JP3695884B2

JP3695884B2 - Tire pressure estimation device

Info

Publication number: JP3695884B2
Application number: JP06511197A
Authority: JP
Inventors: 弘之河井; 秀樹大橋; 正弘米谷; 淳徳満; 雪生森; 孝治梅野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH10258617A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ空気圧推定装置に関し、タイヤ空気圧を推定し異常判定を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪速度は例えば、車輪のスリップ率や制動・駆動力等、車輪の運動状態を制御して車両の運動を制御する車両制御装置において使用される。さらに、車輪のタイヤ空気圧等の車輪の特性を検出する車輪特性検出装置においても使用される。
【０００３】
従来より、４輪夫々の車輪速度又は回転角速度を用いて各輪のタイヤ空気圧を推定して、いずれかの車輪のタイヤ空気圧が低下したとき、例えば警報を発するタイヤ空気圧警報装置が開発されている。例えば、特開平７−１５６６２１号公報には４輪夫々の回転角速度を検出し、初期化スイッチが運転者に操作されたとき算出した車速が閾値より大きければ上記回転角速度から車輪の動荷重半径の初期異差の補正係数を求め、この補正係数に基づいて上記初期異差を補正することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置では、初期化スイッチを操作しなければ初期異差の補正係数を求めることができない。このため、荷重変動があったときに初期化スイッチを操作しなければタイヤ空気圧の推定を誤ってしまうという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、始動後、保存されている、もしくは初期状態を学習して得た動荷重初期値と現在の動荷重値との偏差からタイヤ空気圧を推定し、タイヤ空気圧の異常判定時に上記動荷重初期値を保存することにより、異常状態での初期値を演算しないため運転者が初期化スイッチを操作する必要がなく、誤推定を防止できるタイヤ空気圧推定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、図１に示すように、車両の各輪の回転を検出する回転検出手段Ｍ１と、
上記回転検出手段で得た各輪の回転検出信号から上記各輪のタイヤ半径のばらつきに対応する動荷重を算出する動荷重算出手段Ｍ２と、
動荷重初期値を保存する保存手段Ｍ４と、
上記保存手段に動荷重初期値が保存されていない場合には、始動後の車輪速データを基に演算した動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差から、上記保存手段に動荷重初期値が保存されている場合には、保存されている動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差からタイヤ空気圧が異常か否かを判定する判定手段Ｍ３と、
上記動荷重初期値が保存されているときタイヤ空気圧の調整が行われたか否かを判定し、調整が行われたと判定した場合に上記保存手段に保存されている動荷重初期値を破棄する破棄手段Ｍ５とを有する。
【０００６】
このように、始動後すぐに得た動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差からタイヤ空気圧を推定するため、初期化スイッチの操作の必要なく始動時の荷重変動の影響を受けることなくタイヤ空気圧を推定でき、誤推定を防止できる。また、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整なくして次の始動を行ったときに保存されている動荷重初期値と現在の動荷重値との偏差からタイヤ空気圧の異常を誤りなく判定でき、上記タイヤ空気圧の調整がなされて次の始動を行ったときは保存されている動荷重初期値が破棄されて新たな動荷重初期値が得られ、タイヤ空気圧を誤りなく推定できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のタイヤ空気圧推定装置において、
タイヤ空気圧の異常判定時に偏差の符号を保存し、前記動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差の符号が、保存されている偏差の符号と異なるときに、タイヤ空気圧の調整が行われたと判定する。
これによって、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整があったことを簡単に判定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のタイヤ空気圧推定装置において、
前記破棄手段は、前記回転検出信号から車輪の力学モデルに基づいてタイヤ空気圧を推定するオブザーバからタイヤ空気圧の調整が行われたか否かを通知される。
これによって、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整があったことを、タイヤ空気圧の推定精度の高いオブザーバからの通知によって高精度に判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の概略構成図を示す。同図中、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４夫々には回転検出手段Ｍ１としての車輪速センサ２１，２２，２３，２４夫々が設けられており、この車輪速センサ２１〜２４夫々で検出した４輪夫々の車輪速パルスは電子制御回路（ＥＣＵ）２５及びオブザーバ２６に供給される。また、ＥＣＵ２５には警報器３０が接続されている。
【００１０】
ＥＣＵ２５は図３に示す如く、中央処理装置（ＣＰＵ）４０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４２と、揮発性メモリであるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４と、入力ポート回路４６と、出力ポート回路４８と、通信回路４９と、不揮発性メモリであるエレクトリックイレーザブルプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）５０とを有し、これらは双方向性のバス５２により互いに接続されている。
【００１１】
入力ポート回路４６には車輪速センサ２１〜２４夫々で検出された車輪速パルスが入力される。通信回路４９にはオブザーバ２６よりメッセージが供給される。出力ポート回路４８には警報器３０が接続されている。
まず、オブザーバ２６について説明する。
オブザーバ２６は、車輪の図４に示すモデルに基づいて構成されている。車輪７０を、慣性モーメントＪ_Rのリム側部７２と慣性モーメントＪ_Bのベルト側部７４とがばね定数Ｋのねじりばね７６により接続されたものとしてモデル化すれば、（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。
【００１２】

ただし、
ω_R ：リム側部７２の角速度
ω_R′：リム側部７２の角加速度
ω_B ：ベルト側部７４の角速度
ω_B′：ベルト側部７４の角加速度
θ_RB ：リム側部７２とベルト側部７４とのねじり角
Ｔ₁ ：駆動・制動トルク
Ｔ_d ：路面からの外乱トルク
なお、実際にはリム側部７２とベルト側部７４との間にはダンパが存在するが、その影響は比較的小さいため、本実施例においてはその存在が無視されている。
【００１３】
上記状態方程式をベクトルおよび行列を用いて表わせば（４）式となる。
【００１４】
【数１】

【００１５】
ここで、タイヤ７８の空気圧が変化し、ねじりばね７６のばね定数がＫからＫ＋ΔＫに変化したときの車輪７０の運動は（５）式で表わされる。
【００１６】
【数２】

【００１７】
すなわち、ばね定数ＫがΔＫだけ変化することは正常なタイヤ７８に（５）式の右辺の最終項で表わ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、かつ、ばね定数Ｋはタイヤ７８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。この外乱の推定にオブザーバの手法を用いるのであり、いま路面からのトルクＴ_dをも外乱として扱うことにすれば、推定すべき外乱ｗは（６）式で表わされる。
【００１８】
【数３】

【００１９】
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、第２要素であるｗ₂を推定することとする。外乱ｗ₂を（７）式で定義すれば、車輪７０の状態方程式は（８）式のようになるため、この（８）式に基づいてオブザーバを構成する。
ｗ₂＝（−１／Ｊ_B）Ｔ_d＋（ΔＫ／Ｊ_B）θ_RB ・・・（７）
【００２０】
【数４】

【００２１】
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、（８）式の外乱ｗ₂をシステムの状態に含めるために、推定すべき外乱のダイナミクスを（１０）式で近似する。
ｗ₂′＝０・・・（９）
これは連続して変化する外乱を段階状に近似（零次近似）することを意味し、オブザーバの外乱推定速度を推定すべき外乱の変化に比べて十分速くすれば、この近似は十分に許容される。（９）式より、外乱ｗ₂をシステムの状態に含めると（１０）式の拡張系が構成される。
【００２２】
【数５】

【００２３】
（１０）式において、［ｗ_B θ_RB ｗ₂］^Tが検出することができない状態となる。従って、このシステムに基づいてオブザーバを構成すれば、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。
記述を簡単にするために、（１０）式のベクトルおよび行列を分解して次のように表わすこととする。
【００２４】
【数６】

【００２５】
このとき、状態［Ｚ］＝［ω_B θ_RB ｗ₂］^Tを推定する最小次元オブザーバの構成は（１１）式で表わされる。
［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］：オブザーバの推定速度を決めるゲイン
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、（１２）式の関係を得る。
【００２６】
［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・（１２）
これはオブザーバの推定特性を表わしており、行列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値がすなわちオブザーバの極となる。従って、この固有値がｓ平面の左半面において原点から離れるほどオブザーバの推定速度が速くなる。オブザーバゲイン［Ｇ］は希望の推定速度になるように決定すればよい。
【００２７】
なお、以上は、外乱ｗ₂が前記（７）式、すなわちｗ₂＝（１／Ｊ_B）Ｔ_d＋（ΔＫ／Ｊ_B）θ_RBで表わされるものとして、オブザーバのうち、ねじりばね７６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を説明したが、オブザーバの、ベルト側部７４の慣性モーメントＪ_BがＪ_B＋ΔＪ_Bに変化した場合、ならびにリム側部７２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それぞれ推定する部分も同様にして構成することができる。
【００２８】
以上のようにして車輪７０の回転速度ｖからタイヤ半径Ｒを考慮して演算された角速度ω_Rを入力として、ねじりばね７６のばね定数ＫがΔＫ変化した場合の外乱ｗ₂、ベルト側部７４の慣性モーメントＪ_BがΔＪ_B変化した場合の外乱ｗ₂、およびリム側部７２の慣性モーメントＪ_RがΔＪ_R変化した場合の外乱ｗ₁が推定され、外乱推定値ｗ_2p，ｗ_2p ｗ_1pが取得されるが、それら外乱と共に、検出が不可能であるベルト側部７４の角速度ω_B、リム側部一ベルト側部間のねじり角θ_RBも推定され、それぞれ推定値ω_Bp，θ_RBpが取得される。
【００２９】
この後、前処理部によって検出されたリム側部７２の角速度ω_Rと推定されベルト側部７４の角速度推定値ω_Bpとから角加速度ω_R′と角加速度推定値ω_Bp′とが求められるのである。そして、上記ω_R，ω_Bp，ω_R′，ω_Bp′夫々についてフィルタリングを行い、タイヤ振動の共振周波数付近の周波数帯域（例えば周波数２０Ｈｚ〜５０Ｈｚ）の成分だけを取り出す。
【００３０】
上記外乱ｗ_2p，ｗ_2p，ｗ_1p，角速度ω_R，ω_Bp，角加速度ω_R′，ω_Bp′、ねじり角θ_RBp等を用いて相関演算及び正規化が行われて、ねじりばね７６のばね定数Ｋの変化量ΔＫ，リム側部７２の慣性モーメントＪ_Rの変化量ΔＪ_R，ベルト側部７４の慣性モーメントＪ_Bの変化量ΔＪ_B等が求められる。
この後、判定処理で変化量ΔＫが基準値ΔＫ₀と比較される。変化量ΔＫが負の値である基準値ΔＫ₀より小さい場合にはタイヤ７８の空気圧が異常に低いと判定されて、ＥＣＵ２５に知らされる。なお、変化量ΔＫと空気圧変化量ΔＰとの関係が空気圧変化テーブルとして予め決められており、その関係に従って今回の変化量ΔＫに対応する空気圧変化量ΔＰが取得される。同様に、変化量ΔＪ_Bが正の値である基準値ΔＪ_B0より大きいか否かが判定され、判定がＹＥＳであれば、タイヤ７６が異物をかみ込んだことがＥＣＵ２５に知らされる。また、変化量ΔＪ_Bが基準値−ΔＪ_B0より小さいか否かが判定され、判定がＹＥＳであれば、タイヤ７８の摩耗が許容限度に達して交換が必要であることがＥＣＵ２５に知らされる。そして、上記２つの判定の結果がいずれもＮＯであった場合には、タイヤ７８の慣性モーメントＪ_Bに大きな変化はなく、タイヤ空気圧が正常と判定され、ＥＣＵ２５に知らされる。
【００３１】
図５はＥＣＵ２５のＣＰＵ４０が実行するタイヤ空気圧推定処理の一実施例のフローチャートを示す。この処理は、車両のイグニッションスイッチが投入されると開始される。同図中、ステップＳ１０では動荷重初期値β０がＥＥＰＲＯＭ５０に保存されているかどうかを判別する。ここで、動荷重初期値β０が保存されていなければステップＳ１２で動荷重初期値β０を算出し、次のステップＳ１４で動荷重値βave を算出する。
【００３２】
ここで、動荷重初期値β０及び動荷重値βave は次のようにして演算する。車輪速センサ２１〜２４夫々で検出した車輪速パルスをカウンタｐｆｌ，ｐｆｒ，ｐｒｌ，ｐｒｒで各別にカウントする。そして例えばカウンタｐｆｌのカウント値が所定値（例えば３００００）を越えたとき（１３）式で動荷重βを計算する。
【００３３】
β＝ｐｆｒ−ｐｆｌ−ｐｒｒ＋ｐｒｌ・・・（１３）
動荷重初期値β０及び動荷重値βave は最新の所定回（例えば数回）分の動荷重βの平均値である。ここで、前輪の左右差と後輪の左右差である動荷重βについて考えると、４輪１１〜１４夫々のタイヤ空気圧が正常で各輪のタイヤ半径が略同一であると、ｐｆｒ−ｐｆｌ≒０，ｐｒｒ−ｐｒｌ≒０となりβ≒０となる。また、例えば前輪の左右いずれかがパンクして、そのタイヤ半径が小さくなれば、ｐｆｒ−ｐｆｌ＝ａ，ｐｒｒ−ｐｒｌ＝０となりβ＝ａとなる。
【００３４】
上記のステップＳ１２では動荷重初期値β０を算出するものの、β０はＲＡＭ４４に記憶するだけでＥＥＰＲＯＭ５０への保存は行わない。ステップＳ１４の実行後、ステップＳ１６に進んで動荷重によるタイヤ空気圧低下の判別を次式により行う。
｜β０−βave ｜＞βＴＨ・・・（１４）
上記のβＴＨは警報しきい値であり、例えば数１００程度の値である。ここで｜β０−βave ｜≦βＴＨの場合は４輪全てのタイヤ空気圧が正常としてステップＳ１４に進む。一方、｜β０−βave ｜＞βＴＨの場合はいずれかのタイヤ空気圧が異常としてステップＳ１８に進む。ステップＳ１８ではステップＳ１２で算出した動荷重初期値β０をＥＥＰＲＯＭ５０に書き込んで保存する。次にステップＳ２０でβ０−βave の符号だけを取り出してＥＥＰＲＯＭ５０に書き込んで保存し、ステップＳ２１で警報器３０からタイヤ空気圧異常の警報を発してステップＳ１４に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ１０で動荷重初期値β０が保存されている場合にはステップＳ２２で動荷重値βave を算出する。次にステップＳ２４でオブザーバ２６からタイヤ空気圧正常のメッセージがあるか否かを判別する。ここでオブザーバ２６からタイヤ空気圧異常のメッセージがある場合にはステップＳ２６に進む。ステップＳ２６ではＥＥＰＲＯＭ５０から動荷重初期値β０を読み出してβ０−βave の符号を求め、この符号がＥＥＰＲＯＭ５０から読み出した保存の符号と異なっているか、つまり符号が反転しているか否かを判別する。
【００３６】
ここで、前回の運転時に例えば右前輪のタイヤ空気圧が低下してタイヤ空気圧異常の判定がなされ、動荷重初期値β０及びβ０−βave の符号（例えば「負」）が保存され、その後イグニッションスイッチをオフとし、次にイグニッションスイッチをオンとして運転を開始した場合について考える。イグニッションオフ後に上記右前輪のタイヤに空気を補充してこの右前輪のタイヤ空気圧が他の３輪のタイヤ空気圧より高くなると、β０−βave の符号は反転する（この場合、符号は「正」）。つまり、このような状況でβ０−βave の符号が反転したときはタイヤ空気圧の調整が行われたとしてステップＳ２８に進む。オブザーバ２６からタイヤ空気圧正常のメッセージがあったときもタイヤ空気圧の調整が行われたとしてステップＳ２８に進む。
【００３７】
ステップＳ２８ではＥＥＰＲＯＭ５０に保存していたβ０及びβ０−βave の符号をクリアする。次にステップＳ２９で動荷重初期値β０を算出してステップＳ３０に進む。一方、オブザーバ２６からタイヤ空気圧異常のメッセージがあり、かつ、β０−βave の符号がＥＥＰＲＯＭ５０に保存されているβ０−βave の符号と同一の場合には、タイヤ空気圧の調整がされてないためＥＥＰＲＯＭ５０の保存β０及びβ０−βave の符号をクリアすることなくステップＳ３０に進む。
【００３８】
ステップＳ３０では動荷重によるタイヤ空気圧低下の判別を（１４）式により行う。ここで｜β０−βave ｜≦βＴＨの場合は４輪全てのタイヤ空気圧が正常としてステップＳ１０に進む。一方、｜β０−βave ｜＞βＴＨの場合はいずれかのタイヤ空気圧が異常としてステップＳ３２に進む。ステップＳ３２ではＥＥＰＲＯＭ５０から読み出した、又はステップＳ２９で算出した動荷重初期値β０をＥＥＰＲＯＭ５０に書き込んで保存する。次にステップＳ３４でβ０−βave の符号だけを取り出してＥＥＰＲＯＭ５０に書き込んで保存し、ステップＳ３６で警報器３０からタイヤ空気圧異常の警報を発してステップＳ１０に進む。
【００３９】
上記のステップＳ１４，Ｓ２２が動荷重算出手段Ｍ２に対応し、ステップＳ１６，Ｓ３０が判定手段Ｍ３に対応し、ステップＳ１８，Ｓ２０，Ｓ３２，Ｓ３４が保存手段Ｍ４に対応し、ステップＳ２４，Ｓ２６，Ｓ２８が破棄手段Ｍ５に対応する。
このように、始動後すぐに得た動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差からタイヤ空気圧を推定するため、初期化スイッチの操作の必要なく始動時の荷重変動の影響を受けることなくタイヤ空気圧を推定でき、誤推定を防止できる。また、タイヤ空気圧の異常があると、そのときの動荷重初期値を保存し、次の始動後は保存されている動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差からタイヤ空気圧を推定し、かつタイヤ空気圧が正常であれば保存されている動荷重初期値を破棄するため、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整なくして次の始動を行ったときに保存されている動荷重初期値と現在の動荷重値との偏差からタイヤ空気圧の異常を誤りなく判定でき、上記タイヤ空気圧の調整がなされて次の始動を行ったときは保存されている動荷重初期値が破棄されて新たな動荷重初期値が得られ、タイヤ空気圧を誤りなく推定できる。
【００４０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、始動後すぐに得た動荷重初期値に対する現在の動荷重値の偏差からタイヤ空気圧を推定するため、初期化スイッチの操作の必要なく始動時の荷重変動の影響を受けることなくタイヤ空気圧を推定でき、誤推定を防止できる。また、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整なくして次の始動を行ったときに保存されている動荷重初期値と現在の動荷重値との偏差からタイヤ空気圧の異常を誤りなく判定でき、上記タイヤ空気圧の調整がなされて次の始動を行ったときは保存されている動荷重初期値が破棄されて新たな動荷重初期値が得られ、タイヤ空気圧を誤りなく推定できる。
【００４２】
また、請求項２に記載の発明によれば、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整があったことを簡単に判定することができる。
【００４３】
また、請求項３に記載の発明によれば、タイヤ空気圧の異常判定後、タイヤ空気圧の調整があったことを、タイヤ空気圧の推定精度の高いオブザーバからの通知によって高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の概略構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車輪の力学モデルを示す図である。
【図５】タイヤ空気圧警報処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１４車輪
２１〜２４車輪速センサ
２５ＥＣＵ
２６オブザーバ
３０警報器
４０ＣＰＵ
４２ＲＯＭ
４４ＲＡＭ
４６入力ポート回路
４８出力ポート回路
４９通信回路
７０車輪
７２リム側部
７４ベルト側部
７６ねじりばね
７８タイヤ
Ｍ１回転検出手段
Ｍ２動荷重算出手段
Ｍ３判定手段
Ｍ４保存手段
Ｍ５破棄手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire pressure estimation device, and more particularly to a device that estimates tire pressure and determines abnormality.
[0002]
[Prior art]
The wheel speed is used, for example, in a vehicle control apparatus that controls the motion of the vehicle by controlling the motion state of the wheel, such as the slip ratio of the wheel and the braking / driving force. Furthermore, it is used also in the wheel characteristic detection apparatus which detects the characteristics of wheels, such as the tire air pressure of a wheel.
[0003]
Conventionally, a tire pressure alarm device has been developed that, for example, issues an alarm when the tire pressure of each wheel decreases by estimating the tire pressure of each wheel using the wheel speed or rotational angular speed of each of the four wheels. . For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-156621, the rotational angular velocity of each of the four wheels is detected, and if the vehicle speed calculated when the initialization switch is operated by the driver is greater than a threshold value, the dynamic load radius of the wheel is calculated from the rotational angular velocity. It is described that a correction coefficient for an initial difference is obtained and the initial difference is corrected based on the correction coefficient.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus, the correction coefficient for the initial difference cannot be obtained unless the initialization switch is operated. For this reason, there has been a problem that if the initialization switch is not operated when the load fluctuates, the tire air pressure will be estimated incorrectly.
The present invention has been made in view of the above points, and after starting, the tire pressure is estimated from the deviation between the dynamic load initial value stored or learned by learning the initial state and the current dynamic load value, By storing the initial value of the dynamic load at the time of abnormality determination of tire pressure, the driver does not need to operate the initialization switch because the initial value in the abnormal state is not calculated, and a tire pressure estimation device that can prevent erroneous estimation is provided. The purpose is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the invention described in claim 1 includes a rotation detection means M1 for detecting the rotation of each wheel of the vehicle,
Dynamic load calculating means M2 for calculating a dynamic load corresponding to the variation in tire radius of each wheel from the rotation detection signal of each wheel obtained by the rotation detecting means;
Storage means M4 for storing the dynamic load initial value;
When the dynamic load initial value is not stored in the storage means, the dynamic load initial value is stored in the storage means from the deviation of the current dynamic load value with respect to the dynamic load initial value calculated based on the wheel speed data after starting. Is stored, determination means M3 for determining whether or not the tire air pressure is abnormal from the deviation of the current dynamic load value with respect to the stored dynamic load initial value,
Determining whether or not the tire pressure adjustment has been performed when the dynamic load initial value is stored, and discarding the dynamic load initial value stored in the storage means when it is determined that the adjustment has been performed Means M5.
[0006]
In this way, the tire pressure is estimated from the deviation of the current dynamic load value with respect to the initial dynamic load value obtained immediately after the start, so that the tire is not affected by the load variation at the start without the need to operate the initialization switch. The air pressure can be estimated and erroneous estimation can be prevented. Also, after the abnormality determination of the tire air pressure, no erroneous abnormality of tire air pressure from the difference between the dynamic load initial value and the current dynamic load values stored when performing the next startup Without adjustment of tire pressure When the tire pressure is adjusted and the next start is performed, the stored dynamic load initial value is discarded and a new dynamic load initial value is obtained, and the tire pressure can be estimated without error.
[0007]
The invention according to claim 2 is the tire pressure estimating device according to claim 1,
The tire pressure was adjusted when the sign of the deviation was stored when the tire pressure abnormality was judged, and the sign of the deviation of the current dynamic load value relative to the initial value of the dynamic load was different from the stored sign of the deviation . Is determined.
Thus, it can be easily determined that the tire air pressure has been adjusted after the tire air pressure abnormality is determined.
[0008]
The invention according to claim 3 is the tire pressure estimation device according to

claim

1 or 2,
The discarding unit is notified of whether or not the tire pressure is adjusted from an observer that estimates the tire pressure based on a dynamic model of the wheel from the rotation detection signal.
As a result, it is possible to determine with high accuracy the notification from the observer with high tire pressure estimation accuracy that the tire air pressure has been adjusted after the tire pressure abnormality determination.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of the apparatus of the present invention. In the figure, left and right

front wheels

11, 12 and left and right

rear wheels

13, 14 are provided with

wheel speed sensors

21, 22, 23, 24 as rotation detecting means M1, respectively. The wheel speed pulse detected for each of the four wheels is supplied to an electronic control circuit (ECU) 25 and an observer 26. In addition, an alarm device 30 is connected to the ECU 25.
[0010]
As shown in FIG. 3, the ECU 25 includes a central processing unit (CPU) 40, a read only memory (ROM) 42, a random access memory (RAM) 44 that is a volatile memory, an input port circuit 46, and an output port circuit 48. A communication circuit 49 and an electric erasable programmable read only memory (EEPROM) 50 which is a nonvolatile memory, and these are connected to each other by a bidirectional bus 52.
[0011]
Wheel speed pulses detected by the wheel speed sensors 21 to 24 are input to the input port circuit 46. A message is supplied to the communication circuit 49 from the observer 26. The alarm device 30 is connected to the output port circuit 48.
First, the observer 26 will be described.
The observer 26 is configured based on the model of the wheel shown in FIG. If the wheel 70 is modeled as a rim side portion 72 having a moment of inertia J _R and a belt side portion 74 having a moment of inertia J _B connected by a torsion spring 76 having a spring constant K, (1) to (3) The equation of state is established, and this constitutes a linear system.
[0012]

However,
ω _R : angular velocity of the rim side portion 72 ω _R ′: angular acceleration of the rim side portion 72 ω _B : angular velocity of the belt side portion 74 ω _B ′: angular acceleration of the belt side portion 74 _RB : rim side portion 72 and belt side Torsion angle T ₁ with the portion 74: Driving / braking torque T _d : Disturbance torque from the road surface Actually, a damper exists between the rim side portion 72 and the belt side portion 74, but the effect is compared. Therefore, its presence is ignored in this embodiment.
[0013]
When the above state equation is expressed using a vector and a matrix, the following equation (4) is obtained.
[0014]
[Expression 1]

[0015]
Here, the motion of the wheel 70 when the air pressure of the tire 78 is changed and the spring constant of the torsion spring 76 is changed from K to K + ΔK is expressed by equation (5).
[0016]
[Expression 2]

[0017]
That is, changing the spring constant K by ΔK is equivalent to applying a disturbance represented by the last term on the right side of the equation (5) to the normal tire 78. This disturbance includes information on the change amount ΔK of the spring constant K, and the spring constant K changes according to the air pressure of the tire 78. Therefore, by estimating this disturbance, the change amount of the tire air pressure can be determined. Can be estimated. The observer method is used for the estimation of the disturbance. If the torque _Td from the road surface is also treated as a disturbance, the disturbance w to be estimated is expressed by equation (6).
[0018]
[Equation 3]

[0019]
However, theoretically, since only one element in the disturbance [w] can be estimated, the second element w ₂ is estimated. If the disturbance w ₂ is defined by the equation (7), the state equation of the wheel 70 is expressed by the equation (8). Therefore, the observer is configured based on the equation (8).
w ₂ = (− 1 / J _B ) T _d + (ΔK / J _B ) θ _RB (7)
[0020]
[Expression 4]

[0021]
The observer estimates the disturbance as one of the system state variables. Therefore, (8) for inclusion in the state of the disturbance w ₂ system equation to approximate the disturbance dynamics to be estimated by equation (10).
w ₂ ′ = 0 (9)
This means that a continuously changing disturbance is approximated in a stepwise manner (zero-order approximation). If the observer's estimated disturbance speed is made sufficiently faster than the change in the disturbance to be estimated, this approximation is sufficiently acceptable. Is done. From equation (9), when disturbance w ₂ is included in the system state, an extended system of equation (10) is constructed.
[0022]
[Equation 5]

[0023]
In the equation (10), [w _B θ _RB w ₂ ] ^T cannot be detected. Therefore, if the observer is configured based on this system, the disturbance w ₂ and the state variables ω _B and θ _RB that cannot be originally measured can be estimated.
In order to simplify the description, the vector and matrix of equation (10) are decomposed and expressed as follows.
[0024]
[Formula 6]

[0025]
At this time, the configuration of the minimum dimensional observer for estimating the state [Z] = [ω _B θ _RB w ₂ ] ^T is expressed by Equation (11).
[Z _p ′] = [A ₂₁ ] [X _a ] + [A ₂₂ ] [Z _p ] + [B ₂ ] [u] + [G] {[X _a ′] − ([A ₁₁ ] [X _a ] + [A ₁₂ ] [Z _p ] + [B ₁ ] [u])} = ([A ₂₁ ] − [G] [A ₁₁ ]) [X _a ] + ([A ₂₂ ] − [G] [ _{_{A 12]) [Z p]}} + [G] [X a '] + ([B 2] - [G] [B 1]) [u] ··· (11)
However,
[Z _p ]: Estimated value of [Z] [Z _p ′]: Rate of change of estimated value [Z _p ] [G]: Gain that determines the estimated speed of the observer Also, true value [Z] and estimated value [Z _p ] [E] and [e] = [Z] − [Z _p ] and the rate of change of the error [e] is [e ′], the relationship of equation (12) is obtained.
[0026]
[E ′] = ([A ₂₂ ] − [G] [A ₁₂ ]) [e] (12)
This represents the estimated characteristic of the observer, and the eigenvalue of the matrix ([A ₂₂ ] − [G] [A ₁₂ ]) is the observer's pole. Accordingly, the estimated speed of the observer increases as the eigenvalue moves away from the origin on the left half of the s plane. The observer gain [G] may be determined so as to obtain a desired estimated speed.
[0027]
In the above description, it is assumed that the disturbance w ₂ is expressed by the above equation (7), that is, w ₂ = (1 / J _B ) T _d + (ΔK / J _B ) θ _RB . The configuration of the portion for estimating the disturbance w ₂ when the spring constant K changes by ΔK has been described. However, when the inertia moment J _B of the belt side portion 74 of the observer changes to J _B + ΔJ _B , and the rim side portion 72 The portions for estimating the disturbances when the inertia moment J _R changes to J _R + ΔJ _R can be similarly configured.
[0028]
The disturbance w ₂ when the spring constant K of the torsion spring 76 changes by ΔK using the angular velocity ω _R calculated in consideration of the tire radius R from the rotational speed v of the wheel 70 as described above, the belt side portion 74. The disturbance w ₂ when the inertia moment J _B of the rim is changed by ΔJ _B and the disturbance w ₁ when the inertia moment J _R of the rim side portion 72 is changed by ΔJ _R are estimated, and estimated disturbance values w _2p and w _2p w _1p _Are obtained, but the angular velocity ω _B of the belt side portion 74 and the torsion angle θ _RB between the rim side portion and the belt side portion, which cannot be detected, are estimated together with these disturbances, and the estimated values ω _Bp and θ _RBp are respectively estimated. Is acquired.
[0029]
Thereafter, the angular acceleration ω _R ′ and the angular acceleration estimated value ω _Bp ′ are obtained from the estimated angular velocity ω _R of the rim side portion 72 detected by the preprocessing unit and the estimated angular velocity value ω _Bp of the belt side portion 74. It is. Then, filtering is performed for each of the above-mentioned ω _R , ω _Bp , ω _R ′, ω _Bp ′, and only components in a frequency band (for example, frequency 20 Hz to 50 Hz) near the resonance frequency of the tire vibration are extracted.
[0030]
Correlation calculation and normalization are performed using the disturbances w _2p , w _2p , w _1p , angular velocities ω _R , ω _Bp , angular accelerations ω _R ′, ω _Bp ′, torsion angle θ _RBp, etc. the spring constant K of the variation [Delta] K, the inertia moment J variation of _R .DELTA.J _R of the rim 72, the variation .DELTA.J _B such moment of inertia J _B of the belt side 74 is obtained.
Thereafter, the change amount ΔK is compared with the reference value ΔK ₀ in the determination process. When the change amount ΔK is smaller than the negative reference value ΔK _0, it is determined that the air pressure of the tire 78 is abnormally low, and the ECU 25 is notified. The relationship between the change amount ΔK and the air pressure change amount ΔP is determined in advance as an air pressure change table, and the air pressure change amount ΔP corresponding to the current change amount ΔK is acquired according to the relationship. Similarly, it is determined whether or not the amount of change ΔJ _B is greater than a positive reference value ΔJ _B0. If the determination is YES, the ECU 25 is informed that the tire 76 has bitten a foreign object. Further, it is determined whether or not the change amount ΔJ _B is smaller than the reference value −ΔJ _B0. If the determination is YES, the ECU 25 is informed that the wear of the tire 78 has reached an allowable limit and needs to be replaced. . If the results of the two determinations are both NO, there is no significant change in the moment of inertia J _B of the tire 78, and the tire air pressure is determined to be normal and is notified to the ECU 25.
[0031]
FIG. 5 shows a flowchart of one embodiment of the tire pressure estimation process executed by the CPU 40 of the ECU 25. This process is started when the ignition switch of the vehicle is turned on. In step S10, it is determined whether or not the dynamic load initial value β0 is stored in the EEPROM 50. If the dynamic load initial value β0 is not stored, the dynamic load initial value β0 is calculated in step S12, and the dynamic load value βave is calculated in the next step S14.
[0032]
Here, the dynamic load initial value β0 and the dynamic load value βave are calculated as follows. The wheel speed pulses detected by the wheel speed sensors 21 to 24 are counted separately by the counters pfl, pfr, prl, and prr. For example, when the count value of the counter pfl exceeds a predetermined value (for example, 30000), the dynamic load β is calculated by the equation (13).
[0033]
β = pfr−pfl−prr + prl (13)
The dynamic load initial value β0 and the dynamic load value βave are the average values of the dynamic loads β for the latest predetermined times (for example, several times). Here, considering the dynamic load β, which is the left / right difference between the front wheels and the left / right difference between the rear wheels, if the tire pressures of the four wheels 11 to 14 are normal and the tire radii of each wheel are substantially the same, pfr−pfl≈ 0, prr−prl≈0, and β≈0. Also, for example, if either the left or right front wheel is punctured and the tire radius is reduced, pfr−pfl = a, prr−prl = 0, and β = a.
[0034]
In step S12 described above, the dynamic load initial value β0 is calculated, but β0 is only stored in the RAM 44 and is not stored in the EEPROM 50. After execution of step S14, the process proceeds to step S16, and the determination of the tire air pressure drop due to the dynamic load is performed by the following equation.
| Β0−βave |> βTH (14)
The above βTH is an alarm threshold value, for example, about several hundreds. Here, if | β0−βave | ≦ βTH, the tire air pressures of all four wheels are assumed to be normal, and the process proceeds to step S14. On the other hand, if | β0−βave |> βTH, one of the tire air pressures is abnormal, and the process proceeds to step S18. In step S18, the dynamic load initial value β0 calculated in step S12 is written into the EEPROM 50 and stored. Next, in step S20, only the sign of .beta.0-.beta.ave is taken out, written and stored in the EEPROM 50, and in step S21, an alarm of tire pressure abnormality is issued from the alarm device 30, and the process proceeds to step S14.
[0035]
On the other hand, if the dynamic load initial value β0 is stored in step S10, the dynamic load value βave is calculated in step S22. In step S24, it is determined whether there is a message indicating that the tire pressure is normal from the observer 26. If there is a tire pressure abnormality message from the observer 26, the process proceeds to step S26. In step S26, the dynamic load initial value β0 is read from the EEPROM 50 to obtain the sign of β0−βave, and it is determined whether or not this sign is different from the save sign read from the EEPROM 50, that is, whether the sign is inverted.
[0036]
Here, at the time of the previous driving, for example, the tire pressure of the right front wheel is lowered and the tire pressure abnormality is determined, the dynamic load initial values β0 and β0-βave are stored (for example, “negative”), and then the ignition switch is turned on. Consider the case where the operation is started with the ignition switch turned off and then turned on. When the right front wheel tire is filled with air after the ignition is turned off and the tire pressure of the right front wheel becomes higher than the tire pressure of the other three wheels, the sign of β0−βave is reversed (in this case, the sign is “positive”). . That is, when the sign of β0−βave is inverted in such a situation, it is determined that the tire air pressure is adjusted, and the process proceeds to step S28. If there is a message indicating that the tire pressure is normal from the observer 26, it is determined that the tire pressure has been adjusted, and the process proceeds to step S28.
[0037]
In step S28, the signs of β0 and β0-βave stored in the EEPROM 50 are cleared. Next, in step S29, the dynamic load initial value β0 is calculated, and the process proceeds to step S30. On the other hand, when there is a tire pressure abnormality message from the observer 26 and the sign of β0-βave is the same as the sign of β0-βave stored in the EEPROM 50, the tire pressure is not adjusted, so the EEPROM 50 The process proceeds to step S30 without clearing the signs of the stored β0 and β0-βave.
[0038]
In step S30, the tire pressure drop due to the dynamic load is determined by equation (14). Here, if | β0−βave | ≦ βTH, the tire pressures of all four wheels are assumed to be normal, and the process proceeds to step S10. On the other hand, if | β0−βave |> βTH, one of the tire air pressures is abnormal, and the process proceeds to step S32. In step S32, the dynamic load initial value β0 read from the EEPROM 50 or calculated in step S29 is written into the EEPROM 50 and stored. Next, in step S34, only the sign of β0-βave is taken out, written and stored in the EEPROM 50, and in step S36, an alarm of tire pressure abnormality is issued from the alarm device 30, and the process proceeds to step S10.
[0039]
The above steps S14 and S22 correspond to the dynamic load calculation means M2, steps S16 and S30 correspond to the determination means M3, steps S18, S20, S32 and S34 correspond to the storage means M4, and steps S24, S26 and S28. Corresponds to the discarding means M5.
In this way, the tire pressure is estimated from the deviation of the current dynamic load value with respect to the initial dynamic load value obtained immediately after the start, so that the tire is not affected by the load variation at the start without the need to operate the initialization switch. The air pressure can be estimated and erroneous estimation can be prevented. If there is an abnormality in the tire pressure, the initial dynamic load value at that time is stored, and after the next start, the tire pressure is estimated from the deviation of the current dynamic load value from the stored initial dynamic load value, and If the tire pressure is normal, the stored dynamic load initial value is discarded.After the tire pressure abnormality is determined, the dynamic load initial value stored when the next start is performed without adjusting the tire pressure. The tire pressure abnormality can be determined without error from the deviation from the current dynamic load value.When the tire pressure is adjusted and the next start is performed, the stored dynamic load initial value is discarded and a new The initial load value is obtained, and the tire pressure can be estimated without error.
[0040]
【The invention's effect】
As described above , according to the first aspect of the present invention , the tire air pressure is estimated from the deviation of the current dynamic load value from the initial dynamic load value obtained immediately after the start. Tire pressure can be estimated without being affected by load fluctuations at the time, and erroneous estimation can be prevented. In addition, after the tire pressure abnormality is judged, the tire pressure abnormality can be judged without error from the deviation between the initial dynamic load value stored at the next start without adjusting the tire pressure and the current dynamic load value. When the tire pressure is adjusted and the next start is performed, the stored dynamic load initial value is discarded and a new dynamic load initial value is obtained, and the tire pressure can be estimated without error.
[0042]
Further , according to the invention described in claim 2, it is possible to easily determine that the tire air pressure has been adjusted after the abnormality determination of the tire air pressure.
[0043]
Further, according to the invention described in claim 3, it can be determined after the abnormality determination of the tire pressure, that there has been adjusted tire pressure, with high precision by the notification from the higher estimation accuracy of the tire pressure Observer .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of an ECU.
FIG. 4 is a diagram showing a dynamic model of a wheel.
FIG. 5 is a flowchart of tire pressure warning processing.
[Explanation of symbols]
11-14 Wheel 21-24 Wheel speed sensor 25 ECU
26 Observer 30 Alarm 40 CPU
42 ROM
44 RAM
46 input port circuit 48 output port circuit 49 communication circuit 70 wheel 72 rim side 74 belt side 76 torsion spring 78 tire M1 rotation detection means M2 dynamic load calculation means M3 determination means M4 storage means M5 discarding means

Claims

Rotation detection means for detecting rotation of each wheel of the vehicle;
Dynamic load calculating means for calculating a dynamic load corresponding to a variation in tire radius of each wheel from the rotation detection signal of each wheel obtained by the rotation detecting means;
A storage means for storing the dynamic load initial value;
When the dynamic load initial value is not stored in the storage means, the dynamic load initial value is stored in the storage means from the deviation of the current dynamic load value with respect to the dynamic load initial value calculated based on the wheel speed data after starting. Is stored, determination means for determining whether the tire air pressure is abnormal from the deviation of the current dynamic load value with respect to the stored dynamic load initial value,
Determining whether or not the tire pressure adjustment has been performed when the dynamic load initial value is stored, and discarding the dynamic load initial value stored in the storage means when it is determined that the adjustment has been performed Means for estimating a tire pressure.

In the tire pressure estimating device according to claim 1,
The tire pressure was adjusted when the sign of the deviation was stored when the tire pressure abnormality was judged, and the sign of the deviation of the current dynamic load value relative to the initial value of the dynamic load was different from the stored sign of the deviation . The tire pressure estimation device characterized by the above.

In the tire pressure estimation device according to claim 1 or 2,
The tire pressure estimation device according to claim 1, wherein the discarding unit is notified of whether or not the tire pressure is adjusted from an observer that estimates tire pressure based on a dynamic model of a wheel from the rotation detection signal.