JP2001247026A - Road surface friction coefficient deciding device and method therefor - Google Patents
Road surface friction coefficient deciding device and method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は路面摩擦係数判定装
置および方法に関する。さらに詳しくは、４つのタイヤ
車輪の回転情報を用いて路面とタイヤとのあいだの摩擦
係数（路面摩擦係数）を判定することにより、車両の性
能および安全性を高めることができる路面摩擦係数判定
装置および方法に関する。The present invention relates to an apparatus and a method for determining a road surface friction coefficient. More specifically, a road surface friction coefficient determining device that can improve the performance and safety of a vehicle by determining a friction coefficient (road surface friction coefficient) between a road surface and a tire using rotation information of four tire wheels. And methods.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両は、滑りやすい路面で、急加速や急
制動を行なうとタイヤがスリップを起こしスピンなどす
る危険性がある。また急な操舵を行なうと車両が横すべ
りやスピンを起こすおそれがある。2. Description of the Related Art In a vehicle, when the vehicle is suddenly accelerated or braked on a slippery road surface, there is a risk that tires may slip and spin. In addition, if the driver steers suddenly, the vehicle may skid or spin.
【０００３】そこで、従来より、タイヤと路面とのあい
だの制動力が最大値をこえてタイヤがロック状態になる
前に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させて車輪
のロック状態を防止し、最大制動力が得られる車輪の回
転数を制御するアンチロックブレーキ装置などが提案さ
れている（特開昭６０−９９７５７号公報、特開平１−
２４９５５９号公報など参照）。[0003] Conventionally, before the braking force between the tire and the road surface exceeds the maximum value and the tire is locked, the brake torque acting on the wheel is reduced to prevent the wheel from being locked, An anti-lock brake device for controlling the number of rotations of a wheel at which a maximum braking force is obtained has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-99757, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-9957).
249559).
【０００４】たとえば、アンチロックブレーキ装置の制
御では、車両の推定速度および検出した車輪速度（回転
速度）からスリップ率を演算したのち、該演算したスリ
ップ率が予め設定してある基準スリップ率に一致するよ
うにブレーキ力を制御することにより、最大制動力に追
従するように構成されている。For example, in the control of an antilock brake device, a slip ratio is calculated from an estimated vehicle speed and a detected wheel speed (rotational speed), and the calculated slip ratio matches a preset reference slip ratio. The braking force is controlled so as to follow the maximum braking force.
【０００５】このようなＡＢＳ装置などの制御では、路
面の摩擦係数μが利用されている。すなわち路面摩擦係
数μ（路面μ）に応じて、たとえば高μの場合と低μの
場合とで制御内容を変更して最適な制御を行なうように
している。In the control of such an ABS device or the like, the friction coefficient μ of the road surface is used. That is, according to the road surface friction coefficient μ (road surface μ), for example, the control content is changed between the case of high μ and the case of low μ to perform optimal control.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前記特開平６０−９９
７５９号公報の装置では、スリップ発生時の従動輪から
車両加速度を求め、この加速度を用いて路面μを推定し
ている。The above-mentioned JP-A-60-99
In the device disclosed in Japanese Patent No. 759, a vehicle acceleration is obtained from a driven wheel when a slip occurs, and the road surface μ is estimated using the acceleration.
【０００７】すなわち、この公報によれば、スリップ時
には車両加速度をＡとし、車両重量をＷとした場合、車
両の加速に要する駆動力Ｆは、 Ｆ＝Ｗ・Ａ／ｇ で求められる（ｇは重力加速度である）。一方、この駆
動力Ｆは、駆動輪と路面とのあいだの摩擦力により決ま
り、駆動輪に加わる荷重Ｗｒと路面μを用いてＦ＝μ・
Ｗｒと表わすことができる。これら２つの式から路面μ
は、μ＝Ｗ／Ｗｒ・ｇ×Ａとして求められる。That is, according to this publication, when the vehicle acceleration is A and the vehicle weight is W at the time of slip, the driving force F required for accelerating the vehicle can be obtained by F = WAA / g (g is Gravitational acceleration). On the other hand, the driving force F is determined by the frictional force between the driving wheel and the road surface, and is calculated by using the load Wr applied to the driving wheel and the road surface μ to obtain F = μ ·
Wr. From these two equations, the road surface μ
Is determined as μ = W / Wr · g × A.
【０００８】しかし、この式によって求められた路面μ
は、単に従動輪の回転速度を微分して求めた従動輪の加
速度を車両加速度Ａに置き換え、この車両加速度Ａを算
出した時点での路面μであり、実際の路面とタイヤとの
あいだの路面μであるかどうかわからず、確率的にもそ
うでない場合の可能性が圧倒的に高い。However, the road surface μ obtained by this equation
Is the road surface μ at the time of calculating the vehicle acceleration A by replacing the acceleration of the driven wheel obtained by simply differentiating the rotational speed of the driven wheel with the vehicle acceleration A, and the road surface between the actual road surface and the tires. Whether it is μ or not, the probability is very high if it is not.
【０００９】したがって、そのような路面μに基づいて
ＡＢＳなどの各種車両運動制御を行なうと、実際の路面
μに対応した制御ではないため、不適当な制御を実行す
るおそれがある。また、運転手に滑りやすい路面である
ことを警告する場合においても、前記推定した路面μで
は、誤報を発するおそれがある。さらに、路面μによっ
て最大制動力が得られるスリップ率が異なるため、固定
された基準スリップ率で追従制御を行なった場合、逆に
制動距離が長くなったり、タイヤがロックしてしまうお
それがある。Therefore, if various types of vehicle motion control such as ABS are performed on the basis of such a road surface μ, the control does not correspond to the actual road surface μ, and there is a possibility that inappropriate control may be executed. Further, even when the driver is warned of a slippery road surface, a false alarm may be issued on the estimated road surface μ. Furthermore, since the slip ratio at which the maximum braking force is obtained differs depending on the road surface μ, when the follow-up control is performed at a fixed reference slip ratio, the braking distance may be lengthened or the tire may be locked.
【００１０】そこで、本出願人は、車両の前後加減速度
を推定し、その前後加減速度の大きさにより４輪または
駆動輪の平均加減速度の時間的な変化量を層別する方法
を提案している（特願平１１−３４９１０７号）。この
方法では、車両の前後加減速度を推定する際に、加速度
センサ（Ｇセンサ）などの付加的なデータを利用するこ
とにより、前後加減速度を精度良く推定することができ
るため、路面μを精度よく推定することができる。しか
し、Ｇセンサなどの付加的なデータを使用しない場合、
車輪の回転速度から車両の前後加減速度を推定すること
も考えられるが、その場合、２輪駆動車（ＦＦ車やＦＲ
車）では、従動輪の回転数から比較的精度良く推定でき
るのに対し、４輪駆動車では、駆動力がすべての車輪に
かかり車輪回転速度は、必ずしも車両速度と一致しない
ため、その推定精度が低下する惧れがある。Therefore, the present applicant has proposed a method of estimating the longitudinal acceleration / deceleration of a vehicle and stratifying the temporal change of the average acceleration / deceleration of four wheels or driving wheels according to the magnitude of the longitudinal acceleration / deceleration. (Japanese Patent Application No. 11-349107). In this method, when estimating the longitudinal acceleration / deceleration of the vehicle, it is possible to accurately estimate the longitudinal acceleration / deceleration by using additional data such as an acceleration sensor (G sensor). Can be estimated well. However, if you do not use additional data such as G sensor,
It is also conceivable to estimate the longitudinal acceleration / deceleration of the vehicle from the rotational speed of the wheels.
Car) can be estimated relatively accurately from the rotation speed of the driven wheels, whereas in a four-wheel drive car, the driving force is applied to all the wheels, and the wheel rotation speed does not always match the vehicle speed. May decrease.
【００１１】本発明は、車両に従動輪が存在しない場合
でも、４輪の車輪回転速度情報のみから走行中の車両の
路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を精度よく判定でき
る路面摩擦係数判定装置および方法を提供することを目
的とする。The present invention provides a road surface friction coefficient determining apparatus capable of accurately determining a friction coefficient between a road surface and a tire of a running vehicle only from wheel rotational speed information of four wheels even when no driven wheel is present. And a method.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の路面摩擦係数判
定装置は、車両の各車輪の回転速度を検出する回転速度
検出手段と、検出された回転速度に基づいて各車輪の車
輪速度、４輪の平均車輪速度または駆動輪の平均車輪速
度を求める車速演算手段と、前記車輪速度または平均車
輪速度から車輪加減速度を求める加減速演算手段と、該
車輪加減速度の振幅を求める振幅演算手段と、該振幅の
中間値を演算する中間値演算手段と、前記振幅と中間値
との関係に基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係
数を判定する路面摩擦係数判定手段とを備えてなること
を特徴とする。According to the present invention, there is provided a road surface friction coefficient determining device for detecting a rotational speed of each wheel of a vehicle, and a wheel speed of each wheel based on the detected rotational speed. Vehicle speed calculating means for obtaining an average wheel speed of a wheel or an average wheel speed of a driving wheel; acceleration / deceleration calculating means for obtaining a wheel acceleration / deceleration from the wheel speed or the average wheel speed; and amplitude calculating means for obtaining an amplitude of the wheel acceleration / deceleration. Intermediate value calculating means for calculating an intermediate value of the amplitude, and road surface friction coefficient determining means for determining a friction coefficient between a road surface and a tire based on a relationship between the amplitude and the intermediate value. It is characterized by.
【００１３】また本発明の路面摩擦係数判定方法は、車
両の各車輪の回転速度を検出する工程と、検出された回
転速度に基づいて各車輪の車輪速度、４輪の平均車輪速
度または駆動輪の平均車輪速度を求める工程と、前記車
輪速度または平均車輪速度から車輪加減速度を求める工
程と、該車輪加減速度の振幅を求める工程と、該振幅の
中間値を演算する工程と、前記振幅と中間値との関係に
基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定す
る工程を備えてなることを特徴とする。The method for determining a road surface friction coefficient according to the present invention includes the steps of detecting the rotational speed of each wheel of the vehicle, and determining the wheel speed of each wheel based on the detected rotational speed, the average wheel speed of four wheels, or the driving wheel. Calculating the average wheel speed, obtaining the wheel acceleration / deceleration from the wheel speed or the average wheel speed, obtaining the amplitude of the wheel acceleration / deceleration, calculating an intermediate value of the amplitude, Determining a coefficient of friction between the road surface and the tire based on the relationship with the intermediate value;
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の路面摩擦係数判定装置および方法を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and a method for determining a road friction coefficient according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【００１５】図１は本発明の路面摩擦係数判定装置の一
実施の形態を示すブロック図、図２は図１における路面
摩擦係数判定装置の電気的構成を示すブロック図、図３
は車輪加減速度の振幅の絶対値と中間値との関係を示す
説明図、図４はドライアスファルトにおける４輪の車輪
加減速度の振幅の絶対値と中間値との関係を示す図、図
５は圧雪路における４輪の車輪加減速度の振幅の絶対値
と中間値との関係を示す図、図６は氷盤路における４輪
の車輪加減速度の振幅の絶対値と中間値との関係を示す
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a road friction coefficient determining apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an electric configuration of the road friction coefficient determining apparatus in FIG. 1, and FIG.
Is an explanatory diagram showing the relationship between the absolute value and the intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the absolute value and the intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of the four wheels on dry asphalt, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the absolute value and the intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of four wheels on a snow-covered road, and FIG. 6 shows the relationship between the absolute value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of the four wheels and the intermediate value on an icy road. FIG.
【００１６】図１に示すように、本発明の一実施の形態
にかかわる路面摩擦係数判定装置は、４輪車両のタイヤ
ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷおよびＲＲＷにそれぞれ設けら
れた車輪タイヤの回転速度を検出する回転速度検出手段
Ｓを備えており、この車輪速度検出手段Ｓの出力は、Ａ
ＢＳなどの制御ユニット１に伝達される。またこの制御
ユニット１には、図２に示されるように、液晶表示素
子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどの構成された表
示手段である警報表示器２が接続されている。３は運転
者によって、操作される初期化スイッチである。As shown in FIG. 1, a road surface friction coefficient determining apparatus according to one embodiment of the present invention detects the rotational speeds of wheel tires provided on tires FLW, FRW, RLW and RRW of a four-wheeled vehicle. The rotation speed detecting means S is provided.
It is transmitted to a control unit 1 such as a BS. As shown in FIG. 2, the control unit 1 is connected to an alarm display 2 which is a display means such as a liquid crystal display, a plasma display, or a CRT. Reference numeral 3 denotes an initialization switch operated by the driver.
【００１７】前記回転速度検出手段Ｓとしては、電磁ピ
ックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルス
の数から回転速度を測定する車輪速センサまたはダイナ
モのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から
回転速度を測定するものを含む角速度センサなどを用い
ることができる。The rotation speed detecting means S generates power by using a rotation such as a wheel speed sensor or a dynamo which generates a rotation pulse using an electromagnetic pickup or the like and measures the rotation speed from the number of pulses. An angular velocity sensor including one that measures the rotation speed from this voltage can be used.
【００１８】前記制御ユニット１は、図２に示されるよ
うに、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏイン
ターフェイス１ａと、演算処理の中枢として機能するＣ
ＰＵ１ｂと、該ＣＰＵ１ｂの制御動作プログラムが格納
されたＲＯＭ１ｃと、前記ＣＰＵ１ｂが制御動作を行な
う際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き
込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ１ｄとから構
成されている。As shown in FIG. 2, the control unit 1 has an I / O interface 1a required for transmitting and receiving signals to and from an external device, and a C functioning as a center of arithmetic processing.
A PU 1b, a ROM 1c in which a control operation program of the CPU 1b is stored, and a RAM 1d from which data and the like are temporarily written when the CPU 1b performs a control operation, and from which the written data and the like are read. I have.
【００１９】車両が加速または減速する場合、ミクロで
見ると加速と減速の仕方が違うので、高μ路に対し低μ
路では、見かけ上は同じような加速でも車輪速度がばら
つきながら加速している。When the vehicle is accelerating or decelerating, the way of accelerating and decelerating is different from a microscopic point of view.
On the road, the wheel speed is accelerating with the wheel speed fluctuating even with the apparently similar acceleration.
【００２０】このように加速または減速時の車輪の加減
速度のばらつき、すなわち車輪速度のばらつきを考える
と、各車輪のデータ、４輪のデータまたは駆動輪のデー
タで評価するのが好ましい。Considering the variation in the acceleration / deceleration of the wheels during acceleration or deceleration, that is, the variation in the wheel speed, it is preferable to evaluate the data based on the data of each wheel, the data of four wheels, or the data of the driving wheels.
【００２１】したがって、本実施の形態では、前記制御
ユニット１に、第１の解決手段として、前記回転速度検
出手段Ｓにより検出される回転速度に基づいて、ある瞬
間における、各車輪の車輪速度、４輪の平均車輪速度ま
たは駆動輪の平均車輪速度を求める車速演算手段と、前
記車輪速度または平均車輪速度から車輪加減速度を求め
る加減速演算手段と、該車輪加減速度の振幅を求める振
幅演算手段と、該振幅の中間値を演算する中間値演算手
段と、前記振幅と中間値との関係に基づいて、路面とタ
イヤとのあいだの摩擦係数を判定する路面摩擦係数判定
手段とを備えている。なお、前記振幅は、絶対値の振幅
であるのが好ましい。Therefore, in the present embodiment, as a first solution, the control unit 1 controls the wheel speed of each wheel at a certain moment based on the rotation speed detected by the rotation speed detection means S. Vehicle speed calculating means for obtaining an average wheel speed of four wheels or an average wheel speed of driving wheels; acceleration / deceleration calculating means for obtaining a wheel acceleration / deceleration from the wheel speed or the average wheel speed; and amplitude calculation means for obtaining an amplitude of the wheel acceleration / deceleration. And intermediate value calculating means for calculating an intermediate value of the amplitude, and road surface friction coefficient determining means for determining a friction coefficient between the road surface and the tire based on the relationship between the amplitude and the intermediate value. . Preferably, the amplitude is an amplitude of an absolute value.
【００２２】また本実施の形態では、第２の解決手段と
して、前記振幅を中間値に応じて層別を行ない、その層
別された振幅のばらつきを統計的処理を用いて数値化す
る統計演算処理をさらに備えている。前記統計的処理と
は、平均値または標準偏差などを算出する処理である。In this embodiment, as a second solving means, a statistical operation for stratifying the amplitude according to the intermediate value and digitizing the variation of the stratified amplitude using a statistical process. Further processing is provided. The statistical processing is processing for calculating an average value, a standard deviation, or the like.
【００２３】本実施の形態では、前記路面摩擦係数判定
手段により、路面が低μであると判断された場合は、前
記警報表示器２により警報を発する。In this embodiment, when the road surface friction coefficient determining means determines that the road surface is low μ, an alarm is issued by the alarm display 2.
【００２４】以下、本実施の形態の路面摩擦係数判定装
置の動作を手順〜に沿って追って説明する。Hereinafter, the operation of the road friction coefficient determining apparatus according to the present embodiment will be described in order according to the following procedures.
【００２５】車両の４輪タイヤＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬ
ＷおよびＲＲＷのそれぞれの回転速度から車輪速度（Ｖ
１n、Ｖ２n、Ｖ３n、Ｖ４n）を算出する。[0025] Four-wheel tires FLW, FRW, RL of the vehicle
From the rotational speeds of W and RRW, the wheel speed (V
1 n , V 2 n , V 3 n , V 4 n ).
【００２６】たとえば、ＡＢＳセンサなどのセンサから
得られた車両の各車輪タイヤＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷ、
ＲＲＷのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１n、Ｖ
２n、Ｖ３n、Ｖ４nとする。For example, each wheel tire FLW, FRW, RLW,
The wheel speed data at a certain point in the RRW is calculated based on the wheel speeds V1 n , V1
2 n , V 3 n , and V 4 n .
【００２７】ついで４輪の平均車輪速度Ｖｍnまたは
駆動輪の平均車輪速度Ｖｄnを演算する。[0027] calculates the average wheel speed Vd n of the average wheel speed Vm n or driving wheels of followed four wheels.
【００２８】ある時点の４輪の平均車輪速度Ｖｍnと駆
動輪（前輪駆動の場合は前輪）の平均車輪速度Ｖｄnは
つぎの式（１）、（２）により求められる。[0028] There average wheel speed Vm n and the driving wheels of the four wheels at the time the average wheel speed Vd n Hatsugi formula of (front wheels in the case of front wheel drive) (1), obtained by (2).
【００２９】[0029]
【数１】 (Equation 1)
【００３０】ついで前記４輪それぞれの車輪加減速度
Ａｆn（ｆ＝１〜４）、４輪の平均の車輪加減速度Ａｍn
または駆動輪の平均の車輪加減速度Ａｄnを演算する。Next, the wheel acceleration / deceleration Af n (f = 1 to 4) of each of the four wheels, the average wheel acceleration / deceleration Am n of the four wheels
Alternatively, an average wheel acceleration / deceleration Ad n of the drive wheels is calculated.
【００３１】前記４輪それぞれの車輪速度Ｖｆn（ｆ＝
１〜４）、４輪の平均車輪速度Ｖｍnおよび駆動輪の平
均車輪速度Ｖｄnより１つ前の車輪速データを車輪速度
Ａｆn-1、平均車輪速度Ｖｍn-1、Ｖｄn-1とすると、各
車輪の車輪加減速度Ａｆn、４輪と駆動輪の車輪加減速
度Ａｍn、Ａｄnはそれぞれつぎの式（３）、（４）、
（５）で求められる。 Ａｆn＝ａ・（Ｖｆn−Ｖｆn-1）／Δｔ／ｇ ・・・（３） Ａｍn＝ａ・（Ｖｍn−Ｖｍn-1）／Δｔ／ｇ ・・・（４） Ａｄn＝ａ・（Ｖｄn−Ｖｄn-1）／Δｔ／ｇ ・・・（５）The wheel speeds Vf n (f =
1-4), four-wheel average wheel speed Vm n and the previous one than the average wheel speed Vd n of the drive wheel speed data wheel speed Af n-1 of the average wheel speed Vm n-1, Vd n- 1 Then, the wheel acceleration / deceleration Af n of each wheel and the wheel acceleration / deceleration Am n and Ad n of the four wheels and the drive wheel are respectively expressed by the following equations (3), (4),
Required by (5). Af n = a · (Vf n -Vf n-1) / Δt / g ··· (3) Am n = a · (Vm n -Vm n-1) / Δt / g ··· (4) Ad n = a · (Vd n -Vd n -1) / Δt / g ··· (5)
【００３２】ここで、Δｔは車輪速データから算出され
る車輪速度Ｖｆn、Ｖｍn、ＶｄnとＶｆn-1、Ｖｍn-1、
Ｖｄn-1の時間間隔（サンプリング時間）であり、ｇは
重力加速度であり、ａは車輪速度（ｋｍ／ｈ）の単位と
加速度（ｍ／ｓ）の単位を合わせるための定数（１／
３．６）である。前記サンプルング時間としては、たと
えば１秒以下が望ましく、より望ましくは５０ｍｓ以下
とすることができる。[0032] Here, Delta] t the wheel speeds Vf n, Vm n, Vd n and Vf n-1, Vm n- 1 calculated from the wheel speed data,
Vd n−1 is a time interval (sampling time), g is a gravitational acceleration, and a is a constant (1/1) for matching the unit of the wheel speed (km / h) with the unit of the acceleration (m / s).
3.6). The sampling time is, for example, preferably 1 second or less, and more preferably 50 ms or less.
【００３３】ついで４輪それぞれの車輪加減速度、４
輪および駆動輪の車輪加減速度の振幅Ｄｎを算出する。
なお、本実施の形態では、各車輪、４輪および駆動輪の
車輪加減速度の振幅Ｄｎをそれぞれ算出しているが、本
発明においては、いずれかの車輪加減速度の振幅Ｄｎを
算出し、つぎの手順を行なう。Next, the wheel acceleration / deceleration of each of the four wheels,
The amplitude Dn of the wheel acceleration / deceleration of the wheel and the drive wheel is calculated.
In the present embodiment, the amplitude Dn of the wheel acceleration / deceleration of each wheel, four wheels, and the drive wheel is calculated, but in the present invention, the amplitude Dn of any one of the wheel acceleration / deceleration is calculated, and Follow the procedure described above.
【００３４】ここで、振幅は、加減速度の時系列データ
Ａｎの個々の波形のピークトゥピークの変化量（最高最
低振幅値）とすることができる。たとえば、 （Ａn−Ａn-1）×（Ａn-1−Ａn-2）≦０ である場合に、Ｐｉ＝Ａn-1とすると、つぎの式（６）
により振幅Ｄｎを算出する。 Ｄｎ＝Ｐｉ−Ｐｉ-1 ・・・（６）Here, the amplitude can be the peak-to-peak change amount (maximum / minimum amplitude value) of each waveform of the time series data An of the acceleration / deceleration. For example, if (A n −A n−1 ) × (A n−1 −A n−2 ) ≦ 0, and Pi = A n−1 , the following equation (6) is obtained.
To calculate the amplitude Dn. Dn = Pi-Pi -1 (6)
【００３５】ついで前記振幅の中間値Ｍｎと絶対値Ｅ
ｎをつぎの式（７）、（８）から算出する。ここで、振
幅Ｄｎには、正負の振幅が算出されるので、計算上、絶
対値の振幅Ｅｎを用いるのが好ましい。 Ｍｎ＝（Ｐｉ＋Ｐｉ-1）／２ ・・・（７） Ｅｎ＝│Ｄｎ│ ・・・（８）Next, the intermediate value Mn of the amplitude and the absolute value E
n is calculated from the following equations (7) and (8). Here, since the positive and negative amplitudes are calculated as the amplitude Dn, it is preferable to use the absolute value of the amplitude En for calculation. Mn = (Pi + Pi -1 ) / 2 (7) En = │Dn│ (8)
【００３６】ついで前記中間値Ｍｎと絶対値Ｅｎとの
関係をプロットし、このときの絶対値Ｅｎのばらつき方
により、路面μを判定する。Next, the relationship between the intermediate value Mn and the absolute value En is plotted, and the road surface μ is determined based on how the absolute value En varies at this time.
【００３７】すなわち図３に示されるように、絶対値Ｅ
ｎの領域を予め設定されたしきい値Ｓ１、Ｓ２（たとえ
ばＳ１＝０．１５、Ｓ２＝０．２５）を用いてエリア
Ａ、Ｂ、Ｃとし、絶対値Ｅｎのばらつきがどのエリアに
存在するかによって、路面μを判定する。That is, as shown in FIG.
Areas n are defined as areas A, B, and C using preset thresholds S1 and S2 (for example, S1 = 0.15, S2 = 0.25), and in which area the variation of the absolute value En exists. Then, the road surface μ is determined.
【００３８】たとえば、絶対値Ｅｎがしきい値Ｓ１以下
（エリアＡ）であれば高μであり、しきい値Ｓ２以下
（エリアＢ）であれば中μであり、しきい値Ｓ２以上
（エリアＣ）であれば低μである。For example, when the absolute value En is equal to or smaller than the threshold value S1 (area A), the value is high μ. When the absolute value En is equal to or smaller than the threshold value S2 (area B), the value is medium μ. If it is C), it is low μ.
【００３９】したがって、本実施の形態では、前記手順
〜から車輪加減速度の振幅、好ましくは絶対値と中
間値との関係に基づいて、振幅の大きさにより、路面と
タイヤとのあいだの摩擦係数μを判定することができ
る。Therefore, in the present embodiment, the friction coefficient between the road surface and the tire is determined by the magnitude of the amplitude based on the amplitude of the wheel acceleration / deceleration, preferably the relationship between the absolute value and the intermediate value. μ can be determined.
【００４０】しかし、前記車輪加減速度の振幅は、路面
の摩擦係数の大きさに応じて一定の値を示すものではな
く、変動をともなうことが図４、６の結果からわかる。
つまり氷盤路でのデータ（図６）では振幅が大きなデー
タが存在するのと同時にドライアスファルトのデータ
（図４）と同レベルのデータも混在している。However, it can be seen from the results of FIGS. 4 and 6 that the amplitude of the wheel acceleration / deceleration does not show a constant value according to the magnitude of the friction coefficient of the road surface, but rather varies.
That is, in the data on the ice road (FIG. 6), data having a large amplitude exists and at the same time, data of the same level as the data of the dry asphalt (FIG. 4) are also mixed.
【００４１】そこで、本実施の形態では、さらに前記振
幅を中間値に応じて層別を行ない、その層別された振幅
のばらつきを統計的処理、たとえば平均値または標準偏
差などにより数値化し、より正確に路面とタイヤとのあ
いだの摩擦係数μを判定する。Therefore, in this embodiment, the amplitude is further stratified according to the intermediate value, and the dispersion of the stratified amplitude is digitized by statistical processing, for example, by an average value or a standard deviation. The friction coefficient μ between the road surface and the tire is accurately determined.
【００４２】ついで各車輪の車輪加減速度、４輪の車
輪加減速度または駆動輪の車輪加減速度の時系列データ
から得られる中間値Ｍｎの大きさにより絶対値Ｅｎを層
別し、層別された絶対値Ｅｎを数値化する。Then, the absolute values En were stratified by the magnitude of the intermediate value Mn obtained from the time series data of the wheel acceleration / deceleration of each wheel, the wheel acceleration / deceleration of four wheels, or the wheel acceleration / deceleration of the driving wheels, and stratified. The absolute value En is digitized.
【００４３】たとえば、中間値Ｍｎが−０．２Ｇ〜＋
０．２Ｇの範囲を０．０５Ｇ刻みで区切り、それぞれの
範囲内にある絶対値Ｅｎの平均値ＡＶＥまたは標準偏差
σｎを求める。For example, when the intermediate value Mn is between -0.2 G and +
The range of 0.2 G is divided at intervals of 0.05 G, and the average value AVE or the standard deviation σn of the absolute values En within each range is obtained.
【００４４】たとえば、標準偏差σｎはつぎの式（９）
で求められる。For example, the standard deviation σn is given by the following equation (9)
Is required.
【００４５】[0045]
【数２】 (Equation 2)
【００４６】なお、−０．２Ｇ〜＋０．２Ｇとしたの
は、通常の走行状態（急加速および急制動を行なわない
状態）では、この程度の加減速度しか出ないので、通常
の走行で路面μを判定できることを示している。また加
速や急制動を行なえば、タイヤがスリップし、路面が滑
りやすいかどうかは他にも判定する方法がある。The reason for setting -0.2G to + 0.2G is that in a normal running state (a state in which rapid acceleration and sudden braking are not performed), only such a degree of acceleration / deceleration can be obtained. This indicates that μ can be determined. If acceleration or sudden braking is performed, there is another method for determining whether the tire slips and the road surface is slippery.
【００４７】ついで平均値ＡＶＥまたは標準偏差σｎ
に対して、予め、それぞれの所定のしきい値Ｌを設定し
ておき、そのしきい値Ｌをこえたら低μ路であると判定
する。またはしきい値を２つ設定し、しきい値Ｌ１未満
ならば高μ路（たとえばドライアスファルト）、Ｌ１以
上Ｌ２未満ならば中μ路（たとえば雪上路）、Ｌ２以上
ならば低μ路（たとえば氷上路）であると判定する。Next, the average value AVE or the standard deviation σn
, A predetermined threshold value L is set in advance, and if the threshold value L is exceeded, it is determined that the road is a low μ road. Alternatively, two thresholds are set, and a high μ road (for example, dry asphalt) if the threshold value is less than L1, a medium μ road (for example, a snowy road) if L1 or more and less than L2, and a low μ road (for example, a snowy road) if L2 or more. (Ice road).
【００４８】つぎに路面の情報（滑りやすいなど）を
運転手に警報する。Next, the driver is warned of road surface information (such as slipperiness).
【００４９】さらには、路面の状態をＡＢＳ装置やＴＲ
Ｃ装置などの制御に使用する。Further, the condition of the road surface can be checked by an ABS device or a TR.
Used to control the C device.
【００５０】つぎに本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to only these examples.
【００５１】[0051]
【実施例】まず４輪駆動車の４輪タイヤとして、スタッ
ドレスタイヤ（住友ゴム工業（株）製 グラスピックＨ
Ｓ−１）を使用し、車両をドライアスファルト路Ｒ１、
圧雪路Ｒ２および氷盤路Ｒ３を直進走行させた。このと
きの走行条件は、各路面とも２０ｋｍ／ｈからのゆっく
りした加速走行（加速度０．１Ｇ以下）である。車輪の
車輪速度のサンプリング時間は、加速と減速は、ミクロ
的に見なければいけないので、たとえば１秒ではサンプ
リング時間が長すぎるため、４０ｍｓとした。EXAMPLES First, a studless tire (Glass Pick H manufactured by Sumitomo Rubber Industries, Ltd.) was used as a four-wheel tire for a four-wheel drive vehicle.
Using S-1), the vehicle is placed on dry asphalt road R1,
The vehicle traveled straight on the snow-covered road R2 and the ice-covered road R3. The running condition at this time is a slow acceleration running (acceleration of 0.1 G or less) from 20 km / h on each road surface. The sampling time of the wheel speed of the wheel was set to 40 ms because acceleration and deceleration must be viewed microscopically. For example, a sampling time of 1 second is too long.
【００５２】回転速度検出手段から出力される車輪速パ
ルスに基づいて、車輪速度を取り込み、４輪の平均車輪
速度を算出したのち、４輪の平均車輪加減速度の時系列
データを算出し、その波形の振幅（ピークトゥピーク値
の変化量）とその振幅の中間値を計算する。Based on the wheel speed pulse output from the rotation speed detecting means, the wheel speed is taken in, the average wheel speed of the four wheels is calculated, and the time series data of the average wheel acceleration / deceleration of the four wheels is calculated. The amplitude of the waveform (the amount of change in the peak-to-peak value) and the intermediate value of the amplitude are calculated.
【００５３】前記すべてのデータは、４０ｍｓ毎にサン
プリングされるとともに、演算される。前記車輪加減速
度の振幅のデータを振幅の中間値の大きさによって層別
を行ない、一定の範囲内に所定の個数蓄積されると、さ
らにその所定の個数の標準偏差σｎを求め、制御ユニッ
ト内に保存しておく。All the data are sampled and calculated every 40 ms. The data of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration is stratified according to the magnitude of the intermediate value of the amplitude, and when a predetermined number is accumulated within a certain range, the standard deviation σn of the predetermined number is further obtained. To save.
【００５４】その結果を図４〜６にあるように、各路面
（Ｒ１〜Ｒ３）の車輪加減速度の振幅の絶対値Ｅｎと振
幅の中間値Ｍｎの関係として示す。図４〜６に示される
ように、摩擦係数が低い路面（氷盤路＜圧雪路＜ドライ
アスファルト路）ほど加減速度の振幅の絶対値Ｅｎのば
らつきが大きくなっていることがわかる。The results are shown as a relationship between the absolute value En of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of each road surface (R1 to R3) and the intermediate value Mn of the amplitude, as shown in FIGS. As shown in FIGS. 4 to 6, it can be seen that the dispersion of the absolute value En of the acceleration / deceleration amplitude becomes larger on a road surface having a lower friction coefficient (an ice-covered road <a snow-covered road <a dry asphalt road).
【００５５】つぎに、この振幅の絶対値Ｅｎのばらつき
の大きさを数値化するために、５０個蓄積されたときの
標準偏差σｎを求めたのが表１である。すなわち、中間
値Ｍｎが−０．０２Ｇ〜＋０．０２Ｇ（範囲Ｉ）、＋
０．０２Ｇ〜＋０．０６Ｇ（範囲II）、＋０．０６Ｇ〜
＋０．１Ｇ（範囲III）において、振幅の絶対値Ｅｎが
それぞれ５０個蓄積されたときの標準偏差σｎの値を示
している。Next, in order to quantify the magnitude of the variation of the absolute value En of the amplitude, Table 1 shows the standard deviation σn when 50 pieces are accumulated. That is, the intermediate value Mn is -0.02G to + 0.02G (range I), +
0.02G to + 0.06G (range II), + 0.06G to
At +0.1 G (range III), the value of the standard deviation σn when 50 absolute values of the amplitude En are accumulated is shown.
【００５６】[0056]
【表１】 [Table 1]
【００５７】ここで、表２に示すように前記標準偏差σ
ｎに対して、予めしきい値を２つ（たとえば範囲IIにお
いてＬ１＝０．０３とＬ２＝０．０６）設定しておくこ
とにより、振幅の絶対値Ｅｎの標準偏差σｎがどの層Ａ
Ｒ１、ＡＲ２、ＡＲ３に入っているかで、路面μを判定
することができる。Here, as shown in Table 2, the standard deviation σ
By setting two thresholds in advance (for example, L1 = 0.03 and L2 = 0.06 in the range II), the standard deviation σn of the absolute value En of the amplitude is
The road surface μ can be determined based on whether the vehicle is in R1, AR2, or AR3.
【００５８】[0058]
【表２】 [Table 2]
【００５９】そして、この推定された路面μの情報をＡ
ＢＳ装置やＴＲＣ装置などに用いることにより、路面μ
に応じた最適な制御を行なうことができる。また、低μ
路と判断された場合、運転手に滑りやすい路面であると
注意を促すことができる。Then, the information of the estimated road surface μ is represented by A
Road surface μ by using for BS equipment and TRC equipment
The most suitable control can be performed according to. In addition, low μ
If it is determined that the road is a road, the driver can be warned that the road is slippery.
【００６０】[0060]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
車両の加減速度を推定しなくても、４輪駆動車の４輪の
車輪回転速度情報のみで路面μを精度よく判別できる。As described above, according to the present invention,
Even if the acceleration / deceleration of the vehicle is not estimated, the road surface μ can be accurately determined only from the wheel rotation speed information of the four wheels of the four-wheel drive vehicle.
【図１】本発明の路面摩擦係数判定装置の一実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a road surface friction coefficient determining apparatus according to the present invention.
【図２】図１における路面摩擦係数判定装置の電気的構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the road surface friction coefficient determining device in FIG.
【図３】車輪加減速度の振幅の絶対値と中間値との関係
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a relationship between an absolute value and an intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration.
【図４】ドライアスファルトにおける４輪の車輪加減速
度の振幅の絶対値と中間値との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the absolute value and the intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of four wheels on dry asphalt.
【図５】圧雪路における４輪の車輪加減速度の振幅の絶
対値と中間値との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an absolute value and an intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of four wheels on a snowy road.
【図６】氷盤路における４輪の車輪加減速度の振幅の絶
対値と中間値との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the absolute value and the intermediate value of the amplitude of the wheel acceleration / deceleration of four wheels on an icy road.
１ 制御ユニット ２ 警報表示器 ３ 初期化スイッチ ＦＬＷ、ＦＲＷ、ＲＬＷ、ＲＲＷ タイヤ Reference Signs List 1 control unit 2 alarm display 3 initialization switch FLW, FRW, RLW, RRW tire
Claims (4)
速度検出手段と、検出された回転速度に基づいて各車輪
の車輪速度、４輪の平均車輪速度または駆動輪の平均車
輪速度を求める車速演算手段と、前記車輪速度または平
均車輪速度から車輪加減速度を求める加減速演算手段
と、該車輪加減速度の振幅を求める振幅演算手段と、該
振幅の中間値を演算する中間値演算手段と、前記振幅と
中間値との関係に基づいて、路面とタイヤとのあいだの
摩擦係数を判定する路面摩擦係数判定手段とを備えてな
る路面摩擦係数判定装置。1. A rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of each wheel of a vehicle, and obtaining a wheel speed of each wheel, an average wheel speed of four wheels, or an average wheel speed of drive wheels based on the detected rotational speed. Vehicle speed calculation means, acceleration / deceleration calculation means for calculating wheel acceleration / deceleration from the wheel speed or average wheel speed, amplitude calculation means for obtaining the amplitude of the wheel acceleration / deceleration, and intermediate value calculation means for calculating an intermediate value of the amplitude; A road surface friction coefficient determining device for determining a friction coefficient between a road surface and a tire based on a relationship between the amplitude and the intermediate value.
い、その層別された振幅のばらつきを統計的処理を用い
て数値化する演算処理をさらに備えており、前記路面摩
擦係数判定手段により、予め設定しておいたしきい値と
比較することにより、路面とタイヤとのあいだの摩擦係
数を判定する請求項１記載の路面摩擦係数判定装置。2. The road surface friction coefficient determining means, further comprising an arithmetic process for stratifying the amplitude according to an intermediate value, and digitizing a variation in the stratified amplitude using a statistical process. The road surface friction coefficient determining device according to claim 1, wherein the friction coefficient between the road surface and the tire is determined by comparing the threshold value with a preset threshold value.
と、検出された回転速度に基づいて各車輪の車輪速度、
４輪の平均車輪速度または駆動輪の平均車輪速度を求め
る工程と、前記車輪速度または平均車輪速度から車輪加
減速度を求める工程と、該車輪加減速度の振幅を求める
工程と、該振幅の中間値を演算する工程と、前記振幅と
中間値との関係に基づいて、路面とタイヤとのあいだの
摩擦係数を判定する工程を備えてなる路面摩擦係数判定
方法。Detecting a rotational speed of each wheel of the vehicle; determining a wheel speed of each wheel based on the detected rotational speed;
Determining the average wheel speed of the four wheels or the average wheel speed of the driving wheels; determining the wheel acceleration / deceleration from the wheel speed or the average wheel speed; determining the amplitude of the wheel acceleration / deceleration; And a step of determining a friction coefficient between the road surface and the tire based on the relationship between the amplitude and the intermediate value.
い、その層別された振幅のばらつきを統計的処理を用い
て数値化する工程をさらに備えており、前記路面摩擦係
数判定手段により、予め設定しておいたしきい値と比較
することにより、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を
判定する請求項３記載の路面摩擦係数判定方法。4. The method according to claim 1, further comprising a step of stratifying the amplitude according to an intermediate value, and quantifying a variation in the stratified amplitude by using a statistical process. 4. The road surface friction coefficient determining method according to claim 3, wherein the friction coefficient between the road surface and the tire is determined by comparing the threshold value with a preset threshold value.
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|---|---|---|---|
| JP2000058920A JP2001247026A (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Road surface friction coefficient deciding device and method therefor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095429A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Road surface condition detection system, active suspension system, anti-lock brake system, and sensor unit for the road surface condition detection system |
-
2000
- 2000-03-03 JP JP2000058920A patent/JP2001247026A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095429A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Road surface condition detection system, active suspension system, anti-lock brake system, and sensor unit for the road surface condition detection system |
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