JP2001074758A - 車輪状態推定装置 - Google Patents

車輪状態推定装置

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JP2001074758A
JP2001074758A JP24740999A JP24740999A JP2001074758A JP 2001074758 A JP2001074758 A JP 2001074758A JP 24740999 A JP24740999 A JP 24740999A JP 24740999 A JP24740999 A JP 24740999A JP 2001074758 A JP2001074758 A JP 2001074758A
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wheel
wheel speed
amplitude
ratio
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Koji Umeno
孝治 梅野
Katsuhiro Asano
勝宏 浅野
Hidekazu Ono
英一 小野
Masaru Sugai
賢 菅井
Toshiaki Nakagawa
稔章 中川
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない演算量で車輪の滑り易さを表す
物理量を推定する。 【解決手段】 車輪速度信号を検出する車輪速度検出手
段10と、車輪速度検出手段10により検出された車輪
速度信号のうちの異なる複数の周波数に対応する車輪速
度信号に基づいて、異なる複数の周波数に対応する車輪
速度信号の振幅を演算する振幅演算手段12と、振幅演
算手段12により演算された複数の振幅のうちの2つの
振幅の比を演算する振幅比演算手段14と、振幅比演算
手段14により演算された2つの振幅の比に基づいて、
車輪の滑り易さを表す物理量、本実施の形態では路面μ
勾配を判定する路面μ判定手段16と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪状態推定装置
に係り、より詳しくは、検出した車輪速度信号基づいて
車輪の状態を推定する車輪状態推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車輪の状態、例えば、スリッ
プ速度(車体速度−車輪速度)に対する車輪と路面との
間の摩擦係数μの勾配である路面μ勾配を推定する装置
が提案されている(特開平11-78843号公報)。この装置
では、加振入力から応答出力までの車輪共振系の伝達特
性を、車輪と路面との間の滑り易さに関する物理量を車
輪状態の未知要素として含む振動モデルで表し、車輪共
振系への加振入力に対する共振点での応答出力を検出
し、検出した共振点での応答出力をほぼ満足させるよう
な未知要素を最小自乗法を用いて推定して、路面μ勾配
を推定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置では、検出した応答出力をほぼ満足させるような未知
要素を最小自乗法を用いて推定しているので、演算量が
非常に大きい。なお、上記装置では、車輪共振系への加
振入力に対する共振点での応答出力を検出しているた
め、この共振点は、例えば、捩れ共振点などは、タイヤ
の空気圧やゴム弾性により変動するので、精度よく路面
μ勾配を推定することが出来ない。
【0004】本発明は、上記事実に鑑み成されたもの
で、少ない演算量で車輪の滑り易さを表す物理量を推定
することの可能な車輪状態推定装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項1記載の発明は、車輪速度信号を検出する検出手段
と、前記検出手段により検出された車輪速度信号の内の
異なる複数の周波数に対応する車輪速度信号に基づい
て、車輪の振動の大きさを表す複数の物理量を演算する
第1の演算手段と、前記第1の演算手段により演算され
た複数の物理量の内の2つの物理量の比又は差を演算す
る第2の演算手段と、前記演算手段により演算された2
つの物理量の比又は差に基づいて、車輪のすべり易さを
表す物理量を推定する推定手段と、を備えている。
【0006】ここで、車輪速度信号の内の異なる複数の
周波数に対応する車輪速度信号に基づいて演算された車
輪の振動の大きさを表す複数の物理量のうちの2つの物
理量の比又は差は、車輪の滑り易さを表す物理量と対応
する。即ち、当該物理量の比又は差は、車輪の滑り易さ
を表す物理量の変化に応じて変化する。よって、当該2
つの物理量の比又は差から車輪の滑り易さを表す物理量
を推定することが出来る。
【0007】そこで、本発明の推定手段は、第2の演算
手段による演算された2つの物理量の比又は差に基づい
て、車輪の滑り易さを表す物理量を推定する。
【0008】このように、車輪速度信号のうちの異なる
複数の周波数に対応する車輪速度信号に基づいて、車輪
の振動の大きさを表す複数の物理量を演算し、演算され
た複数の物理量のうちの2つの物理量の比又は差を演算
して、車輪の滑り易さを表す物理量を推定するので、従
来のように、最小自乗法などを用いて推定するのではな
いので、少ない演算量で車輪の滑り易さを表す物理量を
推定することが出来る。
【0009】ここで、車輪の滑り易さを表す物理量に
は、スリップ速度に対する車輪と路面との間の摩擦係数
μの勾配である路面μ勾配や、スリップ速度に対する制
動トルクの勾配である制動トルク勾配、及びスリップ速
度に対する駆動トルクの勾配である駆動トルク勾配など
が含まれる。
【0010】ところで、上記異なる複数の周波数は、前
後共振又は連成共振対応する周波数と、該前後共振の近
傍の周波数領域に存在する反共振に対応する周波数と、
である。前後共振や連成共振は車輪の状態例えば空気圧
やタイヤゴム弾性により変動するが、反共振はこれらに
よって変動しないものである。よって、反共振に対応す
る周波数を含むようにすれば、車輪の状態の変化に応じ
た影響を少なくすることが出来る。
【0011】また、車輪の振動の大きさを表す物理量
は、車輪の速度信号の振動レベル又は振幅である。
【0012】請求項4記載の発明は、車輪速度信号を検
出する検出手段と、前記検出手段により検出された車輪
速度信号の内の異なる複数の周波数に対応する車輪速度
信号に基づいて、車輪の振動の大きさを表す複数の物理
量を演算する第1の演算手段と、前記第1の演算手段に
より演算された複数の物理量の内の2つの物理量の比又
は差を演算する第2の演算手段と、前記第2の演算手段
により演算された2つの物理量の比又は差と前記第1の
演算手段により演算された複数の物理量の内の1つの物
理量とに基づいて、車輪の路面に対する摩擦状態を推定
する路面摩擦状態推定手段と、を備えている。
【0013】上記のように物理量の比又は差により車輪
の滑り易さを表す物理量を推定することが出来るが、例
えば、低μ路直前に突起(アスファルトのひび割れな
ど)を乗り越した時は、車輪速信号が小さくなるため、
車輪の滑り易さを表す物理量を表す推定値は小さくな
り、低μ路直前の突起と低μ路とを区別することが出来
ない。
【0014】一方、上記演算された2つの物理量の比又
は差と上記演算された複数の物理量のうちの1つの物理
量との関係は、車輪の路面に対する摩擦状態毎に定ま
る。そこで、本発明では、上記演算された2つの物理量
の比又は差と上記演算された複数の物理量のうちの1つ
の物理量とに基づいて車輪の路面に対する摩擦状態を推
定するようにしている。
【0015】このように、2つの物理量の比又は差と複
数の物理量の内の1つの物理量とに基づいて車輪の路面
に対する摩擦状態を推定するので、車輪の路面に対する
摩擦状態を精度よく推定することが出来る。
【0016】ここで、車輪の滑り易さを表す物理量に
は、前述したように、スリップ速度に対する車輪と路面
との間の摩擦係数μの勾配である路面μ勾配や、スリッ
プ速度に対する制動トルクの勾配である制動トルク勾配
などが含まれる。また、上記異なる複数の周波数は、前
後共振又は連成共振対応する周波数と、前後共振及び連
成共振の間の反共振に対応する周波数と、である。ま
た、車輪の振動の大きさを表す物理量は、車輪の速度信
号の振動レベル又は振幅である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
1の実施の形態を詳細に説明する。
【0018】図1に示すように、本実施の形態に係る車
輪状態推定装置は、車輪速度信号を検出する車輪速度検
出手段10と、車輪速度検出手段10により検出された
車輪速度信号のうちの異なる複数の周波数に対応する車
輪速度信号に基づいて、車輪の振動の大きさを表す複数
の物理量、本実施の形態では、異なる複数の周波数に対
応する車輪速度信号の振幅を演算する振幅演算手段12
と、振幅演算手段12により演算された複数の振幅のう
ちの2つの振幅の比(又は差)を演算する振幅比演算手
段14と、振幅比演算手段14により演算された2つの
振幅の比に基づいて、車輪の滑り易さを表す物理量、本
実施の形態では路面μ勾配を判定する路面μ判定手段1
6と、を備えている。
【0019】次に、本実施の形態の作用を説明する。
【0020】車輪速度検出手段は車輪速度信号を検出す
る。振幅演算手段12は、図2に示すように、前後共振
に対応する周波数fに対応する車輪速信号の振幅A1
又は連成共振に対応する周波数fに対応する車輪速信
号の振幅A3と、反共振点の周波数fに対応する車輪
速信号の振幅A2を演算する。即ち、本実施の形態で
は、連成共振に対応する周波数fに対応する車輪速信
号の振幅A3と、反共振に対応する周波数fに対応す
る車輪速信号の振幅A2と、を演算する。
【0021】次に、車輪速信号の振幅の演算方法を説明
する。周波数fの車輪速信号の振幅を求めるには、後述
するsin関数の値Siとcos関数の値Ciを用いて
求める。
【0022】サンプリング時間をTSとして、
【0023】
【数1】
【0024】を求め、振幅を求めたい車輪速信号をy、
現在のサンプリング時の車輪速度信号の値をy(N)と
すると、
【0025】
【数2】
【0026】となり、振幅Aが求められる。
【0027】即ち、上記数1の式のfに求めたい車輪速
度信号の周波数、本実施の形態では、f、fを代入
して、上記数2の式より振幅A、Aを求める。
【0028】振幅比演算手段14は、振幅演算手段12
により演算された振幅A3、A2の比A3/A2を演算
する。このように振幅比を求めるのは、共振点の車輪速
信号のみであると、前述したようにタイヤの空気圧やタ
イヤゴム弾性により値が変動するので、タイヤ空気圧な
どによって変動しない不感帯の周波数である反共振点の
車輪速信号の振幅A2を求めることにより、タイヤ空気
圧などによる変動の影響を小さくすることが出来る。そ
して、このようにして求められた振幅比と路面μ勾配と
は図3に示すように一次式的な関係が得られる。そこ
で、路面μ判定手段16は振幅比演算手段14により演
算された振幅比から路面μ勾配を判定する。
【0029】以上説明したように本実施の形態では、車
輪速度信号のうちの異なる複数の周波数に対応する車輪
速度信号に基づいて、車輪速度信号の振幅をそれぞれ演
算し、演算された複数の振幅の比を演算して、路面μ勾
配を推定するので、従来のように、最小自乗法などを用
いて推定するのではないので、少ない演算量で車輪の滑
り易さを表す物理量を推定することが出来る。
【0030】また、本実施の形態では、上記振幅の比を
求める際に反共振に対応する車輪速度信号の振幅を用い
ているので、タイヤの空気圧やゴム弾性等の影響を小さ
くすることができる。即ち、反共振は様々な路面で安定
して現れるので、路面に対する変動が少ない(ロバスト
性が高い)。
【0031】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。本実施の形態の構成は、前述した第1の実施の形態
の構成と同様であるので詳細な説明を省略する。本実施
の形態に係る車輪状態推定装置の路面μ判定手段16
は、図4に示すように、振幅演算手段12により演算さ
れた振幅と、振幅比演算手段14により演算された振幅
比とに基づいて、路面μを判定するものである。
【0032】即ち、振幅比より得られた路面μ勾配の推
定値では、図5に示すように、アスファルト路面を走行
中に低μ路直前に突起を乗り越した場合、車輪速度信号
が小さくなるため、段路面μ勾配の推定値は小さくな
り、突起と低μ路との区別がつかない。一方、図6に示
すように、振幅比演算手段14により演算された振幅比
と振幅演算手段12により演算された振幅とは、路面状
態毎に定まる。即ち、比較的高μ路例えばアスファルト
路面を走行中に突起を乗り越した場合には路面μ勾配の
推定値は小さくなるが、その時の振幅演算手段12によ
り演算された振幅は大きくなる。よって、突起乗り越し
により図6に示すように路面μ勾配の推定値が小さくな
ったとしても、低μ路路面とは明確に区別することが出
来る。そこで、本実施の形態では、図7に示すように、
振幅と振幅比との関係を路面状態毎に予め定めている。
【0033】そして、このように、路面状態毎に定めら
れた振幅と振幅比との関係と、振幅比演算手段14によ
り演算された振幅比及び振幅演算手段12により演算さ
れた振幅と、に基づいて、路面状態を判定する。
【0034】以上説明したように本実施の形態では、路
面状態毎に定められた車輪速度信号の振幅と振幅比との
関係と、振幅比演算手段により演算された振幅比及び振
幅演算手段により演算された振幅と、に基づいて、路面
状態を判定するので、精度よく路面状態を判定すること
ができる。
【0035】以上説明した第1の実施の形態及び第2の
実施の形態では、所定の周波数に対応する車輪速信号の
振幅を求め、振幅の比を演算して路面μを判定するよう
にするが、本発明はこれに限定されるものでなく、前述
した周波数に対応する車輪速信号の振動レベルを求め、
振動レベルの比に基づいて路面μを判定するようにして
も良い。振動レベルは次式により定義することが出来
る。
【0036】
【数3】
【0037】なお、実際の演算においては次式を演算す
る。
【0038】
【数4】
【0039】また、前述した第1の実施の形態及び第2
の実施の形態では、振幅の比や振動レベルの比を演算し
ているが、本発明はこれに限定されるものでなく、振幅
の差や振動レベルの差を演算するようにしても良い。
【0040】更に、路面μ勾配を判定しているが、本発
明はこれに限定されるものでなく、路面μ勾配と等価な
制動トルク勾配や駆動トルク勾配などを演算するように
しても良い。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、車輪速度
信号のうちの異なる複数の周波数に対応する車輪速度信
号に基づいて、車輪の振動の大きさを表す複数の物理量
を演算し、演算された複数の物理量のうちの2つの物理
量の比又は差を演算して、車輪の滑り易さを表す物理量
を推定するので、従来のように、最小自乗法などを用い
て推定するのではないので、少ない演算量で車輪の滑り
易さを表す物理量を推定することが出来る、という効果
を有する。
【0042】また、本発明は、車輪の振動の大きさを表
す複数の物理量の内の2つの物理量の比又は差と複数の
物理量の内の1つの物理量とに基づいて車輪の路面に対
する摩擦状態を推定するので、車輪の路面に対する摩擦
状態を精度よく推定することが出来る、という効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るブロック図である。
【図2】車輪速信号の周波数と振幅との関係を示したグ
ラフである。
【図3】路面μ勾配と振幅比との関係を示したグラフで
ある。
【図4】第2の実施の形態に係るブロック図である。
【図5】低μ路を走行する前に突起を乗り越した時の路
面μ勾配推定値の変化を表すグラフである。
【図6】振幅と振幅比との関係を示したグラフである。
【図7】振幅と振幅比との関係を路面状態に対応して定
めた図である。
【符号の説明】
10 車輪速度検出手段 12 振幅演算手段 14 振幅比演算手段 16 路面μ判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 英一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 菅井 賢 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 中川 稔章 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 3D046 BB00 HH35 HH36 HH46 JJ06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪速度信号を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された車輪速度信号の内の異な
    る複数の周波数に対応する車輪速度信号に基づいて、車
    輪の振動の大きさを表す複数の物理量を演算する第1の
    演算手段と、 前記第1の演算手段により演算された複数の物理量の内
    の2つの物理量の比又は差を演算する第2の演算手段
    と、 前記演算手段により演算された2つの物理量の比又は差
    に基づいて、車輪のすべり易さを表す物理量を推定する
    推定手段と、 を備えた車輪状態推定装置。
  2. 【請求項2】 前記異なる複数の周波数は、前後共振又
    は連成共振に対応する周波数と、該前後共振の近傍の周
    波数領域に存在する反共振に対応する周波数と、である
    ことを特徴とする請求項1記載の車輪状態推定装置。
  3. 【請求項3】 前記車輪の振動の大きさを表す物理量
    は、前記車輪速度信号の振動レベル又は振幅であること
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載の車輪状態推定
    装置。
  4. 【請求項4】 車輪速度信号を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された車輪速度信号の内の異な
    る複数の周波数に対応する車輪速度信号に基づいて、車
    輪の振動の大きさを表す複数の物理量を演算する第1の
    演算手段と、 前記第1の演算手段により演算された複数の物理量の内
    の2つの物理量の比又は差を演算する第2の演算手段
    と、 前記第2の演算手段により演算された2つの物理量の比
    又は差と前記第1の演算手段により演算された複数の物
    理量の内の1つの物理量とに基づいて、車輪の路面に対
    する摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定手段と、 を備えた車輪状態推定装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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