JPH11248438A

JPH11248438A - 路面摩擦係数測定装置とそれを用いた車両ブレーキ制御システム

Info

Publication number: JPH11248438A
Application number: JP10045730A
Authority: JP
Inventors: Hideki Touei; 英樹東影
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JP3617593B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の加速度の影響を受けることなく、路面
摩擦係数を精度良く検出する。【解決手段】路面状態判別部３０による路面状態判別
結果に基づいて、摩擦係数決定部３３は、その路面状態
における路面と車輪との間の摩擦係数の領域を限定し、
さらに、対地加速度演算部３１による対地加速度とスリ
ップ率算出部３２によるスリップ率に基づいて詳細な路
面摩擦係数を決定する。これにより、車両の加減速状態
に依存することなく、路面摩擦係数を高精度に検出する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行する車両の車
輪とその走行路の路面との間の摩擦係数を測定するため
の路面摩擦係数測定装置に関し、特に、車両の加減速度
の影響を受けることなく安定に摩擦係数を測定するため
の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特に寒冷地においては、冬季になると、
路面への積雪や路面の凍結によりスリップ事故が起こる
危険が高くなる。このため、あらかじめ管理対象の道路
において、車両と路面との間にどの程度の摩擦が生じる
かを測定して路面の危険性を判別し、特に危険度が高い
と判別された区域の路上に塩をまいたり、危険区域の下
流位置で警告情報を表示するなどの対応がとられてい
る。

【０００３】車輪と路面との間の摩擦係数（以下、これ
を路面摩擦係数と呼ぶ）を測定する方法としては、一般
に車両に第５のタイヤを取り付け、この第５のタイヤに
ブレーキをかけながら走行することにより、滑り度合い
をチェックするという方法が採用されている。

【０００４】しかしながら、このような測定方法では、
駆動機構などの装置構成が複雑化するためコスト高にな
る。しかも測定時には車両を低速走行させる必要がある
ため、計測に時間がかかる上、道路が混雑する時間帯に
は測定できないなど、種々の問題が発生する。

【０００５】この問題を解決する方法として、本出願人
は、先に路面摩擦係数測定装置およびこの装置が搭載さ
れた車両、ならびにこの装置を用いた路面情報管理シス
テムを提案している。この路面摩擦係数測定装置は、路
面状態判別手段、対地速度検出手段、車輪速度判定手段
を備えるものであり、路面状態判別手段による路面判別
結果から路面摩擦係数の概略値を求め、さらに、対地速
度検出手段及び車輪速度判定手段により、走行中の車両
の対地速度に対する車輪の回転速度の揺らぎ度合い（あ
るいはタイヤの滑るスリップ率）を求め、この車輪の回
転速度の揺らぎ度合いに基づいて前記概略値を更に分類
することにより、詳細な路面摩擦係数を算出するもので
ある。この路面摩擦係数測定装置を用いることにより、
低コストで路面に非接触な計測が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走行中
の車両のタイヤのスリップ率は、車両の加減速度に応じ
て変化するものであるが、上記のような路面摩擦係数測
定装置では、車両の加減速度を勘案することなく、路面
摩擦係数の測定を行っている。このため、路面摩擦係数
を正確に検出することが困難であった。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、上記路面摩擦係数測定装置にさ
らに対地加速度検出手段を追加することにより、車両の
加減速の影響を受けにくい、高精度な路面摩擦係数測定
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、走行する車両の車輪とその走行路の路面
との間の摩擦係数を測定する路面摩擦係数測定装置にお
いて、走行路の路面状態を判別する路面状態判別手段
と、車両の対地速度を路面に非接触な状態で検出する対
地速度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪速度
測定手段と、車両の対地加速度を求める対地加速度検出
手段と、対地速度検出手段からの対地速度と、車輪速度
測定手段からの回転速度に基づいてスリップ率を求める
スリップ率検出手段と、路面状態判別手段からの判別結
果に基づいて、路面と車輪との間の路面摩擦係数の領域
を限定し、さらに、スリップ率検出手段からのスリップ
率と対地加速度検出手段からの対地加速度に基づいて、
路面摩擦係数を決定する摩擦係数決定手段とを備えたも
のである。

【０００９】この構成においては、車両の走行路の路面
状態の判別結果に基づき、路面摩擦係数の領域を限定し
た後、さらにスリップ率と対地加速度に基づいて詳細な
路面摩擦係数を決定するようにした。このように、車両
の加速度を勘案して路面摩擦係数を決定するようにした
ことにより、車両の加減速状態に依存することなく、安
定に路面摩擦係数を検出することができる。

【００１０】また、本発明は、上記車輪速度測定手段
が、車輪に非接触な状態で車輪の回転速度を検出するも
のであってもよい。この構成においては、車輪の回転速
度を簡単かつ正確に検出することができる。

【００１１】また、本発明は、車輪の荷重を測定する車
輪荷重測定手段をさらに備え、スリップ率検出手段は、
車輪荷重測定手段により測定された荷重に基づいて車輪
が路面と接地しているか否かを判断し、車輪が路面と非
接地となっていると判断されたときを除いた期間のスリ
ップ率の平均値を出力するものであってもよい。この構
成においては、車輪が路面と非接地となっているときを
除いた期間のスリップ率の平均値が出力されるので、よ
り正確なスリップ率を得ることができる。

【００１２】また、本発明は、走行中の自車両とこの自
車両の前方に位置する障害物との間の距離が所定値以下
となると、自動的にブレーキ制御を行う車両ブレーキ制
御システムにおいて、自車両と障害物との間の距離を検
出する距離検出手段と、距離検出手段により検出された
距離と、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の路面
摩擦係数測定装置により測定された路面摩擦係数とに基
づいて、ブレーキ制御のタイミングを変化させる制御手
段とを備えたものである。

【００１３】この構成においては、自車両と障害物との
間の距離と、路面摩擦係数に応じて、ブレーキ制御のタ
イミングを変化させる。例えば、路面摩擦係数が小さ
く、ブレーキがかかり難い状態にあると判断されると、
路面が乾燥しており摩擦係数が大きい場合よりも、早め
にブレーキ制御を行う。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。（第１の実施形態）路面摩擦係数測定装置は、車両に搭
載され、この車両の車輪と路面との間の摩擦係数を検知
するものである。図１は本実施形態の路面摩擦係数測定
装置を構成する反射光処理装置の構成図、図２はこの反
射光処理装置の光学系構成図である。反射光処理装置１
（対地速度検出手段）は、路面ＬＤに向かって光を照射
し、その反射光に空間フィルタリング処理を施すことに
より、反射光の空間周波数を取り出すものであり、２個
の光源２，３と、各光源２，３に対する受光系４，５、
及び拡散反射用の空間フィルタ光学系６などから構成さ
れる。光源２，３は、路面ＬＤに対して光を照射するた
めのもので、第１の光源２はマトリクス状に配置された
複数個のＬＥＤ２ａにより、第２の光源３は単独のＬＥ
Ｄ３ａにより構成される。また、光源毎の光を分離でき
るように、２つの光源２，３は、互いに異なる波長の光
を出射するものとなっている。

【００１５】第１の光源２は、路面ＬＤの上方から車両
の走行方向（図１中、矢印Ｂで示す）に向かって光を照
射するもので、その受光系４は、受光用レンズ７、スリ
ット板８、コリメートレンズ９とから構成される。この
受光系４の光軸は、第１の光源２により路面ＬＤから反
射する光のうち、路面ＬＤに対して垂直な方向に反射す
る光を受光するように調整されている。なお、スリット
板８のスリット孔８ｂには、光源２からの照射光と同一
波長の光のみを通過させる光学フィルタ８ａが配置され
ている。

【００１６】空間フィルタ光学系６は、スリットアレイ
１０、プリズムアレイ１１、集光レンズ１２、２つの光
検出器１３ａ，１３ｂ、２枚の鏡１４等により構成され
る。スリットアレイ１０は、細長形状のスリット孔１０
ａを車両の走行方向Ｂに沿うように配列したもので、受
光系４のコリメートレンズ９により平行化された光は、
これらスリット孔１０ａを介してプリズムアレイ１１に
入射する。プリズムアレイ１１は、スリットアレイ１０
の配列周期の２倍の周期でプリズムを連続して成るもの
であり、入射した光は、各プリズム内で交互に屈折し
て、２方向に分離される。

【００１７】光検出器１３ａ，１３ｂは、プリズムアレ
イ１１の配列周期と集光レンズ１２の倍率に応じた間隔
だけ、互いに距離をおいて配置されており、プリズムア
レイ１１を通過することにより２方向に分離された光
は、集光レンズ１２を介して、光検出器１３ａ，１３ｂ
へと入射するようになっている。これら光検出器１３
ａ，１３ｂからの出力信号は、演算装置２１（図５参
照）に入力され、これら出力信号の差動信号から路面Ｌ
Ｄの凹凸状態を反映する空間周波数係数が抽出される。
なお、鏡１４は、各光検出器１３ａ，１３ｂの受光面上
に集光されない光を反射して受光面上に導くものであ
る。

【００１８】第２の光源３に対応する受光系５は、単独
の光検出器により構成されるもので、光源３からの照射
光の路面ＬＤからの正反射光を受光する位置に配置され
る。また、反射光処理装置１は、路面ＬＤの温度を計測
するための温度センサ１５（赤外線放射温度系）を備え
ている。

【００１９】ここで、反射光処理装置１による速度検出
原理について、図３を参照して説明する。例えば、図３
（ａ）に示すように、ピッチ幅Ｐでスリット孔１６ａが
並設されたスリットアレイ１６上を輝点１７が速度Ｖで
通過したとする。このとき、スリットアレイ１６を通過
した光を光検出器によってとらえると、この光検出器か
らの信号出力には、図３（ｂ）に示すような周期Ｔの波
形が現れる。輝点１７は、この周期Ｔの間にピッチ幅Ｐ
だけ移動しているので、輝点１７の移動速度Ｖは、Ｖ＝Ｐ÷Ｔ・・・で示される。ここで、サンプリング時間をｔ、ピーク値
のサンプリング間隔をｎとすると、式はＶ＝Ｐ÷（ｔ×ｎ）・・・となる。このように、輝点の移動速度Ｖは、スリットア
レイ１６を介して検出した受光信号の周波数に基づいて
検出することができる。本実施形態では、図２に示すよ
うに、路面ＬＤに向けて光を照射し、その反射光をスリ
ットアレイ１０を介して光検出器１３ａ，１３ｂによっ
てとらえ、これら光検出器１３ａ，１３ｂの出力差動信
号に含まれる中心周波数信号成分の周波数（電気的な中
心周波数）の周期を用いて、対地速度Ｖｇを検出する。

【００２０】次に、路面状態判別方法の原理を説明す
る。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ圧雪路面、乾燥路面
における光検出器１３ａ，１３ｂからの差動信号出力
を、図４（ｃ）は、それぞれの路面状態における空間周
波数スペクトルを示す。測定対象である路面ＬＤは、乾
燥、圧雪等の状態により、それぞれ特有の路面模様ムラ
や光沢度合いを有する。図４（ａ）（ｂ）において、路
面模様ムラとは空間周波数のうねりを示し、光沢度合い
とは対地速度算出で説明したピッチ幅Ｐ（波長）の周波
数成分（以下、中心周波数成分と記す）の振幅を示す。
図４（ｃ）は図４（ａ）（ｂ）の波形をＦＦＴ（フーリ
エ級数展開）したものであり、本実施形態では中心周波
数ＦＣをもとに、低周波数成分の帯域をＦＣ／１０〜Ｆ
Ｃ／４に設定し、その帯域の強度Ｄｂと中心周波数成分
の強度Ｄａ（図５参照）を比較することで路面判別がな
される。

【００２１】図５は路面摩擦係数測定装置２０のブロッ
ク図であり、破線で囲んだ領域が演算装置２１である。
反射光処理装置１の光源２，３は、それぞれ自動パワー
制御装置３５，３６（図中「ＡＰＣ」で示す）により、
照射光量が一定に保たれるように制御される。

【００２２】反射光処理装置１の光検出器１３ａ，１３
ｂ（拡散反射受光用）からの出力信号は、差動増幅回路
２２で増幅に入力され、この差動増幅回路２２から出力
された受光量の差動信号は、対地速度演算部２３に入力
され、対地速度Ｖが演算される。ここで算出される中心
周波数ＦＣは、トラッキング用として差動増幅回路２２
からの出力信号と共にトラッキング・バンドパスフィル
タ２４及びトラッキング・ローパスフィルタ２５に与え
られ、上述のように中心周波数ＦＣを中心とする周波数
帯域、低周波数帯域に含まれる周波数成分が取り出され
る。各フィルタ２４，２５からの出力信号は、それぞれ
振幅検出器２６，２７に与えられ、各周波数成分の強度
Ｄａ，Ｄｂが抽出される。

【００２３】第２の光検出器１３ｂからの出力信号は、
ローパスフィルタ２８にも入力されるようになってい
る。このローパスフィルタ２８は、極低周波数の光成分
のみを通過させるように設定されており、その出力信号
Ｐｃは、後述するように、路面が積雪路面であるか否か
を判別するために用いられる。

【００２４】路面状態判別部３０（路面状態判別手段）
には、振幅検出器２６，２７からの出力Ｄａ，Ｄｂ、正
反射光受光用の光検出器５からの出力信号Ｐｄ、ローパ
スフィルタ２８からの出力信号Ｐｃ、温度センサ１５の
計測値Ｔｅが与えられ、後述する手順により路面ＬＤの
状態が判別される。また、対地速度演算部２３からの出
力値（対地速度）は、対地加速度演算部３１（対地加速
度検出手段）及びスリップ率算出部３２（スリップ率検
出手段）に入力されるようになっており、対地加速度演
算部３１は、対地速度に基づいて対地加速度を算出す
る。また、スリップ率算出部３２は、車輪速度センサ４
０からの車輪の回転速度Ｖｔと対地速度演算部２３から
の対地速度Ｖｇに基づいてスリップ率を算出する。これ
ら路面状態判別部３０による路面状態判別結果、対地加
速度演算部３１による対地加速度、及びスリップ率演算
部３２によるスリップ率は、摩擦係数決定部３３（摩擦
係数決定手段）に入力され、路面摩擦係数が決定され
る。

【００２５】次に、路面状態判別部３０による路面状態
判別動作について、図６を参照して説明する。なお、同
図において、ＴＨ１，ＴＨｃ，ＴＨｄ１，ＴＨｄ２，Ｔ
Ｈｅは、路面状態を判別するためのしきい値を示す。ま
ず、温度センサ１５により計測された路面温度Ｔｅをし
きい値ＴＨｅと比較する（Ｓ１）。このしきい値ＴＨｅ
は、水分の凍結路面である０℃付近に設定されており、
温度Ｔｅがしきい値ＴＨｅを上回る場合には、路面が凍
結している可能性はないと判断し、Ｓ２以降の処理へと
移行する。

【００２６】次に、拡散反射光について、空間周波数成
分比Ｄｂ／Ｄａとしきい値ＴＨ１とを比較する（Ｓ
２）。ここで、中心周波数成分の強度に対する低周波数
成分の強度の比が大きい場合（Ｓ２でＹＥＳ）、つま
り、Ｄｂ／Ｄａがしきい値ＴＨ１を上回る場合には、積
雪路面であると判断する（Ｓ４）。一方、空間周波数成
分比Ｄｂ／Ｄａがしきい値ＴＨ１以下である場合には
（Ｓ２でＮＯ）、正反射受光用光検出器５により得られ
た正反射光量Ｐｄとしきい値ＴＨｄ１とを比較する（Ｓ
３）。一般に、湿潤舗装路面の場合には路面は鏡面に近
い状態になり、正反射光が増大するという特性を有する
ので、しきい値ＴＨｄ１を路面が湿潤状態にある場合と
乾燥状態にある場合の中間の光量値になるよう設定する
ことにより、検出された正反射光量Ｐｄがしきい値ＴＨ
ｄ１を上回る場合には、走行路は湿潤舗装路面であると
判断する（Ｓ６）。また、正反射光量Ｐｄがしきい値Ｔ
Ｈｄ１以下である場合には、路面は乾燥舗装路面である
と判断する（Ｓ５）。

【００２７】Ｓ１において、路面温度Ｔｅがしきい値Ｔ
Ｈｅ以下である場合には（Ｓ１でＮＯ）、ローパスフィ
ルタ２８により抽出された拡散反射光量Ｐｃを所定のし
きい値ＴＨｃと比較する（Ｓ７）。路面上に雪が積もっ
ていると、路面に照射された光はこの雪により拡散反射
されるので、拡散反射光量Ｐｃは通常の場合よりも大き
くなる。したがって、拡散反射光量Ｐｃがしきい値ＴＨ
ｃを上回る場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、積雪路面である
と判断する（Ｓ４）。

【００２８】一方、拡散反射光量Ｐｃがしきい値ＴＨｃ
以下である場合には（Ｓ７でＮＯ）、正反射光量Ｐｄと
しきい値ＴＨｄ２との比較を行う（Ｓ８）。一般に、凍
結した路面は鏡面に近い状態となり、正反射光量が大幅
に増大するので、拡散反射光量Ｐｃがしきい値ＴＨｄ２
を上回ったときには、路面は凍結していると判断する
（Ｓ９）。これに対し、拡散反射光量Ｐｃがしきい値Ｔ
Ｈｄ２以下の場合は（Ｓ８でＮＯ）、乾燥路面であると
判断する（Ｓ５）。

【００２９】図７に車輪速度センサ４０の構成を示す。
車輪速度センサ４０は、車輪のＡＢＳ（アンチロックブ
レーキシステム）に付属するもので、周囲に多数の磁極
歯４１が等間隔に配備されたエンコーダである回転体４
２と、各磁極歯４１の接近を感知してパルス信号を出力
する検知部４３からなり、車輪が１回転する間に約１０
０個のパルス信号が出力されるようになっている。タイ
ヤの径より１回転に進む移動距離も分かるので、このパ
ルスの時間間隔から車輪の回転速度Ｖｔを算出すること
ができる。なお、この車輪速度センサ４０は、タイヤの
スリップ／ロックをとらえるものであるため、駆動輪の
車輪回転速度を測定するものであることが好ましい。

【００３０】スリップ率算出部３２は、車輪速度センサ
４０からの車輪回転速度検出Ｖｔと、対地速度演算部２
３からの対地速度出力Ｖｇに基づいて、以下の式の演
算を行うことにより、スリップ率を演算するものであ
る。スリップ率Ｓ＝（Ｖｇ−Ｖｔ）／Ｖｇ・・・ここで、Ｓ＝１のときは、減速などによるタイヤの完全
ロック状態を示し、また、Ｓ＜０のときは、加速等によ
るタイヤのスリップ状態を示す。なお、この式の演算
は、スリップ算出部３２を構成するマイコンによって行
われる。

【００３１】次に、摩擦係数決定部３３による摩擦係数
の決定方法について説明する。図８は、タイヤを完全ロ
ックさせて制動した時の各路面状態における走行速度と
路面摩擦係数の関係を示すものである。路面が凍結して
いる場合や路上に雪が積もっている場合の路面摩擦係数
μは、走行速度に関わらず低い値となる。また、雨など
で濡れている路面では、路面摩擦係数μは走行速度に応
じて大きく変化し、走行速度が速くなるほど低い数値と
なる。これに対し、乾燥した路面における路面摩擦係数
μは、走行速度に関わらず高い数値を示す。同図に示す
ように、凍結路面における路面摩擦係数μは０．１〜
０．２であり、雪の路面では０．２〜０．４、濡れた路
面の場合は走行速度にもよるがおよそ０．５〜０．８、
乾燥路面では０．８〜１．０となっている。

【００３２】図９は加速度とスリップ率を指標とする圧
雪路面における路面摩擦係数の分布領域を示しており、
網点領域Ｒ２（スノー路面２）は比較的滑りやすい状態
（μ＝０．２〜０．３）を、それ以外の領域Ｒ１（スノ
ー路面１）は比較的滑りにくい状態（μ＝０．３〜０．
４）を示している。また、領域Ｒ１と一部重なる斜線領
域は、基準となる乾燥路面における路面摩擦係数の分布
を示すものである。一般に加速・減速が大きい場合、乾
燥路面に比べて圧雪路面では加速によるスリップや減速
によるロックが起こりやすい。ただし、圧雪であっても
雪質などの違いにより滑り易さにはかなりばらつきが生
じ、図のような広がった分布となる。そこで、図９に示
すように、乾燥路面を基準にスリップ率と加速度の関係
から圧雪路面の路面摩擦係数を分類し、この特性を予め
摩擦係数決定部３３に記憶させておき、スリップ率算出
部３２からのスリップ率と対地加速度演算部３１からの
対地加速度を図中にプロットすることで、より詳細な路
面摩擦係数を求めることができる。この図では、圧雪路
面を比較的滑りにくい領域Ｒ１（μ＝０．３〜０．４）
と滑りやすい領域Ｒ２（μ＝０．２〜０．３）とに分類
した。

【００３３】図１０は、摩擦係数決定部３３による路面
摩擦係数の決定動作のフローチャートである。路面状態
判別部３０から路面ＬＤが凍結路面（アイス）であると
いう判別結果を受けとった場合には、路面摩擦係数μを
０．１〜０．２の範囲内に決定する（Ｓ１１，１２）。
また、Ｓ１１において、路面ＬＤが圧雪路面（スノー）
である場合には、路面摩擦係数を上記図９に示したよう
な領域に限定し、加減加速度とスリップ率を図９上にプ
ロットする。このプロット点が領域Ｒ２内に在る場合に
は（Ｓ１３でＹＥＳ）、路面摩擦係数μを０．２〜０．
３の範囲内に決定する（Ｓ１４）。一方、プロット点が
領域Ｒ１内に在る場合には（Ｓ１３でＮＯ）、路面摩擦
係数μを０．３〜０．４の範囲内に決定する（Ｓ１
５）。また、Ｓ１１において、路面ＬＤが湿潤路面（ウ
エット）である場合には、対地速度Ｖｇが６０ｋｍ／ｈ
以上であるか否かを調べ、対地速度が６０ｋｍ／ｈ以上
である場合には（Ｓ１６でＹＥＳ）、路面摩擦係数μを
０．４〜０．５の範囲内に決定する（Ｓ１７）。一方、
対地速度が６０ｋｍ／ｈ未満である場合には（Ｓ１６で
ＮＯ）、路面摩擦係数μを０．５〜０．８の範囲内に決
定する（Ｓ１８）。さらにまた、Ｓ１１において、路面
ＬＤが乾燥路面（ドライ）である場合には、路面摩擦係
数μを０．８〜１．０の範囲内に決定する（Ｓ１９）。

【００３４】このように、本実施形態によれば、路面状
態の判別結果に基づいて路面摩擦係数の領域を限定し、
さらに、スリップ率と対地加速度に基づいて詳細な路面
摩擦係数を決定するようにしたので、車両の加減速状態
に依存しない高精度な路面摩擦係数の検出が可能とな
る。なお、本実施形態では、乾燥路面を基準に積雪路面
をさらに２分類した例を取り上げたが、例えば、凍結路
面との関係を用いてさらに詳細な分類を行うことも可能
である。

【００３５】（第２の実施形態）上述の図７に示した実
施形態のように、車輪回転速度をエンコーダを用いて測
定するものでは、タイヤの空気圧や摩擦熱の影響を受け
るので、検出精度の向上を図ることが困難である。本実
施形態では、車輪回転速度の測定にも、対地速度検出と
同様、上述の図１に示した反射光処理装置を用いること
で、検出精度の向上を図っている。

【００３６】図１１は車両の側面方向から見た本実施形
態に係る路面摩擦係数測定装置の構成図、図１２（ａ）
（ｂ）は、それぞれ反射光処理装置及び車輪速度センサ
の構成図である。この路面摩擦係数測定装置２０は、上
述の図１に示した反射光処理装置１を２系統持つもの
で、１系統の反射光処理装置１は対地速度検出に用いら
れるものであり、その出力OUTPUT1からは対地速度の周
波数成分を持つ信号が出力され、対地速度演算部２３
（図５参照）によって対地速度出力に変換されるように
なっている。また、もう１系統の反射光処理装置は車輪
速度センサ４０として用いられるものであり、その出力
OUTPUT2からは車輪速度の周波数成分を持つ信号が出力
され、演算装置（不図示）にて車輪の速度出力に変換さ
れるようになっている。この車輪速度センサ４０におい
て、拡散反射光用のＬＥＤ２は、レンズ２ｂ、ガラス板
４６を介して車両４７のタイヤ４８に向けて光を出射
し、このタイヤ４８からの反射光は、プリズムミラ４９
によって垂直方向に変更され、受光レンズ７に入射する
ようになっている。このように、反射光処理装置１を用
いた車輪速度センサ４０によって非接触で車輪回転速度
を測定することにより、タイヤ４８への荷重や摩擦熱に
よるタイヤ４８の空気圧変化の影響を受けることなく、
精度良く車輪の回転速度を検出することができる。な
お、反射光処理装置１において、拡散反射光用のＬＥＤ
２は、レンズ２ｂ、ガラス板４６を介して路面ＬＤに向
けて光を照射するようになっている。

【００３７】（第３の実施形態）タイヤの空転には大き
く２つの要素が考えられる。１つは路面と接触した状態
で起こるスリップによるものであり、もう１つは路面の
突起や凸凹により路面とは非接触の状態で起こるもので
ある。路面摩擦係数とは、路面とタイヤとの間の摩擦係
数であるから、非接触での空転は精度低下の原因とな
る。本実施形態では、車輪の荷重を測定する車輪荷重測
定装置（車輪荷重測定手段）（不図示）を備え、この車
輪荷重測定装置からの測定結果をスリップ率算出部３２
（図５参照）に与え、スリップ率算出部３２によって、
測定結果に基づいて、車輪が路面と接地しているか否か
を判断し、車輪が路面と非接地となっていると判断され
たときを除いた期間のスリップ率の平均値を出力する。
これにより、正確なスリップ率を得ることができるの
で、路面摩擦係数の検出精度の向上を図ることができ
る。

【００３８】図１３は車輪荷重−時間の図であり、ここ
で、ＫはイグニッションをＯＮとした時に測定された車
輪荷重であり、メモリに記憶される。振幅の大きい振動
はタイヤと非接触になる影響であり、振幅の小さい振動
は車両の加減速等による４輪の荷重度合いが変化した影
響によるものである。ここで、後者の場合が非接地であ
ると検出されないように、車輪非接地判断用スレッシュ
Ｋ−Ｓが設定されている。車輪荷重の測定値ｆ（ｔ）が
スレッシュＫ−Ｓを下回ると、非接触状態にあると判定
する。

【００３９】図１４にスリップ率算出動作のフローチャ
ートを示す。まず、イグニッションがＯＮとされると、
メモリをクリアし、カウンタの値Ｔ，車輪回転速度Ｖｔ
の積算値Ａ，及び対地速度Ｖｇの積算値Ｂを０とする
（Ｓ２１）。次に、車輪荷重測定装置からの測定値ｆ
（ｔ）をスレッシュＫ−Ｓと比較し、測定値ｆ（ｔ）が
スレッシュＫ−Ｓよりも大きければ（Ｓ２２でＹＥ
Ｓ）、車輪は路面と接地状態にあると判断し、このとき
測定された車輪回転速度Ｖｔ及び対地速度Ｖｇをそれぞ
れ積算値Ａ，Ｂに加え（Ｓ２３）、カウントを行う（Ｓ
２４）。また、測定値ｆ（ｔ）がスレッシュＫ−Ｓ以下
であれば（Ｓ２２でＮＯ）、車輪は路面と非接地状態に
あると判断し、このとき測定された車輪回転速度Ｖｔ及
び対地速度Ｖｇを積算値Ａ，Ｂに加えずに、カウントを
行う（Ｓ２４）。次に、カウント値Ｔを所定値Ｎと比較
し、Ｔが所定値Ｎ以下であると、Ｓ２２に戻り（Ｓ２５
でＮＯ）、測定を続ける。Ｔが所定値Ｎよりも大きくな
ると（Ｓ２５でＹＥＳ）、積算Ａ，Ｂに基づいてスリッ
プ率Ｓを算出する（Ｓ２６）。

【００４０】（第４の実施形態）図１５は路面摩擦係数
測定装置２０を搭載した車両である。この車両４７は、
対象路面ＬＤを走行しながら路面状態判別、対地速度、
車輪回転速度、対地加速度を検出し、それらの情報に基
づいて演算装置２１が路面摩擦係数を測定し、その測定
結果を送信装置５０を介して道路管理センターの情報管
理局（不図示）に送信したり、車両４７内の車両制御装
置５１に伝達するものである。この車両４７によって測
定された路面摩擦係数の情報は、サービスエリア等に設
置された道路情報表示板（不図示）などに表示される。
本実施形態では、上述の図１に示した反射光処理装置１
によって路面状態判別と対地速度を検出し、上述の図１
２（ｂ）に示した車輪速度検出センサ４０によって車輪
回転速度を検出している。このように、車両４７に本発
明の路面摩擦係数測定装置２０を搭載することにより、
正確な路面情報を運転者に知らせることができる。

【００４１】（第５の実施形態）図１６（ａ）は衝突軽
減自動ブレーキシステム（車輪ブレーキ制御システム）
のシステム構成図、図１６（ｂ）は衝突軽減自動ブレー
キシステムを搭載した車両の走行状態を説明するための
模式図である。衝突軽減自動ブレーキシステム６０は、
自車両４７と先行車両６１等の前方障害物との間の距離
が所定値以下となると、警報を発したり、自動的にブレ
ーキ制御を行うものであり、システム全体の制御を司る
自動ブレーキ制御用ＥＣＵ６２（制御手段）には、上述
の路面摩擦係数測定装置２０の他、ＣＣＤカメラ６３
（距離検出手段）、レーザレーダ６４（又はミリ波レー
ダ）（距離検出手段）、警報装置６５，６６及びブレー
キ制御装置７０が接続されている。この衝突軽減自動ブ
レーキシステム６０において、前方障害物の検知は、Ｃ
ＣＤカメラ６３の画像処理とレーザレーダ６４による検
出結果とを組み合わせて検出するようになっている。す
なわち、ＣＣＤカメラ６３で自車両４７の走行レーンと
レーン内の先行車両６１とを認識し、レーザレーダ６４
によって、認識した先行車両６１までの距離、相対速度
を測定する。警報及びブレーキの制御タイミングは３段
階となっており、安全車間距離が保てなくなると１次警
報装置６５が駆動されて１次警報がなり、運転者がブレ
ーキをかけても回避操作をしないと危険なタイミングで
２次警報警報装置６６が駆動されて２次警報が鳴り、さ
らに、２次警報の発令後にブレーキがかけられなけれ
ば、ブレーキ制御装置７０が制御されてフルブレーキ制
御が行われるようになっている。

【００４２】従来の自動ブレーキシステムでは、２次警
報後に瞬間的にブレーキをかけ、車両の駆動輪と誘導輪
の車輪回転速度の違いから路面摩擦係数を推定し、路面
状況、及び車間距離に応じてフルブレーキを作動してい
たが、それに対し、本実施形態では、路面摩擦係数測定
装置２０を使用することにより、常時路面摩擦係数の測
定が可能であるので、わざわざ２次警報後に瞬間的にブ
レーキをかける必要がなくなり、安全かつ精度の良い衝
突軽減自動ブレーキシステムを実現することができる。
このシステムは、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステ
ム）にも同様に利用することができる。

【００４３】なお、本発明は上記の実施形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態におい
ては、スリップ率算出部３２は、車輪速度センサ４０と
対地速度演算部２３からの出力値に基づいてスリップ率
を算出していたが、車輪の回転速度と対地速度との関係
を示すテーブルが予めメモリ内に記憶されており、この
テーブルを用いてスリップ率を求めるものであってもよ
い。また、路面状態摩擦係数の測定結果を道路管理セン
ターの情報管理局に送信していたが、運転者に対して走
行中の路面の情報を知らせ、滑りやすい状態となってい
る場合には、運転者に対して警告を発するようにしても
よい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の路面摩擦係数測定
装置によれば、路面状態判別結果に基づいてその路面状
態における路面と車輪との間の摩擦係数の領域を限定
し、対地加速度とスリップ率に基づいて詳細な路面摩擦
係数を決定するようにしたので、車両の加減速状態に依
存しない高精度な路面摩擦係数の検出が可能となる。

【００４５】また、車輪速度測定手段を、車輪に非接触
な状態で車輪の回転速度を検出するものとすることによ
り、タイヤへの荷重や摩擦熱による空気圧変化の影響を
受けることなく、車輪の回転速度を精度良く検出するこ
とができる。

【００４６】また、車輪が路面と非接地となっていると
判断されたときを除いた期間のスリップ率の平均値を出
力することにより、より正確なスリップ率を得ることが
でき、路面摩擦係数測定装置の性能向上を図ることがで
きる。

【００４７】また、車両ブレーキ制御システムにおい
て、測定された路面摩擦係数に基づいてブレーキ制御の
タイミングを変化させるようにしたので、安全かつ正確
な車輪ブレーキ制御システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による路面摩擦係数測
定装置を構成する反射光処理装置の構成図である。

【図２】反射光処理装置の光学系の構成図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれ反射光処理装置によ
る速度検出原理を説明するための図、及びスリットアレ
イを通過した光の波形を示す図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は、それぞれ乾燥路面、圧雪路面
における光検出器からの差動信号出力を示す図であり、
（ｃ）はこれら差動信号出力をフーリエ級数展開した図
である。

【図５】路面摩擦係数測定装置の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図６】路面状態の判別処理動作を示すフローチャート
である。

【図７】車輪速度センサの詳細な構成を示す側面図であ
る。

【図８】走行速度と路面摩擦係数との関係を示す図であ
る。

【図９】路面が圧雪路面であると判別された場合に限定
される路面摩擦係数の領域を示す図である。

【図１０】路面摩擦係数の決定処理動作を示すフローチ
ャートである。

【図１１】第２の実施形態による路面摩擦係数測定装置
の構成図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は、それぞれ対地速度検出用と
車輪速度検出用の反射光処理装置の構成図である。

【図１３】車輪荷重と時間との関係を示す図である。

【図１４】第３の実施形態によるスリップ率の算出動作
を示すフローチャートである。

【図１５】第４の実施形態による路面摩擦係数測定装置
を搭載した車両の構成図である。

【図１６】（ａ）は衝突軽減自動ブレーキシステムのシ
ステム構成図、（ｂ）は衝突軽減自動ブレーキシステム
を搭載した車両の走行状態を説明するための模式図であ
る。

【符号の説明】

１反射光処理装置（対地速度検出手段）２０路面摩擦係数測定装置３０路面状態判別部（路面状態判別手段）３１対地加速度演算部（対地加速度検出手段）３２スリップ率算出部（スリップ率検出手段）３３摩擦係数決定部（摩擦係数決定手段）４０車輪速度センサ（車輪速度測定手段）４８車輪６０衝突軽減自動ブレーキシステム（車両ブレーキ制
御システム）６１先行車両（障害物）６２自動ブレーキ制御用ＥＣＵ（制御手段）６３ＣＣＤカメラ（距離検出手段）６４レーザレーダ（距離検出手段）ＬＤ路面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する車両の車輪とその走行路の路面
との間の摩擦係数を測定する路面摩擦係数測定装置にお
いて、走行路の路面状態を判別する路面状態判別手段と、車両の対地速度を路面に非接触な状態で検出する対地速
度検出手段と、車輪の回転速度を測定する車輪速度測定手段と、車両の対地加速度を求める対地加速度検出手段と、前記対地速度検出手段からの対地速度と、前記車輪速度
測定手段からの回転速度に基づいてスリップ率を求める
スリップ率検出手段と、前記路面状態判別手段からの判別結果に基づいて、路面
と車輪との間の路面摩擦係数の領域を限定し、さらに、
前記スリップ率検出手段からのスリップ率と前記対地加
速度検出手段からの対地加速度に基づいて、路面摩擦係
数を決定する摩擦係数決定手段とを備えたことを特徴と
する路面摩擦係数測定装置。
【請求項２】前記車輪速度測定手段は、車輪に非接触
な状態で車輪の回転速度を検出するものであることを特
徴とする請求項１に記載の路面摩擦係数測定装置。
【請求項３】車輪の荷重を測定する車輪荷重測定手段
をさらに備え、前記スリップ率検出手段は、前記車輪荷重測定手段によ
り測定された荷重に基づいて、車輪が路面と接地してい
るか否かを判断し、車輪が路面と非接地となっていると
判断されたときを除いた期間のスリップ率の平均値を出
力するものであることを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の路面摩擦係数測定装置。
【請求項４】走行中の自車両と該自車両の前方に位置
する障害物との間の距離が所定値以下となると、自動的
にブレーキ制御を行う車両ブレーキ制御システムにおい
て、自車両と障害物との間の距離を検出する距離検出手段
と、前記距離検出手段により検出された距離と、請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載の路面摩擦係数測定装置に
より測定された路面摩擦係数とに基づいて、ブレーキ制
御のタイミングを変化させる制御手段とを備えたことを
特徴とする車両ブレーキ制御システム。