r作为左后轮的滑移角βt_rl和右后轮的滑移角βt_rr。轮胎滑移角估计部44将由此获得的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr输出至Fy/βt计算部47。

Fx/λ计算部46根据滑移率估计部42计算出的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr以及纵向力估计部43计算出的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr，计算纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr相对于滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr的比值(Fx_fl/λ_fl、Fx_fr/λ_fr、Fx_rl/λ_rl和Fx_rr/λ_rr)。Fx/λ计算部46将计算结果输出至轮胎抓地状态计算部48。Fy/βt计算部47根据轮胎滑移角估计部44计算出的滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr以及横向力估计部45计算出的横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr，计算横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr相对于滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr的比值(Fy_fl/βt_fl、Fy_fr/βt_fr、Fy_rl/βt_rl和Fy_rr/βt_rr)。Fy/βt计算部47将计算结果输出至轮胎抓地状态计算部48。

轮胎抓地状态计算部(μ梯度计算部)48根据Fx/λ计算部46计算出的前后轮的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr相对于滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr的比值(Fx_fl/λ_fl、Fx_fr/λ_fr、Fx_rl/λ_rl和Fx_rr/λ_rr)以及Fy/βt计算部47计算出的横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr相对于滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr的比值(Fy_fl/βt_fl、Fy_fr/βt_fr、Fy_rl/βt_rl和Fy_rr/βt_rr)，估计车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR各自的抓地状态。也就是说，轮胎抓地状态计算部48估计车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR各自的μ梯度。为此，轮胎抓地状态计算部48具有如图29所示的3Dμ梯度特性映射。轮胎抓地状态计算部48具有分别针对车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的这种3Dμ梯度特性映射。例如，轮胎抓地状态计算部48保持存储在诸如存储器等的存储介质中的这种3Dμ梯度特性映射。

因此，轮胎抓地状态计算部48通过参考车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR中的相应车轮的3Dμ梯度特性映射，并且使用车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR中的相应车轮的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr相对于滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr的比值(Fx_fl/λ_fl、Fx_fr/λ_fr、Fx_rl/λ_rl和Fx_rr/λ_rr)以及车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR中的相应车轮的横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr相对于滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr的比值(Fy_fl/βt_fl、Fy_fr/βt_fr、Fy_rl/βt_rl和Fy_rr/βt_rr)作为输入，来计算(输出)车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR各自的μ梯度(γ/γ₀)(参见图37)。

纵向力校正命令计算部49根据车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的μ梯度进行用于防止车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR空转和抱死的控制处理。图49示出该控制处理的一个例子。如图49所示，首先，在步骤S51中，纵向力校正命令计算部49判断μ梯度是否大于预定阈值A1。预定阈值A1是实验值、经验值或理论值。例如，预定阈值A1是任意的正值。μ梯度是通过按γ/γ₀的形式进行无量纲化所获得的量。因此，预定阈值A1是考虑了无量纲化后所确定的值。

当μ梯度大于预定阈值A1(μ梯度＞A1)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S52。当μ梯度小于或等于预定阈值A1(μ梯度≤A1)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S53。

在步骤S52中，纵向力校正命令计算部49判断为车轮处于抓地状态(高抓地状态)，并且进行正常纵向力控制(正常控制模式)。因此，纵向力校正命令计算部49不将纵向力的控制校正命令输出至驱动/制动马达ECU 22。可选地，纵向力校正命令计算部49输出使得驱动/制动马达ECU 22能够进行正常纵向力控制的控制校正命令。然后，纵向力校正命令计算部49终止图49所示的处理。

在步骤S53中，纵向力校正命令计算部49判断μ梯度是否大于预定阈值A2。预定阈值A2是实验值、经验值或理论值。预定阈值A2小于预定阈值A1(A2＜A1)。例如，预定阈值A2是接近0的值。μ梯度是通过按γ/γ₀的形式进行无量纲化所获得的量。因此，预定阈值A2是考虑了无量纲化后所确定的值。

当μ梯度大于预定阈值A2(μ梯度＞A2)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S54。当μ梯度小于或等于预定阈值A2(μ梯度≤A2)时，纵向力校正命令计算部49进入步骤S55。

在步骤S54中，纵向力校正命令计算部49判断为抓地力尚未达到饱和点，并且进行用于抑制纵向力从当前水平进一步增大的纵向力控制(纵向力增大禁止控制模式)。因此，作为用于防止空转和抱死的控制，纵向力校正命令计算部49将用以基于加速器操作或制动器操作来抑制纵向力增大的控制校正命令输出至驱动/致动马达ECU 22。例如，纵向力校正命令计算部49输出被设置成与用于减去由加速器操作或制动器操作引起的纵向力的增大量的值相等的控制校正命令。然后，纵向力校正命令计算部49终止图49所示的处理。

在步骤S55中，纵向力校正命令计算部49判断为处于抓地力饱和的区域中，并且进行用以通过消耗纵向力来恢复抓地力的纵向力控制(纵向力减小控制模式)。因此，作为用于防止空转和抱死的控制，纵向力校正命令计算部49将用以减小纵向力的控制校正命令输出至驱动/制动马达ECU 22。例如，即使在加速器操作或制动器操作的情况下，纵向力校正命令计算部49也输出控制校正命令，以减小纵向力并消除由该操作引起的纵向力的增大。然后，纵向力校正命令计算部49终止图49的处理。

在这种情况下，纵向力校正命令计算部49基于μ梯度进行处理。纵向力校正命令计算部49根据车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR各自的μ梯度进行处理。

在上述针对单独控制的车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的车轮空转和抱死防止控制的例子中(参考图49)，彼此独立地调整车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR各自的纵向力。因此，车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR之间(例如，左右轮之间)出现驱动/转动转矩的差。由于由车轮空转和抱死防止控制引起的驱动/制动转矩差，因此车辆可能打转。此外，与车轮空转和抱死防止控制无关地，车辆可能因发生了轮胎侧滑而不能根据转向操作适当地转弯。因此，纵向力校正命令计算部49和转弯辅助命令计算部51进行针对这种车辆运行状况的处理。图50示出该处理的一个例子。首先，在步骤S61中，纵向力校正命令计算部49计算由车轮空转和抱死防止控制引起的左右轮的驱动/制动转矩差所产生的转弯力矩(横摆力矩)ΔM。

然后，在步骤S62中，转弯辅助命令计算部51计算预计在线性车辆特性部分要发生的基准横摆率。具体地，转弯辅助命令计算部51通过将车辆速度和转向角输入至(计算滑移角βt时使用的)线性两轮车辆模型中来计算基本横摆率γb。

在下一步骤S63中，转弯辅助命令计算部51计算车辆中实际生成的实际横摆率(感测到的横摆率)γ和在步骤S62中计算出的基本横摆率γb之间的差Δγ(＝γ-γb)。

随后，在步骤S64中，纵向力校正命令计算部49通过使用在步骤S61中计算出的转弯力矩ΔM和在步骤S63中计算出的横摆率差Δγ，根据以下数学表达式(9)计算转弯辅助转矩M_MTR。

M_MTR＝ΔM+G×Δγ…(9)

在该等式中，G是作为通过转弯而预先确定的常数的转弯辅助增益。

然后，纵向力校正命令计算部49将转弯控制的命令输出至驱动/制动马达ECU 22。因而，纵向力校正命令计算部49将用于产生左右纵向力差以实现根据数学表达式(9)计算出的转弯辅助转矩M_MTR的命令输出至驱动/制动马达ECU 22。

用于产生左右纵向力差的命令(用以实现M_MTR的命令)是用于针对μ梯度高的车轮产生纵向力的命令。在抑制转弯动作的情况下，该用于产生左右纵向力差的命令是用于增大转弯外侧上的车轮的制动力的命令，或者是用于增大转弯内侧上的车轮的驱动力的命令。在促成转弯动作的情况下，该用于产生左右纵向力差的命令是用于增大转弯外侧上的车轮的驱动力的命令，或者是用于增大转弯内侧上的车轮的制动力的命令。在发生不稳定车辆运行状况的情况下，由于减速在使车辆运行状况稳定化的方向上作用，因此仅通过增大制动力而不增大驱动力来进行转弯控制。此外，即使在这种情况下，如果驾驶员进行强硬的加速操作，则优选驾驶员的操作并且通过增大驱动力来进行转弯控制。

动作和操作

图51示出车辆行驶状态估计装置8的处理的一个例子。车辆行驶状态估计装置8在车辆行驶或移动期间进行该处理。

首先，在车辆行驶状态估计装置8中，车体速度计算部41计算车体速度(步骤S71)。在车辆行驶状态估计装置8中，滑移率估计部42根据车体速度计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr(步骤S72)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的轮胎滑移角估计部44计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr(步骤S73)。在车辆行驶状态估计装置8中，纵向力估计部43计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr(步骤S74)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的横向力估计部45计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr(步骤S75)。在车辆行驶状态估计装置8中，Fx/λ计算部46计算车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR的纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr相对于滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr的比值(Fx_fl/λ_fl、Fx_fr/λ_fr、Fx_rl/λ_rl和Fx_rr/λ_rr)(步骤S76)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的Fy/βt计算部47计算横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr相对于滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr的比值(Fy_fl/βt_fl、Fy_fr/βt_fr、Fy_rl/βt_rl和Fy_rr/βt_rr)(步骤S77)。

随后，车辆行驶状态估计装置8中的轮胎抓地状态计算部48基于3Dμ梯度特性映射来估计μ梯度(抓地特性参数)(步骤S78)。也就是说，轮胎抓地状态计算部48通过使用车轮的3Dμ梯度特性映射，计算与纵向力Fx_fl、Fx_fr、Fx_rl和Fx_rr相对于滑移率λ_fl、λ_fr、λ_rl和λ_rr的比值(Fx_fl/λ_fl、Fx_fr/λ_fr、Fx_rl/λ_rl和Fx_rr/λ_rr)以及横向力Fy_fl、Fy_fr、Fy_rl和Fy_rr相对于滑移角βt_fl、βt_fr、βt_rl和βt_rr的比值(Fy_fl/βt_fl、Fy_fr/βt_fr、Fy_rl/βt_rl和Fy_rr/βt_rr)相对应的、各车轮在行驶期间的μ梯度(γ/γ₀)。然后，车辆行驶状态估计装置8的纵向力校正命令计算部49进行用于防止各车轮11_FL、11_FR、11_RL和11_RR空转和抱死的纵向力控制(步骤S78)。此外，车辆行驶状态估计装置8中的纵向力校正命令计算部49和转弯辅助命令计算部51通过控制纵向力来进行转弯控制(步骤S79)。

因而，车辆行驶状态估计装置8通过根据μ梯度(抓地特性参数)按以下方式控制纵向力来进行空转和抱死防止控制以及转弯控制。

也就是说，当μ梯度大于预定阈值A1(μ梯度＞A1)时，车辆行驶状态估计装置8判断为满足该条件的车轮处于抓地状态，并且进行正常纵向力控制(正常控制模式)(S51→S52)。

此外，当μ梯度小于或等于预定阈值A1且大于预定阈值A2(A1≥μ梯度＞A2)时，车辆行驶状态估计装置8对满足该条件的车轮进行用以禁止纵向力增大的纵向力控制(空转和抱死防止控制、纵向力增大禁止控制模式)(S51→S53→S54)。因此，系统可以防止抓地力由于由驾驶员的加速器操作或制动器操作引起的纵向力增大而变得饱和。

此外，当μ梯度小于或等于预定阈值A2(A2≥μ梯度)时，车辆行驶状态估计装置8对满足该条件的车轮进行用以减小纵向力的纵向力控制(空转和抱死防止控制、纵向力减小控制模式)(S51→S53→S55)。利用该控制，即使抓地力饱和，系统也可以恢复抓地力。

在上述处理中，系统仅通过将μ梯度与预定阈值A1和A2进行比较来判断车轮的抓地状态。通过如此，即使当车轮的抓地力处于极限状态时，系统也适当地估计相对于摩擦极限的余量并且进行适合于估计出的余量的纵向力控制。

车辆行驶状态估计装置8计算由空转和抱死防止控制引起的左右轮之间的纵向力差所产生的转弯力矩ΔM(S61)。此外，车辆行驶状态估计装置8计算基准横摆率γb，并通过使用计算出的基准横摆率γb计算横摆率差Δγ(步骤S62和步骤S63)。然后，车辆行驶状态估计装置8根据计算出的转弯力矩ΔM和横摆率差Δγ计算转弯辅助转矩M_MTR。根据计算出的转弯辅助转矩M_MTR，车辆行驶状态估计装置8通过对μ梯度高的车轮产生纵向力来进行车辆转弯控制(步骤S64)。利用该控制，系统可以防止车辆因空转和抱死防止控制而打转。此外，即使在轮胎侧滑的情况下，系统也实现了与转向操作一致的转弯性能。

在第二实施例中，纵向力校正命令计算部49和转弯辅助命令计算部51实现了根据抓地特性参数来估计车辆运行状况的车辆运行状况估计部。

第二实施例的效果

(1)车辆运行状况估计部估计车辆运行状况，并且车辆运行状况控制部通过根据车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况控制车辆运行状况控制致动器(驱动/制动马达21)来控制车辆运行状况。

因此，系统可以根据抓地特性参数进行用于使车辆运行状况(包括车辆转弯运行状况)稳定化的控制。

车辆运行状况控制致动器(驱动/制动马达21)采用控制车辆的左右轮的纵向力的纵向力控制致动器的形式。因此，系统可以通过控制左右轮的纵向力来进行用于使车辆运行状况(包括车辆转弯运行状况)稳定化的控制。

(3)系统基于由纵向力控制(空转和抱死防止控制)引起的左右轮之间的驱动/制动转矩差所产生的转弯力矩ΔM进行车辆转弯控制。因此，系统可以防止车辆因纵向力控制(空转和抱死防止控制)而打转。

根据例示实施例的可能的解释之一，可以准备以下的权利要求。

X1)一种用于估计车辆的车轮对接地面的抓地特性的系统(设备或方法)，包括：第一输入元件(第一输入部或第一输入步骤)，设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一方向车轮力相对于车轮的第一方向车轮滑移度的比值的第一输入；第二输入元件(第二输入部或第二输入步骤)，设置作为在接地面处作用于车轮的、在不同于所述第一方向的第二方向上的第二方向车轮力相对于车轮的第二方向车轮滑移度的比值的第二输入；以及输出元件(输出部或输出步骤)，根据所述第一输入元件设置的第一输入和所述第二输入元件设置的第二输入，确定作为表示所述车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出。

X2)根据权利要求X1所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述第一方向是车轮的纵向，所述第二方向是车轮的横向，所述第一输入元件被配置为确定车轮的纵向车轮力相对于纵向车轮滑移度的比值作为所述第一输入，并且所述第二输入元件被配置为确定车轮的横向车轮力相对于横向车轮滑移度的比值作为所述第二输入。

X3)根据权利要求X1或X2所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述输出元件被配置为具有预定的2输入-1输出特性关系(如图37所示的关系等)，并且根据该特性关系，基于所述第一方向车轮力相对于所述第一方向车轮滑移度的比值以及所述第二方向车轮力相对于所述第二方向车轮滑移度的比值来确定所述抓地特性参数。

X4)根据权利要求X1～X3中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述抓地特性参数是表示在所述第一方向和所述第二方向之间的合成方向上，合成方向车轮力与合成方向车轮滑移度之间的特性曲线的梯度的量。

X4)根据权利要求X3或X4所述的系统(设备或方法)，其特征在于，随着所述第一输入和所述第二输入至少之一增大，利用上述特性关系确定的抓地特性参数从最小参数值增大至正的最大参数值。

X6)根据权利要求X5所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述系统还包括：轮负荷感测元件(轮负荷感测部或轮负荷感测步骤)，确定车轮的轮负荷；和修正元件(修正部或修正步骤)，被配置为以随着轮负荷增大而增大所述最大参数值的方式来修正所述特性关系。

X7)根据权利要求X1～X6中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述第一输入元件设置针对车辆的两个前轮的第一输入和针对车辆的两个后轮的第一输入，所述第二输入元件设置针对车辆的两个前轮的第二输入和针对车辆的两个后轮的第二输入，并且所述输出元件根据两个前轮的抓地特性关系，基于针对两个前轮的第一输入和第二输入来确定两个前轮的抓地特性参数，并且根据两个后轮的抓地特性关系，基于针对两个后轮的第一输入和第二输入来确定两个后轮的抓地特性参数。

X8)根据权利要求X1～X6中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述车辆是具有多个车轮(例如，4个、3个或2个车轮)的车辆，所述第一输入元件设置各车轮的第一输入，所述第二输入元件设置各车轮的第二输入，并且所述输出元件根据各车轮的抓地特性关系，基于各车轮的第一输入和第二输入来确定各车轮的抓地特性参数。

X9)根据权利要求X1～X6中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述车轮是不可转向轮(例如，后轮)。

X10)根据权利要求X1～X9中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述第二输入元件包括第二车轮力计算元件(第二车轮力计算部或第二车轮力计算步骤)(如图31所示的45等)，所述第二车轮力计算元件根据横摆率(例如，横摆率传感器2感测到的车辆横摆率)和横向加速度(例如，横向加速度传感器3计算出的车辆横向加速度)至少之一来计算所述第二方向车轮力。

X11)根据权利要求X1～X9中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述系统还包括感测所述第二方向车轮力的第二方向车轮力传感器(例如，轮毂传感器71)，并且所述第二输入元件包括第二车轮力估计元件(第二车轮力估计部或第二车轮力估计步骤)(例如，图44所示的45)，所述第二车轮力估计元件根据所述第二方向车轮力传感器的输出信号来确定所述第二方向车轮力。

X12)根据权利要求X1～X11中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述第一输入元件包括第一车轮力计算元件(43)，所述第一车轮力计算元件根据车轮纵向力控制致动器(例如，驱动/制动马达21)的工作状态(例如，转动速度或电流值)来计算所述第一方向车轮力。

X13)根据权利要求X1～X12中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述第一输入元件和所述第二输入元件这两者均被配置为在假设气胎拖距(pneumatic trail)等于0的前提下计算车轮力以及车轮力相对于车轮滑移度的比值。车轮力(横向车轮力、纵向车轮力、合成方向车轮力)是在接地面处作用于车轮的力，并且即使当气胎拖距等于0时，车轮力的大小也不等于0。

X14)根据权利要求X1～X13中任一项所述的系统(设备或方法)，其特征在于，所述输出元件被配置为根据由所述第一输入表示的第一输入变量、由所述第二输入表示的第二输入变量和由所述输出表示的输出变量之间的预定的2输出-1输入的特性关系，基于所述第一方向车轮力相对于所述第一方向滑移度的比值以及所述第二方向车轮力相对于所述第二方向滑移度的比值来确定所述抓地特性参数，所述特性关系表示当所述第二输入变量等于0时在车轮的纵向上的抓地特性曲线、当所述第一输入变量等于0时在车轮的横向上的抓地特性曲线以及当所述第一输入变量不等于0(正或负)且所述第二输入变量不等于0(正或负)时在车轮的倾斜方向上的抓地特性曲线。

本申请基于2008年10月29日提交的在先日本专利申请2008-278033。在此通过引用包含该专利申请的全部内容。此外，本发明与2008年4月16日提交的国际专利申请PCT/JP2008/057452相关。在此通过引用包含该国际专利申请的全部内容。

Claims (54)

1.一种车辆接地面摩擦状态估计设备，用于估计车辆的车轮对接地面的抓地特性，包括：

第一输入部，其设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力与车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入；

第二输入部，其设置作为在接地面处作用于车轮的第二方向上的第二车轮力与车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

输出部，其根据所述第一输入部设置的所述第一输入和所述第二输入部设置的所述第二输入，来确定作为表示车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出；

其中，所述输出部被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述抓地特性参数；以及

其中，所述第一车轮力是作用于轮胎的第一方向上的轮胎力，

所述第一车轮力相对于所述第一车轮滑移度的比值是所述第一方向上的轮胎力相对于所述第一车轮滑移度的比值，

所述第二车轮力是作用于轮胎的第二方向上的轮胎力，

所述第二车轮力相对于所述第二车轮滑移度的比值是所述第二方向上的轮胎力相对于所述第二车轮滑移度的比值，

所述抓地特性参数表示合成轮胎力相对于合成车轮滑移度的轮胎特性曲线的梯度，其中，所述合成车轮滑移度是在所述第一车轮力和所述第二车轮力的合成的方向上产生的车轮滑移度，所述合成轮胎力是从所述第一车轮力和所述第二车轮力产生的合成轮胎力，并且所述输出部被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述轮胎特性曲线的梯度。

2.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述抓地特性参数是车轮力的变化相对于车轮滑移度的变化的比率。

3.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述输出部被配置为根据在所述第一车轮力随着所述第一车轮滑移度非线性地变化的非线性区域中的、所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及在所述第二车轮力随着所述第二车轮滑移度非线性地变化的非线性区域中的、所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，来确定所述抓地特性参数。

4.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述输出部被配置为根据由所述第一输入与所述第二输入表示的两个输入变量和由所述输出表示的输出变量之间的预定非线性关系，基于所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，来确定所述抓地特性参数，并且所述抓地特性参数是表示相对于轮胎摩擦极限的余量的量。

5.根据权利要求4所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述两个输入变量和所述输出变量之间的预定非线性关系采用特性曲面或数学公式的形式。

6.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一车轮滑移度是车轮相对于地面的、在所述第一车轮力的方向上的滑移的程度，所述第二车轮滑移度是车轮相对于地面的、在所述第二车轮力的方向上的滑移的程度，所述抓地特性参数是表示车轮的抓地能力的变量，并且所述输出部被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述抓地特性参数。

7.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一车轮滑移度是表示车轮相对于地面的、在所述第一车轮力的方向上的相对速度矢量的量，所述第二车轮滑移度是表示车轮相对于地面的、在所述第二车轮力的方向上的相对速度矢量的量，并且所述输出部被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述抓地特性参数。

8.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述轮胎特性曲线包括在所述合成车轮滑移度小的小滑移区域中的线性部分和在所述合成车轮滑移度的绝对值增大到超出所述小滑移区域的大滑移区域中的非线性部分，在所述线性部分中，随着所述合成车轮滑移度的绝对值从0开始增大，所述合成轮胎力从0开始线性地增大，在所述非线性部分中，随着所述合成车轮滑移度的绝对值增大，所述合成轮胎力非线性地变化，

随着所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值至少之一增大，所述抓地特性参数从0增大至最大参数值，

所述最大参数值表示所述轮胎特性曲线的所述线性部分的梯度，以及

所述输出部被配置为根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值来确定所述轮胎特性曲线的所述非线性部分的梯度。

9.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述轮胎特性曲线包括针对具有高摩擦系数的高摩擦路面的高摩擦轮胎特性曲线和针对具有比所述高摩擦系数低的低摩擦系数的低摩擦路面的低摩擦轮胎特性曲线，

所述抓地特性参数表示所述高摩擦轮胎特性曲线的梯度和所述低摩擦轮胎特性曲线的梯度；

所述第一输入部被配置为根据所述第一方向上的轮胎力的当前值以及所述第一车轮滑移度的当前值来确定所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值的当前值，

所述第二输入部被配置为根据所述第二方向上的轮胎力的当前值以及所述第二车轮滑移度的当前值来确定所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值的当前值，以及

所述输出部被配置为根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值的当前值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值的当前值来确定所述抓地特性参数的当前值，并将与所述第一方向上的轮胎力的当前值和所述第二方向上的轮胎力的当前值以及所述第一车轮滑移度的当前值和所述第二车轮滑移度的当前值相对应的所述高摩擦轮胎特性曲线的梯度的值和所述低摩擦轮胎特性曲线的梯度的值设置为彼此相等且均等于所述抓地特性参数的当前值。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述轮胎特性曲线是表示依赖于路面摩擦系数的轮胎特性的特性曲线，并且所述输出部被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用所述路面摩擦系数，来确定所述轮胎特性曲线的梯度。

11.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述抓地特性参数是随着所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值至少之一从预定临界比值开始增大而增大的函数。

12.根据权利要求11所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，在比所述预定临界比值大的大比值区域中，随着所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值至少之一增大，所述抓地特性参数非线性地增大，从而使得所述抓地特性参数的增大相对于所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值至少之一的增大的比率增大。

13.根据权利要求11或12所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，当所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值均等于所述预定临界比值时，所述抓地特性参数等于预定临界参数值，

当所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值至少之一减小至所述预定临界比值以下时，所述抓地特性参数减小至所述预定临界参数值以下，以及

当所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值均增大至所述预定临界比值以上时，所述抓地特性参数增大至所述预定临界参数值以上。

14.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一车轮力和所述第二车轮力之一是作用于车轮的纵向力或驱动/制动力。

15.根据权利要求14所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，当所述第一车轮力和所述第二车轮力之一是所述纵向力或驱动/制动力时，与所述纵向力或驱动/制动力相对应的所述第一车轮滑移度和所述第二车轮滑移度之一是纵向滑移度，并且所述第一输入和所述第二输入之一是通过将所述纵向力或驱动/制动力除以所述纵向滑移度所获得的量。

16.根据权利要求15所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述纵向滑移度是车轮的滑移率。

17.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一车轮力和所述第二车轮力之一是作用于车轮的轮胎横向力或轮胎侧偏力。

18.根据权利要求17所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，当所述第一车轮力和所述第二车轮力之一是所述轮胎横向力或轮胎侧偏力时，与所述轮胎横向力或轮胎侧偏力相对应的所述第一车轮滑移度和所述第二车轮滑移度之一是横向滑移度，并且所述第一输入和所述第二输入之一是通过将所述轮胎横向力或轮胎侧偏力除以所述横向滑移度所获得的量。

19.根据权利要求18所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述横向滑移度是车轮的滑移角。

20.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一车轮力和所述第二车轮力各自是左右轮的车轮力的合力。

21.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一输入和所述第二输入均是无量纲的量，以及

所述第一输入部以及所述第二输入部被配置为分别通过将所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值除以基准比值来设置无量纲的输入。

22.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述抓地特性参数是无量纲的量，以及

所述输出部被配置为通过将所述抓地特性参数除以基准参数来确定无量纲的量。

23.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述输出部被配置为根据所述第一输入和所述第二输入与所述输出之间的预定关系来基于所述第一输入和所述第二输入确定所述输出，并且利用以下的三维坐标系中的三维曲面来表示所述第一输入和所述第二输入与所述输出之间的关系，在该三维坐标系中，第一轴表示作为所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值的所述第一输入，第二轴表示作为所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值的所述第二输入，以及第三轴表示所述抓地特性参数。

24.根据权利要求23所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一轴表示横向力或侧偏力与横向滑移度的比值和纵向力或驱动/制动力与纵向滑移度的比值中的一个，以及

所述第二轴表示横向力或侧偏力与横向滑移度的比值和纵向力或驱动/制动力与纵向滑移度的比值中的另一个。

25.根据权利要求23或24所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴表示无量纲的量，

所述第一轴和所述第二轴被配置成通过将各自的轴方向上的车轮力与车轮滑移度的比值除以基准比值来确定无量纲的量，以及

所述第三轴被配置成通过将所述抓地特性参数除以基准参数来确定无量纲的量。

26.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，

所述第一输入部包括：

第一车轮力感测部，其感测所述第一车轮力；

第一车轮滑移度感测部，其感测所述第一车轮滑移度；和

第一除算部，其通过将所述第一车轮力感测部感测到的第一车轮力除以所述第一车轮滑移度感测部感测到的第一车轮滑移度来确定所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值；以及

所述第二输入部包括：

第二车轮力感测部，其感测所述第二车轮力；

第二车轮滑移度感测部，其感测所述第二车轮滑移度；和

第二除算部，其通过将所述第二车轮力感测部感测到的第二车轮力除以所述第二车轮滑移度感测部感测到的第二车轮滑移度来确定所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值。

27.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括：

轮负荷感测部，其感测车轮的轮负荷；和

修正部，其根据所述轮负荷感测部感测到的轮负荷来修正所述第一输入和所述第二输入与所述输出之间的关系。

28.根据权利要求27所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述轮负荷计算修正系数的轮负荷变化修正部，以及

所述修正部被配置为通过将所述第一输入和所述第二输入各自除以所述修正系数来分别修正所述第一输入和所述第二输入，并通过将根据以上述方式修正后的第一输入和第二输入所确定的输出乘以所述修正系数来修正所述输出。

29.根据权利要求28所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述修正系数随着所述轮负荷增大而增大。

30.根据权利要求29所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述修正系数的增大比率随着所述轮负荷增大而减小。

31.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括进行抓地恢复控制和抓地减弱防止控制的控制部，其中，所述抓地恢复控制用于在抓地特性参数小于或等于预定临界参数值的临界区域中将所述抓地特性参数增大至所述预定临界参数值以上，所述抓地减弱防止控制用于在所述抓地特性参数位于抓地特性参数大于所述预定临界参数值且小于预定阈值参数值的边缘区域中时防止所述抓地特性参数朝向所述预定临界参数值减小，其中，所述预定阈值参数值比所述预定临界参数值大。

32.根据权利要求31所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述控制部在所述抓地特性参数大于所述预定阈值参数值时进行抓地状态控制。

33.根据权利要求31所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述抓地特性参数确定表示车辆稳定性的车辆稳定性参数的稳定性估计部。

34.根据权利要求33所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述第一输入部和所述第二输入部被配置为确定车辆的第一车轮的第一车轮力与第一车轮滑移度的比值、所述车辆的所述第一车轮的第二车轮力与第二车轮滑移度的比值、所述车辆的第二车轮的第一车轮力与第一车轮滑移度的比值和所述车辆的所述第二车轮的第二车轮力与第二车轮滑移度的比值，

所述输出部被配置为基于所述第一车轮的所述第一车轮力与第一车轮滑移度的比值和所述第一车轮的所述第二车轮力与第二车轮滑移度的比值来确定所述第一车轮的抓地特性参数，并且基于所述第二车轮的所述第一车轮力与第一车轮滑移度的比值和所述第二车轮的所述第二车轮力与第二车轮滑移度的比值来确定所述第二车轮的抓地特性参数，以及

所述稳定性估计部被配置为根据所述第一车轮的抓地特性参数和所述第二车轮的抓地特性参数来估计所述车辆稳定性参数。

35.根据权利要求34所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆的所述第一车轮和所述第二车轮是所述车辆的前轮和后轮，或者是所述车辆的左轮和右轮。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述车辆稳定性参数来控制车辆的稳定性控制部。

37.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述抓地特性参数估计车辆运行状况的车辆运行状况估计部。

38.根据权利要求37所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况估计部包括分解部并包括纵向运行状况估计部和横向运行状况估计部至少之一，

所述分解部将所述抓地特性参数分解成横向上的横向分量和纵向上的纵向分量，

所述纵向运行状况估计部根据所述分解部分解出的所述抓地特性参数的纵向分量，估计所述车辆在纵向上的纵向运行状况，以及

所述横向运行状况估计部根据所述分解部分解出的所述抓地特性参数的横向分量，估计所述车辆在横向上的横向运行状况。

39.根据权利要求38所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述横向运行状况估计部根据车辆的第一车轮的所述抓地特性参数的横向分量和所述车辆的第二车轮的抓地特性参数的横向分量，估计所述车辆在横向上的横向运行状况。

40.根据权利要求37所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况来控制车辆的车辆运行状况的车辆运行状况控制部。

41.根据权利要求40所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括车辆运行状况控制致动器，并且所述车辆运行状况控制部被配置为通过根据所述车辆运行状况估计部估计出的车辆运行状况控制所述车辆运行状况控制致动器来控制车辆的车辆运行状况。

42.根据权利要求41所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况控制致动器包括以下的至少之一：

转向力辅助致动器，其辅助车辆驾驶员的转向力；

纵向力控制致动器，其控制车辆的左右轮的纵向力；和

车轮转向角控制致动器，其控制车辆的车轮转向角。

43.根据权利要求41所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况控制部被配置为按所述抓地特性参数减小时增大所述抓地特性参数的方式来控制所述车辆运行状况控制致动器。

44.根据权利要求41所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况控制部被配置为按所述抓地特性参数减小时减小车轮的滑移角的方式来控制所述车辆运行状况控制致动器。

45.根据权利要求40至44中任一项所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况估计部被配置为根据所述抓地特性参数估计车辆转弯特性，并且所述车辆运行状况控制部被配置为根据所述车辆运行状况估计部估计出的车辆转弯特性来控制车辆的转弯运行状况。

46.根据权利要求45所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车辆运行状况估计部被配置为根据所述抓地特性参数估计车辆漂移趋势和车辆打转趋势至少之一，并且所述车辆运行状况控制部被配置为按减小所述车辆运行状况估计部估计出的所述车辆漂移趋势和所述车辆打转趋势至少之一的方式来控制车辆的转弯运行状况。

47.根据权利要求1所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括根据所述抓地特性参数控制车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一的车轮转矩控制部。

48.根据权利要求47所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车轮转矩控制部被配置为根据所述抓地特性参数的纵向分量控制车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一。

49.根据权利要求47或48所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，还包括控制车轮转矩的车轮转矩控制致动器，并且所述车轮转矩控制部被配置为控制所述车轮转矩控制致动器。

50.根据权利要求47所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车轮转矩控制部被配置为，在所述抓地特性参数变成低于预定临界参数值时，按减小车轮转矩直到所述抓地特性参数变成大于所述预定临界参数值为止的方式，来控制车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一。

51.根据权利要求47所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车轮转矩控制部被配置为，在所述抓地特性参数位于大于预定临界参数值且小于预定阈值的区域中时，按抑制车轮转矩增大的方式来控制车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一。

52.根据权利要求47所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述车轮转矩控制部被配置为，如果在所述抓地特性参数大于预定临界参数值时接收到车辆驾驶员的增大纵向力的请求，按增大车轮转矩直到所述抓地特性参数变成小于预定阈值为止的方式，来控制车轮的制动转矩和驱动转矩至少之一。

53.根据权利要求50至52中任一项所述的车辆接地面摩擦状态估计设备，其特征在于，所述预定临界参数值等于0。

54.一种车辆接地面摩擦状态估计方法，用于估计车辆的车轮对接地面的抓地特性，包括：

第一输入步骤，用于设置作为在接地面处作用于车轮的第一方向上的第一车轮力与车轮的第一车轮滑移度的比值的第一输入；

第二输入步骤，用于设置作为在接地面处作用于车轮的第二方向上的第二车轮力与车轮的第二车轮滑移度的比值的第二输入，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

输出步骤，用于根据所述第一输入步骤设置的所述第一输入和所述第二输入步骤设置的所述第二输入，来确定作为表示车轮的抓地特性的抓地特性参数的输出；

其中，所述输出步骤被配置为仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述抓地特性参数；以及

其中，所述第一车轮力是作用于轮胎的第一方向上的轮胎力，

所述第一车轮力相对于所述第一车轮滑移度的比值是所述第一方向上的轮胎力相对于所述第一车轮滑移度的比值，

所述第二车轮力是作用于轮胎的第二方向上的轮胎力，

所述第二车轮力相对于所述第二车轮滑移度的比值是所述第二方向上的轮胎力相对于所述第二车轮滑移度的比值，

所述抓地特性参数表示合成轮胎力相对于合成车轮滑移度的轮胎特性曲线的梯度，其中，所述合成车轮滑移度是在所述第一车轮力和所述第二车轮力的合成的方向上产生的车轮滑移度，所述合成轮胎力是从所述第一车轮力和所述第二车轮力产生的合成轮胎力，并且在所述输出步骤中，仅根据所述第一车轮力与所述第一车轮滑移度的比值以及所述第二车轮力与所述第二车轮滑移度的比值，而不使用地面的摩擦系数，来确定所述轮胎特性曲线的梯度。