(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における車輪に備えられたタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、前記振動検出部の検出信号を信号処理して前記タイヤと路面との間の摩擦係数を示すデータであるμデータを生成する信号処理部（１３）と、前記μデータを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）を備えていると共に、
前記送信機から送信された前記μデータを受信する受信機（２１）と、前記μデータから前記摩擦係数を推定する摩擦係数推定部（２２ｃ）、前記摩擦係数に基づいて前記車両の制動距離を取得する制動距離取得部（２２ｅ）および前記制動距離に応じて前記車両の加減速制御を行うことを行う加減速制御部（２２ｇ）を含む走行制御部（２２）と、を有する車両側装置（２）を備え、
前記信号処理部は、前記トレッドのうち前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間を接地区間として、該接地区間中に前記検出信号に含まれる高周波成分を積分して算出される高周波成分のレベルを前記μデータとして生成し、
前記摩擦係数推定部は、前記μデータとして、前記高周波成分のレベルから前記摩擦係数を推定することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記走行制御部は、
前記車両と先行車両との間の車間距離を演算する演算部（２２ｂ）と、
前記車間距離が前記制動距離以下になると前記車両の減速を指令する加減速指令部（２２ｆ）と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記タイヤ側装置は、前記信号処理部にて、前記振動検出部の検出信号に基づいて前記タイヤにおける路面との接地長に関するデータである接地長データを出力すると共に、前記送信機を通じて前記接地長データを送信させ、
前記車両側装置は、前記車両の速度である車速を取得する車速取得部（２２ａ）と、前記車速および前記接地長データに基づいて前記接地長を演算すると共に該接地長に基づいて接地荷重を演算する接地荷重演算部（２２ｄ）と、を有し、
前記制動距離取得部は、前記摩擦係数に加えて前記接地荷重に基づいて前記制動距離を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行車両などとの衝突を回避するように車両の加減速制御を行う車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、先行車両との衝突を回避するように車両の加減速制御を行うものとして、アダプティブクルーズコントロール（以下、ＡＣＣという）や衝突被害軽減ブレーキシステム（例えば、プリクラッシュセーフティシステム（ＰＣＳ：登録商標））がある。ＡＣＣは、先行車両との車間距離を走行速度に応じて調整し、先行車両と自車両との衝突を回避するように車両の加減速制御を行う（例えば特許文献１参照）。衝突被害軽減ブレーキシステムは、先行車両などの障害物との距離と制動距離とを比較し、運転者に警告を行ったり、ブレーキ力を発生させることで障害物と自車両との衝突を回避するように車両の加減速制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６２８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムでは、タイヤと路面との間の摩擦係数μ、つまりグリップ力が高い値であること（例えば、μ＝０．８）を前提として車両の加減速制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、例えば雪道や凍結路のように走行路面の路面μが低い低μ路面である場合やタイヤ摩耗が生じた場合のように、タイヤと路面との間の摩擦係数μが低下しているとき、グリップ力が低下して制動距離が伸びることになる。また、タイヤ空気圧が低下していたり、車輪の接地荷重が過大である場合にも、同様に、制動距離が伸び得る。これらの場合、タイヤと路面との間の摩擦係数μが高い値であることを前提として車両の加減速制御を行うと、的確な制御が行えない可能性がある。例えば、ＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムにおいては、適切な車間距離を保てない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、タイヤと路面との間の摩擦係数μの変化に基づいて、より適切に車両の加減速制御を行うことが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１ないし３に記載の発明では、車両における車輪に備えられたタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、振動検出部の検出信号を信号処理してタイヤと路面との間の摩擦係数を示すデータであるμデータを生成する信号処理部（１３）と、μデータを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）を備えていると共に、送信機から送信されたμデータを受信する受信機（２１）と、μデータから摩擦係数を推定する摩擦係数推定部（２２ｃ）、摩擦係数に基づいて車両の制動距離を取得する制動距離取得部（２２ｅ）および制動距離に応じて車両の加減速制御を行うことを行う加減速制御部（２２ｇ）を含む走行制御部（２２）と、を有する車両側装置（２）を備え、信号処理部は、トレッドのうち振動検出部の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間を接地区間として、該接地区間中に検出信号に含まれる高周波成分を積分して算出される高周波成分のレベルをμデータとして生成し、摩擦係数推定部は、μデータとして、高周波成分のレベルから摩擦係数を推定することを特徴としている。
【０００８】
このように、タイヤ側装置から車両側装置に対してタイヤと路面との摩擦係数を伝え、摩擦係数に応じて車両の加減速制御を行うようにしている。具体的には、摩擦係数μに応じて制動距離を推定し、この制動距離に応じて車両の加減速制御を行っている。このため、摩擦係数に応じて推定された制動距離に応じて加減速のタイミングを変えることが可能となる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車両制御装置１００の全体のブロック構成を示した図である。
【図２】タイヤ側装置１が取り付けられたタイヤ３の断面模式図である。
【図３】タイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧波形図である。
【図４（ａ）】アスファルト路のように路面摩擦係数（以下、μという）が比較的大きな高μ路面を走行している場合における振動発電素子１１の出力電圧の変化を示した図である。
【図４（ｂ）】凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における振動発電素子１１の出力電圧の変化を示した図である。
【図５】高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。
【図６】摩擦係数μおよび接地荷重と制動距離との関係を示した図である。
【図７】先行車両と自車両との間の車間距離と摩擦係数μの変化に応じた制動開始位置との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜５を参照して、本実施形態にかかる車両制御装置１００について説明する。本実施形態にかかる車両制御装置１００は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面における振動に基づいて走行中の路面状況を推定し、この推定結果に基づいて車両の加減速制御を行うものとして用いられる。
【００１３】
図１に示すように車両制御装置１００は、タイヤ側に設けられたタイヤ側装置１と、車体側に備えられた車両側装置２とを有する構成とされている。車両制御装置１００は、タイヤ側装置１よりタイヤと走行中の路面との間の摩擦係数μを示すデータ（以下、μデータという）やタイヤの接地長に対応する接地時間に関するデータ（以下、接地長データという）を送信する。そして、車両制御装置１００は、車両側装置２がタイヤ側装置１から送信されたμデータや接地長データを受信し、それらのデータに基づいて摩擦係数μや接地長を推定すると共に制動距離を取得し、取得した制動距離に基づいて加減速制御を行う。具体的には、タイヤ側装置１および車両側装置２は、以下のように構成されている。
【００１４】
タイヤ側装置１は、図１に示すように、振動発電素子１１、電力供給回路１２、信号処理回路部１３、および送信機１４を備えた構成とされ、図２に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。
【００１５】
振動発電素子１１は、タイヤ３が回転する際にタイヤ側装置１が描く円軌道に対して接する方向、つまりタイヤ接線方向（図２中の矢印Ｘの方向）の振動に応じた検出信号を出力する振動検出部を構成するものである。本実施形態の場合、振動発電素子１１でタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力させるのに加えて、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それに基づいてタイヤ側装置１の電源を生成している。このため、振動発電素子１１は、タイヤ接線方向の振動に対して発電するように配設されている。このような振動発電素子１１としては、例えば静電誘導型の発電素子（エレクトレット）、圧電素子、摩擦式、磁歪式、電磁誘導型の素子を適用できる。また、発電用途を加味しないタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力するだけであれば他のもの、例えば加速度センサなどを用いることもできる。
【００１６】
例えば振動発電素子１１として静電誘導型の発電素子を用いる場合には、マイナスの電荷を帯びる下部電極に対して静電誘導によってプラスに帯電させられる上部電極が水平方向に振動させられると、静電誘導による電荷が変動し、起電力を生じることで発電する。このような振動発電素子１１の発電に基づいて、タイヤ側装置１の電源を生成すると共に、タイヤ接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を生成する。
【００１７】
すなわち、車両制御装置１００が備えられた車両が走行する際には、タイヤ３の回転運動や路面の凹凸などの種々の要因によって、タイヤ３のトレッド３１に振動が生じる。この振動が振動発電素子１１に伝わることで、振動発電素子１１による発電が行われ、それが電力供給回路１２に伝えられることでタイヤ側装置１の電源が生成される。また、振動発電素子１１の発電の際の出力電圧が振動の大きさに応じて変化することから、振動発電素子１１の出力電圧をタイヤ接線方向の振動の大きさを表す検出信号として信号処理回路部１３に伝えるようにしている。なお、振動発電素子１１の出力電圧は、上部電極が振動によって往復動することから、交流電圧となる。
【００１８】
電力供給回路１２は、振動発電素子１１の出力電圧に基づいて蓄電して電源を生成し、電力を信号処理回路部１３および送信機１４に供給するための回路であり、整流回路１５および蓄電回路１６を備えた構成とされている。
【００１９】
整流回路１５は、振動発電素子１１より出力される交流電圧を直流変換する公知の回路である。振動発電素子１１で出力される交流電圧は、この整流回路１５で直流変換され、蓄電回路１６に出力される。整流回路１５は、全波整流回路であっても半波整流回路であってもよい。
【００２０】
蓄電回路１６は、整流回路１５より印加される直流電圧を蓄電するための回路であり、コンデンサなどによって構成される。振動発電素子１１の出力電圧は、整流回路１５を介して蓄電回路１６で蓄電され、ここで蓄電された電圧を電源として、タイヤ側装置１が備える信号処理回路部１３や送信機１４などへの電力供給を行っている。また、電力供給回路１２が蓄電回路１６を備えることによって、振動発電素子１１が余剰に発電している時にはその余剰分を蓄電しておき、発電量が不足している場合に、その不足分を補えるようになっている。
【００２１】
信号処理回路部１３は、信号処理部に相当する部分であり、振動発電素子１１の出力電圧をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面状況を表すデータを得て、それを送信機１４に伝える役割を果たす。すなわち、信号処理回路部１３は、振動発電素子１１の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における振動発電素子１１の接地区間（つまり、タイヤ３のトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間）を抽出している。そして、この振動発電素子１１の接地区間中の検出信号に含まれる高周波成分が路面状況を表していることから、この高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面状況を表すデータを生成し、送信機１４に伝えている。同様に、信号処理回路部１３は、振動発電素子１１の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における振動発電素子１１の接地時間を計測している。この振動発電素子１１の接地時間がタイヤ３の接地面における接地長に関するデータとなることから、この接地時間を表すデータを送信機１４に伝えている。
【００２２】
具体的には、信号処理回路部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って上記処理を行っている。そして、信号処理回路部１３は、それらの処理を行う機能部としてピーク検出部１３ａや接地時間計測部１３ｂおよび高周波レベル算出部１３ｃを備えている。
【００２３】
ピーク検出部１３ａは、振動発電素子１１の出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出する。タイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧波形は例えば図３に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、振動発電素子１１の出力電圧が極大値をとる。ピーク検出部１３ａでは、この振動発電素子１１の出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図３に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、振動発電素子１１の出力電圧が極小値をとる。ピーク検出部１３ａでは、この振動発電素子１１の出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。
【００２４】
振動発電素子１１が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が接地する際、振動発電素子１１の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、振動発電素子１１の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、振動発電素子１１の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、振動発電素子１１の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、振動発電素子１１が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。
【００２５】
そして、ピーク検出部１３ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出して接地時間計測部１３ｂに伝えている。ここでいう第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータとは、第１ピーク値から第２ピーク値に至るまでの期間を含めた所定期間中の検出信号そのものを示している。このときの第１ピーク値から第２ピーク値に至るまでの期間を含めた所定期間の時間設定については、例えばタイヤ１回転分とすることができる。タイヤ１回転分の期間については、タイヤ３の過負荷状態の判定を行いたい車速、例えば車速範囲が４０〜１２０ｋｍ／ｈ以下のときを想定し、その速度範囲において少なくともタイヤ１回転以上のデータが入る時間としている。４０〜１２０ｋｍ／ｈの速度範囲の場合、最低速度４０ｋｍ／ｈでタイヤ１回転以上となる時間（例えば２５０ｍｓ）に設定している。また、第１ピーク値となるタイミングから次に第１ピーク値となるタイミングまでとしても良い。なお、ここではピーク検出部１３ａにて第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出して接地時間計測部１３ｂに伝えているが、第１、第２ピーク値を得たタイミングに関するデータのみを接地時間計測部１３ｂに伝えるようにしても良い。
【００２６】
同様に、ピーク検出部１３ａは、第１、第２ピーク値を得ると、第１ピーク値と第２ピーク値との間の期間を抽出することで振動発電素子１１の接地区間を抽出し、接地区間中であることを高周波レベル算出部１３ｃに伝える。上記と同様に、ピーク検出部１３ａにて第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出して高周波レベル算出部１３ｃに伝えても良いし、第１、第２ピーク値を得たタイミングに関するデータを高周波レベル算出部１３ｃに伝えるようにしても良い。
【００２７】
また、振動発電素子１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが振動発電素子１１の接地終了時となるため、ピーク検出部１３ａは、このタイミングで送信機１４に送信トリガを送っている。これにより、送信機１４より、後述する接地時間計測部１３ｂで作成される接地長データや高周波レベル算出部１３ｃで作成されるμデータを送信させている。このように、送信機１４によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。
【００２８】
接地時間計測部１３ｂは、ピーク検出部１３ａから伝えられたデータに基づいて振動発電素子１１の接地時間を計測し、計測した接地時間が接地長を示すデータであることから、その結果を接地長データとして送信機１４に伝える。具体的には、接地時間計測部１３ｂは、ピーク検出部１３ａから伝えられるデータから第１ピーク値のタイミングと第２ピーク値のタイミングとの間の時間間隔を計測する。これにより、振動発電素子１１の接地時間を計測している。このとき、伝えられたデータ中に複数の第１ピーク値および第２ピーク値が含まれている場合には、例えば第１ピーク値の中でも最大値のもののタイミングと、その直後の第２ピーク値のタイミングとの間の時間間隔を計測している。逆に、伝えられたデータ中に複数の第１ピーク値および第２ピーク値が含まれている場合に、第２ピーク値の中でも最小値のもののタイミングと、その直前の第１ピーク値のタイミングとの間の時間間隔を計測しても良い。
【００２９】
例えば、上記した速度範囲（４０〜１２０ｋｍ／ｈ）における最低速度でタイヤ１回転以上となる時間の検出信号が送られてきた場合、その中の最大値を第１ピーク値として検出する。また、その最大値のタイミング以降の一定時間、例えば１２０ｋｍ／ｈのタイヤ１回転より短く、４０ｋｍ／ｈで想定される接地時間より長い時間（例えば３０ｍｓ）の中から最小値を検出し、それを第２ピーク値として検出する。そして、これら第１ピーク値となるタイミングと第２ピーク値となるタイミングとの時間差を接地時間とすることができる。
【００３０】
高周波レベル算出部１３ｃは、ピーク検出部１３ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に振動発電素子１１の出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、高周波レベル算出部１３ｃは、その算出結果をμデータとして送信機１４に伝える。ここで、摩擦係数μを表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図４および図５を参照して説明する。
【００３１】
図４（ａ）は、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行していて、タイヤ３と路面との間の摩擦係数μが高い場合における振動発電素子１１の出力電圧の変化を示している。また、図４（ｂ）は、凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行していて、タイヤ３と路面との間の摩擦係数μが低い場合における振動発電素子１１の出力電圧の変化を示している。
【００３２】
これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり振動発電素子１１の接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、タイヤ３と路面との間の摩擦係数μの影響で、振動発電素子１１の出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように摩擦係数μが低いときには、タイヤ３のスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように摩擦係数μが高い場合にはあまり重畳されない。
【００３３】
このため、摩擦係数μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図５に示す結果となる。すなわち、低周波域では摩擦係数μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では摩擦係数μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、振動発電素子１１の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状況を表す指標となる。
【００３４】
したがって、高周波レベル算出部１３ｃによって接地区間中における振動発電素子１１の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。
【００３５】
例えば、高周波成分のレベルは、振動発電素子の出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分することで算出することができる。具体的には、路面状況や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように摩擦係数μが高い場合の方が低μ路面を走行している場合のように摩擦係数μが低い場合よりもチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように摩擦係数μを推定できる。
【００３６】
送信機１４は、接地時間計測部１３ｂや高周波レベル算出部１３ｃから伝えられた接地長データおよびμデータを車両側装置２に対して送信するものである。送信機１４と車両側装置２が備える受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。各データを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、振動発電素子１１の接地終了時にピーク検出部１３ａから送信トリガが送られることで送信機１４から各データが送られるようになっている。このように、送信機１４によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。
【００３７】
また、各データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出する周知の車輪位置検出装置によって特定できることから、車両側装置２にＩＤ情報と共に各データを伝えることで、どの車輪のデータであるかが判別可能になる。
【００３８】
一方、車両側装置２は、タイヤ側装置１より送信された接地長データおよびμデータを受信し、これら各データに基づいて各種処理を行うことで、ＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムによる各種制御を行う。具体的には、車両側装置２は、受信機２１および走行制御部２２を備えた構成とされている。
【００３９】
受信機２１は、タイヤ側装置１が送信した接地長データおよびμデータを受信するための装置である。受信機２１で受信した各データは、受信するたびに走行制御部２２に逐次出力される。
【００４０】
走行制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従ってＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムによる各種制御を行う。ここでは、走行制御部２２をＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムなどの制御を行う共通のものとして図示してあるが、別々に構成されていても良い。具体的には、走行制御部２２は、車速取得部２２ａ、演算部２２ｂ、摩擦係数推定部２２ｃ、接地荷重演算部２２ｄ、制動距離取得部２２ｅ、加減速指令部２２ｆおよび加減速制御部２２ｇを有している。
【００４１】
車速取得部２２ａは、例えば車速センサや車輪速度センサの検出信号に基づいて車載ＥＣＵ（電子制御装置）で演算された車速データを車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）通信を通じて取得することにより、車速を取得するものである。
【００４２】
演算部２２ｂは、車間距離や相対速度差を演算すると共に先行車両に衝突するまでに掛かる時間である衝突前時間（以下、ＴＴＣ（Time to Colligion）という）を検出する。車間距離や相対速度差の演算手法やＴＴＣの演算手法については周知であるため、ここでは説明を省略するが、例えばレーザレーダなどを用いて先行車両との間の車間距離や相対速度差を演算すると共に、車間距離と相対速度差に基づいてＴＴＣを検出している。
【００４３】
摩擦係数推定部２２ｃは、μデータが示す高周波レベルの積分電圧値の大きさに基づいて摩擦係数μを推定する。摩擦係数μの絶対値を推定しても良いし、摩擦係数μの大小を推定しても良い。例えば、μデータが示す積分電圧値が大きいほど摩擦係数μが低いと推定する。もしくは、判定閾値を設定して積分電圧値と判定閾値との大小比較を行う。このようにすれば、積分電圧値が判定閾値よりも大きいときには摩擦係数μが低く、小さいときには摩擦係数μが高いと推定できる。
【００４４】
接地荷重演算部２２ｄは、接地長データに基づいて、タイヤ３の接地荷重の演算を行う。具体的には、接地荷重演算部２２ｄは、タイヤ側装置１から送られてきた接地時間を表すデータと車速取得部２２ａで取得した車速データとから、タイヤ３の接地長を演算しており、車速と接地時間を掛けることでタイヤ３の接地長を演算している。例えば、車速が６０ｋｍ／ｈで、接地時間が６ｍｓｅｃの場合、これらを掛け算することによって接地長＝１０ｃｍと演算することができる。そして、タイヤ３に応じた接地長に対応する接地荷重が決まっていることから、演算した接地長に対応する接地荷重を演算する。
【００４５】
制動距離取得部２２ｅは、上記のようにして得た摩擦係数μと接地荷重とに基づいて制動距離を取得する。制動距離は、基本的には摩擦係数μや相対速度差に応じて決まり、さらに車輪の接地荷重が大きいほど伸びる。例えば、所定の相対車速差であった場合の摩擦係数μと制動距離との関係は、図６に示す関係となり、摩擦係数μが大きいほど制動距離が短くなるという関係を有している。そして、この関係が接地荷重が大きくなるほど制動距離が伸びる方にシフトする。制動距離取得部２２ｅは、図６の関係を示すマップもしくはこの関係を示す関数式を相対速度差ごとに記憶しており、このマップもしくは関数式を用いて、上記のようにして得た摩擦係数μと接地荷重とに対応する制動距離の推定値を取得する。このようにして、制動距離を取得すると、制動距離取得部２２ｅは、その結果を加減速指令部２２ｆに伝える。なお、図６の関係を示す関数式は、例えば数式１で表される。数式１中のＬは制動距離、Ｖは相対速度差、μは摩擦係数である。また、ｋは接地荷重に応じて設定される係数である。
【００４６】
（数１）  Ｌ＝ｌ（Ｖ2／μ）
加減速指令部２２ｆは、制動距離取得部２２ｅから伝えられた制動距離の推定値と演算部２２ｂで検出した車間距離およびＴＴＣに基づいて、ＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムにおける加減速制御に関する指令を行う。例えば、車間距離が制動距離以下になると、前方車両との衝突を回避すべく減速指令を出す。また、車間距離が制動距離よりも大きく、前方車両との衝突可能性が低いときには加速指令を出す。
【００４７】
加減速制御部２２ｇは、加減速指令部２２ｆの指令に基づいて、車両を加減速させるための各種制御を行う。加減速制御部２２ｇは、例えばエンジンＥＣＵやブレーキＥＣＵなどで構成され、加減速指令部２２ｆの指令に応じて、エンジンＥＣＵがエンジン制御を行うことによって加速度を発生させ、ブレーキＥＣＵがブレーキ制御を行うことによって減速度を発生させる。具体的には、加速の指令が出されたときにはエンジンＥＣＵによってアクセル開度を増加させることで、指令に応じた加速度を発生させる。また、減速の指令が出されたときにはブレーキＥＣＵによってブレーキアクチュエータに備えられるモータを駆動することでポンプを作動させると共に、各種電磁弁を制御してブレーキ力を発生させ、指令に応じた減速度を発生させる。
【００４８】
なお、ここで説明した走行制御部２２を構成する各部は、例えば車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）通信を通じて互いに情報交換が可能に構成されている。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態にかかる車両制御装置１００では、タイヤ側装置１から車両側装置２に対してタイヤ３と路面との摩擦係数μを伝え、摩擦係数μに応じてＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムにおける車両の加減速制御を行うようにしている。具体的には、摩擦係数μに応じて制動距離を推定し、この制動距離に応じて車両の加減速制御を行っている。このため、摩擦係数μに応じて推定された制動距離に応じて加減速のタイミングを変えることが可能となり、より適切に車両の加減速制御を行うことが可能となる。特に、制動距離を取得するに当たり、車輪の接地荷重を加味して取得するようにすれば、より車両状態に応じた制動距離を求めることができる。
【００５０】
例えば、路面μが低い場合のように、路面μが高い場合と比較してタイヤ３と路面との摩擦係数μが低下する場合、制動距離が増加する。その場合、車間距離が制動距離以下になるタイミングが早くなり、より早いタイミングで減速度を発生させることが可能となる。このため、例えばＡＣＣや衝突被害軽減ブレーキシステムにおいて摩擦係数μに応じた適切な車間距離を保つことが可能になお、摩擦係数μの変化に基づいて、より適切な車両の加減速制御を行うことが可能となる。
【００５１】
具体的には、図７に示すように、先行車両の後を３０ｋｍ／ｈの速度で自車両が走行していた場合、路面がアスファルト路である場合には例えば路面μ＝０．８となる。このような場合、タイヤ３と路面との間の摩擦係数μが高くなり、制動距離が４．５ｍとなる。これに対して、同条件において、路面が凍結路である場合には例えば路面μ＝０．２となる。このような場合、タイヤ３と路面との間の摩擦係数μが低くなり、制動距離が１７ｍとなる。したがって、図中に示したように、摩擦係数μが高い場合において減速が開始される車間距離Ｌ１と比較して、摩擦係数μが低い場合にはより長い車間距離Ｌ２から減速が開始される。
【００５２】
また、衝突被害軽減ブレーキシステムにおいては、減速を指令するよりも前の段階、つまり減速が開始される車間距離よりも長い車間距離を閾値として運転者に警告するという制御も行っている。この運転者への警告のタイミングを設定する車間距離の閾値についても、摩擦係数μに応じて変化させられる。したがって、摩擦係数μが低い場合には、より早いタイミングで運転者への警告を行うことが可能となり、より走行安全性を高めることが可能となる。
【００５３】
そして、ここで設定している摩擦係数μは、路面μだけでなく、タイヤ３と路面との摩擦係数、つまりグリップ力を示していることから、路面μの変化に加えてタイヤ摩耗まで加味された値となっている。したがって、路面μが低いときや車輪の接地荷重が過大であるときなど、制動距離が伸びるような状況下においても、より安全な車間距離を維持することができ、より走行安全性を高めることが可能となる。
【００５４】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、タイヤ側装置１から車両側装置２にμデータに加えて接地長データを送り、μデータから得られるタイヤ３と路面との摩擦係数μに加えて接地長データから得られる車輪の接地荷重を加味して制動距離を取得している。これにより、接地荷重を考慮したより正確な制動距離を得ることが可能となるが、少なくともμデータから得られるタイヤ３と路面との摩擦係数μに基づいて制動距離を取得すれば良い。
【符号の説明】
【００５６】
１…タイヤ側装置、２…車両側装置、３…タイヤ、１１…振動発電素子、１２…電力供給回路、１３…信号処理回路部、１３ａ…ピーク検出部、１３ｂ…接地時間計測部、１３ｃ…高周波レベル算出部、１４…送信機、１５…整流回路、１６…蓄電回路、２１…受信機、２２…走行制御部、２２ａ…車速取得部、２２ｂ…演算部、２２ｃ…摩擦係数推定部、２２ｄ…接地荷重演算部、２２ｅ…制動距離取得部、２２ｆ…加減速指令部、２２ｇ…加減速制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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