JP2001163202A - 路面摩擦係数判定装置および方法 - Google Patents
路面摩擦係数判定装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両から取り入れる情報源としては車輪速度
のみでありながら、タイヤと路面とのあいだの摩擦係数
を精度よく判別できる路面摩擦係数判定装置を提供す
る。 【解決手段】 車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪
速度検出手段と、検出された車輪速度に基づいて４輪の
平均車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算
手段と、該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める
演算手段と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量を求
める演算手段と、その車輪加減速度の時間的な変化量の
大きさに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数
を判定する路面摩擦係数判定手段とを備えている。
のみでありながら、タイヤと路面とのあいだの摩擦係数
を精度よく判別できる路面摩擦係数判定装置を提供す
る。 【解決手段】 車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪
速度検出手段と、検出された車輪速度に基づいて４輪の
平均車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算
手段と、該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める
演算手段と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量を求
める演算手段と、その車輪加減速度の時間的な変化量の
大きさに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数
を判定する路面摩擦係数判定手段とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は路面摩擦係数判定装
置および方法に関する。さらに詳しくは、４つのタイヤ
車輪の回転情報を用いて路面とタイヤとのあいだの摩擦
係数（路面摩擦係数）を判定することにより、車両の性
能および安全性を高めることができる路面摩擦係数判定
装置および方法に関する。
置および方法に関する。さらに詳しくは、４つのタイヤ
車輪の回転情報を用いて路面とタイヤとのあいだの摩擦
係数（路面摩擦係数）を判定することにより、車両の性
能および安全性を高めることができる路面摩擦係数判定
装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両は、滑りやすい路面で、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おそれがある。
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おそれがある。
【０００３】そこで、従来より、タイヤと路面とのあい
だの制動力が最大値をこえてタイヤがロック状態になる
前に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させて車輪
のロック状態を防止し、最大制動力が得られる車輪の回
転数を制御するアンチロックブレーキ装置などが提案さ
れている（特開昭６０−９９７５７号公報、特開平１−
２４９５５９号公報など参照）。
だの制動力が最大値をこえてタイヤがロック状態になる
前に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させて車輪
のロック状態を防止し、最大制動力が得られる車輪の回
転数を制御するアンチロックブレーキ装置などが提案さ
れている（特開昭６０−９９７５７号公報、特開平１−
２４９５５９号公報など参照）。
【０００４】たとえば、アンチロックブレーキ装置の制
御では、車両の推定速度および検出した車輪速度（回転
速度）からスリップ率を演算したのち、該演算したスリ
ップ率が予め設定してある基準スリップ率に一致するよ
うにブレーキ力を制御することにより、最大制動力に追
従するように構成されている。
御では、車両の推定速度および検出した車輪速度（回転
速度）からスリップ率を演算したのち、該演算したスリ
ップ率が予め設定してある基準スリップ率に一致するよ
うにブレーキ力を制御することにより、最大制動力に追
従するように構成されている。
【０００５】このようなＡＢＳ装置などの制御では、路
面の摩擦係数μが利用されている。すなわち路面摩擦係
数μ（路面μ）に応じて、たとえば高μの場合と低μの
場合とで制御内容を変更して最適な制御を行なうように
している。
面の摩擦係数μが利用されている。すなわち路面摩擦係
数μ（路面μ）に応じて、たとえば高μの場合と低μの
場合とで制御内容を変更して最適な制御を行なうように
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平６０−９９
７５９号公報の装置では、スリップ発生時の従動輪から
車両加速度を求め、この加速度を用いて路面μを推定し
ている。
７５９号公報の装置では、スリップ発生時の従動輪から
車両加速度を求め、この加速度を用いて路面μを推定し
ている。
【０００７】すなわち、この公報によれば、スリップ時
には車両加速度をＡとし、車両重量をＷとした場合、車
両の加速に要する駆動力Ｆは、 Ｆ＝Ｗ・Ａ／ｇ で求められる（ｇは重力加速度である）。一方、この駆
動力Ｆは、駆動輪と路面とのあいだの摩擦力により決ま
り、駆動輪に加わる荷重Ｗｒと路面μを用いてＦ＝μ・
Ｗｒと表わすことができる。これら２つの式から路面μ
は、μ＝Ｗ／Ｗｒ・ｇ×Ａとして求められる。
には車両加速度をＡとし、車両重量をＷとした場合、車
両の加速に要する駆動力Ｆは、 Ｆ＝Ｗ・Ａ／ｇ で求められる（ｇは重力加速度である）。一方、この駆
動力Ｆは、駆動輪と路面とのあいだの摩擦力により決ま
り、駆動輪に加わる荷重Ｗｒと路面μを用いてＦ＝μ・
Ｗｒと表わすことができる。これら２つの式から路面μ
は、μ＝Ｗ／Ｗｒ・ｇ×Ａとして求められる。
【０００８】しかし、この式によって求められた路面μ
は、単に従動輪の回転速度を微分して求めた従動輪の加
速度を車両加速度Ａに置き換え、この車両加速度Ａを算
出した時点での路面μであり、実際の路面とタイヤとの
あいだの路面μであるかどうかわからず、確率的にもそ
うでない場合の可能性が圧倒的に高い。
は、単に従動輪の回転速度を微分して求めた従動輪の加
速度を車両加速度Ａに置き換え、この車両加速度Ａを算
出した時点での路面μであり、実際の路面とタイヤとの
あいだの路面μであるかどうかわからず、確率的にもそ
うでない場合の可能性が圧倒的に高い。
【０００９】したがって、そのような路面μに基づいて
ＡＢＳなどの各種車両運動制御を行なうと、実際の路面
μに対応した制御ではないため、不適当な制御を実行す
るおそれがある。また、運転手に滑りやすい路面である
ことを警告する場合においても、前記推定した路面μで
は、誤報を発するおそれがある。さらに、路面μによっ
て最大制動力が得られるスリップ率が異なるため、固定
された基準スリップ率で追従制御を行なった場合、逆に
制動距離が長くなったり、タイヤがロックしてしまうお
それがある。
ＡＢＳなどの各種車両運動制御を行なうと、実際の路面
μに対応した制御ではないため、不適当な制御を実行す
るおそれがある。また、運転手に滑りやすい路面である
ことを警告する場合においても、前記推定した路面μで
は、誤報を発するおそれがある。さらに、路面μによっ
て最大制動力が得られるスリップ率が異なるため、固定
された基準スリップ率で追従制御を行なった場合、逆に
制動距離が長くなったり、タイヤがロックしてしまうお
それがある。
【００１０】この対策として、路面状態を推定し、推定
した路面μに応じて基準スリップ率を変化させる必要が
あるが、路面μを精度よく推定することは困難である。
した路面μに応じて基準スリップ率を変化させる必要が
あるが、路面μを精度よく推定することは困難である。
【００１１】本発明は、車両から取り入れる情報源とし
ては車輪速度のみでありながら、路面とタイヤとのあい
だの摩擦係数を精度よく判定できる路面摩擦係数判定装
置および方法を提供することを目的とする。
ては車輪速度のみでありながら、路面とタイヤとのあい
だの摩擦係数を精度よく判定できる路面摩擦係数判定装
置および方法を提供することを目的とする。
【００１２】また、その路面摩擦係数判定装置により得
られた路面μを用いてＡＢＳ制御やＴＲＣ制御などの制
御性能を向上させたり、運転手に滑りやすい路面である
ことを知らせることを目的としている。
られた路面μを用いてＡＢＳ制御やＴＲＣ制御などの制
御性能を向上させたり、運転手に滑りやすい路面である
ことを知らせることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の路面摩擦係数判
定装置は、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速度
検出手段と、検出された車輪速度に基づいて４輪の平均
車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算手段
と、該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める演算
手段と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量を求める
演算手段と、その車輪加減速度の時間的な変化量の大き
さに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判
定する路面摩擦係数判定手段とを備えてなることを特徴
とする。
定装置は、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速度
検出手段と、検出された車輪速度に基づいて４輪の平均
車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算手段
と、該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める演算
手段と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量を求める
演算手段と、その車輪加減速度の時間的な変化量の大き
さに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判
定する路面摩擦係数判定手段とを備えてなることを特徴
とする。
【００１４】また本発明の路面摩擦係数判定方法は、車
両の各車輪の車輪速度を検出する工程と、検出された車
輪速度に基づいて４輪の平均車輪速度または駆動輪の平
均車輪速度を求める工程と、該平均車輪速度から平均車
輪加減速度を求める工程と、該平均車輪加減速度の時間
的な変化量を求める工程と、その車輪加減速度の時間的
な変化量の大きさに基づいて、路面とタイヤとのあいだ
の摩擦係数を判定する工程とを備えてなることを特徴と
する。
両の各車輪の車輪速度を検出する工程と、検出された車
輪速度に基づいて４輪の平均車輪速度または駆動輪の平
均車輪速度を求める工程と、該平均車輪速度から平均車
輪加減速度を求める工程と、該平均車輪加減速度の時間
的な変化量を求める工程と、その車輪加減速度の時間的
な変化量の大きさに基づいて、路面とタイヤとのあいだ
の摩擦係数を判定する工程とを備えてなることを特徴と
する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の路面摩擦係数判定装置および方法を説明する。
明の路面摩擦係数判定装置および方法を説明する。
【００１６】図１は本発明の路面摩擦係数判定装置の一
実施の形態を示すブロック図、図２は図１における路面
摩擦係数判定装置の電気的構成を示すブロック図、図３
は高μ路における速度と加速度の変化を示す説明図、図
４は低μ路における速度と加速度の変化を示す説明図、
図５はドライアスファルトにおける駆動輪の平均車輪加
減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加
減速度との関係を示す図、図６は圧雪路における駆動輪
の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪
の平均車輪加減速度との関係を示す図、図７は氷盤路に
おける駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大
きさと従動輪の平均車輪加減速度との関係を示す図、図
８は駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大き
さと従動輪の平均車輪加減速度との関係において、任意
のしきい値を設定したときの路面μの判定図、図９は駆
動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさのあ
る所定個数の標準偏差と従動輪の平均車輪加減速度との
関係において、任意のしきい値を設定したときの路面μ
の判定図である。
実施の形態を示すブロック図、図２は図１における路面
摩擦係数判定装置の電気的構成を示すブロック図、図３
は高μ路における速度と加速度の変化を示す説明図、図
４は低μ路における速度と加速度の変化を示す説明図、
図５はドライアスファルトにおける駆動輪の平均車輪加
減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加
減速度との関係を示す図、図６は圧雪路における駆動輪
の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪
の平均車輪加減速度との関係を示す図、図７は氷盤路に
おける駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大
きさと従動輪の平均車輪加減速度との関係を示す図、図
８は駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大き
さと従動輪の平均車輪加減速度との関係において、任意
のしきい値を設定したときの路面μの判定図、図９は駆
動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさのあ
る所定個数の標準偏差と従動輪の平均車輪加減速度との
関係において、任意のしきい値を設定したときの路面μ
の判定図である。
【００１７】図１に示すように、本発明の一実施の形態
にかかわる路面摩擦係数判定装置は、４輪車両のタイヤ
ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷおよびＲＲＷにそれぞれ設けら
れた車輪タイヤの車輪速度（回転速度）を検出する車輪
速度検出手段Ｓを備えており、この車輪速度検出手段Ｓ
の出力は、ＡＢＳなどの制御ユニット１に伝達される。
またこの制御ユニット１には、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２が接続されている。３は運転者によって、
操作される初期化スイッチである。
にかかわる路面摩擦係数判定装置は、４輪車両のタイヤ
ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷおよびＲＲＷにそれぞれ設けら
れた車輪タイヤの車輪速度（回転速度）を検出する車輪
速度検出手段Ｓを備えており、この車輪速度検出手段Ｓ
の出力は、ＡＢＳなどの制御ユニット１に伝達される。
またこの制御ユニット１には、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２が接続されている。３は運転者によって、
操作される初期化スイッチである。
【００１８】前記車輪速度検出手段Ｓ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。
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。
【００１９】前記制御ユニット１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１ａと、演算処理の中枢として機能するＣ
ＰＵ１ｂと、該ＣＰＵ１ｂの制御動作プログラムが格納
されたＲＯＭ１ｃと、前記ＣＰＵ１ｂ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ＲＡＭ１ｄとから構
成されている。
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１ａと、演算処理の中枢として機能するＣ
ＰＵ１ｂと、該ＣＰＵ１ｂの制御動作プログラムが格納
されたＲＯＭ１ｃと、前記ＣＰＵ１ｂ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ＲＡＭ１ｄとから構
成されている。
【００２０】車両が加速または減速する場合、ミクロで
見ると加速と減速の仕方が違うので、たとえば図３〜４
に示されるように、高μ路に対し低μ路では、見かけ上
は同じような加速でも車輪速度がばらつきながら加速し
ている。
見ると加速と減速の仕方が違うので、たとえば図３〜４
に示されるように、高μ路に対し低μ路では、見かけ上
は同じような加速でも車輪速度がばらつきながら加速し
ている。
【００２１】このように加速または減速時の車輪の加減
速度のばらつき、すなわち車輪速度のばらつきを考える
と、４輪のデータまたは駆動輪のデータで評価するのが
好ましい。
速度のばらつき、すなわち車輪速度のばらつきを考える
と、４輪のデータまたは駆動輪のデータで評価するのが
好ましい。
【００２２】したがって、本実施の形態では、前記制御
ユニット１に、第１の解決手段として、前記車輪速度検
出手段Ｓによる車輪速度の測定値から、４輪の平均車輪
速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算手段と、
該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める演算手段
と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量（隣り合う瞬
時の平均車輪加減速度の変動）を求める演算手段と、そ
の車輪加減速度の時間的な変化量の大きさなどに基づい
て、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する路面
摩擦係数判定手段とを備えている。
ユニット１に、第１の解決手段として、前記車輪速度検
出手段Ｓによる車輪速度の測定値から、４輪の平均車輪
速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算手段と、
該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める演算手段
と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量（隣り合う瞬
時の平均車輪加減速度の変動）を求める演算手段と、そ
の車輪加減速度の時間的な変化量の大きさなどに基づい
て、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する路面
摩擦係数判定手段とを備えている。
【００２３】また本実施の形態では、第２の解決手段と
して、前記車両の推定加減速度を求める演算手段をさら
に備えており、前記路面摩擦係数判定手段により、前記
車両の推定加減速度と時間的な変化量の大きさとの関係
から、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する。
して、前記車両の推定加減速度を求める演算手段をさら
に備えており、前記路面摩擦係数判定手段により、前記
車両の推定加減速度と時間的な変化量の大きさとの関係
から、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する。
【００２４】また本実施の形態では、第３の解決手段と
して、前記車両の推定加減速度と時間的な変化量の大き
さとの関係、たとえば前記車両の推定加減速度を横軸に
取り、前記時間的な変化量の大きさを縦軸に取り、前記
車両の推定加減速度の大きさで所定の範囲毎に層別を行
ない、そのときの時間的な変化量の大きさのばらつきを
標準偏差または平均値などによる統計的処理を用いて数
値化する演算処理をさらに備えており、前記路面摩擦係
数判定手段により、予め設定しておいたしきい値と比較
することにより、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を
判定する。
して、前記車両の推定加減速度と時間的な変化量の大き
さとの関係、たとえば前記車両の推定加減速度を横軸に
取り、前記時間的な変化量の大きさを縦軸に取り、前記
車両の推定加減速度の大きさで所定の範囲毎に層別を行
ない、そのときの時間的な変化量の大きさのばらつきを
標準偏差または平均値などによる統計的処理を用いて数
値化する演算処理をさらに備えており、前記路面摩擦係
数判定手段により、予め設定しておいたしきい値と比較
することにより、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を
判定する。
【００２５】前記車両の推定加減速度とは、４輪の平均
回転速度から求める平均車輪加減速度または従動輪の平
均回転速度から求める平均車輪加減速度とすることがで
きる。該平均車輪加減速度は、平均回転速度以外のＧセ
ンサ（加速度センサ）などにより求めることもできる。
回転速度から求める平均車輪加減速度または従動輪の平
均回転速度から求める平均車輪加減速度とすることがで
きる。該平均車輪加減速度は、平均回転速度以外のＧセ
ンサ（加速度センサ）などにより求めることもできる。
【００２６】本実施の形態では、前記路面摩擦係数判定
手段により、路面が低μであると判断された場合は、前
記警報表示器２により警報を発する。
手段により、路面が低μであると判断された場合は、前
記警報表示器２により警報を発する。
【００２７】以下、本実施の形態の路面摩擦係数判定装
置の動作を手順〜を追って説明する。
置の動作を手順〜を追って説明する。
【００２８】車両の４輪タイヤＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬ
ＷおよびＲＲＷのそれぞれの車輪回転速度（Ｖ１n、Ｖ
２n、Ｖ３n、Ｖ４n）を検出する。
ＷおよびＲＲＷのそれぞれの車輪回転速度（Ｖ１n、Ｖ
２n、Ｖ３n、Ｖ４n）を検出する。
【００２９】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ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷ、
ＲＲＷのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１n、Ｖ
２n、Ｖ３n、Ｖ４nとする。
得られた車両の各車輪タイヤＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷ、
ＲＲＷのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１n、Ｖ
２n、Ｖ３n、Ｖ４nとする。
【００３０】ついで４輪の平均車輪速度Ｖｍnまたは
駆動輪の平均車輪速度Ｖｄnを演算する。
駆動輪の平均車輪速度Ｖｄnを演算する。
【００３１】ある時点の４輪の平均車輪速度Ｖｍnと駆
動輪（前輪駆動の場合は前輪）の平均車輪速度Ｖｄnは
つぎの式（１）により求められる。
動輪（前輪駆動の場合は前輪）の平均車輪速度Ｖｄnは
つぎの式（１）により求められる。
【００３２】
【数１】
【００３３】ついで前記４輪の平均車輪加減速度Ａｍ
nまたは駆動輪の平均車輪加減速度Ａｄnを演算する。
nまたは駆動輪の平均車輪加減速度Ａｄnを演算する。
【００３４】前記４輪の平均車輪速度Ｖｍnと駆動輪の
平均車輪速度Ｖｄnより１つ前の平均車輪速データを平
均車輪速度Ｖｍn-1、Ｖｄn-1とすると、４輪と駆動輪の
平均車輪加減速度Ａｍn、Ａｄnはそれぞれ式（３）、
（４）で求められる。
平均車輪速度Ｖｄnより１つ前の平均車輪速データを平
均車輪速度Ｖｍn-1、Ｖｄn-1とすると、４輪と駆動輪の
平均車輪加減速度Ａｍn、Ａｄnはそれぞれ式（３）、
（４）で求められる。
【００３５】 Ａｍn＝ａ・（Ｖｍn−Ｖｍn-1）／Δｔ／ｇ ・・・（３） Ａｄn＝ａ・（Ｖｄn−Ｖｄn-1）／Δｔ／ｇ ・・・（４）
【００３６】ここで、Δｔは車輪速データの車輪速度Ｖ
ｍn〜ＶｄnとＶｍn-1〜Ｖｄn-1の時間間隔（サンプリン
グ時間）であり、ｇは重力加速度であり、ａは車輪速度
(ｋｍ／ｈ)の単位と加速度（ｍ／ｓ）の単位を合わせる
ための定数（１／３．６）である。前記サンプルング時
間としては、たとえば１秒以下が望ましく、より望まし
くは５０ｍｓ以下とすることができる。
ｍn〜ＶｄnとＶｍn-1〜Ｖｄn-1の時間間隔（サンプリン
グ時間）であり、ｇは重力加速度であり、ａは車輪速度
(ｋｍ／ｈ)の単位と加速度（ｍ／ｓ）の単位を合わせる
ための定数（１／３．６）である。前記サンプルング時
間としては、たとえば１秒以下が望ましく、より望まし
くは５０ｍｓ以下とすることができる。
【００３７】ついで４輪または駆動輪の平均車輪加減
速度の時間的な変化量（Ｄｍn、Ｄｄn）の絶対値をつぎ
の式（５）、（６）により計算する。
速度の時間的な変化量（Ｄｍn、Ｄｄn）の絶対値をつぎ
の式（５）、（６）により計算する。
【００３８】ここで、たとえば時間的な変化量とは、い
わゆるピークトゥピーク振幅値（最高最低振幅値）また
はこれに準じる変化の大きさとすることができる。
わゆるピークトゥピーク振幅値（最高最低振幅値）また
はこれに準じる変化の大きさとすることができる。
【００３９】 Ｄｍn＝｜Ａｍn−Ａｍn-1｜ ・・・（５） Ｄｄn＝｜Ａｄn−Ａｄn-1｜ ・・・（６）
【００４０】本実施の形態では、前記手順〜から車
輪加減速度の時間的な変化量の大きさに基づいて、変化
量が小さい場合は高μ、大きい場合は低μとすることに
より、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数μを判定する
ことができる。たとえば１秒間（４０ｍｓで２５回）の
変化量のうち、１０回以上、変化量が０．１５Ｇをこえ
たら、低μ路であると判断するとか、２５回中２０回以
上０．１Ｇ以下ならば高μ路、それ以外は中μ路である
と判断するなどである。
輪加減速度の時間的な変化量の大きさに基づいて、変化
量が小さい場合は高μ、大きい場合は低μとすることに
より、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数μを判定する
ことができる。たとえば１秒間（４０ｍｓで２５回）の
変化量のうち、１０回以上、変化量が０．１５Ｇをこえ
たら、低μ路であると判断するとか、２５回中２０回以
上０．１Ｇ以下ならば高μ路、それ以外は中μ路である
と判断するなどである。
【００４１】しかし、車両の加減速度の大きさによっ
て、同じ路面でも変化量の大きさが多少変わるので、つ
ぎに本実施の形態では、さらに実質的に車両に発生する
加減速度の大きさで前記車輪加減速度の変化量を整理す
ることによって、より正確に路面とタイヤとのあいだの
摩擦係数μを判定する。
て、同じ路面でも変化量の大きさが多少変わるので、つ
ぎに本実施の形態では、さらに実質的に車両に発生する
加減速度の大きさで前記車輪加減速度の変化量を整理す
ることによって、より正確に路面とタイヤとのあいだの
摩擦係数μを判定する。
【００４２】ついで車両の推定加減速度を求める。こ
の車両の推定加減速度としては、４輪の平均回転速度か
ら求める平均車輪加減速度または従動輪の平均回転速度
から求める平均車輪加減速度とすることができる。また
該平均車輪加減速度は、平均回転速度以外のＧセンサ
（加速度センサ）などにより求めることもできる。
の車両の推定加減速度としては、４輪の平均回転速度か
ら求める平均車輪加減速度または従動輪の平均回転速度
から求める平均車輪加減速度とすることができる。また
該平均車輪加減速度は、平均回転速度以外のＧセンサ
（加速度センサ）などにより求めることもできる。
【００４３】本実施の形態では、前記手順から前記車
両の推定加減速度と時間的な変化量の大きさとの関係か
ら、路面μを判定することができる。
両の推定加減速度と時間的な変化量の大きさとの関係か
ら、路面μを判定することができる。
【００４４】たとえば後述する図５〜７に示すように、
横軸を従動輪の平均車輪加減速度とし、縦軸を駆動輪の
平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさ（Ｄｄn）
として所定個数プロットする。そして、前記従動輪の平
均車輪加減速度の値に応じて、時間的な変化量の大きさ
（Ｄｄn）の値を層別する。そして、図８に示されるよ
うに、時間的な変化量の大きさの値が、予め設定された
しきい値のどの範囲に分布するかによって、路面μを判
定することができる。時間的な変化量の大きさがしきい
値Ｓ１以下（エリアＡ）であれば高μであり、時間的な
変化量の大きさがしきい値Ｓ２以下（エリアＢ）であれ
ば中μであり、時間的な変化量の大きさがしきい値Ｓ２
以上（エリアＣ）であれば低μである。具体的には、つ
ぎの表１に示されるようにすることにより、路面とタイ
ヤとのあいだの摩擦係数μを判定することができる。
横軸を従動輪の平均車輪加減速度とし、縦軸を駆動輪の
平均車輪加減速度の時間的な変化量の大きさ（Ｄｄn）
として所定個数プロットする。そして、前記従動輪の平
均車輪加減速度の値に応じて、時間的な変化量の大きさ
（Ｄｄn）の値を層別する。そして、図８に示されるよ
うに、時間的な変化量の大きさの値が、予め設定された
しきい値のどの範囲に分布するかによって、路面μを判
定することができる。時間的な変化量の大きさがしきい
値Ｓ１以下（エリアＡ）であれば高μであり、時間的な
変化量の大きさがしきい値Ｓ２以下（エリアＢ）であれ
ば中μであり、時間的な変化量の大きさがしきい値Ｓ２
以上（エリアＣ）であれば低μである。具体的には、つ
ぎの表１に示されるようにすることにより、路面とタイ
ヤとのあいだの摩擦係数μを判定することができる。
【００４５】
【表１】
【００４６】つぎに本実施の形態では、さらに前記横軸
とした従動輪の平均車輪加減速度を層別の指標とし、縦
軸の値である時間的な変化量の大きさを層別する。層別
されたそれぞれの時間的な変化量の大きさを統計的手
法、たとえば平均値や標準偏差により代表値化し、より
正確に路面とタイヤとのあいだの摩擦係数μを判定す
る。
とした従動輪の平均車輪加減速度を層別の指標とし、縦
軸の値である時間的な変化量の大きさを層別する。層別
されたそれぞれの時間的な変化量の大きさを統計的手
法、たとえば平均値や標準偏差により代表値化し、より
正確に路面とタイヤとのあいだの摩擦係数μを判定す
る。
【００４７】以下、説明を簡単にするために、４輪のデ
ータを用いた場合も同様であるので、駆動輪のデータを
用いた場合について説明する。
ータを用いた場合も同様であるので、駆動輪のデータを
用いた場合について説明する。
【００４８】前記車両の推定加減速度の大きさによ
り、式（６）で求められた平均車輪加減速度の時間的な
変化量の大きさＤｄnを層別する。
り、式（６）で求められた平均車輪加減速度の時間的な
変化量の大きさＤｄnを層別する。
【００４９】たとえば、車両の推定加減速度が−０．２
Ｇ〜＋０．２Ｇの範囲を０．０５Ｇ刻みで区切り、それ
ぞれの範囲内の時間的な変化量の大きさＤｄnの平均値
ＡＶＥおよび標準偏差σnを求める。
Ｇ〜＋０．２Ｇの範囲を０．０５Ｇ刻みで区切り、それ
ぞれの範囲内の時間的な変化量の大きさＤｄnの平均値
ＡＶＥおよび標準偏差σnを求める。
【００５０】たとえば、標準偏差σnはつぎの式（７）
で求められる。
で求められる。
【００５１】
【数２】
【００５２】なお、−０．２Ｇ〜＋０．２Ｇとしたの
は、通常の走行状態（急加速および急制動を行なわない
状態）では、この程度の加減速度しか出ないので、通常
の走行で路面μを判定できることを示している。また加
速や急制動を行なえば、タイヤがスリップし、路面が滑
りやすいかどうかは他にも判定する方法がある。
は、通常の走行状態（急加速および急制動を行なわない
状態）では、この程度の加減速度しか出ないので、通常
の走行で路面μを判定できることを示している。また加
速や急制動を行なえば、タイヤがスリップし、路面が滑
りやすいかどうかは他にも判定する方法がある。
【００５３】ついで平均値ＡＶＥおよび／または標準
偏差σnに対して、予め、それぞれの所定のしきい値Ｌ
を設定しておき、そのしきい値Ｌをこえたら低μ路であ
ると判定する。もしくはしきい値を２つ設定し、しきい
値Ｌ１未満ならば高μ路（たとえばドライアスファル
ト）、Ｌ１以上Ｌ２未満ならば中μ路（たとえば雪上
路）、Ｌ２以上ならば低μ路（たとえば氷上路）である
と判定する。
偏差σnに対して、予め、それぞれの所定のしきい値Ｌ
を設定しておき、そのしきい値Ｌをこえたら低μ路であ
ると判定する。もしくはしきい値を２つ設定し、しきい
値Ｌ１未満ならば高μ路（たとえばドライアスファル
ト）、Ｌ１以上Ｌ２未満ならば中μ路（たとえば雪上
路）、Ｌ２以上ならば低μ路（たとえば氷上路）である
と判定する。
【００５４】つぎに路面の状態（滑りやすいなど）を
運転手に警告する。
運転手に警告する。
【００５５】さらには、路面の状態をＡＢＳ装置やＴＲ
Ｃ装置などの制御に使用する。
Ｃ装置などの制御に使用する。
【００５６】本実施の形態では、エンジン出力に対し、
比較的質量の小さいタイヤ回転の加速度変動に着目し、
車両の実質的加速度との関係から路面状況を判定するた
め、比較的小さな加減速度（±０．１５Ｇ以下）で路面
μの判定ができることを特徴としている。
比較的質量の小さいタイヤ回転の加速度変動に着目し、
車両の実質的加速度との関係から路面状況を判定するた
め、比較的小さな加減速度（±０．１５Ｇ以下）で路面
μの判定ができることを特徴としている。
【００５７】また本実施の形態では、駆動輪の回転加速
度の時間的不均一さ路面判別の手段に用いることから、
車輪加減速度が大きい方がより顕著に路面μの差が判別
できる。
度の時間的不均一さ路面判別の手段に用いることから、
車輪加減速度が大きい方がより顕著に路面μの差が判別
できる。
【００５８】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。
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。
【００５９】
【実施例】まず車両の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ＨＳ−１）
を使用し、車両をドライアスファルト路Ｒ１、圧雪路Ｒ
２、氷盤路Ｒ３を直進走行させた。このときの走行条件
は、各路面も５０ｋｍ／ｈ前後の一定走行および２０ｋ
ｍ／ｈからゆっくりした加速走行（加速度０．２Ｇ以
下）である。車輪の車輪速度のサンプリング時間は、加
速と減速は、ミクロ的に見なければいけないので、たと
えば１秒では、サンプリング時間が長すぎるため、４０
ｍｓとした。
タイヤ（住友ゴム工業（株）製グラスピックＨＳ−１）
を使用し、車両をドライアスファルト路Ｒ１、圧雪路Ｒ
２、氷盤路Ｒ３を直進走行させた。このときの走行条件
は、各路面も５０ｋｍ／ｈ前後の一定走行および２０ｋ
ｍ／ｈからゆっくりした加速走行（加速度０．２Ｇ以
下）である。車輪の車輪速度のサンプリング時間は、加
速と減速は、ミクロ的に見なければいけないので、たと
えば１秒では、サンプリング時間が長すぎるため、４０
ｍｓとした。
【００６０】車輪速度検出手段Ｓから出力される車輪速
パルスに基づいて、車輪速度を取り込み、駆動輪の平均
車輪速度、駆動輪の平均車輪加減速度、および平均車輪
加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪
加減速度を計算する。
パルスに基づいて、車輪速度を取り込み、駆動輪の平均
車輪速度、駆動輪の平均車輪加減速度、および平均車輪
加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪
加減速度を計算する。
【００６１】前記すべてのデータは、４０ｍｓ毎にサン
プリングされるとともに、演算される。駆動輪の平均車
輪加減速度の時間的な変化量の大きさのデータを所定の
個数蓄積するとともに、従動輪の平均車輪加減速度によ
って所定の範囲毎に層別するために、所定の個数蓄積さ
れると、さらにその所定の個数の標準偏差σnを求め、
制御ユニット内に保存しておく。
プリングされるとともに、演算される。駆動輪の平均車
輪加減速度の時間的な変化量の大きさのデータを所定の
個数蓄積するとともに、従動輪の平均車輪加減速度によ
って所定の範囲毎に層別するために、所定の個数蓄積さ
れると、さらにその所定の個数の標準偏差σnを求め、
制御ユニット内に保存しておく。
【００６２】その結果を図５〜７には、各路面（Ｒ１〜
Ｒ３）の駆動輪の平均車輪加速度の時間的な変化量の大
きさＤｄnと、従動輪の平均車輪加減速度の関係を示
す。図５〜７に示されるように、摩擦係数が低い路面
（氷盤路＜圧雪路＜ドライアスファルト路）ほど加速度
の時間的な変化量の大きさＤｄのばらつきが大きくなっ
ていることがわかる。
Ｒ３）の駆動輪の平均車輪加速度の時間的な変化量の大
きさＤｄnと、従動輪の平均車輪加減速度の関係を示
す。図５〜７に示されるように、摩擦係数が低い路面
（氷盤路＜圧雪路＜ドライアスファルト路）ほど加速度
の時間的な変化量の大きさＤｄのばらつきが大きくなっ
ていることがわかる。
【００６３】つぎにこの時間的な変化量の大きさＤｄn
のばらつきの大きさを数値化するために、１００個蓄積
されたときの標準偏差σnを求めたのが図９である。す
なわち図５〜７および図９に示されるように、駆動輪の
加速度が−０．０２Ｇ〜＋０．０２Ｇ（範囲Ｉ）、＋
０．０２Ｇ〜＋０．０６Ｇ（範囲II）、＋０．０６Ｇ〜
＋０．１Ｇ（範囲III）、＋０．１Ｇ〜＋０．１４Ｇ
（範囲IV）において、時間的な変化量の大きさＤｄがそ
れぞれ１００個蓄積されたときの標準偏差σnの値を表
２に示す。
のばらつきの大きさを数値化するために、１００個蓄積
されたときの標準偏差σnを求めたのが図９である。す
なわち図５〜７および図９に示されるように、駆動輪の
加速度が−０．０２Ｇ〜＋０．０２Ｇ（範囲Ｉ）、＋
０．０２Ｇ〜＋０．０６Ｇ（範囲II）、＋０．０６Ｇ〜
＋０．１Ｇ（範囲III）、＋０．１Ｇ〜＋０．１４Ｇ
（範囲IV）において、時間的な変化量の大きさＤｄがそ
れぞれ１００個蓄積されたときの標準偏差σnの値を表
２に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】ここで、図９に示されるように、高μ路
（μ１）、中μ路（μ２）、低μ路（μ３）の路面μの
判定マップを作製しておいて、予め設定されたしきい値
に当てはめて路面μを判定すると、つぎの表３のように
なる。その結果、Ｒ１は範囲Ｉ〜IVで高μ路となり、Ｒ
２は範囲Ｉ〜IIIでは中μ路であり、範囲IVでは低μ路
となり、Ｒ３は範囲Ｉ〜IVで低μ路であると判別でき
る。なお、時間的な変化量の大きさＤｄnの蓄積する個
数についてはとくに限定しない。
（μ１）、中μ路（μ２）、低μ路（μ３）の路面μの
判定マップを作製しておいて、予め設定されたしきい値
に当てはめて路面μを判定すると、つぎの表３のように
なる。その結果、Ｒ１は範囲Ｉ〜IVで高μ路となり、Ｒ
２は範囲Ｉ〜IIIでは中μ路であり、範囲IVでは低μ路
となり、Ｒ３は範囲Ｉ〜IVで低μ路であると判別でき
る。なお、時間的な変化量の大きさＤｄnの蓄積する個
数についてはとくに限定しない。
【００６６】
【表３】
【００６７】そして、この推定された路面μの情報をＡ
ＢＳ装置やＴＲＣ装置などに用いることにより、路面μ
に応じた最適な制御を行なうことができる。また、低μ
路と判断された場合、運転手に滑りやすい路面であると
注意を促すことができる。
ＢＳ装置やＴＲＣ装置などに用いることにより、路面μ
に応じた最適な制御を行なうことができる。また、低μ
路と判断された場合、運転手に滑りやすい路面であると
注意を促すことができる。
【００６８】なお、一般的にＡＢＳ制御などのため、い
わゆるＧセンサ（加速度センサ）などの車両に加わる前
後加速度を直接検出するものを備えている場合、そのＧ
センサなどからの検出データに基づいて４輪の車輪加減
速度の標準偏差を層別するようにしても同様に実施でき
る。
わゆるＧセンサ（加速度センサ）などの車両に加わる前
後加速度を直接検出するものを備えている場合、そのＧ
センサなどからの検出データに基づいて４輪の車輪加減
速度の標準偏差を層別するようにしても同様に実施でき
る。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
路面μを精度よく判別できる。その結果、滑りやすい路
面（低μ路）であることを運転手に知らせることが可能
となり、運転に注意しようという意識向上が図れる。ま
た、車両の運動制御に使用し、最適な制御を行なうこと
ができる。
路面μを精度よく判別できる。その結果、滑りやすい路
面（低μ路）であることを運転手に知らせることが可能
となり、運転に注意しようという意識向上が図れる。ま
た、車両の運動制御に使用し、最適な制御を行なうこと
ができる。
【図１】本発明の路面摩擦係数判定装置の一実施の形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】図１における路面摩擦係数判定装置の電気的構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】高μ路における速度と加速度の変化を示す説明
図である。
図である。
【図４】低μ路における速度と加速度の変化を示す説明
図である。
図である。
【図５】ドライアスファルトにおける駆動輪の平均車輪
加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪
加減速度との関係を示す図である。
加減速度の時間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪
加減速度との関係を示す図である。
【図６】圧雪路における駆動輪の平均車輪加減速度の時
間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加減速度との
関係を示す図である。
間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加減速度との
関係を示す図である。
【図７】氷盤路における駆動輪の平均車輪加減速度の時
間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加減速度との
関係を示す図である。
間的な変化量の大きさと従動輪の平均車輪加減速度との
関係を示す図である。
【図８】駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の
大きさと従動輪の平均車輪加減速度との関係において、
任意のしきい値を設定したときの路面μの判定図であ
る。
大きさと従動輪の平均車輪加減速度との関係において、
任意のしきい値を設定したときの路面μの判定図であ
る。
【図９】駆動輪の平均車輪加減速度の時間的な変化量の
大きさのある所定個数の標準偏差と従動輪の平均車輪加
減速度との関係において、任意のしきい値を設定したと
きの路面μの判定図である。
大きさのある所定個数の標準偏差と従動輪の平均車輪加
減速度との関係において、任意のしきい値を設定したと
きの路面μの判定図である。
１ 制御ユニット ２ 警報表示器 ３ 初期化スイッチ ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷ、ＲＲＷ タイヤ
Claims (8)
- 【請求項１】 車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪
速度検出手段と、検出された車輪速度に基づいて４輪の
平均車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求める演算
手段と、該平均車輪速度から平均車輪加減速度を求める
演算手段と、該平均車輪加減速度の時間的な変化量を求
める演算手段と、その車輪加減速度の時間的な変化量の
大きさに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数
を判定する路面摩擦係数判定手段とを備えてなる路面摩
擦係数判定装置。 - 【請求項２】 前記車両の推定加減速度を求める演算手
段をさらに備えており、前記車両の推定加減速度と時間
的な変化量の大きさとの関係から、路面とタイヤとのあ
いだの摩擦係数を判定する請求項１記載の路面摩擦係数
判定装置。 - 【請求項３】 前記車両の推定加減速度と時間的な変化
量の大きさとの関係を前記車両の推定加減速度の大きさ
で所定の範囲毎に層別を行ない、そのときの時間的な変
化量の大きさのばらつきを標準偏差および／または平均
値などによる統計的処理を用いて数値化する演算処理を
さらに備えており、前記路面摩擦係数判定手段により、
予め設定しておいたしきい値と比較することにより、路
面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する請求項２記
載の路面摩擦係数判定装置。 - 【請求項４】 前記車両の推定加減速度が、４輪または
従動輪の平均車輪加減速度にされてなる請求項２または
３記載の路面摩擦係数判定装置。 - 【請求項５】 車両の各車輪の車輪速度を検出する工程
と、検出された車輪速度に基づいて４輪の平均車輪速度
または駆動輪の平均車輪速度を求める工程と、該平均車
輪速度から平均車輪加減速度を求める工程と、該平均車
輪加減速度の時間的な変化量を求める工程と、その車輪
加減速度の時間的な変化量の大きさに基づいて、路面と
タイヤとのあいだの摩擦係数を判定する工程とを備えて
なる路面摩擦係数判定方法。 - 【請求項６】 前記車両の推定加減速度を求める工程を
さらに備えており、前記車両の推定加減速度と時間的な
変化量の大きさとの関係から、路面とタイヤとのあいだ
の摩擦係数を判定する請求項５記載の路面摩擦係数判定
方法。 - 【請求項７】 前記車両の推定加減速度と時間的な変化
量の関係を前記車両の推定加減速度の大きさで所定の範
囲毎に層別を行ない、そのときの時間的な変化量の大き
さのばらつきを標準偏差または平均値などによる統計的
処理により数値化する工程をさらに備えており、予め設
定しておいたしきい値と比較することにより、路面とタ
イヤとのあいだの摩擦係数を判定する請求項６記載の路
面摩擦係数判定方法。 - 【請求項８】 前記車両の推定加減速度が、４輪または
従動輪の平均車輪加減速度にされてなる請求項６または
７記載の路面摩擦係数判定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34910799A JP2001163202A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 路面摩擦係数判定装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34910799A JP2001163202A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 路面摩擦係数判定装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001163202A true JP2001163202A (ja) | 2001-06-19 |
Family
ID=18401545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34910799A Pending JP2001163202A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 路面摩擦係数判定装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001163202A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022378A1 (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 路面状態の変化を推定する装置や方法および自動車 |
| WO2006095429A1 (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | 路面状態検出システム及びアクティブ・サスペンション・システム及びアンチロック・ブレーキ・システム並びにそのセンサユニット |
| JP2009056818A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-19 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 車両走行路面状態推定システム |
| CN1847793B (zh) * | 2005-04-14 | 2010-06-30 | 通用汽车有限责任公司 | 确定包括道路表面数据在内的车辆位置的方法 |
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| US8746814B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-06-10 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Vehicle brake fluid pressure control apparatus |
| US8915554B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-12-23 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Vehicle brake fluid pressure control apparatus |
-
1999
- 1999-12-08 JP JP34910799A patent/JP2001163202A/ja active Pending
Cited By (10)
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| CN1931630B (zh) * | 2002-08-29 | 2010-12-22 | 丰田自动车株式会社 | 具有路面状态变化推定装置的汽车 |
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