JP2014240253A - タイヤ接地状態推定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤ接地状態に関する複数の情報を推定することができるタイヤ接地状態推定方法を提供する。【解決手段】タイヤの、回転速度、制駆動力、スリップ角及び発生横力に関する情報を取得し、回転速度に関する情報と制駆動力に関する情報とから回転速度と制駆動力との間の第１相関強度を算出するとともにスリップ角に関する情報と発生横力に関する情報とからスリップ角と発生横力との間の第２相関強度を算出し、第１相関強度が所定の第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに第２相関強度が所定の第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出し、検出結果に基づいてタイヤが接する路面状態、タイヤの内圧状態およびタイヤの摩耗状態のうちの少なくとも２つ以上を推定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に装着されたタイヤの路面への接地状態に関する情報を推定するタイヤ接地状態推定方法に関する。
自動車等の車両の走行安全性を確保するために、車両に装着されたタイヤの路面への接地状態に関する情報を把握することが行われている。
例えば特許文献１には、走行中の車両の車速と操舵角を検出し、これらの検出値に基づいてタイヤが接する路面の摩擦係数を推定するようにした技術が記載されている。
特開２０１２−１５３２９０号公報
しかしながら、特許文献１に示される方法では、車速、操舵角および路面摩擦係数の推定値に基づいて前輪ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）推定値等を算出するとともにこれらの実測値を検出し、推定値と実測値との誤差に基づき補正した値として路面摩擦係数を推定するようにしているので、安全走行のために必要なタイヤの路面への接地状態に関する情報を得るためのシステムが複雑になるという問題があった。
本発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、その目的とするところは、複雑なシステムを用いることなく、タイヤ接地状態に関する複数の情報を推定することができるタイヤ接地状態推定方法を提供することにある。
本発明のタイヤ接地状態推定方法は、前記タイヤの、回転速度、制駆動力、スリップ角及び発生横力に関する情報を取得する情報取得ステップと、前記情報取得ステップで取得した前記回転速度に関する情報と前記制駆動力に関する情報とから、該回転速度と該制駆動力との間の第１相関強度を算出するとともに、前記情報取得ステップで取得した前記スリップ角に関する情報と前記発生横力に関する情報とから、該スリップ角と該発生横力との間の第２相関強度を算出する相関強度算出ステップと、前記相関強度算出ステップにおいて算出した前記第１相関強度が、所定の第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに、前記相関強度算出ステップにおいて算出した前記第２相関強度が、所定の第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出する変化検出ステップと、前記変化検出ステップの検出結果に基づいて、前記タイヤが接する路面状態、前記タイヤの内圧状態および前記タイヤの摩耗状態のうちの少なくとも２つ以上を推定する推定ステップと、を有することを特徴とする。
本発明によれば、タイヤの、回転速度、制駆動力、スリップ角および発生横力に関する４つの情報の相関強度の強弱に基づいて、タイヤが接する路面状態、タイヤの内圧状態およびタイヤの摩耗状態のうちの少なくとも２つ以上を推定することができるので、安全走行のために必要なタイヤの路面への接地状態に関する複数の情報を、複雑なシステムを用いることなく容易に推定することができる。
本発明のタイヤ接地状態推定方法では、前記変化検出ステップにおいては、前記第１相関強度の所定期間の平均値が前記第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに前記第２相関強度の前記所定期間の平均値が前記第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出し、前記推定ステップにおいて前記タイヤの内圧状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果は、前記推定ステップにおいて前記タイヤが接する路面状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果よりも、前記所定期間が長く設定されたものであるのが好ましい。
この構成によれば、路面状態の変化を要因とする相関強度の変化とタイヤ内圧状態の変化を要因とする相関強度の変化とを、時間軸を考慮して精度よく判別することができるので、このタイヤ接地状態推定方法によるタイヤの路面への接地状態に関する情報の推定精度を高めることができる。
本発明のタイヤ接地状態推定方法では、前記変化検出ステップにおいては、前記第１相関強度の所定期間の平均値が前記第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに前記第２相関強度の前記所定期間の平均値が前記第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出し、前記推定ステップにおいて前記タイヤの摩耗状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果は、前記推定ステップにおいて前記タイヤが接する路面状態および前記タイヤの内圧状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果よりも、前記所定期間が長く設定されたものであるのが好ましい。
この構成によれば、タイヤ内圧状態の変化を要因とする相関強度の変化とタイヤの摩耗状態の変化を要因とする相関強度の変化とを、時間軸を考慮して精度よく判別することができるので、このタイヤ接地状態推定方法によるタイヤの路面への接地状態に関する情報の推定精度を高めることができる。
本発明によれば、複雑なシステムを用いることなく、タイヤ接地状態に関する複数の情報を推定することができるタイヤ接地状態推定方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態であるタイヤ接地状態推定方法を実施するタイヤ状態推定システムの概略構成図である。 図１に示すタイヤ状態推定システムで得られた情報の相関強度の強弱とタイヤの接地状態に関する情報との対応関係を示す図である。 ドライアスファルト路から低摩擦路に侵入したときの各相関強度の時間変化の一例を示す特性線図である。 本発明の一実施の形態であるタイヤ接地状態推定方法のフローチャート図である。 各相関強度の時間変化を模式的に示す図である。
以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について例示説明する。
本発明の一実施の形態であるタイヤ接地状態推定方法は、車両（例えば自動車）に装着されたタイヤの路面への接地状態に関する情報として、タイヤが接する路面状態、タイヤの内圧状態およびタイヤの摩耗状態を推定する。例えば、タイヤが接する路面状態については、当該路面がドライアスファルト路面であるかアイス路面、雪路面等の低摩擦路面であるかを推定し、タイヤの内圧状態についてはタイヤの内圧が正規の値から許容範囲以上に低下したか否かを推定し、タイヤの摩耗状態についてはタイヤのトレッド面が新品状態から許容量以上に摩耗したか否かを推定する。そして、タイヤが接する路面状態が低摩擦路面であること、タイヤの内圧状態が正規の値から許容範囲以上に低下したこと、およびタイヤの摩耗状態が新品状態から許容量以上に摩耗したことのうちの少なくとも何れか１つが推定されたときに、タイヤの路面への接地状態が異常であると検知することができる。
このタイヤ接地状態推定方法は、複数のタイヤが装着された車両であってタイヤの操舵により進行方向を変更することができるものであれば、例えば、エンジン（内燃機関）を駆動源としたもの、電動モータを駆動源としたもの、エンジンと電動モータの両方を駆動源としたものなど、種々のタイプの車両に適用することができる。
このタイヤ接地状態推定方法は、例えば図１に示すように、車両１に搭載されるタイヤ状態推定システム２を用いて実施することができる。このタイヤ状態推定システム２は車輪速検出装置３、車輪制駆動力検出装置４、操舵角検出装置５、操舵力検出装置６を備えている。
車輪速検出装置３は車輪速つまり車両１に装着されたタイヤ（不図示）の回転速度を検出し、その検出データを制御装置７に出力する。この車輪速検出装置３としては、例えばアンチロックブレーキシステム用として各車輪のハブに取り付けられている回転センサを用いることができる。なお、車輪速検出装置３は、上記アンチロックブレーキシステム用の回転センサに限らず、タイヤの回転を検出することができるものであれば他の構成のものを用いることもできる。
車輪制駆動力検出装置４はタイヤに加えられる制動力および駆動力を検出し、その検出データを制御装置７に出力する。ここでは、タイヤの回転速度を減少させる方向に作用する制動力とタイヤの回転速度を増加させる方向に作用する駆動力とを総じて制駆動力と呼ぶこととする。
車両１が電動モータを駆動源とした電気自動車の場合、車輪制駆動力検出装置４は、例えば、電動モータの消費電力から電動モータが生じた全体の駆動力を検出し、この全体の駆動力を各タイヤにその回転速度に比例した比率で配分することによりタイヤの駆動力を算出する構成のものとすることができる。この場合、タイヤの制動力は、車両１が電動モータの回生ブレーキのみで減速しているときには、電動モータが発生する発電量から電動モータが生じた全体の制動力を検出し、この全体の制動力を各タイヤにその回転速度に比例した比率で配分して算出する構成とすることもできる。電動モータの消費電力や発電量の情報はモータ制御装置から得ることができる。
車両１が電気自動車以外の場合や電気自動車において回生ブレーキ以外の制動手段で制動する場合では、車輪制駆動力検出装置４は、例えば、走行する車両１の挙動からタイヤの制駆動力を推定する構成とすることができる。この場合、タイヤの制駆動力を、予め計測した荷重、車両のヨーレート、前後加速度、横加速度等から車両モデルを用いて算出し、あるいは予め車両挙動に対応してマップ化しておいた制駆動力から対応する値を抽出することにより求める構成とすることができる。
操舵角検出装置５はタイヤを操舵したときの操舵角を検出し、検出した操舵角をスリップ角に関する情報として制御装置７に出力する。一般に、タイヤの操舵角の増加に比例してスリップ角が大きくなるので、スリップ角に関する情報つまりスリップ角の変化に対応して変化する物理量として操舵角を用いることができる。操舵角検出装置５としては、例えば、パワーステアリング装置用としてステアリングコラム等に設けられてステアリングの回転角度を検出する角度センサを用いることができる。なお、操舵角検出装置５は、上記パワーステアリング装置用の角度センサに限らず、他のセンサを用いた構成や、車両１に取り付けた光学センサ等により車両１の進行方向を検出し、この検出結果とタイヤの操舵角からスリップ角を直接検出する構成とすることもできる。
操舵力検出装置６はタイヤを操舵するのに必要な操舵力つまりタイヤを操舵したときに生じる操舵反力を検出し、検出した操舵反力を制御装置７に出力する。一般に、タイヤの操舵反力の増加に比例してタイヤの発生横力が大きくなるので、タイヤの発生横力に関する情報つまり発生横力の変化に対応して変化する物理量として操舵反力を用いることができる。操舵力検出装置６としては、例えば、パワーステアリング装置用としてステアリングコラム等に設けられるトルクセンサを用いることができる。なお、操舵力検出装置６としては、上記パワーステアリング装置用のトルクセンサに限らず、操舵反力やタイヤの発生横力を検出することができるものであれば、他の構成のものを用いることもできる。なお、タイヤの発生横力とは、車両の旋回時にその遠心力に抗してタイヤに発生する横方向（遠心力と反対の方向）の力のことである。
各装置３〜６からの検出値（検出データ）が入力される制御装置７は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えた演算処理装置（マイクロコンピュータ）として構成される。この制御装置７としては、例えば、車両１に搭載されたＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の車載コンピュータを用いることができる。この場合、各装置３〜６を車両１に設けられたＣＡＮ等の車内ネットワーク（車内ＬＡＮ）により制御装置７に接続する構成とすることができる。
上記のように、制御装置７は、車輪速検出装置３からの入力によりタイヤの回転速度に関する情報を取得し、車輪制駆動力検出装置４からの入力によりタイヤの制駆動力に関する情報を取得し、操舵角検出装置５からの入力によりタイヤのスリップ角に関する情報（操舵角の情報）を取得し、操舵力検出装置６からの入力によりタイヤの発生横力に関する情報（操舵反力の情報）を取得することができる（情報取得ステップ）。なお、これら制御装置７が取得する情報は、所望の情報に対応する値を有するものであれば、各装置３〜６の検出値それ自体であっても、当該検出値から算出された算出値であってもよい。
制御装置７は、取得したタイヤの、回転速度に関する情報（車輪速）とタイヤの制駆動力に関する情報とから回転速度と制駆動力との間の相関強度を第１相関強度として算出することができる（相関強度算出ステップ）。また、制御装置７は、取得したタイヤの、スリップ角に関する情報（操舵角）とタイヤの発生横力に関する情報（操舵反力）とからタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の第２相関強度を算出することができる（相関強度算出ステップ）。つまり、本実施の形態では、制御装置７はタイヤのスリップ角と発生横力との間の第２相関強度を、タイヤの操舵角と操舵反力とから算出している。
なお、上記における相関強度とは、両取得値（検出値）の相関関係の強度を示す指標であり、相関係数に該当するものである。上記相関強度算出ステップにおける相関強度は、例えば独立成分分析手法など、一般的にパターン認識と称される統計処理手法を用いて算出することができる。
制御装置７は、算出した第１相関強度が所定の第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出することができる（変化検出ステップ）。また、制御装置７は、算出した第２相関強度が所定の第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出することができる（変化検出ステップ）。第１基準値、第２基準値、第１閾値および第２閾値は、例えば、適正なタイヤ接地状態で行った走行試験の結果から算出され、予め制御装置７のメモリ等の記憶手段に格納されている。つまり、ドライアスファルト路面（摩擦係数μ≒１．０）において新品、規定の内圧のタイヤを装着した車両で走行試験を行い、この走行試験において適正な状態におけるタイヤの回転速度、制駆動力、操舵角、操舵反力が計測される。そして、この走行試験における計測値から算出されたタイヤ接地状態が適正の場合における回転速度と制駆動力との間の相関強度が第１基準値とされて記憶手段に格納され、タイヤ接地状態が適正の場合における操舵角と操舵反力との間の相関強度が第２基準値とされて記憶手段に格納されている。なお、路面状態を推定する場合には、上記の手法により予め記憶手段に格納した第１基準値および第２基準値に代えて、上記相関強度算出ステップで算出した第１相関強度および第２相関強度の現時点から前の所定期間の平均値を第１基準値および第２基準値として用いることもできる。
一方、第１閾値および第２閾値は、路面状態、タイヤの内圧状態、タイヤの摩耗状態を種々変化させて行った走行試験の結果を踏まえて適正な値に定められ、予め記憶手段に格納される。これらの閾値は、例えば、タイヤ接地状態が適正な場合に対して各相関強度がこれ以上増加または減少すると、車両１の安全走行が維持できないと判断される値に設定されるのがよい。なお、これらの第１閾値および第２閾値としては、路面状態の変化を推定する場合、タイヤの内圧の変化を推定する場合、タイヤの摩耗状態を推定する場合のそれぞれに対応させた複数の閾値を設定するなど、任意に１つ以上設定することができる。また、各基準値に対する増加側と減少側とで各閾値の値を相違させることもできる。さらに、各閾値は絶対値に限らず、例えば、タイヤの摩耗状態の変化を推定する場合には閾値を絶対値とするとともに、路面状態の変化を推定する場合には閾値として第１相対強度または第２相対強度の所定期間の平均値に対して所定の幅を有し、当該相対強度の変化に対応して変化する相対値とすることもできる。
制御装置７は、第１相関強度の第１基準値に対する第１閾値以上の増減と、第２相関強度の第２基準値に対する第２閾値以上の増減とを、図２に示す対応関係のパターンに当てはめることにより、タイヤが接地する路面状態、タイヤの内圧状態およびタイヤの摩耗状態を推定することができる（推定ステップ）。なお、図２においては、相関強度が基準値に対して閾値以上に増加した場合に当該相関強度が強くなったことを示す「強」を表示し、相関強度が基準値に対して閾値以上に減少した場合に当該相関強度が弱くなったことを示す「弱」を表示している。
車両１が走行する路面が、適正な路面状態つまりドライアスファルト路面（μ≒１．０）よりも低い低摩係数の低摩擦路である場合、タイヤの制駆動力の変化に関しては、低摩擦路においては摩擦が小さくなるので、タイヤの回転速度の変化は適正な路面状態の場合に比べて大きくなる。一方、タイヤのスリップ角が変化したときに路面からタイヤに加えられる反力は、適正な路面状態の場合に比べて小さくなるので、タイヤのスリップ角の変化に対するタイヤの発生横力の変化は、適正な路面状態の場合に比べて小さくなる。つまり、図３に示すように、相関強度の面から見ると、車両１が走行する路面状態が適正なドライアスファルト路面から低摩擦路に変化すると、タイヤの回転速度と制駆動力との相関強度が強くなり、タイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の相関強度が弱くなる。このようなパターンを図２に示す対応関係に当てはめ、制御装置７は、変化検出ステップにおいてタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関強度が強くなったことを検出するとともにタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の相関強度が弱くなったことを検出したときに、路面状態が適正な状態から低摩擦路に変化したことを推定することができる。
車両１に装着されたタイヤの内圧が正規の内圧よりも低くなった場合には、タイヤのバネ定数が正規の状態よりも小さくなるため、タイヤの制駆動力の変化に対するタイヤの回転速度の変化の応答が遅れ、また、タイヤのスリップ角の変化に対するタイヤの発生横力の変化の応答が遅れることになる。つまり、相関強度の面から見ると、タイヤの内圧が正規の値よりも低下すると、タイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との間の第１相関強度とタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の第２相関強度が共に弱くなる。このようなパターンを図２に示す対応関係に当てはめて、制御装置７は、変化検出ステップにおいてタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関強度が弱くなったことを検出するとともにタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の相関強度が弱くなったことを検出したときに、タイヤの内圧状態が許容範囲以上に低下したことを推定することができる。
タイヤの摩耗が進展した場合には、一般にタイヤ表面のトレッドパターンの溝面積が小さくなり、つまりタイヤ表面における溝面積率が低下して実効的な摩擦係数が上昇するため、タイヤの回転速度の変化に対する路面の反力が大きくなり、タイヤの制駆動力の変化に対するタイヤの回転速度の応答量は小さくなる。一方、タイヤのスリップ角の変化に対するタイヤの発生横力の変化は大きくなる。つまり、相関強度の面から見ると、タイヤの摩耗が進展すると、タイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との間の第１相関強度が弱くなり、タイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の第２相関強度が強くなる。このようなパターンを図２に示す対応関係に当てはめて、制御装置７は、変化検出ステップにおいてタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関強度が弱くなったことを検出するとともにタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の相関強度が強くなったことを検出したときに、タイヤが許容範囲以上に過摩耗したことを推定することができる。
図１に示すように、制御装置７にはモニタ等の表示装置８が接続されている。そして、制御装置７は、タイヤの路面への接地状態の異常を検知したときに、表示装置８に当該異常を表示することができる。なお、タイヤ接地状態の異常を検知したときに、表示装置８による警告の表示とともにまたは単独で、車両１に設けられたスピーカ等から警告を発するようにすることもできる。なお、表示装置８やスピーカ等としては、ナビゲーションシステム用として用いられているものなど、予め車両１に搭載されているものを用いることができる。
また、制御装置７に通信カードや携帯端末等の通信機器９を接続し、制御装置７から車外の管理事務所１０等に設置したサーバ１１へ警告情報を転送することにより、車両１で生じたタイヤの接地状態の異常を管理事務所１０内のモニタ（ウェブ画面等）１２で確認できるシステムとして構築することもできる。このように、タイヤの接地状態の異常を確認した管理事務所１０は、例えば、車両１のタイヤの交換の準備を行うことができる。また、管理事務所１０に転送された警告情報から路面が滑り易い場所を把握し、これを地図上に表示させることもできる。さらに、滑り易い場所が表示された地図情報を他の車両も含めた車両１に搭載された情報受信装置１３に送信し、当該地図情報を多数の車両１で共有するシステムとして構築することもできる。情報受信装置１３としては、例えば、ナビゲーションシステム等において交通情報等を受信するために用いられているものを用いることができる。
このような構成により、タイヤの状態や路面状態が適正な状態であることを確認しつつ走行をすることが可能となり、またタイヤが不適正な状態、路面状態が危険な状態であるときには、これらの情報を運転者に認識させ、または危険な路面があることを周囲の車両に周知させることができるので、車両の安全な走行を実現することができる。
第１相関強度と第２相関強度を算出するための各検出値は、何れも、車両１に搭載されている既存の検出装置３〜６等を用いて検出することができ、また、制御装置７や表示装置８、情報受信装置１３等として既に車両１に搭載されているものを用いることができるので、新たなセンサや機器の追加を不要として、このタイヤ接地状態推定方法を実施するタイヤ状態推定システム２を簡素で安価な構成することができる。
このような本発明の一実施の形態であるタイヤ接地状態推定方法の手順を図４に示すフローチャートに基づき説明すると、以下の通りである。
まず、ステップＳ１において車両１に搭載された各検出装置（センサ）３〜６により、車輪速（タイヤの回転速度）、タイヤの制駆動力、操舵角および操舵反力が検出され、これらの検出値が制御装置７に入力される（情報取得ステップ）。次に、ステップＳ２において、これらの検出値から、タイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との間の第１相関強度が算出されるとともにタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との間の第２相関強度が算出される（相関強度算出ステップ）。各相関強度が算出されると、ステップＳ３において、第１相関強度が第１基準値と比較され、第２相関強度が第２基準値と比較される。そして、ステップＳ４において、第１相関強度が第１基準値に対して第１閾値以上に増減したか否かが判断されるとともに第２相関強度が第２基準値に対して第２閾値以上に増減したか否かが判断される（変化検出ステップ）。
ステップＳ４において、第１相関強度が第１基準値に対して第１閾値以上に増減し、且つ、第２相関強度が第２基準値に対して第２閾値以上に増減したと判断されると、ステップＳ５において、タイヤ接地状態判定処理が成され、図２に示すパターンから、タイヤが接する路面状態が低摩擦路となったこと、タイヤの内圧状態が正規の値から許容範囲以上に低下したこと、およびタイヤの摩耗状態が新品状態から許容量以上に摩耗したことを推定し（推定ステップ）、タイヤの接地状態の異常が検知される。なお、ステップＳ４において、第１相関強度および第２相関強度の少なくとも一方が第１基準値または第２基準値に対して第１閾値または第２閾値以上に増減しなかった場合、または、第１相関強度および第２相関強度の両方が第１閾値および第２閾値以上に増加した場合には、ルーチンはステップＳ１にリターンされる。
ステップＳ４においてタイヤの路面への接地状態に異常が検知されると、ステップＳ６において表示装置８に警告が表示され、異常情報が通信機器９からサーバ１１に送信される等の警告処理が成される。
図５は各相関強度の時間変化を模式的に示す図である。
図５に示すように、路面状態の変化、タイヤの内圧の変化およびタイヤの摩耗の変化は、それぞれ互いに大きく異なる変化速度を持つ。一般的な使用環境下では、タイヤの摩耗の進展は年単位の変化速度で変化し、タイヤの内圧は日ないし月単位の変化速度で変化し、路面状態、例えば路面の滑り易さは秒単位の変化速度で変化する。そこで、本発明のタイヤ接地状態推定方法においては、これらの推定対象がその変化速度に時間的な相違を有するという特徴を利用して、以下の手法により推定精度をさらに高めるようにするのが好ましい。
すなわち、変化検出ステップにおいて、第１相関強度の現時点から遡った所定期間の平均値を算出し、当該平均値が第１基準値に対して第１閾値以上に増減したかを検出するとともに、第２相関強度の現時点から遡った前記所定期間の平均値を算出し、当該平均値が第２基準値に対して第２閾値以上に増減したかを検出する構成とする。そして、推定ステップにおいては、タイヤの内圧状態を推定する場合には、タイヤが接する路面状態を推定する場合よりも、各相関強度の平均値を算出する際の所定期間を長く設定し、当該所定期間により算出された平均値を用いて変化検出ステップにおいてタイヤの内圧状態の変化を検出する。同様に、タイヤの摩耗状態を推定する場合には、タイヤの内圧状態を推定する場合よりも、各相関強度の平均値を算出する際の所定期間を長く設定し、当該所定期間により算出された平均値を用いて変化検出ステップにおいてタイヤの摩耗状態を検出する。このように、第１相関強度および第２相関強度としてその所定期間の平均値を用いるとともに、路面状態の変化、タイヤの内圧状態の変化およびタイヤの摩耗状態の変化の各状態を推定する場合に用いる第１相関強度および第２相関強度として、当該所定期間を相違させて算出したものを用いることにより、タイヤ接地状態の推定精度をさらに高めることができる。
例えば、第１相関強度と第２相関強度の平均値として所定期間を数秒とした平均値を用いることにより、タイヤの内圧状態の変化およびタイヤの摩耗状態の変化の検出感度を下げて路面状態の変化のみを精度良く推定することができる。一方、第１相関強度と第２相関強度の平均値として所定期間を日単位または月単位とした平均値を用いることにより、路面状態の変化およびタイヤの摩耗状態の変化の検出感度を下げてタイヤの内圧状態の変化のみを精度良く推定することができる。さらに、第１相関強度と第２相関強度の平均値として所定期間を年単位（例えば１年）とした平均値を用いることにより、路面状態の変化およびタイヤの内圧状態の変化の情報を実質的に消失させてタイヤの摩耗状態の変化（摩耗の進展度合い）のみを精度良く推定することができる。
次に、本発明の実施例を説明する。
電動モータを駆動源とした電気自動車に、車輪速検出装置、車輪制駆動力検出装置、操舵角検出装置および操舵力検出装置を装着した。本実施例では、各装置は、車両に設けられたＣＡＮ等の車内ネットワーク（車内ＬＡＮ）により制御装置に接続した。
タイヤの駆動力については、電動モータの消費電力から全体の駆動力を検出し、この全体の駆動力を各タイヤにその車輪速に比例した比率で配分して算出する構成とした。
新品，正規の内圧状態のタイヤを上記車両に装着し、ドライアスファルト路（μ≒１．０）を試験走行させた試験結果に基づいて、第１基準値、第２基準値、第１閾値および第２閾値を設定した。なお、タイヤのサイズは１９５／６５Ｒ１７、正規内圧は２３０ｋＰａとした。また、何れの走行試験においても、車両を直線路で走行させ、その走行においては操舵を固定せず、微小な操舵によって直線走行を維持した。
上記状態のタイヤを上記車両に装着し、低摩擦路（μ≒０．３）を走行させたところ、本発明のタイヤ接地状態推定方法により、適正なタイヤの接地状態に対してタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関関係つまり第１相関強度が強くなり、タイヤのスリップ角とタイヤの発生横力との相関関係つまり第２相関強度が弱くなったことを検出し、路面状態が低摩擦路面であることを推定することができた。
上記タイヤの内圧を１７０ｋＰａに変更しドライアスファルト路を走行させたところ、本発明のタイヤ接地状態推定方法により、適正なタイヤの接地状態に対してタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関関係つまり第１相関強度およびタイヤのスリップ角とタイヤの発生横力の相関関係つまり第２相関強度の何れもが弱くなったことを検出し、タイヤの内圧が低下したことを推定することができた。
上記新品タイヤに代えてスリップサインまで摩耗したタイヤ（内圧は正規の状態である）を上記車両に装着し、ドライアスファルト路を走行させたところ、本発明のタイヤ接地状態推定方法により、適正なタイヤの接地状態に対してタイヤの回転速度とタイヤの制駆動力との相関関係つまり第１相関強度が弱くなり、タイヤのスリップ角とタイヤの発生横力の相関関係つまり第２相関強度が強くなったことを検出し、タイヤの摩耗が進展していることを推定することができた。
本発明は前記実施の形態または実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態においては、タイヤの発生横力に関する情報としてタイヤの操舵反力を用いているが、タイヤ発生横力に関する情報として、タイヤ発生横力と同様にタイヤの操舵に伴って変化するセルフアライニングトルクを用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、推定ステップにおいて、タイヤが接する路面状態、タイヤの内圧状態およびタイヤの摩耗状態の３つの状態を推定するようにしているが、これらの３つの状態のうち少なくとも２つの状態を推定するように構成することもできる。
１：車両 ２：タイヤ状態推定システム ３：車輪速検出装置 ４：車輪制駆動力検出装置 ５：操舵角検出装置 ６：操舵力検出装置 ７：制御装置

Claims (3)

  1. 車両に装着されたタイヤの路面への接地状態に関する情報を推定するタイヤ接地状態推定方法であって、
    前記タイヤの、回転速度、制駆動力、スリップ角及び発生横力に関する情報を取得する情報取得ステップと、
    前記情報取得ステップで取得した前記回転速度に関する情報と前記制駆動力に関する情報とから、該回転速度と該制駆動力との間の第１相関強度を算出するとともに、前記情報取得ステップで取得した前記スリップ角に関する情報と前記発生横力に関する情報とから、該スリップ角と該発生横力との間の第２相関強度を算出する相関強度算出ステップと、
    前記相関強度算出ステップにおいて算出した前記第１相関強度が、所定の第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに、前記相関強度算出ステップにおいて算出した前記第２相関強度が、所定の第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出する変化検出ステップと、
    前記変化検出ステップの検出結果に基づいて、前記タイヤが接する路面状態、前記タイヤの内圧状態および前記タイヤの摩耗状態のうちの少なくとも２つ以上を推定する推定ステップと、を有することを特徴とするタイヤ接地状態推定方法。
  2. 前記変化検出ステップにおいては、前記第１相関強度の所定期間の平均値が前記第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに前記第２相関強度の前記所定期間の平均値が前記第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出し、
    前記推定ステップにおいて前記タイヤの内圧状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果は、前記推定ステップにおいて前記タイヤが接する路面状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果よりも、前記所定期間が長く設定されたものである、請求項１に記載のタイヤ接地状態推定方法。
  3. 前記変化検出ステップにおいては、前記第１相関強度の所定期間の平均値が前記第１基準値に対して第１閾値以上に増加または減少したかを検出するとともに前記第２相関強度の前記所定期間の平均値が前記第２基準値に対して第２閾値以上に増加または減少したかを検出し、
    前記推定ステップにおいて前記タイヤの摩耗状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果は、前記推定ステップにおいて前記タイヤが接する路面状態および前記タイヤの内圧状態を推定する場合に用いられる前記変化検出ステップの検出結果よりも、前記所定期間が長く設定されたものである、請求項１または２に記載のタイヤ接地状態推定方法。
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