JP2022184143A - 路面の状態の判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】閾値の設定が容易であり、精度よく路面の状態を判定する方法を提供する。
【解決手段】判定方法は、車両が走行する路面の状態を判定する方法であって、以下のことを含む。・前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得すること。・前記車両の駆動力を順次取得すること。・順次取得される前記タイヤの回転情報速度に基づいてスリップ比を算出すること。・所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出すること。・前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記車両が走行する路面の状態を判定すること。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両が走行する路面の状態を判定する判定方法、装置及びプログラムに関する。

特許文献１は、車両が走行する路面の状態を判定する装置を開示する。特許文献１では、駆動輪の平均車輪速度と車体速度から求められるスリップ率と、車両の加速度とのデータから、スリップ率の車体加速度に対する１次の回帰係数Ｋ１と、車体加速度のスリップ率に対する１次の回帰係数Ｋ２とを算出する。このとき使用するスリップ率及び加速度のデータは、車両の旋回半径が所定の値よりも大きい場合に取得されたデータである。そして、これらの係数を乗算した相関係数が所定の閾値以上となる場合に回帰係数Ｋ１の値を更新するとともに、回帰係数Ｋ１の値に基づいて路面が滑りやすいか否かを判定する。

特開２００２－３６２３４５号公報

特許文献１に開示される装置では、車両の走行中に、車両の旋回半径が所定の値よりも大きい場合であって、上述した相関係数が所定の値以上となる場合の回帰係数をまず記憶することが必要となる。すなわち、特許文献１に開示される装置では、相関係数が所定の値とならない条件で車両が走行する限り、路面の状態を判定するための適切な回帰係数Ｋ１を取得することができない。つまり、車両の走行開始から車両が走行する路面の状態が次々に変化し、データがばらつくような場合は、路面の状態の判定のための回帰係数Ｋ１が取得できないため、路面の状態を判定できない可能性がある。

本発明は、判定のためのパラメータの閾値を車両の走行中に取得しなくても路面の状態を判定することが可能な判定方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１観点に係る判定方法は、車両が走行する路面の状態を判定する方法であって、以下のことを含む。
・前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得すること。
・前記車両の駆動力を順次取得すること。
・順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出すること。
・所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出すること。
・前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記車両が走行する路面の状態を判定すること。

本発明の第２観点に係る判定方法は、第１観点に係る判定方法であって、前記信頼幅を算出することは、前記所定の区間における複数の車両について信頼幅を算出することを含む。また、前記路面の状態を判定することは、前記所定の区間において算出された前記信頼幅の平均値が所定の閾値以上であるとき、前記路面が滑りやすい状態であると判定することを含む。

本発明の第３観点に係る判定方法は、第１観点又は第２観点に係る判定方法であって、前記信頼幅を算出することは、前記所定の区間における複数の車両について信頼幅を算出することを含む。また、前記路面の状態を判定することは、前記所定の区間において算出された前記信頼幅の分散が所定の閾値以上であるとき、前記路面が滑りやすい状態であると判定することを含む。

本発明の第４観点に係る判定方法は、第１観点から第３観点のいずれかに係る判定方法であって、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出することの前に、前記スリップ比と前記駆動力との測定誤差を除去するためのフィルタリングを行うことをさらに含む。

本発明の第５観点に係る判定装置は、車両が走行する路面の状態を判定する装置であって、回転速度取得部と、駆動力取得部と、スリップ比算出部と、信頼幅算出部と、判定部とを備える。回転速度取得部は、前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する。駆動力取得部は、前記車両の駆動力を順次取得する。スリップ比算出部は、順次取得される前記タイヤの回転情報速度に基づいてスリップ比を算出する。信頼幅算出部は、所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係を表す回帰式及び信頼幅を算出する。判定部は、前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記路面の状態を判定する。

本発明の第６観点に係る判定プログラムは、車両が走行する路面の状態を判定する判定プログラムであって、以下のことをコンピュータに実行させる。
・前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得すること。
・前記車両の駆動力を順次取得すること。
・順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出すること。
・所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出すること。
・前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記車両が走行する路面の状態を判定すること。

駆動力とスリップ比の回帰分析は、滑りにくい路面で安定し、滑り易い路面で不安定となることが分かっている。本発明は、この性質を利用して路面の状態を判定する。このため、車両の走行当初から安定した回帰分析が可能なデータが取得できない場合であっても、その路面の状態を判定することができる。

本実施形態に係る判定装置としての制御ユニットが車両に搭載された様子を示す模式図。 実施形態に係る制御ユニットの電気的構成を示すブロック図。 実施形態に係る路面の状態の判定処理の流れを示すフローチャート。 信頼幅の算出処理を説明する図。 信頼幅の算出処理を説明する図。 変形例に係る路面の状態の判定システムの電気的構成を示すブロック図。 実験結果を表すグラフ。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る判定装置、方法及びプログラムについて説明する。

＜１．判定装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る判定装置としての制御ユニット２が車両１に搭載された様子を示す模式図である。車両１は、四輪車両であり、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲを備えている。車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが装着されている。本実施形態に係る車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）であり、前輪タイヤＴ_FL，Ｔ_FRが駆動輪タイヤであり、後輪タイヤＴ_RL，Ｔ_RRが従動輪タイヤである。

制御ユニット２は、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度の情報に基づいて、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRのスリップのし易さを表すスリップ比Ｓを算出し、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆの回帰分析の信頼幅に基づいて、車両１が走行する路面の状態を判定する。ここでいう路面の状態の判定とは、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが滑りにくい路面であるか、滑り易い路面であるかの判定である。滑りにくい路面の例としては、乾いたアスファルト等が挙げられ、滑り易い路面の例としては、凍結路面、積雪路面及び濡れた路面等が挙げられる。路面の状態の情報は、様々な用途に応用することができ、例えば、車両の走行を制御する各種制御や、路面の状態についての道路マップの作成等に用いることができる。車両の走行を制御する各種制御には、例えば、ハイドロプレーニング等についてのドライバーへの警報、ブレーキシステムの制御、車間距離の制御等が含まれる。

車両１のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RR（より正確には、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）には、各々、車輪速センサ６が取り付けられており、車輪速センサ６は、自身の取り付けられた車輪に装着されたタイヤの回転速度（すなわち、車輪速）Ｖ１～Ｖ４を検出する。Ｖ１～Ｖ４は、それぞれ、タイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度である。車輪速センサ６としては、走行中の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの車輪速を検出できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。例えば、電磁ピックアップの出力信号から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできるし、ダイナモのように回転を利用して発電を行い、このときの電圧から車輪速を測定するタイプのセンサを用いることもできる。車輪速センサ６の取り付け位置も、特に限定されず、車輪速の検出が可能である限り、センサの種類に応じて、適宜、選択することができる。車輪速センサ６は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。車輪速センサ６で検出された回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報は、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

また、車両１には、車両１のホイールトルクＷＴを検出するホイールトルクセンサ４（以下、単にトルクセンサ４とも称する）が取り付けられている。トルクセンサ４としては、車両１の加速度αを検出できる限り、その構造も取り付け位置も特に限定されない。トルクセンサ４は、制御ユニット２に通信線５を介して接続されている。トルクセンサ４で検出されたホイールトルクＷＴの情報は、回転速度Ｖ１～Ｖ４の情報と同様、リアルタイムに制御ユニット２に送信される。

図２は、制御ユニット２の電気的構成を示すブロック図である。制御ユニット２は、車両１に搭載されており、図２に示されるとおり、Ｉ／Ｏインターフェース１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置１５を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース１１は、車輪速センサ６、加速度センサ７及び表示器３等の外部装置との通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ１３には、車両１の各部の動作を制御するためのプログラム９が格納されている。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３からプログラム９を読み出して実行することにより、仮想的に回転速度取得部２１、駆動力取得部２２、スリップ比算出部２３、信頼幅算出部２４、及び判定部２５として動作する。各部２１～２５の動作の詳細は、後述する。記憶装置１５は、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成される。なお、プログラム９の格納場所は、ＲＯＭ１３ではなく、記憶装置１５であってもよい。ＲＡＭ１４及び記憶装置１５は、ＣＰＵ１２の演算に適宜使用される。

表示器３は、ユーザ（主として、ドライバー）に警報を含む各種情報を出力することができ、例えば、液晶表示素子、液晶モニター、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等、任意の態様で実現することができる。表示器３の取り付け位置は、適宜選択することができるが、例えば、インストルメントパネル上等、ドライバーに分かりやすい位置に設けることが好ましい。制御ユニット２がカーナビゲーションシステムに接続される場合には、カーナビゲーション用のモニターを表示器３として使用することも可能である。表示器３としてモニターが使用される場合、警報はモニター上に表示されるアイコンや文字情報とすることができる。

＜２．路面の状態の判定処理＞
以下、図３を参照しつつ、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRのスリップ比Ｓと車両１の駆動力Ｆとの回帰分析に基づき、車両１が走行する路面の状態を判定する判定処理について説明する。この判定処理は、車両１の電気系統に電源が投入されている間、実行される。

ステップＳ１では、回転速度取得部２１が、走行中のタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの回転速度Ｖ１～Ｖ４を取得する。回転速度取得部２１は、所定のサンプリング周期における車輪速センサ６からの出力信号を受信し、これを回転速度Ｖ１～Ｖ４に換算する。

ステップＳ２では、駆動力取得部２２が、車両１の駆動力Ｆを取得する。駆動力取得部２２は、まず所定のサンプリング周期におけるトルクセンサ４からの出力信号を受信し、これをホイールトルクＷＴに換算する。

ステップＳ３では、スリップ比算出部２３が、回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが路面の状態を判定するのに有効か否かを判定する。これは、路面状態の判定の精度に好ましくない影響を及ぼす可能性がある場合に取得されたデータを有効でないと判定し、それ以外の場合に取得されたデータを有効であると判定するステップである。路面状態の判定の精度に好ましくない影響を及ぼす可能性がある場合としては、例えば車両１のブレーキが作動している場合が挙げられる。スリップ比算出部２３は、例えばブレーキ制御システムからの出力信号に基づいてブレーキが動作中であるか否かを判定することができる。スリップ比算出部２３が、データが有効であると判定すると、処理はステップＳ４に進む。一方、スリップ比算出部２３が、データが有効でないと判定すると、これまでの回転速度Ｖ１～Ｖ４及びホイールトルクＷＴのデータが破棄され、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ４では、駆動力取得部２２が、換算されたホイールトルクＷＴから、車両１の駆動力Ｆを算出する。駆動力Ｆは、例えばホイールトルクＷＴをタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRの半径で除することにより算出することができる。

次のステップＳ５では、スリップ比算出部２３が、回転速度Ｖ１～Ｖ４に基づいて、スリップ比Ｓを算出する。本実施形態では、スリップ比Ｓは、（駆動輪の速度－車体速度）／車体速度として算出され、車体速度として、従動輪の速度が用いられる。スリップ比Ｓは、本実施形態では、以下のとおり定義される。
Ｓ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２）－（Ｖ３＋Ｖ４）｝／（Ｖ３＋Ｖ４）

ステップＳ４及びステップＳ５が実行された後であって、次の処理が実行される前に、ステップＳ４で算出された駆動力Ｆと、ステップＳ５で算出されたスリップ比Ｓに対し、測定誤差を除去するためのフィルタリングが行われてもよい。

連続して実行されるステップＳ１～Ｓ５において取得される回転速度Ｖ１～Ｖ４、ホイールトルクＷＴ、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆのデータは、同時刻又は概ね同時刻に取得されたデータセットとして取り扱われ、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存される。ステップＳ６では、信頼幅算出部２４が、所定の区間分のデータセットがＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存されたか否かを判定する。ここで、所定の区間とは、所定の距離Ｌごとに区切られる区間であり、信頼幅算出部２４は、車両１が距離Ｌだけ進む分のデータセットがＲＡＭ１４又は記憶装置１５に蓄積したか否かを判定する。車両１が進んだ距離は、回転速度Ｖ３及びＶ４から導出してもよいし、車両１に搭載されているカーナビゲーションシステム等が受信する、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）等の測位信号から導出してもよい。

信頼幅算出部２４は、最後に所定の区間分のデータセットが蓄積されたと判定されて以降、車両１がさらに距離Ｌだけ進んだと判定される場合、最新の所定の区間分のデータセットがＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存されたと判定する。この場合、処理はステップＳ７に進む。一方、信頼幅算出部２４は、最後に所定の区間分のデータセットが蓄積されたと判定されて以降、車両１が進んだ距離が距離Ｌに満たないと判定される場合、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存された最新の所定の区間分のデータセットが不足であると判定し、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ７では、信頼幅算出部２４が、所定の区間分の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットに基づいて駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの回帰式並びに信頼幅Ｙの算出を行う。駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットは、路面の状態の判定時である現在及びそれよりも前の期間におけるスリップ比Ｓ及び駆動力Ｆの多数のデータセットである。以下、所定の区間分の多数のデータセットの個数をＮで表す。信頼幅算出部２４は、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓが以下の式（１）で表される線形関係にあるとして、所定の区間分の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓのデータセットの回帰式を特定する回帰係数ａ及びｂをまず算出する。ａは、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの傾きであり、ｂは、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓの切片である。回帰係数ａ及びｂは、例えば、最小二乗法等の方法で算出することができる。
Ｓ＝ａＦ＋ｂ （１）

また、信頼幅算出部２４は、以下の手順に従って、信頼幅Ｙを算出する。本実施形態における信頼幅Ｙは、求められた回帰式の残差の分布に対する信頼区間の幅を表し、後述するように、回帰分析の安定性を反映する指標として用いられる。まず、Ｎ個のデータセットに含まれる駆動力Ｆ_n（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を、上述の式（１）に順次代入し、駆動力Ｆ_nに対するスリップ比Ｓの予測値（ａＦ_n＋ｂ）を順次算出する（図４Ａ参照）。次に、Ｎ個のデータセットに含まれるスリップ比Ｓ_nについて、算出されたＮ個のスリップ比Ｓの予測値に対する差分、すなわち残差ｅ_n（ｎ＝１，２，…，Ｎ）をそれぞれ算出する（図４Ｂ参照）。残差ｅ_nは、｛Ｓ_n－（ａＦ_n＋ｂ）｝で算出することができ、正規分布に従うものと仮定する。次に、以下の式に従って、残差ｅ_nの分散ｓ²を算出する。ただし、式中のｅ_aveは残差ｅ_nの平均を表す。

続いて、自由度（Ｎ－１）のｔ分布の「ｔα_/2」を取得する。ｔα_/2とは、自由度（Ｎ－１）のｔ分布における上側確率がα／２となる値であり、公知のｔ分布表から取得することができる。このためのｔ分布表は予めＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存することができる。そして、ｔα_/2に基づき、α％信頼区間を定める下限ｅ_minと上限ｅ_maxとを、それぞれ以下の式に従って算出する。

信頼幅Ｙは、信頼区間の幅であるため、（ｅ_max－ｅ_min）により算出することができる。なお、同一の区間における１回の回帰分析に使用するデータセット数を予め定めておき、ｔα_/2を定数として予めＲＡＭ１４又は記憶装置１５に保存しておくことで、データセット数、残差の平均ｅ_ave、分散ｓ²、及びｔα_/2から直接信頼幅Ｙを算出することもできる。また、αは０．９９，０．９５等、適宜選択し、予め設定することができる。

信頼幅算出部２４が信頼幅Ｙを算出する理由は、以下のような理由による。車両１が、摩擦係数が高くタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが滑りにくい路面（このような路面は、高μ路とも称される）を走行する場合、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓのばらつきは小さくなる。このため、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓのデータセットに基づく回帰分析は安定しており、信頼幅Ｙが相対的に小さくなる。これに対して、車両１が、摩擦係数が低くタイヤＴ_FL，Ｔ_FR，Ｔ_RL，Ｔ_RRが滑り易い路面（このような路面は、低μ路とも称される）を走行する場合、駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓのばらつきは大きくなる。このため、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓのデータセットに基づく回帰分析は安定しておらず、信頼幅Ｙは相対的に大きくなる。実施例において後述する実験は、以上のことを裏付けており、高μ路と低μ路とでは信頼幅Ｙに明確な差が現れることが分かった。このため、路面状態の判定閾値の設定が容易であり、判定精度の向上も期待される。

ところで、式（１）の回帰係数を精度よく算出するためには、スリップ比Ｓ及び駆動力Ｆのデータセットのばらつきが一定値以上であることが望ましい。しかし、例えば、下り坂において一定速で走行している期間のように、駆動力Ｆが余り変化していない期間においては、データセットにばらつきが余り見られない。ステップＳ８では、信頼幅算出部２４が、所定区間におけるデータセットに含まれる駆動力Ｆのばらつきが一定値以上であるか否かを判定する。言い換えると、信頼幅算出部２４が、所定の区間分の駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの多数のデータセットが、信頼幅Ｙを算出するのに適していたか否かを判定する。本実施形態では、車両１が所定の距離Ｌを走行する間に取得された多数の駆動力Ｆの値の幅及び分散が算出され、これらがそれぞれ所定の閾値以上である場合には、ばらつきが一定値以上であると判断され、処理はステップＳ９に進む。

一方、多数の駆動力Ｆの値の幅及び分散の少なくとも一方がそれぞれ所定の閾値よりも小さい場合には、ばらつきが一定値以上でないと判断され、その区間において取得された駆動力Ｆと、当該駆動力Ｆに対応するスリップ比Ｓのデータセットが破棄される。併せて、駆動力Ｆを算出するのに使用されたホイールトルクＷＴ及びスリップ比Ｓを算出するのに使用された回転速度Ｖ１～Ｖ４のデータセットも破棄され、ＲＡＭ１４又は記憶装置１５から消去されてもよい。その後、処理はステップＳ１に戻る。

なお、上述したステップＳ８の判定は、ステップＳ７の後ではなく、ステップＳ７の前に行われてもよい。つまり、所定の区間分の駆動力Ｆのデータが取得された後であれば、駆動力Ｆのばらつきが一定値以上であるか否かを判定するタイミングは特に限定されず、回帰係数ａ及びｂが算出される前に駆動力Ｆのばらつきが一定値以上であるか否かの判定が行われてもよい。

ステップＳ９では、判定部２５が、ステップＳ８で算出された信頼幅Ｙと所定の閾値とを比較する。信頼幅Ｙが所定の閾値以上である場合、処理はステップＳ１０に進み、判定部２５が、路面が滑り易い路面であると判定する。判定部２５は、ステップＳ１０に進んだ場合、警報信号を生成し、表示器３に路面が滑りやすい旨の警報を表示させるように構成されてもよい。一方、信頼幅Ｙが所定の閾値未満である場合、処理はステップＳ１１に進み、路面が滑りにくい路面であると判定される。ここで、ステップＳ９における所定の閾値は、実験又はシミュレーションにより予め算出され、記憶装置１５又はＲＯＭ１３に保存されている値であってもよい。

ステップＳ１０又はステップＳ１１の後、処理はステップＳ１２に進み、判定部２５が車両１が走行を停止したか否かを判定する。車両１が走行を停止しておらず、走行を継続していると判定された場合は、処理はステップＳ１に戻り、同様の手順が繰り替えされる。一方、車両１が走行を停止したと判定された場合は、処理が終了する。

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

＜３－１＞
上記実施形態に係るスリップ比Ｓと駆動力Ｆの回帰分析の信頼幅を利用した路面の状態を判定する機能は、後輪駆動車にも適用することができるし、四輪駆動車にも適用することもできる。さらに、同機能は、四輪車両に限られず、三輪車両又は六輪車両などにも適宜、適用することができる。

＜３－２＞
駆動力Ｆの取得方法は、上記実施形態で説明されたものに限られない。例えば、車両１に加速度センサが取り付けられている場合は、加速度センサの出力値を駆動力Ｆとすることもできる。また、駆動力Ｆは、車両１のエンジンの制御装置から取得されるエンジントルク及びエンジンの回転数から導出することもできるし、タイヤの回転速度Ｖ１～Ｖ４から導出することもできる。

＜３－３＞
スリップ比Ｓの算出方法は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、スリップ比Ｓ＝（駆動輪の速度－車体速度）／車体速度と定義したときに、車体速度を加速度センサにより取得される加速度αを積分した値として、スリップ比Ｓを算出してもよい。また、例えば、車体速度は、車両１に通信接続されているＧＰＳ等の衛星測位システムから取得してもよい。

＜３－４＞
図３のステップＳ１～Ｓ１２が実行される順は、上記実施形態の順に限られず、部分的に変更されてもよい。例えば、ステップＳ２の後にステップＳ１が行われてもよく、ステップＳ１とステップＳ２とが同時に平行して行われてもよい。同様に、ステップＳ５の後にステップＳ４が行われてもよく、ステップＳ４とステップＳ５とが同時に平行して行われてもよい。同様に、ステップＳ８の後にステップＳ７が行われてもよい。

＜３－５＞
ステップＳ７で算出される信頼幅Ｙは、上記実施形態のものに限られない。信頼幅Ｙは、回帰分析の安定性を反映し、回帰分析が安定するほど小さくなり、回帰分析が不安定であるほど大きくなる指標であってよく、例えば所定の駆動力Ｆに対する回帰直線の信頼区間の幅及び予測区間の幅であってもよい。信頼区間の幅は、α％信頼区間の幅であり、以下の式により算出することができる。なお、αは例えば０．９５等、適宜選択することができる。

ここで、Ｆ_mは駆動力Ｆ_nの平均であり、分散Ｖ_eは以下の式により算出される。

また、所定の駆動力Ｆに対するα％予測区間の幅は、以下の式により算出することができる。なお、αは例えば０．９５等、適宜選択することができる。

上述したように、高μ路では駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓのばらつきが小さく、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓのデータセットに基づく回帰分析が安定する。これにより、高μ路では回帰区間の信頼区間の幅及び予測区間の幅が小さくなる傾向にある。一方、低μ路では駆動力Ｆに対するスリップ比Ｓのばらつきが大きく、駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓのデータセットに基づく回帰分析は不安定となる。これにより、低μ路では回帰区間の信頼区間の幅及び予測区間の幅が大きくなる傾向にある。従って、回帰区間の信頼区間の幅及び予測区間の幅を信頼幅Ｙとして算出し、路面が高μ路であるか低μ路を判定することができる。

さらに、信頼幅Ｙは、回帰係数ａ及びｂの推定量が従う確率分布の少なくとも一方に対する信頼区間の幅であってもよい。

＜３－６＞
路面の判定は、信頼幅Ｙと所定の閾値とを比較するだけでなく、信頼幅Ｙの分散や平均値と所定の閾値とを比較することにより行うこともできる。この場合、信頼幅算出部２４は、複数の所定の駆動力Ｆについて算出された信頼幅Ｙの分散及び平均値の少なくとも一方を算出するように構成されてもよい。また、判定部２５は、算出された信頼幅Ｙの分散及び平均値の少なくとも一方を、予め記憶装置１５又はＲＯＭ１３に保存されいてる所定の閾値と比較することにより、路面の状態を判定するように構成されてもよい。なお、路面が低μ路であれば信頼幅Ｙの分散及び平均値はそれぞれ所定の閾値以上となり、路面が高μ路であれば信頼幅Ｙの分散及び平均値はそれぞれ所定の閾値未満となる。
＜３－７＞
上記実施形態に係る方法は、１台の判定装置（制御ユニット）２によって実行された。しかしながら、上記実施形態に係る方法は、複数の車両１に各々搭載された複数の判定装置２と、サーバー装置１０１とを含むシステム１００によって実行されてもよい。図５は、路面の状態を判定するためのシステム１００の電気的構成を示すブロック図である。判定装置２は、各々、ＧＰＳ等の衛星測位システムに通信接続されているとともに、サーバー装置１０１とも通信接続されている。サーバー装置１０１は、ハードウェアとしては例えば汎用のコンピュータであり、Ｉ／Ｏインターフェース１１０、ＣＰＵ１２０、ＲＯＭ１３０、ＲＡＭ１４０、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置１５０を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース１１０は、判定装置２等の外部の装置と通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ１３０には、判定装置２にクラウドサービスを提供するためのプログラム９０が格納されている。ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ１３０からプログラム９０を読み出して実行することにより、仮想的にデータベース（ＤＢ）作成部２１０、統計処理部２２０、判定部２３０及び情報提供部２４０として動作する。

システム１００において、判定装置２は、上記実施形態に係る方法によって算出された信頼幅Ｙを、衛星測位システムの測位信号とともにサーバー装置１０１に送信するように構成される。サーバー装置１０１のＤＢ作成部２１０は、各判定装置２から送信されてきた信頼幅Ｙを記憶装置１５０又はＲＡＭ１４０に保存する。記憶装置１５０には、道路マップのデータが予め格納されている。ＤＢ作成部２１０は、判定装置２から送信されてきた衛星測位システムの測位信号を元に、信頼幅Ｙを道路マップ上の区間と関連付けてデータベース化する。

データベースに所定の数のデータが蓄積されると、サーバー装置１０１の統計処理部２２０は、道路マップ上の同一区間における信頼幅Ｙの分散及び平均値の少なくとも一方を算出する。判定部２３０は、信頼幅Ｙの分散と所定の閾値とを比較し、分散が所定の閾値以上であれば当該区間が滑り易い路面であると判定し、分散が所定の閾値未満であれば当該区間が滑りにくい路面であると判定する。あるいは、判定部２３０は、信頼幅Ｙの平均値と所定の閾値とを比較し、平均値が所定の閾値以上であれば当該区間が滑り易い路面であると判定し、分散が所定の閾値未満であれば当該区間が滑りにくい路面であると判定する。所定の閾値は、１又は複数の種類の車両１による実験により予め定められ、ＲＯＭ１３０又は記憶装置１５０に記憶されている値であってもよい。判定部２３０による判定結果は、道路マップ上の区間と関連付けられ、さらに記憶装置１５０に記憶されるか、上書き記憶されてもよい。

駆動力Ｆ及びスリップ比Ｓの回帰分析が高μ路では安定する一方、低μ路では不安定となることは、車両１及びこれに装着されるタイヤの種類が異なっても同様の傾向を示すと考えられる。従って、同一区間における複数の車両１の信頼幅Ｙの分散及び平均値の少なくとも一方を評価することで、より汎用性の高い路面判定を行うことができる。また、サーバー装置１０１は、道路マップ上の区間と関連付けられた判定部２３０による判定結果を、所定の時間間隔で更新することにより、所定の区間における時間経過による路面の状態の変化をモニタリングすることもできる。

情報提供部２４０は、判定装置２に、当該判定装置２が搭載された車両１が走行する区間か、その付近の区間の路面の状態を示す情報を提供することができる。判定装置２は、何らかの理由により自身で路面の状態の判定が行えない場合、サーバー装置１０１にアクセスし、現在走行中の区間についての路面状態の情報を取得するように構成されてもよい。このような場合の例としては、回転速度Ｖ１～Ｖ４又はホイールトルクＷＴの有効なデータが一定時間以上取得できなかった場合、所定の区間分のデータセットが充分に蓄積されなかった場合、及び取得した駆動力Ｆのばらつきが充分でない場合等が挙げられる。このように、システム１００では、個別の判定装置２自身が路面の状態を判定できない場合であっても、サーバー装置１０１に蓄積された情報を利用して、路面の状態の判定結果をシームレスに取得することができる。

＜実験＞
滑りにくい路面と滑り易いと路面とが混在したテストコース上を車両で往復走行し、上記実施形態に係る方法に従って、５０ｍ区間ごとに信頼幅を算出した。車両はＲＸ２００ｔ、車両に装着したタイヤは２３５／５５Ｒ２０ ＤＵＮＬＯＰ ＳＰＯＲＴ ＭＡＸＸ ０５０であった。テストコース（一般財団法人日本自動車研究所所有）は、走行開始地点（０ｍ）から８５０ｍまでが乾いたアスファルト（高μ路）、８５０ｍ～１０５０ｍまでが人工低μ路、１０５０ｍ～１３５０ｍまでが乾いたアスファルトの概ね平坦な直線路であった。車両は様々な車体速度で０ｍ地点と１３５０ｍ地点とで折り返しながら、テストコースを４往復した。

＜結果＞
結果は図６に示すグラフのようになった。グラフは横軸は走行開始地点からの距離であり、縦軸は各区間における信頼幅の４往復分の平均値である。グラフから分かるように、人工低μ路の区間（８５０ｍ～１０５０ｍ）では信頼幅の平均値が大きく、乾いたアスファルトの区間（０ｍ～８５０ｍ、１０５０ｍ～１３５０ｍ）では信頼幅の平均値が小さく、しかも両者が明確に区別できる。これにより、スリップ比Ｓと駆動力Ｆの回帰分析について、信頼幅により路面の状態を判定する方法が有効であることが示された。

１ 車両
２ 制御ユニット（判定装置）
３ 表示器
４ ホイールトルクセンサ
６ 車輪速センサ
９ プログラム
２１ 回転速度取得部
２２ 駆動力取得部
２３ スリップ比算出部
２４ 信頼幅算出部
２５ 判定部
ＦＬ 左前輪
ＦＲ 右前輪
ＲＬ 左後輪
ＲＲ 右後輪
Ｖ１～Ｖ４ タイヤの回転速度

Claims (6)

1. 車両が走行する路面の状態を判定する判定方法であって、
   前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
   前記車両の駆動力を順次取得することと、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
   所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出することと、
   前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記車両が走行する路面の状態を判定することと
   を含む、
   判定方法。
2. 前記信頼幅を算出することは、前記所定の区間における複数の車両について信頼幅を算出することを含み、
   前記路面の状態を判定することは、前記所定の区間において算出された前記信頼幅の平均値が所定の閾値以上であるとき、前記路面が滑りやすい状態であると判定することを含む、
   請求項１に記載の判定方法。
3. 前記信頼幅を算出することは、前記所定の区間における複数の車両について信頼幅を算出することを含み、
   前記路面の状態を判定することは、前記所定の区間において算出された前記信頼幅の分散が所定の閾値以上であるとき、前記路面が滑りやすい状態であると判定することを含む、
   請求項１又は２に記載の判定方法。
4. 前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出することの前に、前記スリップ比と前記駆動力との測定誤差を除去するためのフィルタリングを行うことをさらに含む、
   請求項１から３のいずれかに記載の判定方法。
5. 車両が走行する路面の状態を判定する判定装置であって、
   前記車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得する回転速度取得部と、
   前記車両の駆動力を順次取得する駆動力取得部と、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出するスリップ比算出部と、
   所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係を表す回帰式及び信頼幅を算出する信頼幅算出部と、
   前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記路面の状態を判定する判定部と
   を備える、
   判定装置。
6. 車両が走行する路面の状態を判定する判定プログラムであって、
   車両に装着されたタイヤの回転速度を順次取得することと、
   前記車両の駆動力を順次取得することと、
   順次取得される前記タイヤの回転速度に基づいてスリップ比を算出することと、
   所定の区間における前記スリップ比及び前記駆動力の多数のデータセットに基づいて、前記スリップ比と前記駆動力との関係について回帰式及び信頼幅を算出することと、
   前記所定の区間について算出された前記信頼幅に基づいて、前記車両が走行する路面の状態を判定することと
   をコンピュータに実行させる、
   判定プログラム。

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