JP7006210B2

JP7006210B2 - μ勾配検出装置、装着タイヤ判定装置、路面状態判定装置、装着タイヤ及び路面状態判定装置

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Publication number: JP7006210B2
Application number: JP2017234551A
Authority: JP
Inventors: 裕之山口; 義和服部; 豪軌杉浦; 一剛武井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2037-12-06
Also published as: JP2019099058A

Description

本発明は、μ勾配検出装置、装着タイヤ判定装置、路面状態判定装置、装着タイヤ及び路面状態判定装置に関する。

従来から、ハイドロプレーニング等の路面状態を推定する技術が提案されている。

特許文献１には、走行中の路面温度Ｔ、タイヤの振動、タイヤ発生音、及び、車輪速Ｖをそれぞれ計測するとともに、タイヤの振動のデータである加速度センサの出力と車輪速Ｖのデータとから、踏み込み前領域における振動の周波数スペクトルの１～２ｋＨｚ帯域の振動成分の大きさＧLと３～５ｋＨｚ帯域での振動成分の大きさＧHとの比である振動レベル比Ｒを演算し、マイクロフォンの出力である音圧信号をＮ分の１オクターブ分析してオクターブ分布波形から５００Ｈｚのバンドパワー値ＰAと８０００Ｈｚのバンドパワー値ＰBとの比である音圧レベル比Ｑを演算し、路面温度Ｔのデータと、振動レベル比Ｒのデータと、音圧レベル比Ｑのデータと、車輪速Ｖのデータとを用いて、路面状態を推定することが記載されている。

特許文献２には、路面状態の推定に関連する技術として、車体の加減速度、車輪の回転速度を検出し、タイヤ捻ればね要素及びサスペンション前後ばね要素を考慮した車両モデルの車両加減速時の前後輪の車輪速度差に基づいて、制動力及び駆動力の前後輪への配分比、及び検出された加減速度に応じて補正した各輪荷重の分配比を既知の値として、各輪のタイヤ半径、路面μ勾配、上記ばね要素を合成した合成ばねのばね定数の少なくとも１つを推定し、推定した路面μ勾配及びばね定数に基づいてタイヤ種別を推定することが記載されている。

特開２０１１－４６２５６号公報特開２００３－３０６０９３号公報

特許文献１では、回転体であるタイヤに加速度センサを装着するため、車両室内への信号の取り込みが困難である。また、タイヤ内に圧力センサや歪みゲージを装着することも考えられるが、同様に車両室内への信号の取り込みが困難である。さらに、加速度センサを使用する場合、１～２ｋＨｚ、３～５ｋＨｚ、８ｋＨｚの高周波数帯域の振動レベルが対象であり、最低１６ｋＨｚのサンプリングが必要で、計測負荷が大きい問題もある。

特許文献２では、車体前後速度（ばね上前後加速度）は、路面傾斜の影響を受けるため誤判定の可能性がある。また、タイヤ種別としてスタッドレスタイヤの装着を推定しているが、ハイドロプレーニング発生時においても路面μ勾配の低下が生じるから、両者の識別が困難である。

本発明の目的は、タイヤに加速度センサ等を装着することなく、路面状態、特にハイドロプレーニングの発生を判定し、また、装着タイヤの種別を判定する技術を提供することにある。

本発明は、車両の所定部位の振動を検出する振動検出部と、μ勾配をパラメータとして車両振動特性を記憶する記憶部と、検出された振動と、前記車両振動特性とを照合することによりμ勾配の低下を検出するμ勾配検出部とを備えるμ勾配検出装置である。

本発明の１つの実施形態では、前記振動検出部は、エンジンとモータの少なくともいずれかの振動を検出し、前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することでエンジンとモータの少なくともいずれかの共振振動が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する。

本発明の他の実施形態では、前記振動検出部は、ドライブシャフトの振動を検出し、前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することで前記ドライブシャフトの共振振動の減衰が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する。

本発明のさらに他の実施形態では、前記振動検出部は、エンジンとモータの少なくともいずれかの振動と、ドライブシャフトの振動を検出し、前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することでエンジンとモータの少なくともいずれかの共振振動が検出され、かつ前記ドライブシャフトの共振振動の減衰が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する。

また、本発明は、μ勾配検出装置と、車速検出部と、前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて車両の装着タイヤを判定する判定部とを備える装着タイヤ判定装置である。

本発明の１つの実施形態では、ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部を備え、前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速未満の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにスタッドレスタイヤ等のドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定する。

また、本発明は、μ勾配検出装置と、車速検出部と、前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて路面状態を判定する判定部とを備える路面状態判定装置である。

本発明の１つの実施形態では、前記判定部は、前記車速の上昇に伴い、前記μ勾配検出装置でμ勾配の低下が検出された場合に、ハイドロプレーニングと判定する。

本発明の他の実施形態では、ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部を備え、前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速以上の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにハイドロプレーニング発生と判定する。

また、本発明は、μ勾配検出装置と、車速検出部と、前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて車両の装着タイヤ及び路面状態を判定する判定部とを備える装着タイヤ及び路面状態判定装置である。

本発明の１つの実施形態では、ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部を備え、前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速未満の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定し、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速以上の場合において前記μ勾配の低下が検出され、かつ、前記スタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定されていない場合にハイドロプレーニング発生と判定する。

本発明によれば、タイヤに加速度センサ等を装着することなく、μ勾配の低下を検出することができる。また、本発明によれば、検出されたμ勾配の低下に基づいて路面状態、特にハイドロプレーニングの発生を判定できる。また、本発明によれば、検出されたμ勾配の低下に基づいて装着タイヤを判定できる。また、本発明によれば、検出されたμ勾配の低下と車速に基づいて装着タイヤと路面状態を識別して判定できる。

車両各部の接続関係を示す原理モデル説明図である。路面摩擦特性図である。図２の各動作点におけるμ勾配説明図である。 μ勾配の相違による駆動トルクからばね上前後加速度までの伝達特性図である。実施形態１のμ勾配検出装置の構成ブロック図である。実施形態１の装着タイヤ判定装置の構成ブロック図である。実施形態１の装着タイヤ判定装置の詳細構成ブロック図である。路面摩擦特性の実車計測結果を示す図である。車速に対するμ勾配説明図である。車両振動の計測結果を示す図（その１）である。車両振動の計測結果を示す図（その２）である。車両振動の計測結果を示す図（その３）である。実施形態２の路面状態判定装置の構成ブロック図である。実施形態２の路面状態判定装置の詳細構成ブロック図である。実施形態１，２の処理フローチャートである。各路面及び各種タイヤでの路面μ特性図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

＜基本原理＞
まず、本実施形態の基本原理について説明する。

ハイドロプレーニング（以下、適宜「ハイプレ」と略称する）は、水の動圧がタイヤ接地圧Ｐｃを上回った場合に発生する。すなわち、ρを水の密度、Ｖｖを車速とすると、水の動圧は１／２・ρ・Ｖｖ^２で表現されるから、この大小関係は、
１／２・ρ・Ｖｖ^２＞Ｐｃ・・・（１）
である。

また、ｋをトレッド剛性、ｗをタイヤ接地幅、ｌをタイヤ接地長とすると、μ勾配αは、
α＝１／２・ｋ・ｗ・ｌ^２・・・（２）
で表現される。

（１）式より、高車速ほど水の動圧が高まりタイヤ接地圧を上回ってタイヤが浮上するため、（２）式の路面との接地面積ｗ・ｌは減少する。その結果、（２）式に従ってハイプレ発生時にはμ勾配αは低下することになる。

また、スタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤ装着時には、（２）式のトレッド剛性ｋが低下するから、（２）式に従ってスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤ装着時にもμ勾配αが低下することになる。図１６は、Methods and Instruments for On-Board Measurement of Tyre/Road Friction, Bert Breuer, Thomas Bechmann etc, Technishe Hochshule Darmstadt, SAE Paper No.942470に記載された、各路面及び各種タイヤでの路面μ特性を示す。横軸はタイヤスリップ率、縦軸はタイヤ駆動力／輪荷重を示す。スタッドレスタイヤでは、タイヤスリップ率原点からμ勾配が低下している。

このように、ハイプレ発生時とスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤ装着時のいずれにおいてもμ勾配αは低下することになるが、ハイプレは高車速条件で発生することから、低車速においてμ勾配αが低下すればスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定でき、スタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤ装着の判定がなく高車速でμ勾配αが低下すればハイプレ発生と判定し得る。以下では、ドライビングスティフネスが小さいタイヤの典型例としてスタッドレスタイヤを用いて説明する。

ハイプレ発生車速Ｖｈは、（１）式に基づき次式で定義され得る。
Ｖｈ≒（２・Ｐｃ／ρ）^０．５・・・（３）

そこで、次の２段階のステップによりスタッドレスタイヤ装着、ハイプレ発生の判定を行い得る。
第１ステップ：車速Ｖｖ＜Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出された場合にスタッドレスタイヤ装着と判定
第２ステップ：車速Ｖｖ≧Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出され、かつ、第１ステップでスタッドレスタイヤ装着判定がなされていない場合にハイプレ発生と判定

そして、μ勾配の大きさにより車両振動特性、具体的にはエンジンやドライブシャフトの振動特性が変化するから、両者の関係を予め記憶しておく、言い換えればμ勾配をパラメータとして車両振動特性を予め記憶しておき、駆動トルクを印加した車両加速時の振動計測値の特性を予め記憶した車両振動特性と照合することで、μ勾配の大きさ、すなわちμ勾配の低下を検出し得る。

但し、タイヤ駆動力限界に至る駆動トルクを印加した場合、スタッドレスタイヤ装着あるいはハイプレ発生以外でもμ勾配が低下し得ることから、タイヤ駆動力限界となるタイヤスリップ率手前の少なくとも２点のスリップ率でμ勾配を検出し、２点ともμ勾配が低下していれば、スタッドレスタイヤ装着あるいはハイプレ発生と判定するのが望ましい。タイヤ駆動力限界は、スタッドレスタイヤ装着とハイプレ発生のうちタイヤ駆動力限界が小さいハイプレ発生時とする。

本実施形態では、振動特性の計測値を得るべくエンジンやドライブシャフト等に振動検出センサを取り付けるため、タイヤ内にセンサを取り付ける場合に比べて装着が容易となる利点がある。

また、μ勾配低下に関連する車両振動は２０Ｈｚ以下と比較的低周波数であるため低サンプリング周期で対応でき、従来のような高サンプリング周期を必要とせず、計測負荷が抑制される。

また、ハイプレ発生車速未満の状態でスタッドレスタイヤ装着と判定するので、当該車速域ではμ勾配低下がスタッドレスタイヤによるものかハイプレ発生によるものかを明確に分離することができ、走行安全性の確保が必要か否かの判別も可能となる。

さらに、本実施形態では、振動の周波数に着目するので、路面勾配や駆動トルクの大小、積載状態等の車両運転状態の影響を受けずにスタッドレスタイヤの装着、ハイプレの発生を判定できる利点もある。

以下、実施形態について具体的に説明する。

＜実施形態１＞
本実施形態では、μ勾配の低下検出、及びスタッドレスタイヤ装着の判定について説明する。

μ勾配低下時の車両振動変化の一例として、エンジン前後共振の振動の顕在化、ドライブシャフト共振の振動の減衰を用いる。

図１は、原理構成図を示す。図１（ａ）に示すように、エンジン１０、トランスミッション１２、ドライブシャフト１４、タイヤ１６、ばね下１８、ばね上２０、エンジンブロック２２が互いに接続されたモデルである。エンジンブロック２２は、前後、左右、上下及び各軸回りの回転を含む６自由度を有するが、図１（ｂ）に示すように前後及びピッチの２自由度挙動で簡易的に表現している。

図２は、スリップ率とタイヤ駆動力／輪荷重との関係を示す路面摩擦特性を示す。図２において、スリップ率原点付近のμ勾配が小さい場合（符号１００で示す特性）と、大きい場合（符号２００で示す特性）の２つの場合を示す。特性１００では、異なるスリップ率においてμ勾配が２点とも低下するが、特性２００ではスリップ率がタイヤ駆動力限界でμ勾配が低下し、スリップ率が限界未満ではμ勾配の低下がない。

図３は、図２のａ、ｂ動作点におけるμ勾配を比較して示す。横軸はタイヤ駆動力／輪荷重、縦軸はμ勾配を示す。特性１００ではａ、ｂ動作点のいずれでもμ勾配が低下し、他方で特性２００ではｂ動作点でμ勾配が低下しているもののａ動作点ではμ勾配の低下が生じていない。

図４は、図３に示すμ勾配値及び車両諸元を用いて駆動トルクからばね上に至る伝達特性を示す。横軸は周波数、縦軸はばね上前後加速度／駆動トルクを示す。図において、特性１００のａ動作点の伝達特性を１００ａ、特性１００のｂ動作点の伝達特性を１００ｂ、特性２００のａ動作点の伝達特性を２００ａ、特性２００のｂ動作点の伝達特性を２００ｂとして示す。

スリップ率原点付近のμ勾配が大きい特性２００の場合、ａ動作点ではドライブシャフト共振とエンジン前後共振の両ピークが顕著に現れる。また、μ勾配が低下するｂ動作点ではエンジン前後共振ピークのみが顕著に現れ、ドライブシャフト共振ピークは低減する。

他方で、スリップ率原点付近からμ勾配が低下する特性１００の場合、ａ動作点及びｂ動作点ともにエンジン前後共振ピークのみが顕著に現れる。

このことから、走行車速が（３）式に示すハイプレ発生車速Ｖｈより小さい状態で、例えばａ動作点、ｂ動作点の各々で駆動トルクを印加し、異なる駆動トルク印加時でエンジン前後共振の振動検出、あるいはドライブシャフト共振の振動減衰を検出することでスリップ率原点付近から連続してμ勾配が低下していることとなり、この場合にスタッドレスタイヤが装着されていると判定し得る。

なお、μ勾配値を数値として検出する場合、トランスミッションギヤ段、μ勾配をパラメータとして図４に示すような周波数特性、ドライブシャフト共振、エンジン前後共振の振動ピーク値等をテーブルとしてメモリに記憶しておき、ばね上前後加速度／駆動トルクの周波数解析値との比較から算出すればよい。

図５は、本実施形態におけるμ勾配検出装置３０の構成ブロック図を示す。

μ勾配検出装置３０は、車両振動特性検出部３２と、μ勾配－車両振動特性関係記憶部３４と、μ勾配検出部３６とを備える。

車両振動特性検出部３２は、ばね上前後加速度／駆動トルクの周波数解析値を車両振動特性として検出する。

μ勾配－車両振動特性関係記憶部３４は、予めトランスミッションギヤ段及びμ勾配をパラメータとして周波数特性、ドライブシャフト共振、エンジン前後共振の振動ピーク値等をテーブルとして記憶する。

μ勾配検出部３６は、車両振動特性検出部３２で検出された振動特性と、μ勾配－車両振動特性関係記憶部３４に記憶された周波数特性とを比較することで、μ勾配の低下を検出して出力する。

図６は、本実施形態における装着タイヤ判定装置の構成ブロック図を示す。

装着タイヤ判定装置は、μ勾配検出装置３０と、車速検出部３８と、装着タイヤ判定部４０とを備える。

μ勾配検出装置３０は、図５に示す構成ブロックを備え、μ勾配の低下を検出して装着タイヤ判定部４０に出力する。

車速検出部３８は、車速を検出して装着タイヤ判定部４０に出力する。

装着タイヤ判定部４０は、車速とμ勾配低下の検出信号とに基づいて装着タイヤ、具体的にはスタッドレスタイヤの装着を判定して判定結果を出力する。すなわち、装着タイヤ判定部４０は、車速Ｖｖ＜Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出された場合に、スタッドレスタイヤ装着と判定する。

図７は、装着タイヤ判定装置の詳細な構成ブロック図を示す。

エンジン（Ｅ／Ｇ）６自由度振動検出部５０、ばね上前後振動検出部５２、ドライブシャフト振動検出部５６、エンジン回転速度振動検出部５８、ギヤ段検出部６２でそれぞれエンジン振動、ばね上前後振動、ドライブシャフト振動、エンジン回転速度振動、ギヤ段を検出し、バンドパスフィルタ部６４～７０でドライブシャフト共振～エンジン前後共振域の周波数成分を通過させて、エンジン６自由度共振照合部７２及びドライブシャフト共振照合部７４に出力する。

また、エンジン６自由度共振記憶部５４はエンジン６自由度の共振周波数をエンジン６自由度共振照合部７２に出力し、ドライブシャフト共振記憶部６０はドライブシャフトの共振周波数をドライブシャフト共振照合部７４に出力する。

他方で、車速検出部３８は、車速を検出して駆動トルク限界値記憶部４２に出力する。

駆動トルク限界値記憶部４２は、検出された車速に基づいて駆動トルク限界値を駆動トルク指令値決定部４４に出力する。

駆動トルク指令値決定部４４は、駆動トルク限界値以内で駆動トルク指令値を決定して駆動トルク発生部４６に出力するとともに、駆動トルク指令値を加速開始判定部４８に出力する。

加速開始判定部４８は、加速が開始されたか否か、すなわち駆動トルクが印加されたか否かをエンジン６自由度共振照合部７２に出力する。

エンジン６自由度共振照合部７２は、加速開始判定部４８からの信号に基づき駆動トルク印加時において、Ｅ／Ｇ６自由度共振記憶部５４に記憶されている共振周波数と一致するエンジン前後共振の振動があるか否かを判定し、駆動トルク印加時にエンジン前後共振の振動が検出された場合に、検出信号をμ勾配検出部３６に出力する。

同様に、ドライブシャフト共振照合部７４は、加速開始判定部４８からの信号に基づき駆動トルク印加時において、ドライブシャフト共振記憶部６０に記憶されているトランスミッションギヤ段に応じた共振周波数においてドライブシャフト共振の振動減衰があるか否かを判定し、駆動トルク印加時においてドライブシャフト共振の振動減衰が検出された場合、言い換えれば、ドライブシャフト共振記憶部６０に記憶されているトランスミッションギヤ段に応じた共振周波数と、検出されたドライブシャフト共振周波数とが一致しない場合に、検出信号をμ勾配検出部３６に出力する。

μ勾配検出部３６は、エンジン６自由度共振照合部７２及びドライブシャフト共振照合部７４の検出信号と、ギヤ段検出部６２からのギヤ段信号に基づいてμ勾配低下を検出して装着タイヤ判定部４０に出力する。また、μ勾配検出部３６は、トルク印加指令を駆動トルク限界値記憶部４２に出力する。これにより、駆動トルク限界値記憶部４２は、２回の異なる駆動トルクを印加し、μ勾配検出部３６は、２回の異なる駆動トルク印加時においてμ勾配の低下を検出する。

装着タイヤ判定部４０は、車速検出部３８からの車速と、μ勾配検出部３６からの検出信号とに基づいて、車速Ｖｖ＜Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出された場合に、スタッドレスタイヤ装着と判定して判定結果を出力する。

図７における駆動トルク指令値決定部４４、加速開始判定部４８、エンジン６自由度共振照合部７２、ドライブシャフト共振照合部７４、μ勾配検出部３６、及び装着タイヤ判定部４０は、１又は複数のプロセッサで実現し得る。プロセッサは、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶された処理プログラムを読み出して実行することで、これらの各構成ブロックを実現する。なお、これらの構成ブロックの少なくともいずれかをハードウェア回路で実現してもよく、ハードウェア処理は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等の回路を用いてもよい。

また、図では、駆動トルク限界値記憶部４２、Ｅ／Ｇ６自由度共振記憶部５４、ドライブシャフト共振記憶部６０を別個の記憶部として構成しているが、これらを単一のメモリで構成してもよい。

＜実施形態２＞
本実施形態では、ハイプレ発生の判定について説明する。

図８は、高μ路（乾燥路）を基準として非ハイプレ、ハイプレ状態の路面摩擦特性を比較した結果を示す。横軸はスリップ率、縦軸はタイヤ駆動力／輪荷重を示す。図８（ａ）は中車速における非ハイプレ状態であり、図８（ｂ）は高車速、すなわち（３）式で定義される車速におけるハイプレ状態である。この結果に基づいて、スリップ率に対するタイヤ駆動力／輪荷重特性を線形近似し、μ勾配を算出する。

図９は、図８においてμ勾配を算出した結果を示す。横軸は車速、縦軸はμ勾配を示す。高車速のハイプレ状態ではμ勾配が低下しているから、μ勾配低下を検出することでハイプレ発生を判定し得る。

図１０は、ハイプレ状態でタイヤ駆動力限界に至らない程度の駆動トルク印加時（ｂ動作点）での、高μ路（乾燥路）及び低μ路（ハイプレ状態）の計測波形を示す。図１０（ａ）は高μ路（乾燥路）、図１０（ｂ）は低μ路（ハイプレ状態）の波形である。横軸は時間、縦軸はドライブシャフトトルク、エンジン前後加速度、及び駆動輪速度を示す。車速、トランスミッションギヤ段は同一条件である。エンジン前後加速度は、ドライブシャフト共振～エンジン前後共振域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理を施している。これらの図より、高μ路と比較してμ勾配が低下するハイプレ状態ではエンジン前後共振の振動が顕著で、ドライブシャフト共振が減衰することが分かる。

図１１は、図１０よりもさらに小さい駆動トルク印加時（ａ動作点）での、高μ路（乾燥路）及び低μ路（ハイプレ状態）の計測波形を示す。図１１（ａ）は高μ路（乾燥路）、図１１（ｂ）は低μ路（ハイプレ状態）の波形である。横軸は時間、縦軸はドライブシャフトトルク、エンジン前後加速度、及び駆動輪速度を示す。車速、トランスミッションギヤ段は同一条件である。エンジン前後加速度は、ドライブシャフト共振～エンジン前後共振域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理を施している。異なる駆動トルク印加時にも、高μ路と比較してμ勾配が低下するハイプレ状態ではエンジン前後共振の振動が顕著で、ドライブシャフト共振が減衰することが分かる。

図１２は、低μ路、中車速においてタイヤ駆動力限界に至る場合と至らない場合の駆動トルク印加の結果を比較して示す。図１２（ａ）はタイヤ駆動力限界に至る場合であり、図１２（ｂ）はタイヤ駆動力限界に至らない場合である。横軸は時間、縦軸はドライブシャフトトルク、エンジン前後加速度、及び駆動輪速度を示す。車速、トランスミッションギヤ段は同一条件である。エンジン前後加速度は、ドライブシャフト共振～エンジン前後共振域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理を施している。タイヤ駆動力限界に至る駆動トルク印加時はエンジン前後共振の振動が顕著であり、タイヤ駆動力限界に至らない駆動トルク印加時はドライブシャフトトルク共振の振動が顕著である。従って、異なる駆動トルク印加時でエンジン前後共振の振動が顕著となる図１０，図１１の場合についてハイプレ発生を判定し得る。

図１３は、本実施形態における路面状態判定装置の構成ブロック図を示す。図６に示す装着タイヤ判定装置とほぼ同一であるが、装着タイヤ判定部４０に代えて、路面状態判定部４１を備える。

路面状態判定部４１は、μ勾配検出装置３０からの検出信号と、車速検出部３８からの車速に基づき、ハイプレ発生か否かを判定して判定結果を出力する。すなわち、車速Ｖｖ≧Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出された場合に、ハイプレ発生と判定する。路面状態判定部４１は、既述したように、スタッドレスタイヤが装着されていない場合にハイプレ発生と判定してもよい。

図１４は、路面状態判定装置の詳細構成ブロック図を示す。図７に示す装着タイヤ判定装置とほぼ同一であるが、装着タイヤ判定部４０に代えて、路面状態判定部４１を備える。

エンジン６自由度共振照合部７２は、加速開始判定部４８からの信号に基づき駆動トルク印加時において、Ｅ／Ｇ６自由度共振記憶部５４に記憶されている共振周波数においてエンジン前後共振の振動があるか否かを判定し、駆動トルク印加時にエンジン前後共振の振動が検出された場合に、検出信号をμ勾配検出部３６に出力する。

同様に、ドライブシャフト共振照合部７４は、加速開始判定部４８からの信号に基づき駆動トルク印加時において、ドライブシャフト共振記憶部６０に記憶されている共振周波数においてドライブシャフト共振の振動減衰があるか否かを判定し、駆動トルク印加時においてドライブシャフト共振の振動減衰が検出された場合、すなわちドライブシャフト共振記憶部６０に記憶されているトランスミッションギヤ段に応じた共振周波数と、検出されたドライブシャフト共振周波数とが一致しない場合に、検出信号をμ勾配検出部３６に出力する。

μ勾配検出部３６は、エンジン６自由度共振照合部７２及びドライブシャフト共振照合部７４の検出信号と、ギヤ段検出部６２からのギヤ段信号に基づいてμ勾配低下を検出して路面状態判定部４１に出力する。また、μ勾配検出部３６は、トルク印加指令を駆動トルク限界値記憶部４２に出力する。これにより、駆動トルク限界値記憶部４２は、２回の異なる駆動トルクを印加し、μ勾配検出部３６は、２回の異なる駆動トルク印加時においてμ勾配の低下を検出する。

路面状態判定部４１は、車速検出部３８からの車速と、μ勾配検出部３６からの検出信号とに基づいて、車速Ｖｖ≧Ｖｈの状態でμ勾配低下が検出された場合に、スタッドレスタイヤ非装着の条件の下でハイプレ発生と判定して判定結果を出力する。

＜実施形態３＞
実施形態１ではスタッドレスタイヤの装着を判定し、実施形態２ではハイプレ発生を判定しているが、スタッドレスタイヤの装着の有無とハイプレ発生の有無をともに判定してもよい。

本実施形態における装着タイヤ及び路面状態判定装置の構成ブロック図は図１３及び図１４に示す構成とほぼ同様であるが、路面状態判定部４１において図６及び図７に示す装着タイヤ判定部４０と同様にスタッドレスタイヤ装着を判定するとともにハイプレ発生も判定する。具体的には、車速がハイプレ発生車速未満の場合にスタッドレスタイヤの装着を判定し、車速がハイプレ発生車速以上の場合であってスタッドレスタイヤを装着していない場合にハイプレ発生と判定する。本実施形態の構成は、図１３及び図１４における路面状態判定部４１を装着タイヤ及び路面状態判定部と読み替えればよい。

図１５は、本実施形態の処理フローチャートを示す。

まず、ハイプレ車速Ｖｈ及びμ勾配低下の検出基準値を設定してメモリに記憶しておく（Ｓ１０１）。また、装着タイヤの初期値をサマータイヤとし、判定フラグを０にリセットしておく。

次に、トランスミッションギヤ段、及び車速Ｖｖを読み込む（Ｓ１０２）。

次に、駆動トルクを印加し（Ｓ１０３）、車両振動に関わるセンサ信号を読み込む（Ｓ１０４）。具体的には、Ｅ／Ｇ６自由度振動、ばね上前後振動、ドライブシャフト振動、及びエンジン回転速度振動の各振動を検出するセンサ信号を読み込む。

次に、μ勾配に関わる振動の特徴量を抽出する（Ｓ１０５）。具体的には、エンジン前後共振周波数信号とドライブシャフト共振周波数信号を抽出する。

次に、振動の特徴量と基準値との比較によりμ勾配の低下を検出する（Ｓ１０６）。具体的には、エンジン前後共振周波数信号が基準値以上と顕著であり、ドライブシャフト共振周波数信号が基準値以下と減衰しているか否かによりμ勾配の低下を検出する。

次に、異なる駆動トルク印加が２回以上であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。異なる駆動トルクの印加が２回未満であればＳ１０３以降の処理を繰り返す（Ｓ１０７でＮＯ）。

異なる駆動トルク印加が２回に達すれば（Ｓ１０７でＹＥＳ）、次に、２回以上の駆動トルク印加時において全てμ勾配が低下しているか否かを判定する（Ｓ１０８）。

２回以上の異なる駆動トルク印加時においてμ勾配が低下していれば（Ｓ１０８でＹＥＳ）、車速Ｖｖがハイプレ車速Ｖｈより小さいか否かを判定する（Ｓ１０９）。Ｖｖ＜Ｖｈであれば、スタッドレスタイヤが装着されていると判定し、フラグを１にセットする（Ｓ１１０）。他方で、Ｖｖ≧Ｖｈであれば、フラグが１にセットされているか否かを判定し（Ｓ１１１）、フラグが１にセットされていなければハイプレ発生と判定する（Ｓ１１２）。２回以上μ勾配が低下していない場合（Ｓ１０８でＮＯ）、あるいはＶｖ≧Ｖｈでもフラグが既に１にセットされている場合（Ｓ１１１でＮＯ）には、いずれの判定も行わない。

なお、Ｓ１０１～Ｓ１１０の処理は、装着タイヤを判定する実施形態１の処理といえる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

例えば、エンジンとモータで走行するハイブリッド車両の場合にはエンジン１０に代えてエンジンとモータとして適用すればよく、モータで走行する電動車両の場合にはエンジン１０に代えてモータとすればよい。要するに、エンジンとモータの少なくともいずれかの前後共振振動を用いればよい。

また、図２等ではスリップ率に対するタイヤ駆動力／輪荷重の関係としてμ勾配を示しているが、タイヤ駆動力／輪荷重に代えてタイヤ駆動力としてもよい。

また、実施形態１では、図７に示すように、エンジン６自由度共振照合部７２及びドライブシャフト共振照合部７４を設け、エンジン前後共振の出現及びドライブシャフト共振の減衰を共に検出することでμ勾配の低下を検出しているが、エンジン６自由度共振照合部７２とドライブシャフト共振照合部７４の少なくともいずれかを設け、エンジン前後共振の出現とドライブシャフト共振の減衰の少なくともいずれかを検出することでμ勾配の低下を検出してもよい。実施形態２の図１４についても同様である。

さらに、実施形態では、エンジン前後共振周波数及びドライブシャフト共振周波数を用いているが、エンジン（あるいはモータ）前後共振周期及びドライブシャフト共振周期を用いてもよいのは言うまでもない。

１０エンジン、１２トランスミッション、１４ドライブシャフト、１６タイヤ、１８ばね下、２０ばね上、２２エンジンブロック、３０ μ勾配検出装置、３８車速検出部、４０装着タイヤ判定部、４１路面状態判定部。

Claims

車両の所定部位の振動を検出する振動検出部と、
μ勾配をパラメータとして車両振動特性を記憶する記憶部と、
検出された振動と、前記車両振動特性とを照合することによりμ勾配の低下を検出するμ勾配検出部と、
を備え、
前記振動検出部は、エンジンとモータの少なくともいずれかの振動を検出し、
前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することでエンジンとモータの少なくともいずれかの共振振動が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する
μ勾配検出装置。
車両の所定部位の振動を検出する振動検出部と、
μ勾配をパラメータとして車両振動特性を記憶する記憶部と、
検出された振動と、前記車両振動特性とを照合することによりμ勾配の低下を検出するμ勾配検出部と、
を備え、
前記振動検出部は、ドライブシャフトの振動を検出し、
前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することで前記ドライブシャフトの共振振動の減衰が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する
μ勾配検出装置。
車両の所定部位の振動を検出する振動検出部と、
μ勾配をパラメータとして車両振動特性を記憶する記憶部と、
検出された振動と、前記車両振動特性とを照合することによりμ勾配の低下を検出するμ勾配検出部と、
を備え、
前記振動検出部は、エンジンとモータの少なくともいずれかの振動と、ドライブシャフトの振動を検出し、
前記μ勾配検出部は、異なる駆動トルク印加時において、前記車両振動特性と照合することでエンジンとモータの少なくともいずれかの共振振動が検出され、かつ前記ドライブシャフトの共振振動の減衰が検出された場合に、前記μ勾配の低下を検出する
μ勾配検出装置。
請求項１～３のいずれかに記載のμ勾配検出装置と、
車速検出部と、
前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて車両の装着タイヤを判定する判定部と、
を備える装着タイヤ判定装置。
前記判定部は、前記車速の上昇に伴い、前記μ勾配検出装置でμ勾配の低下が検出された場合に、ハイドロプレーニングと判定する
請求項４に記載の装着タイヤ判定装置。
ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部
を備え、
前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速未満の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定する
請求項４に記載の装着タイヤ判定装置。
請求項１～３のいずれかに記載のμ勾配検出装置と、
車速検出部と、
前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて路面状態を判定する判定部と、
を備える路面状態判定装置。
ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部
を備え、
前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速以上の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにハイドロプレーニング発生と判定する
請求項７に記載の路面状態判定装置。
請求項１～３のいずれかに記載のμ勾配検出装置と、
車速検出部と、
前記μ勾配検出装置で検出されたμ勾配の低下と、前記車速検出部で検出された車速とに基づいて車両の装着タイヤ及び路面状態を判定する判定部と、
を備える装着タイヤ及び路面状態判定装置。
ハイドロプレーニング発生の閾車速を記憶する閾車速記憶部
を備え、
前記判定部は、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速未満の場合において前記μ勾配の低下が検出されたときにスタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定し、前記車速検出部で検出された車速が前記閾車速以上の場合において前記μ勾配の低下が検出され、かつ、前記スタッドレスタイヤを含むドライビングスティフネスが小さいタイヤの装着と判定されていない場合にハイドロプレーニング発生と判定する
請求項９に記載の装着タイヤ及び路面状態判定装置。