JP2002181669A - タイヤ識別装置および方法 - Google Patents
タイヤ識別装置および方法Info
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Abstract
かを識別することができるタイヤ識別装置を提供する。 【解決手段】 車両の4輪のタイヤの回転速度を定期的
に検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段
による測定値から車両速度を演算する第1の演算手段
と、前記車両の加減速度を演算する第2の演算手段と、
4輪の回転速度からスリップ比を演算する第3の演算手
段と、前記車両の加減速度とスリップ比をそれぞれ移動
平均化する第4の演算手段と、該移動平均化された車両
の加減速度とスリップ比との1次の回帰係数と相関係数
を求める第5の演算手段と、該相関係数が所定の値以上
の場合の1次の回帰係数に基づいてタイヤ識別係数を演
算する第6の演算手段と、該タイヤ識別係数から現在装
着しているタイヤを識別するタイヤ識別手段とを備えて
いる。
Description
び方法に関する。さらに詳しくは、タイヤのドライビン
グスティフィネスレベルを識別し、車両制御に応用した
り、車両の安全性を高めるために用いられるタイヤ識別
装置および方法に関する。
と横溝が彫ってあるため、これらの溝に囲まれたゴムブ
ロックが形成されている。このゴムブロックが大きい
と、前後左右にせん断変形しにくく、剛性も大きいた
め、一般に大きなブロックからなるトレッドパターンを
もったタイヤをパターン剛性の大きなタイヤという。
ーやコーナリングフォースのほか、スリップ率に大きな
影響を及ぼすため、タイヤの回転情報をもとにして車両
の性能や安全性を高める装置、たとえばABS(アンチ
ブロックブレーキングシステム)、TCS(トラクショ
ンコントロールシステム)またはタイヤ空気圧低下警報
装置などにおいて、タイヤの回転情報を基にして車両の
挙動を推定するには、タイヤのパターン剛性を把握して
おくことは重要である。一般に夏タイヤはパターン剛性
が大きく、冬タイヤはパターン剛性が小さい。
ドとウインターモードといった切替えスイッチが装備さ
れている。この切換えスイッチは、タイヤを夏タイヤか
ら冬タイヤまたは冬タイヤから夏タイヤに替えたとき
に、ドライバーがスイッチを切り替えることにより車両
の制御方法を切り替えるためのものである。
内圧低下を検知する空気圧低下警報装置は、タイヤの空
気圧が低下すると、タイヤの動荷重半径が小さくなり、
正常な空気圧のタイヤと比較して、回転速度が速くなる
ことを応用したもので、たとえば特開平7−14911
9号公報では、タイヤの回転速度の相対的な差から内圧
低下を検出する方法が提案されている。この場合、タイ
ヤの回転速度は、旋回、加減速、荷重または車両の速度
などに影響されるため、これらの影響を取り除くために
様々な工夫がなされている。さらにこれらのタイヤ空気
圧低下警報装置などは、新車に装着されタイヤに合わせ
て旋回時の補正係数などの車両ファクターをチューニン
グしているが、大きく仕様の異なる夏タイヤから冬タイ
ヤまたは冬タイヤから夏タイヤに交換された場合、車両
の挙動の推定が初期チューニングと大きくかけ離れてし
まい、ドライバーへ提供される正確な情報を確保できな
い惧れがある。そのために、夏タイヤと冬タイヤで初期
チューニングを行ない、その平均値を車両ファクターと
する方法があるが、この場合でも内圧検知の精度が低下
してしまう。
夏タイヤか冬タイヤかを識別し、すなわちパターン剛性
がどれくらいの大きさであるかを識別し、それに応じて
自動的に車両ファクターが書き換わる方法が最適といえ
る。
としては、タイヤのμ−s曲線の立ち上がり勾配(ドラ
イビングスティフィネス)を測定する方法がある。
はウインターモードの切り替えは、ドライバーが行なわ
なければならず、冬タイヤから夏タイヤに変更したの
に、走行モードの切り替えを忘れてウインターモードの
ままで走行すると、最適な制御が行われないなどの問題
がある。また、タイヤ内圧警報装置においても自動的に
装着されているタイヤが夏タイヤか冬タイヤかが識別で
きれば、その検知精度を大きく向上することができる
が、タイヤのμ−s曲線の立ち上がり勾配からタイヤを
識別する場合、立ち上がり勾配は、トレッドのパターン
剛性だけでなく、路面の摩擦係数によっても異なるた
め、測定する路面を限定するなどしない限りタイヤの識
別に応用することは難しいのが現状である。
いるタイヤが夏タイヤか冬タイヤかを識別することがで
きるタイヤ識別装置および方法を提供することを目的と
する。
は、車両の4輪のタイヤの回転速度を定期的に検出する
回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段による測定
値から車両速度を演算する第1の演算手段と、前記車両
の加減速度を演算する第2の演算手段と、4輪の回転速
度からスリップ比を演算する第3の演算手段と、前記車
両の加減速度とスリップ比をそれぞれ移動平均化する第
4の演算手段と、該移動平均化された車両の加減速度と
スリップ比との1次の回帰係数と相関係数を求める第5
の演算手段と、該相関係数が所定の値以上の場合の1次
の回帰係数に基づいてタイヤ識別係数を演算する第6の
演算手段と、該タイヤ識別係数から現在装着しているタ
イヤを識別するタイヤ識別手段とを備えてなることを特
徴とする。
輪のタイヤの回転速度を定期的に検出する工程と、該測
定された回転速度から車両速度を演算する工程と、前記
車両の加減速度を演算する工程と、4輪の回転速度から
スリップ比を演算する工程と、前記車両の加減速度とス
リップ比をそれぞれ移動平均化する工程と、該移動平均
化された車両の加減速度とスリップ比との1次の回帰係
数と相関係数を求める工程と、該相関係数が所定の値以
上の場合の1次の回帰係数に基づいてタイヤ識別係数を
演算する工程と、該タイヤ識別係数から現在装着してい
るタイヤを識別する工程とを備えていることを特徴とす
る。
明のタイヤ識別装置および方法を説明する。
形態を示すブロック図、図2は図1におけるタイヤ識別
装置の電気的構成を示すブロック図である。
にかかわるタイヤ識別装置は、4輪車両のタイヤFL、
FR、RLおよびRRにそれぞれ設けられた車輪タイヤ
の回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段である
車輪速センサ1を備えており、この車輪速センサ1の出
力は、ABSなどの制御ユニット2に伝達される。な
お、3はタイヤ交換した際などに運転者によって、操作
される初期化スイッチである。
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。
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2aと、演算処理の中枢として機能するC
PU2bと、該CPU2bの制御動作プログラムが格納
されたROM2cと、前記CPU2b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RAM2dとから構
成されている。
に、前記車輪速センサ1による測定値から車両速度を演
算する第1の演算手段と、前記車両の走行距離を演算す
る第2の演算手段と、前記車両の加減速度を演算する第
3の演算手段と、4輪の回転速度からスリップ比を演算
する第4の演算手段と、前記車両の加減速度とスリップ
比をそれぞれ移動平均化する第5の演算手段と、前記演
算した走行距離が所定の距離に達するまでの移動平均化
した車両の加減速度とスリップ比のデータを蓄積および
演算し、互いの1次の回帰係数と相関係数を求める第6
の演算手段と、該相関係数が所定の値以上の場合の1次
の回帰係数に基づいてタイヤ識別係数を演算する第7の
演算手段と、該タイヤ識別係数から現在装着しているタ
イヤを識別するタイヤ識別手段とを備えている。なお、
本実施の形態では、車両の加減速度を演算する第3の演
算手段により、演算した走行距離が所定の距離に達する
までの移動平均化した車両の加減速度とスリップ比のデ
ータを蓄積および演算し、互いの1次の回帰係数と相関
係数を求めることについて説明するが、本発明において
は、これに限定されるものではなく、前記走行距離に代
えて、蓄積時間または蓄積データ数などを用いて、移動
平均化された車両の加減速度とスリップ比との1次の回
帰係数と相関係数を求めることもできる。この場合、前
記第2の演算手段に代えて蓄積時間または蓄積データ数
などを演算する演算手段を備えるとともに、前記第6の
演算手段に代えて蓄積時間または蓄積データ数などを用
いて、移動平均化された車両の加減速度とスリップ比と
の1次の回帰係数と相関係数を求める演算手段を備え
る。
うに、トレッドパターンや材料を変えたタイヤで、サイ
ドウォール部に、たとえば“SNOW”、“M+S”、
“STUDLESS”、“ALL WEATHER”、
“ALL SEASON”などの表示があるタイヤであ
り、夏タイヤとは、冬タイヤとは違い、サイドウォール
部に前記のような表示がないタイヤのことであるが、本
明細書においては夏タイヤと冬タイヤの違いは、かかる
表示の有無に限らずトレッドのパターン剛性の大きさが
違うことも含まれる。すなわち車両制御やタイヤの内圧
検知精度に影響を及ぼすパターン剛性の大きいタイヤが
夏タイヤであり、パターン剛性の小さいタイヤが冬タイ
ヤである。
転速度を0.1秒以下、好ましくは0.05秒以下で検
出する。前記車両速度および走行距離は、4輪の回転速
度とタイヤの動荷重半径から演算する。また前記車両の
加減速度は、Gセンサで測定することもできるが、前記
車両速度を微分して演算するのがコスト面から好まし
い。スリップ比は、たとえば(前後輪比−1)から演算
することができる。
比を一定時間分のデータ、たとえば少なくとも0.1秒
分以上のデータの平均値として、サンプリング時間ごと
に移動平均化して求め、この移動平均された値(一定個
数のスリップ比と車両の加減速度)を求める。
まで前記移動平均された車両の加減速度およびスリップ
比のデータを蓄積し、この蓄積したデータを用いて、ス
リップ比と車両の加減速度との互いの1次の回帰係数と
相関係数を求める。ここで、移動平均して求められた車
両の加減速度がある一定値以下の場合(たとえば−0.
03G以下の場合)またはブレーキング中は、回帰係数
の演算には使用しないようにすることが望ましい。これ
は、減速中、とくにブレーキング中は、4輪にブレーキ
力が働いてしまい、正確なスリップ比が得られないため
である。
作を手順〜に沿って説明する。
びRRのそれぞれの回転速度から車輪速度(V1n、V
2n、V3n、V4n)を算出する。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F
L、FR、RL、RRのある時点の車輪速データを車輪
速度V1n、V2n、V3n、V4nとする。
度(Vfn、Vdn)を演算する。前輪駆動の場合、ある
時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Vfn、Vdn
をつぎの式(1)、(2)により求められる。 Vfn=(V3n+V4n)/2 ・・・(1) Vdn=(V1n+V2n)/2 ・・・(2)
の式(3)により演算する。 DIST=Vfn × Δt ・・・(3) ここで、Δtは車輪速データから算出される従動輪の平
均車輪速度VfnとVfn-1の時間間隔(サンプリング時
間)である。
(すなわち車両の加減速度)Afnを演算する。前記従
動輪の平均車輪速度Vfnより1つ前の車輪速データか
ら、平均車輪速度Vfn-1とすると、車両の加減速度A
fnはそれぞれつぎの式(4)で求められる。 Afn=(Vfn−Vfn-1)/Δt/g ・・・(4)
る車輪速度VfnとVfn-1の時間間隔(サンプリング時
間)であり、gは重力加速度である。前記サンプルング
時間としては、データのばらつきを小さくし、かつ短時
間で判別するためには、0.1秒以下である必要があ
る。より好ましくは、0.05秒以下である。
応じて、スリップ比を演算する。まず、加速状態で、駆
動輪がロック状態で車両が滑っているとき(Vdn=
0、Vfn≠0)や、減速状態で、車両が停止状態で駆
動輪がホイールスピンを起こしているとき(Vfn=
0、Vdn≠0)は、起こり得ないものとして、スリッ
プ比Snをつぎの式(5)、(6)から演算する。 Afn≧0およびVdn≠0である場合、Sn=(Vfn−Vdn)/Vdn ・・・(5) Afn<0およびVfn≠0である場合、Sn=(Vfn−Vdn)/Vfn ・・・(6) 前記以外の場合は、Sn=1とする。
のデータをサンプリング時間ごとに移動平均化処理す
る。直線回帰をする場合、一定以上のデータ数がなけれ
ば、得られた回帰係数の信頼性が劣る。そこで、サンプ
リング時間、たとえば数十msごとにデータをサンプリ
ングし、このサンプリング時間で得られたばらつきの大
きいデータを移動平均することにより、データの数を減
らさずに、データのばらつきを小さくすることができ
る。ここで、Nはデータ数である。
るまでデータ(移動平均された車両の加減速度およびス
リップ比)を蓄積する。そして、このスリップ比と車両
の加減速度との互いの1次の回帰係数、すなわちスリッ
プ比の車両の加減速度に対する回帰係数K1と車両の加
減速度のスリップ比に対する回帰係数K2をそれぞれつ
ぎの式(13)、(14)から求める。
の値(たとえば0.9)以上の回帰係数K1または回帰
係数K2(以下、回帰係数K1について説明する。)を
所定個数蓄積し、その平均値を求める。そして、この回
帰係数K1の平均値に車両定数Wr/Wを乗じた値をタ
イヤ識別係数とする。ここで、Wは車両重量であり、W
rは駆動輪荷重である。これは、車体の加速に要する駆
動力F(F=W×Afn)は、駆動輪と路面とのあいだ
の摩擦力により決まるので、路面の摩擦係数μを用いて
F=μ×Wrとなり、Afn=μ×Wr/Wと表わすこ
とができる。そこで、車両定数Wr/Wを乗ずること
で、車両間の差を補正することができる。また走行中絶
えずタイヤ識別係数を求め、更新していくことも可能で
ある。その場合は、相関係数Rが所定以上の回帰係数が
得られると、まずタイヤ識別係数を演算し、さらに、今
までのタイヤ識別係数で平均化して求める方法がよい。
これにより、タイヤの経時変化などにも対応可能であ
る。すなわち、冬タイヤでも磨耗したり、経年変化でト
レッドゴムの硬度が大きくなった場合に対応することが
できる。さらに、平均化することにより、仮に不適切な
回帰係数が1、2度得られたとしても、その影響は非常
に小さく、最も頻度の高い値の近傍に収束するようにな
る。たとえば、まず一番はじめに得られたタイヤ識別係
数が0.059で、つぎに新たなタイヤ識別係数0.0
57が得られると、タイヤ識別係数は(0.059+
0.057)/2=0.058となる。さらに、新たな
タイヤ識別係数0.055が得られると、タイヤ識別係
数は、(0.059+0.057+0.055)/3=
0.057となる。そして、このタイヤ識別係数が、た
とえば0.05以上の場合は冬タイヤとすることができ
る。このしきい値(0.05)は今までの実験値より求
められる。
行し、そのあいだのデータ(車両の加減速度とスリップ
比との関係)の線形性が高ければ、その路面は摩擦係数
μが安定しているので、アスファルト路であると判断し
ている。逆にデータの線形性が低ければμの不安定な低
μ路と判断してタイヤ識別係数を求めないようになって
いる。したがって、圧雪路やアイスバーンなどではほと
んどタイヤ識別が行なわない。
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。
このときの夏タイヤは、住友ゴム工業(株)製 FM90
1であり、冬タイヤは、住友ゴム工業(株)製グラスピッ
クDS−1であった。そして、走行路面としては、夏タ
イヤの場合、乾燥アスファルト路を走行し、冬タイヤで
は、乾燥アスファルト路、圧雪路、アイスバーン路など
を走行した。
500mごとのスリップ比に対する車両の加減速度の1
次の回帰係数K1および相関係数Rを求めた。このと
き、相関係数Rが0.9以上の場合の回帰係数K1に車
両定数(0.62)を乗じたものを10個蓄積し、その
平均値よりタイヤを識別した。
0.9以上の場合のタイヤ識別係数とその平均値を示
す。
数Rが0.9以上の場合のタイヤ識別係数は、絶えず
0.20〜0.24である。一方、冬タイヤのDS−1
の場合、タイヤ識別係数は、0.56〜0.65と絶え
ず、FM901よりも大きな値となっており、夏タイヤ
と冬タイヤの識別が可能であることがわかる。
タイヤの識別をすることができるため、タイヤのトレッ
ド剛性の違いを車両制御に自動的に反映できる。またタ
イヤの回転速度を減圧の判定に用いる空気圧低下警報装
置において、タイヤの減圧の検知精度を向上させること
ができる。
ブロック図である。
すブロック図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 車両の4輪のタイヤの回転速度を定期的
に検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段
による測定値から車両速度を演算する第1の演算手段
と、前記車両の加減速度を演算する第2の演算手段と、
4輪の回転速度からスリップ比を演算する第3の演算手
段と、前記車両の加減速度とスリップ比をそれぞれ移動
平均化する第4の演算手段と、該移動平均化された車両
の加減速度とスリップ比との1次の回帰係数と相関係数
を求める第5の演算手段と、該相関係数が所定の値以上
の場合の1次の回帰係数に基づいてタイヤ識別係数を演
算する第6の演算手段と、該タイヤ識別係数から現在装
着しているタイヤを識別するタイヤ識別手段とを備えて
なるタイヤ識別装置。 - 【請求項2】 前記1次の回帰係数と相関係数が、車両
の走行距離が所定の距離に達するまでの移動平均化され
た車両の加減速度とスリップ比のデータから求められる
場合、前記車両の走行距離を演算する演算手段を備えて
なる請求項1記載のタイヤ識別装置。 - 【請求項3】 車両の4輪のタイヤの回転速度を定期的
に検出する工程と、該測定された回転速度から車両速度
を演算する工程と、前記車両の加減速度を演算する工程
と、4輪の回転速度からスリップ比を演算する工程と、
前記車両の加減速度とスリップ比をそれぞれ移動平均化
する工程と、該移動平均化された車両の加減速度とスリ
ップ比との1次の回帰係数と相関係数を求める工程と、
該相関係数が所定の値以上の場合の1次の回帰係数に基
づいてタイヤ識別係数を演算する工程と、該タイヤ識別
係数から現在装着しているタイヤを識別する工程とを備
えているタイヤ識別方法。 - 【請求項4】 前記1次の回帰係数と相関係数が、車両
の走行距離が所定の距離に達するまでの移動平均化され
た車両の加減速度とスリップ比のデータから求められる
場合、前記車両の走行距離を演算する工程を備えている
請求項3記載のタイヤ識別方法。
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