JP2020029232A

JP2020029232A - 車両ストレス情報収集システム

Info

Publication number: JP2020029232A
Application number: JP2018157461A
Authority: JP
Inventors: 文武久保; Fumitake Kubo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: JP7014098B2

Abstract

【課題】開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重情報を得ることができる車両ストレス情報収集システムを得る。【解決手段】収集システム２０は、車輪速センサ３２と、ＥＣＵ３４と、車両通信部３６と、センター側通信部２２と、情報蓄積部２４とを有する。車輪速センサ３２は、車両１０に搭載され車輪速を検出する。ＥＣＵ３４は、車輪速センサ３２において検出された車輪速の情報を車両１０のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換する。車両通信部３６は、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を車両１０から外部へ送信する。センター側通信部２２は、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を複数の車両１０の車両通信部３６から受信する。情報蓄積部２４は、センター側通信部２２において受信された複数のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報を蓄積する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両ストレス情報収集システムに関する。

特許文献１には、走行地点情報、車両運動情報、車両操作情報を車両から受信し、車両走行記録に基づいて自動車部品に作用するストレスを算出し、中古車両や中古部品の適正価格の算出並びに部品の修理、交換時期の判断に役立てるシステムが開示されている。

特開２００５−０５００２２号公報

ところで、特許文献１では、車両に作用するストレスの情報（車両ストレス情報）として、タイヤ接地荷重情報が用いられていない。タイヤ接地荷重情報は、車両の耐久目標値の見直しに有効な情報となる。ここで、開発者が試験を行うことでタイヤ接地荷重情報を得るには、計測器を搭載した試験車両を用いて現地で計測を行う必要があり、多大な工数を要する。つまり、開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重情報を得るには、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重情報を得ることができる車両ストレス情報収集システムを得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両ストレス情報収集システムは、車両に搭載され車輪速を検出する検出手段と、前記検出手段において検出された前記車輪速の情報を前記車両のタイヤ接地荷重の情報に変換する変換手段と、前記タイヤ接地荷重の情報を前記車両から外部へ送信する送信手段と、前記タイヤ接地荷重の情報を複数の前記車両の前記送信手段から受信する受信手段と、前記受信手段において受信された複数の前記タイヤ接地荷重の情報を蓄積する蓄積手段と、を有する。

請求項１に記載の本発明に係る車両ストレス情報収集システムでは、検出手段において車輪速が検出される。変換手段では、検出手段において検出された車輪速の情報が、車両のタイヤ接地荷重の情報に変換される。送信手段では、タイヤ接地荷重の情報が車両から外部へ送信される。受信手段では、タイヤ接地荷重の情報が複数の車両の送信手段から受信される。蓄積手段では、受信手段において受信された複数のタイヤ接地荷重の情報が車両ストレス情報として蓄積される。

このように、複数の車両において車輪速の情報がタイヤ接地荷重の情報に変換され、且つ複数の車両からタイヤ接地荷重の情報が蓄積手段に蓄積されることで、多くのタイヤ接地荷重情報が得られる。これにより、開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重情報を得ることができる。

以上説明したように、本発明は、開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重情報を得ることができる。

本実施形態に係る収集システムの構成図である。図１に示される車両に搭載された車載ユニットのブロック図である。図１に示される車両の車輪速情報からタイヤ接地荷重の累積頻度情報への変換状態を示す説明図である。図１に示される車両の駆動力制御における単輪２自由度モデルを示す模式図である。図１に示される車両のタイヤ接地荷重の累積頻度情報が車両ストレス情報ＤＢに収集され自動車メーカーにおいて利用される状態を示す説明図である。

本実施形態の車両ストレス情報収集システムの一例としての収集システム２０について説明する。

図１に示す収集システム２０は、複数（図示は２台）の車両１０から複数（図示は２箇所）の無線基地局１２及びインターネット１４を介して情報収集センター１６に送信された車両ストレス情報を蓄積することで、車両ストレス情報を収集するシステムである。具体的には、収集システム２０は、一例として、車両１０に搭載された車載ユニット３０と、情報収集センター１６に設けられたセンター側通信部２２、センター側制御部２３及び情報蓄積部２４とを有する。

〔車載ユニット〕
図２に示す車載ユニット３０は、一例として、車輪速センサ３２と、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３４と、車両通信部３６とを有する。

＜車輪速センサ＞
車輪速センサ３２は、検出手段の一例である。また、車輪速センサ３２は、車両１０の車輪の一例としてのタイヤ１１（図１参照）の回転速度を車輪速として検出する。さらに、車輪速センサ３２は、検出した車輪速情報をＥＣＵ３４へ出力する構成とされている。

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ３４は、変換手段の一例である。また、ＥＣＵ３４は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びＩ／Ｏ（入出力インターフェース）を有する。そして、ＥＣＵ３４は、これらの構成がバスに接続されたコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ３４には、車輪速センサ３２と、後述する車両通信部３６とを含む車両１０の各部が、電気的に接続されている。

図３に示すＥＣＵ３４は、車輪速センサ３２（図２参照）において検出された車輪速の情報を、車両１０（図１参照）のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換する機能を有する。なお、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報は、車両ストレス情報に含まれる。

具体的には、ＥＣＵ３４では、車輪速センサ３２において検出された車輪速の情報に基づいて、車輪速変動ω〔ｍ／ｓ^２〕の時系列波形（グラフＧ１）が得られる。続いて、グラフＧ１に基づいて、後述する方法により、タイヤ接地荷重Ｆｚ〔Ｎ〕の時系列波形（グラフＧ２）が得られる。さらに、グラフＧ２に基づいて、タイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形が頻度処理された累積頻度線図（グラフＧ３）が得られる。このようにして、車輪速センサ３２の車輪速の情報が、車両１０のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換されるようになっている。

図４には、車両１０（図１参照）の駆動力制御における単輪２自由度モデルが示されている。車両１０の図示しないサスペンションの下に設けられた、タイヤ、ホイール、ブレーキ等の「ばね下」の質量をｍｗ〔ｋｇ〕とする。ばね下の車両上下方向の変位をＸｗ〔ｍ〕とする。また、車両１０のサスペンションよりも上の図示しないエンジンやボディ等の「ばね上」の質量をｍｂ〔ｋｇ〕とする。ばね上の車両上下方向の変位をＸｗ〔ｍ〕とする。さらに、路面Ｒの車両上下方向の変位をＸｒ〔ｍ〕とする。

図示しないサスペンションに含まれるばねのばね定数をＫｓ〔Ｎ／ｍ〕とし、該サスペンションに含まれるショックアブソーバによる減衰係数をＣｓとする。さらに、タイヤ１１（図１参照）のばね定数をＫｔ〔Ｎ／ｍ〕とする。

車両１０（図１参照）の駆動力制御は、定常走行時の車両１０のピッチングを抑制する制御であるため、ばね下Ｇ（ばね下の車両上下方向の加速度）＝０を前提とする。なお、車両１０のピッチングとは、車両１０の重心を通る車幅方向の軸回りの動きを意味する。ここで、高周波路面の路面ストレスを考えない場合の車両１０のタイヤ接地荷重Ｆｚは、以下の（１）式で表される。

一方、高周波路面の路面ストレスを考えた場合の車両１０のタイヤ接地荷重Ｆｚは、以下の（２）式で表される。本実施形態では、車両１０の駆動力制御について、（２）式を用いるものとする。

＜車両通信部＞
図２に示す車両通信部３６は、送信手段の一例である。また、車両通信部３６は、一例として、ＤＣＭ（ＤａｔａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅ）により構成されている。換言すると、車両通信部３６は、無線通信機能を有するユニットで構成されている。図１に示す車両通信部３６は、無線基地局１２を介してインターネット１４に接続可能とされている。これにより、車両通信部３６は、ＥＣＵ３４において得られた車両１０のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報を、車両１０から外部の情報収集センター１６に向けて送信するようになっている。

タイヤ接地荷重Ｆｚの情報は、一例として、既述の累積頻度の情報にまとめられて送信される。なお、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報には、車両１０毎に設定された図示しないＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が付与されており、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報に対応する車両１０の識別が、情報収集センター１６において可能とされている。

〔情報収集センター〕
情報収集センター１６は、センター側通信部２２、センター側制御部２３及び情報蓄積部２４を含んで構成されている。

＜センター側通信部＞
センター側通信部２２は、受信手段の一例である。また、センター側通信部２２は、一例として、図示しない光回線及びルータを介してインターネット１４に接続されたユニットで構成されている。センター側通信部２２では、インターネット１４からの情報の受信及びインターネット１４への情報の送信が可能とされている。そして、センター側通信部２２は、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を複数の車両１０の車両通信部３６から受信するようになっている。

＜センター側制御部＞
センター側制御部２３は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びＩ／Ｏ（入出力インターフェース）を有する。そして、センター側制御部２３は、これらの構成がバスに接続されたコンピュータとして構成されている。また、センター側制御部２３は、センター側通信部２２において受信されたタイヤ接地荷重Ｆｚの情報を、後述する情報蓄積部２４に蓄積させる。

＜情報蓄積部＞
情報蓄積部２４は、蓄積手段の一例である。また、情報蓄積部２４では、センター側通信部２２において受信された複数のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報が、車両ストレス情報ＤＢ２９（図５参照）に蓄積される。車両ストレス情報ＤＢ２９は、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を管理するためのデータベースである。具体的には、車両ストレス情報ＤＢ２９には、タイヤ接地荷重Ｆｚの頻度処理（累積頻度）情報が、車両１０のＩＤと共に蓄積される。

〔作用及び効果〕
次に、本実施形態の収集システム２０の作用及び効果について説明する。

図１に示す収集システム２０では、車輪速センサ３２において、車両１０の車輪速が検出される（検出の工程の一例）。検出された車輪速の情報は、ＥＣＵ３４において、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換される。具体的には、図３に示すように、車輪速の時系列波形の情報が、既述の（２）式を用いてタイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形の情報に変換される（変換の工程の一例）。さらに、タイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形の情報が、横軸を頻度（度数）とし、縦軸をタイヤ接地荷重Ｆｚの振幅値とする累積頻度情報に変換される（変換の工程の一例）。

車両通信部３６では、タイヤ接地荷重Ｆｚの累積頻度情報が、車両１０から外部へ送信される（送信の工程の一例）。車両１０の外部へ送信されたタイヤ接地荷重Ｆｚの累積頻度情報は、無線基地局１２及びインターネット１４を介して情報収集センター１６に送信される。なお、他の車両１０においても同様に、タイヤ接地荷重Ｆｚの累積頻度情報が送信される。

センター側通信部２２では、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報（累積頻度情報）が、複数の車両１０の車両通信部３６（図２参照）から受信される（受信の工程の一例）。情報蓄積部２４では、センター側通信部２２において受信された複数のタイヤ接地荷重Ｆｚの情報が、車両ストレス情報ＤＢ２９（図５参照）に蓄積される（蓄積の工程の一例）。

このように、複数の車両１０において検出された車輪速の情報がタイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換され、且つ複数の車両１０からタイヤ接地荷重Ｆｚの情報が情報蓄積部２４に蓄積されることで、多くの車両ストレス情報が得られる。これにより、開発者が多大な工数をかけずに車両ストレス情報としてのタイヤ接地荷重Ｆｚの情報（タイヤ接地荷重情報）を得ることができる。

また、収集システム２０では、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を得るために、車輪速センサ３２を用いて車輪速を検出してから、車輪速の情報をタイヤ接地荷重Ｆｚの情報に変換している。換言すると、車輪速の情報に基づいて、既述の（２）式を用いて、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を推定している。ここで、車輪速センサ３２として、既存の車輪速センサを利用できるので、車輪速を検出する新たな検出手段を車両１０に追加しなくても、タイヤ接地荷重Ｆｚの情報を得ることができる。

さらに、収集システム２０では、各車両１０において、タイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形の情報が、累積頻度情報に変換されてから、外部への送信が行われている。累積頻度情報は、タイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形の情報に比べて情報量が少なくなるので、タイヤ接地荷重Ｆｚの時系列波形の情報をそのまま外部へ送信する構成に比べて、短時間で情報を送信することができる。また、時間当たりに送信される情報量が少なくて済むことにより、送信時に一部の情報が送信ミスによって欠落する可能性が小さくなる。

図５に示す車両ストレス情報ＤＢ２９には、タイヤ接地荷重Ｆｚの頻度処理（累積頻度）情報が蓄積されている。この情報は、自動車メーカー１００において、一例として、横軸を繰り返し数（回数）とし、縦軸をタイヤ接地荷重Ｆｚの出力振幅値とするダメージ情報（グラフＧ４）として利用される。

具体的には、グラフＧ３（図３参照）に基づいて、タイヤ接地荷重Ｆｚの出力振幅値σ１、σ２、・・・、σｉ（ｉは自然数）が得られたとする。そして、出力振幅値σ１、σ２、・・・、σｉのタイヤ接地荷重Ｆｚが、車両１０にＮ１、Ｎ２、・・・、Ｎｉ〔回〕作用した場合に、車両１０の運転の快適性が低下した（車両１０にダメージが生じた）ものとする。各出力振幅値σ１、σ２、・・・、σｉが、ｎ１、ｎ２、・・・ｎｉ〔回〕繰り返された場合の、車両１０のダメージ値をＤとすると、ダメージ値Ｄは、以下の（３）式を用いて得られる。

ダメージ値Ｄが大きい場合は、車両１０が受けたダメージが大きいことを意味する。ダメージ値Ｄが小さい場合は、車両１０が受けたダメージが小さいことを意味する。このように、タイヤ接地荷重Ｆｚの頻度処理情報は、自動車メーカー１００において、車両ストレス情報として用いられ、例えば、新たな車両の開発用データとして利用される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

車両通信部３６は、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）や、ＤＳＲＣ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＳｈｏｒｔＲａｎｇｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等による無線通信機能を有するコンピュータで構成されていてもよい。

車両１０の数及び無線基地局１２の数は、２に限らず、３以上の数であってもよい。

センター側通信部２２と情報蓄積部２４は、情報収集センター１６に別々の装置として設けられるものに限らず、例えば、１つのサーバーの中にセンター側通信部２２と情報蓄積部２４とが設けられていてもよい。

本発明の車両ストレス情報収集システムの一例として、収集システム２０について説明したが、本発明は、車両ストレス情報収集方法としても用いることができる。また、本発明は、車両ストレス情報を把握するだけでなく、車両１０が走行する路面Ｒの状態の情報（凹凸が多い等の走行の厳しさを表す情報）を把握することにも使用することができる。

１０車両
２０収集システム（車両ストレス情報収集システムの一例）
２２センター側通信部（受信手段の一例）
２４情報蓄積部（蓄積手段の一例）
３２車輪速センサ（検出手段の一例）
３４ＥＣＵ（変換手段の一例）
３６車両通信部（送信手段の一例）

Claims

車両に搭載され車輪速を検出する検出手段と、
前記検出手段において検出された前記車輪速の情報を前記車両のタイヤ接地荷重の情報に変換する変換手段と、
前記タイヤ接地荷重の情報を前記車両から外部へ送信する送信手段と、
前記タイヤ接地荷重の情報を複数の前記車両の前記送信手段から受信する受信手段と、
前記受信手段において受信された複数の前記タイヤ接地荷重の情報を蓄積する蓄積手段と、
を有する車両ストレス情報収集システム。