JP2004284403A - 路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】走行中の路面状態、とくに走行中のタイヤと路面の間の滑りやすさを高い判定精度で判定することができる路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムを提供する。
【解決手段】速度検出手段と、車体速度演算手段と、車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の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。
【選択図】 図１
【解決手段】速度検出手段と、車体速度演算手段と、車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の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。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムに関する。さらに詳しくは、走行中の路面状態、とくに走行中のタイヤと路面のあいだの滑りやすさを高い判定精度で判定することができる路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムに関する。
【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惧れがある。これらの問題を防止するために、従来より、所定のスリップ率になるようにブレーキ力を制御するアンチロックブレーキ装置（以下、ＡＢＳ装置という）などが用いられている。
【０００３】
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。すなわち路面の摩擦係数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。
【０００４】
路面μを推定する装置としては、たとえば特許文献１に記載される装置がある。ここで、路面μは、路面とタイヤとの摩擦結合の大きさを示すものであり、路面μが大きいほど車両は大きな加速度を発生させるとともに、この路面μは、車輪のスリップ率が５〜１０％程度までは、スリップ率の上昇にともなって増加するという特性を有している。そこで、この公報では、同じ車体加速度が生じていても、その際の車輪のスリップ率が大きいほど路面との摩擦係数は小さいということから、路面μと車輪スリップ率の特性曲線において、路面μを車体加速度に置き換えることで車体加速度−車輪スリップ率Ｓの特性曲線について考えている。
【０００５】
また、この公報記載の装置では、ノイズなどの誤差要因の影響を低下するために、複数の周期にわたって積算した各車輪のスリップ率の総和と複数の周期にわたって積算した車体加速度の関係から路面μを推定している。すなわち、このスリップ率と車体加速度の関係とは、所定の時間積分した車体加速度の和ΣＡｂと所定の時間積分した車輪スリップ率の和ΣＳｔの比（傾き）Ｍ（Ｍ＝ΣＡｂ／ΣＳｔ）であり、このＭの大きさによって路面状態を推定している。
【０００６】
しかし、車両が走行する場合、走行方向とは逆方向に走行抵抗が生じる。この走行抵抗は、走行速度が速くなるほど大きくなるので、それに相当するだけの力（駆動力）が必要となる。したがって、スリップ率は、同じ路面を同じ車体加速度（ΣＡｂ）で走行した場合でも、走行速度によって変わってしまう。すなわち、同じ路面でありながら、走行速度によってＭの値が異なってしまう。
【０００７】
そこで、前記特許文献１記載の第二実施例の中では、高速走行中用マップと低速走行中用マップを設け、走行速度に応じて使い分けている。そして、そのマップ上でＭがどの領域に当てはまっているかで判断すればよいとされている。なお、前記領域とは、▲１▼高摩擦係数をもつ路面、すなわち路面状況が良好であるということを示す領域、▲２▼比較的高摩擦係数をもつ走行安定性上差し障りのない路面状況であることを示す領域および▲３▼低摩擦係数をもつ路面、すなわち路面状況がわるいことを示す領域のことである。
【０００８】
しかしながら、図６〜７に示されるように、車体加速度と車輪スリップ率の関係は、実際は原点を通るような関係ではないために、同一路面、同一速度であってもＭの値は１つに決まらない。したがって、高速走行中用マップと低速走行中用マップを用いても正確に路面状態を求めることは難しい。
【０００９】
そこで、本出願人は、正確に路面状態を求めるために、車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数から路面状態を判定する方法を提案している（特許文献２）。この路面状態判定方法は、車両の４輪の車輪速度を定期的に検出する工程と、前記車両の車体速度を求める工程と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求める工程と、前記車両の車体加速度を求める工程と、前記車両の旋回半径を求める工程と、前記スリップ率と車体加速度を所定の時間ごとに移動平均化処理する工程と、当該移動平均化したスリップ率と車体加速度のデータのうち、旋回半径が所定値よりも大きい場合のスリップ率と車体加速度の関係から路面状態を判定する工程とを含んでいる。それにより、車両の車体速度（高速時や低速時などの速度）による影響を受けずに路面状態を正確に判定することができる。また、従来のように高速用マップおよび低速用マップを必要としないので、高速用マップから低速用マップに切り替わるような速度で走行しているときも、安定して路面状態を判定することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１１２６５９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６２３４５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に記載される車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数から路面状態を判定する方法でも路面状態を判定することができるが、実用化を考えるとより高い判定精度が要求される。
【００１２】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、走行中の路面状態、とくに走行中のタイヤと路面の間の滑りやすさを高い判定精度で判定することができる路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の路面状態判定装置は、車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出手段と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の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。
【００１４】
前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１５】
本発明の路面状態判定方法は、車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出工程と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算工程と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算工程と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算工程と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算工程と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算工程と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算工程と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記路面状態判定工程が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１７】
本発明の路面状態判定プログラムは、路面状態を判定するためにコンピュータを、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段、および前記第１の指標と第２の指標とから路面の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とする。
【００１８】
前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムを詳細に説明する図１は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、図２は図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、図３は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアスファルト路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフ、図４は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車が圧雪路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフおよび図５は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアイスバーンを走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【００２０】
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状態判定装置は、４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（Ｗｉ、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）にそれぞれ設けられた車輪タイヤの回転速度を定期的に検出する速度検出手段１を備えており、この速度検出手段１の出力は、ＡＢＳなどの制御ユニット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。
【００２１】
前記速度検出手段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車輪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、この電圧から車輪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。
【００２２】
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。
【００２３】
本実施の形態では、前記制御ユニット２に、車両の４輪の車輪速度を定期的に検出する速度検出手段１と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定手段とを備えている。
【００２４】
また、本実施の形態の路面状態判定プログラムは、たとえば、路面状態を判定するために制御ユニット２などのコンピュータを、車両の車体速度を求める車体速度演算手段、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段、および前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定手段として機能させるプログラムである。なお、速度検出手段は、後述する車輪速センサを用いることができる。
【００２５】
速度検出手段１は、各車輪に設けられた車輪速センサなどからなり、前記４輪の車輪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。
【００２６】
また、前記車体速度は、対地センサ（光学式の非接触速度計）などを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、車両が前輪駆動車や後輪駆動車の場合、従動輪の車輪速度を車体速度とみなすことができる。ただし、従動輪の車輪速度を車体速度とみなす場合は、ブレーキング中のデータをリジェクトする必要がある。なぜならブレーキングすると従動輪にも制動力が働くため、正確に車体速度を求めることができないからである。
【００２７】
また、前記車両の車体加速度は、加速度センサを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、車両が前輪駆動車や後輪駆動車の場合、従動輪の車輪速度を車両速度とみなして車両速度を微分した値から求めることができる。
【００２８】
スリップ率は、前記車体速度と駆動輪の回転速度から演算する。
【００２９】
また、前記旋回半径は、舵角センサＳを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば旋回半径Ｒ（ｍ）は、つぎの式を用いて、従動輪の車輪速度（右側車輪の速度ＲＶ、左側車輪の速度ＬＶ）と従動輪のトレッド幅Ｔｒから算出することができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
前記旋回半径Ｒが所定値（たとえばＲ＝５０ｍ）以下の小さな旋回の場合、正確にスリップ率を求めるのが難しい。そこで、旋回半径が所定値（たとえば５０ｍ）以上の場合のみ、車両加速度とスリップ率について、１次の回帰係数と相関係数を求める。
【００３２】
ただしブレーキング中には、前記所定値以上であっても、車輪に外的要因（制動力）が加わるためデータをリジェクトすることが望ましい。
【００３３】
本実施の形態の路面状態判定装置は、まず、以下の手順［１］〜［７］にしたがって、
第１の所定値である所定の旋回半径以上の場合に、スリップ率と車体加速度のデータを所定の時間蓄積し、そのデータについて１次の回帰係数と相関係数を求め、１次の回帰係数と相関係数の値から路面状態を判定して、第１の指標（得点Ｐ１）を得る。
【００３４】
［１］ 車両の４輪タイヤＷｉ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。
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Ｗｉのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎ、Ｖ３ｎ、Ｖ４ｎとする。
【００３５】
［２］ ついで従動輪および駆動輪の平均車輪速度（Ｖｆｎ、Ｖｄｎ）を演算する。
前輪駆動の場合、ある時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Ｖｆｎ、
Ｖｄｎをつぎの式（１）、（２）により求める。
Ｖｆｎ＝（Ｖ３ｎ＋Ｖ４ｎ）／２ ・・・（１）
Ｖｄｎ＝（Ｖ１ｎ＋Ｖ２ｎ）／２ ・・・（２）
【００３６】
［３］ ついで前記車両の車体加速度（すなわち従動輪の平均車輪加速度）Ａｆｎを演算する。
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Ａｆｎ−１とすると、車両の車体加速度Ａｆｎはそれぞれつぎの式（３）で求められる。
Ａｆｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｆｎ−１）／Δｔ／ｇ ・・・（３）
【００３７】
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。
【００３８】
［４］ ついで前記車両の車体加速度Ａｆｎの値に応じて、スリップ率を演算する。
まず、加速状態で、駆動輪がロック状態で車両が滑っているとき（Ｖｄｎ＝０、Ｖｆｎ≠０）や、減速状態で、車両が停止状態で駆動輪がホイールスピンを起こしているとき（Ｖｆｎ＝０、Ｖｄｎ≠０）は、起こり得ないものとして、スリップ率Ｓｎをつぎの式（４）、（５）から演算する。
Ａｆｎ≧０およびＶｄｎ≠０である場合、Ｓｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｄｎ）／Ｖｄｎ・・・（４）
Ａｆｎ＜０およびＶｆｎ≠０である場合、Ｓｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｄｎ）／Ｖｆｎ・・・（５）
前記以外の場合は、Ｓｎ＝１とする。
【００３９】
［５］ ついで、車両の旋回半径を、つぎの式（６）を用いて、前記従動輪の車輪速度と従動輪のトレッド幅Ｔｒから算出する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
［６］ そして、スリップ率と車両の車体加速度との互いの１次の回帰係数、すなわちスリップ率の車両の車体加速度に対する回帰係数Ｋ１と車両の車体加速度のスリップ率に対する回帰係数Ｋ２をそれぞれつぎの式（７）、（８）から求める。
【００４２】
【数３】
【００４３】
ここで、スリップ率と車両の車体加速度との関係というのは、一般的なタイヤと路面のμ−ｓ曲線と同じことである。そして、前記回帰係数Ｋ１、Ｋ２とは、μ−ｓ曲線の勾配を求めたものである。このμ−ｓ曲線は、本来曲線であるが、実際の走行時に発生するスリップ率の範囲では、ほぼ直線となっている。すなわち、μ−ｓ曲線は、ｙ＝ａＸ＋ｂという方程式で表わすことができる。このときの係数ａが回帰係数（Ｋ１、Ｋ２）で、直線の勾配を意味している。ここで、ｙをスリップ率とするか、加速度とするかで、ａ＝Ｋ１であったりａ＝Ｋ２であったりする。本実施の形態では、ｙをスリップ率としてＫ１の値で路面状態を判定している。もちろん回帰係数Ｋ２からも路面状態を判定することもできる。
【００４４】
［７］ 相関係数Ｒ（＝Ｋ１×Ｋ２）が所定値（たとえば０．７）以下の場合は、車両加速度とスリップ率の相関が低いと判断し、データをリジェクトする。相関係数Ｒが所定値以上の場合は、回帰係数を予め設定した範囲ごとに点数化する。この範囲は、車両やタイヤが異なると変化するため、あらかじめアスファルト路のような高μ路を走行することにより設定することができる。たとえば、第１の指標として、得点Ｐ１を１点、２点、５点、８点の４段階設定する。回帰係数Ｋと得点Ｐ１との関係の例を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
ここで、点数Ｐ１が高いほど低μ路面であることを意味する。
【００４７】
つぎに、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合、以下の［８］〜［１０］の手順にしたがって第２の指標である得点Ｐ２を求める。
【００４８】
この第２の所定値は、高μ路ほど、路面μの均一性が高いことを指標としており、変動量Δが大きいほど路面μが不均一、すなわち低μ路と判断する。
【００４９】
［８］ 旋回半径が第２の所定値（たとえば１００ｍ）以上の場合、車両の左右輪の回転数差（絶対値）｜ＮＲ−ＮＬ｜を求める（右車輪の回転数をＮＲ、左車輪の回転数をＮＬとする）。
【００５０】
［９］ さらにサンプリング時間毎に回転数差の変動量Δ｜ＮＲ−ＮＬ｜（回転数差のさらにその差）を求める。
【００５１】
［１０］ 変動量Δ｜ＮＲ−ＮＬ｜の大きさを、予め設定した範囲ごとに第２の指標であるＰ２によって点数化する。この範囲は、前記第１の指標と同様にテスト走行することにより求めることができる。たとえば、得点Ｐ２を１点、３点、４点の３段階に設定し、同じく得点Ｐ２の点数が高いほど低μ路面であるとする。前述と同様に、変動量Δの値と得点Ｐ２との関係の例を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
［１１］ 第１指標である得点Ｐ１と第２指標である得点Ｐ２が両方得られたとき、第１指標と第２指標の合計得点ＰＳＵＭ（＝Ｐ１＋Ｐ２）により路面状態を判定する。合計得点ＰＳＵＭと路面状態との関係の例を表３に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
［１２］ 得られた合計得点ＰＳＵＭに基づいて、路面状態の情報（滑りやすいなど）を運転手に警報する。たとえば、ＰＳＵＭが８点以上（低μ路または極低μ路）になったときに、ブザーを鳴らしたり、ランプを点灯することにより警報を発してもよい。
さらには、路面の状態、すなわち合計得点ＰＳＵＭをＡＢＳ装置やＴＲＣ装置などの制御に使用してもよい。
【００５６】
【実施例】
つぎに、本発明の路面状態判定方法を用いて、以下のような手順で路面状態判定試験を行なった。
【００５７】
［１］ 試験車両は、後輪駆動車であり、アスファルト路（判定試験結果は図３参照）、圧雪路（判定試験結果は図４参照）、およびアイスバーン路（判定試験結果は図５参照）を走行した。なお、各走行コースの形状は、平坦な直線路である。
【００５８】
［２］ 各輪の車輪回転速度は、ＡＢＳセンサの出力値より算出した。
【００５９】
［３］ 車輪速度のサンプリング時間は、４０ｍｓである。
【００６０】
［４］ 前輪（従動輪）の平均車輪速度を車両速度とした。
【００６１】
［５］ 車両速度を時間微分することで車両加速度を求めた。
【００６２】
［６］ 車両速度と駆動輪の平均車輪速度からスリップ率を求めた。
【００６３】
［７］ 後輪（従動輪）の車輪速度とトレッド幅から旋回半径を求めた。
【００６４】
［８］ 旋回半径が５０ｍ以上の場合、車両加速度とスリップ率の１次の回帰係数を求めた。
【００６５】
［９］ 旋回半径が５０ｍ以下の場合および相関係数が０．７以下の場合は、１つ前のデータを更新した。
【００６６】
［１０］ 前記それぞれの路面を走行したときに求められた回帰係数をしきい値により点数化した結果として第１の指標である得点Ｐ１を図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）にそれぞれ示す。
【００６７】
［１１］ 旋回半径が１００ｍ以上の場合、車両の左右輪の車輪回転数差の変動量を求めた。
【００６８】
［１２］ 旋回半径が１００ｍ以下の場合は、１つ前のデータを更新した。
【００６９】
［１３］ 前記それぞれの路面を走行したときに求められた変動量をしきい値により点数化した結果として第２の指標である得点Ｐ２を図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）にそれぞれ示す。
【００７０】
［１４］ そののち、前記第１の指標（Ｐ１）と第２の指標（Ｐ２）により点数化した結果として、Ｐ１およびＰ２の合計得点ＰＳＵＭを図３（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）にそれぞれ示す。
【００７１】
［１５］ 図３〜５のグラフより明らかなように、第１指標（Ｐ１）のみ（図３〜５のそれぞれの分図（ａ）参照）、もしくは第２指標（Ｐ２）のみ（図３〜５のそれぞれの分図（ｂ）参照）では、圧雪路やアイスバーンがアスファルト路と同じ点数になって路面状態の判定が正確に行なうことができない場合があるが、図３〜５のそれぞれの分図（ｃ）に示されるように第１指標と第２指標を併用した指標ＰＳＵＭを求めることによりアスファルト路と圧雪路やアイスバーン路の区別がより正確に判断できるようになった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数のみを用いて路面状態を判定する方法よりも、さらに精度の高い判定が可能になる。
【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】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアスファルト路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車が圧雪路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図５】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアイスバーンを走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図６】車両の車体加速度とスリップ率との関係を示す模式図である。
【図７】図６における範囲Ｒの拡大図である。
【符号の説明】
１ 速度検出手段
２ 制御ユニット
３ 警報表示器
４ 初期化スイッチ
Ｓ 舵角センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムに関する。さらに詳しくは、走行中の路面状態、とくに走行中のタイヤと路面のあいだの滑りやすさを高い判定精度で判定することができる路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムに関する。
【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惧れがある。これらの問題を防止するために、従来より、所定のスリップ率になるようにブレーキ力を制御するアンチロックブレーキ装置（以下、ＡＢＳ装置という）などが用いられている。
【０００３】
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。すなわち路面の摩擦係数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。
【０００４】
路面μを推定する装置としては、たとえば特許文献１に記載される装置がある。ここで、路面μは、路面とタイヤとの摩擦結合の大きさを示すものであり、路面μが大きいほど車両は大きな加速度を発生させるとともに、この路面μは、車輪のスリップ率が５〜１０％程度までは、スリップ率の上昇にともなって増加するという特性を有している。そこで、この公報では、同じ車体加速度が生じていても、その際の車輪のスリップ率が大きいほど路面との摩擦係数は小さいということから、路面μと車輪スリップ率の特性曲線において、路面μを車体加速度に置き換えることで車体加速度−車輪スリップ率Ｓの特性曲線について考えている。
【０００５】
また、この公報記載の装置では、ノイズなどの誤差要因の影響を低下するために、複数の周期にわたって積算した各車輪のスリップ率の総和と複数の周期にわたって積算した車体加速度の関係から路面μを推定している。すなわち、このスリップ率と車体加速度の関係とは、所定の時間積分した車体加速度の和ΣＡｂと所定の時間積分した車輪スリップ率の和ΣＳｔの比（傾き）Ｍ（Ｍ＝ΣＡｂ／ΣＳｔ）であり、このＭの大きさによって路面状態を推定している。
【０００６】
しかし、車両が走行する場合、走行方向とは逆方向に走行抵抗が生じる。この走行抵抗は、走行速度が速くなるほど大きくなるので、それに相当するだけの力（駆動力）が必要となる。したがって、スリップ率は、同じ路面を同じ車体加速度（ΣＡｂ）で走行した場合でも、走行速度によって変わってしまう。すなわち、同じ路面でありながら、走行速度によってＭの値が異なってしまう。
【０００７】
そこで、前記特許文献１記載の第二実施例の中では、高速走行中用マップと低速走行中用マップを設け、走行速度に応じて使い分けている。そして、そのマップ上でＭがどの領域に当てはまっているかで判断すればよいとされている。なお、前記領域とは、▲１▼高摩擦係数をもつ路面、すなわち路面状況が良好であるということを示す領域、▲２▼比較的高摩擦係数をもつ走行安定性上差し障りのない路面状況であることを示す領域および▲３▼低摩擦係数をもつ路面、すなわち路面状況がわるいことを示す領域のことである。
【０００８】
しかしながら、図６〜７に示されるように、車体加速度と車輪スリップ率の関係は、実際は原点を通るような関係ではないために、同一路面、同一速度であってもＭの値は１つに決まらない。したがって、高速走行中用マップと低速走行中用マップを用いても正確に路面状態を求めることは難しい。
【０００９】
そこで、本出願人は、正確に路面状態を求めるために、車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数から路面状態を判定する方法を提案している（特許文献２）。この路面状態判定方法は、車両の４輪の車輪速度を定期的に検出する工程と、前記車両の車体速度を求める工程と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求める工程と、前記車両の車体加速度を求める工程と、前記車両の旋回半径を求める工程と、前記スリップ率と車体加速度を所定の時間ごとに移動平均化処理する工程と、当該移動平均化したスリップ率と車体加速度のデータのうち、旋回半径が所定値よりも大きい場合のスリップ率と車体加速度の関係から路面状態を判定する工程とを含んでいる。それにより、車両の車体速度（高速時や低速時などの速度）による影響を受けずに路面状態を正確に判定することができる。また、従来のように高速用マップおよび低速用マップを必要としないので、高速用マップから低速用マップに切り替わるような速度で走行しているときも、安定して路面状態を判定することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１１２６５９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６２３４５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に記載される車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数から路面状態を判定する方法でも路面状態を判定することができるが、実用化を考えるとより高い判定精度が要求される。
【００１２】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、走行中の路面状態、とくに走行中のタイヤと路面の間の滑りやすさを高い判定精度で判定することができる路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の路面状態判定装置は、車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出手段と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の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。
【００１４】
前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１５】
本発明の路面状態判定方法は、車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出工程と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算工程と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算工程と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算工程と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算工程と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算工程と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算工程と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記路面状態判定工程が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１７】
本発明の路面状態判定プログラムは、路面状態を判定するためにコンピュータを、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段、および前記第１の指標と第２の指標とから路面の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とする。
【００１８】
前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定するのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の路面状態判定装置および方法、ならびに路面状態判定プログラムを詳細に説明する図１は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、図２は図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、図３は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアスファルト路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフ、図４は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車が圧雪路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフおよび図５は本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアイスバーンを走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【００２０】
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状態判定装置は、４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（Ｗｉ、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）にそれぞれ設けられた車輪タイヤの回転速度を定期的に検出する速度検出手段１を備えており、この速度検出手段１の出力は、ＡＢＳなどの制御ユニット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。
【００２１】
前記速度検出手段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車輪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、この電圧から車輪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。
【００２２】
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。
【００２３】
本実施の形態では、前記制御ユニット２に、車両の４輪の車輪速度を定期的に検出する速度検出手段１と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定手段とを備えている。
【００２４】
また、本実施の形態の路面状態判定プログラムは、たとえば、路面状態を判定するために制御ユニット２などのコンピュータを、車両の車体速度を求める車体速度演算手段、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段、および前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定手段として機能させるプログラムである。なお、速度検出手段は、後述する車輪速センサを用いることができる。
【００２５】
速度検出手段１は、各車輪に設けられた車輪速センサなどからなり、前記４輪の車輪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。
【００２６】
また、前記車体速度は、対地センサ（光学式の非接触速度計）などを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、車両が前輪駆動車や後輪駆動車の場合、従動輪の車輪速度を車体速度とみなすことができる。ただし、従動輪の車輪速度を車体速度とみなす場合は、ブレーキング中のデータをリジェクトする必要がある。なぜならブレーキングすると従動輪にも制動力が働くため、正確に車体速度を求めることができないからである。
【００２７】
また、前記車両の車体加速度は、加速度センサを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、車両が前輪駆動車や後輪駆動車の場合、従動輪の車輪速度を車両速度とみなして車両速度を微分した値から求めることができる。
【００２８】
スリップ率は、前記車体速度と駆動輪の回転速度から演算する。
【００２９】
また、前記旋回半径は、舵角センサＳを用いて、当該検出信号から求めることができるが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば旋回半径Ｒ（ｍ）は、つぎの式を用いて、従動輪の車輪速度（右側車輪の速度ＲＶ、左側車輪の速度ＬＶ）と従動輪のトレッド幅Ｔｒから算出することができる。
【００３０】
【数１】
前記旋回半径Ｒが所定値（たとえばＲ＝５０ｍ）以下の小さな旋回の場合、正確にスリップ率を求めるのが難しい。そこで、旋回半径が所定値（たとえば５０ｍ）以上の場合のみ、車両加速度とスリップ率について、１次の回帰係数と相関係数を求める。
【００３２】
ただしブレーキング中には、前記所定値以上であっても、車輪に外的要因（制動力）が加わるためデータをリジェクトすることが望ましい。
【００３３】
本実施の形態の路面状態判定装置は、まず、以下の手順［１］〜［７］にしたがって、
第１の所定値である所定の旋回半径以上の場合に、スリップ率と車体加速度のデータを所定の時間蓄積し、そのデータについて１次の回帰係数と相関係数を求め、１次の回帰係数と相関係数の値から路面状態を判定して、第１の指標（得点Ｐ１）を得る。
【００３４】
［１］ 車両の４輪タイヤＷｉ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。
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Ｗｉのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎ、Ｖ３ｎ、Ｖ４ｎとする。
【００３５】
［２］ ついで従動輪および駆動輪の平均車輪速度（Ｖｆｎ、Ｖｄｎ）を演算する。
前輪駆動の場合、ある時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Ｖｆｎ、
Ｖｄｎをつぎの式（１）、（２）により求める。
Ｖｆｎ＝（Ｖ３ｎ＋Ｖ４ｎ）／２ ・・・（１）
Ｖｄｎ＝（Ｖ１ｎ＋Ｖ２ｎ）／２ ・・・（２）
【００３６】
［３］ ついで前記車両の車体加速度（すなわち従動輪の平均車輪加速度）Ａｆｎを演算する。
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Ａｆｎ−１とすると、車両の車体加速度Ａｆｎはそれぞれつぎの式（３）で求められる。
Ａｆｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｆｎ−１）／Δｔ／ｇ ・・・（３）
【００３７】
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。
【００３８】
［４］ ついで前記車両の車体加速度Ａｆｎの値に応じて、スリップ率を演算する。
まず、加速状態で、駆動輪がロック状態で車両が滑っているとき（Ｖｄｎ＝０、Ｖｆｎ≠０）や、減速状態で、車両が停止状態で駆動輪がホイールスピンを起こしているとき（Ｖｆｎ＝０、Ｖｄｎ≠０）は、起こり得ないものとして、スリップ率Ｓｎをつぎの式（４）、（５）から演算する。
Ａｆｎ≧０およびＶｄｎ≠０である場合、Ｓｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｄｎ）／Ｖｄｎ・・・（４）
Ａｆｎ＜０およびＶｆｎ≠０である場合、Ｓｎ＝（Ｖｆｎ−Ｖｄｎ）／Ｖｆｎ・・・（５）
前記以外の場合は、Ｓｎ＝１とする。
【００３９】
［５］ ついで、車両の旋回半径を、つぎの式（６）を用いて、前記従動輪の車輪速度と従動輪のトレッド幅Ｔｒから算出する。
【００４０】
【数２】
［６］ そして、スリップ率と車両の車体加速度との互いの１次の回帰係数、すなわちスリップ率の車両の車体加速度に対する回帰係数Ｋ１と車両の車体加速度のスリップ率に対する回帰係数Ｋ２をそれぞれつぎの式（７）、（８）から求める。
【００４２】
【数３】
ここで、スリップ率と車両の車体加速度との関係というのは、一般的なタイヤと路面のμ−ｓ曲線と同じことである。そして、前記回帰係数Ｋ１、Ｋ２とは、μ−ｓ曲線の勾配を求めたものである。このμ−ｓ曲線は、本来曲線であるが、実際の走行時に発生するスリップ率の範囲では、ほぼ直線となっている。すなわち、μ−ｓ曲線は、ｙ＝ａＸ＋ｂという方程式で表わすことができる。このときの係数ａが回帰係数（Ｋ１、Ｋ２）で、直線の勾配を意味している。ここで、ｙをスリップ率とするか、加速度とするかで、ａ＝Ｋ１であったりａ＝Ｋ２であったりする。本実施の形態では、ｙをスリップ率としてＫ１の値で路面状態を判定している。もちろん回帰係数Ｋ２からも路面状態を判定することもできる。
【００４４】
［７］ 相関係数Ｒ（＝Ｋ１×Ｋ２）が所定値（たとえば０．７）以下の場合は、車両加速度とスリップ率の相関が低いと判断し、データをリジェクトする。相関係数Ｒが所定値以上の場合は、回帰係数を予め設定した範囲ごとに点数化する。この範囲は、車両やタイヤが異なると変化するため、あらかじめアスファルト路のような高μ路を走行することにより設定することができる。たとえば、第１の指標として、得点Ｐ１を１点、２点、５点、８点の４段階設定する。回帰係数Ｋと得点Ｐ１との関係の例を表１に示す。
【００４５】
【表１】
ここで、点数Ｐ１が高いほど低μ路面であることを意味する。
【００４７】
つぎに、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合、以下の［８］〜［１０］の手順にしたがって第２の指標である得点Ｐ２を求める。
【００４８】
この第２の所定値は、高μ路ほど、路面μの均一性が高いことを指標としており、変動量Δが大きいほど路面μが不均一、すなわち低μ路と判断する。
【００４９】
［８］ 旋回半径が第２の所定値（たとえば１００ｍ）以上の場合、車両の左右輪の回転数差（絶対値）｜ＮＲ−ＮＬ｜を求める（右車輪の回転数をＮＲ、左車輪の回転数をＮＬとする）。
【００５０】
［９］ さらにサンプリング時間毎に回転数差の変動量Δ｜ＮＲ−ＮＬ｜（回転数差のさらにその差）を求める。
【００５１】
［１０］ 変動量Δ｜ＮＲ−ＮＬ｜の大きさを、予め設定した範囲ごとに第２の指標であるＰ２によって点数化する。この範囲は、前記第１の指標と同様にテスト走行することにより求めることができる。たとえば、得点Ｐ２を１点、３点、４点の３段階に設定し、同じく得点Ｐ２の点数が高いほど低μ路面であるとする。前述と同様に、変動量Δの値と得点Ｐ２との関係の例を表２に示す。
【００５２】
【表２】
［１１］ 第１指標である得点Ｐ１と第２指標である得点Ｐ２が両方得られたとき、第１指標と第２指標の合計得点ＰＳＵＭ（＝Ｐ１＋Ｐ２）により路面状態を判定する。合計得点ＰＳＵＭと路面状態との関係の例を表３に示す。
【００５４】
【表３】
［１２］ 得られた合計得点ＰＳＵＭに基づいて、路面状態の情報（滑りやすいなど）を運転手に警報する。たとえば、ＰＳＵＭが８点以上（低μ路または極低μ路）になったときに、ブザーを鳴らしたり、ランプを点灯することにより警報を発してもよい。
さらには、路面の状態、すなわち合計得点ＰＳＵＭをＡＢＳ装置やＴＲＣ装置などの制御に使用してもよい。
【００５６】
【実施例】
つぎに、本発明の路面状態判定方法を用いて、以下のような手順で路面状態判定試験を行なった。
【００５７】
［１］ 試験車両は、後輪駆動車であり、アスファルト路（判定試験結果は図３参照）、圧雪路（判定試験結果は図４参照）、およびアイスバーン路（判定試験結果は図５参照）を走行した。なお、各走行コースの形状は、平坦な直線路である。
【００５８】
［２］ 各輪の車輪回転速度は、ＡＢＳセンサの出力値より算出した。
【００５９】
［３］ 車輪速度のサンプリング時間は、４０ｍｓである。
【００６０】
［４］ 前輪（従動輪）の平均車輪速度を車両速度とした。
【００６１】
［５］ 車両速度を時間微分することで車両加速度を求めた。
【００６２】
［６］ 車両速度と駆動輪の平均車輪速度からスリップ率を求めた。
【００６３】
［７］ 後輪（従動輪）の車輪速度とトレッド幅から旋回半径を求めた。
【００６４】
［８］ 旋回半径が５０ｍ以上の場合、車両加速度とスリップ率の１次の回帰係数を求めた。
【００６５】
［９］ 旋回半径が５０ｍ以下の場合および相関係数が０．７以下の場合は、１つ前のデータを更新した。
【００６６】
［１０］ 前記それぞれの路面を走行したときに求められた回帰係数をしきい値により点数化した結果として第１の指標である得点Ｐ１を図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）にそれぞれ示す。
【００６７】
［１１］ 旋回半径が１００ｍ以上の場合、車両の左右輪の車輪回転数差の変動量を求めた。
【００６８】
［１２］ 旋回半径が１００ｍ以下の場合は、１つ前のデータを更新した。
【００６９】
［１３］ 前記それぞれの路面を走行したときに求められた変動量をしきい値により点数化した結果として第２の指標である得点Ｐ２を図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）にそれぞれ示す。
【００７０】
［１４］ そののち、前記第１の指標（Ｐ１）と第２の指標（Ｐ２）により点数化した結果として、Ｐ１およびＰ２の合計得点ＰＳＵＭを図３（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）にそれぞれ示す。
【００７１】
［１５］ 図３〜５のグラフより明らかなように、第１指標（Ｐ１）のみ（図３〜５のそれぞれの分図（ａ）参照）、もしくは第２指標（Ｐ２）のみ（図３〜５のそれぞれの分図（ｂ）参照）では、圧雪路やアイスバーンがアスファルト路と同じ点数になって路面状態の判定が正確に行なうことができない場合があるが、図３〜５のそれぞれの分図（ｃ）に示されるように第１指標と第２指標を併用した指標ＰＳＵＭを求めることによりアスファルト路と圧雪路やアイスバーン路の区別がより正確に判断できるようになった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、車体加速度とスリップ率の１次の回帰係数のみを用いて路面状態を判定する方法よりも、さらに精度の高い判定が可能になる。
【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】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアスファルト路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車が圧雪路を走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図５】本発明の路面状態判定方法の一実施の形態である後輪駆動車がアイスバーンを走行する場合の路面状態の判定結果を示すグラフである。
【図６】車両の車体加速度とスリップ率との関係を示す模式図である。
【図７】図６における範囲Ｒの拡大図である。
【符号の説明】
１ 速度検出手段
２ 制御ユニット
３ 警報表示器
４ 初期化スイッチ
Ｓ 舵角センサ
Claims (6)
- 車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出手段と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の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。
- 前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定する請求項１記載の路面状態判定装置。
- 車両の各車輪の車輪速度を検出する速度検出工程と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算工程と、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算工程と、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算工程と、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算工程と、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算工程と、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算工程と、前記第１の指標と第２の指標とから路面の状態を判定する路面状態判定工程とを含む路面状態判定方法。
- 前記路面状態判定工程が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定する請求項３記載の路面状態判定方法。
- 路面状態を判定するためにコンピュータを、車両の車体速度を求める車体速度演算手段、前記車両の車体加速度を求める車体加速度演算手段、前記車両の旋回半径を求める旋回半径演算手段、前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段、前記旋回半径が第１の所定値以上の場合に、前記スリップ率と車体加速度を１次回帰して、回帰係数である第１の指標を求める第１の指標演算手段、前記旋回半径が第２の所定値以上の場合に、車両の左右輪の回転数差から、変動量である第２の指標を求める第２の指標演算手段、および前記第１の指標と第２の指標とから路面の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プログラム。
- 前記路面状態判定手段が、前記回帰係数を、その大きさに応じて得点化して第１の指標とするとともに、前記変動量を、その大きさに応じて得点化して第２の指標とし、得られた第１の指標と第２の指標の合計に基づいて路面の状態を判定する請求項５記載の路面状態判定プログラム。
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