(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装着される４輪のタイヤの回転情報を検出する工程と、該車両の加減速度を求める工程と、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する工程と、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する工程と、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する工程と、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する工程とを備えてなる路面状態判定方法。
【請求項２】
車両に装着される４輪のタイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、該車両の加減速度を求める第１算出手段と、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する第２演算手段と、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する処理手段と、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する第３演算手段と、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する路面状態判定手段とを備えてなる路面状態判定装置。
【請求項３】
路面の状態を判定するためにコンピュータを、車両の加減速度を求める第１算出手段、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する第２演算手段、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する処理手段、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する第３演算手段、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する路面状態判定手段として機能させるための路面状態判定のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムに関する。さらに詳しくは、車両の左側と右側で路面状態、すなわち左右のタイヤと路面との摩擦係数μが異なるスプリットμ路であるか否かを判定する路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両は、左側車輪タイヤと右側車輪タイヤで摩擦係数が異なるような路面（スプリットμ路）で急加速や急制動を行なうと、タイヤがスリップを起こしスピンなどする危険性がある。また、急な操舵を行なうと車両が横すべりやスピンを起こす惧れがある。このように、車両の左側と右側で路面状態が異なる場合、車両の挙動が不安定になり非常に危険である。
【０００３】
一般的に、車輪速度からスリップμ路を判定する場合、ある車輪が所定値以上スリップして始めて検出することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡＢＳ装置などに路面情報を使用したり、ドライバーへ路面情報を警告する際には、タイヤがスリップする前に情報として得ていた方がよりよい。たとえば車両制御もより短時間で最適な制御を行なうことができる。
【０００５】
本発明は、タイヤが大きくスリップする前に、車両の左右の路面で摩擦係数が異なるスプリットμ路を精度よく判定することができる路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の路面状態判定方法は、車両に装着される４輪のタイヤの回転情報を検出する工程と、前記車両の車体速度を求める工程と、該車両の加減速度を求める工程と、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する工程と、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する工程と、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する工程と、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する工程とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の路面状態判定装置は、車両に装着される４輪のタイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、該車両の加減速度を求める第１算出手段と、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する第２演算手段と、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する処理手段と、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する第３演算手段と、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する路面状態判定手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の路面状態判定のプログラムは、路面の状態を判定するためにコンピュータを、該車両の加減速度を求める第１算出手段、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する第２演算手段、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する処理手段、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する第３演算手段、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する路面状態判定手段として機能させることを特徴する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムを説明する。
【００１０】
図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる路面状態判定装置は、４輪車両のタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲにそれぞれ設けられた車輪タイヤの回転情報（回転速度）を定期的に検出する回転情報検出手段１を備えており、この回転情報検出手段１の出力は、ＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に伝達される。また、この制御ユニット２には、図２に示されるように、液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどの構成された表示手段である警報表示器３が接続されている。４は運転者によって、操作される初期化スイッチである。
【００１１】
前記回転速度検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から回転速度を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から回転速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。
【００１２】
前記制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００１３】
本実施の形態では、車両の左右で路面状態が異なる路面、たとえば左側が雪で右側がアスファルトのようなスプリットμ路を判定するために、車両に装着される４輪のタイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段１と、該車両の加減速度を求める第１算出手段と、左側２輪および右側２輪のそれぞれのスリップ比を演算する第２演算手段と、該各スリップ比と前記車両の加減速度を所定の時間ごとに移動平均処理する処理手段と、当該移動平均処理された各スリップ比と車両の加減速度について１次回帰を行ない、前記左側２輪および右側２輪、すなわち左輪スリップ比と車両の加減速度および右輪スリップ比と車両の加減速度のそれぞれの回帰係数と相関係数を演算する第３演算手段と、該左側２輪および右側２輪の相関係数がともに所定の値以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、路面状態を判定する路面状態判定手段とを備えている。
【００１４】
本実施の形態では、前記４輪のタイヤの車輪速度を０．１秒以下、好ましくは０．０５秒以下で検出する。車両の加減速度は、車両に装着される加速度センサから検出される信号を用いて算出することができるが、従動輪の平均車輪速度から求められる車体速度を微分することにより求めるのがコスト面から好ましい。前記各スリップ比は、左右それぞれの前後輪比である。
【００１５】
前記スリップ比および車両の加減速度を一定時間分のデータ、たとえば少なくとも０．１秒分以上のデータの平均値として、サンプリング時間ごとに移動平均化して求める。
【００１６】
ついで前記移動平均されたスリップ比および車両の加減速度のデータ、たとえば少なくとも５個以上のデータを用いて、左右それぞれのスリップ比と車両の加減速度との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める。
【００１７】
ついで左輪および右輪の相関係数がともに所定の値、たとえば０．８以上の場合、前記左側２輪と右側２輪の回帰係数の比較値としきい値との関係に基づいて、該比較値がしきい値以上の場合、左右の路面状態が異なるスプリットμ路面であると判定し、前記警報表示器３により警報を発する。
【００１８】
前記比較値としては、たとえば回帰係数の比以外にも差などがあげられる。本実施の形態では、該比較値が回帰係数の比である場合について説明する。
【００１９】
以下、本実施の形態の路面状態判定装置の動作を手順▲１▼〜▲７▼に沿って説明する。なお、かかる説明は後輪駆動車の場合についての説明である。
【００２０】
▲１▼車両の４輪タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲのそれぞれの回転速度から車輪速度（Ｖ１n、Ｖ２n、Ｖ３n、Ｖ４n）を算出する。
【００２１】
たとえば、ＡＢＳセンサなどのセンサから得られた車両の各車輪タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１n、Ｖ２n、Ｖ３n、Ｖ４nとする。
【００２２】
▲２▼ついで従動輪の平均車輪速度を演算する。
Ｖｆn＝（Ｖ１n＋Ｖ２n）／２        ・・・（１）
【００２３】
▲３▼ついで前記従動輪の平均車輪加減速度（すなわち車両の加減速度）Ａｆnを演算する。
【００２４】
前記従動輪の平均車輪速度Ｖｆnより１つ前の車輪速データから、平均車輪速度Ｖｆn-1とすると、従動輪の平均車輪加減速度Ａｆnはそれぞれつぎの式（２）で求められる。
Ａｆn＝（Ｖｆn−Ｖｆn-1）／Δｔ／ｇ        ・・・（２）
【００２５】
ここで、Δｔは車輪速データから算出される車輪速度ＶｆnとＶｆn-1の時間間隔（サンプリング時間）であり、ｇは重力加速度である。前記サンプルング時間としては、データのばらつきを小さくし、かつ短時間で判別するためには、０．１秒以下である必要がある。より好ましくは、０．０５秒以下である。
【００２６】
▲４▼ついで前記車両の加減速度Ａｆnの値に応じて、左輪と右輪のスリップ比を演算する。
Ａｆn≧０およびＶ３n≠０、Ｖ４n≠０である場合、
ＬＳn＝（Ｖ１n−Ｖ３n）／Ｖ１n            ・・・（３）
Ａｆn＜０およびＶ１n≠０、Ｖ２n≠０である場合、
ＲＳn＝（Ｖ２n−Ｖ４n）／Ｖ４n            ・・・（４）
前記以外の場合、ＬＳn＝１、ＲＳn＝１とする。
【００２７】
▲５▼ついで車両の加減速度および左右のスリップ比のデータをサンプリング時間ごとに移動平均化処理する。
【００２８】
車両の加減速度については、
ＭＡｆn＝（Ａｆ1＋Ａｆ2＋・・・＋Ａｆn）／Ｎ          ・・・（５）
ＭＡｆn+1＝（Ａｆ2＋Ａｆ3＋・・・＋Ａｆn+1）／Ｎ     ・・・（６）
ＭＡｆn+2＝（Ａｆ3＋Ａｆ4＋・・・＋Ａｆn+2）／Ｎ     ・・・（７）
左右のスリップ比（ＬＳn、ＲＳn）については、
ＭＬＳn＝（ＬＳ1＋ＬＳ2＋・・・＋ＬＳn）／Ｎ          ・・・（８）
ＭＬＳn+1＝（ＬＳ2＋ＬＳ3＋・・・＋ＬＳn+1）／Ｎ      ・・・（９）
ＭＬＳn+2＝（ＬＳ3＋ＬＳ4＋・・・＋ＬＳn+2）／Ｎ      ・・・（１０）
ＭＲＳn＝（ＲＳ1＋ＲＳ2＋・・・＋ＲＳn）／Ｎ          ・・・（１１）
ＭＲＳn+1＝（ＲＳ2＋ＲＳ3＋・・・＋ＲＳn+1）／Ｎ      ・・・（１２）
ＭＲＳn+2＝（ＲＳ3＋ＲＳ4＋・・・＋ＲＳn+2）／Ｎ      ・・・（１３）
【００２９】
▲６▼ついで左スリップ比と車両の加減速度および右スリップ比と車両の加減速度のそれぞれについて、互いの１次の回帰係数および相関係数の関係を求める。なお、ＬＫ１、ＬＫ２、ＬＲはそれぞれ左輪のスリップ比の車両の加減速度に対する回帰係数、車両の加減速度のスリップ比に対する回帰係数および相関係数であり、ＲＫ１、ＲＫ２、ＲＲはそれぞれ右輪のスリップ比の車両の加減速度に対する回帰係数、車両の加減速度のスリップ比に対する回帰係数および相関係数である。
ＬＲ＝ＬＫ１×ＬＫ２                                ・・・（１４）
ＲＲ＝ＲＫ１×ＲＫ２                                ・・・（１５）
【００３０】
相関係数ＬＲおよびＲＲが所定の値、たとえば０．８以上の場合、１次の回帰係数ＬＫ１とＲＫ１の比Ｃを求める。
Ｃ＝ＬＫ１／ＲＫ１                                  ・・・（１６）
【００３１】
この比Ｃがしきい値、たとえば１．３よりも大きい場合、左右の路面状態が異なるスプリットμ路面であると判定する。なお、前記しきい値は、たとえば今までの実験データから得ることができる。
【００３２】
▲７▼つぎに路面の情報（車両の左右で滑りやすさが大きく異なるなど）を運転手に警報する。
【００３３】
さらには、路面の状態をＡＢＳ装置やＴＲＣ装置などの制御に使用する。
【００３４】
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３５】
【実施例】
まず後輪駆動車の４輪タイヤとして、スタッドレスタイヤ（住友ゴム工業（株）製  グラスピックＤＳ−１）を使用し、車両をドライアスファルト路Ｒ１、圧雪路Ｒ２およびアスフャルトと圧雪のスプリットμ路Ｒ３を走行させた。このときの走行条件は、各路面とも５０ｋｍ／ｈ前後の走行である。車輪の車輪速度のサンプリング時間に関し、データ数を多く、かつばらつきや測定誤差を排除するために、たとえば１秒ではサンプリング時間が長すぎるため、４０ｍｓとした。
【００３６】
ついで前記ドライアスファルト路Ｒ１、圧雪路Ｒ２およびアスフャルト路と圧雪のスプリットμ路Ｒ３について、それぞれ左右の１次の回帰係数の比を判定回数３１回まで演算した。その結果を図３に示す。
【００３７】
図３から、アスファルト路Ｒ１および圧雪路Ｒ２では、左右の比はほぼ１．０近辺で推移しているのに対し、スプリットμ路Ｒ３では、１．３〜１．７程度で推移している。これにより、しきい値を１．３に設定することにより、スプリットμ路Ｒ３であると判定することができる。
【００３８】
以上のように、本システムを用いることにより、スプリットμ路を精度よく、かつ短時間で判別することが可能となり、運転手に滑りやすい危険な状態であることを伝えることができた。
【００３９】
そして、この判定されたスプリットμ路の情報をＡＢＳ装置やＴＲＣ装置などに用いることにより、路面状態に応じた最適な制御を行なうことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、タイヤが大きくスリップする前に、車両の左右の路面で摩擦係数が異なるスプリットμ路を精度よく判定することができるため、車両の性能および安全走行を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の路面状態判定装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１における路面状態判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】左右の比と判定回数の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  回転情報検出手段
２  制御ユニット
３  警報表示器
４  初期化スイッチ
【図１】
0004057285.tif 000002
【図２】
0004057285.tif 000003
【図３】
0004057285.tif 000004