JP2009056818A - 車両走行路面状態推定システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に検出できる走行路面状態検出システムを提供する。
【解決手段】遊動輪と駆動輪における回転接線方向のｘ加速度と回転軸方向のｙ加速度をセンサユニット100A,100Bによって検出し、メインユニット200においてこれらの加速度さらにはこれらをベクトル合成したｒ加速度の一定測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度のうちの少なくとも何れか１つを算出し、この算出結果の演算値と、予め記憶部204に記憶させてある走行路面状態毎のパターンデータとしての演算値とを比較して走行路面の状態を推定し、推定結果を上位装置に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両走行時に車両の駆動輪に発生する加速度と遊動輪に発生する加速度を検出して走行路面の状態を推定する車両走行路面状態推定システムに関するものである。

従来、車両において安全走行を行うために注意しなければならない事項として、車両のタイヤ内空気圧を適度な状態に設定することや、タイヤの摩耗状態に注意を払いタイヤの点検を行うことなどがあげられる。

しかしながら、タイヤの点検を行い、タイヤの状態を良好な状態に保っていても、雨天候時に路面が濡れている場合など、路面とタイヤとの間の摩擦力が低下すると、ブレーキをかけたときにスリップして、思わぬ方向に車両が移動してしまい、事故を引き起こすことがあった。

このようなスリップや急発進などによって発生する事故を防止するために、アンチロック・ブレーキ・システム（Anti-Lock Brake System、以下、ＡＢＳと称する）、トラクション・コントロール・システム、さらには、これらに加えてＹＡＷセンサを設けたスタビリティー制御システムなどが開発された。

例えば、ＡＢＳは、各タイヤの回転状態を検出し、この検出結果に基づいて各タイヤがロック状態に入るのを防止するように制動力を制御するシステムである。

タイヤの回転状態として、各タイヤの回転数や、空気圧、歪み等の状態を検出して、この検出結果を制御に用いることが可能である。

このような制御システムの一例としては、例えば、特開平05-338528号公報に開示される自動車のブレーキ装置（以下、特許文献１と称する）、特開2001-018775号公報に開示されるブレーキ制御装置（以下、特許文献２と称する）、特開2001-182578号公報に開示される車両の制御方法および装置（以下、特許文献３と称する）、特開2002-137721号公報に開示される車両運動制御装置（以下、特許文献４と称する）、特開2002-160616号公報に開示されるブレーキ装置（以下、特許文献５と称する）などが知られている。

特許文献１には、ブレーキペダルと連結されるバキュームブースタにバキュームタンクから負圧が供給され、このバキュームタンクにバキュームポンプから負圧が供給され、このバキュームポンプがポンプモータにより駆動されることにより、加速度センサ１４により自動車の減速加速度が所定値に達した状態が検出されたときにバキュームポンプが作動する用のポンプモータを制御して、急激なブレーキ操作時及びその直後のブレーキ操作時における操作フィーリングの変化を防止するブレーキ装置が開示されている。

特許文献２には、ＡＢＳ制御を実行する制御手段を備えたブレーキ制御装置において、制御手段に、車両に発生している横方向加速度を推定する横加速度推定手段と、この横加速度推定手段による推定横加速度と、車両挙動検出手段による推定横加速度と、車両挙動検出手段に含まれる横加速度センサが検出する検出横加速度とを比較し、両者の差が所定値未満であれば舵角に見合った正常旋回中と判定し、前記差が所定値以上であれば非正常旋回中と判定する比較判定手段とを設け、前記制御手段をＡＢＳ制御中に、正常旋回判定時と非正常旋回判定時とで制御を切り替えるようにしたブレーキ制御装置が開示されている。

特許文献３には、車両の減速度および／または加速度を調節するための制御信号が対応の設定値により形成される車両の制御方法および装置において、走行路面傾斜により発生する車両加速度または車両減速度を表わす補正係数が形成され、この補正係数が設定値に重ね合わされて、車両の減速度および／または加速度の設定を改善する車両の制御方法および装置が開示されている。

特許文献４には、複数の車輪を有する車両の実ヨーイング運動状態量として重心点の横すべり角変化速度β’を取得し、その変化速度β’の絶対値が設定値β₀’以上で有れば、ブレーキ液圧ΔＰを左右後輪の何れかのブレーキに作用させることにより、変化速度β’の絶対値が大きいほど値が大きいほど値が大きく且つ変化速度β’の絶対値を減少させる向きのヨーイングモーメントを発生させ、このヨーイングモーメント制御中にも、ブレーキ液圧ΔＰが作用させられた車輪においてスリップ制御が必要か否かの判定を継続し、スリップ制御が必要になれば、ブレーキ液圧ΔＰを抑制することによりスリップ率を適正範囲に保つスリップ制御を行う車両運動制御装置が開示されている。

特許文献５には、車両前後方向の加速度を検出する加速度センサと、各車輪の車輪速度の検出を行う車輪速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとのうち、少なくとも２つを備え、少なくとも２つのセンサからのフィードバックによって目標ブレーキ圧を演算し、この演算結果に基づいて、指示電流演算部で指示電流を演算し、その指示電流をブレーキ駆動用アクチュエータに流し、指示電流の大きさに応じた制動力を発生させることにより、外乱が生じたり、１つのセンサが故障したりしても出力異常を抑制することができるブレーキ装置が開示されている。

さらに、特許第３７８７６０８号公報（特許文献６）に開示されるようにＡＢＳを利用して車輪がロックしたときの走行路面と車輪との間の摩擦を推定し、この推定した摩擦に基づいてＡＢＳの制御パラメータを変更する技術が開示されている。

特許文献６には、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに応じた路面摩擦力情報と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とを得ることができる任意数の第１のセンサを有するＡＢＳ装置であって、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段と、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になるように車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段と、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段とを備えたことを特徴とするＡＢＳ装置が開示されている。

また、特許第３４４８９９５号公報（特許文献７）に開示されるように、加速時において走行路面を車輪がスリップしたときの摩擦を推定し、推定した摩擦に基づいてスロットル開度を制御する技術が知られている。

特許文献７には、エンジンの吸気通路にスロットル弁と直列に配設され、全開位置と所定開度の全閉位置との２段階に切換制御される第２スロットル弁と、車両の駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段と、検出されたスリップ状態に応じて第２スロットル弁を全閉位置に制御して車両の駆動力を減少させる第１の駆動力減少制御手段と、車両走行路面の摩擦係数の状態を検出する路面状態検出手段と、第１の駆動力減少制御手段より応答性良く車両の駆動力を減少制御する第２の駆動力減少制御手段と、第１の駆動力減少制御手段の作動を制限する駆動力減少制御制限手段とを備え、摩擦係数の高い路面状態では、駆動力減少制御制限手段により第１の駆動力減少制御手段の作動を制限し、必要な駆動力減少制御を第２の駆動力減少制御手段で賄うことを特徴とする車両の駆動力制御装置が開示されている。

また、近年では最新鋭のハイテク技術を駆使した安全装備を搭載する乗用車が増えている。例えばミリ波レーダーや赤外線カメラを用い、前方の車両を検知して自動的に減速・停止して追突を防止する機能や、暗い夜道で歩行者を感知して運転手に警告したり或いは減速・停止する機能などの事故回避技術も実用化され始めた。このような技術を用いることにより、車両の追突事故や路肩を歩く人をはねるといった重大事故の発生を回避できるように努めている。
特開平05-338528号公報 特開2001-018775号公報 特開2001-182578号公報 特開2002-137721号公報 特開2002-160616号公報 特許第3787608号公報 特許第3448995号公報

上記のようなアンチロック・ブレーキ・システムを必要とする理由の一つとしては、車両走行する路面の状態変化が挙げられる。天候や環境によって路面状態が変化することにより、車体の振動や安定性の低下、さらにはブレーキの効き具合の変化やブレーキ操作時の車輪のスリップなどが生ずる。このため、路面状態を迅速且つ的確に検出する技術開発が行われている。

しかしながら、例えば、ＡＢＳは開発段階で自動車メーカーが選んだ基準の新車装着用タイヤでパラメータが決定されているが、実用上はタイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面等の状態によって変化するため、単一のパラメータでは最適な制御を望むことは極めて難しい。

さらに、ミリ波レーダーや赤外線カメラを用いた検知結果に基づいて車両の制動制御を行い、追突事故等を防止する場合も、タイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面が乾燥している、濡れている、凍っている等の路面の状態によって、制動を開始してから車両が停止するまでの走行距離が異なるため、適切な制動制御を行うことが難しかった。

また、特許文献６，７に開示される技術では、いずれも制御パラメータを変更できるのは走行開始時或いは低速走行時であり、車両走行中、特に高速走行時にパラメータを変更することは極めて困難なことである。

本発明の目的は上記の問題点に鑑み、車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に検出できる走行路面状態検出システムを提供することである。

本発明は前記目的を達成するために、車両走行時における走行路面の状態を推定する車両走行路面状態推定システムにおいて、車両の駆動輪に設けられ該駆動輪における所定検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する駆動輪加速度センサと、車両の遊動輪に設けられ該遊動輪における前記検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する遊動輪加速度センサと、前記駆動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記駆動輪加速度センサによって検出された加速度の一定の測定時間内の頻度分布を求める第１演算処理手段と、前記遊動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記遊動輪加速度センサによって検出された加速度の前記測定時間内の頻度分布を求める第２演算処理手段と、前記第１演算処理手段によって求めた頻度分布と前記第２演算処理手段によって求めた頻度分布の情報を走行路面の状態毎に記憶している記憶手段と、前記第１演算処理手段によって求めた頻度分布と前記第２演算処理手段によって求めた頻度分布と前記記憶手段の記憶情報とを比較して走行路面の状態を推定し、該推定結果の情報を出力する路面状態推定手段とを備えている車両走行路面状態推定システムを提案する。

また、本発明は前記目的を達成するために、車両走行時における走行路面の状態を推定する車両走行路面状態推定システムにおいて、車両の駆動輪に設けられ該駆動輪における所定検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する駆動輪加速度センサと、車両の遊動輪に設けられ該遊動輪における前記検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する遊動輪加速度センサと、前記駆動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記駆動輪加速度センサによって検出された加速度の一定の測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度のうちの少なくとも何れか１つを算出する演算処理を行い演算値を算出する第１演算処理手段と、前記遊動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記遊動輪加速度センサによって検出された加速度に前記演算処理を行い演算値を算出する第２演算処理手段と、前記第１演算処理手段による演算値と前記第２演算処理手段による演算値の情報を走行路面の状態毎に記憶している記憶手段と、前記第１演算処理手段による演算値と前記第２演算処理手段による演算値と前記記憶手段の記憶情報とを比較して走行路面の状態を推定し、該推定結果の情報を出力する路面状態推定手段とを備えている車両走行路面状態推定システムを提案する。

本発明の車両走行路面状態推定システムによれば、車両走行時における駆動輪に生ずる加速度と遊動輪に生ずる加速度を検出し、これらの加速度の一定測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度を求めることによって車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に推定することができる。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態の車両走行路面状態推定システムにおけるセンサユニット100(100A,100B)とメインユニット200の電気系回路を示すブロック図である。

センサユニット100(100A,100B)は、加速度センサ101、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路102、演算処理部103、送信機104、送信用アンテナ105、受信機106、受信用アンテナ107から構成されている。一方のセンサユニット100Aは車両の駆動輪に設けられ、他方のセンサユニット100Bは車両の遊動輪に設けられ、それぞれ図２に示すように車輪（タイヤ）の回転接線方向ｘと回転軸方向ｙに生ずる加速度を加速度センサ101によって検出できるようにリムに固定されている。尚、図２において、センサユニット100はリム306に固定されており、タイヤ300は、例えば、周知のチューブレスラジアルタイヤであり、本実施形態においてはホイール及びリムを含むものである。タイヤ300は、タイヤ本体305とリム306及びホイール（図示せず）から構成され、タイヤ本体305は周知のキャップトレッド301、アンダートレッド302、ベルト303A,303B、カーカス304等から構成されている。

加速度センサ101は、タイヤ300の回転接線方向ｘに発生する加速度と回転軸方向ｙに発生する加速度を検出してこれらの加速度の値を表すアナログ電気信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換回路102は、加速度センサ101から出力される回転接線方向ｘに発生する加速度に対応するアナログ電気信号と回転軸方向ｙに発生する加速度に対応するアナログ電気信号のそれぞれの値をディジタル値に変換して出力する。

演算処理部103は、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、アンテナ108及び受信機107から自己に固有の識別情報を指定した送信開始命令を受信してから送信停止命令を受信するまでの間を測定時間として、この測定時間の間のみ、Ａ／Ｄ変換回路102から加速度のディジタル値を入力し、このディジタル値を含む所定フォーマットの加速度情報を生成し、この加速度情報を送信機105を介して所定周波数の電波によってアンテナ106から送信する。尚、自己の識別情報は記憶部104に予め記憶されている。

尚、ノイズ等の影響を除去するために加速度センサの出力信号をハイパスフィルタやバンドパスフィルタを通してからＡ／Ｄ変換回路102に入力するようにしても良い。

メインユニット200は、車両の駆動輪と遊動輪との間の車体に設けられ、イグニッションスイッチを介してバッテリーから供給される電力にて動作し、受信用アンテナ201と、受信機202、演算処理部203、記憶部204、送信機205、送信用アンテナ206から構成されている。

受信機202は、アンテナ201を介してセンサユニット100(100A,100B)から送信された加速度情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部203に出力する。

演算処理部203は、例えば周知のＣＰＵを主体として構成され、後述するように、測定時間内に受信機202から加速度情報を入力し、測定時間終了後の測定休止時間に、その加速度の値に基づいて後述する演算値を算出して、この演算値と記憶部204に記憶されているパターンデータとしての演算値とに基づいて走行路面の状態を推定し、この推定結果を車両制御装置等の上位装置に出力する。

記憶部204は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、センサユニット100(100A,100B)のそれぞれの識別情報と、予め実験等によって求めた走行路面の状態に対応した複数の演算値がパターンデータとして記憶されている。

走行路面の状態を推定するために前述したようにメインユニット200の記憶部204には予め走行路面の状態毎に、加速度センサ101によって検出されたタイヤ300の回転接線方向ｘの加速度（以下、ｘ加速度と称する）と回転軸方向ｙの加速度（以下、ｙ加速度と称する）及びこれらのベクトル合成加速度ｒ(以下、ｒ加速度と称する)のそれぞれの測定時間内の平均値、分散値、歪度、尖度、及びｒ加速度の積算値が遊動輪と駆動輪のそれぞれに関してデータパターンとして実験によって求められて予め記憶されている。

例えば、走行路面が乾燥した状態（ＤＲＹ）、濡れた状態（ＷＥＴ）、及び凍った状態（ＩＣＥ）のときの、遊動輪と駆動輪それぞれにおけるｘ加速度の平均値、分散値、歪度、尖度は、図３乃至図６に示す演算値がパターンデータとして記憶部204に記憶されている。

ここで、測定時間内に検出されたｘ加速度がｎ個（ｎは自然数）存在し、それぞれの値がｘ1,ｘ2,…ｘnであるとき、平均値、分散値、歪度、尖度のそれぞれは、次の（１）〜（４）式を用いて求められる。

尚、本実施形態では、これらの演算値を算出する際に、次の４つの積算値すなわち検出加速度の４乗値の積算値と、検出加速度の３乗値の積算値と、検出加速度の２乗値の積算値と、検出加速度の積算値とを求めることにより、上記の（１）〜（４）式を用いて、平均値、分散値、歪度、尖度を瞬時に算出する。

また、上記のパターンデータの他に、図７乃至図１０に示す走行路面が乾燥した状態（ＤＲＹ）、濡れた状態（ＷＥＴ）、及び凍った状態（ＩＣＥ）のときの、遊動輪と駆動輪それぞれにおけるｙ加速度の平均値、分散値、歪度、尖度の演算値、及び、図１１乃至図１４に示す走行路面が乾燥した状態（ＤＲＹ）、濡れた状態（ＷＥＴ）、及び凍った状態（ＩＣＥ）のときの、遊動輪と駆動輪それぞれにおけるｒ加速度の平均値、分散値、歪度、尖度の演算値がパターンデータとして記憶部204に記憶されている。

上記のように、走行路面が乾燥した状態（ＤＲＹ）、濡れた状態（ＷＥＴ）、及び凍った状態（ＩＣＥ）のときの、遊動輪と駆動輪それぞれにおけるｘ加速度、ｙ加速度、ｒ加速度の平均値、分散値、歪度、尖度の演算値は、走行路面の状態に応じた特有のパターンを有しているので、車両走行時に実測した検出値から算出した演算値によって走行路面の状態を推定することができる。

このように走行路面の状態によって特有のデータパターンを有する他の例として、図１５乃至図２６に測定時間内における加速度の出現頻度をスペクトラムで表したものを示す。

図１５は走行路面が濡れている状態におけるｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いたスペクトラムであり、図１６乃至図１８はこのときのｘ加速度とｙ加速度とｒ加速度のそれぞれの出現頻度を横軸を加速度の絶対値、縦軸を頻度として表したものである。また、図１９は走行路面が積雪状態におけるｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いたスペクトラムであり、図２０乃至図２２はこのときのｘ加速度とｙ加速度とｒ加速度のそれぞれの出現頻度を横軸を加速度の絶対値、縦軸を頻度として表したものである。このように、走行路面が濡れている状態のときと積雪状態のときとでは出現頻度のスペクトラムが全く異なっていることがわかる。

また、図２３は走行路面が乾燥している状態のときに車両が時速４０ｋｍで走行したときの測定時間内における遊動輪のｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いた出現頻度のスペクトラムであり、図２４は走行路面が乾燥している状態のときに車両が時速４０ｋｍで走行したときの測定時間内における駆動輪のｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いた出現頻度のスペクトラムであり、図２５は走行路面が濡れている状態のときに車両が時速４０ｋｍで走行したときの測定時間内における遊動輪のｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いた出現頻度のスペクトラムであり、図２６は走行路面が濡れている状態のときに車両が時速４０ｋｍで走行したときの測定時間内における駆動輪のｘ加速度とｙ加速度をベクトル合成したｒ加速度をｘｙ平面に描いた出現頻度のスペクトラムである。このように、走行路面が乾燥している状態のときと濡れている状態のときとでは出現頻度のスペクトラムが全く異なっていることがわかる。

また、図２７は、測定時間内に検出したｒ加速度の絶対値を積算した値を示したグラフであり、時速２０ｋｍ、４０ｋｍ、６０ｋｍ、８０ｋｍで走行したときの積算値である。また、図において、Ａは走行路面が乾燥しているときの遊動輪におけるｒ加速度の絶対値を積算した値を表し、Ｂは走行路面が濡れているときの遊動輪におけるｒ加速度の絶対値を積算した値を表し、Ｃは走行路面が乾燥しているときの駆動輪におけるｒ加速度の絶対値を積算した値を表し、Ｄは走行路面が濡れているときの駆動輪におけるｒ加速度の絶対値を積算した値を表している。このように、ｒ加速度絶対値は乾燥状態に比べ、濡れた状態での値は増加し、かつ走行速度が大きいほどその差が顕著であることがわかる。現在の走行速度を読み込み、そのときのｒ加速度絶対値の積算値を閾値判定することで、路面が濡れているかの判定が可能となる。この実施例の場合、遊動輪のほうが差が顕著であり、遊動輪のみでも判定が可能である。また、走行速度が大きいほど差が顕著であることから、危険度の高い高速走行ほど確実な推定が可能となる。逆に低速では差が小さく判定は難しくなるが、低速走行はもともと危険が少ないので、路面推定が困難であっても問題はない。つまり低速時は路面推定をキャンセルして無線送信回数を減らすことにより、システムの消費電力を低減することが好ましい。

尚、本実施形態においては、図２８に示すように、測定時間ｔ１と測定休止時間を交互に設定し、測定時間ｔ１を０．１秒〜１０秒の範囲内の時間に、測定休止時間ｔ２を５秒〜５分の範囲内の時間にそれぞれ設定している。

次に、本実施形態におけるセンサユニットの処理動作を図２９に示すフローチャートを参照して説明する。

センサユニット100(100A,100B)は、動作を開始するとメインユニット200から自己の識別情報を指定した送信開始命令を受信したか否かを監視し（ＳＡ１）、この送信開始命令を受信したときに測定時間が開始されたものとして、所定のサンプリングタイムでｘ加速度とｙ加速度を検出して（ＳＡ２）、この検出データを自己の識別情報と共にメインユニット200に送信する（ＳＡ３）。この後、メインユニット200から自己の識別情報を指定した送信終了命令を受信したか否かを監視し（ＳＡ４）、受信しないときは上記ＳＡ２，ＳＡ３の処理を繰り返し、受信したときは上記ＳＡ１の処理に移行する。

上記の処理によってセンサユニット100(100A,100B)は、測定時間のみに加速の検出を行い、その検出データをメインユニット200に送信するので、電池等の消費を必要最小限に抑えることができる。

次に、本実施形態におけるメインユニットの路面状態判定処理動作の一例を図３０に示すフローチャートを参照して説明する。

メインユニット200は、動作を開始すると測定時間の計時を開始する（ＳＢ１）と同時にセンサユニット100(100A,100B)のそれぞれに対して識別情報を指定した送信開始命令を送信する（ＳＢ２）。

この後、各センサユニット100(100A,100B)から送信される検出データを受信し、これらの検出データを遊動輪と駆動輪に分けて記憶部204に記憶し（ＳＢ３）、測定時間が終了したか否かを判定する（ＳＢ４）。この判定の結果、測定時間が終了していないときは上記ＳＢ３の処理を繰り返し、終了したときはセンサユニット100(100A,100B)のそれぞれに対して識別情報を指定した送信終了命令を送信する（ＳＢ５）。

次いで、メインユニット200は、測定休止時間の計時を開始し（ＳＢ６）、記憶部204に記憶しておいた検出データをもとに、前述した演算値を算出する（ＳＢ７）。さらに、記憶部204に予め記憶してあるパターンデータを読み出して、上記ＳＢ７の処理によって算出した演算値と比較し（ＳＢ８）、この比較結果から走行路面の状態を推定して（ＳＢ９）、この推定結果を上位装置に出力する（ＳＢ１０）。この後、測定休止時間が終了したか否かを判定して（ＳＢ１１）、終了したときに上記ＳＢ１の処理に移行する。

次に、本実施形態におけるメインユニットの路面状態判定処理動作の他の例を図３１に示すフローチャートを参照して説明する。尚、ここでは上記処理の一部を変えて行っている閾値判定処理の部分について詳述し、上記と同じ処理に関しては説明を省略する。

メインユニット200は、動作を開始すると遊動輪および駆動輪のそれぞれのセンサユニット100A,100Bから検出データを受信し（ＳＣ１）、受信したデータに対してフィルタ処理を行ってノイズ成分を取り除いた後に記憶部204に記憶する（ＳＣ２）。この後、検出データをもとに前述した演算値を算出する（ＳＣ３）。この演算処理では遊動輪と駆動輪のそれぞれのｒ加速度の平均値或いは積算値を算出する。

次に、メインユニット200は、車両走行速度の情報を取得し（ＳＣ４）、車両走行速度が２５ｋｍ／ｈよりも低速であるか否かを判定する（ＳＣ５）。この判定の結果、車両走行速度が２５ｋｍ／ｈよりも低速であるときは、前記ＳＣ１の処理に移行する。ここで、車両走行速度が２５ｋｍ／ｈよりも低速であるときは、路面の違いによる加速度変化が少ないこと、および路面状態の判定を行わなくとも危険性が少ないこと等の理由により、低速での路面状態の判定をキャンセルすることによって無線送信の回数を減らし、消費電力を低減するようにしている。

また、上記ＳＣ５の判定の結果、車両走行速度が２５ｋｍ／ｈ以上であるときは、予め記憶部204に記憶されている遊動輪及び駆動輪のそれぞれについてのｒ加速度演算値の閾値を読み込み（ＳＣ６）、駆動輪の演算値が閾値よりも大きいか否かを判定する（ＳＣ７）。この判定の結果、駆動輪のｒ加速度演算値が閾値以下のときは後述するＳＣ１１の処理に移行し、駆動輪のｒ加速度演算値が閾値よりも大きいときは、遊動輪のｒ加速度演算値が閾値よりも大きいか否かを判定し（ＳＣ８）、遊動輪のｒ加速度演算値が閾値よりも大きいときは走行路面の状態が濡れている（ＷＥＴ）と推定してこの推定結果を出力した後に上記ＳＣ１の処理に移行する（ＳＣ９）。また、ＳＣ８の判定の結果、遊動輪のｒ加速度演算値が閾値以下のときは走行路面の状態が凍っている（ＩＣＥ）と推定してこの推定結果を出力した後に上記ＳＣ１の処理に移行する（ＳＣ１０）。

また、上記ＳＣ７の判定の結果、駆動輪のｒ加速度演算値が閾値以下のときは、遊動輪のｒ加速度演算値が駆動輪のｒ加速度演算値よりも小さいか否かを判定する（ＳＣ１１）。この判定の結果、遊動輪のｒ加速度演算値が駆動輪のｒ加速度演算値よりも小さいときは、走行路面の状態が凍っている（ＩＣＥ）と推定してこの推定結果を出力した後に上記ＳＣ１の処理に移行する（ＳＣ１２）。また、上記ＳＣ１１の判定の結果、遊動輪のｒ加速度演算値が駆動輪のｒ加速度演算値以上のときは、走行路面の状態が乾燥しいる（ＤＲＹ）と推定してこの推定結果を出力した後に上記ＳＣ１の処理に移行する（ＳＣ１３）。

尚、この例では、ｒ加速度の平均値或いは積算値を演算値として用いて路面状態を推定したが、これに限定されることなく、尖度や歪度を演算値として用いても同様に路面状態を推定することができることは言うまでもない。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両走行時における駆動輪に生ずる加速度と遊動輪に生ずる加速度を検出し、これらの加速度の一定測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度を求めることによって車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に推定することができる。従って、本実施形態の走行路面状態推定ステムの推定結果をアンチロック・ブレーキ・システム等の車両走行制御装置に用いることにより、より安全な走行を実現することが可能になる。

尚、上記実施形態では、メインユニット200からの命令により測定時間のみにセンサユニット100(100A,100B)からのデータ送信を行うようにしたが、さらに、車両の走行・非走行を判定して、車両走行時で且つ測定時間であるときのみにセンサユニット100(100A,100B)からのデータ送信を行うようにしても良い。

また、センサユニット100(100A,100B)において前述した４つの積算値を算出し他後に、この４つの積算値とデータ個数ｎを識別情報と共にメインユニット200に送信するようにしても良い。このようにすることによりサンプリングした検出データを個々に送信するよりも送信電力を低減することができ、センサユニット100A,100Bの電力消費量を低減することができ、電池寿命を延ばすことができる。

本発明の一実施形態の車両走行路面状態推定システムにおけるセンサユニットとメインユニットの電気系回路を示すブロック図 本発明の一実施形態におけるセンサユニットの装着例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｘ加速度平均値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｘ加速度分散値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｘ加速度歪度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｘ加速度尖度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｙ加速度平均値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｙ加速度分散値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｙ加速度歪度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｙ加速度尖度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｚ加速度平均値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｚ加速度分散値の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｚ加速度歪度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における路面状態とｚ加速度尖度の関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態における加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態におけるｘ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態におけるｙ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態におけるｒ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が積雪状態における加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が積雪状態におけるｘ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が積雪状態におけるｙ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が積雪状態におけるｒ加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が乾燥状態における遊動輪の加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が乾燥状態における駆動輪の加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態における遊動輪の加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面が濡れた状態における駆動輪の加速度出現頻度スペクトラムの一例を示す図 本発明の一実施形態における走行路面状態と駆動輪及び駆動輪のｒ加速度積算値との関係の一例を示す図 本発明の一実施形態における測定時間と測定休止時間との関係を示す図 本発明の一実施形態におけるセンサユニットの処理動作を説明するフローチャート 本発明の一実施形態におけるメインユニットの路面状態判定処理動作の一例を説明するフローチャート 本発明の一実施形態におけるメインユニットの路面状態判定処理動作の他の例を説明するフローチャート

符号の説明

100,100A,100B…センサユニット、101…加速度センサ、102…アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、103…演算処理部、104…送信機、105…送信用アンテナ、106…受信機、107…受信用アンテナ、200…メインユニット、201…受信用アンテナ、202…受信機、203…演算処理部、204…記憶部、205…送信機、206…送信用アンテナ。

Claims (5)

1. 車両走行時における走行路面の状態を推定する車両走行路面状態推定システムにおいて、
   車両の駆動輪に設けられ該駆動輪における所定検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する駆動輪加速度センサと、
   車両の遊動輪に設けられ該遊動輪における前記検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する遊動輪加速度センサと、
   前記駆動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記駆動輪加速度センサによって検出された加速度の一定の測定時間内の頻度分布を求める第１演算処理手段と、
   前記遊動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記遊動輪加速度センサによって検出された加速度の前記測定時間内の頻度分布を求める第２演算処理手段と、
   前記第１演算処理手段によって求めた頻度分布と前記第２演算処理手段によって求めた頻度分布の情報を走行路面の状態毎に記憶している記憶手段と、
   前記第１演算処理手段によって求めた頻度分布と前記第２演算処理手段によって求めた頻度分布と前記記憶手段の記憶情報とを比較して走行路面の状態を推定し、該推定結果の情報を出力する路面状態推定手段とを備えている
   ことを特徴とする車両走行路面状態推定システム。
2. 車両走行時における走行路面の状態を推定する車両走行路面状態推定システムにおいて、
   車両の駆動輪に設けられ該駆動輪における所定検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する駆動輪加速度センサと、
   車両の遊動輪に設けられ該遊動輪における前記検出方向の加速度を検出して該加速度値に対応する電気信号を出力する遊動輪加速度センサと、
   前記駆動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記駆動輪加速度センサによって検出された加速度の一定の測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度のうちの少なくとも何れか１つを算出する演算処理を行い演算値を算出する第１演算処理手段と、
   前記遊動輪加速度センサから出力される電気信号を入力し、該電気信号に基づいて、前記遊動輪加速度センサによって検出された加速度に前記演算処理を行い演算値を算出する第２演算処理手段と、
   前記第１演算処理手段による演算値と前記第２演算処理手段による演算値の情報を走行路面の状態毎に記憶している記憶手段と、
   前記第１演算処理手段による演算値と前記第２演算処理手段による演算値と前記記憶手段の記憶情報とを比較して走行路面の状態を推定し、該推定結果の情報を出力する路面状態推定手段とを備えている
   ことを特徴とする車両走行路面状態推定システム。
3. 前記駆動輪加速度センサは、前記駆動輪の回転接線方向の第１加速度と前記駆動輪の回転軸に平行な方向の第２加速度とを検出してそれぞれの加速度値に対応する電気信号を出力する手段を有し、
   前記遊動輪加速度センサは、前記遊動輪の回転接線方向の第３加速度と前記遊動輪の回転軸に平行な方向の第４加速度とを検出してそれぞれの加速度値に対応する電気信号を出力する手段を有し、
   前記第１演算処理手段は、前記駆動輪加速度センサによって検出された第１及び第２加速度の一定の測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度のうちの少なくとも何れか１つを算出する演算処理を行い演算値を算出する手段を有し、
   前記第２演算処理手段は、前記遊動輪加速度センサによって検出された第３及び第４加速度に前記演算処理を行い演算値を算出する手段を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両走行路面状態推定システム。
4. 前記駆動輪加速度センサは、前記駆動輪の回転接線方向の第１加速度と前記駆動輪の回転軸に平行な方向の第２加速度とを検出してそれぞれの加速度値に対応する電気信号を出力する手段を有し、
   前記遊動輪加速度センサは、前記遊動輪の回転接線方向の第３加速度と前記遊動輪の回転軸に平行な方向の第４加速度とを検出してそれぞれの加速度値に対応する電気信号を出力する手段を有し、
   前記第１演算処理手段は、前記駆動輪加速度センサによって検出された第１加速度のベクトルと第２加速度のベクトルとを合成したベクトルの絶対値を算出すると共に、該絶対値の一定の測定時間内の積算値又は平均値又は分散値又は歪度又は尖度のうちの少なくとも何れか１つを算出する演算処理を行い演算値を算出する手段を有し、
   前記第２演算処理手段は、前記遊動輪加速度センサによって検出された第３加速度のベクトルと第４加速度のベクトルとを合成したベクトルの絶対値を算出すると共に、該絶対値に前記演算処理を行い演算値を算出する手段を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両走行路面状態推定システム。
5. 前記測定時間が０．１秒〜１０秒の範囲内の時間に設定され、且つ測定時間と次の測定時間との間の測定休止時間が５秒〜５分の範囲内の時間に設定されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両走行路面状態推定システム。

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