JP3328533B2 - タイヤ空気圧異常判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のタイヤの空
気圧の異常を判定するタイヤ空気圧異常判定装置に係
り、更に詳細には車輪速の如き車輪の運動状態量に基づ
きタイヤ空気圧の異常を判定するタイヤ空気圧異常判定
装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの空気圧とタイヤのばね定数との
間には一定の関係があり、またタイヤのばね定数とタイ
ヤの共振周波数との間には一定の関係があることを利用
し、車輪速信号よりタイヤの振動に起因する車輪速の振
動成分を抽出し、その振動成分に基づきタイヤの上下方
向又は前後方向の共振周波数又はタイヤのばね定数を求
め、これよりタイヤの空気圧を推定しその異常を判定す
るタイヤ空気圧異常判定装置は従来より種々の構成のも
のが提案されている。

【０００３】例えば本願出願人の出願にかかる特開平８
−１５０６９号公報には、各輪の車輪速を検出し、路面
よりタイヤに入力される振動入力の大きさが所定の範囲
内にあるときの車輪速信号に基づき車輪に対する路面よ
りの外乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータ
をオブザーバにより求め、これらの外乱及びパラメータ
よりタイヤ空気圧（タイヤのばね定数）を推定しタイヤ
空気圧の異常を判定するよう構成されたタイヤ空気圧異
常判定装置が記載されている。

【０００４】かかるタイヤ空気圧異常判定装置によれ
ば、各輪の車輪速が検出され、路面よりタイヤに入力さ
れる振動入力の大きさが所定の範囲内にあるときの車輪
速信号に基づきタイヤの空気圧の異常が判定されるの
で、圧力センサの如くタイヤの空気圧を直接検出する手
段を要することなくタイヤ空気圧の異常を判定すること
ができ、また路面よりタイヤに入力される振動入力の大
きさに拘らずタイヤ空気圧の異常が判定される場合に比
して高精度にタイヤ空気圧の異常を判定することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
のタイヤ空気圧異常判定装置に於いては、車速が低車速
域にあるときにはタイヤ空気圧が正常であるにも拘らず
異常に低い圧力であると誤って判定される場合がある。
本願発明者はこの点について種々の実験的研究を行った
結果、車輪のヨー方向の振動、即ち車輪の上下軸周りの
振動の共振点がタイヤの共振点よりも低い周波数域に存
在し、また車速が低車速域にあるときにはタイヤの共振
レベルが低いので、車輪のヨー方向の共振ノイズの影響
が相対的に高くなり、そのため実際のタイヤ空気圧は正
常であるにも拘らずタイヤ空気圧の異常判定に誤りが生
じることを究明した。

【０００６】本発明は、従来のタイヤ空気圧推定装置に
於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本
発明の主要な課題は、車輪のヨー方向の共振ノイズの影
響を排除することにより、タイヤ空気圧の異常判定の精
度を更に一層向上させることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き主要な課題
は、本発明によれば、車輪の運動状態量を検出する手段
と、車輪の運動状態量の検出値より車輪に対する外乱及
びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータを推定する
オブザーバと、前記車輪の運動状態量の検出値に基づき
車輪のヨー方向共振について前記オブザーバによる推定
外乱に対する補正量を演算する手段と、前記補正量にて
前記推定外乱を補正する手段と、前記補正された推定外
乱及び前記パラメータに基づきタイヤ空気圧が異常であ
るか否かを判定する手段とを有するタイヤ空気圧異常判
定装置（請求項１の構成）、車輪の運動状態量を検出す
る手段と、車輪の運動状態量の検出値より車輪に対する
外乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータを推
定するオブザーバと、前記車輪の運動状態量の検出値に
基づき車輪のヨー方向共振についてタイヤのばね定数に
対する補正量を演算する手段と、前記推定外乱及び前記
パラメータに基づきタイヤのばね定数を演算する手段
と、前記補正量にて前記ばね定数を補正する手段と、前
記補正されたばね定数に基づきタイヤ空気圧が異常であ
るか否かを判定する手段とを有するタイヤ空気圧異常判
定装置（請求項２の構成）、又は車輪の運動状態量を検
出する手段と、車輪の運動状態量の検出値の信号より車
輪のヨー方向共振周波数帯域の信号を除去処理する手段
と、前記除去処理された車輪の運動状態量の検出値より
車輪に対する外乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパ
ラメータを推定するオブザーバと、前記推定外乱及び前
記パラメータに基づきタイヤ空気圧が異常であるか否か
を判定する手段とを有するタイヤ空気圧異常判定装置
（請求項３の構成）によって達成される。

【０００８】上述の請求項１の構成によれば、オブザー
バにより車輪の運動状態量の検出値より車輪に対する外
乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータが推定
され、車輪の運動状態量の検出値に基づき車輪のヨー方
向共振についてオブザーバによる推定外乱に対する補正
量が演算され、該補正量にて推定外乱が補正され、その
補正された推定外乱及びパラメータに基づきタイヤ空気
圧が異常であるか否かが判定されるので、タイヤの共振
レベルが低く車輪の運動状態量の検出値に含まれる車輪
のヨー方向共振ノイズの影響を受け易い状況に於いて
も、実質的にヨー方向共振ノイズの影響のない推定外乱
及びパラメータに基づきタイヤ空気圧の異常判定が行わ
れ、従ってタイヤ空気圧の異常判定の精度が更に一層向
上される。

【０００９】また請求項２の構成によれば、オブザーバ
により車輪の運動状態量の検出値より車輪に対する外乱
及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータが推定さ
れ、車輪の運動状態量の検出値に基づき車輪のヨー方向
共振についてタイヤのばね定数に対する補正量が演算さ
れ、推定外乱及びパラメータに基づきタイヤのばね定数
が演算され、前記補正量にてばね定数が補正され、その
補正されたばね定数に基づきタイヤ空気圧が異常である
か否かが判定されるので、タイヤの共振レベルが低く車
輪の運動状態量の検出値に含まれる車輪のヨー方向共振
ノイズの影響を受け易い状況に於いても、実質的にヨー
方向共振ノイズの影響のないタイヤのばね定数に基づき
タイヤ空気圧の異常判定が行われ、従ってタイヤ空気圧
の異常判定の精度が更に一層向上される。

【００１０】また請求項３の構成によれば、車輪の運動
状態量の検出値の信号より車輪のヨー方向共振周波数帯
域の信号が除去処理され、その除去処理された車輪の運
動状態量の検出値より車輪に対する外乱及びタイヤのば
ね定数の変化を表すパラメータがオブザーバにより推定
され、推定外乱及びパラメータに基づきタイヤ空気圧が
異常であるか否かが判定されるので、タイヤの共振レベ
ルが低く車輪の運動状態量の検出値に含まれる車輪のヨ
ー方向共振ノイズの影響を受け易い状況に於いても、実
質的にヨー方向共振ノイズの影響のない車輪の運動状態
量の検出値より外乱及びパラメータがオブザーバにより
推定され、従ってヨー方向共振ノイズの影響を受けるこ
となくタイヤ空気圧の異常判定が行われ、これによりタ
イヤ空気圧の異常判定の精度が更に一層向上される。ま
た本発明によれば、上記請求項１乃至３の何れかの構成
に於いて、車輪の運動状態量は車輪速である。従ってオ
ブザーバは車輪速の検出値より車輪に対する路面よりの
外乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータを推
定する。本発明に於ける「車輪の運動状態量」は車輪速
に限定されず、タイヤの振動に起因する振動成分を抽出
し、その振動成分に基づきタイヤの上下方向又は前後方
向の共振周波数を求め得る車輪の運動状態量であればよ
い。

【００１１】

【課題を解決するための手段の好ましい態様】本発明の
一つの好ましい態様によれば、請求項１乃至３の何れか
の構成に於いて、オブザーバは車輪の運動状態量として
の車輪速に基づき車輪に対する外乱、タイヤのばね定数
の変化を表すパラメータとしてのタイヤのベルト側部分
の角速度及びタイヤのリム側部分とベルト側部分との間
のねじり角を推定するよう構成される（好ましい態様
１）。

【００１２】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様１の構成に於いて、タイヤ空気圧
が異常であるか否かを判定する手段はオブザーバにより
推定された外乱、ベルト側部分の角速度、リム側部分と
ベルト側部分との間のねじり角に基づきタイヤのばね定
数の変化量を演算し、該変化量に基づきタイヤ空気圧が
異常であるか否かを判定するよう構成される（好ましい
態様２）。

【００１３】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、オブザ
ーバによる推定外乱に対する補正量は車輪速に基づいて
演算されるよう構成される（好ましい態様３）。

【００１４】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様２の構成に於いて、タイヤのばね
定数に対する補正量は車輪速に基づいてタイヤのばね定
数の変化量に対する補正量として演算されるよう構成さ
れる（好ましい態様４）。

【００１５】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、前記信
号除去処理手段は車輪の運動状態量の検出値の信号より
車輪のヨー方向共振周波数帯域を含む所定の周波数帯域
の信号を除去処理し、前記所定の周波数帯域は車輪速に
基づいて可変設定されるよう構成される（好ましい態様
５）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を幾つかの実施形態について詳細に説明する。

【００１７】第一の実施形態 図１は本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第一の
実施形態を示す概略構成図であり、図２は車輪の力学モ
デルを示す説明図であり、図３は図１に示されたタイヤ
空気圧判定装置のブロック線図である。

【００１８】図１に於いて、左前輪１０FL、右前輪１０
FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRにはそれぞれ車輪速セ
ンサ１２FL、１２FR、１２RL、１２RRが設けられてお
り、これらの車輪速センサは周知の如く対応する車輪の
車輪速に対応するパルス信号を出力するようになってい
る。一般に車輪はホイールの外周にタイヤが取付けられ
たタイヤ付きホイールであり、従って図２に示されてい
る如く、車輪１０は相対回転可能なリム側部分２０とベ
ルト側部分２２とがねじりばね２４によって連結された
ものと考えられてよいので、各車輪速センサは厳密には
対応する車輪のリム側部分２０の角速度を検出する。

【００１９】また各車輪１２FL〜１２RRにはそのホイー
ルの軸部に作用する制駆動トルクＴd を検出するトルク
センサ１４FL〜１４RRが設けられている。各車輪速セン
サよりのパルス信号及び各トルクセンサよりの制駆動ト
ルク信号はタイヤ空気圧判定装置１６へ入力され、判定
装置１６はこれらの信号に基づき後述の如く各輪のタイ
ヤ空気圧（タイヤのばね定数）を推定により演算すると
共に、車輪のタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定
し、タイヤ空気圧が異常であるときには警報装置１８へ
制御信号を出力することにより車輌の乗員に警報を発す
るようになっている。

【００２０】図３に示されている如く、タイヤ空気圧判
定装置１６は各車輪速センサよりパルス信号を受ける車
輪速演算ブロック２６と、前処理フィルタブロック２８
と、各トルクセンサより制駆動トルク信号を受ける外乱
オブザーバ３０と、相関演算ブロック３２と、正規化ブ
ロック３４と、タイヤ空気圧が異常であるか否かを判定
する異常判定ブロック３６とを有している。またこの実
施形態のタイヤ空気圧判定装置１６は外乱補正値演算ブ
ロック３８と外乱補正ブロック４０とを有している。

【００２１】尚タイヤ空気圧判定装置１６は実際には例
えば中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、リードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
と、入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコ
モンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ
であってよく、このことは後述の他の実施形態について
も同様である。

【００２２】車輪速演算ブロック２６は車輪速センサ１
２FL〜１２RRより供給されるパルス信号に基づき車輪速
（リム側部分の回転速度）を演算し、前処理フィルタブ
ロック２８は車輪速演算ブロック２６により演算された
車輪速のうちタイヤ空気圧の判定に適した所定の周波数
範囲内にあるものを抽出する。

【００２３】外乱オブザーバ３０は図２に示された車輪
１０のモデルに基づいて構成されている。車輪１０は慣
性モーメントＪ_R のリム側部分２０と慣性モーメントＪ
_B のベルト側部分２２とがばね定数Ｋのねじりばね２４
により接続されたものとして車輪をモデル化すれば、下
記の（１）〜（３）の状態方程式が成立し、これによっ
て線形システムが構成される。

【数１】Ｊ_R ω_R ′＝−Ｋθ_RB＋Ｔ₁ ・・・（１） Ｊ_B ω_B ′＝ Ｋθ_RB−Ｔ_d ・・・（２） θ_RB′＝ω_R −ω_B ・・・（３） ただし、 ω_R ：リム側部分２０の角速度 ω_R ′：リム側部分２０の角加速度 ω_B ：ベルト側部分２２の角速度 ω_B ′：ベルト側部分２２の角加速度 θ_RB ：リム側部分２０とベルト側部分２２との間のね
じり角 Ｔ₁ ：トルクセンサ１４により検出される制駆動トル
ク Ｔ_d ：路面からの外乱トルク

【００２４】尚実際の車輪にはリム側部分２０とベルト
側部分２２との間にダンパが存在するが、その影響は比
較的小さいので、この実施形態に於てはその存在が無視
されている。

【００２５】上記状態方程式をベクトル及び行列を用い
て表せば下記の（４）式となる。

【数２】

【００２６】ここでタイヤの空気圧が変化し、ねじりば
ね２４のばね定数がＫからＫ＋ΔＫに変化したとする
と、車輪１０の運動は下記の（５）式にて表される。

【数３】

【００２７】即ちばね定数ＫがΔＫだけ変化することは
正常なタイヤに（５）式の右辺の最終項にて表される外
乱が加えられるのと等価である。この外乱にはばね定数
Ｋの変化量ΔＫの情報が含まれており、またばね定数Ｋ
はタイヤの空気圧に応じて変化するので、この外乱を推
定することによってタイヤの空気圧の変化量を推定する
ことができる。この外乱の推定に外乱オブザーバの手法
が用いられるのであり、今路面からのトルクＴ_d をも外
乱として扱うことにすれば、推定されるべき外乱ｗは下
記の（６）式にて表される。

【数４】

【００２８】しかし理論上外乱［ｗ］の中の一つの要素
しか推定することができないため、（６）式の第二要素
を外乱ｗ₂ とし、この外乱ｗ₂ を下記の（７）式にて定
義すれば、車輪１０の状態方程式は下記の（８）式の如
くになり、従って外乱オブザーバはこの（８）式に基づ
いて構成される。

【００２９】

【数５】 ｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RB・・・（７）

【数６】

【００３０】外乱オブザーバは外乱をシステムの状態変
数の一つとして推定するものである。そこで（７）式の
外乱ｗ₂ をシステムの状態に含めるために、推定される
べき外乱のダイナミックスを下記の（９）式にて近似す
る。

【数７】ｗ₂ ′＝０・・・（９）

【００３１】この近似は外乱の連続的な滑らかな変化を
それに沿う階段状の変化に近似（零次近似）することを
意味し、外乱オブザーバ３０の外乱推定速度を推定され
るべき外乱の変化に比べて十分早くすればこの近似は十
分に許容される。上記（９）式より、外乱ｗ₂ をシステ
ムの状態変数に含めると下記の（１０）式の拡張系が構
成される。

【数８】

【００３２】この（１１）式に於て［ω_B θ_RB
ｗ₂ ］^T が検出することができない状態変数である。従
ってこのシステムに基づいて外乱オブザーバ３０を構成
すれば、外乱ｗ₂ と元々測定できない状態変数ω_B 、θ
_RBとを推定することができる。

【００３３】記述を簡単にするために（１０）式のベク
トル及び行列を分解して次のように表すこととする。

【数９】

【００３４】このとき、状態［ｚ］＝［ω_B θ_RB ｗ
₂ ］^T を推定する最小次元オブザーバの構成は下記の
（１１）式にて表される。

【００３５】

【数１０】 ［ｚ_p ′］＝［Ａ₂₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₂₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₂ ］［ｕ］＋［Ｇ］｛ ［ｘ_a ′］−（［Ａ₁₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₁₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₁ ］［ｕ］）｝＝（ ［Ａ₂₁］−［Ｇ］［Ａ₁₁］）［ｘ_a ］＋（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｚ_p ］ ＋［Ｇ］［ｘ_a ′］＋（［Ｂ₂ ］−［Ｇ］［Ｂ₁ ］）［ｕ］・・・（１１） ただし、 ［ｚ_p ］ ：［ｚ］の推定値 ［ｚ_p ′］：推定値［ｚ_p ］の変化率 ［Ｇ］ ：外乱オブザーバ３０の推定速度を決めるゲ
イン

【００３６】また、真値［ｚ］と推定値［ｚ_p ］との誤
差［ｅ］を［ｅ］＝［ｚ］−［ｚ_p］とおき、誤差
［ｅ］の変化率を［ｅ′］とすると、下記の（１２）式
の関係が得られる。

【数１１】 ［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・（１２）

【００３７】これは外乱オブザーバ３０の推定特性を表
しており、行列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値
が外乱オブザーバ３０の極となる。オブザーバゲイン
［Ｇ］は推定速度が所定の速度になるように決定されれ
ばよい。

【００３８】尚以上に於ては外乱ｗ₂ が前記（７）式、
即ちｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RBに
て表されるものとして、外乱オブザーバ３０のうちねじ
りばね２４のばね定数ＫがΔＫ変化した場合の外乱ｗ₂
を推定する部分の構成について説明したが、外乱オブザ
ーバ３０のうちベルト側部分２２の慣性モーメントＪ_B
がＪ_B ＋ΔＪ_B に変化した場合の外乱や、外乱オブザー
バ３０のうちリム側部分２０の慣性モーメントＪ_R がＪ
_R ＋ΔＪ_R に変化した場合の外乱を推定する部分も同様
にして構成することができる。

【００３９】相関演算ブロック３２は、外乱オブザーバ
３０により推定された外乱ｗ₂ の推定値ｗ_2p及びねじり
角θ_RBの推定値θ_RBp に基づき、後述の如く外乱ｗ₂ の
推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関Ｃ（ｗ
_2p，θ_RBp ）及びねじり角推定値θ_RBp の自己相関Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）を演算する。

【００４０】正規化ブロック３４は、正規化処理、即ち
下記の（１３）式に従って自己相関Ｃ（θ_RBp ，
θ_RBp ）に対する相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）の比とし
てＬ_K 値を演算し、ＲＡＭのＬ_K 値メモリに格納する。

【数１２】 Ｌ_K ＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）・・・（１３）

【００４１】異常判定ブロック３６は、Ｌ_K 値メモリに
格納されているＬ_K 値に基づきばね定数の変化量ΔＫを
演算し、この変化量に基づきタイヤの空気圧が異常であ
るか否かを判定する。

【００４２】即ちＬ_K 値とばね定数の変化量ΔＫとの間
には前記（８）式に基づき求められる下記の（１４）式
にて表される関係がある。

【数１３】 Ｌ_K ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B ・・・（１４） ただし、Ｃ₀ はＣ（Ｔ_dp，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）にて表される値であり、ばね定数Ｋの変化とは無
関係であるので、タイヤ空気圧が正常の状態で予め求め
ておくことによって補償することができる。また、Ｃ
（Ｔ_dp，θ_RBp ）は外乱トルクＴ_d の推定値とねじり角
θ_RBの推定値との相互相関を表している。

【００４３】ＲＯＭには予めＬ_K とΔＫとの関係がばね
定数変化テーブルとしてＲＯＭに格納されており、従っ
てＬ _K 値メモリに格納されているＬ_K ＝Ｃ（ｗ_2p，θ
_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に基づいてねじりばね２
４のばね定数Ｋの変化量ΔＫが演算される。そして変化
量ΔＫがＲＯＭに格納されている基準値ΔＫ₀ と比較さ
れ、変化量ΔＫが負の定数である基準値ΔＫ0 より小さ
い場合にはタイヤの空気圧が異常に低いと判定されて警
報装置１８により警報が発せられる。

【００４４】更に外乱補正値演算ブロック３８は、車輪
のヨー方向共振ノイズの影響を排除すべく、後述の如く
前処理フィルタ処理後の車輪速に基づき外乱補正値Ｋa
を演算し、外乱補正ブロック４０は外乱オブザーバ３０
により推定された外乱ｗ_2pを後述の如く外乱補正値Ｋa
に基づき補正する。

【００４５】以上の説明より解る如く、車輪速センサ１
２FL〜１２RR及び車輪速演算ブロック２６により車輪の
運動状態量を検出する手段の機能が達成され、外乱オブ
ザーバ３０によりオブザーバの機能が達成され、相関演
算ブロック３２、正規化ブロック３４、及び異常判定ブ
ロック３６によりタイヤ空気圧が異常であるか否かを判
定する手段の機能が達成される。更に外乱補正値演算ブ
ロック３８及び外乱補正ブロック４０により車輪のヨー
方向共振についてオブザーバによる推定外乱に対する補
正量を演算する手段の機能が達成され、外乱補正ブロッ
ク４０により推定外乱を補正する手段の機能が達成され
る。

【００４６】図４はこの第一の実施形態のタイヤ空気圧
判定装置１６により実行されるタイヤ空気圧異常判定ル
ーチンを示すゼネラルフローチャートである。尚図４に
示されたフローチャートによるタイヤ空気圧の異常判定
は例えば左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の順に繰り返
し実行され、このことは後述の他の実施形態についても
同様である。

【００４７】まずステップ１０に於いてはタイヤ空気圧
の異常判定が行われるべき車輪の車輪速を示すパルス信
号及び制駆動トルクを示す信号の読み込みが行われ、ス
テップ２０に於いては車輪速を示すパルス信号に基づき
車輪速Ｖwiが演算され、ステップ３０に於いては車輪速
信号に対し前処理フィルタ処理、即ち所定の上限及び下
限カットオフ周波数にてバンドパスフィルタ処理が行わ
れる。

【００４８】ステップ４０に於いてはｉが１インクリメ
ントされ、ステップ５０に於いてはｉが基準値Ｎa （１
００〜１０００程度の正の一定の整数）であるか否かの
判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１
０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ６０に
於いてｉが０にリセットされる。

【００４９】ステップ７０に於いては車輪速Ｖwi及び対
応する制駆動トルクに基づき外乱オブザーバ３０につい
て上述した外乱オブザーバの処理が行われ、これにより
外乱ｗ2 の推定値ｗ2p、タイヤのばね定数の変化を表す
パラメータとしてのベルト側部分２２の角速度ωB の推
定値ωBp及びねじり角θRBの推定値θRBp が求められ
る。

【００５０】ステップ８０に於いては外乱補正値演算ブ
ロック３８について上述した外乱補正値Ｋa が前処理フ
ィルタ処理後の車輪速、即ちタイヤのリム側部分の角速
度ω_R に基づき下記の（１５）式に従って演算され、ス
テップ９０に於いては外乱補正ブロック４０について上
述した如く推定外乱ｗ_2pが下記の（１６）式に従って補
正演算される。尚（１５）式の関数ｆ（ω_R ）は実験的
に求められてよく、また外乱補正値Ｋa はマップ演算に
より求められてもよい。

【００５１】

【数１４】Ｋa ＝ｆ（ω_R ）・・・（１５）

【数１５】ｗ_2p＝ｗ_2p＋Ｋa ・θ_RBp ・・・（１６）

【００５２】ステップ１００に於いては相関演算ブロッ
ク３２について上述した相関演算が図５に示されたフロ
ーチャートに従って行われ、これにより外乱ｗ₂ の推定
値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関Ｃ（ｗ_2p，
θ_RBp ）及びねじり角推定値θ_RBp の自己相関Ｃ（θ
_RBp ，θ_RBp ）が演算される。

【００５３】ステップ１１０に於いては正規化ブロック
３６について上述した正規化処理が行われ、これにより
自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に対する相互相関Ｃ（ｗ
_2p，θ_RBp ）の比としてＬ_K 値が演算されると共に、Ｌ
_K 値に基づきタイヤのばね定数の変化量ΔＫが演算され
る。

【００５４】ステップ１２０に於いてはばね定数の変化
量ΔＫがその基準値ΔＫ₀ （負の定数）未満であるか否
かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのま
まステップ１４０へ進み、肯定判別が行われたときには
ステップ１３０に於いて警報装置１８へ制御信号が出力
された後ステップ１４０へ進む。ステップ１４０に於い
ては以上の各ステップに於いて演算されたデータがクリ
アされた後ステップ１０へ戻り、タイヤ空気圧の異常判
定が行われるべき次の車輪についてステップ１０以降が
実行される。

【００５５】また上述のステップ１００の相関演算ルー
チンは図５に示されたフローチャートに従って以下の如
く実行される。

【００５６】ステップ１０１に於いてはステップ７０に
於いて演算された現時点の外乱推定値Ｗ_2p(j) 及びねじ
り角推定値θ_RBp(j)が読込まれ、ステップ１０２に於い
ては下記の（１７）式に従って相互相関Ｃ（ｗ_2p，
θ_RB）が演算される。即ち外乱推定値ｗ_2p(j) とねじり
角推定値θ_RBp(j)との積が演算され、その積が相互相関
Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）に加算される。ただし最初にステップ
１０２が実行される際には相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）
が０であるため、相互相関メモリに外乱推定値ｗ_2p(j)
とねじり角推定値θ_RBp(j)との積が格納されるのみであ
る。

【数１６】 Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）＋ｗ_2p(j) ・θ_RBp(j)・・・（１７）

【００５７】同様にステップ１０３に於いては下記の
（１８）式に従って自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）が演
算される。即ちねじり角推定値θ_RBp(j)の二乗が演算さ
れ、自己相関メモリの自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に
加算される。

【数１７】 Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）＝Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）＋θ_RBp(j) ² ・・・（１８）

【００５８】ステップ１０４に於いては整数ｊが１イン
クリメントされ、ステップ１０５に於いては整数ｊがＮ
ｂ（正の一定の整数）になったか否かの判定が行われ、
否定判別が行われたときにはステップ１０へ戻り、肯定
判別が行われたときにはステップ１０６に於いてｊが０
にリセットされることにより相関演算ルーチンを終了
し、次ぎのステップ１１０へ進む。

【００５９】以上の説明より解る如く、ステップ１０及
び２０により図３の車輪速演算ブロック２６の機能が達
成され、ステップ３０により前処理フィルタブロック２
８の機能が達成され、ステップ７０により外乱オブザー
バ３０の機能が達成され、ステップ１００により相関演
算ブロック３２の機能が達成される。またステップ１１
０により正規化ブロック３４の機能が達成され、ステッ
プ１２０及び１３０により異常判定ブロック３６の機能
が達成される。更にステップ８０により外乱補正値演算
ブロック３８の機能が達成され、ステップ９０により外
乱補正ブロック４０の機能が達成される。

【００６０】かくして第一の実施形態によれば、ステッ
プ１０〜７０に於いて外乱オブザーバの処理により外乱
ｗ₂ 、ベルト側部分２２の角速度ωB の推定値ωBp、及
びねじり角θ_RBが推定され、ステップ８０に於いて外乱
補正値Ｋa が演算され、ステップ９０に於いて外乱推定
値ｗ_2Pが補正されることにより外乱推定値より車輪のヨ
ー方向共振ノイズの影響が除去され、ステップ１００に
於いて補正後の外乱推定値ｗ_2p及びねじり角θ_RBの推定
値θ_RBp に基づき、外乱ｗ₂ の推定値ｗ_2pとねじり角推
定値θ_RBp との相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）及びねじり
角推定値θ_RBpの自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）が演算
され、ステップ１１０に於いて正規化が行われ、ステッ
プ１２０及び１３０のタイヤ空気圧の異常判定が行われ
る。

【００６１】従ってこの実施形態によれば、車速が低く
タイヤの共振レベルが低いことにより、車輪速信号に含
まれる車輪のヨー方向共振ノイズの影響を受け易い状況
に於いても、実質的にヨー方向共振ノイズの影響のない
推定外乱等に基づきタイヤのばね定数の変化量ΔＫを演
算し、ばね定数の変化量ΔＫに基づきタイヤ空気圧の異
常判定を行うことができるので、車輪のヨー方向共振ノ
イズに起因してタイヤ空気圧が誤って異常であると判定
されることを防止し、タイヤ空気圧の異常判定を高精度
に行うことができる。

【００６２】またこの実施形態によれば、従来のタイヤ
空気圧異常判定のルーチンにステップ８０及び９０を追
加するだけでよく、車輪のヨー方向共振ノイズの影響を
排除するための特別のセンサ等は不要であるので、車輪
のヨー方向共振ノイズの影響を受けることなくタイヤ空
気圧の異常判定を高精度に行う異常判定装置を低廉に構
成することができる。

【００６３】第二の実施形態 図６は本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第二の
実施形態のブロック線図であり、図７は第二の実施形態
に於けるタイヤ空気圧異常判定ルーチンを示すゼネラル
フローチャートである。尚図６に於いて図３に示された
部材に対応する部材には図３に於いて付された符号と同
一の符号が付されており、また図７に於いて図４に示さ
れたステップに対応するステップには図４に於いて付さ
れたステップ番号と同一のステップ番号が付されてい
る。

【００６４】図６に示されている如く、この実施形態の
タイヤ空気圧判定装置１６は車輪速演算ブロック２６、
前処理フィルタブロック２８、外乱オブザーバ３０、相
関演算ブロック３２、正規化ブロック３４、異常判定ブ
ロック３６に加えて、ばね定数補正量演算ブロック４２
及びばね定数補正ブロック４４を有している。

【００６５】ばね定数補正量演算ブロック４２は前処理
フィルタ処理された車輪速に基づき後述の如くタイヤの
ばね定数の変化量ΔＫに対する補正量ΔＫa を演算し、
ばね定数補正ブロック４４は補正量ΔＫa に基づき後述
の如くばね定数の変化量ΔＫを補正し、これにより車輪
のヨー方向共振ノイズの影響を排除する。従ってばね定
数補正量演算ブロック４２により車輪のヨー方向共振に
ついてタイヤのばね定数に対する補正量を演算する手段
の機能が達成され、ばね定数補正ブロック４４により前
記補正量にてばね定数を補正する手段の機能が達成され
る。

【００６６】またこの実施形態のステップ１１２及び１
１４以外のステップ１０〜７０及びステップ１００〜１
４０はそれぞれ第一の実施形態の場合と同様に実行され
る。ステップ１１２に於いてはステップ３０の前処理フ
ィルタ処理後の車輪速、即ちタイヤのリム側部分の角速
度ω_R に基づき下記の（１９）式に従ってばね定数補正
量ΔＫa が演算され、ステップ１１４に於いては下記の
（２０）式に従ってばね定数の変化量ΔＫが補正量ΔＫ
a にて補正される。

【００６７】

【数１８】ΔＫa ＝ｆ（ｗ_R ）・・・（１９）

【００６８】

【数１９】ΔＫ＝ΔＫ＋ΔＫa ・・・（２０）かくして
第二の実施形態によれば、ステップ１１０に於ける正規
化により演算されたばね定数の変化量ΔＫがステップ１
１２及び１１４に於いて補正量ΔＫaにて補正されるの
で、車輪速信号に含まれる車輪のヨー方向共振ノイズの
影響を受け易い状況に於いても、実質的にヨー方向共振
ノイズの影響のないばね定数の変化量ΔＫに基づきタイ
ヤ空気圧の異常判定を行うことができ、従って車輪のヨ
ー方向共振ノイズに起因してタイヤ空気圧が誤って異常
であると判定されることを防止し、タイヤ空気圧の異常
判定を高精度に行うことができる。

【００６９】またこの実施形態の場合にも、従来のタイ
ヤ空気圧異常判定のルーチンにステップ１１２及び１１
４を追加するだけでよく、車輪のヨー方向共振ノイズの
影響を排除するための特別のセンサ等は不要であるの
で、車輪のヨー方向共振ノイズの影響を受けることなく
タイヤ空気圧の異常判定を高精度に行う異常判定装置を
低廉に構成することができる。

【００７０】第三の実施形態 図８は本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第三の
実施形態のブロック線図であり、図９は第三の実施形態
に於けるタイヤ空気圧異常判定ルーチンを示すゼネラル
フローチャートである。尚図８に於いて図３に示された
部材に対応する部材には図３に於いて付された符号と同
一の符号が付されており、また図９に於いて図４に示さ
れたステップに対応するステップには図４に於いて付さ
れたステップ番号と同一のステップ番号が付されてい
る。

【００７１】図８に示されている如く、この実施形態の
タイヤ空気圧判定装置１６は車輪速演算ブロック２６等
に加えて前処理フィルタ設定ブロック４６を有してお
り、この前処理フィルタ設定ブロック４６は車輪速演算
ブロック２６により演算された車輪速に基づき後述の如
く前処理フィルタブロック２８に於けるバンドパスフィ
ルタ処理の通過帯域を可変設定する。

【００７２】またこの実施形態のステップ２５以外のス
テップ１０〜７０及びステップ１００〜１４０はそれぞ
れ第一の実施形態の場合と同様に実行され、ステップ２
５に於いてはステップ２０により演算された車輪速、即
ちタイヤのリム側部分の角速度ω_R が例えば図１０に示
されている如く車輪のヨー方向の共振が生じるω_Ro以下
であるときには、ステップ３０の前処理フィルタ処理に
於けるバンドパスフィルタの下限カットオフ周波数ｆ_cl
が高くなるよう前処理フィルタを設定する。

【００７３】かくして第三の実施形態によれば、ステッ
プ２０により演算された車輪速に基づき、ステップ２５
に於いて車速が低く車輪のヨー方向の共振ノイズの影響
が高くなる状況に於いては、ステップ３０の前処理フィ
ルタ処理に於けるバンドパスフィルタの下限カットオフ
周波数ｆclが高く設定されるので、車輪速信号に含まれ
る車輪のヨー方向共振ノイズの影響を排除してタイヤ空
気圧を高精度に判定することができ、また車速が高く車
輪のヨー方向の共振の影響が小さい状況に於いては、下
限カットオフ周波数ｆclが低く設定されるので、バンド
パスフィルタを通過する信号の量を多くし、タイヤ空気
圧の異常判定の頻度を高くすることができる。

【００７４】またこの実施形態の場合にも、従来のタイ
ヤ空気圧異常判定のルーチンにステップ２５を追加する
だけでよく、車輪のヨー方向共振ノイズの影響を排除す
るための特別のセンサ等は不要であるので、車輪のヨー
方向共振ノイズの影響を受けることなくタイヤ空気圧の
異常判定を高精度に行う異常判定装置を低廉に構成する
ことができる。

【００７５】尚上述の第一乃至第三の実施形態に於いて
は、ステップ１１０に於いて演算されたタイヤのばね定
数の変化量ΔＫ又はステップ１１４に於いて補正された
タイヤのばね定数の変化量ΔＫに基づきステップ１２０
に於いてタイヤ空気圧が異常であるか否かが判定される
ようになっているが、必要ならばばね定数の変化量ΔＫ
に基づきタイヤ空気圧の変化量ΔＰが演算され、タイヤ
空気圧Ｐが正規のタイヤ空気圧Ｐo と変化量ΔＰと和と
して演算されてもよい。更にこの場合、タイヤ空気圧の
異常判定は演算されたタイヤ空気圧Ｐ又はその変化量Δ
Ｐに基づいて行われてもよい。

【００７６】また上述の第三の実施形態に於いては、ス
テップ２５に於いて前処理フィルタが設定されるのでは
なく、ステップ３０に於ける前処理フィルタ処理前又は
処理後に車輪速信号より車輪のヨー方向共振周波数帯域
の信号を除去する処理が行われてもよく、この処理はソ
フト的な信号処理及びハード的な信号処理の何れにより
達成されてもよい。

【００７７】更に上述の各実施形態に於いては、外乱オ
ブザーバ３０は各車輪の制駆動トルクＴd をも入力とす
るようになっているが、上記（１）式等に於ける制駆動
トルクＴ₁ の項が省略されると共に、トルクセンサ１４
FL〜１４RRが省略されてもよい。

【００７８】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、上述
の請求項１の構成によれば、実質的にヨー方向共振ノイ
ズの影響のない推定外乱及びパラメータに基づいてタイ
ヤ空気圧の異常判定を行なうことができ、また請求項２
の構成によれば、実質的にヨー方向共振ノイズの影響の
ないタイヤのばね定数に基づいてタイヤ空気圧の異常判
定を行なうことができ、更に請求項３の構成によれば、
実質的にヨー方向共振ノイズの影響のない車輪の運動状
態量の検出値より外乱及びパラメータをオブザーバによ
り推定し、これによりヨー方向共振ノイズの影響を受け
ることなくタイヤ空気圧の異常判定を行なうことができ
るので、本発明によればタイヤの共振レベルが低く車輪
の運動状態量の検出値に含まれる車輪のヨー方向共振ノ
イズの影響を受け易い状況に於いても、タイヤ空気圧の
異常判定の精度を更に一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第一
の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】車輪の力学モデルを示す説明図である。

【図３】図１に示されたタイヤ空気圧判定装置のブロッ
ク線図である。

【図４】第一の実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定
ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。

【図５】図４に示されたフローチャートのステップ１０
０に於ける相関演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図６】第二の実施形態のタイヤ空気圧判定装置のブロ
ック線図である。

【図７】第二の実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定
ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。

【図８】第三の実施形態のタイヤ空気圧判定装置のブロ
ック線図である。

【図９】第三の実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定
ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。

【図１０】タイヤのリム側部分の角速度ω_R と前処理フ
ィルタ処理に於けるバンドパスフィルタの下限カットオ
フ周波数ｆ_clとの間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１２FL〜１２RR…車輪速センサ １６…タイヤ空気圧判定装置 １８…警報装置 ２６…車輪速演算ブロック ２８…前処理フィルタブロック ３０…外乱オブザーバ ３２…外乱補正値演算ブロック ３４…外乱補正ブロック ３６…相関演算ブロック ３８…正規化ブロック ４０…異常判定ブロック ４２…ばね定数補正量演算ブロック ４４…ばね定数補正ブロック ４６…前処理フィルタブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 薫 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小島 弘義 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田口 健康 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会 社デンソー内 (72)発明者 井上 祐一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会 社デンソー内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平７−89304（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−34215（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−101085（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−137509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60C 23/00 - 23/08 G01L 17/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の運動状態量を検出する手段と、車輪
   の運動状態量の検出値より車輪に対する外乱及びタイヤ
   のばね定数の変化を表すパラメータを推定するオブザー
   バと、前記車輪の運動状態量の検出値に基づき車輪のヨ
   ー方向共振について前記オブザーバによる推定外乱に対
   する補正量を演算する手段と、前記補正量にて前記推定
   外乱を補正する手段と、前記補正された推定外乱及び前
   記パラメータに基づきタイヤ空気圧が異常であるか否か
   を判定する手段とを有するタイヤ空気圧異常判定装置。
2. 【請求項２】車輪の運動状態量を検出する手段と、車輪
   の運動状態量の検出値より車輪に対する外乱及びタイヤ
   のばね定数の変化を表すパラメータを推定するオブザー
   バと、前記車輪の運動状態量の検出値に基づき車輪のヨ
   ー方向共振についてタイヤのばね定数に対する補正量を
   演算する手段と、前記推定外乱及び前記パラメータに基
   づきタイヤのばね定数を演算する手段と、前記補正量に
   て前記ばね定数を補正する手段と、前記補正されたばね
   定数に基づきタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定す
   る手段とを有するタイヤ空気圧異常判定装置。
3. 【請求項３】車輪の運動状態量を検出する手段と、車輪
   の運動状態量の検出値の信号より車輪のヨー方向共振周
   波数帯域の信号を除去処理する手段と、前記除去処理さ
   れた車輪の運動状態量の検出値より車輪に対する外乱及
   びタイヤのばね定数の変化を表すパラメータを推定する
   オブザーバと、前記推定外乱及び前記パラメータに基づ
   きタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定する手段とを
   有するタイヤ空気圧異常判定装置。
4. 【請求項４】前記車輪の運動状態量は車輪速であること
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のタイヤ空
   気圧異常判定装置。