JP2024011301A

JP2024011301A - 情報処理装置、それを備えた車両、情報処理方法およびプログラム

Info

Publication number: JP2024011301A
Application number: JP2022113194A
Authority: JP
Inventors: 芳久山田; Yoshihisa Yamada; 浩司上野; Koji Ueno; 隆弘辻; Takahiro Tsuji
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-01-25
Also published as: EP4306339A1; US20240021025A1; EP4424569A2; CN117400670A; KR20240009882A

Abstract

【課題】タイヤの状態変化を高精度に推定する。
【解決手段】ブレーキＥＣＵ１２（情報処理装置２００）は、ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪４００とを含む車両１に搭載される。ブレーキＥＣＵ１２はプロセッサ１２１を備える。プロセッサ１２１は、少なくとも１つの条件が全て成立する場合にタイヤの柔軟性に関する特徴量を算出する。少なくとも１つの条件は、ハンドル角速度ωの絶対値が基準値ωｒｅｆよりも小さいとの条件と、車両の加速度のベクトル和の絶対値が基準値Ｇｒｅｆよりも小さいとの条件とのうちの少なくとも一方を含む。
【選択図】図１０

Description

本開示は、情報処理装置、それを備えた車両、情報処理方法およびプログラムに関し、より特定的は車両の情報処理に関する。

特開２００２－２２１５２７号公報（特許文献１）には、タイヤの摩耗状態を正確に検知するための装置が開示されている。この装置は、車両の加減速度と前後輪のスリップ比との互いの１次の回帰係数の平均値に応じて、タイヤの摩耗状態を検知する。

特開２００２－２２１５２７号公報

一般に、車両には各種センサが取り付けられている。これらのセンサから取得されるデータに基づいて車両部品の状態変化を推定することが考えられる。特に、タイヤでは、その劣化（摩耗）、交換等に伴って状態変化が起こり得る。そこで、タイヤの状態変化を高精度に推定する要求が存在する（たとえば特許文献１参照）。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的の１つは、タイヤの状態変化を高精度に推定することである。

（１）本開示の一態様に係る情報処理装置は、ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に搭載される。情報処理装置はプロセッサを備える。プロセッサは、少なくとも１つの条件が全て成立する場合にタイヤの柔軟性に関する特徴量を算出する。少なくとも１つの条件は、ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む。

（２）少なくとも１つの条件は、第１および第２条件の両方を含む。

（３）少なくとも１つの条件は、ハンドルの角度の絶対値が第３基準値よりも小さいとの第３条件をさらに含む。

（４）少なくとも１つの条件は、車両の速度が所定の範囲内であるとの第４条件をさらに含む。

上記（１）～（４）によれば、タイヤに加わる力が一定範囲内である（タイヤに加わる力が変動しない）ことが保証・確保された条件で特徴量が算出されるため、タイヤの状態変化を高精度に推定できる。

（５）複数の車輪は、駆動輪と従動輪とを含む。プロセッサは、車両の前後方向の加速度に対する、駆動輪と従動輪との回転速度比の比率である勾配を特徴量として算出する。

上記（５）によれば、タイヤの状態変化、特に柔軟性変化を高精度に推定できる。

（６）プロセッサは、勾配の初期値からの差分を所定のタイミングごとに積算し、その積算結果が第１閾値を超えた場合に、タイヤの柔軟性の緩やかな変化が生じたことを示す信号を出力する。

（７）プロセッサは、勾配の前回値と今回値の差分が第２閾値を超えた場合に、タイヤの柔軟性の急激な変化が生じたことを示す信号を出力する。

上記（６），（７）によれば、タイヤの柔軟性にどのような変化が生じたのか（緩やかな変化なのか急激な変化なのか）を特定できる。

（８）本開示の他の一態様に係る車両は、上記（１）に記載の情報処理装置と、ハンドルと、複数の車輪とを備える。

（９）本開示の他の一態様に係る情報処理方法は、ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に関する。情報処理方法は、少なくとも１つの条件が成立するかどうかを判定するステップと、少なくとも１つの条件が全て成立する場合にタイヤの柔軟性に関する特徴量を算出するステップとを含む。少なくとも１つの条件は、ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む。

（１０）本開示の他の一態様に係るプログラムは、コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に関する情報をコンピュータに処理させる。プログラムは、少なくとも１つの条件が成立するかどうかを判定するステップと、少なくとも１つの条件が全て成立する場合にタイヤの柔軟性に関する特徴量を算出するステップとを含む。少なくとも１つの条件は、ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む。

上記（８）～（１０）の構成または方法によれば、上記（１）と同様に、タイヤの状態変化を高精度に推定できる。

本開示によれば、タイヤの状態変化を高精度に推定できる。

本開示の実施の形態に係る車両管理システムの全体構成を示す図である。車両の構成例を示す図である。ブレーキＥＣＵの典型的なハードウェア構成を示すブロック図である。車両に含まれるシステムを説明するための図である。情報処理装置による処理の概要を説明するための図である。情報処理装置の機能ブロック図である。勾配を説明するための図である。タイヤ柔軟性の徐変の検知手法を説明するための図である。タイヤ柔軟性の急変の検知手法を説明するための図である。情報処理装置による処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

［実施の形態］
＜システム全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る車両管理システムの全体構成を示す図である。車両管理システム１０は、複数の車両１と、データセンタ９とを備える。

車両１は、たとえば電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。ただし、車両１の動力源は特に限定されない。車両１は、エンジンが搭載された車両（いわゆるコンベ車）であってもよいし、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。車両１の構成については図２～図４にて説明する。

データセンタ９は、複数の車両１のデータを管理する。データセンタ９は、通信ネットワークＮＷを介して複数の車両１との双方向通信が可能に接続されている。データセンタ９は、各車両１からデータを収集する。また、データセンタ９は、必要なデータ（更新プログラムなど）を各車両１に提供したり、様々な指令を各車両１に送信したりする。データセンタ９は、サーバ９１と、車両情報データベース９２と、通信装置９３とを含む。

サーバ９１は、プロセッサ９１１と、メモリ９１２とを含む処理回路（processing circuitry）である。サーバ９１は、各車両１からデータを収集する。そして、サーバ９１は、収集されたデータを処理し、その処理結果を車両情報データベース９２に格納する。サーバ９１に収集されるデータ、およびサーバ９１による処理の詳細については後述する。通信装置９３は、サーバ９１と通信ネットワークＮＷとの間の通信を実現する。

＜車両構成＞
図２は、車両１の構成例を示す図である。車両１は、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver-Assistance Systems）－ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１と、ブレーキＥＣＵ１２と、セントラルＥＣＵ１３と、ＤＣＭ（Data Communication Module）２とを備える。ＡＤＡＳ－ＥＣＵ１１と、ブレーキＥＣＵ１２と、後述するアクチュエータシステム３００に含まれる各種ＥＣＵ（図示せず）とは、セントラルＥＣＵ１３とＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信バスにより通信可能に接続されている。あるいは、セントラルＥＣＵ１３がＥＣＵ間の通信を中継するゲートウエイ機能を有していてもよい。

ＡＤＡＳ－ＥＣＵ１１は、先進運転支援システム１００（図４参照）を制御する。先進運転支援システム１００は、車両１の運転を支援するための様々な機能を実現するように構成されている。

ブレーキＥＣＵ１２は車両１の制動制御を実行する。本実施の形態において、ブレーキＥＣＵ１２は情報処理装置２００を含む。情報処理装置２００は、車両の運動を管理する運動マネージャと、車両の姿勢を安定させる車両安定制御システム（ＶＳＣ：Vehicle Stability Control）とから様々な情報を取得する。情報処理装置２００は、先進運転支援システム１００の複数のアプリケーションの少なくともいずれかにおいて設定された行動計画に従った車両１の運動をアクチュエータシステム３００に対して要求する。情報処理装置２００の詳細な構成については後述する。

なお、情報処理装置２００は、ブレーキＥＣＵ１２とは異なる他のＥＣＵ（図示しないステアリングＥＣＵ、モータジェネレータＥＣＵなど）に実装されてもよい。あるいは、情報処理装置２００は単体のＥＣＵとして実装されてもよい。情報処理装置２００が実装されたＥＣＵ（本実施の形態ではブレーキＥＣＵ１２）が本開示に係る「情報処理装置」に相当する。本開示に係る「情報処理装置」は、セントラルＥＣＵ１３であってもよい。

セントラルＥＣＵ１３は、ＤＣＭ２と通信可能に接続されている。ＤＣＭ２は、通信ネットワークＮＷを介して外部と無線通信するように構成された通信モジュールである。これにより、車両１とデータセンタ９（図１参照）との双方向通信が実現される。本実施の形態において、セントラルＥＣＵ１３は、ブレーキＥＣＵ１２等のＥＣＵから受けたデータをＤＣＭ２経由でデータセンタ９に送信する。

セントラルＥＣＵ１３は、プログラムが格納されたメモリ（図示せず）を含む。当該プログラムは、車両１のシステム起動時に各種ＥＣＵから読み出されるプログラム（オペレーティングシステム、アプリケーションプログラムなど）を含む。セントラルＥＣＵ１３は、データセンタ９から更新プログラムを受信した場合に、メモリ内に格納されたプログラムを更新する。

図３は、ブレーキＥＣＵ１２の典型的なハードウェア構成を示すブロック図である。ブレーキＥＣＵ１２は、プロセッサ１２１と、メモリ１２２と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２３とを備える。プロセッサ１２１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサ１２１は、プログラムに従って様々な演算処理を実行する。メモリ１２２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２２Ａと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２２Ｂと、フラッシュメモリ１２２Ｃとを含む。メモリ１２２は、プロセッサ１２１により実行されるプログラム（オペレーティングシステム、アプリケーションプログラムなど）を記憶する。入出力インターフェース１２３は、他のＥＣＵとの情報のやり取りが可能に構成されている。説明は繰り返さないが、他のＥＣＵのハードウェア構成も同様である。

図４は、車両１に含まれるシステムを説明するための図である。車両１は、アクチュエータシステム３００と、複数（この例では４つ）の車輪４００と、センサ群５００とをさらに備える。情報処理装置２００は、先進運転支援システム１００と、アクチュエータシステム３００と、センサ群５００とに接続されている。

先進運転支援システム１００は、たとえば、追従走行（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）１０１と、自動速度リミッタ（ＡＳＬ：Auto Speed Limiter）１０２と、車線維持支援（ＬＫＡ：Lane Keeping Assist）１０３と、衝突被害軽減ブレーキ（ＰＣＳ：Pre-Crash Safety）１０４と、車線逸脱警報（ＬＤＡ：Lane Departure Alert）１０５とを含む。図示しないが、先進運転支援システム１００は、自動運転システム（ＡＤＳ：Autonomous Driving System）を含んでもよい。

アクチュエータシステム３００は、複数のアクチュエータを含み、情報処理装置２００から出力される車両１の運動要求を実現するように構成される。アクチュエータシステム３００は、たとえば、ステアリングシステム３１と、ブレーキシステム３２と、パワートレインシステム３３とを含む。

ステアリングシステム３１は、たとえばラック・アンド・ピニオン式の電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）を含み、車両１のハンドルの操舵角（ハンドル角）を制御する。

ブレーキシステム３２は、車両１の各車輪４００に設けられた複数の制動装置（図示せず）を制御する。複数の制動装置は、たとえば、アクチュエータによって調整される油圧を用いて動作するディスクブレーキシステムを含む。ブレーキシステム３２は、アクチュエータの動作によって車輪４００を固定する電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ：Electrical Parking Brake）（図示せず）を含んでもよい。ブレーキシステム３２は、車両１のトラッスミッションに設けられたパーキング（Ｐ）ロック装置を制御するＰロックシステム（図示せず）を含んでもよい。

パワートレインシステム３３は、シフト装置（図示せず）を用いてシフトレンジを切り替えるように構成され、かつ、モータジェネレータ（図示せず）を用いて進行方向に対する車両１の駆動力を制御するように構成されている。パワートレインシステム３３により駆動輪４１，４２（後述）が回転されることによって車両１に駆動力が作用して車両１が走行する。

４つの車輪４００は、たとえば、駆動輪４１，４２と、従動輪４３，４４とを含む。この例では、前輪が駆動輪であり、後輪が従動輪である。ただし、駆動輪と従動輪との前後は特に限定されない。

センサ群５００は、車両１の運転操作量を検出したり、車両１の走行状態量を検出したりする。センサ群５００は、たとえば、ステアリングセンサ５１と、第１車輪速センサ５２１～第４車輪速センサ５２４と、加速度センサ５３とを含む。

ステアリングセンサ５１は、たとえばアクチュエータの回転軸に連結されたピニオンギヤの回転角をハンドル角θとして検出する。ステアリングセンサ５１は、検出したハンドル角θを情報処理装置２００に出力する。また、ステアリングセンサ５１は、ハンドル角速度ωを検出し、検出したハンドル角速度ωを情報処理装置２００に出力する。

第１車輪速センサ５２１は、左前の駆動輪４１の回転速度である駆動輪速度ＶＸＦＬを検出する。第２車輪速センサ５２２は、右前の駆動輪４２の回転速度である駆動輪速度ＶＸＦＲを検出する。第３車輪速センサ５２３は、左後ろの従動輪４３の回転速度である従動輪速度ＶＸＲＬを検出する。第４車輪速センサ５２４は、右後ろの従動輪４４の回転速度である従動輪速度ＶＸＲＲを検出する。各車輪速センサは、検出した車輪速度を情報処理装置２００に出力する。

加速度センサ５３は、前後加速度センサと、横加速度センサ（いずれも図示せず）とを含む。前後加速度センサは、車両１の前後方向の加速度ＧＸを検出し、検出された加速度ＧＸを情報処理装置２００に出力する。横加速度センサは、車両１の横方向の加速度ＧＹを検出し、検出された加速度ＧＹを情報処理装置２００に出力する。情報処理装置２００は、前後方向および横方向の両方の加速度ＧＸ，ＧＹのベクトル和を算出できる。以下、加速度のベクトル和を「合成加速度Ｇ」と記載する。

なお、図示しないが、センサ群５００は、カメラ、ミリ波レーダ、ライダー（ＬｉＤＡＲ：Laser Imaging Detection and Ranging）、ジャイロセンサなどの他のセンサをさらに含んでもよい。

この例では、センサ群５００に含まれる全てのセンサが検出結果を情報処理装置２００に直接的に出力すると説明した。しかし、これらのセンサのうちのいずれかのセンサが検出結果を他のＥＣＵに出力してもよい。情報処理装置２００は、通信バスまたはセントラルＥＣＵ１３を経由して当該センサの検出結果を取得してもよい。

以上のような構成を有する車両１において、情報処理装置２００は、センサ群５００に含まれる各種センサから取得されるデータを用いてタイヤの状態変化を推定する。しかしながら、車両１の状態は、様々な外乱、ユーザの運転の仕方などに応じて大きく変化し得る。外乱および運転の仕方などに起因するノイズによって、タイヤの状態変化の推定精度が低下する可能性がある。

そこで、本実施の形態において、情報処理装置２００は、予め定められた少なくとも１つの条件（本実施の形態では複数の条件）が全て成立する場合にタイヤの状態変化を推定する。より具体的には、情報処理装置２００は、複数の条件が全て成立する場合にタイヤの柔軟性に関する特徴量を算出する。これらの条件は、タイヤに加わる力が一定範囲内である運転状況を想定して設定される。詳細については後述するが、このようにすることで外乱および運転の仕方などに起因するノイズを除去した上で特徴量を算出できる。その結果、タイヤの状態変化を高精度に推定することが可能になる。

＜情報処理装置＞
図５は、情報処理装置２００による処理の概要を説明するための図である。情報処理装置２００は、たとえば、条件判定部２０１と、特徴量算出部２０２と、変化検知部２０３とを含む。

条件判定部２０１は、センサ群５００からの運転操作量に関するデータと車両状態量に関するデータとに基づいて、特徴量を算出するための少なくとも１つの条件（この例では複数の条件）が成立しているかどうかを判定する。複数の条件の詳細については図６にて説明する。条件判定部２０１は、条件判定結果を特徴量算出部２０２に出力する。

特徴量算出部２０２は、特徴量を算出するための複数の条件が成立している場合に、運転操作量に関するデータと車両状態量に関するデータとを用いて、タイヤの柔軟性に関する特徴量を算出する。特徴量の算出手法については図６および図７にて説明する。特徴量算出部２０２は、算出された特徴量を変化検知部２０３に出力する。

変化検知部２０３は、タイヤの柔軟性に関する特徴量に基づいて、タイヤの状態変化を検知する。タイヤの状態変化の検知手法については図６、図８および図９にて説明する。変化検知部２０３は、検知されたタイヤの状態変化を示すデータをセントラルＥＣＵ１３に出力する。

セントラルＥＣＵ１３は、タイヤの状態変化を示すデータをＤＣＭ２経由でデータセンタ９に送信する。これにより、データセンタ９内の車両情報データベース９２に当該データが蓄積される。

図６は、情報処理装置２００の機能ブロック図である。

≪条件判定≫
条件判定部２０１は、センサ群５００から、運転操作量に関するデータとしてハンドル角θおよびハンドル角速度ωを受けるとともに、車両状態量に関するデータとして４つの車輪速度（駆動輪回転速度ＶＸＦＬ，ＶＸＦＲ、従動輪回転速度ＶＸＲＬ，ＶＸＲＲ）および加速度ＧＸ，ＧＹを受ける。条件判定部２０１は、トリガ信号（たとえば制御周期の経過を示す信号）を受けると、これらのデータに基づいて、特徴量を算出するための複数の条件が成立しているかどうかを判定する。より具体的に、条件判定部２０１は、この例では以下の４つの条件の成否を判定する。

条件判定部２０１は、車両１の速度（車速）Ｖが上限値ＵＬと下限値ＬＬとで規定される範囲内であるか否かを判定する（下記式（１）参照）。一例として、下限値ＬＬは３０［ｋｍ／ｈ］であり、上限値ＵＬは７０［ｋｍ／ｈ］である。この条件が成立する場合、車両１は、低速または中速で走行中である。
ＬＬ≦Ｖ≦ＵＬ・・・（１）

なお、条件判定部２０１は公知の手法により車速Ｖを算出し得る。たとえば、条件判定部２０１は、４つの車輪速度のうちの特定の車輪速度から車速Ｖを算出してもよい。あるいは、条件判定部２０１は、駆動軸（図示せず）の回転速度から車速Ｖを算出してもよい。

条件判定部２０１は、ハンドル角θの絶対値が所定の基準値θｒｅｆ以下であるか否かを判定する（下記式（２）参照）。この条件が成立する場合、車両１は、直進中であるか緩やかな旋回中である。
｜θ｜≦θｒｅｆ・・・（２）

条件判定部２０１は、ハンドル角速度ωの絶対値が所定の基準値ωｒｅｆ以下であるか否かを判定する（下記式（３）参照）。この条件が成立する場合、車両１は、直進中であるか、ほぼ一定の角速度で旋回中（等速円運動中）である。
｜ω｜≦ωｒｅｆ・・・（３）

条件判定部２０１は、合成加速度Ｇの絶対値が所定の基準値Ｇｒｅｆ以下であるか否かを判定する（下記式（４）参照）。基準値Ｇｒｅｆは、たとえば１［ｍ／ｓ^２］程度の小さな値である。この条件が成立する場合、車両１は、緩やかな加速または減速中である。
｜Ｇ｜≦Ｇｒｅｆ・・・（４）

上記４つの条件は３つの属性に分類できる。車速Ｖに関する条件（式（１））は前提である。ハンドル角θに関する条件（式（２））と、ハンドル角速度ωに関する条件（式（３））とは入力（原因）である。合成加速度Ｇに関する条件（式（４））は応答（結果）である。特に、ハンドル角速度ωは入力の変動を表す。ハンドル角速度ωが変化すると、タイヤに加わる力が変動し、その応答として合成加速度Ｇが変化する。したがって、タイヤに加わる力が変動しているか一定であるかの判別には、ハンドル角速度ωに関する条件と、合成加速度Ｇに関する条件とが重要である。

式（１）～式（４）が全て成立する場合、条件判定部２０１は、特徴量の算出を許可する許可フラグをオンにする。一方、式（１）～式（４）のうちの少なくとも１つが不成立である場合、条件判定部２０１は、許可フラグをオフにする。条件判定部２０１は、許可フラグのオン／オフを示す信号を特徴量算出部２０２に出力する。

≪特徴量算出≫
特徴量算出部２０２は、許可フラグがオンである場合に、駆動輪回転速度ＶＸＦＬ，ＶＸＦＲと、従動輪回転速度ＶＸＲＬ，ＶＸＲＲと、前後方向の加速度ＧＸとに基づいて、特徴量としての勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲを算出する。勾配ｇｒｄＬは、左側のタイヤ（駆動輪４１および従動輪４３）に関する特徴量である。勾配ｇｒｄＲは、右側のタイヤ（駆動輪４２および従動輪４４）に関する特徴量である。

図７は、勾配ｇｒｄＬを説明するための図である。横軸は前後方向の加速度ＧＸを表す。縦軸は、左側の車輪速度比ＳＬを表す。車輪速度比ＳＬとは、駆動輪４１と従動輪４３との回転速度比ＶＸＦＬ／ＶＸＲＬである。なお、ＶＸＦＬ＝ＶＸＲＬの場合の車輪速度比ＳＬが０になるように、ＳＬ＝ＶＸＦＬ／ＶＸＲＬ－１としてもよい。

加速時には駆動輪回転速度ＶＸＦＬが従動輪回転速度ＶＸＲＬよりも高くなる（ＶＸＦＬ／ＶＸＲＬ＞１）一方で、減速時には駆動輪回転速度ＶＸＦＬが従動輪回転速度ＶＸＲＬよりも低くなる（ＶＸＦＬ／ＶＸＲＬ＜１）。したがって、前後方向の加速度ＧＸと車輪速度比ＳＬとの間の関係は図７に示すような右肩上りの直線状になる。

特徴量算出部２０２は、下記式（５）に示すように、前後方向の加速度ＧＸに対する、左側の車輪速度比ＳＬ（＝ＶＸＦＬ／ＶＸＲＬ）の比を勾配ｇｒｄＬとして算出する。勾配を直線の傾きと言い換えてもよい。
ｇｒｄＬ＝ＳＬ／ＧＸ・・・（５）

図示しないが、特徴量算出部２０２は、勾配ｇｒｄＲも同様にして算出する。勾配ｇｒｄＲは、前後方向の加速度ＧＸに対する、右側の車輪速度比ＳＲ（＝ＶＸＦＲ／ＶＸＲＲ）の比である（下記式（６）参照）。なお、勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲは、本開示に係る「比率」に相当する。
ｇｒｄＲ＝ＳＲ／ＧＸ・・・（６）

バネの変形量ｘを横軸にとり、バネの弾性力Ｆを縦軸にとったグラフにフックの法則を示す直線（Ｆ＝ｋｘ（ｋ：バネ定数））を図示した場合、直線の傾きはバネ定数ｋを表す。傾きが大きいほど、バネ定数ｋが大きくなり、すなわちバネが硬くなる。このアナロジーを用いて勾配の物理的意味を概念的に説明する。

運動方程式（Ｆ＝ｍａ）において質量ｍが一定とすると加速度Ｆと力ａとは比例関係にあるため、加速度を力に読み替えることが可能である。そのため、図７の横軸の加速度ＧＸはタイヤの接地面にかかる前後方向の力を表すと考えられる。一方、駆動輪と従動輪との間の回転速度の違いは車輪（主に駆動輪）のスリップにより生じる。スリップ中の車輪は、そうでない場合と比べて伸張する。このことから、縦軸の車輪速度比ＳＲはタイヤの回転方向の変形量を表すと考えられる。したがって、上記のバネのアナロジーから、図７における勾配は、バネ定数のようなタイヤのスティッフネス（剛性／弾性）に関連するパラメータであると言える。ただし、図７とフックの法則を図示したグラフとの間では縦軸と横軸との関係が逆転している。よって、図７の勾配が大きいことはタイヤが柔軟性が高いことを意味する。タイヤの劣化が進行してタイヤの柔軟性が減少するに従って勾配が小さくなる。

なお、加速度ＧＸが前進方向かつ小さい場合（たとえば０．９７５＜ＧＸ＜１．０２５である場合）に、ＳＬ＞ＳＬＰｍａｘであるときにはＳＬ＝ＳＬＰｍａｘとし、ＳＬ＜ＳＬＰｍｉｎであるときにはＳＬ＝ＳＬＰｍｉｎとしてもよい。加速度ＧＸが後進方向かつ小さい場合（たとえば－１．０２５＜ＧＸ＜－０．９７５である場合）に、ＳＬ＞ＳＬＮｍａｘであるときにはＳＬ＝ＳＬＮｍａｘとし、ＳＬ＜ＳＬＮｍｉｎであるときにはＳＬ＝ＳＬＮｍｉｎとしてもよい。そうすると、勾配の最大値ｇｒｄＬｍａｘ＝（ＳＬＰｍａｘ－ＳＬＮｍｉｎ）であり、勾配の最小値ｇｒｄＬｍｉｎ＝（ＳＬＰｍｉｎ－ＳＬＮｍａｘ）である。特徴量算出部２０２は、勾配の最大値ｇｒｄＬｍａｘと最小値ｇｒｄＬｍｉｎとの間の値を勾配ｇｒｄＬとして算出してもよい。

図６に戻り、特徴量算出部２０２は、算出された特徴量（勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲ）を、その算出順に関連付けてメモリ１２２に保存する。この例では算出順として車両１のトリップ回数が用いられる。特徴量は、たとえば１回のトリップにつき１回算出される。しかし、特徴量算出部２０２は、１回のトリップつき特徴量を複数回算出してもよいし、複数回のトリップつき特徴量を１回算出してもよい。あるいは、特徴量算出部２０２は、規定の時間が経過するごとに特徴量を算出してもよいし、車両１が規定の距離を走行するごとに特徴量を算出してもよい。特徴量算出部２０２は、算出された勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲとトリップ回数とを変化検知部２０３に出力する。

≪変化検知≫
変化検知部２０３は、勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲに基づいて、タイヤの柔軟性の変化を検知する。より具体的には、変化検知部２０３は、勾配ｇｒｄＬに基づいて左側のタイヤの柔軟性の変化を検知するとともに、勾配ｇｒｄＲに基づいて右側のタイヤの柔軟性の変化を検知する。タイヤの柔軟性の変化は、タイヤの摩耗などにより生じることが想定されるタイヤ柔軟性の緩やかな変化（徐変）と、タイヤの交換などにより生じることが想定されるタイヤ柔軟性の急激な変化（急変）とを含み得る。

図８は、タイヤ柔軟性の徐変の検知手法を説明するための図である。横軸はトリップ回数を表す。縦軸は勾配（勾配ｇｒｄＬまたは勾配ｇｒｄＲ）の積算結果を表す。

変化検知部２０３は、勾配ｇｒｄＬに関する演算処理と、勾配ｇｒｄＲに関する演算処理とを別々に実施する。以下では勾配ｇｒｄＬに関する演算処理を例に説明するが、勾配ｇｒｄＲに関する演算処理も同様である。

変化検知部２０３は、勾配ｇｒｄＬの初期値（初回のトリップにおける勾配）ｇｒｄＬ（０）を記憶する。変化検知部２０３は、トリップごとに、勾配の今回値ｇｒｄＬ（ｎ）と勾配の初期値ｇｒｄＬ（０）との差（ｇｒｄＬ（ｎ）－ｇｒｄＬ（０））（通常は負値）を前回までの勾配の積算結果に積算する。そして、変化検知部２０３は、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１以下であるかどうかを判定する（下記式（７）参照））。
ΣｇｒｄＬ≦ＴＨ１・・・（７）

第１閾値ＴＨ１は固定値であってもよいが、勾配の初期値ｇｒｄＬ（ｎ）に応じて第１閾値ＴＨ１を設定してもよい。たとえば、勾配の初期値ｇｒｄＬ（ｎ）のα倍（α＜１）を第１閾値ＴＨ１に設定できる。

勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１以下である場合、変化検知部２０３は、左側のタイヤ柔軟性の徐変が生じたと判定し、徐変検知フラグをオンに切り替える。一方、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１を超えている場合には、変化検知部２０３は、左側のタイヤ柔軟性の徐変は生じていないと判定し、徐変検知フラグをオフに維持する。変化検知部２０３は、徐変検知フラグのオン／オフを示す信号をセントラルＥＣＵ１３に出力する。

図９は、タイヤ柔軟性の急変の検知手法を説明するための図である。横軸はトリップ回数を表す。縦軸は勾配（勾配ｇｒｄＬまたは勾配ｇｒｄＲ）を表す。ここでも勾配ｇｒｄＬを例に説明するが、勾配ｇｒｄＲについても同様である。

変化検知部２０３は、トリップごとに、たとえばトリップ開始直後の勾配ｇｒｄＬを記憶する。変化検知部２０３は、勾配の今回値ｇｒｄＬ（ｎ）と前回値ｇｒｄＬ（ｎ－１）との差分ΔｇｒｄＬ＝ｇｒｄＬ（ｎ）－ｇｒｄＬ（ｎ－１）が第２閾値ＴＨ２以上であるかどうかを判定する（下記式（８）参照））。
ΔｇｒｄＬ≧ＴＨ２・・・（８）

差分ΔｇｒｄＬが第２閾値ＴＨ２以上である場合、変化検知部２０３は、左側のタイヤ柔軟性の急変が生じたと判定し、急変検知フラグをオンに切り替える。一方、差分ΔｇｒｄＬが第２閾値ＴＨ２未満である場合には、変化検知部２０３は、左側のタイヤ柔軟性の急変は生じていないと判定し、急変検知フラグをオフに維持する。変化検知部２０３は、急変検知フラグのオン／オフを示す信号をセントラルＥＣＵ１３に出力する。

図５を再び参照して、セントラルＥＣＵ１３は、変化検知部２０３から受けたデータ（徐変検知フラグおよび急変検知フラグ）をＤＣＭ２経由でデータセンタ９に送信する。ＤＣＭ２からデータセンタ９に送信されるデータは、さらに、特徴量である勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲを含んでもよいし、勾配の積算結果を含んでもよい。これらのデータには処理時刻が関連付けられていることが好ましい。データセンタ９は、これらのデータを互いに関連付けられた一括りのデータとして車両情報データベース９２に蓄積する。これにより、データセンタ９は、複数の車両１の各々のタイヤの状態変化についての統計量を取得できる。具体的には、徐変検知フラグがオンされた場合、データセンタ９は、タイヤの状態変化（劣化）が生じていると判定できる。また、急変検知フラグがオンされた場合、データセンタ９は、タイヤ交換が行われたと判定できる。また、データセンタ９は、当該統計量を運転者の運転行動特性の変化についての統計量としても使用できる。

＜処理フロー＞
図１０は、情報処理装置２００による処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、本実施の形態ではブレーキＥＣＵ１２により、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。各ステップは、ブレーキＥＣＵ１２によるソフトウェア処理により実現されるが、ブレーキＥＣＵ１２内に配置された電気回路によるハードウェア処理により実現されてもよい。以下、ステップをＳとも略す。

Ｓ１において、ブレーキＥＣＵ１２は、センサ群５００からデータを取得する。具体的には、ブレーキＥＣＵ１２は、ハンドル角θと、ハンドル角速度ωと、駆動輪回転速度ＶＸＦＬ，ＶＸＦＲと、従動輪回転速度ＶＸＲＬ，ＶＸＲＲと、前後方向の加速度ＧＸと、横方向の加速度ＧＹとを取得する。

Ｓ２～Ｓ５において、ブレーキＥＣＵ１２は、特徴量を算出するための４つの条件の成否を判定する。具体的には、Ｓ２において、ブレーキＥＣＵ１２は、車速Ｖが下限値ＬＬと上限値ＵＬとの間の範囲内であるかどうかを判定する（式（１）参照、本開示に係る第４条件）。Ｓ３において、ブレーキＥＣＵ１２は、ハンドル角θの絶対値が基準値θｒｅｆ以下であるかどうかを判定する（式（２）参照、本開示に係る第３条件）。Ｓ４において、ブレーキＥＣＵ１２は、ハンドル角速度ωの絶対値が基準値ωｒｅｆ以下であるかどうかを判定する（式（３）参照、本開示に係る第１条件）。Ｓ５において、ブレーキＥＣＵ１２は、合成加速度Ｇの絶対値が基準値Ｇｒｅｆ以下であるかどうかを判定する（式（４）参照、本開示に係る第２条件）。Ｓ２～Ｓ５のステップの順序は変更可能である。

Ｓ２～Ｓ５の条件がいずれも成立する場合（Ｓ２においてＹＥＳ、かつＳ３においてＹＥＳ、かつＳ４においてＹＥＳ、かつＳ５においてＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１２は、処理をＳ６に進める。一方、Ｓ２～Ｓ５の条件のうちの少なくとも１つの条件が不成立である場合（Ｓ２においてＮＯ、またはＳ３においてＮＯ、またはＳ４においてＮＯ、またはＳ５においてＮＯ）、ブレーキＥＣＵ１２は、以降のステップを実行することなく処理を終了する。

Ｓ２～Ｓ５の全ステップが必須ではない。ブレーキＥＣＵ１２は、Ｓ４およびＳ５のステップのうちの少なくとも一方を実行すればよい。ただし、Ｓ４およびＳ５のステップの両方を実行することで、タイヤに加わる力が一定範囲内である（タイヤに加わる力が変動しない）ことをより確実に保証できる。さらに、Ｓ４およびＳ５のステップに加えて、Ｓ２およびＳ３のステップの一方または両方を実行することで、タイヤに加わる力が一定範囲内であることを一層確実に保証できる。その結果、タイヤの状態変化の推定精度を向上させることができる。

Ｓ６において、ブレーキＥＣＵ１２は、特徴量である、左側の勾配ｇｒｄＬと右側の勾配ｇｒｄＲとを算出する。勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲの算出手法については図７にて詳細に説明したため、ここでの説明は繰り返さない。ブレーキＥＣＵ１２は、算出された勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲを対応する時間に関連付けてメモリ１２２に記憶する。続くＳ７～Ｓ１２のステップは左側の勾配ｇｒｄＬと右側の勾配ｇｒｄＲとで別々に実行される。以下では左側の勾配ｇｒｄＬについて代表的に説明する。

Ｓ７において、ブレーキＥＣＵ１２は、Ｓ６にて算出された勾配の積算結果ΣｇｒｄＬを算出する。そして、ブレーキＥＣＵ１２は、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１以下であるかどうかを判定する。これらの処理については図８にて説明したため、説明は繰り返さない。ブレーキＥＣＵ１２は、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１以下である場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、徐変検知フラグをオンにする一方で（Ｓ８）、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬが第１閾値ＴＨ１よりも大きい場合（Ｓ７においてＮＯ）、徐変検知フラグをオフにする（Ｓ９）。

Ｓ１０において、ブレーキＥＣＵ１２は、Ｓ６にて算出された勾配の差分を算出する。そして、ブレーキＥＣＵ１２は、勾配の差分ΔｇｒｄＬが第２閾値ＴＨ２以上であるかどうかを判定する。これらの処理については図９にて説明したため、説明は繰り返さない。ブレーキＥＣＵ１２は、勾配の差分ΔｇｒｄＬが第２閾値ＴＨ２以上である場合（Ｓ１０においてＹＥＳ）、急変検知フラグをオンにする一方で（Ｓ１１）、勾配の差分ΔｇｒｄＬが第２閾値ＴＨ２未満である場合（Ｓ１０においてＮＯ）、急変検知フラグをオフにする（Ｓ１２）。

Ｓ１３において、ブレーキＥＣＵ１２は、フラグ（徐変検知フラグのオン／オフ、急変検知フラグのオン／オフ）と特徴量（勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲ）とを算出順（トリップ回数、タイムスタンプ、走行距離など）とともにセントラルＥＣＵ１３に出力する。ブレーキＥＣＵ１２は、勾配の積算結果ΣｇｒｄＬおよび／または勾配の差分ΔｇｒｄＬをさらに出力してもよい。これにより、一連の処理が終了する。

以上のように、本実施の形態においては、特徴量である勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲを算出するに際し、４つの条件が考慮される。４つの条件は、ハンドル角θ、ハンドル角速度ω、車速Ｖ、加速度のベクトル和（合成加速度）Ｇがいずれも予め定められた基準値よりも小さい（または予め定められた範囲内である）との条件である。これらの条件が成立する場合、タイヤに加わる力が変動しない（ほぼ一定である）ことが確保・保証されるため、外乱および運転の仕方などに起因するノイズの影響を受けずに勾配ｇｒｄＬ，ｇｒｄＲを算出できる。よって、本実施の形態によれば、タイヤの状態変化を高精度に推定できる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０車両管理システム、１車両、１１ＡＤＡＳ－ＥＣＵ、１２ブレーキＥＣＵ、１３セントラルＥＣＵ、１００先進運転支援システム、１２１プロセッサ、１２２メモリ、１２２ＡＲＯＭ、１２２ＢＲＡＭ、１２２Ｃフラッシュメモリ、１２３入出力インターフェース、２００情報処理装置、２０１条件判定部、２０２特徴量算出部、２０３変化検知部、３００アクチュエータシステム、３１ステアリングシステム、３２ブレーキシステム、３３パワートレインシステム、４００車輪、４１，４２駆動輪、４３，４４従動輪、５００センサ群、５１ステアリングセンサ、５２１第１車輪速センサ、５２２第２車輪速センサ、５２３第３車輪速センサ、５２４第４車輪速センサ、５３加速度センサ、９データセンタ、９１サーバ、９１１プロセッサ、９１２メモリ、９２車両情報データベース、９３通信装置、ＮＷ通信ネットワーク。

Claims

ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に搭載される情報処理装置であって、
少なくとも１つの条件が全て成立する場合に前記タイヤの柔軟性に関する特徴量を算出するプロセッサを備え、
前記少なくとも１つの条件は、
前記ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、
前記車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む、情報処理装置。
前記少なくとも１つの条件は、前記第１条件および前記第２条件の両方を含む、請求項１に記載の情報処理装置。
前記少なくとも１つの条件は、前記ハンドルの角度の絶対値が第３基準値よりも小さいとの第３条件をさらに含む、請求項２に記載の情報処理装置。
前記少なくとも１つの条件は、前記車両の速度が所定の範囲内であるとの第４条件をさらに含む、請求項３に記載の情報処理装置。
前記複数の車輪は、駆動輪と従動輪とを含み、
前記プロセッサは、前記車両の前後方向の加速度に対する、前記駆動輪と前記従動輪との回転速度比の比率を前記特徴量として算出する、請求項１～４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
前記プロセッサは、前記比率の初期値からの差分を所定のタイミングごとに積算し、その積算結果が第１閾値を超えた場合に、前記タイヤの柔軟性の緩やかな変化が生じたことを示す信号を出力する、請求項５に記載の情報処理装置。
前記プロセッサは、前記比率の前回値と今回値の差分が第２閾値を超えた場合に、前記タイヤの柔軟性の急激な変化が生じたことを示す信号を出力する、請求項５に記載の情報処理装置。
請求項１に記載の情報処理装置と、
前記ハンドルと、
前記複数の車輪とを備える、車両。
ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に関する情報処理方法であって、
少なくとも１つの条件が成立するかどうかを判定するステップと、
前記少なくとも１つの条件が全て成立する場合に前記タイヤの柔軟性に関する特徴量を算出するステップとを含み、
前記少なくとも１つの条件は、
前記ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、
前記車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む、情報処理方法。
コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、ハンドルと、各々にタイヤが設けられた複数の車輪とを含む車両に関する情報を前記コンピュータに処理させるプログラムであって、
少なくとも１つの条件が成立するかどうかを判定するステップと、
前記少なくとも１つの条件が全て成立する場合に前記タイヤの柔軟性に関する特徴量を算出するステップとを含み、
前記少なくとも１つの条件は、
前記ハンドルの角速度の絶対値が第１基準値よりも小さいとの第１条件と、
前記車両の加速度のベクトル和の絶対値が第２基準値よりも小さいとの第２条件とのうちの少なくとも一方を含む、プログラム。