WO2021235123A1 - 判定装置 - Google Patents

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WO2021235123A1
WO2021235123A1 PCT/JP2021/014702 JP2021014702W WO2021235123A1 WO 2021235123 A1 WO2021235123 A1 WO 2021235123A1 JP 2021014702 W JP2021014702 W JP 2021014702W WO 2021235123 A1 WO2021235123 A1 WO 2021235123A1
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vibration
vehicle
rotary electric
electric machine
command
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PCT/JP2021/014702
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English (en)
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海博 劉
孝幸 河野
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a determination device for determining the road surface condition of the road surface on which the vehicle travels.
  • the following patent document describes a road surface condition determination device capable of detecting a " ⁇ gradient" indicating a road surface condition based on the characteristics of resonance vibration generated in a vehicle drive shaft or the like.
  • the road surface condition determination device described in Patent Document 1 determines the ⁇ gradient indicating the road surface condition by analyzing the characteristics of the vibration when resonance vibration occurs in the drive shaft or the like while the vehicle is running. It is configured in. However, since the determination method analyzes the vibration generated in the "progress" while the vehicle is traveling, it may be difficult to accurately determine the road surface condition depending on the traveling condition of the vehicle. Further, since the above-mentioned determination method requires the generation of resonance vibration that is easily perceived by the occupant, it is not preferable from the viewpoint of the ride quality of the vehicle.
  • the determination device is a determination device that determines the road surface condition of the road surface on which the vehicle travels, and has a vibration unit that outputs a vibration command and a vibration command so that vibration of the rotation of the wheels of the vehicle occurs. It includes a vibration acquisition unit that acquires the vibration of the rotation of the wheel when it is output, and a determination unit that determines the road surface condition based on the vibration command and the vibration acquired by the vibration acquisition unit.
  • the determination unit determines the road surface condition based on the vibration command and the vibration acquired by the vibration acquisition unit. According to the results confirmed by the present inventors through experiments and the like, the vibration generated at the rotation speed of the wheel when the vibration command is output is more likely to be damped as the coefficient of friction with the road surface becomes smaller. Findings have been obtained.
  • the vibration unit outputs a vibration command to generate vibration of wheel rotation.
  • a vibration having a specific frequency other than the "progress” can be used, so that it is compared with the method of analyzing the resonance vibration generated by the "progress” as described in Patent Document 1 above. Therefore, the road surface condition can be accurately determined. Further, if a frequency different from the resonance frequency is used as the above-mentioned specific frequency, it is possible to determine the road surface condition without deteriorating the riding comfort of the vehicle.
  • a determination device capable of accurately determining the road surface condition.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle on which the determination device according to the first embodiment is mounted.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the determination device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing executed by the determination device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration command and a vibration control command.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method for calculating the attenuation factor.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for calculating the ⁇ gradient.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle on which the determination device according to the second embodiment is mounted.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle on which the determination device according to the first embodiment is mounted.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the determination device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart
  • FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing executed by the determination device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the determination device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing executed by the determination device according to the third embodiment.
  • the determination device 10 is mounted on the vehicle 100, and is configured as a device for determining the road surface condition of the road surface on which the vehicle 100 travels. Prior to the description of the determination device 10, the configuration of the vehicle 100 will be described first with reference to FIG.
  • the vehicle 100 of the present embodiment is configured as an autonomous driving vehicle that automatically performs all operations necessary for driving.
  • the vehicle 100 may be a vehicle in which the occupant performs a part or all of the operations necessary for driving.
  • the vehicle 100 includes a vehicle body 101, wheels 111 and 112, rotary electric machines 131 and 132, and a battery 140.
  • the vehicle body 101 is a main body portion of the vehicle 100, and is a portion generally referred to as a "body".
  • the wheels 111 are a pair of wheels provided on the front side portion of the vehicle body 101
  • the wheels 112 are a pair of wheels provided on the rear side portion of the vehicle body 101.
  • the vehicle 100 is provided with a total of four wheels. In the present embodiment, all of these four wheels 111 and 112 are driving wheels.
  • the rotary electric machine 131 is a device that receives electric power from a battery 140, which will be described later, to generate a driving force for rotating the wheels 111, that is, a driving force for traveling the vehicle 100.
  • the rotary electric machine 131 is a so-called "motor generator”.
  • the driving force generated by the rotary electric machine 131 is transmitted to each wheel 111 via the power train unit 121 to rotate the wheel 111.
  • the power transfer between the battery 140 and the rotary electric machine 131 is performed via an inverter which is a power converter, but the inverter is not shown in FIG. 1.
  • the rotary electric machine 131 corresponds to the "first rotary electric machine" in the present embodiment.
  • the rotary electric machine 132 is a device that receives electric power from the battery 140 and generates a driving force for rotating the wheels 112.
  • the rotary electric machine 132 is a “motor generator” similar to the above-mentioned rotary electric machine 131.
  • the driving force generated by the rotary electric machine 132 is transmitted to each wheel 112 via the power train unit 122 to rotate the wheel 112.
  • the power transfer between the battery 140 and the rotary electric machine 132 is performed via an inverter which is a power converter, but the inverter is not shown in FIG. 1.
  • the inverter provided in the rotary electric machine 131 and the inverter provided in the rotary electric machine 132 are different from each other.
  • the rotary electric machine 132 corresponds to the "second rotary electric machine" in the present embodiment.
  • the vehicle 100 has a rotary electric machine 131 which is a first rotary electric machine and a rotary electric machine 132 which is a second rotary electric machine.
  • the rotary electric machine 131 generates a driving force for rotating some of the four wheels 111 of the vehicle 100.
  • the rotary electric machine 132 generates a driving force for rotating some of the other wheels 112 among the four wheels of the vehicle 100.
  • the battery 140 is a storage battery for supplying electric power for driving to each of the rotary electric machines 131 and 132.
  • a lithium ion battery is used as the battery 140.
  • the vehicle 100 which is an autonomous driving vehicle, is equipped with a steering device for performing automatic steering, a braking device for performing automatic braking, and the like. In FIG. 1, these are mounted. The illustration of the device is omitted.
  • the vehicle 100 is provided with a higher-level ECU 20 in addition to the determination device 10.
  • Both the determination device 10 and the upper ECU 20 are configured as a computer system having a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the upper ECU 20 performs processing necessary for automatic operation. Such a process includes, for example, a process of selecting a route on which the vehicle 100 travels.
  • the upper ECU 20 and the determination device 10 perform bidirectional communication and cooperate with each other to perform processing necessary for traveling of the vehicle 100.
  • the host ECU 20 does not perform all the processes required for automatic operation, but the determination device 10 performs a part of the processes. Specifically, in the present embodiment, the determination device 10 performs a process of transmitting a control signal to a steering device, a braking device, or the like (not shown), a process of adjusting the driving force of each of the rotary electric machines 131, 132, and the like. That is, the determination device 10 is configured as a device that not only determines the road surface condition of the road surface on which the vehicle 100 travels, but also controls the travel of the vehicle 100.
  • the determination device 10 may perform only the process of determining the road surface condition, and the upper ECU 20 may perform all the other traveling controls. Further, the determination device 10 and the upper ECU 20 may be configured as one control device as a whole. The division of roles between the determination device 10 and the upper ECU 20 and the specific configuration of the device are not particularly limited.
  • the vehicle 100 is provided with an MG resolver 151, a wheel speed sensor 152, an acceleration sensor 153, and a current sensor 154.
  • the MG resolver 151 is a sensor for detecting the number of rotations per unit time for each output shaft (not shown) of the rotary electric machines 131 and 132.
  • the MG resolver 151 is individually provided for each output shaft of the rotary electric machine 131 and the rotary electric machine 132. That is, a total of two MG resolvers 151 are provided in the vehicle 100, but in FIG. 2, the MG resolver 151 is schematically drawn as a single block.
  • the "rotational speed of the output shaft of the rotary electric machine 131 per unit time" is also simply referred to as "rotational speed of the rotary electric machine 131" below.
  • the "rotational speed of the output shaft of the rotary electric machine 132 per unit time” is also simply referred to as “rotational speed of the rotary electric machine 132" below.
  • a signal indicating the rotation speed of each of the rotary electric machines 131 and 132 detected by the MG resolver 151 is input to the determination device 10.
  • the wheel speed sensor 152 is a sensor for detecting the number of revolutions per unit time for each of the wheels 111 and 112.
  • the wheel speed sensor 152 is individually provided for each of the four wheels 111 and 112. That is, a total of four wheel speed sensors 152 are provided in the vehicle 100, but in FIG. 2, the wheel speed sensor 152 is schematically drawn as a single block.
  • the "rotational speed of the wheel 111 per unit time” is also simply referred to as “rotational speed of the wheel 111" below.
  • the “rotational speed of the wheel 112 per unit time” is also referred to as simply “rotational speed of the wheel 112” below.
  • a signal indicating the rotation speed of each of the wheels 111 and 112 detected by the wheel speed sensor 152 is input to the determination device 10.
  • the acceleration sensor 153 is a sensor for detecting the acceleration of the vehicle 100.
  • the acceleration sensor 153 is attached to the vehicle body 101.
  • the acceleration sensor 153 is configured as a 6-axis acceleration sensor capable of detecting each rotational acceleration of pitching, rolling, and yawing in addition to each acceleration in the front-rear direction, left-right direction, and up-down direction of the vehicle body 101. There is.
  • a signal indicating each acceleration detected by the acceleration sensor 153 is input to the determination device 10.
  • the current sensor 154 is a sensor for detecting the value of the drive current input to each of the rotary electric machines 131 and 132.
  • the current sensor 154 is individually provided for each of the rotary electric machine 131 and the rotary electric machine 132. That is, a total of two current sensors 154 are provided in the vehicle 100, but in FIG. 2, the current sensor 154 is schematically drawn as a single block.
  • a signal indicating the value of the driving current detected by the current sensor 154 is input to the determination device 10.
  • the configuration of the determination device 10 will be described with reference to FIG. 2.
  • the determination device 10 includes a vibration unit 11, a vibration acquisition unit 12, a determination unit 13, a travel control unit 14, and a transmission unit 15 as block elements representing the functions thereof.
  • the vibration boosting unit 11 is a portion that performs a process of outputting a vibration command so that vibration of rotation of the wheel 111 occurs.
  • “Vibration of rotation of wheel 111” means vibration generated at the number of rotations per unit time around the rotation axis of wheel 111. In the following, the vibration may be referred to as "vibration at the rotation speed of the wheel 111".
  • the vibration command is output to the inverter connected to the rotary electric machine 131 as a command value for the drive current supplied to the rotary electric machine 131, for example. That is, the vibration command is output from the vibrating unit 11 as a signal for controlling the operation of the rotary electric machine 131.
  • the vibration command may be a command value for some device capable of giving vibration to the rotation speed of the wheel 111.
  • the vibration boosting unit 11 also performs a process of outputting a command similar to the vibration command so that vibration occurs even at the rotation speed of the wheel 112.
  • the command is output to the inverter connected to the rotary electric machine 132 as a command value for the drive current supplied to the rotary electric machine 132, for example.
  • the drive current supplied to the rotary electric machine 132 is adjusted in response to the command from the vibration boosting unit 11, and as a result, vibration is generated at the rotation speed of the wheel 112.
  • the above command for generating vibration at the rotation speed of the wheel 112 is output at the same timing as the vibration command as a signal for suppressing the vibration of the vehicle body 101 due to the vibration command. Therefore, the above command output to the inverter connected to the rotary electric machine 132 is also referred to as a “vibration control command” below.
  • the vibration acquisition unit 12 performs a process of acquiring the vibration of the rotation of the wheel 111, that is, the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 when the vibration command is output from the vibration unit 11 as described above.
  • the waveform itself indicating the vibration of the rotation speed of the wheel 111 may be directly acquired, but for example, another physical quantity correlating with the rotation speed may be directly acquired. It may be indirectly acquired as a waveform.
  • the vibration waveform of the drive shaft of the vehicle 100 can be used.
  • the vibration acquisition unit 12 of the present embodiment acquires the change in the rotation speed of the rotary electric machine 131 detected by the MG resolver 151 as it is as a waveform showing the vibration actually generated at the rotation speed of the wheel 111. Even if the vibration acquisition unit 12 acquires the waveform of the rotation speed of the rotary electric machine 131 detected by the MG resolver 151 after performing some conversion so as to match the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111. good. In this case, a transfer function indicating the relationship between the rotation speed (input) of the rotary electric machine 131 detected by the MG resolver 151 and the rotation speed (output) of the wheel 111 may be obtained in advance. In any case, the vibration acquisition unit 12 acquires the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 based on the change in the rotation speed of the rotary electric machine 131.
  • the vibration acquisition unit 12 may directly acquire the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 based on the change in the rotation speed of the wheel 111 detected by the wheel speed sensor 152. As described above, the vibration acquisition unit 12 may indirectly acquire the vibration based on the value from the MG resolver 151 as in the present embodiment, or directly based on the value from the wheel speed sensor 152 or the like. It may be done in a targeted manner.
  • the determination unit 13 is a unit that performs a process of determining the road surface condition based on the vibration command and the vibration acquired by the vibration acquisition unit 12. The specific contents of the processing performed by the determination unit 13 will be described later.
  • the travel control unit 14 is a unit that controls the travel of the vehicle 100 based on the determination result of the road surface condition by the determination unit 13. For example, when the determination unit 13 determines that the traveling road surface is in a low friction state such as an icy road, the travel control unit 14 does not show the wheels 111 and 112 so as not to be in the locked state. The braking method in the braking device is changed. In this case, the travel control unit 14 may perform a process of reducing the travel speed of the vehicle 100 to a safe speed. In addition to the above, various known methods can be adopted as a specific method for controlling the traveling of the vehicle 100 based on the determination result of the road surface condition.
  • the "process of controlling the travel of the vehicle 100" performed by the travel control unit 14 may be a process of directly adjusting the travel speed or the like as in the above example, but is necessary for the adjustment. It may be a process of outputting information or the like. Examples of the latter process include a process of transmitting parameters such as a friction coefficient and a ⁇ gradient indicating a road surface condition to a higher-level ECU 20 or the like.
  • the determination device 10 may perform only the process of determining the road surface condition, and the upper ECU 20 may perform all the other processes.
  • the upper ECU 20 may be responsible for the function of the traveling control unit 14 described above.
  • the upper ECU 20 functions as a part of the determination device 10 according to the present embodiment.
  • the division of roles between the determination device 10 and the upper ECU 20 and the specific configuration of the device are not particularly limited.
  • the transmission unit 15 is a part that performs a process of transmitting the determination result of the road surface condition by the determination unit 13 to the upper ECU 20. Further, the transmission unit 15 also has a function of transmitting the determination result of the road surface condition by the determination unit 13 to the outside.
  • the "external" here is, for example, a server (not shown) installed on the cloud. In this case, the server collects the road surface condition determination results from a plurality of vehicles 100 traveling on various roads, and transmits the collected results to the upper ECU 20 of each vehicle 100. As a result, the upper ECU 20 can grasp the road surface condition of the road surface at a place other than the traveling vehicle based on the determination result from the other vehicle. As a result, for example, it is possible to set a route on which the vehicle 100 will travel on a route that does not pass through a road surface in a low friction state.
  • the specific contents of the process executed by the determination device 10 will be described with reference to FIG.
  • the series of processes shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the determination device 10 every time a predetermined control cycle elapses.
  • step S01 of the process it is determined whether or not the determination request is transmitted from the upper ECU 20.
  • the "determination request" is a signal transmitted from the host ECU 20 to the determination device 10 as a signal for causing the determination device 10 to determine the road surface condition. If the determination request has not been transmitted, the series of processes shown in FIG. 3 is terminated. If the determination request has been transmitted, the process proceeds to step S02.
  • step S02 a process of starting the output of the vibration command from the vibration unit 11 is performed.
  • FIG. 4A shows an example of a time change of the drive current of the rotary electric machine 131 when a vibration command is transmitted. As described above, since the vibration command is output as a command value for the drive current supplied to the rotary electric machine 131, the change in the drive current shown in FIG. 4A is the vibration command. It can be said that it represents a waveform.
  • the vibration command is offset to the plus side at time t1.
  • a substantially constant torque is generated in the direction in which the vehicle 100 is advanced.
  • a vibration command is output so that the drive current vibrates in a sinusoidal shape.
  • the amplitude of the vibration of the drive current is set to a value such that the torque of the rotary electric machine 131 after the time t2 does not fall below zero.
  • the offset amount of the drive current at the time t1 is set as a value such that the drive current does not fall below 0 after the time t2 when the drive current vibrates.
  • the vibration of the drive current is continued in the period from time t2 to time t3.
  • the offset amount of the drive current is set to 0.
  • the vibration boosting unit 11 of the present embodiment is given a vibration command by adding an offset to the plus side so that the torque of the rotary electric machine 131 always fluctuates in the plus side range. Is to be output.
  • the vibration boosting unit 11 is configured to output a vibration command within a range in which backlash does not occur in the path for transmitting the driving force to the wheel 111. This makes it possible for the determination unit 13 to accurately determine the road surface condition without being affected by the backlash.
  • the vehicle body 101 also vibrates as the rotation speed of the wheels 111 vibrates.
  • the value of pp (peek to peek) is used. It is supposed that a vibration command with a magnitude of about 0.03 G is output.
  • the frequency of the vibration command that is, the frequency of vibration in the period from time t2 to time t3 in the example of FIG. 4A is set to be a frequency different from the resonance frequency of the vehicle 100.
  • the "resonance frequency of the vehicle 100" is a frequency of resonance that can occur in each part of the vehicle 100, and usually has a plurality of values.
  • Such a resonance frequency includes, for example, a resonance frequency in the twisting direction of the drive shaft of the vehicle 100, a resonance frequency in the pitching direction of the vehicle body 101, and the like.
  • the frequency of the vibration damping command is set as a value different from any of these resonance frequencies.
  • the vibrating unit 11 of the present embodiment is configured to output a vibration command so that the frequency of the rotational vibration of the wheel 111 is different from the resonance frequency of the vehicle 100. As a result, it is possible to prevent a situation in which resonance occurs in the vehicle 100 due to the vibration command, which makes the occupant feel uncomfortable.
  • the waveform of the signal output as the vibration command may be a sine wave waveform as in the present embodiment, but may be a waveform other than a sine wave.
  • it may be a waveform such as a so-called SinChip waveform whose frequency changes in a certain range with the passage of time.
  • the frequency of the vibration command is a frequency different from the resonance frequency of the vehicle 100. That is, it is preferable that the frequency range of the vibration command, which changes with the passage of time, is set so as to be a range that does not overlap with any of the resonance frequencies of the vehicle 100.
  • step S03 following step S02 in FIG. 3 a process of starting the output of the vibration damping command from the vibration damping unit 11 is performed.
  • FIG. 4B shows an example of a time change of the drive current of the rotary electric machine 132 when the vibration damping command is transmitted.
  • the change in the drive current shown in FIG. 4 (B) is the vibration control. It can be said that it represents the waveform of the command.
  • the vibration damping command is offset to the minus side at time t1.
  • a substantially constant torque is generated in the direction of reversing the vehicle 100.
  • a vibration damping command is output so that the drive current vibrates.
  • the waveform of such a vibration damping command is set so that the magnitude of the torque F'generated by the rotary electric machine 132 is represented by the following equation (1).
  • G 1 (s) in the equation (1) is a transfer function showing the relationship between the torque F (input) generated in the rotary electric machine 131 and the torque (output) in the wheel 111.
  • G 2 (s) in the equation (1) is a transfer function showing the relationship between the torque F'(input) generated in the rotary electric machine 132 and the torque (output) in the wheel 112. Equation (1) indicates that the vibration damping command is output so that the torque on the wheel 111 and the torque on the wheel 112 are equal in magnitude to each other and are in opposite directions to each other.
  • the value of F is acquired based on the value of the drive current supplied to the rotary electric machine 131 and supplied to the rotary electric machine 132.
  • Each drive current may be adjusted while acquiring the value of F'based on the value of the drive current.
  • the offset amount of the drive current at the time t1 is set as a value such that the drive current does not exceed 0 after the time t2 when the drive current vibrates. There is. At time t4 after the time t3 when the vibration of the drive current stops, the offset amount of the drive current is set to 0. By setting the offset amount in this way, the occurrence of backlash is prevented even in the path for transmitting the driving force to the wheels 112.
  • step S03 the rotation speed of the wheel 111 is fluctuating by the vibration command, and the rotation speed of the wheel 112 is fluctuating by the vibration damping command.
  • the vibration of the vehicle body 101 is suppressed as compared with the case where the vibration damping command is not issued.
  • step S04 whether or not a relatively large vibration is generated in the vehicle body 101, specifically, the vibration of the vehicle body 101 measured by the acceleration sensor 153 is 0.03 G in pp value. It is determined whether or not it exceeds. If the result of the determination is "Yes", the process proceeds to step S05.
  • step S05 the vibration command is adjusted so that the vibration of the vehicle body 101 becomes small. For example, a low-pass filter can be used for the adjustment.
  • step S05 the vibration command is adjusted as described above, and the vibration control command is also adjusted using the equation (1).
  • step S06 the vibration acquisition unit 12 performs a process of acquiring the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111.
  • the vibration acquisition unit 12 of the present embodiment uses the waveform of the change in the rotation speed of the rotary electric machine 131 detected by the MG resolver 151 as a waveform indicating the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111. Get it as it is.
  • the acquired waveform is stored in a storage device (not shown) included in the determination device 10.
  • step S07 a process of acquiring the waveform of the drive current supplied to the rotary electric machine 131 is performed.
  • the waveform is a waveform of a drive current supplied to the rotary electric machine 131 during a period in which a vibration command is output from the vibrating unit 11 and the rotation speed of the wheel 111 is vibrating.
  • the acquired drive current waveform is stored in a storage device (not shown) included in the determination device 10.
  • the waveform of the drive current stored in step S07 can also be said to be the waveform of the vibration command output from the vibrating unit 11.
  • step S08 a process of calculating a normative waveform is performed.
  • the "normative waveform” is a vibration waveform predicted to occur in the rotation of the wheel 111 based on the vibration command output from the vibration unit 11.
  • the calculation of the normative waveform is performed by the determination unit 13.
  • the calculation of the normative waveform is performed under the condition that the coefficient of friction of the road surface is a predetermined value.
  • predetermined value for example, a value of an average friction coefficient between a dry road surface and a wheel is set.
  • a process of converting the waveform of the drive current (that is, the waveform of the vibration command) acquired in step S07 into the fluctuation of the torque output from the rotary electric machine 131 is performed.
  • the conversion is performed, for example, by referring to a map created in advance as a correspondence relationship between the drive current and the torque.
  • a process of converting the converted torque waveform into a waveform indicating a change in the rotation speed of the rotary electric machine 131 is performed using a transfer function.
  • the transfer function is created in advance as a transfer function showing the relationship between the torque output from the rotary electric machine 131 and the rotation speed of the rotary electric machine 131 when the coefficient of friction of the road surface is the above-mentioned predetermined value. Is used.
  • step S08 the waveform of the drive current (that is, the waveform of the vibration command) acquired in step S07 is the waveform of the rotation speed of the rotary electric machine 131 under the condition that the friction coefficient of the road surface is a predetermined value. As a result of conversion to, the normative waveform is calculated.
  • the normative waveform calculated in step S08 is compared with the waveform acquired in step S06. Therefore, it is preferable that the physical quantity represented by the normative waveform (in this embodiment, the rotation speed of the rotary electric machine 131) is the same as the physical quantity acquired in step S06.
  • step S06 when the vibration acquisition unit 12 directly acquires the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 as the waveform of the change in the rotation speed (of the wheel 111) detected by the wheel speed sensor 152.
  • the reference waveform calculated in step S08 is calculated as the waveform of the rotation speed of the wheel 111 instead of the rotary electric machine 131.
  • the waveform of the converted torque is transmitted.
  • a function may be used to convert the waveform into a waveform indicating a change in the number of rotations of the wheel 111.
  • the transfer function a transfer function created in advance showing the relationship between the torque output from the rotary electric machine 131 and the rotation speed of the wheel 111 when the friction coefficient of the road surface is the predetermined value is used. It may be used.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of the time change of the rotation speed of the wheel 111.
  • the waveform amplitude (pp) at the time t11 when the waveform peaks is A1
  • the damping factor in this embodiment is defined as A2 / A1. Further, the value obtained by dividing the value of A2 / A1 by the length of the period (T1) from the time t11 to the time t12 may be defined as the attenuation factor.
  • the attenuation factor may be any one indicating the degree to which the waveform is attenuated with time, and its definition is not particularly limited. Further, the timing for acquiring each amplitude in calculating the attenuation factor can be arbitrarily set.
  • the "first attenuation factor" calculated in step S09 is the attenuation factor calculated as described above for the waveform acquired in step S06.
  • Such a first damping factor can be said to be a parameter indicating the degree of damping of the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111.
  • the attenuation factor in the waveform of the change in the rotation speed of the rotary electric machine 131 detected by the MG resolver 151 is calculated as the first attenuation factor.
  • the "second attenuation factor" calculated in step S09 is the attenuation factor calculated as described above for the normative waveform calculated in step S08.
  • Such a second damping rate can be said to be a parameter indicating the degree of damping of the vibration estimated to occur at the rotation speed of the wheel 111 when the friction coefficient of the road surface is a predetermined value. Therefore, when the friction coefficient of the road surface on which the vehicle 100 is actually traveling is the above-mentioned predetermined value, the first damping rate and the second damping rate coincide with each other.
  • step S10 it is determined whether or not the difference between the first attenuation factor and the second attenuation factor exceeds a predetermined threshold value.
  • a predetermined threshold value the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 when the vibration command is output is more likely to be attenuated as the coefficient of friction with the road surface becomes smaller. The finding is obtained. Therefore, the smaller the coefficient of friction with the road surface, the larger the first damping factor calculated in step S09, and as a result, the larger the difference between the first damping factor and the second damping factor.
  • the above-mentioned "threshold value" is set in advance for determining whether the traveling road surface is in the "low friction state" or the "high friction state".
  • step S10 If the difference between the first attenuation factor and the second attenuation factor exceeds the threshold value in step S10, the process proceeds to step S11. In this case, the determination unit 13 determines that the road surface on which the vehicle 100 is traveling is in a “low friction state”. After that, the process proceeds to step S13 described later.
  • step S10 if the difference between the first attenuation factor and the second attenuation factor is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S12. In this case, the determination unit 13 determines that the road surface on which the vehicle 100 is traveling is in a “high friction state”. After that, the process proceeds to step S13.
  • the determination result by the determination unit 13 includes information indicating whether the road surface condition is a low friction state or a high friction state.
  • the determination of whether it is a low friction state or a high friction state is performed based on the vibration command acquired in step S07 and the vibration acquired by the vibration acquisition unit 12 in step S06.
  • step S13 a process of calculating the slip ratio S of the vehicle 100 is performed.
  • the slip ratio S is calculated using the following equation (2).
  • the "V tire” of the formula (2) is the relative speed of the portion of the wheel 111, which is the driving wheel, in contact with the road surface with respect to the vehicle body 101.
  • the V tire can be acquired based on the signal from the wheel speed sensor 152.
  • the "V body “ of the formula (2) is the relative speed of the vehicle body 101 with respect to the road surface, that is, the vehicle speed of the vehicle 100.
  • the V body is calculated using, for example, the following equation (3).
  • the function "mid ()” in the equation (3) is a function that returns the value of the central argument when a plurality of arguments in parentheses are arranged in order of magnitude.
  • VA in the formula (3) is a value obtained by calculating the above V tires for each of the four wheels 111 and 112 and taking the average thereof.
  • the “V body previous value” in the equation (3) is the value of the V body calculated using the equation (3) in the previous control cycle.
  • G X in the formula (3), of the acceleration of the six-axis measured by the acceleration sensor 153, an acceleration value in the longitudinal direction of the vehicle 100.
  • “Dt” in the equation (3) is the length of the control cycle.
  • the V body shall acquire a part of the wheels 111 and 112 as a temporary driving wheel based on a signal from the wheel speed sensor 152 provided on the wheel. May be.
  • step S14 a process of calculating ⁇ , which is a coefficient of friction between the wheel 111 and the road surface, is performed.
  • ⁇ is calculated using, for example, the following equation (4).
  • F and G 1 (s)” in the equation (4) are the same as F and G 1 (s) on the right side of the equation (1), respectively.
  • the value of F can be obtained by converting the value of the drive current acquired in step S07 into the value of the torque output from the rotary electric machine 131.
  • I in the formula (4) is the moment of inertia of the wheel 111 to be vibrated by the vibration command. However, as the value of I, a value obtained by converting the total mass of the vehicle body 101 into the moment of inertia of the wheels 111 is used instead of the moment of inertia of only the pair of wheels 111.
  • a in the equation (4) is an acceleration at the rotation speed of the wheel 111, that is, a value obtained by differentiating the rotation speed of the wheel 111 with respect to time.
  • R in the formula (4) is the radius of the wheel 111.
  • FZ in the equation (4) is the normal force that the wheel 111 receives from the road surface.
  • F Z is, for example, the height from the road surface of the center of gravity of the vehicle 100, the acceleration of the vehicle body 101, which is measured by the acceleration sensor 153, the wheel base of the vehicle 100, based on parameters like, be calculated by a known method can.
  • the overall weight of the vehicle 100 a value obtained by dividing the total number (4 in this embodiment) wheels 111 and 112, may be set in a simple manner as the value of F Z.
  • step S15 a process of calculating the ⁇ gradient is performed.
  • the " ⁇ gradient” is defined as the slope of the change in the friction coefficient ⁇ of the road surface with respect to the change in the slip ratio S of the vehicle 100.
  • Such a ⁇ gradient is used as a parameter for calculating, for example, the range of lateral force that can occur between the wheel and the road surface when calculating the assist force during steering.
  • the ⁇ gradient is calculated based on the value of the slip ratio S calculated in step S13 and the value of the friction coefficient ⁇ calculated in step S14. As in the example shown in FIG. 6, when the value of the slip ratio S is “S1” and the value of the friction coefficient ⁇ is ⁇ 1, the straight line L1 connecting the point (S1, ⁇ 1) and the origin The slope ⁇ is calculated as the ⁇ slope.
  • the determination result by the determination unit 13 includes the ⁇ gradient, which is the slope of the change in the friction coefficient of the road surface with respect to the change in the slip ratio of the vehicle 100.
  • step S16 the transmission unit 15 performs a process of outputting the determination result by the determination unit 13.
  • the transmission unit 15 transmits information indicating whether the road surface state is a low friction state or a high friction state and the value of the ⁇ gradient calculated in step S15 to the upper ECU 20 and the external server, respectively. ..
  • the transmitted determination result may include information other than the above, such as the value of the friction coefficient ⁇ calculated in step S14.
  • step S16 When the process of step S16 is performed, the process shown in FIG. 3 ends. After that, the travel control unit 14 controls the travel of the vehicle 100 based on the determination result output in step S16.
  • the vibration unit 11 outputs a vibration command to actively vibrate the rotation speed of the wheel 111.
  • the vibration used to determine the road surface condition it is possible to use vibration of a specific frequency that is not the "progress", so the road surface condition can be accurately determined compared to the conventional method of analyzing resonance vibration that occurs in the "progress”. It can be determined.
  • the traveling control unit 14 controls the traveling of the vehicle 100 based on the above-mentioned determination result with high accuracy, so that the vehicle 100 can be driven more safely.
  • the vibrating unit 11 outputs a vibration command so that the frequency of vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 is different from the resonance frequency of the vehicle 100. Therefore, it is possible to determine the road surface condition without deteriorating the riding comfort of the vehicle 100.
  • the vibration damping unit outputs a vibration command as a signal for controlling the operation of the rotary electric machine 131, and also outputs a vibration suppression command as a signal for controlling the operation of the rotary electric machine 132 so that the vibration of the vehicle 100 is suppressed.
  • a vibration command as a signal for controlling the operation of the rotary electric machine 131
  • a vibration suppression command as a signal for controlling the operation of the rotary electric machine 132
  • a vibration command is output so as to vibrate the rotation speed of the front wheel 111
  • a vibration suppression command is output so as to vibrate the rotation speed of the rear wheel 112.
  • a vibration command is output so as to vibrate the rotation speed of the rear wheel 112
  • a vibration suppression command is output so as to vibrate the rotation speed of the front wheel 111.
  • the determination unit 13 calculates a normative waveform, which is a vibration waveform predicted to occur at the rotation speed of the wheel 111, based on the vibration command. After that, in steps S09 to S12 of FIG. 3, the determination unit 13 determines the attenuation rate of the reference waveform (that is, the second attenuation rate) and the attenuation rate of the vibration waveform acquired by the vibration acquisition unit 12 (that is, the first attenuation rate). ) And, based on the comparison, it is determined whether the road surface condition is a low friction state or a high friction state. Based on the first damping factor of the vibration based on the vibration command and the second damping factor of the normative waveform, it is possible to accurately determine whether or not the friction is low.
  • the second embodiment will be described. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the vehicle 100 according to the present embodiment is not provided with the rotary electric machine 131. Therefore, the pair of wheels 111 are driven wheels, and only the pair of wheels 112 are driving wheels.
  • the vibrating unit 11 of the present embodiment performs a process of outputting a vibration command so that vibration occurs at the rotation speed of the wheel 112. Further, the vibration damping unit 11 does not output a vibration damping command. That is, in the present embodiment, the rotary electric machine 132 functions as the "first rotary electric machine", and the one corresponding to the second rotary electric machine is not provided.
  • the series of processes shown in FIG. 8 is executed by the determination device 10 according to the present embodiment in place of the series of processes shown in FIG. In the following, only the differences from the series of processes shown in FIG. 3 will be described.
  • step S02 a process of starting the output of the vibration command from the vibration unit 11 is performed.
  • the vibration command in this embodiment is output to the inverter connected to the rotary electric machine 132 as a command value for the drive current supplied to the rotary electric machine 132.
  • step S04 the process proceeds to step S04 without going through step S03.
  • step S05 only the vibration command is adjusted, and the vibration control command is not adjusted.
  • step S06 The process performed after step S06 is the same as the process in which the wheel 111 is replaced with the wheel 112 and the rotary electric machine 131 is replaced with the rotary electric machine 132 in the process of the first embodiment.
  • the two-wheel drive vehicle 100 may be a front-wheel drive vehicle as in the present embodiment, but may be a rear-wheel drive vehicle.
  • the third embodiment will be described. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the determination device 10 further includes a storage unit 16 as a block element representing its function.
  • the storage unit 16 is a non-volatile storage device, for example, a hard disk or an SSD.
  • the storage unit 16 shows (1) a vibration command output from the vibration unit 11, (2) vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 to be vibrated by the vibration command, and (3) a road surface condition.
  • the correspondence between the three parties consisting of information is stored in advance as a three-dimensional map.
  • the “vibration command output from the vibration unit 11" in (1) is, for example, a waveform of a drive current output as a vibration command.
  • the “vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 to be vibrated by the vibration command” in (2) is, for example, a waveform indicating a change in the rotation speed of the wheel 111.
  • the "information indicating the road surface condition” in (3) is information output as a determination result by the determination unit 13, including information indicating which of the "low friction state” and the "high friction state” is, for example. be.
  • the "correspondence relationship" stored in the storage unit 16 is a correspondence relationship between the combination of (1) and (2) described above and the information (that is, the determination result) of (3) corresponding to the combination. ..
  • Such a correspondence relationship is created in advance by machine learning using a neural network and stored in the storage unit 16. While the vehicle 100 is running, the correspondence may be updated by further learning. That is, the correspondence relationship previously stored in the storage unit 16 at the time of manufacturing the vehicle 100 may be continued to be used without being updated, and is stored in the storage unit 16 by subsequent learning.
  • the correspondence may be updated.
  • Machine learning may use learning algorithms such as Basian networks, support vector machines, mixed Gaussian models, decision trees, random forests, and learning algorithms such as supervised learning, unsupervised learning, and enhanced learning. May be good. Multiple types of learning algorithms may be used. The algorithm used for machine learning may be rewritten and changed by software update or the like.
  • the series of processes shown in FIG. 10 is executed by the determination device 10 according to the present embodiment in place of the series of processes shown in FIG.
  • step S01 to step S07 in FIG. 10 is the same as that of steps S01 to S07 in FIG. 3, respectively. After step S07, in this embodiment, the process proceeds to step S21.
  • step S21 the determination result of the road surface condition is acquired by referring to the vibration acquired in step S06, the waveform of the drive current acquired in step S07, and the correspondence stored in the storage unit 16. Processing is performed by the determination unit 13.
  • the vibration acquired in step S06 that is, the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111 is the information corresponding to the above (2).
  • the waveform of the drive current acquired in step S07 is the information corresponding to the above (1).
  • the determination unit 13 acquires the determination result corresponding to these two pieces of information by referring to the correspondence relationship of the storage unit 16. It is preferable that the dimensions and scales of the information (1) and (2) shown in the correspondence of the storage unit 16 are adjusted in advance so as to correspond to the information acquired in step S06 or step S07. ..
  • the determination device 10 further includes a storage unit 16 that previously stores a correspondence relationship between the vibration command, the vibration generated at the rotation speed of the wheel 111, and the information indicating the road surface state. I have.
  • the determination unit 13 is configured to determine the road surface condition of the road surface on which the vehicle 100 is traveling by referring to the corresponding relationship. This makes it possible to accurately grasp the road surface condition based on learning from a huge amount of teacher data.
  • step S22 following step S21 the transmission unit 15 performs a process of outputting the determination result by the determination unit 13.
  • the process is the same as the process performed in step S16 of FIG.
  • the controls and methods described in this disclosure are dedicated to one or more provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a computer.
  • the control device and control method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor including one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control device and control method described in the present disclosure comprises a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor including one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers.
  • the computer program may be stored on a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
  • the dedicated hardware logic circuit and the hardware logic circuit may be realized by a digital circuit including a plurality of logic circuits or an analog circuit.

Landscapes

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Abstract

車両（１００）が走行する路面の路面状態を判定する判定装置（１０）は、前記車両が有する車輪（１１１）の回転の振動が生じるよう、振動指令を出力する加振部（１１）と、前記振動指令が出力された際に、前記車輪の回転の振動を取得する振動取得部（１２）と、前記振動指令と、前記振動取得部で取得された振動と、に基づいて、前記路面状態を判定する判定部（１３）と、を備える。

Description

判定装置 関連出願の相互参照
　本出願は、2020年5月20日に出願された日本国特許出願2020-087903号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
　本開示は、車両が走行する路面の路面状態を判定する判定装置に関する。
　例えば凍結した路面上を車両が走行する際には、車輪と路面との間の摩擦係数は極めて小さくなり、車輪のスリップが生じやすくなる。このような低摩擦状態の路面においては、熟練したドライバーであっても車両を安全に走行させることが難しい。
　近年、運転操作の一部又は全てを自動的に行うことのできる自動運転車両の開発が進められている。自動運転車両において、外乱に対するロバスト性を向上させ、常に安全安心な走行を実現するためには、当該車両が走行する路面の路面状態を把握しておくことが好ましい。
　下記特許文献には、車両のドライブシャフト等で生じる共振振動の特性に基づいて、路面状態を示す「μ勾配」を検出することのできる路面状態判定装置、についての記載がある。
特開２０１９－９９０５８号公報
　上記特許文献１に記載された路面状態判定装置は、車両の走行中において、ドライブシャフト等で共振振動が生じると、当該振動の特性を解析することによって、路面状態を示すμ勾配を判定するように構成されている。しかしながら、当該判定方法は、車両の走行中において「成り行き」で生じる振動を解析するものであるため、車両の走行状態によっては、路面状態を精度よく判定することが難しくなると考えられる。また、上記判定方法は、乗員に感知されやすい共振振動の発生を必要とするものであるから、車両の乗り心地の観点からも好ましいものではない。
　本開示は、路面状態を精度よく判定することのできる判定装置、を提供することを目的とする。
　本開示に係る判定装置は、車両が走行する路面の路面状態を判定する判定装置であって、車両が有する車輪の回転の振動が生じるよう、振動指令を出力する加振部と、振動指令が出力された際に、車輪の回転の振動を取得する振動取得部と、振動指令と、振動取得部で取得された振動と、に基づいて、路面状態を判定する判定部と、を備える。
　このような構成の判定装置では、振動指令と、振動取得部で取得された振動と、に基づいて、判定部が路面状態を判定する。本発明者らが実験等により確認したところによれば、振動指令が出力された際に、車輪の回転数において生じる振動は、路面との間の摩擦係数が小さくなる程、減衰しやすくなるという知見が得られている。
　このため、例えば、振動指令から予測される振動の減衰率よりも、振動取得部で取得された実際の振動の減衰率が大きくなる場合には、路面が低摩擦の状態であると判定するようなことが可能となる。
　このような判定方法では、加振部が振動指令を出力することで、車輪の回転の振動を生じさせる。路面状態の判定に用いる振動として、「成り行き」ではない特定の周波数の振動を用いることができるので、上記特許文献１に記載されているような「成り行き」で生じる共振振動を解析する方法に比べて、路面状態を精度よく判定することができる。また、上記の特定の周波数として、共振周波数とは異なる周波数を用いれば、車両の乗り心地を悪化させることなく路面状態を判定することも可能となる。
　本開示によれば、路面状態を精度よく判定することのできる判定装置、が提供される。
図１は、第１実施形態に係る判定装置が搭載される車両、の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る判定装置の構成を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態に係る判定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、振動指令及び制振指令について説明するための図である。 図５は、減衰率の算出方法の一例について説明するための図である。 図６は、μ勾配の算出方法の一例について説明するための図である。 図７は、第２実施形態に係る判定装置が搭載される車両、の構成を模式的に示す図である。 図８は、第２実施形態に係る判定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、第３実施形態に係る判定装置の構成を模式的に示す図である。 図１０は、第３実施形態に係る判定装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態について説明する。本実施形態に係る判定装置１０は、車両１００に搭載されるものであり、車両１００が走行する路面の路面状態を判定する装置として構成されている。判定装置１０の説明に先立ち、図１を参照しながら車両１００の構成について先ず説明する。
　本実施形態の車両１００は、運転に必要な操作の全てを自動的に行う自動運転車両として構成されている。このような態様に替えて、車両１００が、運転に必要な操作の一部又は全部を乗員に行わせる車両であってもよい。図１に示されるように、車両１００は、車体１０１と、車輪１１１、１１２と、回転電機１３１、１３２と、電池１４０と、を備えている。
　車体１０１は、車両１００の本体部分であり、一般に「ボディ」と称される部分である。車輪１１１は、車体１０１の前方側部分に設けられた一対の車輪であり、車輪１１２は、車体１０１の後方側部分に設けられた一対の車輪である。このように、車両１００には計４つの車輪が設けられている。本実施形態では、これら４つの車輪１１１、１１２の全てが駆動輪となっている。
　回転電機１３１は、後述の電池１４０から電力の供給を受けて、車輪１１１を回転させるための駆動力、すなわち、車両１００の走行のための駆動力を発生させる装置である。回転電機１３１は、所謂「モータジェネレータ」である。回転電機１３１で生じた駆動力は、パワートレイン部１２１を介してそれぞれの車輪１１１に伝達され、車輪１１１を回転させる。尚、電池１４０と回転電機１３１との間における電力の授受は、電力変換器であるインバータを介して行われるのであるが、図１においては当該インバータの図示が省略されている。回転電機１３１は、本実施形態における「第１回転電機」に該当する。
　回転電機１３２は、電池１４０から電力の供給を受けて、車輪１１２を回転させるための駆動力を発生させる装置である。回転電機１３２は、上記の回転電機１３１と同様の「モータジェネレータ」である。回転電機１３２で生じた駆動力は、パワートレイン部１２２を介してそれぞれの車輪１１２に伝達され、車輪１１２を回転させる。尚、電池１４０と回転電機１３２との間における電力の授受は、電力変換器であるインバータを介して行われるのであるが、図１においては当該インバータの図示が省略されている。回転電機１３１に設けられたインバータと、回転電機１３２に設けられたインバータとは、互いに別のものである。回転電機１３２は、本実施形態における「第２回転電機」に該当する。
　このように、車両１００は、第１回転電機である回転電機１３１と、第２回転電機である回転電機１３２と、を有している。回転電機１３１は、車両１００が有する４つの車輪のうち、一部の車輪１１１を回転させるための駆動力を発生させるものである。また、回転電機１３２は、車両１００が有する４つの車輪のうち、他の一部の車輪１１２を回転させるための駆動力を発生させるものである。
　電池１４０は、回転電機１３１、１３２のそれぞれに駆動用の電力を供給するための蓄電池である。本実施形態では、電池１４０としてリチウムイオンバッテリーが用いられている。
　尚、自動運転車両である車両１００には、上記の他に、自動操舵を行うための操舵装置や、自動制動を行うための制動装置等が搭載されているのであるが、図１においてはこれら装置の図示が省略されている。
　車両１００には、判定装置１０とは別に上位ＥＣＵ２０が設けられている。判定装置１０及び上位ＥＣＵ２０はいずれも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。上位ＥＣＵ２０は、自動運転に必要な処理を行う。このような処理には、例えば、車両１００が走行する経路を選定する処理等が含まれる。上位ＥＣＵ２０と判定装置１０とは、双方向の通信を行い互いに連携しながら、車両１００の走行に必要な処理を行う。
　本実施形態では、自動運転に必要な処理の全てを上位ＥＣＵ２０が行うのではなく、当該処理の一部を判定装置１０が行う。具体的には、不図示の操舵装置や制動装置等に制御信号を送信する処理や、回転電機１３１、１３２のそれぞれの駆動力を調整する処理等を、本実施形態では判定装置１０が行う。つまり、判定装置１０は、車両１００が走行する路面の路面状態を判定するだけでなく、車両１００の走行制御をも行う装置として構成されている。
　ただし、このような構成はあくまで一例である。例えば、判定装置１０は路面状態を判定する処理のみを行うこととし、その他の走行制御は全て上位ＥＣＵ２０が行うこととしてもよい。また、判定装置１０及び上位ＥＣＵ２０の全体が、１つの制御装置として構成されている態様としてもよい。判定装置１０及び上位ＥＣＵ２０の役割分担や、具体的な装置の構成については、特に限定されない。
　車両１００のその他の構成について説明する。図２に示されるように、車両１００には、ＭＧレゾルバ１５１と、車輪速センサ１５２と、加速度センサ１５３と、電流センサ１５４と、が設けられている。
　ＭＧレゾルバ１５１は、回転電機１３１、１３２のそれぞれの出力軸（不図示）について、単位時間当たりにおける回転数を検出するためのセンサである。ＭＧレゾルバ１５１は、回転電機１３１、及び回転電機１３２のそれぞれの出力軸に対し、１つずつ個別に設けられている。つまり、車両１００においてＭＧレゾルバ１５１は計２つ設けられているのであるが、図２においては、ＭＧレゾルバ１５１は単一のブロックとして模式的に描かれている。「回転電機１３１の出力軸の単位時間あたりにおける回転数」のことを、以下では単に「回転電機１３１の回転数」とも表記する。同様に、「回転電機１３２の出力軸の単位時間あたりにおける回転数」のことを、以下では単に「回転電機１３２の回転数」のようにも表記する。ＭＧレゾルバ１５１により検出された回転電機１３１、１３２のそれぞれの回転数を示す信号は、判定装置１０へと入力される。
　車輪速センサ１５２は、車輪１１１、１１２のそれぞれについて、単位時間当たりにおける回転数を検出するためのセンサである。車輪速センサ１５２は、４つの車輪１１１、１１２のそれぞれについて、１つずつ個別に設けられている。つまり、車両１００において車輪速センサ１５２は計４つ設けられているのであるが、図２においては、車輪速センサ１５２は単一のブロックとして模式的に描かれている。「車輪１１１の単位時間あたりにおける回転数」のことを、以下では単に「車輪１１１の回転数」とも表記する。同様に、「車輪１１２の単位時間あたりにおける回転数」のことを、以下では単に「車輪１１２の回転数」のようにも表記する。車輪速センサ１５２により検出された車輪１１１、１１２のそれぞれの回転数を示す信号は、判定装置１０へと入力される。
　加速度センサ１５３は、車両１００の加速度を検出するためのセンサである。加速度センサ１５３は車体１０１に取り付けられている。加速度センサ１５３は、車体１０１の前後方向、左右方向、及び上下方向の各加速度に加えて、ピッチング、ローリング、及びヨーイングの各回転加速度をも検出することのできる、６軸加速度センサとして構成されている。加速度センサ１５３により検出された各加速度を示す信号は、判定装置１０へと入力される。
　電流センサ１５４は、回転電機１３１、１３２のそれぞれに入力される駆動用電流の値を検出するためのセンサである。電流センサ１５４は、回転電機１３１、及び回転電機１３２のそれぞれに対し、１つずつ個別に設けられている。つまり、車両１００において電流センサ１５４は計２つ設けられているのであるが、図２においては、電流センサ１５４は単一のブロックとして模式的に描かれている。電流センサ１５４により検出された駆動用電流の値を示す信号は、判定装置１０へと入力される。
　引き続き図２を参照しながら、判定装置１０の構成について説明する。判定装置１０は、その機能を表すブロック要素として、加振部１１と、振動取得部１２と、判定部１３と、走行制御部１４と、送信部１５と、を備えている。
　加振部１１は、車輪１１１の回転の振動が生じるよう、振動指令を出力する処理を行う部分である。「車輪１１１の回転の振動」とは、車輪１１１の回転軸周りにおける単位時間当たりの回転数、において生じる振動のことをいう。以下では、当該振動のことを「車輪１１１の回転数における振動」のようにも表記することがある。振動指令は、例えば、回転電機１３１に供給される駆動電流についての指令値として、回転電機１３１に繋がるインバータに対して出力されるものである。つまり、振動指令は、回転電機１３１の動作を制御するための信号として、加振部１１から出力されるものである。振動指令は、車輪１１１の回転数に振動を与えることのできる何らかの装置、に対する指令値であればよい。
　加振部１１からの振動指令に応じて、回転電機１３１に供給される駆動電流が調整されると、その結果として車輪１１１の回転数において振動が発生する。後に説明するように、加振部１１による上記のような処理は、判定装置１０が路面状態を判定する際において行われる。
　尚、加振部１１は、車輪１１２の回転数においても振動が生じるよう、振動指令と同様の指令を出力する処理をも行う。当該指令は、例えば、回転電機１３２に供給される駆動電流についての指令値として、回転電機１３２に繋がるインバータに対して出力されるものである。加振部１１からの当該指令に応じて、回転電機１３２に供給される駆動電流が調整され、その結果として車輪１１２の回転数において振動が発生する。
　後に説明するように、車輪１１２の回転数において振動を生じさせるための上記指令は、振動指令による車体１０１の振動を抑制するような信号として、振動指令と同じタイミングにおいて出力される。このため、回転電機１３２に繋がるインバータに対して出力される上記指令のことを、以下では「制振指令」とも称する。
　振動取得部１２は、上記のように加振部１１から振動指令が出力された際に、車輪１１１の回転の振動、すなわち、車輪１１１の回転数において生じている振動を取得する処理を行う部分である。「車輪１１１の回転数において生じている振動」としては、車輪１１１の回転数の振動を示す波形そのものが直接的に取得されてもよいが、例えば、当該回転数と相関のある他の物理量の波形として間接的に取得されてもよい。「他の物理量の波形」としては、例えば、車両１００が有するドライブシャフトの振動の波形等を用いることができる。
　本実施形態の振動取得部１２は、ＭＧレゾルバ１５１によって検出された回転電機１３１の回転数の変化を、車輪１１１の回転数において実際に生じている振動を示す波形としてそのまま取得する。振動取得部１２が、ＭＧレゾルバ１５１によって検出された回転電機１３１の回転数の波形を、車輪１１１の回転数において生じている振動と一致するように何らかの変換を行った上で取得することとしてもよい。この場合、ＭＧレゾルバ１５１によって検出された回転電機１３１の回転数（入力）と、車輪１１１の回転数（出力）との関係を示す伝達関数を、予め求めておけばよい。いずれの場合であっても、振動取得部１２は、回転電機１３１の回転数の変化に基づいて、車輪１１１の回転数において生じている振動を取得する。
　言うまでもなく、振動取得部１２が、車輪速センサ１５２によって検出された車輪１１１の回転数の変化に基づいて、車輪１１１の回転数において生じている振動を直接的に取得することとしてもよい。このように、振動取得部１２による振動の取得は、本実施形態のようにＭＧレゾルバ１５１からの値に基づいて間接的に行われてもよく、車輪速センサ１５２等からの値に基づいて直接的に行われてもよい。
　判定部１３は、振動指令と、振動取得部１２で取得された振動と、に基づいて、路面状態を判定する処理を行う部分である。判定部１３によって行われる処理の具体的な内容については後に説明する。
　走行制御部１４は、判定部１３による路面状態の判定結果に基づいて、車両１００の走行を制御する処理を行う部分である。例えば、判定部１３によって、走行中の路面が凍結路のような低摩擦状態であると判定された場合には、走行制御部１４は、車輪１１１、１１２がロック状態とならないように、不図示の制動装置における制動方法を変化させる。この場合、走行制御部１４が、車両１００の走行速度を安全な速度まで低下させる処理を行うこととしてもよい。尚、路面状態の判定結果に基づいて車両１００の走行を制御する具体的な方法としては、上記の他、公知となっている様々な方法を採用することができる。尚、走行制御部１４によって行われる「車両１００の走行を制御する処理」とは、上記の例のように、走行速度の調整等を直接行う処理であってもよいが、当該調整に必要な情報を出力する処理等であってもよい。後者の処理としては、例えば、路面状態を示す摩擦係数やμ勾配等のパラメータを、上位ＥＣＵ２０等に送信する処理等が挙げられる。
　尚、判定装置１０は路面状態を判定する処理のみを行うこととし、その他の処理は全て上位ＥＣＵ２０が行うこととしてもよい。例えば、先に述べた走行制御部１４の機能を、上位ＥＣＵ２０が担うこととしてもよい。この場合、上位ＥＣＵ２０が、本実施形態に係る判定装置１０の一部として機能することとなる。先に述べたように、判定装置１０及び上位ＥＣＵ２０の役割分担や、具体的な装置の構成については、特に限定されない。
　送信部１５は、判定部１３による路面状態の判定結果を、上位ＥＣＵ２０に送信する処理を行う部分である。また、送信部１５は、判定部１３による路面状態の判定結果を、外部へと送信する機能をも有している。ここでいう「外部」とは、例えば、クラウド上に設置された不図示のサーバーである。この場合、サーバーは、様々な道路を走行中の複数台の車両１００から路面状態の判定結果を収集し、その収集結果をそれぞれの車両１００の上位ＥＣＵ２０へと送信する。これにより、上位ＥＣＵ２０は、走行中以外の場所における路面の路面状態を、他の車両からの判定結果に基づいて把握することができる。その結果、例えば、低摩擦状態となっている路面を通らないような経路で、これから車両１００が走行する経路を設定するようなことが可能となる。
　図３を参照しながら、判定装置１０によって実行される処理の具体的な内容について説明する。図３に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、判定装置１０によって繰り返し実行されるものである。
　当該処理の最初のステップＳ０１では、上位ＥＣＵ２０から判定要求が送信されているか否かが判定される。「判定要求」とは、路面状態の判定を判定装置１０に行わせるための信号として、上位ＥＣＵ２０から判定装置１０へと送信される信号である。判定要求が送信されていない場合には、図３に示される一連の処理を終了する。判定要求が送信されている場合にはステップＳ０２に移行する。
　ステップＳ０２では、加振部１１から振動指令の出力を開始する処理が行われる。図４（Ａ）には、振動指令が送信された際における、回転電機１３１の駆動電流の時間変化の一例が示されている。先に述べたように、振動指令は、回転電機１３１に供給される駆動電流についての指令値として出力されるものであるから、図４（Ａ）に示される駆動電流の変化は、振動指令の波形を表すものということができる。
　図４（Ａ）の例では、時刻ｔ１において、振動指令がプラス側にオフセットされている。これにより、時刻ｔ１以降の回転電機１３１では、車両１００を前進させる方向に概ね一定のトルクが生じることとなる。
　時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２からは、駆動電流が正弦波状に振動するように振動指令が出力される。駆動電流の振動における振幅は、時刻ｔ２以降における回転電機１３１のトルクが０を下回ることの無いような値に設定されている。換言すると、時刻ｔ１における駆動電流のオフセット量は、駆動電流が振動する時刻ｔ２以降において、駆動電流が０を下回ることの無いような値として設定されている、ということもできる。
　図４（Ａ）の例では、駆動電流の振動は時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において継続されている。駆動電流の振動が停止する時刻ｔ３よりも後の時刻ｔ４においては、駆動電流のオフセット量が０とされる。
　仮に、回転電機１３１のトルクが０を跨いで変化するように振動指令が出力された場合には、回転電機１３１から車輪１１１に至るまでの動力伝達経路の途中において所謂「バックラッシ」が生じるため、振動取得部１２により取得される振動に対し予測困難な外乱が加えられてしまう。その結果、判定部１３による路面状態の判定の精度が低下してしまう可能性がある。
　そこで、本実施形態の加振部１１は、図４（Ａ）に示される例のように、回転電機１３１のトルクが常にプラス側の範囲で変動するよう、プラス側にオフセットを加えて振動指令を出力することとしている。換言すれば、加振部１１は、車輪１１１に駆動力を伝達する経路においてバックラッシが生じない範囲で、振動指令を出力するように構成されている。これにより、バックラッシの影響を受けることなく、判定部１３による路面状態の判定を精度良く行うことが可能となっている。
　尚、振動指令が出力されている期間においては、車輪１１１の回転数が振動することに伴い、車体１０１においても振動が生じる。当該振動を微小に抑え、乗員に対して与えてしまう不快感を低減するために、本実施形態では、車体１０１の加速度の振動に換算した場合において、ｐ－ｐ（peek to peek）の値で０．０３Ｇ程度となるような大きさの振動指令が出力されることとしている。
　また、振動指令の周波数、すなわち、図４（Ａ）の例における時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間における振動の周波数は、車両１００の共振周波数とは異なる周波数となるように設定されている。「車両１００の共振周波数」とは、車両１００の各部で生じ得る共振の周波数のことであり、通常は複数の値となる。このような共振周波数には、例えば、車両１００が有するドライブシャフトの捩れ方向における共振周波数や、車体１０１のピッチング方向における共振周波数等が含まれる。制振指令の周波数は、これらの共振周波数のいずれとも異なる値として設定される。
　このように、本実施形態の加振部１１は、車輪１１１の回転の振動の周波数が、車両１００の共振周波数とは異なる周波数となるよう振動指令を出力するように構成されている。これにより、振動指令に起因して車両１００で共振が生じ、乗員に不快な思いをさせてしまうような事態を防止することができる。
　尚、振動指令として出力される信号の波形は、本実施形態のように正弦波の波形であってもよいが、正弦波以外の波形であってもよい。例えば、所謂ＳｉｎＣｈｉｒｐ波形のように、時間の経過と共に周波数が一定の範囲で変化するような波形であってもよい。この場合も、振動指令の周波数は、車両１００の共振周波数とは異なる周波数とすることが好ましい。つまり、時間の経過と共に変化する振動指令の周波数の範囲が、車両１００の共振周波数のいずれとも重ならない範囲となるように設定されることが好ましい。
　図３のステップＳ０２に続くステップＳ０３では、加振部１１から制振指令の出力を開始する処理が行われる。図４（Ｂ）には、制振指令が送信された際における、回転電機１３２の駆動電流の時間変化の一例が示されている。先に述べたように、制振指令は、回転電機１３２に供給される駆動電流についての指令値として出力されるものであるから、図４（Ｂ）に示される駆動電流の変化は、制振指令の波形を表すものということができる。
　図４（Ｂ）の例では、時刻ｔ１において、制振指令がマイナス側にオフセットされている。これにより、時刻ｔ１以降の回転電機１３２では、車両１００を後退させる方向に概ね一定のトルクが生じることとなる。
　時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２からは、駆動電流が振動するように制振指令が出力される。このような制振指令の波形は、回転電機１３２で生じるトルクＦ’の大きさが、以下の式（１）で示されるものとなるように設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）におけるＧ１（ｓ）は、回転電機１３１で生じるトルクＦ（入力）と、車輪１１１におけるトルク（出力）との関係を示す伝達関数である。また、式（１）におけるＧ２（ｓ）は、回転電機１３２で生じるトルクＦ’（入力）と、車輪１１２におけるトルク（出力）との関係を示す伝達関数である。式（１）は、車輪１１１におけるトルクと車輪１１２におけるトルクとが、その大きさが互いに等しくなり、且つ互いに反対方向となるように、制振指令が出力されることを示している。尚、式（１）の関係となるようにトルクＦ’の値を調整するにあたっては、回転電機１３１に供給されている駆動電流の値に基づいてＦの値を取得し、回転電機１３２に供給されている駆動電流の値に基づいてＦ’の値を取得しながら、それぞれの駆動電流を調整すればよい。
　振動指令の場合と同様に、制振指令においても、時刻ｔ１における駆動電流のオフセット量は、駆動電流が振動する時刻ｔ２以降において、駆動電流が０を上回ることの無いような値として設定されている。駆動電流の振動が停止する時刻ｔ３よりも後の時刻ｔ４においては、駆動電流のオフセット量が０とされる。このようにオフセット量が設定されることで、車輪１１２に駆動力を伝達する経路においてもバックラッシの発生が防止される。
　図３に戻って説明を続ける。ステップＳ０３の処理が完了した時点においては、車輪１１１の回転数が振動指令により変動していると共に、車輪１１２の回転数が制振指令により変動している状態となっている。このとき、車輪１１１及び車輪１１２の回転が互いに打ち消し合うので、制振指令が出されていない場合に比べると、車体１０１の振動は抑制された状態となっている。
　ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、車体１０１において比較的大きな振動が生じているか否か、具体的には、加速度センサ１５３で測定された車体１０１の振動が、ｐ－ｐの値で０．０３Ｇを超えているか否かが判定される。当該判定の結果が「Ｙｅｓ」であった場合にはステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、車体１０１の振動が小さくなるように振動指令が調整される。当該調整には、例えばローパスフィルタを用いることができる。ステップＳ０５では、振動指令が上記のように調整されると共に、式（１）を用いて制振指令も併せて調整される。
　ステップＳ０４における判定結果が「Ｎｏ」であった場合、又はステップＳ０５の処理が行われた後には、ステップＳ０６に移行する。ステップＳ０６では、車輪１１１の回転数において生じている振動を取得する処理が、振動取得部１２によって行われる。先に述べたように、本実施形態の振動取得部１２は、ＭＧレゾルバ１５１によって検出された回転電機１３１の回転数の変化の波形を、車輪１１１の回転数において生じている振動を示す波形としてそのまま取得する。取得された波形は、判定装置１０が備える不図示の記憶装置に記憶される。
　ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、回転電機１３１に供給されている駆動電流の波形を取得する処理が行われる。当該波形は、加振部１１から振動指令が出力され、車輪１１１の回転数が振動している期間において、回転電機１３１に供給されている駆動電流の波形である。取得された駆動電流の波形は、判定装置１０が備える不図示の記憶装置に記憶される。ステップＳ０７で記憶される駆動電流の波形は、加振部１１から出力されている振動指令の波形ということもできる。
　ステップＳ０７に続くステップＳ０８では、規範波形を算出する処理が行われる。「規範波形」とは、加振部１１から出力されている振動指令に基づいて、車輪１１１の回転において生じると予測される振動の波形のことである。規範波形の算出は判定部１３によって行われる。規範波形の算出は、路面の摩擦係数が所定値であるという条件の下で行われる。上記の「所定値」としては、例えば、乾燥した路面と車輪との間における平均的な摩擦係数の値、が設定される。
　規範波形を算出するにあたっては、先ず、ステップＳ０７で取得された駆動電流の波形（つまり振動指令の波形）を、回転電機１３１から出力されるトルクの変動に変換する処理が行われる。当該変換は、例えば、駆動電流とトルクとの対応関係として予め作成されたマップを参照することにより行われる。その後、変換後のトルクの波形を、伝達関数を用いて、回転電機１３１の回転数の変化を示す波形に変換する処理が行わる。上記の伝達関数としては、路面の摩擦係数が上記所定値であるときの、回転電機１３１から出力されるトルクと、回転電機１３１の回転数との関係を示す伝達関数として、予め作成されたものが用いられる。
　このように、ステップＳ０８では、路面の摩擦係数が所定値であるという条件の下で、ステップＳ０７で取得された駆動電流の波形（つまり振動指令の波形）を、回転電機１３１の回転数の波形に変換した結果として、規範波形が算出される。
　後に説明するように、ステップＳ０８で算出される規範波形は、ステップＳ０６で取得された波形と対比されるものである。従って、規範波形により表される物理量（本実施形態では回転電機１３１の回転数）は、ステップＳ０６で取得される物理量と同じものであることが好ましい。
　例えば、ステップＳ０６において、振動取得部１２が、車輪１１１の回転数において生じている振動を、車輪速センサ１５２によって検出された（車輪１１１の）回転数の変化の波形として直接的に取得する場合には、ステップＳ０８で算出される規範波形は、回転電機１３１ではなく車輪１１１の回転数の波形として算出されることが好ましい。この場合、ステップＳ０７で取得された駆動電流の波形（つまり振動指令の波形）を、回転電機１３１から出力されるトルクの変動に変換する処理を行った後、変換後のトルクの波形を、伝達関数を用いて、車輪１１１の回転数の変化を示す波形に変換すればよい。上記の伝達関数としては、路面の摩擦係数が上記所定値であるときの、回転電機１３１から出力されるトルクと、車輪１１１の回転数との関係を示す伝達関数として、予め作成されたものを用いればよい。
　ステップＳ０８に続くステップＳ０９では、第１減衰率及び第２減衰率を算出する処理が行われる。先ず、「減衰率」の定義について説明する。図５に示されるのは、車輪１１１の回転数の時間変化の一例を示すグラフである。図５の例では、波形がピークとなる時刻ｔ１１における波形の振幅（ｐ－ｐ）がＡ１となっており、次の周期で波形がピークとなる時刻ｔ１２における波形の振幅（ｐ－ｐ）がＡ２となっている。
　本実施形態における減衰率は、Ａ２／Ａ１として定義されるものである。また、Ａ２／Ａ１の値を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間の長さ（Ｔ１）で除した値を、減衰率として定義してもよい。減衰率は、時間と共に波形が減衰して行く度合いを示すものであればよく、その定義は特に限定されない。また、減衰率を算出するにあたり各振幅を取得するタイミングは、任意に設定することができる。
　図３に戻って説明を続ける。ステップＳ０９で算出される「第１減衰率」とは、ステップＳ０６で取得された波形について、上記のように算出される減衰率のことである。このような第１減衰率は、車輪１１１の回転数において生じている振動の、減衰の度合いを示すパラメータということができる。本実施形態では、ＭＧレゾルバ１５１によって検出された回転電機１３１の回転数の変化の波形、における減衰率が、第１減衰率として算出される。
　ステップＳ０９で算出される「第２減衰率」とは、ステップＳ０８で算出された規範波形について、上記のように算出される減衰率のことである。このような第２減衰率は、路面の摩擦係数が所定値であるときに、車輪１１１の回転数において生じると推測される振動の、減衰の度合いを示すパラメータということができる。従って、車両１００が実際に走行している路面の摩擦係数が、上記の所定値となっているときには、第１減衰率と第２減衰率とは互いに一致することとなる。
　ステップＳ０９に続くステップＳ１０では、第１減衰率と第２減衰率との差が、所定の閾値を超えているか否かが判定される。本発明者らが実験等により確認したところによれば、振動指令が出力された際に、車輪１１１の回転数において生じる振動は、路面との間の摩擦係数が小さくなる程、減衰しやすくなるという知見が得られている。このため、路面との間の摩擦係数が小さくなる程、ステップＳ０９で算出される第１減衰率は大きくなり、その結果として第１減衰率と第２減衰率との差も大きくなる。上記の「閾値」は、走行中の路面が「低摩擦状態」及び「高摩擦状態」のいずれであるかを判別するために予め設定されたものである。
　ステップＳ１０において、第１減衰率と第２減衰率との差が閾値を超えている場合には、ステップＳ１１に移行する。この場合、判定部１３は、車両１００が走行中の路面が「低摩擦状態」であると判定する。その後、後述のステップＳ１３に移行する。
　ステップＳ１０において、第１減衰率と第２減衰率との差が閾値以下である場合には、ステップＳ１２に移行する。この場合、判定部１３は、車両１００が走行中の路面が「高摩擦状態」であると判定する。その後、ステップＳ１３に移行する。
　このように、判定部１３による判定結果には、路面状態が低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるか、を示す情報が含まれる。低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるかの判定は、ステップＳ０７において取得される振動指令と、ステップＳ０６において振動取得部１２で取得された振動と、に基づいて行われる。
　ステップＳ１３では、車両１００のスリップ率Ｓを算出する処理が行われる。スリップ率Ｓは、以下の式（２）を用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）の「Ｖｔｉｒｅ」は、駆動輪である車輪１１１のうち路面に接する部分の、車体１０１に対する相対速度である。Ｖｔｉｒｅは、車輪速センサ１５２からの信号に基づいて取得することができる。式（２）の「Ｖｂｏｄｙ」は、路面に対する車体１０１の相対速度、すなわち車両１００の車速である。Ｖｂｏｄｙは、例えば、以下の式（３）を用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）の関数「ｍｉｄ（）」は、括弧内にある複数の引数を大きさの順に並べた際において、中央となる引数の値を返す関数である。式（３）の「ＶＡ」は、４つの車輪１１１、１１２のそれぞれについて上記のＶｔｉｒｅを算出し、その平均をとった値である。式（３）の「Ｖｂｏｄｙ前回値」は、前回の制御周期において、式（３）を用いて算出されたＶｂｏｄｙの値である。式（３）の「ＧＸ」は、加速度センサ１５３によって測定された６軸の加速度のうち、車両１００の前後方向における加速度の値である。式（３）の「ｄｔ」は、上記制御周期の長さである。
　上記のような算出方法の他、Ｖｂｏｄｙは、車輪１１１、１１２の一部を一時的に従動輪とした上で、当該車輪に設けられた車輪速センサ１５２からの信号に基づいて取得することとしてもよい。
　ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、車輪１１１と路面との間の摩擦係数であるμを算出する処理が行われる。μは、例えば、以下の式（４）を用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式（４）の「Ｆ」及び「Ｇ１（ｓ）」は、それぞれ、式（１）の右辺におけるＦ及びＧ１（ｓ）と同じものである。Ｆの値は、ステップＳ０７で取得された駆動電流の値を、回転電機１３１から出力されるトルクの値に変換することで得ることができる。式（４）の「Ｉ」は、振動指令による加振の対象となる車輪１１１の慣性モーメントである。ただし、Ｉの値としては、一対の車輪１１１のみの慣性モーメントではなく、車体１０１の全体の質量を車輪１１１の慣性モーメントに換算した値が用いられる。
　式（４）の「ａ」は、車輪１１１の回転数における加速度、すなわち、車輪１１１の回転数を時間により微分して得られる値である。式（４）の「Ｒ」は車輪１１１の半径である。
　式（４）の「ＦＺ」は、車輪１１１が路面から受ける垂直抗力である。ＦＺは、例えば、車両１００の重心の路面からの高さ、加速度センサ１５３により測定される車体１０１の加速度、車両１００のホイールベース、等のパラメータに基づいて、公知の方法により算出することができる。車両１００の全体の重量を、車輪１１１、１１２の総数（本実施形態では４）で除して得られる値を、ＦＺの値として簡易的に設定することとしてもよい。
　ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、μ勾配を算出する処理が行われる。「μ勾配」とは、車両１００のスリップ率Ｓの変化に対する、路面の摩擦係数μの変化の傾き、として定義されるものである。このようなμ勾配は、例えば、ステアリング時のアシスト力を算出する際において、車輪と路面との間に生じ得る横力の範囲、等を算出するためのパラメータとして用いられる。
　μ勾配は、ステップＳ１３で算出されたスリップ率Ｓの値と、ステップＳ１４で算出された摩擦係数μの値と、に基づいて算出される。図６に示される例のように、スリップ率Ｓの値が「Ｓ１」であり、摩擦係数μの値がμ１である場合には、（Ｓ１，μ１）の点と原点とを結ぶ直線Ｌ１の傾きθが、μ勾配として算出される。
　尚、このようなμ勾配の算出方法はあくまで一例である。例えば、ステップＳ１３におけるスリップ率Ｓの算出、及び、ステップＳ１４における摩擦係数μの算出、を複数回繰り返して行った上で、得られた複数の点（Ｓ，μ）の分布に基づいてμ勾配を算出することとしてもよい。
　このように、判定部１３による判定結果には、車両１００のスリップ率の変化に対する、路面の摩擦係数の変化の傾き、であるμ勾配が含まれる。
　ステップＳ１５に続くステップＳ１６では、判定部１３による判定結果を出力する処理が、送信部１５によって行われる。送信部１５は、路面状態が低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるか、を示す情報と、ステップＳ１５で算出されたμ勾配の値とを、上位ＥＣＵ２０、及び外部サーバーのそれぞれに送信する。送信される判定結果には、例えば、ステップＳ１４で算出された摩擦係数μの値等、上記以外の情報が含まれることとしてもよい。
　ステップＳ１６の処理が行われると、図３に示される処理が終了する。その後は、ステップＳ１６で出力された判定結果に基づいて、走行制御部１４が車両１００の走行を制御する。
　以上のように、本実施形態に係る判定装置１０では、加振部１１が振動指令を出力することで、車輪１１１の回転数を能動的に振動させる。路面状態の判定に用いる振動として、「成り行き」ではない特定の周波数の振動を用いることができるので、従来のような「成り行き」で生じる共振振動を解析する方法に比べて、路面状態を精度よく判定することができる。また、走行制御部１４が、高精度の上記判定結果に基づいて車両１００の走行を制御することで、車両１００をより安全に走行させることができる。
　加振部１１は、車輪１１１の回転数において生じる振動の周波数が、車両１００の共振周波数とは異なる周波数となるように振動指令を出力する。このため、車両１００の乗り心地を悪化させることなく路面状態を判定することが可能となっている。
　加振部は、回転電機１３１の動作を制御する信号として振動指令を出力すると共に、車両１００の振動が抑制されるよう、回転電機１３２の動作を制御する信号として制振指令を出力する。これにより、振動指令のみが出力される場合に比べ、車両１００の振動を更に抑制することができる。
　尚、本実施形態では、前方側の車輪１１１の回転数を振動させるように振動指令が出力され、後方側の車輪１１２の回転数を振動させるように制振指令が出力される。このような態様に替えて、後方側の車輪１１２の回転数を振動させるように振動指令が出力され、前方側の車輪１１１の回転数を振動させるように制振指令が出力されることとしてもよい。つまり、回転電機１３２が「第１回転電機」に該当し、回転電機１３１が「第２回転電機」に該当するような態様であってもよい。
　判定部１３は、振動指令に基づいて、車輪１１１の回転数において生じると予測される振動の波形、である規範波形を算出する。その後、判定部１３は、図３のステップＳ０９乃至Ｓ１２において、規範波形の減衰率（つまり第２減衰率）と、振動取得部１２で取得された振動の波形の減衰率（つまり第１減衰率）と、の対比に基づいて、路面状態が低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるかを判定する。振動指令に基づく振動の第１減衰率と、規範波形の第２減衰率とに基づくことで、低摩擦状態であるか否かの判定を正確に行うことができる。
　第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　図７に示されるように、本実施形態に係る車両１００には、回転電機１３１が設けられていない。このため、一対の車輪１１１は従動輪となっており、一対の車輪１１２のみが駆動輪となっている。
　本実施形態の加振部１１は、車輪１１２の回転数において振動が生じるよう、振動指令を出力する処理を行う。また、加振部１１は制振指令を出力しない。つまり、本実施形態においては、回転電機１３２が「第１回転電機」として機能し、第２回転電機に該当するものは設けられていない。
　図８に示される一連の処理は、本実施形態に係る判定装置１０により、図３に示される一連の処理に替えて実行されるものである。以下では、図３に示される一連の処理との相違点についてのみ説明する。
　ステップＳ０２では、加振部１１から振動指令の出力を開始する処理が行われる。本実施形態における振動指令は、回転電機１３２に供給される駆動電流についての指令値として、回転電機１３２に繋がるインバータに対して出力される。ステップＳ０２の後は、ステップＳ０３を経ることなくステップＳ０４に移行する。
　ステップＳ０５では、振動指令の調整のみが行われ、制振指令の調整は行われない。
　ステップＳ０６以降に行われる処理は、第１実施形態の処理において、車輪１１１を車輪１１２に置き換えて、回転電機１３１を回転電機１３２に置き換えたものと同じである。
　このように、４輪駆動ではなく２輪駆動の車両１００においても、制振指令が出力されない点を除き、第１実施形態と同様の制御を行うことができる。尚、このような２輪駆動の車両１００は、本実施形態のように前輪駆動の車両であってもよいが、後輪駆動の車両であってもよい。
　第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　図９に示されるように、本実施形態に係る判定装置１０は、その機能を表すブロック要素として、記憶部１６を更に備えている。記憶部１６は、不揮発性の記憶装置であって、例えばハードディスクやＳＳＤである。
　記憶部１６には、（１）加振部１１から出力される振動指令、（２）振動指令による加振対象である車輪１１１の、回転数において生じる振動、及び、（３）路面状態を示す情報、からなる三者の対応関係が、３次元のマップとして予め記憶されている。
　（１）の「加振部１１から出力される振動指令」とは、例えば、振動指令として出力される駆動電流の波形である。（２）の「振動指令による加振対象である車輪１１１の、回転数において生じる振動」とは、例えば、車輪１１１の回転数の変化を示す波形である。（３）の「路面状態を示す情報」とは、例えば、「低摩擦状態」及び「高摩擦状態」のいずれであるかを示す情報を含む、判定部１３による判定結果として出力される情報である。記憶部１６に記憶されている「対応関係」とは、上記の（１）と（２）との組み合わせと、当該組み合わせに対応する（３）の情報（つまり判定結果）との対応関係である。
　このような対応関係は、ニューラルネットワークを用いた機械学習により予め作成され、記憶部１６に記憶されている。車両１００の走行中に、更なる学習によって上記対応関係が更新されることとしてもよい。つまり、車両１００の製造時等において予め記憶部１６に記憶された対応関係が、以降は更新されずに固定されたまま用いられ続けることとしてもよく、その後の学習により、記憶部１６に記憶された対応関係が更新されて行くこととしてもよい。機械学習は、ベイジアンネットワークやサポートベクタマシン、混合ガウスモデル、決定木、ランダムフォレスト等の学習アルゴリズムを用いてもよく、また、例えば教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の学習アルゴリズムを用いてもよい。複数種類の学習アルゴリズムを用いてもよい。機械学習のために用いられるアルゴリズムが、ソフトウェアのアップデート等によって書き換えられ変更されることとしてもよい。
　図１０に示される一連の処理は、本実施形態に係る判定装置１０により、図３に示される一連の処理に替えて実行されるものである。
　図１０におけるステップＳ０１からステップＳ０７までの処理は、図３におけるステップＳ０１からステップＳ０７とそれぞれ同一である。ステップＳ０７の後は、本実施形態ではステップＳ２１に移行する。
　ステップＳ２１では、ステップＳ０６で取得された振動と、ステップＳ０７で取得された駆動電流の波形と、記憶部１６に記憶されている対応関係と、を参照することで、路面状態の判定結果を取得する処理が、判定部１３によって行われる
　ステップＳ０６で取得された振動、すなわち、車輪１１１の回転数において生じている振動は、上記の（２）に該当する情報である。ステップＳ０７で取得された駆動電流の波形は、上記の（１）に該当する情報である。判定部１３は、これら２つの情報に対応する判定結果を、記憶部１６の対応関係を参照することにより取得する。尚、記憶部１６の対応関係に示される（１）や（２）の情報は、ステップＳ０６やステップＳ０７で取得される情報に対応するように、予めその次元やスケールを合わせておくことが好ましい。
　このように、本実施形態に係る判定装置１０は、振動指令と、車輪１１１の回転数において生じる振動と、路面状態を示す情報と、の対応関係を予め記憶している記憶部１６、を更に備えている。判定部１３は、当該対応関係を参照することにより、車両１００が走行している路面の路面状態を判定するように構成されている。これにより、膨大な教師データによる学習に基づいて、路面状態を正確に把握することができる。
　ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、判定部１３による判定結果を出力する処理が、送信部１５によって行われる。当該処理は、図３のステップＳ１６で行われる処理と同じである。
　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
　本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

Claims (12)

  1. 　車両（１００）が走行する路面の路面状態を判定する判定装置（１０）であって、
    　前記車両が有する車輪（１１１）の回転の振動が生じるよう、振動指令を出力する加振部（１１）と、
    　前記振動指令が出力された際に、前記車輪の回転の振動を取得する振動取得部（１２）と、
    　前記振動指令と、前記振動取得部で取得された振動と、に基づいて、前記路面状態を判定する判定部（１３）と、を備える判定装置。
  2. 　前記車両は、走行のための駆動力を発生させる回転電機（１３１，１３２）を有しており、
    　前記加振部は、前記回転電機の動作を制御する信号として前記振動指令を出力する、請求項１に記載の判定装置。
  3. 　前記加振部は、前記車輪の回転の振動の周波数が、前記車両の共振周波数とは異なる周波数となるように、前記振動指令を出力する、請求項１又は２に記載の判定装置。
  4. 　前記加振部は、前記車輪に駆動力を伝達する経路においてバックラッシが生じない範囲で、前記振動指令を出力する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の判定装置。
  5. 　前記車両は第１回転電機及び第２回転電機を有しており、
    　前記第１回転電機は、前記車両が有する一部の前記車輪を回転させるための駆動力を発生させるものであり、
    　前記第２回転電機は、前記車両が有する他の一部の前記車輪を回転させるための駆動力を発生させるものであり、
    　前記加振部は、
    　前記第１回転電機の動作を制御する信号として前記振動指令を出力すると共に、
    　前記車両の振動が抑制されるよう、前記第２回転電機の動作を制御する信号として制振指令を出力する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の判定装置。
  6. 　前記車両は、走行のための駆動力を発生させる回転電機を有しており、
    　前記振動取得部は、前記車輪の回転の振動を、前記回転電機の回転数の変化に基づいて取得する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の判定装置。
  7. 　前記判定部による判定結果には、前記路面状態が低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるか、を示す情報が含まれる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の判定装置。
  8. 　前記判定部は、
    　前記振動指令に基づいて、前記車輪の回転において生じると予測される振動の波形、である規範波形を算出し、
    　前記規範波形の減衰率と、前記振動取得部で取得された振動の波形の減衰率と、の対比に基づいて、前記路面状態が低摩擦状態及び高摩擦状態のいずれであるかを判定する、請求項７に記載の判定装置。
  9. 　前記判定部による判定結果には、前記車両のスリップ率の変化に対する、前記路面の摩擦係数の変化の傾き、であるμ勾配が含まれる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の判定装置。
  10. 　前記振動指令と、前記車輪の回転の振動と、前記路面状態を示す情報と、の対応関係を記憶している記憶部（１６）、を更に備え、
    　前記判定部は、前記対応関係を参照することにより前記路面状態を判定する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の判定装置。
  11. 　前記判定部による判定結果に基づいて車両の走行を制御する走行制御部（１４）、を更に備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の判定装置。
  12. 　前記判定部による判定結果を外部に送信する送信部（１５）、を更に備える、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の判定装置。
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