JP2020157819A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を、短時間で運転者に認識させることが可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置は、各車輪に設けられたタイヤ力センサと、タイヤ力センサのセンサ信号に基づいて各車輪のタイヤ力を推定するタイヤ力推定部と、推定されたタイヤ力に基づいて限界状態と推定される車輪の位置を車両の運転者に知らせる報知部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

従来、路面の摩擦状態に基づいて車両の制御を実行する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、車両が走行している路面の路面摩擦係数あるいは路面状態を精度よく推定するとともに、推定された路面摩擦係数や路面状態を用いて車両の走行状態をフィードバック制御し、車両の安全性を高める技術が提案されている。

特開２００２−００２４７２号公報

ここで、タイヤのスリップは、車両の走行状態でタイヤが発生する力（以下、単に「タイヤ力」ともいう）が限界を超えたときに生じうる。タイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を運転者が事前に知ることができれば、運転者は、スリップを回避する等の対応を取ることができると考えられる。

しかしながら、タイヤ力の限界付近で車両が走行している場合、運転者は運転に集中していると考えられ、表示による警告ではどのタイヤのタイヤ力が限界に近いかを認識することが困難である。運転者が表示を見てタイヤ力が限界に近いタイヤを認識したとしても、その時点で車両運動が破綻しているおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、タイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を、短時間で運転者に認識させることが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、各車輪に設けられたタイヤ力センサと、タイヤ力センサのセンサ信号に基づいて各車輪のタイヤ力を推定するタイヤ力推定部と、推定されたタイヤ力に基づいて限界状態と推定される車輪の位置を車両の運転者に知らせる報知部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

報知部は、限界状態と推定される車輪が前輪または後輪のいずれであるかを運転者に知らせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪が左右の車輪のいずれであるかを運転者に知らせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪の個々の位置を運転者に知らせてもよい。

報知部は、音、光、熱又は振動の少なくとも一つにより、限界状態と推定される車輪の個々の位置を運転者に知らせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、運転者に聞こえる音の到来方向、間隔又は音量を異ならせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、光の発光位置、光量又は発光間隔を異ならせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、熱の発生位置又は強弱を異ならせてもよい。

報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、振動の発生位置、強弱又は間隔を異ならせてもよい。

報知部は、推定されたタイヤ力とあらかじめ設定されたタイヤ力限界値との差が所定の閾値未満になったときに車輪の限界状態と判定してもよい。

以上説明したように本発明によれば、タイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を、短時間で運転者に認識させることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両の制御装置が適用された車両の構成例を示す説明図である。 車輪の限界状態を示す説明図である。 路面摩擦係数と警告開始閾値及びタイヤ力限界値との関係を示す説明図である。 同実施形態に係る車両の制御装置による制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の制御装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態に係る車両の制御装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態に係る車両の制御装置による制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る車両の制御装置の構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜＜第１の実施の形態＞＞
（車両の構成例）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る車両１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両１の構成例を示す説明図である。

図１に示した車両１は、左前輪３ＬＦ、右前輪３ＲＦ、左後輪３ＬＲ及び右後輪３ＲＲ（以下、特に区別を要しない場合には、車輪３と総称する。）が同時に駆動する四輪駆動車である。車両１は、内燃機関１１を備える。内燃機関１１の動力は、自動変速機１３、センターデファレンシャル装置１５、フロントデファレンシャル装置１７及びリヤデファレンシャル装置１９等を介して、前輪側車軸４Ｆ及び後輪側車軸４Ｒ（以下、特に区別を要しない場合には、車軸４と総称する。）に伝達される。内燃機関１１の動力が前輪側車軸４Ｆ及び後輪側車軸４Ｒに伝達されることによって車輪３に駆動トルクが付加され、それぞれの車輪３が駆動される。

図１に示すように、車両１の座標系として、車両１の進行方向をｘ軸、車両１の左右方向をｙ軸として定義する。また、車両１の上下方向をｚ軸として定義する。ｘ軸は車両１の加速方向を正の方向とし、ｙ軸は右方向を正の方向とし、ｚ軸は上方向を正の方向とする。

それぞれの車輪３の近傍の車軸４の内部には、タイヤ力センサ３１ＬＦ，３１ＲＦ，３１ＬＲ，３１ＲＲ（以下、特に区別を要しない場合には、タイヤ力センサ３１と総称する。）が設けられている。タイヤ力センサ３１によって、それぞれの車輪３に作用する前後力Ｆx、横力Ｆy及び上下力Ｆzが検出される。前後力Ｆxは、車輪３の外周を覆うタイヤの接地面に発生する摩擦力についての、車輪中心面に平行な方向（ｘ軸方向、前後方向）への分力である。横力Ｆyは、車輪中心面に直角な方向（ｙ軸方向、横方向）への分力である。上下力Ｆzは、鉛直方向（ｚ軸方向）に作用する垂直荷重である。なお、車輪中心面は、車軸４と直交し、車輪幅の中央を通る面をいうものとする。

それぞれのタイヤ力センサ３１は、各車輪３に設けられたタイヤに作用する力を検出可能な適宜のセンサを用いることができる。例えば、各車輪３に生じる応力は、各車輪３に設けられたタイヤに作用する力に比例することから、タイヤ力センサ３１は、各車輪３に対してｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に生じる応力を検出可能なセンサであってもよい。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に生じる応力は、前後力Ｆx、横力Ｆy及び上下力Ｆzに対応する。本実施形態においては、特に、前後力Ｆx、横力Ｆyの検出値が用いられる。

なお、タイヤ力センサ３１の具体的な構成については、例えば、特開平０４−３３１３３６号公報、特開平１０−３１８８６２号公報、特許第４２７７７９９号等に開示されている構成を採用することができる。

これらのタイヤ力センサ３１に加えて、車両１の内部には、状態量センサ２３及び操舵角センサ３９が設けられている。状態量センサ２３は、車速Ｖ、横加速度ａy及びヨー加速度ω等の車両１の状態を示す情報である車両状態量を検出する。操舵角センサ３９は、操舵角θ等の運転者の操作状態を示す情報である操作状態量を検出する。状態量センサ２３は、周知の車速センサ、横加速度センサ及びヨー加速度センサ等により構成され、あるいは、各種検出を複合的に行う１つまたは複数のセンサによって構成される。

また、車両１には、車両１の前方の画像を取得する撮像装置２１が設けられている。撮像装置２１は、二つのカメラ２１Ｌ，２１Ｒと、カメラ２１Ｌ，２１Ｒにより取得された画像データを処理して出力データを生成する図示しない信号処理回路とを備える。この他、車両１は、車両１の周囲の情報を検出する１つ又は複数のセンサを備える。かかるセンサとしては、超音波センサ、レーダセンサ、撮像装置等を用いることができる。

タイヤ力センサ３１、状態量センサ２３、操舵角センサ３９及び撮像装置２１等の検出信号は、電子制御ユニット５０によって取得可能になっている。電子制御ユニット５０には、図示しないエンジン制御ユニット、変速制御ユニット、ブレーキ制御ユニット等の複数の電子制御ユニットが、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信バスを介して接続されている。これらの電子制御ユニットは、いずれもマイクロコンピュータを備えて構成される。電子制御ユニット５０は、これらの他の電子制御ユニットから、車両の駆動トルク及びブレーキトルク等の情報を取得する。

例えば、エンジン制御ユニットは、内燃機関１１を制御し、内燃機関１１の回転数、スロットルバルブの開度、燃料噴射量、点火タイミング、水温及び油温に基づいてエンジントルクを推定する。変速制御ユニットは、自動変速機１３を制御し、エンジン制御ユニットからエンジントルクの推定値を取得する。また、変速制御ユニットは、エンジントルクの推定値、内燃機関１１の回転数、各車輪３の車輪速、変速段の位置、クラッチの締結力及びトルクコンバータの滑り量等に基づいて、各車輪３に付加される駆動トルク又はタイヤ表面の駆動力を推定する。ブレーキ制御ユニットは、ブレーキペダルの操作量を検出し、各車輪３の回転数を監視して各車輪３のブレーキトルク又はタイヤの制動力を推定する。

また、車両１は、車室内にスピーカ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ（以下、特に区別を要しない場合には、スピーカ３５と総称する。）を備える。スピーカ３５ａは、車室内の左前部に設置され、スピーカ３５ｂは、車室内の右前部に設置されている。スピーカ３５ｃは、車室内の左後部に設置され、スピーカ３５ｄは、車室内の右後部に設置されている。それぞれのスピーカ３５は、電子制御ユニット５０により制御され、警告音を発生する。

電子制御ユニット５０は、タイヤ力推定部５１及び報知部５３を備える。電子制御ユニット５０の一部又は全部は、例えば、マイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよい。また、電子制御ユニット５０の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。

この他、電子制御ユニット５０は、マイクロコンピュータ等により実行されるコンピュータプログラムや、演算処理に用いられる種々のパラメータ、演算結果の情報等を記憶する記憶装置を備える。記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子であってもよく、ＣＤ−ＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ストレージ装置等であってもよい。

本実施形態において、上述のタイヤ力推定部５１及び報知部５３は、マイクロコンピュータ等によるコンピュータプログラムの実行により実現される機能である。タイヤ力推定部５１は、各タイヤ力センサ３１のセンサ信号に基づいて各車輪３のタイヤ力を推定する。報知部５３は、推定されたタイヤ力に基づいて各車輪３が限界状態であるか否かを推定する。また、報知部５３は、いずれかの車輪３が限界状態であると推定された場合に、限界状態と推定される車輪３の位置を車両の運転者に知らせる警告処理を実行する。ここで、車輪３の限界状態とは、車輪３がスリップする可能性のある領域に近い状態を意味する。

図２は、摩擦円を用いて車輪３の限界状態を示す説明図である。
車両１の走行中、各車輪３にはタイヤ力Ｆが発生する。車両１の加速時には正の前後力Ｆxが発生し、車両１の制動時には負の前後力Ｆxが発生する。また、車両１の旋回時には、前後力Ｆxと合わせて、正負いずれかの横力Ｆyが発生する。車輪３に作用する前後力Ｆx及び横力Ｆyの合力がタイヤ力Ｆとなる。かかるタイヤ力Ｆが、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘを超える領域（危険領域）では、タイヤがスリップする可能性が生じる。

本実施形態に係る電子制御ユニット５０の報知部５３は、車輪３に生じるタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えたときに、当該車輪３の位置を運転者に知らせる警告処理を実行する。具体的に、報知部５３は、車室内の前後左右に設けられたスピーカ３５から発生させる警告音を制御することにより、運転者に聞こえる警告音の到来方向を変更して、限界状態と推定される車輪３の位置を運転者に知らせる。

ある走行状態においてタイヤと路面との間に発生する摩擦力は、路面状態に応じて変化し得る。このため、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘは、路面状態に応じた路面摩擦係数μに基づいて設定される。路面摩擦係数μは、あらかじめ設定された値であってもよいが、撮像装置２１や状態量センサ２３により生成される検出信号に基づいて推定される路面状態に応じて設定される値であってもよい。

例えば、報知部５３は、撮像装置２１の検出信号により、走行路が舗装路であるか未舗装路であるかを判別してもよく、走行路が雨や雪により濡れていたり凍結したりしていないかを判別してもよい。また、報知部５３は、状態量センサ２３の検出信号により、路面の凹凸状態を判別してもよい。この他、報知部５３は、種々のセンサの検出信号や、車内外の各種装置から送信される信号に基づいて走行路の路面状態を推定し、路面摩擦係数μを設定してもよい。

図３は、路面摩擦係数μと、警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎ及びタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘとの関係を示す説明図である。タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘは、路面摩擦係数μと比例関係にある。例えば、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘは、路面摩擦係数μにあらかじめ設定された係数をかけて設定されてもよい。また、警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎも同様に、路面摩擦係数μと比例関係にある。例えば、警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎは、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに、０．９を係数としてかけて設定されてもよい。

また、報知部５３は、車輪３に生じるタイヤ力Ｆがタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くにつれて、つまり、限界状態の度合いに応じて、発生させる警告音の音量又は発生間隔の少なくともいずれかを変更してもよい。例えば、報知部５３は、車輪３に生じるタイヤ力Ｆがタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くにつれて警告音の音量を大きくしたり、警告音の発生間隔を短くしたりしてもよい。

本実施形態において、報知部５３は、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘと警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎとの差Ｘから、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘとタイヤ力Ｆとの差Ｘ１を引いた値（Ｘ−Ｘ１）が大きくなるにつれて警告音の音量を大きくし、かつ、警告音の発生間隔を短くする。これにより、路面摩擦係数μの違いによってタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘ及び警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎが変動する場合であっても、警告音の音量や発生間隔の制御を適切に行うことができる。

（制御装置の動作例）
次に、電子制御ユニット５０による動作例を説明する。図４は、電子制御ユニット５０による制御処理を示すフローチャートである。

まず、電子制御ユニット５０の報知部５３は、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘ及び警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを算出する（ステップＳ１１）。例えば、報知部５３は、撮像装置２１や状態量センサ２３の検出信号及びその他の路面状態を推定可能な情報に基づいて走行路の路面摩擦係数μを設定し、当該路面摩擦係数μにあらかじめ設定された係数をかけて、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘ及び警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを算出する。

次いで、電子制御ユニット５０のタイヤ力推定部５１は、各車輪３に対応するタイヤ力センサ３１の検出信号に基づいて、各車輪３のタイヤに生じているタイヤ力Ｆを算出する（ステップＳ１３）。上述のとおり、各車輪３に発生するタイヤ力Ｆは、前後力Ｆx及び横力Ｆyの合力として算出される。

次いで、報知部５３は、各車輪３について、算出されたタイヤ力Ｆから警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを引いた差ΔＦ、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘから警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを引いた差Ｘ、及び、タイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘからタイヤ力Ｆを引いた差Ｘ１を算出する（ステップＳ１５）。

次いで、報知部５３は、算出された差ΔＦが正の値であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、各車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎに到達しているか否かが判別される。差ΔＦが正の値でない場合（Ｓ１７／Ｎｏ）、電子制御ユニット５０は、本ルーチンを終了してステップＳ１１に戻る。

一方、差ΔＦが正の値である場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、報知部５３は、差Ｘから差Ｘ１を引いた値に、あらかじめ設定された係数αをかけて、警告音の音量Ｄを算出する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では、タイヤ力Ｆがタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くほど、音量Ｄは大きな値に設定される。また、差Ｘから差Ｘ１を引いた値を用いることにより、走行路の路面状態によってタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘが変化する場合であっても音量Ｄを適切に設定することができる。

次いで、報知部５３は、差Ｘから差Ｘ１を引いた値に、あらかじめ設定された係数βをかけて、警告音の発生間隔ｔを算出する（ステップＳ２１）。例えば、ステップＳ２１では、タイヤ力がタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くほど、警告音の発生間隔ｔが短く設定される。また、差Ｘから差Ｘ１を引いた値を用いることにより、走行路の路面状態によってタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘが変化する場合であっても警告音の発生間隔ｔを適切に設定することができる。

なお、警告音の発生間隔ｔを異ならせるにあたり、間欠的に発生させる警告音の発生時間を異ならせてもよく、間欠的に発生させる警告音の無音の時間を異ならせてもよく、その両者を異ならせてもよい。

次いで、報知部５３は、タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた（ΔＦ＞０）車輪３が前輪であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が前輪である場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、報知部５３は、当該車輪３が左前輪であるか否かを判別する（ステップＳ２５）。

タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左前輪である場合（Ｓ２５／Ｙｅｓ）、報知部５３は、ステップＳ１９で設定した音量Ｄ、及び、ステップＳ２１で設定した発生間隔ｔにしたがって、左前方のスピーカ３５ａから警告音を発生させる（ステップＳ２７）。タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左前輪でない場合（Ｓ２５／Ｎｏ）、報知部５３は、ステップＳ１９で設定した音量Ｄ、及び、ステップＳ２１で設定した発生間隔ｔにしたがって、右前方のスピーカ３５ｂから警告音を発生させる（ステップＳ２９）。

上述のステップＳ２３において、タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が前輪でない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、報知部５３は、当該車輪３が左後輪であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。

タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左後輪である場合（Ｓ３１／Ｙｅｓ）、報知部５３は、ステップＳ１９で設定した音量Ｄ、及び、ステップＳ２１で設定した発生間隔ｔにしたがって、左後方のスピーカ３５ｃから警告音を発生させる（ステップＳ３３）。タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左後輪でない場合（Ｓ３１／Ｎｏ）、報知部５３は、ステップＳ１９で設定した音量Ｄ、及び、ステップＳ２１で設定した発生間隔ｔにしたがって、右後方のスピーカ３５ｄから警告音を発生させる（ステップＳ３５）。

このように、本実施形態に係る車両の制御装置では、いずれかの車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた場合に、運転者の位置に対して当該車輪３の方向に位置するスピーカ３５から警告音が発生する。したがって、運転者は、警告音の到来方向に基づいて、聴覚により瞬時にスリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を認識することができる。特に、スポーツ走行等の素早い運転操作が求められる場面において、音を用いて瞬間的に又は感覚的にタイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を運転者に認識させることができる。このため、スリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を運転者が認識するまでの空走時間を短くすることができ、スリップの発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、４輪のいずれの車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えているかを運転者に認識させるように構成されていたが、前後輪のいずれの車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えているかを運転者に認識させてもよい。この場合、左右の前輪３ＬＦ，３ＲＦのいずれかのタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えたときに左右前方のスピーカ３５ａ，３５ｂから警告音を発生させ、左右の後輪３ＬＲ，３ＲＲのいずれかのタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えたときに左右後方のスピーカ３５ａ，３５ｂから警告音を発生させてもよい。

また、上記実施形態では、限界状態と推定される車輪３の位置に応じて、運転者に聞こえる警告音の到来方向が異なっていたが、警告音の到来方向に代えて、あるいは、警告音の到来方向と併せて、警告音の種類が異なってもよい。例えば、限界状態と推定される車輪３の位置に応じて、警告音の高さや音色が異なってもよい。警告音の高さや音色を異ならせることによっても、運転者は、聴覚により瞬時にスリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を認識することができる。

＜＜第２の実施の形態＞＞
次に、第２の実施の形態に係る車両の制御装置を説明する。第１の実施の形態では、運転者へ警告する手段として警告音が用いられていたが、第２の実施の形態では、運転者へ警告する手段として振動が用いられる。

図５及び図６は、本実施形態に係る車両の制御装置に用いられる振動発生装置の設置例を示す説明図である。本実施形態に係る車両の制御装置は、振動発生装置として、偏心モータを備えた第１の振動発生装置７１、第２の振動発生装置７３ａ及び第３の振動発生装置７３ｂ（以下、特に区別を要しない場合には、振動発生装置７３と総称する。）を備える。

第１の振動発生装置７１は、ステアリングホイール５に接続されたステアリングコラム７に取り付けられている。第１の振動発生装置７１は、左前輪３ＬＦ又は右前輪３ＲＦの少なくともいずれかのタイヤ力が警告開始閾値を超えた場合に作動して、運転者に警告を与える。第１の振動発生装置７１が発生した振動は、ステアリングホイール５を介して運転者に伝達される。運転操作中において運転者がステアリングホイール５を握る位置を特定することは困難であることから、本実施形態では、左右の前輪を区別することなく、第１の振動発生装置７１により振動が発生する。

第２の振動発生装置７３ａ，７３ｂは、運転者が着座するシート４０に設置されている。第２の振動発生装置７３ａは、シート４０の背もたれの左側に埋設され、第３の振動発生装置７３ｂは、シート４０の背もたれの右側に埋設されている。第２の振動発生装置７３ａは、左後輪３ＬＲのタイヤ力が警告開始閾値を超えた場合に作動して、運転者に警告を与える。また、第３の振動発生装置７３ｂは、右後輪３ＲＲのタイヤ力が警告開始閾値を越えた場合に作動して、運転者に警告を与える。

なお、第２の振動発生装置７３ａ及び第３の振動発生装置７３ｂは、シート４０の着座部４５の左右に埋設されていてもよい。

振動発生装置を備える点以外の車両の基本的な構成は、図１に示した車両の構成と同一とすることができるため、詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態に係る車両の制御装置における、電子制御ユニット５０による動作例を説明する。図７は、電子制御ユニット５０による制御処理を示すフローチャートである。

まず、電子制御ユニット５０のタイヤ力推定部５１及び報知部５３は、上述のステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理を実行する。ステップＳ１７において、差ΔＦが正の値でない場合（Ｓ１７／Ｎｏ）、電子制御ユニット５０は、本ルーチンを終了してステップＳ１１に戻る。

一方、差ΔＦが正の値である場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、報知部５３は、差Ｘから差Ｘ１を引いた値に、あらかじめ設定された係数γをかけて、振動発生装置７１，７３ａ，７３ｂに備えられた偏心モータの出力（回転数）Ｎｍを算出する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１では、タイヤ力Ｆがタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くほど、回転数Ｎｍは大きな値に設定される。また、差Ｘから差Ｘ１を引いた値を用いることにより、走行路の路面状態によってタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘが変化する場合であっても回転数Ｎｍを適切に設定することができる。

次いで、報知部５３は、差Ｘから差Ｘ１を引いた値に、あらかじめ設定された係数βをかけて、振動の発生間隔ｔを算出する（ステップＳ４３）。例えば、ステップＳ４３では、タイヤ力がタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘに近付くほど、振動の発生間隔ｔが短く設定される。また、差Ｘから差Ｘ１を引いた値を用いることにより、走行路の路面状態によってタイヤ力限界値Ｆ＿ｍａｘが変化する場合であっても振動の発生間隔ｔを適切に設定することができる。

なお、振動の発生間隔ｔを異ならせるにあたり、間欠的に発生させる振動の発生時間を異ならせてもよく、間欠的に発生させる振動の無振動の時間を異ならせてもよく、その両者を異ならせてもよい。また、報知部５３は、車輪３の限界状態の度合いに応じて、振動の発生間隔と併せて、あるいは、振動の発生間隔に代えて、振動の強弱を異ならせてもよい。

次いで、報知部５３は、タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた（ΔＦ＞０）車輪３が前輪であるか否かを判別する（ステップＳ４５）。タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が前輪である場合（Ｓ４５／Ｙｅｓ）、報知部５３は、ステップＳ４１で設定した回転数Ｎｍ、及び、ステップＳ４３で設定した発生間隔ｔにしたがって、第１の振動発生装置７１を作動させてステアリングホイール５を振動させる（ステップＳ４７）。

上述のステップＳ４５において、タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が前輪でない場合（Ｓ４５／Ｎｏ）、報知部５３は、当該車輪３が左後輪であるか否かを判別する（ステップＳ４９）。

タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左後輪である場合（Ｓ４９／Ｙｅｓ）、報知部５３は、ステップＳ４１で設定した回転数Ｎｍ、及び、ステップＳ４３で設定した発生間隔ｔにしたがって、第２の振動発生装置７３ａを作動させてシート４０の背もたれ４３の左側を振動させる（ステップＳ５１）。タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３が左後輪でない場合（Ｓ４９／Ｎｏ）、報知部５３は、ステップＳ４１で設定した回転数Ｎｍ、及び、ステップＳ４３で設定した発生間隔ｔにしたがって、第３の振動発生装置７３ｂを作動させてシート４０の背もたれ４３の右側を振動させる（ステップＳ５３）。

このように、本実施形態に係る車両の制御装置では、左前輪３ＬＦ又は右前輪３ＲＦのいずれかのタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた場合に、ステアリングホイール５を介して運転者に振動が伝達される。また、左後輪３ＬＲ又は右後輪３ＲＲのいずれかのタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた場合に、シート４０の背もたれ４３の左側又は右側から運転者に振動が伝達される。したがって、運転者は、触覚により瞬時にスリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を認識することができる。特に、スポーツ走行等の素早い運転操作が求められる場面において、振動により瞬間的に又は感覚的にタイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を運転者に認識させることができる。このため、スリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を運転者が認識するまでの空走時間を短くすることができ、スリップの発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、前輪、左後輪又は右後輪のいずれの車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えているかを運転者に認識させるように構成されていたが、前輪又は後輪のいずれの車輪３のタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えているかを運転者に認識させてもよい。この場合、左右の後輪３ＬＲ，３ＲＲのいずれかのタイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えたときに、シート４０に埋設された振動発生装置を作動させて振動を発生させてもよい。

＜＜他の実施の形態＞＞
ここまで、第１及び第２の実施の形態に係る車両の制御装置を説明したが、上記の実施形態は種々の変形が可能である。例えば、運転者に警告を与える手段は、音や振動以外に、光や熱、超音波であってもよい。

光を利用して運転者に警告を与える場合、電子制御ユニット５０は、例えば、第１の実施の形態で説明したフローチャート（図４）に準じて警告発生処理を実行することができる。その際に、報知部５３は、例えば、タイヤ力が警告開始閾値を超える車輪３の位置に応じて、異なる位置に設置された光源の中から発光させる光源を変えたり、発光させる光の波長（色）を変えたりしてもよい。また、報知部５３は、タイヤ力がタイヤ力限界値に近付くほど、光量を大きくしたり、発光間隔を短くしたりしてもよい。

また、超音波を利用して運転者に警告を与える場合、電子制御ユニット５０は、例えば、超音波ハプティクス技術を利用して、第１の実施の形態で説明したフローチャート（図４）に準じて警告発生処理を実行することができる。

図８は、超音波ハプティクス発生装置の設置例を示す説明図である。図８に示した例では、振動発生装置として、第１の超音波ハプティクス発生装置８１及び第２の超音波ハプティクス発生装置８３を備える。

第１の超音波ハプティクス発生装置８１及び第２の超音波ハプティクス発生装置８３は、いずれも運転席側のフロントドア８０に設置されている。第１の超音波ハプティクス発生装置８１は、フロントドア８０の後方上部に設置され、第２の超音波ハプティクス発生装置８３は、フロントドア８０の前方下部に設置されている。第１の超音波ハプティクス発生装置８１は、左前輪３ＬＦ又は右前輪３ＲＦの少なくともいずれかのタイヤ力が警告開始閾値を超えた場合に作動して、主として運転者の上半身に触感を与える。第２の超音波ハプティクス発生装置８３は、左後輪３ＬＲ又は右後輪３ＲＲの少なくともいずれかのタイヤ力が警告開始閾値を超えた場合に作動して、主として運転者の下半身に触感を与える。

振動発生装置を備える点以外の車両の基本的な構成は、図１に示した車両の構成と同一とすることができるため、詳細な説明は省略する。なお、超音波ハプティクス発生装置の配置位置や、超音波ハプティクス発生装置により触感を与える体の部位は特に限定されない。

また、熱を利用して運転者に警告を与える場合、電子制御ユニット５０は、例えば、第２の実施の形態で説明したフローチャート（図７）に準じて警告発生処理を実行することができる。例えば、報知部５３は、例えば、タイヤ力が警告開始閾値を超える車輪３の位置に応じて、異なる位置に設置された発熱装置の中から作動させる発熱装置を変えてもよい。また、報知部５３は、タイヤ力がタイヤ力限界値に近付くほど、熱の強弱あるいは温度を異ならせてもよい。

このように、車両の制御装置では、音や振動以外の手段によっても、タイヤ力Ｆが警告開始閾値Ｆ＿ｍｉｎを超えた車輪３の位置を運転者に知らせることができる。したがって、運転者は、視覚や触覚により、スリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を瞬時に認識することができる。特に、スポーツ走行等の素早い運転操作が求められる場面において、視覚や触覚を通じて瞬間的に又は感覚的にタイヤ力が限界に近付いているタイヤの位置を運転者に認識させることができる。このため、スリップ限界に近い車輪３の存在及びその位置を運転者が認識するまでの空走時間を短くすることができ、スリップの発生を抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 車両
３，３ＬＦ，３ＲＦ，３ＬＲ，３ＲＲ 車輪
３１，３１ＬＦ，３１ＲＦ，３１ＬＲ，３１ＲＲ タイヤ力センサ
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ スピーカ
５０ 電子制御ユニット
５１ タイヤ力推定部
５３ 報知部
７１ 第１の振動発生装置
７３ａ 第２の振動発生装置
７３ｂ 第３の振動発生装置
８１ 第１の超音波ハプティクス発生装置
８３ 第２の超音波ハプティクス発生装置

Claims (14)

1. 各車輪に設けられたタイヤ力センサと、
   前記タイヤ力センサのセンサ信号に基づいて各車輪のタイヤ力を推定するタイヤ力推定部と、
   推定されたタイヤ力に基づいて限界状態と推定される車輪の位置を車両の運転者に知らせる報知部と、
   を備える、車両の制御装置。
2. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪が前輪または後輪のいずれであるかを運転者に知らせる、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪が左右の車輪のいずれであるかを運転者に知らせる、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の個々の位置を運転者に知らせる、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記報知部は、音、光、熱、超音波又は振動の少なくとも一つにより、限界状態と推定される車輪の個々の位置を運転者に知らせる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
6. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、運転者に聞こえる音の到来方向又は種類を異ならせる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
7. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の限界状態の度合いに応じて、前記音の発生間隔又は音量を異ならせる、
   請求項６に記載の車両の制御装置。
8. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、光の発光位置又は波長を異ならせる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
9. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の限界状態の度合いに応じて、光量又は発光間隔を異ならせる、
   請求項８に記載の車両の制御装置。
10. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、熱の発生位置を異ならせる、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
11. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の限界状態の度合いに応じて、熱の強弱を異ならせる、
    請求項１０に記載の車両の制御装置。
12. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の位置に応じて、振動の発生位置を異ならせる、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
13. 前記報知部は、限界状態と推定される車輪の限界状態の度合いに応じて、前記振動の強弱又は間隔を異ならせる、
    請求項１２に記載の車両の制御装置。
14. 前記報知部は、推定されたタイヤ力とあらかじめ設定されたタイヤ力限界値との差が所定の閾値未満になったときに車輪の限界状態と判定する、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
    

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