JP2005134378A - 車両速度推定装置、ならびに該装置を用いるタイヤ空気圧低下検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い車両速度を得ることができる車両速度推定装置、ならびに該車両速度を用いて全輪同時減圧を検出する。
【解決手段】車両の横方向加速度を検出する手段と、前記車両のヨーレートを検出する手段と、前記車両のロール角を検出する手段と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段とを備えるか、または車両の横方向加速度を検出する手段と、前記車両のヨーレートを検出する手段と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段を備える。また、タイヤ空気圧低下検出方法は、推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程を含む。あるいは、ヨーレートに車輪速度を乗じた値と横方向加速度とを比較した結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両速度推定装置、ならびに該装置を用いるタイヤ空気圧低下検出方法および装置に関する。さらに詳しくは、精度の高い車両速度を得ることができる車両速度推定装置、ならびに該車両速度を用いて全輪同時減圧を検出することにより、タイヤの空気圧の低下を判定する領域を広げ、減圧判定の精度を向上させることができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置に関する。

従来より、タイヤ空気圧低下検出装置は、タイヤが減圧すると正常内圧のタイヤより外径（タイヤの動荷重半径）が減少するため、他の正常なタイヤに比べると車輪速度（回転角速度）が増加するという原理を用いている。たとえばタイヤの車輪速度の相対的な差から内圧低下を検出する方法では、判定値として、
ＤＥＬ＝｛（Ｖ１＋Ｖ４）／２−（Ｖ２＋Ｖ３）／２｝／｛（Ｖ１＋Ｖ２
＋Ｖ３＋Ｖ４）／４｝×１００（％）
を用いている（たとえば特許文献１参照）。ここで、Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ前左タイヤ、前右タイヤ、後左タイヤおよび後右タイヤの車輪速度である。

タイヤの回転速度の増加を検出するためには、基準となる速度（車両速度）が必要であり、従来は、減圧していないタイヤの回転速度と比較したり、ＧＰＳから車両速度を求めて基準としたりして、これより速い回転速度を有するタイヤを減圧していると判定していた。

車輪速度以外にヨーレート、横方向加速度、前後方向加速度を利用して、タイヤ減圧を判定する方法がある。たとえば、特許文献２は前輪の回転速度差に起因して発生する前輪ヨーレートと、後輪の回転速度差に起因して発生するヨーレートに差がある場合に空気圧が低下したと判定する。特許文献３はさらに前輪ヨーレートおよび後輪ヨーレートとヨーレートセンサの値との偏差の、速度に対する変化率によってタイヤ空気圧低下を判定する。特許文献４は、横方向加速度によって前記判定値を補正する方法が記載されている。さらに変動要因を排除するために、横方向加速度が大きい場合など、車両の挙動が過度状態のとき、タイヤ減圧判定しない方法もある（特許文献５）。

また、車両速度を正確に検出する方法として、操舵角、前後加速度、横方向加速度を利用する方法（特許文献６）や、前後加速度、横方向加速度およびヨーレートからスリップ角を求めて、接線方向加速度から車両速度を演算する方法（特許文献７）、あるいは加減速度から車両速度を補正する方法（特許文献８）が知られている。

特開昭６３−３０５０１１号公報 特開２００４−１４８９０３号公報 特開２００４−１４８９１０号公報 特開２００２−１２０１３号公報 特開平６−９２１１４号公報 特開２００３−１１８５５９号公報 特開平１０−１７５５３７号公報 特開平１０−１３８９０５号公報

しかしながら、前記一対の対角線上の車輪速度の相対比較をしている限り、すべての車輪タイヤの空気が同じように低下した場合の検知は不可能である。また、前記ヨーレートなどを利用して減圧判定する方法でも、４輪の同時減圧を判定することはできない。そのため、減圧していると分からずに、走行を続けることにより、タイヤの転がり抵抗の増加による燃費の悪化、ひいてはタイヤのバーストにつながるという問題がある。

また、ＧＰＳから車両速度を求める方法では、新たにＧＰＳ装置またはカーナビゲーションシステムが必要である。

本発明は、叙上の事情に鑑み、精度の高い車両速度を得ることができる車両速度推定装置、ならびに該車両速度を用いて全輪同時減圧を検出することにより、タイヤの空気圧の低下を判定する領域を広げ、減圧判定の精度を向上させることができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の車両速度推定装置は、車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段とを備えてなることを特徴としている。

また、本発明の車両速度推定装置は、車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段とを備えてなることを特徴としている。

また、本発明の車両速度推定のプログラムは、車両の車両速度を推定するためにコンピュータを、横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段として機能させることを特徴としている。

また、本発明の車両速度推定のプログラムは、車両の車両速度を推定するためにコンピュータを、横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段として機能させることを特徴としている。

また、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する工程と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する工程と、前記車両の横方向加速度を検出する工程と、前記車両のヨーレートを検出する工程と、前記車両のロール角を検出する工程と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する工程と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程を含むことを特徴としている。

また、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する工程と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する工程と、前記車両の横方向加速度を検出する工程と、前記車両のヨーレートを検出する工程と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する工程と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程を含むことを特徴としている。

また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法装置であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段と、前記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなることを特徴としている。

また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法装置であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段と、前記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなることを特徴としている。

さらに、本発明のタイヤ減圧判定のプログラムは、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定するためにコンピュータを、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段、横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させることを特徴としている。

また、本発明のタイヤ減圧判定のプログラムは、車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定するためにコンピュータを、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段、横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させることを特徴としている。

さらに、本発明のタイヤ減圧判定方法は、車両に装着された横方向加速度センサー、ヨーレートセンサーおよび車輪速度センサーを用いて、タイヤの空気圧低下を判定するタイヤ空気圧低下判定方法であって、前記横方向加速度センサーによって横方向加速度を検出する工程と、前記ヨーレートセンサーによってヨーレートを検出する工程と、前記車輪速度センサーによって車輪速度を検出する工程と、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明のタイヤ減圧判定装置は、車両の横方向加速度を検出する横方向加速度センサーと、前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーと、前記車両に装着された車輪の回転速度を検出する車輪速度センサーと、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなることを特徴とする。

なお、本発明のタイヤ減圧判定のプログラムは、車両に装着したタイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、横方向加速度センサーから前記車両の横方向加速度を入力する手段、ヨーレートセンサーから前記車両のヨーレートを入力する手段、車輪速度センサーから前記車両の車輪速度を入力する手段、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する比較手段、および該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させることを特徴とする。

本発明において、車輪速度とは、車輪の回転角速度×タイヤの動荷重半径である。

近年は車両の横滑り防止装置（ＶＳＣ、ＥＳＰなどと呼ばれている）が普及しており、これらには横方向加速度センサーとヨーレートセンサーが含まれている。本発明は、これらのセンサーを利用して、車両速度を求める方法を提供している。また、その車両速度を利用して、１輪タイヤの減圧のみならず、４輪の同時減圧を検出することができる。

後述する例でいえば、ノーマルタイヤを装着させた、２４００ｃｃの前輪駆動車において、４輪が同じ率で減圧している場合に、減圧していると判定することができ、運転者に減圧を警報することができた。その結果、４輪同時減圧のまま走行して、燃費を悪化させたり、タイヤバーストの危険を回避できるのである。

本発明によれば、車両速度を高い精度で得ることができるとともに、該車両速度を用いて全輪タイヤの同時減圧を検出することにより、タイヤの空気圧の低下を判定する領域を広げ、減圧判定の精度を向上させることができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の車両速度推定装置、ならびに該装置を用いるタイヤ空気圧低下検出方法および装置を説明する。

実施の形態１
図１に示されるように、本発明の実施の形態１にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの空気圧が低下しているか否かを検出するもので、タイヤにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速度検出手段１を備えている。

前記車輪速度検出手段１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角速度および車輪速度を測定するための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、この電圧から回転角速度および車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、ドライバーによって操作することができる初期化スイッチ４および警報器５が接続されている。また、車両には、車体のヨーレートに応じた信号を出力するヨーレート検出手段６および車体の横方向加速度に応じた信号を出力する横方向加速度検出手段７が設けられている。このヨーレート検出手段６および横方向加速度検出手段７の出力は制御ユニット２に与えられる。

前記制御ユニット２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２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂ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。

前記車輪速度検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、車輪速度検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ(sec)、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤの回転角速度Ｆｉが算出される。

ところで、タイヤは規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）は、すべてのタイヤがたとえ正常空気圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤの回転角速度Ｆｉはばらつくことになる。そこで、たとえば回転角速度Ｆｉから初期差異の影響を排除する方法がある。この方法では、まず、つぎに示される初期補正係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を算出する。
Ｋ１＝Ｆ１／Ｆ２ ・・・（１）
Ｋ２＝Ｆ３／Ｆ４ ・・・（２）
Ｋ３＝（Ｆ１＋Ｋ１×Ｆ２）／（Ｆ２＋Ｋ２×Ｆ４） ・・・（３）

ついで、この算出された初期補正係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて式（４）〜（７）に示されるように新たな回転角速度Ｆ１_iを求めるようにしている。
Ｆ１₁＝Ｆ１ ・・・（４）
Ｆ１₂＝Ｋ１×Ｆ２ ・・・（５）
Ｆ１₃＝Ｋ３×Ｆ３ ・・・（６）
Ｆ１₄＝Ｋ２×Ｋ３×Ｆ４ ・・・（７）

ここで、初期補正係数Ｋ１は、前左右タイヤ間の初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。初期補正係数Ｋ２は、後左右タイヤ間の初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。初期補正係数Ｋ３は、前左タイヤと後左タイヤとのあいだの初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。そして、前記Ｆ１_iに基づき、各車輪のタイヤの車輪速度Ｖｉを算出する。

本実施の形態では、車両速度推定装置により車両が旋回中に生じる横方向加速度、ヨーレート（車両が回転する速度（角速度））およびロール角（姿勢角）から車両速度（絶対車両速度）を推定（算出）したのち、車輪速度から算出される車両速度（算出車両速度）と比較することで、全輪タイヤの同時空気圧低下を検出する。

たとえば車両が旋回中に生じる横方向加速度をＬａｔＡｃｃ、ヨーレートをωおよび車両速度をＶとすると、
ＬａｔＡｃｃ＝Ｖ×ω
である。したがって、
Ｖ＝ＬａｔＡｃｃ／ω ・・・（８）
と表される。

しかし、横方向加速度およびヨーレートを測定するために、車両に取り付けられる横方向加速度センサおよびヨーレートセンサでは、車両のロール角の影響によって、いずれも正確に測定することができない。たとえばロール角をθとすると、車両の水平方向の横方向加速度を測定するように設定された横方向加速度センサで測定される値は
ＬａｔＡｃｃ´＝ＬａｔＡｃｃ×ｃｏｓθ ・・・（９）
であるが、車両にロールが発生すると、横方向加速度センサには、重力加速度の影響が及ぼされるため、重力加速度をｇとすると、結局、横方向加速度センサで検知される値は、
ＬａｔＡｃｃ´＝ＬａｔＡｃｃ×ｃｏｓθ ＋ ｇ×ｓｉｎθ ・・・（１０）
と表される。

これに対し、車両のヨーレートを測定するように設置されたヨーレートセンサで測定される値は、車両のロール角θの影響だけで、
ω´＝ω×ｃｏｓθ ・・・（１１）
と表される。

したがって、前記式（８）、（９）および（１１）を変換すると、車両速度Ｖはつぎの式（１２）から求めることができる。
Ｖ＝（ＬａｔＡｃｃ´− ｇ×ｓｉｎθ）／ω´ ・・・（１２）

なお、ロール角θはサスペンションのロール角検出手段であるバネ沈み量センサ（図示せず）により知ることができる。旋回外側のサスペンション沈み量をｄとすると、旋回内側はｄだけ浮く。したがって、車両のトレッド幅をＴ_Wとすると、
θ＝ｔａｎ^-1（２ｄ／Ｔ_W） ・・・（１３）
と表される。また、その他にも、ロール角検出手段である車輪荷重センサやロール角センサを使用しても、同じようにロール角を知ることができる。

ここで、もし、旋回中にロールが起きないようにする装置が装着されている場合は、このロール角θをほぼゼロとして扱うことができる。

したがって、車両速度は、横方向加速度センサ値、ヨーレートセンサ値、およびたとえばサスペンション沈み量、または横方向加速度センサ値およびヨーレートセンサ値がわかれば、車輪速度によらずに求めることができる。

したがって、本実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、車輪速度検出手段、記憶手段、横方向加速度検出手段、ヨーレート検出手段、ロール角検出手段、速度推定演算手段、算出車両速度と絶対車両速度とを比較する比較手段および該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段から構成されている。前記比較としては、たとえば差または比率を所定のしきい値と比較する方法を用いることができる。

また、本実施の形態にかかわる車両速度推定のプログラムは、前記制御ユニット２を、速度推定演算手段として機能させるとともに、タイヤ減圧判定のプログラムは、前記制御ユニット２を、記憶手段、速度推定演算手段、比較手段および減圧判定手段として機能させている。

なお、本発明の車両速度推定装置は、タイヤ空気圧低下検出方法および装置に限定して適用されるものではなく、たとえば車輪速度を車両速度に対して所定の値のスリップ率に制御しつつ制動を行なうアンチロックブレーキ制御方法および装置などの車輪挙動制御方法および装置にも適用することができる。

以下、図３に基づいて本実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置の動作の手順（１）〜（１１）について説明する。

（１）車両に取り付けられている横方向加速度センサ、ヨーレートセンサおよびバネ沈み量センサから得られる信号を算出して、横方向加速度センサ値（横方向加速度）、ヨーレートセンサ値（ヨーレート）およびサスペンション沈み量を取得する（ステップＳ１）。

（２）前記サスペンション沈み量がｄであるとすると、前記式（１３）からロール角を算出する（ステップＳ２）。

（３）ついで前記ステップＳ１、Ｓ２により求められる横方向加速度、ヨーレートおよびロール角を前記式（１２）に代入して、車両速度（以下、絶対車両速度という）Ｖ１を計算する（ステップＳ３）。

（４）ついで車輪速度から車両速度（以下、算出車両速度という）Ｖ２を計算する（ステップＳ４）。算出車両速度Ｖ２は、全輪タイヤの車輪速度の平均として求める。なお、車輪速度は、まず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ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲのある時点の車輪速データに基づいて、それぞれのタイヤの回転角速度Ｆｉを算出し、ついで該算出された回転角速度Ｆｉから初期差異の影響を排除すべく、回転角速度Ｆｉに対して前記式（４）〜（７）に示されるように初期補正を施したのち、車輪速度Ｖ１_n、Ｖ２_n、Ｖ３_n、Ｖ４_n（＝ｒ×Ｆ１ｉ）を算出することができる。なお、ｒは直線走行時における有効ころがり半径に相当する定数である。

（５）ついで悪路走行中であるか否かを判断し、悪路走行中でない場合、ステップＳ６に進み、悪路走行中である場合、前記車輪速度Ｖ１_i（ｉ＝１〜４）のリジェクト処理を行なう（ステップＳ５）。
悪路とは、スプリットμ路または砂利道などの状態をいうが、とくに車両が片側だけ滑りやすい道路を走行したときに、正常内圧であっても車輪速度Ｖ１_i（ｉ＝１〜４）が変動する。このスプリットμ路とは、左右のタイヤの路面で摩擦係数μが違う路面のことであり、たとえば右側がアスフャルトの路面であり、左側がグラスの路面の場合である。したがって、車輪速度Ｖ１_iから求められる車両の左右おのおののスリップ率の差の変化量が大きいときは悪路と判断し、このような状態のデータをリジェクトする。

（６）ついで加減速走行中であるか否かを判断し、加減速走行中でない場合、ステップＳ７に進み、加減速走行中である場合、前記車輪速度Ｖ１_i（ｉ＝１〜４）のリジェクト処理を行なう（ステップＳ５）。
車両が加減速走行、すなわち前後方向加速度が相対的に大きい走行中の場合、たとえば車両が急加速／急減速することによるタイヤのスリップまたはフットブレーキの影響が考えられる。このような走行中のときには、タイヤが空転し、車輪速度Ｖ１_iに誤差が含まれる可能性が高くなるので、このときのデータをリジェクトする。たとえば各タイヤの前後方向加速度ＦＲＡ_iは、サンプリング周期ΔＴ(sec)の前のサンプリング時点において算出された各タイヤの車輪速度をＢＶ１_iとすると、つぎの式（１４）により算出される。
ＦＲＡ_i＝（Ｖ１_i―ＢＶ１_i）／（ΔＴ×９．８） ・・・（１４）
そして、つぎの式（１５）に該当する場合には車輪速度をＶ１_iをリジェクトする。
ＭＡＸ{│ＦＲＡ_i│}＞Ａｔｈ（たとえばＡｔｈ＝０．１ｇ：ｇ＝９．８（ｍ／ｓｅｃ²）） ・・・（１５）

（７）ついで横方向加速度の絶対値が、所定のしきい値をこえているかどうかを判断する。
この方式は、横方向加速度センサから得られた実測の横方向加速度値とヨーレートセンサから得られたヨーレート値をもとに得られた横方向加速度値により、車両速度を推定するため、ある程度の横方向加速度が生じた状態でなければ、充分な精度が得られない。このため、車両の横方向加速度と所定のしきい値との比較により、車両の横方向加速度がしきい値をこえる場合、ステップＳ８に進み、車両の横方向加速度がしきい値をこえない場合、このときのデータはリジェクトする（ステップＳ７）。

すなわち前記車両の横方向加速度について、まず従動輪タイヤＦＬ、ＦＲの車輪速度Ｖ１₁、Ｖ１₂から、旋回半径Ｒを算出する。
Ｒ＝｛(Ｖ１₂＋Ｖ１₁)／(Ｖ１₂−Ｖ１₁)｝×Ｔ_W／２
ここで、Ｔ_Wはキングピン間の距離（トレッド幅）（ｍ）である。

ついで車両の旋回半径Ｒに基づいて車両の横方向加速度をつぎの式（１６）により算出する。
横方向加速度＝Ｖ²／Ｒ ・・・（１６）
そして、つぎの式（１７）に該当しない場合には、車輪速度Ｖ１_iをリジェクトする。
│横方向加速度│＞しきい値Ｇｔｈ（たとえばＧｔｈ＝１ｍ／ｓｅｃ²）・・（１７）

（８）ついで１回前の周期で求められた絶対車両速度Ｖ１と算出車両速度Ｖ２の積算値ＳＶ１、ＳＶ２に絶対車両速度Ｖ１と算出車両速度Ｖ２を加算して、新たな積算値（ＳＶ１＋Ｖ１、ＳＶ２＋Ｖ２）を求める（ステップＳ８）。また、時間を計測するために用意されたカウンタの演算回数Ｎをインクリメントする。

（９）ついでカウンタの演算回数Ｎが所定の回数Ｎｃに達したか否かを判断し、演算回数Ｎが所定の回数Ｎｃに達していれば、ステップＳ１０に進み、演算回数Ｎが所定の回数Ｎｃでなれば、前述の処理を繰り返す（ステップＳ９）。

（１０）ついで所定の回数Ｎｃの絶対車両速度および算出車両速度の積算値ＳＶ１、ＳＶ２の平均処理を行なう（ステップＳ１０）。このとき、カウンタの演算回数Ｎをクリアする。

（１１）ついで平均化された絶対車両速度ＳＶ₁と算出車両速度ＳＶ₂の比率が所定の警報しきい値、たとえば０.００２をこえるか否かを判断し、比率が警報しきい値をこえる場合、ドライバーに警報を発して、タイヤ減圧の注意を促し、比率が警報しきい値をこえない場合、これまでの処理を繰り返す（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

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。

実施例１
ノーマルタイヤＬＭ７０１（住友ゴム工業（株）：タイヤサイズ ２１５／５５Ｒ１６）を装着させた、２４００ｃｃの前輪駆動車を用意した。そして、本実施の形態にかかわるタイヤ減圧判定のプログラムを搭載した。ついで全輪タイヤを正常空気圧（２２０ｋＰａ）に設定したのち、オーバルトラックでバンクなしのテストコースを走行し、初期化（タイヤ空気圧が正常な状態をシステムに記憶させる工程）を実施した。ついでこの初期化走行を終了したのち、全輪タイヤの空気圧を１１０ｋＰａに減圧設定し、前記テストコースを周回させて検出実験を行なった（実施例）。また、従来の減圧判定法（一対の対角線上の車輪速度の相対比較を用いて判定する方法）により、同様の検出実験を行なった（比較例）。その結果、本実施例では、検出実験の開始から、約３０分走行したときに減圧の警報が発せられたのに対し、比較例では減圧が検出されなかった。これにより、本実施例では、全輪タイヤの同時空気圧低下を検出することができることがわかった。

実施の形態２
つぎに、本発明の別の実施の形態について説明する。本実施の形態２にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、ロール角検出を除いて実施の形態１と同様、図１および図２の構成で示される。車輪速度、横方向加速度およびヨーレートを検出する方法および手段は、実施の形態１と同様である。ただし、ロール角を使用しないので、サスペンション沈み量を取得しなくてよい。

本実施の形態２では、車両に搭載された横方向加速度センサーとヨーレートセンサーの信号を用いて、タイヤの空気圧低下を検出する。

ヨーレートセンサーの信号に車輪速度センサー信号を乗じて、横方向加速度を算出する。算出された横方向加速度と横方向加速度センサー信号とを比較して、タイヤの減圧を判定する。

車両速度をＶ、旋回半径をＲとして、横方向加速度は、Ｖ²／Ｒで表わされ、ヨーレートは、Ｖ／Ｒで表わされる。したがって、車両速度Ｖは、横方向加速度／ヨーレートで計算できる。正常空気圧時に、横方向加速度とヨーレートから計算された車両速度と車輪速度との関係（回帰直線の一次係数）を求めておき、この関係（一次係数）の変化から、車輪速度があらかじめ決められたしきい値を超えて速くなったことを示した場合、減圧したと判定する。この場合、４輪の同時減圧も検出することが可能である。

一方、横方向加速度センサーやヨーレートセンサーは温度ドリフトなどがあり、特にゼロ点付近であまり精度がよくないことが知られている。実際に横方向加速度をヨーレートで除して求めた車両速度は大きく変動している（図４参照）。そこで、精度が比較的高いと考えられるセンサー信号の大きい部分を使うために、横方向加速度（あるいはヨーレート）信号の範囲はある程度（たとえば、０．０５Ｇ以上に）大きくとり、ヨーレートセンサー信号に車輪速度を乗じて横方向加速度を求め、その演算値と横方向加速度センサー信号とを比較する。逆に、横方向加速度センサー信号を車輪速度で除してヨーレートを求め、その演算値とヨーレートセンサー信号とを比較してもよい。

たとえば、横方向加速度センサー信号を縦軸に、ヨーレートセンサー信号×車輪速度を横軸にとって回帰直線を求めると、回帰直線の傾き（一次係数）は車両速度と車輪速度の比（車両速度／車輪速度）を表わす。この一次係数を減圧前後で比較すれば、減圧したタイヤではこの一次係数が小さくなる（車輪速度が大きくなる）。

横方向加速度センサー信号対ヨーレートセンサー信号×車輪速度の回帰直線の一次係数が、あらかじめ決めたしきい値より小さくなった場合に、減圧と判定することができる。これによって、４輪までの減圧を検出することが可能になる。

比較例
図４は、単純に横方向加速度信号をヨーレート信号で除した値を車両速度として、経過時間に対してプロットしたグラフである。本比較例では、車両はフォルクスワーゲン社製ＰＯＬＯを使用し、ドイツ国内の比較的カーブの多い一般道を走行して記録したものである。横方向加速度信号をヨーレート信号で除して求めた車両速度は、実際の車両速度より大きく変動している。図４のグラフは１秒ごとにプロットしたものであって、実際の速度が図４のように変動しないことは常識的に明らかである。

図５は、タイヤが正常空気圧の場合の、ヨーレートから算出される横方向加速度（ヨーレートセンサー信号×車輪速度）と横方向加速度センサー信号をプロットしたグラフである。回帰直線を求めると、相関の高い一次係数が得られた。この場合の一次係数は０．８７４であった。ここで、車輪速度は各車輪の回転速度の平均である。

図６は、同じ車両で４輪タイヤが４０％減圧している場合の、ヨーレートから算出される横方向加速度（ヨーレートセンサー信号×車輪速度）と横方向加速度センサーの値をプロットしたグラフである。同じく回帰直線の一次係数は０．８５９１であった。

図５と図６の一次係数を比較すると、タイヤ空気圧が正常の場合は０．８７４、タイヤ空気圧が４０％減圧している場合は０．８５９１であり、減圧している場合の方が一次係数が小さい。そこで、たとえばこの一次係数が０．８６以下である場合に減圧していると判定することができる。

本発明によれば、横方向加速度センサー、ヨーレートセンサーおよび車輪速度センサーという既存の（既に普及している）センサーを使用して、４輪の同時減圧を判定することができ、運転者に的確に減圧を警報することができる。

なお、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、４輪車両において駆動方式に限られることはなくＦＦ車両、ＦＲ車両、ＭＲ車両、４ＷＤ車両いずれにも適用することができる。さらに、４輪車両に限られず、３輪車両または６輪車両などにも適用することができる。

本発明の一実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置を示すブロック図である。 図１のタイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 実施の形態にかかわるフローチャートである。 実施の形態２にかかわる横方向加速度／ヨーレートで車両速度を算出した一例を示すグラフである。 実施の形態２におけるタイヤが正常空気圧の場合の、ヨーレートから算出される横方向加速度と横方向加速度センサーの値をプロットしたグラフである。 実施の形態２における４輪タイヤが４０％減圧している場合の、ヨーレートから算出される横方向加速度と横方向加速度センサーの値をプロットしたグラフである。

符号の説明

１ 車輪速度検出手段
２ 制御ユニット
３ 表示器
４ 初期化スイッチ
５ 警報器
６ ヨーレート検出手段
７ 横方向加速度検出手段

Claims (13)

1. 車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段とを備えてなる車両速度推定装置。
2. 車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段とを備えてなる車両速度推定装置。
3. 車両の車両速度を推定するためにコンピュータを、横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段として機能させるための車両速度推定のプログラム。
4. 車両の車両速度を推定するためにコンピュータを、横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段として機能させるための車両速度推定のプログラム。
5. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する工程と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する工程と、前記車両の横方向加速度を検出する工程と、前記車両のヨーレートを検出する工程と、前記車両のロール角を検出する工程と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する工程と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程を含むタイヤ空気圧低下検出方法。
6. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する工程と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する工程と、前記車両の横方向加速度を検出する工程と、前記車両のヨーレートを検出する工程と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する工程と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程を含むタイヤ空気圧低下検出方法。
7. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法装置であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段と、前記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。
8. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法装置であって、前記各タイヤの車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段と、前記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出手段と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段と、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。
9. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定するためにコンピュータを、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段、横方向加速度、ヨーレートおよびロール角から車両速度を推定する速度推定演算手段、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させるためのタイヤ減圧判定のプログラム。
10. 車両に装着したタイヤから得られる車輪速度に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定するためにコンピュータを、該車輪速度から算出される車両速度を記憶する記憶手段、横方向加速度およびヨーレートから車両速度を推定する速度推定演算手段、該推定される車両速度と前記車輪速度から算出された車両速度とを比較する比較手段、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させるためのタイヤ減圧判定のプログラム。
11. 車両に装着された横方向加速度センサー、ヨーレートセンサーおよび車輪速度センサーを用いて、タイヤの空気圧低下を判定するタイヤ空気圧低下判定方法であって、前記横方向加速度センサーによって横方向加速度を検出する工程と、前記ヨーレートセンサーによってヨーレートを検出する工程と、前記車輪速度センサーによって車輪速度を検出する工程と、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する工程と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する工程とを含むタイヤ空気圧低下検出方法。
12. 車両の横方向加速度を検出する横方向加速度センサーと、前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーと、前記車両に装着された車輪の回転速度を検出する車輪速度センサーと、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する比較手段と、該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。
13. 車両に装着したタイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、横方向加速度センサーから前記車両の横方向加速度を入力する手段、ヨーレートセンサーから前記車両のヨーレートを入力する手段、車輪速度センサーから前記車両の車輪速度を入力する手段、前記ヨーレートに前記車輪速度を乗じた値と前記横方向加速度とを比較する比較手段、および該比較の結果に基づいてタイヤの空気圧低下を判定する減圧判定手段として機能させるためのタイヤ減圧判定のプログラム。

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