JP2022100865A - タイヤの摩耗状態の推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載されているセンサを使用してタイヤの摩耗状態を推定することが可能な推定装置を提供する。【解決手段】装置は、回転速度取得部と、駆動力取得部と、スリップ比算出部と、傾き算出部と、推定部とを備える。回転速度取得部は、前記タイヤの回転速度を順次取得する。駆動力取得部は、前記車両の駆動力を順次取得する。スリップ比算出部は、順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出する。傾き算出部は、前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する。推定部は、前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する推定装置、方法及びプログラムに関する。

タイヤの摩耗状態を把握することは、タイヤを適切に管理し、車両の適切な走行を維持するために重要である。タイヤが摩耗していることは、例えばタイヤの外側に現れるスリップサインで把握することができる。しかし、ドライバーが常にスリップサインを確認しているとは限らない。このため、タイヤの摩耗を自動的に推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、タイヤのインナーライナー部に加速度センサを配置し、当該加速度センサにより検出されるタイヤの径方向の加速度の時系列波形を時間微分することにより、タイヤの摩耗の度合いを推定する。

特許第５６２０２６８号

しかし、タイヤの内側に加速度センサを設置する場合、タイヤの回転中にタイヤに加わる力によって加速度センサがタイヤから剥離してしまい、正しいデータが取得できなくなるおそれがある。

本発明は、車両に搭載されているセンサを使用してタイヤの摩耗状態を推定することが可能な推定装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１観点に係る装置は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する推定装置であって、回転速度取得部と、駆動力取得部と、スリップ比算出部と、傾き算出部と、推定部とを備える。回転速度取得部は、前記タイヤの回転速度を順次取得する。駆動力取得部は、前記車両の駆動力を順次取得する。スリップ比算出部は、順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出する。傾き算出部は、前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する。推定部は、前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定する。

本発明の第２観点に係る推定装置は、第１観点に係る推定装置であって、前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部をさらに備える。前記スリップ比算出部は、順次取得される前記横方向加速度に応じて、順次取得される前記タイヤの前記回転速度のうち、左のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第１スリップ比と、右のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第２スリップ比と、左右のタイヤの回転速度の平均に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第３スリップ比とを含む群からいずれか１つを順次選択して取得する。

本発明の第３観点に係る推定装置は、第２観点に係る推定装置であって、前記スリップ比算出部は、前記横方向加速度に応じて、前記車両の右旋回時には前記第１スリップ比を、前記車両の左旋回時には前記第２スリップ比を、前記車両の直進時には前記第３スリップ比を選択する。

本発明の第４観点に係る推定装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る推定装置であって、前記車両の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、前記旋回半径と前記スリップ比との関係を表す第１関係情報と、補正時の前記旋回半径とに基づいて、前記スリップ比を補正する第１補正部とをさらに備える。

本発明の第５観点に係る推定装置は、第４観点に係る推定装置であって、前記第１関係情報は、前記スリップ比を前記旋回半径の逆数の二次関数で表す情報である。

本発明の第６観点に係る推定装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る推定装置であって、前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部と、前記横方向加速度と前記駆動力と前記スリップ比の関係を表す第２関係情報と、補正時の前記横方向加速度及び前記駆動力とに基づいて、前記スリップ比を補正する第２補正部とをさらに備える。

本発明の第７観点に係る推定装置は、第６観点に係る推定装置であって、前記第２関係情報は、前記スリップ比を前記駆動力の一次関数で表し、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを前記横方向加速度の二次関数で表す情報である。

本発明の第８観点に係る推定方法は、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する推定方法であって、以下のことを含む。また、第９観点に係る推定プログラムは、車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する推定プログラムであって、以下のことをコンピュータに実行させる。
・前記タイヤの回転速度を順次取得すること
・前記車両の駆動力を順次取得すること
・順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出すること
・前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出すること
・前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定すること

本発明によれば、車両に搭載されているセンサの検出値を利用してタイヤの摩耗状態を推定することができる。

第１実施形態に係る推定装置としての制御ユニットが車両に搭載された様子を示す模式図。 第１実施形態に係る制御ユニットの電気的構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る摩耗状態の推定処理の流れを示すフローチャート。 スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。 タイヤのトレッドゴムブロックの力学的モデルを表す図。 実験により取得された制動力係数及びスリップ比をプロットしたグラフ。 実験により取得された制動力係数及びスリップ比をプロットしたグラフ。 実験により取得された駆動力及びスリップ比をプロットしたグラフ。 実験により取得された駆動力及びスリップ比をプロットしたグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 傾きの変化量が摩耗量に比例することを実験により確認したグラフ。 第２実施形態に係る推定装置としての制御ユニットが車両に搭載された様子を示す模式図。 第２実施形態に係る制御ユニットの電気的構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る摩耗状態の推定処理の流れを示すフローチャート。 スリップ比と車両の旋回半径との関係を表すグラフ。 駆動力に対するスリップ比の傾きと横方向加速度との関係を表すグラフ。 直進時、左旋回時及び右旋回時における様々なスリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。 直進時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。 左旋回時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。 右旋回時における様々な車体速度に対する第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力との関係を表すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。 摩耗量推定実験の結果を示すグラフ。

以下、図面を参照しつつ、本発明の幾つかの実施形態に係る推定装置、方法及びプログラムについて説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．推定装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る推定装置としての制御ユニット２が車両１に搭載された様子を示す模式図である。車両１は、四輪車両であり、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲを備えている。車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが装着されている。本実施形態に係る車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）であり、前輪タイヤＴ_FL，Ｔ_FRが駆動輪タイヤであり、後輪タイヤＴ_RL，Ｔ_RRが従動輪タイヤである。

制御ユニット２は、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度の情報に基づいて、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRのスリップのし易さを表すスリップ比Ｓを算出し、車両１の駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きに基づいて、駆動輪タイヤであるタイヤＴ_FL，Ｔ_FRの平均摩耗状態を推定する。タイヤのトレッド部に形成されている溝は、摩耗するにつれて浅くなる。これにより、タイヤの排水性が悪くなり、ハイドロプレーニング現象が発生しやすくなったり、雨天時の駆動性能及び制動性能の低下を招く。このような状態が深刻化することを回避するため、一般にはトレッド部の溝の深さが所定の閾値以下となったタイミングでタイヤを交換することが推奨される。制御ユニット２は、タイヤＴ_FL，Ｔ_FRの摩耗状態としてタイヤＴ_FL，Ｔ_FRの残り溝の深さの平均を推定し、タイヤ交換が推奨されるタイミングを検知し、これを車両１のドライバーに通知する。

タイヤの摩耗状態の情報は、車両１のドライバーに適時にタイヤ交換を促す以外にも、様々な用途に応用することができる。タイヤの摩耗状態の情報は、例えば路面の滑り易さのモニタリング及びブレーキシステムの制御等に応用することができる。

車両１のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RR（より正確には、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）には、各々、車輪速センサ６が取り付けられており、車輪速センサ６は、自身の取り付けられた車輪に装着されたタイヤの回転速度（すなわち、車輪速）Ｖ１～Ｖ４を検出する。Ｖ１～Ｖ４は、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度である。車輪速センサ６としては、走行中の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速を検出できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。例えば、電磁ピックアップの出力信号から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできるし、ダイナモのように回転を利用して発電を行い、このときの電圧から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできる。車輪速センサ６の取り付け位置も、特に限定されず、車輪速の検出が可能である限り、センサの種類に応じて、適宜、選択することができる。車輪速センサ６は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。車輪速センサ６で検出された回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報は、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

車両１には、車両１のホイールトルクＷＴを検出するトルクセンサ７が取り付けられている。トルクセンサ７としては、車両１のホイールトルクＷＴを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。トルクセンサ７は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。トルクセンサ７で検出されたホイールトルクＷＴの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

図２は、制御ユニット２の電気的構成を示すブロック図である。制御ユニット２は、車両１に搭載されており、図２に示されるとおり、Ｉ／Ｏインターフェース１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置１５を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース１１は、車輪速センサ６、トルクセンサ７、及び表示器３等の外部装置との通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ１３には、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム９が格納されている。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム９を読み出して実行することにより、仮想的に回転速度取得部２１、駆動力取得部２２、スリップ比算出部２５、傾き算出部２８及び推定部２９として動作する。各部の動作の詳細は、後述する。記憶装置１５は、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成される。なお、プログラム９の格納場所は、ＲＯＭ１３ではなく、記憶装置１５であってもよい。ＲＡＭ１４及び記憶装置１５は、ＣＰＵ１２の演算に適宜使用される。

表示器３は、ユーザ（主として、ドライバー）に警報を含む各種情報を出力することができ、例えば、液晶表示素子、液晶モニター、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等、任意の態様で実現することができる。表示器３の取り付け位置は、適宜選択することができるが、例えば、インストルメントパネル上等、ドライバーに分かりやすい位置に設けることが好ましい。制御ユニット２がカーナビゲーションシステムに接続される場合には、カーナビゲーション用のモニターを表示器３として使用することも可能である。表示器３としてモニターが使用される場合、警報はモニター上に表示されるアイコンや文字情報とすることができる。

＜１－２．摩耗状態の推定処理＞
以下、図３を参照しつつ、車両１の駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの回帰係数を算出し、これに基づきタイヤの摩耗の状態を推定する推定処理について説明する。この推定処理は、車両１の電気系統に電源が投入されている間、繰り返し実行されてもよいし、１日に１回といった所定の頻度で、車両１が走行している間に行われてもよい。

ステップＳ１では、回転速度取得部２１が、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度Ｖ１～Ｖ４を取得する。回転速度取得部２１は、所定のサンプリング周期における車輪速センサ６からの出力信号を受信し、これを回転速度Ｖ１～Ｖ４に換算する。

ステップＳ２では、駆動力取得部２２が、車両１のホイールトルクＷＴを取得する。駆動力取得部２２は、所定のサンプリング周期におけるトルクセンサ７からの出力信号を受信し、これをホイールトルクＷＴに換算する。

ステップＳ１、Ｓ２で取得された回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが有効なデータであるとき、処理はステップＳ３に移行する。一方、回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが有効なデータでないときは、処理はステップＳ１に戻る。有効なデータとは、後の処理で摩耗状態を精度よく推定することが可能なデータであり、有効でないデータは、摩耗状態の推定に好ましくない影響を及ぼしうるデータである。有効でないデータの例としては、例えば車両１のブレーキ作動中に取得されたデータが挙げられる。本実施形態では、有効でないデータは、摩耗量の推定には使用されないよう破棄される。

ステップＳ３では、駆動力取得部２２が、換算されたホイールトルクＷＴから、車両１の駆動力Ｆを算出する。駆動力Ｆは、例えばホイールトルクＷＴをタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの半径で除することにより算出することができる。

次のステップＳ４では、スリップ比算出部２５が、回転速度Ｖ１～Ｖ４に基づいて、スリップ比Ｓを算出する。本実施形態では、スリップ比Ｓは、（駆動輪の速度－車体速度）／車体速度として算出され、車体速度として、従動輪の速度が用いられる。スリップ比Ｓは、本実施形態では、以下のとおり定義される。
Ｓ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２）－（Ｖ３＋Ｖ４）｝／（Ｖ３＋Ｖ４）

ステップＳ３及びステップＳ４が実行された後であって、次の処理が実行される前に、ステップＳ３で算出された駆動力Ｆと、ステップＳ４で算出されたスリップ比Ｓに対し、測定誤差を除去するためのフィルタリングが行われてもよい。

連続して実行されるステップＳ１～Ｓ４において取得される回転速度Ｖ１～Ｖ４、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆのデータは、同時刻又は概ね同時刻に取得されたデータセットとして取り扱われ、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存される。図３に示すとおり、ステップＳ１～Ｓ４は、繰り返し実行されるため、以上のデータセットは、順次取得される。ステップＳ４の後、このようなデータセットがＮ１個（Ｎ１≧２）溜まると、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、傾き算出部２８が、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットに基づいて、駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの線形関係を表す回帰係数として、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１及び切片ｆ２を算出する。傾きｆ１及び切片ｆ２は、例えば最小二乗法等により算出することができる。傾きｆ１及び切片ｆ２は、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットに基づいて、逐次的に算出されてもよいし、バッチ処理により算出されてもよい。本実施形態では、好ましい例として、逐次最小二乗法が用いられる。

ところで、妥当な傾きｆ１及び切片ｆ２を算出するためには、所定の期間における駆動力Ｆのデータに一定以上のばらつきがあることが好ましい。しかし、例えば下り坂において車両１が一定速度で走行している期間のように、駆動力Ｆがあまり変化していない期間においてはデータセットにばらつきがあまり見られない。従って、摩耗状態の推定時である現在において、駆動力Ｆのばらつきが一定値以上であるか否かを判断し、ばらつきが一定値以上であると判断される場合に、傾き算出部２８が傾きｆ１及び切片ｆ２を算出することとしてもよい。駆動力Ｆのばらつきは、例えば直近の所定の期間に取得された駆動力Ｆの幅及び分散で判断することができ、これらがそれぞれ所定の閾値以上である場合には、ばらつきが一定値以上であると判断することができる。

以後のステップでは、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが新品状態であるときの初期傾きｆ１_Nに対する現在の傾きｆ１の変化を評価することにより、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの摩耗状態が推定される。以下、スリップ比Ｓに対する駆動力Ｆの傾きｆ１の変化により摩耗状態を推定する原理を説明する。

一般に、路面の状態が一定であるとき、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの間には、図４のグラフに示すような関係が成り立つことが知られている。ただし、図４のグラフでは、横軸がスリップ比Ｓであり、縦軸が駆動力Ｆである。車両１が通常走行する環境下では、スリップ比Ｓは概ね０～Ｓｃの範囲を遷移する。図４から分かるように、スリップ比Ｓが０～Ｓｃである領域では、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの間に近似的な線形関係が成り立つと言ってよい。駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの近似的な線形関係に支配的な因子の１つとして、以下の式（１）により表されるドライビングスティフネスＣが知られている。
Ｃ＝ｗｋ_xｌ²／２ （１）

ここで、ｗはタイヤの接地幅、ｋ_xはタイヤのトレッドゴムブロックＴＢ（以下、ブロックＴＢとも称する）の単位面積当たりのせん断剛性、ｌはタイヤの接地長である。ブロックＴＢは、直方体であるとする。

図５は、路面上のタイヤのブロックＴＢを片持ち梁として考えたモデル図である。せん断力ＱがブロックＴＢに働くときのブロックＴＢの変形量をδ、ブロックＴＢの高さをＬ、ブロックＴＢの断面積をＡ、ブロックＴＢのせん断弾性係数をＧ、ブロックＴＢの断面形状係数をκとすると、単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xは、以下の式で表される。
ｋ_x＝Ｑ／δ＝（ＧＡ）／（κＬ）

ここで、タイヤが新品状態であるときのブロックＴＢの高さをＬ_N、摩耗状態であるときのブロックＴＢの高さをＬ_Wとし、Ａ、Ｇは新品状態と摩耗状態とで一定であると仮定する。タイヤが新品状態であるときのｋ_xをｋ_xN、タイヤが摩耗状態であるときのｋ_xをｋ_xWとすると、ｋ_xWは以下の式（２）で表される。
ｋ_xW＝（ＧＡ）／（κＬ_W） ＝（ＧＡ）／（κＬ_N）×Ｌ_N／Ｌ_W
＝ｋ_xN×Ｌ_N／Ｌ_W （２）

式（１）から、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１はブロックＴＢの単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xが高いほど小さくなると考えられる。そこで、傾きｆ１が単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xに反比例すると仮定する。タイヤの新品状態のときにｆ１_Nであった傾きが、タイヤの摩耗状態のときにｆ１に変化したとすると、式（２）より、以下のことが成り立つ。
（ｆ１_N－ｆ１）∝１／ｋ_xN－１／ｋ_xW＝（１／ｋ_xN）×（Ｌ_N－Ｌ_W）／Ｌ_N

ここで、（Ｌ_N－Ｌ_W）を、ブロックＴＢが新品状態から摩耗によりすり減った量と考えて摩耗量Ｗに置き換えると、以下の式が成り立つ。
（ｆ１_N－ｆ１）∝Ｗ／（ｋ_xN×Ｌ_N）

この式は、摩耗量Ｗが傾きｆ１の変化に比例することを意味する。つまり、傾きｆ１_N及び傾きｆ１の算出時に路面の条件が同等であるという前提が成り立つ場合、新品状態の傾きｆ１_Nに対する傾きｆ１の変化量から、摩耗量Ｗを推定することができる。なお、新品状態のタイヤの溝の深さの値から摩耗量Ｗを減算したものが、当該時点におけるタイヤの残り溝の深さの値に相当する。

発明者は、以上のことを裏付ける実験を行った。図６～８は、それぞれの実験結果を示すグラフである。まず、発明者は、摩耗量Ｗが０ｍｍ（摩耗なし）、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍである同一種類のタイヤを用いて、タイヤのスリップ比Ｓに対する制動力係数μを測定した。この測定は、それぞれのタイヤについて同一の乾いたアスファルト路面という条件下で、μ－Ｓ特性を測定する専用の実験設備を用いて行われた。その結果が図６Ａ及び図６Ｂに示すグラフである。図６Ｂのグラフは、図６Ａのグラフのスリップ比Ｓが０～０．１の範囲を詳細に示している。図６Ａ及び６Ｂから分かるように、摩耗量Ｗが増えるにつれ、同じスリップ比Ｓに対して制動力係数μが増加した。このことにより、摩耗量Ｗが増えるにつれブロックＴＢの単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xが高くなることが確認された。すると、上述したように、傾きｆ１が単位面積当たりのせん断剛性ｋ_xに反比例するため、摩耗量Ｗが増えるにつれ傾きｆ１が小さくなると考えられる。

そこで、発明者は摩耗量Ｗが増えると傾きｆ１が小さくなることを裏付けるべく、更なる実験を行った。図７Ａ及び７Ｂは、この実験結果を表すグラフである。実験は、車両の４輪に新品状態（Ｗ＝０）のタイヤを装着して直進走行した場合と、４輪に摩耗状態のタイヤを装着して直進走行した場合とにおける傾きｆ１をそれぞれ算出することにより行われた。車両は同一の車両を使用し、走行した路面は同一の乾いたアスファルト路面であった。傾きｆ１は、車両に搭載されているセンサの出力信号を利用して、ステップＳ１～ステップＳ５と同様の手順で算出された。図７Ａのグラフは、新品状態のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓ、並びに同一種類の摩耗状態（Ｗ＝６ｍｍ）のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓをプロットしたものである。タイヤの新品状態及び摩耗状態のそれぞれのデータセットについて回帰係数を算出すると、摩耗状態における傾きｆ１は０．０１８３となり、新品状態における傾きｆ１_N（＝０．０２６９）より小さくなった。

図７Ｂのグラフは、新品状態のタイヤ（図７Ａとは別の種類のタイヤ）で走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓ、並びに同一種類の摩耗状態（Ｗ＝８ｍｍ）のタイヤで走行した場合の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓをプロットしたものである。図７Ａの場合と同様に、タイヤの新品状態及び摩耗状態のそれぞれのデータセットについて回帰係数を算出すると、摩耗状態における傾きｆ１は０．０１９１となり、新品状態における傾きｆ１_N（＝０．０５３４）より小さくなった。

さらに、発明者は、サイズ違いを含む、様々な種類のタイヤＴ１～Ｔ１２について、図６の実験と同様にして傾きｆ１を算出し、摩耗量Ｗに対する傾きｆ１の変化量（ｆ１_N－ｆ１）の関係を確認した。その結果が図８Ａ～８Ｌに示すグラフである。それぞれのグラフの横軸は、実測されたタイヤの摩耗量Ｗであり、縦軸は、傾きｆ１の変化量（ｆ１_N－ｆ１）である。これらのグラフから分かるように、タイヤの種類が異なっても、傾きｆ１の変化量（ｆ１_N－ｆ１）は、摩耗量Ｗに比例する傾向が見られる。このことを利用して、新品状態のタイヤでの傾きｆ１_Nと、摩耗量がＷである同一種類のタイヤでの傾きｆ１とを取得し、摩耗量Ｗに対する傾きｆ１の変化量（ｆ１_N－ｆ１）の比例定数を予め求めておけば、傾きｆ１の変化量（ｆ１_N－ｆ１）から摩耗量Ｗを推定することができる。

再び図３を参照して、ステップＳ５で算出された傾きｆ１が、乾いたアスファルトを走行中に取得されたデータセットに由来しない場合は、傾きｆ１は摩耗状態の推定に使用されず、処理はステップＳ１に戻る。ステップＳ５で算出された傾きｆ１が、乾いたアスファルトを走行中に取得されたデータセットに由来する場合は、傾きｆ１_NがＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されているか否かで後の処理が異なる。車両１が走行する路面が乾いたアスファルトであるか否かは、傾きｆ１を利用した路面判定アルゴリズムを使用して判断されてもよいし、他の公知の路面判定アルゴリズムを使用して判断されてもよい。また、車両１に路面センサが装着されている場合は、当該路面センサの出力信号により路面が判断されてもよい。

タイヤが新品状態であり、傾きｆ１_NがＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されていない場合、処理はステップＳ８に移行し、傾き算出部２８が、ステップＳ５で算出した傾きｆ１を傾きｆ１_NとしてＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存する。その後、処理はステップＳ１に戻る。

傾きｆ１_Nが既にＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されている場合は、ステップＳ６において、推定部２９が傾きｆ１の新品状態からの変化量ΔＦを算出する。本実施形態では、変化量ΔＦは、以下の式で定義される。
ΔＦ＝ｆ１_N－ｆ１

ステップＳ７では、推定部２９が摩耗量Ｗを推定する。推定部２９は、実験又はシミュレーションにより予め特定され、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されている、摩耗量Ｗに対する変化量ΔＦの関数に基づいて、変化量ΔＦを摩耗量Ｗに換算する。摩耗量Ｗに対する変化量ΔＦの関数は、タイヤの種類ごとに特定され、ＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存されていてもよい。この場合、推定部２９は、車両１に装着されているタイヤの種類の情報を取得し、当該タイヤに適した関数をＲＯＭ１３又は記憶装置１５から読み出して摩耗量Ｗを推定するように構成されてもよい。あるいは、摩耗量Ｗに対する変化量ΔＦの関数として、タイヤの種類に関係なく定められた代表的な関数がＲＯＭ１３又は記憶装置１５に保存され、推定部２９がこれに基づいて摩耗量Ｗを推定してもよい。

ステップＳ７で推定された摩耗量Ｗが、タイヤ交換の目安として予め定められた閾値Ｗ１以上であるとき、処理はステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、推定部２９がタイヤの摩耗を通知する信号を生成し、表示器３を介してドライバーに対する通知を表示させる。表示器３に表示される通知の内容は、例えばタイヤが基準値以上に摩耗していること、スリップが起きやすくなっていること、及びタイヤの交換を促すこと等を含んでいてもよい。通知の態様は特に限定されず、文字情報によるメッセージ、アイコンの点灯、グラフィックの表示等、適宜選択できる。また、車両１のスピーカーを介して、同様の内容を含む通知が音声出力されてもよい。

＜２．第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る摩耗状態の推定装置、方法及びプログラムについて説明する。以下では、第１実施形態と相違する構成及び処理手順（ステップ）について主に説明し、第１実施形態と共通する構成及びステップについては同一の符号を付して説明を省略する。

＜２－１．推定装置の構成＞
図９は、第２実施形態に係る推定装置としての制御ユニット２Ａが車両１に搭載された様子を示す模式図であり、図１０は、制御ユニット２Ａの電気的構成を示すブロック図である。制御ユニット２Ａでは、スリップ比Ｓの算出時に、車両１の旋回によるスリップ比Ｓの変化が考慮される。車両１の旋回時には、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの関係が変化するため、傾きｆ１に基づく摩耗状態の推定の精度が低下し得るからである。

車両１には、車両１に加わる横方向加速度γを検出する横方向加速度センサ４が取り付けられている。横方向加速度γとは、車両１の旋回時に、旋回外側に向かって車両１に作用する遠心加速度である。横方向加速度センサ４としては、横方向加速度γを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。横方向加速度センサ４は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。横方向加速度センサ４で検出された横方向加速度γの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴの情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２Ａに送信される。

また、車両１には、車両１のヨーレートωを検出するヨーレートセンサ８が取り付けられている。ヨーレートωとは、車両１の旋回時の鉛直軸周りの回転角速度である。ヨーレートセンサ８としては、例えば、コリオリ力を利用してヨーレートを検出するタイプのセンサを用いることができるが、ヨーレートωを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。ヨーレートセンサ８は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。ヨーレートセンサ８で検出されたヨーレートωの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４、ホイールトルクＷＴ及び横方向加速度γの情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２Ａに送信される。

図１０に示すように、制御ユニット２ＡのＲＯＭ１３には、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム９Ａが格納されている。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム９Ａを読み出して実行することにより、仮想的に回転速度取得部２１、駆動力取得部２２、スリップ比算出部２５、傾き算出部２８及び推定部２９として動作する他、さらに横方向加速度取得部２３、旋回半径取得部２４、関係特定部２６及び補正部２７として動作する。補正部２７は、本発明の第１補正部及び第２補正部の例である。各部の動作の詳細は、後述する。

＜２－２．摩耗状態の推定処理＞
以下、図を参照しつつ、制御ユニット２Ａが行う摩耗状態の推定処理について説明する。この推定処理は、車両１の電気系統に電源が投入されている間、繰り返し実行されてもよいし、１日に１回といった所定の頻度で、車両１が走行している間に行われてもよい。

ステップＳ２１では、第１実施形態に係る推定処理のステップＳ１と同様の処理が行われる。すなわち、回転速度Ｖ１～Ｖ４が取得される。また、ステップＳ２２では、第１実施形態に係る推定処理のステップＳ２と同様の処理が行われる。すなわち、ホイールトルクＷＴが取得される。

ステップＳ２３では、横方向加速度取得部２３が、車両１に加わる横方向加速度γを取得する。横方向加速度取得部２３は、所定のサンプリング周期における横方向加速度センサ４からの出力信号を受信し、これを横方向加速度γに換算する。

ステップＳ２４では、旋回半径取得部２４が、車両１のヨーレートωを取得する。旋回半径取得部２４は、所定のサンプリング周期におけるヨーレートセンサ８からの出力信号を受信し、これをヨーレートωに換算する。旋回半径取得部２４は、車体速度をヨーレートωで除することにより、車両１の旋回半径Ｒを取得する。車体速度は、従動輪の速度で近似することができるため、例えば、Ｒ＝（Ｖ３＋Ｖ４）／２ωとして算出することもできる。

次のステップＳ２５では、第１実施形態に係る推定処理のステップＳ３と同様の処理が行われる。すなわち、駆動力取得部２２が、換算されたホイールトルクＷＴから、車両１の駆動力Ｆを算出する。

ステップＳ２６では、スリップ比算出部２５が、回転速度Ｖ１～Ｖ４に基づいて、スリップ比Ｓを算出する。

ステップＳ２５及びステップＳ２６において、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓがともに算出された後、以下の処理に移る前に、ステップＳ２５で算出された駆動力Ｆと、ステップＳ２６で算出されたスリップ比Ｓに対し、測定誤差を除去するためのフィルタリングが行われてもよい。

連続して実行されるステップＳ２１～Ｓ２６において取得される回転速度Ｖ１～Ｖ４、ホイールトルクＷＴ、横方向加速度γ、ヨーレートω、旋回半径Ｒ、並びにスリップ比Ｓ及び駆動力Ｆのデータは、同時刻又は概ね同時刻に取得されたデータセットとして取り扱われ、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存される。図１１に示すとおり、ステップＳ２１～Ｓ２６は、繰り返し実行されるため、以上のデータセットは、順次取得される。ステップＳ２６の後、このようなデータセットがＮ１個（Ｎ１≧２）溜まると、ステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７とこれに続くステップＳ２８は、一度だけ実行される。ステップＳ２７及びステップＳ２８が一度実行された後は、ステップＳ２１～Ｓ２６の後、ステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２７では、関係特定部２６が、ステップＳ２４で算出された旋回半径Ｒと、スリップ比Ｓとの多数のデータセットに基づいて、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す第１関係情報を特定する。第１関係情報は、以後のスリップ比Ｓの補正（ステップＳ２９）に用いられる。車両１の旋回中は、車両１が同じ状態の路面を走行している場合でも、直進時と比べてスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係が変化するため、摩耗状態を正しく推定できなくなり得る。旋回中は、左右のタイヤに軌道差（経路差）が生じ、この軌道差の影響により、スリップ比Ｓが直進時から変化するからである。よって、ここでは、スリップ比Ｓに基づく安定した各種制御を実現するべく、スリップ比Ｓから、旋回中の左右の軌道差により生じる影響がキャンセルされる。

旋回中の左右の軌道差は、旋回半径Ｒに依存し、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの間には、一定の関係が成立する。本発明者が行った実験によれば、スリップ比Ｓは、図１２Ａに示すように、概ね旋回半径Ｒの逆数の二次関数で表される。ステップＳ７では、関係特定部２６が、このような旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す関係情報として、下式の係数ａ₁、ｂ₁及びｃ₁を特定する。
Ｓ＝ａ₁（１／Ｒ）²＋ｂ₁（１／Ｒ）＋ｃ₁

係数ａ₁、ｂ₁及びｃ₁は、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存されているスリップ比Ｓ及び旋回半径Ｒの多数のデータセットに基づいて算出され、例えば、最小二乗法等の方法で算出される。

なお、旋回半径Ｒの逆数とスリップ比Ｓとの関係を表す放物線の頂点は、直進時に対応し、図１２Ａに示すとおり、概ねスリップ比Ｓを表す縦軸に重なる。言い換えると、ｂ₁は概ね０である。よって、ここでは、下式に従って、関係情報として、係数ａ₁及びｃ₁のみを特定することもできる。
Ｓ＝ａ₁（１／Ｒ）²＋ｃ₁

次のステップＳ２８では、関係特定部２６が、ステップＳ２３で取得された横方向加速度γと、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆとの多数のデータセットに基づいて、横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの関係を表す第２関係情報を特定する。第２関係情報も、以後のスリップ比Ｓの補正（ステップＳ３０）に用いられる。上記のとおり、車両１の旋回中は、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係が変化するため、摩耗状態を正しく推定できなくなり得る。そして、旋回中、この線形関係は、左右の軌道差のみならず、車体の左右方向の荷重移動の影響によっても、直進時から変化する。このような荷重移動の影響によっても、スリップ比Ｓが直進時から変化するからである。よって、ここでは、スリップ比Ｓに基づく安定した各種制御を実現するべく、スリップ比Ｓから、旋回中の左右方向の荷重移動により生じる影響がキャンセルされる。

旋回中の左右方向の荷重移動は、横方向加速度γに依存し、横方向加速度γと、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１との間には、一定の関係が成立する。本発明者が行った実験によれば、傾きｆ１は、図１２Ｂに示すように、概ね横方向加速度γの二次関数で表される。ステップＳ２８では、関係特定部２６が、このような横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの関係を表す関係情報として、下式の係数ａ₂、ｂ₂、ｃ₂及びｆ２を特定する。なお、ｆ２は、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの切片である。
Ｓ＝ｆ１Ｆ＋ｆ２＝（ａ₂γ²＋ｂ₂γ＋ｃ₂）Ｆ＋ｆ２

係数ａ₂、ｂ₂、ｃ₂及びｆ２は、スリップ比Ｓ、駆動力Ｆ及び横方向加速度γの多数のデータセットに基づいて算出され、例えば、最小二乗法等の方法で算出される。また、横方向加速度γの範囲を任意の範囲に区切り、各範囲でスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの一次回帰を行い、回帰係数ｆ１及びｆ２を算出した後、各範囲で横方向加速度γの平均値及び傾きｆ１の平均値を算出し、これらの平均値に基づき、ガウスの消去法により、係数ａ₂、ｂ₂及びｃ₂を特定することもできる。

ステップＳ２８が終了すると、ステップＳ２１に戻り、再度ステップＳ２１～Ｓ２６が繰り返される。図１１に示すとおり、ステップＳ２７及びＳ２８が一度実行され、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係情報ａ₁、ｂ₁及びｃ₁、並びに横方向加速度γと駆動力Ｆとスリップ比Ｓとの関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂が特定された後は、ステップＳ２１～Ｓ２６が１回ずつ実行される度に、これに続いてステップＳ２９～Ｓ３５が繰り返し実行される。

ステップＳ２９では、補正部２７が、旋回半径Ｒとスリップ比Ｓとの関係を表す関係情報ａ₁、ｂ₁及びｃ₁と、最新のステップＳ２４で取得された旋回半径Ｒとに基づいて、最新のステップＳ２６で取得されたスリップ比Ｓを補正する。以上のとおり、スリップ比Ｓは、旋回半径Ｒの逆数の二次関数で表される。よって、補正部２７は、下式に従って、スリップ比Ｓから、補正時の旋回半径Ｒの逆数を二乗した値に係数ａ₁を乗じた値を減算することにより、スリップ比Ｓを補正する。
Ｓ＝Ｓ－ａ₁（１／Ｒ）²
なお、下式によって、スリップ比Ｓから、補正時の旋回半径Ｒの逆数に係数ｂ₁を乗じた値をさらに減算することにより、スリップ比Ｓを補正してもよい。
Ｓ＝Ｓ－ａ₁（１／Ｒ）²－ｂ₁（１／Ｒ）

以上の補正式によれば、図１２Ａに示すとおり、実質的に（１／Ｒ）＝０のときに、すなわち、直進時に換算したスリップ比Ｓを算出することができ、スリップ比Ｓから左旋回及び右旋回による軌道差の影響がキャンセルされる。

次のステップＳ３０では、補正部２７が、横方向加速度γとスリップ比Ｓとの関係を表す関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂と、最新のステップＳ２３で取得された横方向加速度γと、最新のステップＳ２５で取得された駆動力Ｆとに基づいて、ステップＳ２６で取得されたスリップ比Ｓをさらに補正する。以上のとおり、スリップ比Ｓは、傾きをｆ１とする駆動力Ｆの一次関数で表され、傾きｆ１は、横方向加速度γの二次関数で表される。よって、補正部２７は、下式に従って、補正時の横方向加速度γを二乗した値に係数ａ₂を乗じた値と、補正時の横方向加速度γに係数ｂ₂を乗じた値と、ｃ₂との和を算出し、当該和と補正時の駆動力Ｆとの積を算出し、当該積をステップＳ２９で取得されたスリップ比Ｓから減算することにより、スリップ比Ｓをさらに補正する。
Ｓ＝Ｓ－ｆ１Ｆ＝Ｓ－（ａ₂γ²＋ｂ₂γ＋ｃ₂）Ｆ

なお、ｂ₂も概ね０となるため、下式に従ってスリップ比Ｓを補正してもよい。
Ｓ＝Ｓ－（ａ₂γ²＋ｃ₂）Ｆ

以上の補正式によれば、直進時に換算したスリップ比Ｓを算出することができ、スリップ比Ｓから左旋回及び右旋回による左右方向の荷重移動の影響がキャンセルされる。

以後のステップＳ３１～Ｓ３３では、以上のとおりに補正されたスリップ比Ｓに対する駆動力Ｆの傾きｆ１の、初期の傾きｆ１_Nに対する変化量ΔＦに基づいて、タイヤの摩耗量Ｗが推定される。

ステップＳ３１では、傾き算出部２８が、摩耗状態の推定時である現在及びそれよりも前の所定の期間におけるスリップ比Ｓ及び駆動力Ｆの多数のデータセットに基づいて、下式に示されるスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係を表す回帰係数ｆ１及びｆ２を算出する。回帰係数ｆ１及びｆ２の算出方法は、第１実施形態と同様である。
Ｓ＝ｆ１Ｆ＋ｆ２

以降の処理は、第１実施形態のステップＳ５以降の処理と同様である。つまり、ステップＳ３１が第１実施形態のステップＳ５に、ステップＳ３２が第１実施形態のステップＳ６に、ステップＳ３３が第１実施形態のステップＳ７に、ステップＳ３４が第１実施形態のステップＳ８に、ステップＳ３５が第１実施形態のステップＳ９にそれぞれ対応する。

第２実施形態に係る摩耗量の推定処理によれば、旋回の影響がキャンセルされたスリップ比Ｓに基づいて傾きｆ１が算出される。このため、車両１の旋回中のデータも摩耗量の推定のために好適に活用できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

＜３－１＞
上記実施形態に係るタイヤの摩耗状態の推定は、後輪駆動車にも適用することができるし、四輪駆動車にも適用することもできる。さらに、同機能は、四輪車両に限られず、三輪車両又は六輪車両などにも適宜、適用することができる。上記実施形態に係るタイヤの摩耗状態の推定が後輪駆動車に適用される場合、駆動輪である後輪に装着されたタイヤの平均の摩耗量が推定される。

＜３－２＞
車両１の横方向加速度γの取得方法は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、ヨーレートセンサ８からのヨーレートω及び回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報からも、横方向加速度γを取得することができる。

＜３－３＞
上記実施形態において、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等の算出に使用される車体速度の算出方法は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、車両１に取り付けられている加速度センサにより取得される加速度αを積分した値を車体速度として、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等を算出してもよい。また、車両１に通信接続されているＧＰＳ等の衛星測位システムの測位信号から車体速度を算出し、スリップ比Ｓや旋回半径Ｒ等の算出に用いてもよい。

＜３－４＞
駆動力Ｆの取得方法は、上記実施形態で説明されたものに限られない。例えば、車両１に取り付けられている加速度センサにより取得される車両１の加速度を駆動力Ｆとして扱うこともできるし、車両１のエンジンの制御装置から取得されるエンジントルク及びエンジンの回転数から駆動力Ｆを導出することもできるし、タイヤの回転速度Ｖ１～Ｖ４から駆動力Ｆを導出することもできる。

＜３－５＞
スリップ比Ｓから車両の旋回中に生じる荷重移動の影響をキャンセル方法するとしては、関係情報ａ₂、ｂ₂及びｃ₂と、横方向加速度γと、駆動力Ｆに基づいてスリップ比Ｓを補正する方法に代えて、横方向加速度γに応じて、スリップ比Ｓを以下の式（３）～（５）のいずれかに基づいて算出する方法を用いることもできる。式（３）は、左のタイヤの回転速度のみに基づいてスリップ比Ｓを算出する式であり、式（４）は、右のタイヤの回転速度のみに基づいてスリップ比Ｓを算出する式であり、式（５）は、左右のタイヤの回転速度の平均に基づいてスリップ比Ｓを算出する式である。
Ｓ＝（Ｖ１－Ｖ３）／Ｖ３ （３）
Ｓ＝（Ｖ２－Ｖ４）／Ｖ４ （４）
Ｓ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２）－（Ｖ３＋Ｖ４）｝／（Ｖ３＋Ｖ４） （５）
以下、説明の便宜上、式（３）により算出されたスリップ比Ｓを第１スリップ比Ｓ、式（４）により算出されたスリップ比Ｓを第２スリップ比Ｓ、式（５）により算出されたスリップ比Ｓを第３スリップ比Ｓと称する。

スリップ比算出部２５は、横方向加速度取得部２３によって取得された最新の横方向加速度γに応じて、式（３）～（５）のいずれかを選択し、選択した式に基づいて第１～第３スリップ比Ｓのいずれかを算出することができる。より具体的には、スリップ比算出部２５は、車両１の右旋回時には第１スリップ比Ｓを、車両１の左旋回時には第２スリップ比Ｓを、車両１の直進時には第３スリップ比Ｓを、それぞれ算出することができる。このとき、例えばーＡ≦γ≦Ａのとき直進時であり、γ＜ーＡのとき右旋回時であり、Ａ＜γのとき左旋回時であると判断することができる。Ａは、予め定められている正の値をとる閾値である。

図１３は、直進時、より横方向加速度γの大きさが小さい左旋回時、より横方向加速度γの大きさが大きい左旋回時、より横方向加速度γの大きさが小さい右旋回時、及びより横方向加速度γの大きさが大きい右旋回時における、３種類のスリップ比Ｓと駆動力Ｆとの線形関係を示すグラフである。また、図１４Ａ～図１４Ｃは、実際の車両を走行させたときの計測データに基づき、スリップ比Ｓと駆動力Ｆとの関係をプロットしたグラフであり、縦軸がスリップ比、横軸が駆動力Ｆである。図１４Ａは、直進時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示しており、図１４Ｂは、左旋回時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示しており、図１４Ｃは、右旋回時の第１スリップ比及び第２スリップ比と駆動力Ｆとの関係を示している。いずれのグラフにおいても、右上に駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１の値が示されている。図１４Ａ～図１４Ｃでは、車両１の車体速度毎にグラフが描画されている。なお、横方向加速度γの大きさは、車体速度の二乗に比例するため、車体速度が大きくなる程、すなわち、各図において下方のグラフ程、横方向加速度γの大きさが大きい。

車両１の旋回中、旋回内側においては、遠心力により相対的に荷重が減少し、相対的にタイヤのスリップが増加する一方、旋回外側においては、相対的に荷重が増加するため、相対的にタイヤのスリップが減少する。また、この現象に付随し、図１３及び図１４Ａ～図１４Ｃに示されるように、車両１の駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きｆ１は、旋回内側においては横方向加速度γの大きさが大きくなる程大きくなるが、旋回外側においては値が収束し、概ね一定になることが分かる。よって、左旋回時においては、右のタイヤの回転速度に基づく第２スリップ比Ｓが、最も傾きｆ１を小さな値に収束させ、右旋回時においては、左のタイヤの回転速度に基づく第１スリップ比Ｓが、最も傾きｆ１を小さな値に収束させる。直進時はいずれのスリップ比Ｓによっても、傾きｆ１に大きな差異は見られない。このため、直進時のスリップ比として、第３スリップ比ではなく、第１スリップ比又は第２スリップ比のいずれかを選択するようにしてもよい。

＜３－６＞
上述の方法により、横方向加速度γに応じて算出された第１～第３スリップ比Ｓは、上記第２実施形態の推定処理のステップＳ２９で実行されるスリップ比Ｓの補正処理によってさらに補正されてもよい。つまり、上述の方法により横方向加速度γに応じて算出された第１～第３スリップ比Ｓを傾きｆ１の算出に使用してもよく、第１～第３スリップ比Ｓをさらに旋回半径Ｒとの関係情報に基づいて補正したものを傾きｆ１の算出に使用してもよい。

＜３－７＞
上記第２実施形態に係る推定処理では、ステップＳ２９又はステップＳ３０のいずれかが省略されてもよい。

＜３－８＞
上記第２実施形態では、関係情報は、車両の走行時に特定されたが、関係情報を予め導出しておき、スリップ比Ｓの補正時にこれを参照するようにしてもよい。

＜実験＞
同一車両の４輪に様々なタイヤＴ１３～２４を装着し、乾いたアスファルトを直進走行して、上記第１実施形態に係る方法により摩耗量Ｗの推定を行った。走行ごとに４輪に装着されたタイヤは、同一種類で、摩耗量Ｗが同等であるタイヤとした。摩耗量Ｗは、新品状態のトレッド部の溝の深さと、現在のトレッド部の溝の深さとの差で計測した。摩耗量Ｗに対する傾きｆ１の変化量ΔＦ（＝ｆ１_N－ｆ１）は、タイヤの種類ごとに、実験により予め算出しておいた。

＜結果＞
タイヤＴ１３～２４に対する摩耗量Ｗの推定結果は、それぞれ図１５Ａ～１５Ｌのグラフのようになった。グラフの横軸は実測した摩耗量Ｗであり、縦軸は推定された摩耗量Ｗである。いずれの種類のタイヤにおいても、摩耗量Ｗの推定は±２ｍｍ程度の誤差となり、良好な精度で摩耗状態を推定可能であることが分かった。

１ 車両
２ 制御ユニット（推定装置）
３ 表示器
４ 横方向加速度センサ
６ 車輪速センサ
７ トルクセンサ
８ ヨーレートセンサ
９ プログラム
２１ 回転速度取得部
２２ 駆動力取得部
２３ 横方向加速度取得部
２４ 旋回半径取得部
２５ スリップ比算出部
２６ 関係特定部
２７ 補正部（第１補正部、第２補正部）
２８ 傾き算出部
２９ 推定部
ＦＬ 左前輪
ＦＲ 右前輪
ＲＬ 左後輪
ＲＲ 右後輪
Ｖ１～Ｖ４ タイヤの回転速度

Claims (9)

1. 車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する推定装置であって、
   前記タイヤの回転速度を順次取得する回転速度取得部と、
   前記車両の駆動力を順次取得する駆動力取得部と、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出するスリップ比算出部と、
   前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出する傾き算出部と、
   前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定する推定部と
   を備える、
   推定装置。
2. 前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部
   をさらに備え、
   前記スリップ比算出部は、順次取得される前記横方向加速度に応じて、順次取得される前記タイヤの前記回転速度のうち、左のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第１スリップ比と、右のタイヤの回転速度に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第２スリップ比と、左右のタイヤの回転速度の平均に基づき算出される前記タイヤのスリップ比である第３スリップ比とを含む群からいずれか１つを順次選択して取得する、
   請求項１に記載の推定装置。
3. 前記スリップ比算出部は、前記横方向加速度に応じて、前記車両の右旋回時には前記第１スリップ比を、前記車両の左旋回時には前記第２スリップ比を、前記車両の直進時には前記第３スリップ比を選択する、
   請求項２に記載の推定装置。
4. 前記車両の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
   前記旋回半径と前記スリップ比との関係を表す第１関係情報と、補正時の前記旋回半径とに基づいて、前記スリップ比を補正する第１補正部と
   をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の推定装置。
5. 前記第１関係情報は、前記スリップ比を前記旋回半径の逆数の二次関数で表す情報である、
   請求項４に記載の推定装置。
6. 前記車両に加わる横方向加速度を順次取得する横方向加速度取得部と、
   前記横方向加速度と前記駆動力と前記スリップ比の関係を表す第２関係情報と、補正時の前記横方向加速度及び前記駆動力とに基づいて、前記スリップ比を補正する第２補正部と
   をさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載の推定装置。
7. 前記第２関係情報は、前記スリップ比を前記駆動力の一次関数で表し、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを前記横方向加速度の二次関数で表す情報である、
   請求項６に記載の推定装置。
8. 車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定する方法であって、
   前記タイヤの回転速度を順次取得することと、
   前記車両の駆動力を順次取得することと、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
   前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
   前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定することと、
   を含む、
   方法。
9. 車両に装着されたタイヤの摩耗状態を推定するプログラムであって、
   前記タイヤの回転速度を順次取得することと、
   前記車両の駆動力を順次取得することと、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
   前記スリップ比と前記駆動力との線形関係を表す回帰係数として、前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記駆動力に対する前記スリップ比の傾きを算出することと、
   前記傾きに基づいて、前記タイヤの摩耗状態を推定することと、
   をコンピュータに実行させる、
   プログラム。

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