JP2003160041A

JP2003160041A - 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

Info

Publication number: JP2003160041A
Application number: JP2001359369A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kawasaki; 裕章川崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP4057285B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】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演算する工程
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、前記回帰係数を比較して路面状態を判定する工程と
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Ｃ
ＰＵ２ｂ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〜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】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（Ｖ１_n、Ｖ
２_n、Ｖ３_n、Ｖ４_n）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Ｖ１_n、Ｖ２_n、Ｖ３
_n、Ｖ４_nとする。

【００２２】ついで従動輪の平均車輪速度を演算す
る。Ｖｆ_n＝（Ｖ１_n＋Ｖ２_n）／２・・・（１）

【００２３】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）Ａｆ_nを演算する。

【００２４】前記従動輪の平均車輪速度Ｖｆ_nより１つ
前の車輪速データから、平均車輪速度Ｖｆ_n-1とする
と、従動輪の平均車輪加減速度Ａｆ_nはそれぞれつぎの
式（２）で求められる。Ａｆ_n＝（Ｖｆ_n−Ｖｆ_n-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Ｖｆ_nとＶｆ_n-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】ついで前記車両の加減速度Ａｆ_nの値に
応じて、左輪と右輪のスリップ比を演算する。Ａｆ_n≧０およびＶ３_n≠０、Ｖ４_n≠０である場合、ＬＳ_n＝（Ｖ１_n−Ｖ３_n）／Ｖ１_n ・・・（３）Ａｆ_n＜０およびＶ１_n≠０、Ｖ２_n≠０である場合、ＲＳ_n＝（Ｖ２_n−Ｖ４_n）／Ｖ４_n ・・・（４）前記以外の場合、ＬＳ_n＝１、ＲＳ_n＝１とする。

【００２７】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、ＭＡｆ_n＝（Ａｆ₁＋Ａｆ₂＋・・・＋Ａｆ_n）／Ｎ・・・（５）ＭＡｆ_n+1＝（Ａｆ₂＋Ａｆ₃＋・・・＋Ａｆ_n+1）／Ｎ・・・（６）ＭＡｆ_n+2＝（Ａｆ₃＋Ａｆ₄＋・・・＋Ａｆ_n+2）／Ｎ・・・（７）左右のスリップ比（ＬＳ_n、ＲＳ_n）については、ＭＬＳ_n＝（ＬＳ₁＋ＬＳ₂＋・・・＋ＬＳ_n）／Ｎ・・・（８）ＭＬＳ_n+1＝（ＬＳ₂＋ＬＳ₃＋・・・＋ＬＳ_n+1）／Ｎ・・・（９）ＭＬＳ_n+2＝（ＬＳ₃＋ＬＳ₄＋・・・＋ＬＳ_n+2）／Ｎ・・・（１０）ＭＲＳ_n＝（ＲＳ₁＋ＲＳ₂＋・・・＋ＲＳ_n）／Ｎ・・・（１１）ＭＲＳ_n+1＝（ＲＳ₂＋ＲＳ₃＋・・・＋ＲＳ_n+1）／Ｎ・・・（１２）ＭＲＳ_n+2＝（ＲＳ₃＋ＲＳ₄＋・・・＋ＲＳ_n+2）／Ｎ・・・（１３）

【００２９】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】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ＴＲ
Ｃ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Ｄ
Ｓ−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

Claims

【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。