JP2015134517A - 車高検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測部を別途設けることなく、車高を検出する技術を提供する。【解決手段】車両１０の空気圧センサ１４から取得したタイヤ空気圧の値を用いて車高を検出する車高検出装置１６であって、第１演算部は、駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、駐車時の外気温に応じた圧力変化分を補正することにより基準空気圧を算出する。第２演算部は、走行時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、走行時の外気温に応じた圧力変化分と、走行によるタイヤの温度上昇に対応する圧力変化分と、の双方を補正することにより、補正された走行時空気圧を算出する。第３演算部は、基準空気圧と補正された走行時空気圧とを比較して、走行時における車両１０の重量を算出し、得られた重量から当該車両１０の走行時の車高を算出する。第１演算部は、車両１０のエンジンがオフとなった後所定時間の経過を待ってから、駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、車高検出装置に関し、特に、タイヤ空気圧の値を用いて車両の車高を検出する技術に関する。

車両は、乗車人数や積荷の有無、燃料残量などの車両の利用状況に応じてその総重量が変化し、重量の変化に伴って車高が変化しうる。車高が変化すると、ヘッドライト照射方向や運動性能に影響を与えることから、走行時の車高を適切に把握することが求められる。

車高を検出する方法として、車両本体とサスペンションアームとの間に設けられたリンク機構の角度をセンサで検出して、その角度から車高を推定する方法がある。また、路面との距離を超音波やレーダーなどの検出波を使って計測する方法や、車両本体と車軸部との距離を電磁波を使って計測することにより車高を推定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８１８３６号公報

車高検出用にリンク機構の角度や路面との距離を計測する装置を別途設けると、車両本体のコストアップにつながる。また、車高の計測部は、路面と対向する箇所に露出して取り付けられるため、着氷や走行時の飛び石などの影響を受けるおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、計測部を別途設けることなく、車高を検出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車高検出装置は、車両のタイヤ空気圧センサから取得したタイヤ空気圧の値を用いて、車両の車高を検出する車高検出装置であって、駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、駐車時の外気温に応じた圧力変化分を補正することにより基準空気圧を算出する第１演算部と、走行時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、走行時の外気温に応じた圧力変化分と、走行によるタイヤの温度上昇に対応する圧力変化分と、の双方を補正することにより、補正された走行時空気圧を算出する第２演算部と、基準空気圧と補正された走行時空気圧とを比較して、走行時における車両の重量を算出し、得られた重量から当該車両の走行時の車高を算出する第３演算部と、を備える。第１演算部は、車両のエンジンがオフとなった後所定時間の経過を待ってから、駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得する。

この態様によると、タイヤ空気圧センサから取得するタイヤ空気圧の値から車高を算出することができるため、リンク機構の角度や路面との距離を計測するための計測部を別途設けることなく走行時の車高を検出することができる。

本発明によれば、計測部を別途設けることなく、車高を検出することができる。

本実施形態に係る車高検出装置が設けられた車両の構成を模式的に示す図である。 基準空気圧を算出する処理過程を示すフローチャートである。 走行時の車高を算出する処理過程を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る車高検出装置１６が設けられた車両１０の構成を模式的に示す図である。車両１０は、タイヤ１２と、空気圧センサ１４と、車高検出装置１６と、を備える。車高検出装置１６は、空気圧センサ１４から取得したタイヤ１２の空気圧の値を用いて車両１０の車高を検出する。車高検出装置１６は、例えば、車両１０に設けられる電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）などの電子制御装置により実現される。

本実施形態では、車両１０の四輪のうち少なくとも一つのタイヤ１２に設けられる空気圧センサ１４から取得する空気圧の値を用いて車高を検出する場合について示す。なお、変形例においては、前輪と後輪に設けられる空気圧センサの値を用いて、車両前方の車高と車両後方の車高とをそれぞれ検出することとしてもよい。

車高検出装置１６は、車高検出装置１６を構成する機能ブロックとしての第１演算部と、第２演算部と、第３演算部と、を有する。これらの機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現され、それらの連携によって実現される。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。

第１演算部は、駐車時におけるタイヤ１２の空気圧（以下、駐車時空気圧Ｐ１ともいう）の値を空気圧センサ１４から取得し、駐車時空気圧Ｐ１に補正処理を施すことにより基準空気圧Ｐ０を算出する。ここで、基準空気圧Ｐ０とは、乗車人数や積荷の有無、燃料残量などの車両総重量の増加に関わる影響と、外気温や走行によるタイヤの温度上昇の影響とを除外することにより得られる、基準となるタイヤの空気圧である。

第１演算部は、車両１０のエンジンがオフとなった後所定時間の経過を待ってから、空気圧センサ１４から駐車時空気圧Ｐ１の値を取得する。エンジンオフの直後は、走行によりタイヤの温度が上昇しているため、タイヤの温度が外気温と同程度の温度に下がるまで待つこととする。これにより、走行によるタイヤの温度上昇の影響が除外された駐車時空気圧Ｐ１を取得することができる。このときの所定時間とは、例えば、２時間程度であるが、タイヤの特性などに応じてその他の時間を定めることとしてもよい。

また、エンジンオフとなってから所定時間の経過を待つことで、人の乗車で車両総重量が増加することによる影響が除外された空気圧を取得しやすくなる。駐車後しばらくの時間が経過していれば、人が乗車していない可能性が高くなるためである。なお、第１演算部は、人が乗車していないことを確認するために、シート１８に設けられる荷重センサ２０の検出値を参照し、乗員がいないことを確認した場合に駐車時空気圧Ｐ１を取得する。なお、シートベルトの装着を検出するセンサの値を用いて、乗員の有無を確認することとしてもよい。一方、乗員がいることを確認した場合には、駐車時空気圧Ｐ１を取得しないこととする。

第１演算部は、駐車時空気圧Ｐ１を取得したときの外気温（以下、駐車時外気温Ｔ１ともいう）を外気温センサ（図示せず）から取得し、駐車時外気温Ｔ１に応じた圧力変化分を補正する。外気温補正後の駐車時空気圧Ｐ１ｔは、下記の式（１）により得ることができる。

Ｐ１ｔ＝Ｐ１−Ｆｔ（Ｔ１−Ｔ０） （１）

ここで、Ｆｔ（Ｔ）は、温度補正関数であり、駐車時外気温Ｔ１と基準温度Ｔ０の差分Ｔ１−Ｔ０に対応するタイヤ空気圧の変化量を導出するための関数である。この温度補正関数Ｆｔは、例えば、温度補正係数Ｋｔに比例する一次関数で表すこともでき、その場合には、上記の式（１）は、次式（２）により表される。

Ｐ１ｔ＝Ｐ１−Ｋｔ×（Ｔ１−Ｔ０） （２）

なお、温度補正関数Ｆｔまたは温度補正係数Ｋｔは、車両１０に設けられるタイヤ１２の特性に応じて予め決定され、車高検出装置１６のメモリなどに保持される。

第１演算部は、さらに、残存する燃料により車両総重量が増加する影響を補正することで、基準空気圧Ｐ０を得る。第１演算部は、車両１０の燃料計（図示せず）から燃料の残容量を取得し、その値に燃料の比重を掛け合わせて燃料残量に対応する燃料重量Ｍ１を得る。基準空気圧Ｐ０は、外気温補正後の駐車時空気圧Ｐ１ｔおよび燃料重量Ｍ１から下記の式（３）により得ることができる。

Ｐ０＝Ｐ１ｔ−Ｆｍ（Ｍ１） （３）

ここで、Ｆｍ（Ｍ）は、重量補正関数であり、車両総重量の変化分に対応するタイヤ空気圧の変化量を導出するための関数である。この重量補正関数Ｆｍは、例えば、重量補正係数Ｋｍに比例する一次関数で表すこともでき、その場合には、上記の式（３）は、次式（４）により表される。

Ｐ０＝Ｐ１ｔ−Ｋｍ×Ｍ１ （４）

なお、重量補正関数Ｆｍまたは重量補正係数Ｋｍは、車両１０に設けられるタイヤ１２の特性に応じて予め決定され、車高検出装置１６のメモリなどに保持される。

第１演算部は、さらに、車両１０のトランクルームなどに設けられる荷重センサ２４から取得する値を用いて、駐車時に積載される荷物の重量による影響を補正することとしてもよい。この補正は、燃料重量Ｍ１の補正と同様、式（３）、（４）に示した重量補正関数Ｆｍまたは重量補正係数Ｋｍを用いて行うことができる。なお、変形例として、荷重センサ２４から取得する値に代えて、ユーザから積荷の重量に関する情報の入力を受け付け、受け付けた情報を用いることにより入力する荷物の重量による影響を補正することとしてもよい。

第１演算部は、このようにして得られた基準空気圧Ｐ０の値を保持する。この基準空気圧Ｐ０は、車両１０に人が乗車しておらず、燃料が空の状態である空車時の車両重量（以下、空車時重量Ｍ０ともいう）であって、かつ、外気温が基準温度Ｔ０である場合におけるタイヤ１２の空気圧に相当する。この基準空気圧Ｐ０の値は、タイヤのメンテナンス時に充填される空気量や時間経過に伴う自然な空気抜けなどにより随時変化しうる。そこで、第１演算部は、車両１０の駐車のたびに基準空気圧Ｐ０を算出し、最新の基準空気圧Ｐ０を保持することとする。

なお、第１演算部は、駐車している間に定期的に基準空気圧Ｐ０の算出処理を実行し、得られた最新の基準空気圧Ｐ０の値を保持することしてもよい。駐車した状態が長期間継続する場合には、その間に基準空気圧Ｐ０の値が変化している可能性があるためである。一方、駐車時間が短く、エンジンオフとなってから所定時間（例えば、２時間）が経過する前にエンジンオンとなる場合には、基準空気圧Ｐ０の更新をせずに、以前に算出した最新の基準空気圧Ｐ０をそのまま保持する。駐車時間が短い場合には、直前の走行の影響でタイヤが高い温度のままとなっており、適切な基準空気圧Ｐ０が得られない可能性があるためである。

第２演算部は、走行時におけるタイヤ１２の空気圧（以下、走行時空気圧Ｐ２ともいう）の値を空気圧センサ１４から取得し、この走行時空気圧Ｐ２に補正処理を施して、補正された走行時空気圧Ｐ３を算出する。ここで、補正された走行時空気圧Ｐ３とは、走行時の外気温（以下、走行時外気温Ｔ２ともいう）による影響と、走行によるタイヤの温度上昇による影響の双方を補正した空気圧である。したがって、補正された走行時空気圧Ｐ３は、温度変化による影響が除外され、車高に影響を及ぼす車両総重量の変化分の影響が含まれた空気圧となる。

第２演算部は、走行時空気圧Ｐ２を取得したときの走行時外気温Ｔ２を取得し、走行時外気温Ｔ２に応じた圧力変化分を補正する。外気温補正後の走行時空気圧Ｐ２ｔは、下記の式（５）または式（６）により得ることができる。なお、温度補正関数Ｆｔおよび温度補正係数Ｋｔは、第１演算部での補正に用いたものと同じである。

Ｐ２ｔ＝Ｐ２−Ｆｔ（Ｔ２−Ｔ０） （５）
Ｐ２ｔ＝Ｐ２−Ｋｔ×（Ｔ２−Ｔ０） （６）

第２演算部は、さらに、エンジンオンしてからの走行距離Ｌおよび走行時間ｔを走行距離計（図示せず）から取得し、走行によるタイヤの温度上昇による圧力変化分を補正する。この走行状況による影響を除外した、補正された走行時空気圧Ｐ３は、下記の式（７）により得る。

Ｐ３＝Ｐ２ｔ×ｆ（Ｌ，ｔ） （７）

ここで、ｆ（Ｌ，ｔ）は、走行状況補正関数であり、走行距離Ｌおよび走行時間ｔによる空気圧の変化分を算出するための関数である。この関数ｆ（Ｌ，ｔ）は、車両１０の特性や、タイヤ１２の性能などに応じて得ることができ、車高検出装置１６のメモリに保持される。関数ｆ（Ｌ，ｔ）の特性は、例えば、実際の車両を用いた走行実験を通じて決定することができる。

第２演算部は、このようにして、補正された走行時空気圧Ｐ３を算出する。補正された走行時空気圧Ｐ３は、車両１０に人が乗車しており、所定の燃料残量を有する走行時の車両重量（以下、走行時総重量Ｍｖともいう）であって、かつ、外気温が基準温度Ｔ０である場合におけるタイヤ１２の空気圧に相当する。

第３演算部は、第１演算部が算出した基準空気圧Ｐ０と、第２演算部が算出した補正された走行時空気圧Ｐ３とを比較して、走行時総重量Ｍｖを算出する。基準空気圧Ｐ０と補正された走行時空気圧Ｐ３は、同じ基準温度Ｔ０における空気圧の値であり、その差分は、走行時総重量Ｍｖと空車時重量Ｍ０の差に対応することから、これらの空気圧を比較することにより、走行時総重量Ｍｖを得ることができる。走行時総重量Ｍｖは、上述の重量補正係数Ｋｍを用いて、下記の式（８）により得ることができる。

Ｍｖ＝Ｍ０＋（Ｐ３−Ｐ０）／Ｋｍ （８）

第３演算部は、算出した走行時総重量Ｍｖを用いて、走行時における車高（以下、走行時車高Ｈｖともいう）を算出する。走行時車高Ｈｖは、空車時の車高Ｈ０と、車両１０のホイールレートＫｗを用いて、下記式（９）により得ることができる。なお、ホイールレートＫｗは、車両１０のサスペンション等の特性により定まる固有値であり、予め車高検出装置１６のメモリに保持される。

Ｈｖ＝Ｈ０−（Ｍｖ−Ｍ０）／Ｋｗ （９）

第３演算部は、算出した走行時車高Ｈｖを、車高に応じた制御を行う制御装置に通知する。その制御装置とは、例えば、ヘッドライト２２の照射方向を決定する制御部や、車両安定制御システム（ＶＳＣ；Vehicle Stability Control）などである。これらの制御装置は、第３演算部から通知される車高情報を取得することにより、車高に応じた制御を行うことができる。

以上の構成による車高検出装置１６の動作を説明する。
図２は、基準空気圧Ｐ０を算出する処理過程を示すフローチャートである。エンジンがオフとなり（Ｓ１０）、所定時間（例えば、２時間）が経過した後（Ｓ１２のＹ）に、乗員の有無を確認する（Ｓ１４）。乗員がいないこと確認した場合（Ｓ１４のＹ）、駐車時空気圧Ｐ１を取得し（Ｓ１６）、そのときの外気温Ｔ１で補正した外気温補正後の駐車時空気圧Ｐ１ｔを算出する（Ｓ１８）。さらに、外気温補正後の駐車時空気圧Ｐ１ｔを、燃料重量Ｍ１で補正して基準空気圧Ｐ０を算出し（Ｓ２０）、算出された基準空気圧Ｐ０を保持する（Ｓ２２）。

基準空気圧Ｐ０を保持した後、一定時間経過するのを待ち（Ｓ２４）、エンジンがオンになっていれば（Ｓ２６のＹ）、本フローを終了する。Ｓ２６においてエンジンがオフのままであれば（Ｓ２６のＮ）、Ｓ１６〜Ｓ２６の処理を再実行して基準空気圧Ｐ０を更新する。なお、Ｓ１２においてエンジンオフしてから所定時間経過していない場合（Ｓ１２のＮ）や、Ｓ１４において乗員がいることを確認した場合（Ｓ１４のＮ）、一定時間の経過を待ってから（Ｓ２８）、Ｓ１２以降の処理を実行する。

図３は、走行時の車高Ｈｖを算出する処理過程を示すフローチャートである。走行時空気圧Ｐ２を取得し（Ｓ３０）、そのときの外気温Ｔ２で補正した外気温補正後の走行時空気圧Ｐ２ｔを算出する（Ｓ３２）。さらに、外気温補正後の走行時空気圧Ｐ２ｔをエンジンオン後の走行距離Ｌおよび走行時間ｔを用いて補正し、補正された走行時空気圧Ｐ３を算出する（Ｓ３４）。基準空気圧Ｐ０と補正された走行時空気圧Ｐ３を比較して走行時総重量Ｍｖを算出し（Ｓ３６）、走行時総重量Ｍｖから走行時車高Ｈｖを算出する（Ｓ３８）。得られた走行時車高Ｈｖは、車高に応じた制御を行う制御装置に通知される（Ｓ４０）。

本実施の形態に係る車高検出装置１６によれば、車両１０に一般的に搭載されている空気圧センサ１４、荷重センサ２０、外気温センサ、燃料計、走行距離計から取得可能な情報により走行時の車高を検出することができる。したがって、車高検出のための計測部を別途設ける必要がなく、計測部を追加することによるコストアップを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る車高検出装置１６によれば、エンジンオフしてから所定時間経過後に取得する駐車時空気圧Ｐ１をもとに基準空気圧Ｐ０を算出するため、走行によるタイヤ温度上昇の影響を除外することができる。また、エンジンオフしてから所定時間経過しているため、乗員がいない空車状態の駐車時空気圧Ｐ１を取得しやすい。つまり、タイヤ空気圧に影響を与える要素を減らした駐車時空気圧Ｐ１を取得することができ、これにより、より適切な基準空気圧Ｐ０を算出することができる。

また、本実施の形態に係る車高検出装置１６によれば、走行時空気圧Ｐ２に対して、外気温Ｔ２よる影響と、走行によるタイヤ温度上昇の影響の双方を補正するため、車両の重量増以外でタイヤ空気圧に影響を与える要素を少なくすることができる。これにより、車両の重量増の影響によるタイヤ空気圧の変化分を得ることができ、より正確な走行時総重量Ｍｖおよび走行時車高Ｈｖを算出することができる。したがって、車高検出装置１６によれば、走行時車高Ｈｖの検出精度を高めることができる。

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の実施の形態では、車両本体とサスペンションアームとの間に設けられるリンク機構の角度を計測する計測部や、路面との距離を超音波やレーダーなどの検出波を使って計測する計測部を設けることなく、車両１０の車高を検出できる車高検出装置１６について示した。変形例においては、路面との距離を測定する計測部を有する車両に、車高検出装置１６を搭載することとしてもよい。この場合、車高検出装置１６を計測部のバックアップとして用いることができ、検出される車高情報の信頼性を高めることができる。

１０…車両、１２…タイヤ、１４…空気圧センサ、１６…車高検出装置、１８…シート、２０…荷重センサ、２２…ヘッドライト。

Claims (1)

1. 車両のタイヤ空気圧センサから取得したタイヤ空気圧の値を用いて、前記車両の車高を検出する車高検出装置であって、
   駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、駐車時の外気温に応じた圧力変化分を補正することにより基準空気圧を算出する第１演算部と、
   走行時におけるタイヤ空気圧の値を取得し、走行時の外気温に応じた圧力変化分と、走行によるタイヤの温度上昇に対応する圧力変化分と、の双方を補正することにより、補正された走行時空気圧を算出する第２演算部と、
   前記基準空気圧と前記補正された走行時空気圧とを比較して、走行時における前記車両の重量を算出し、得られた前記重量から当該車両の走行時の車高を算出する第３演算部と、
   を備え、
   前記第１演算部は、前記車両のエンジンがオフとなった後所定時間の経過を待ってから、駐車時におけるタイヤ空気圧の値を取得することを特徴とする車高検出装置。

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