CN111497851A - 轮胎力推测系统及轮胎力推测方法 - Google Patents

轮胎力推测系统及轮胎力推测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够在不使用来自车辆侧的信息的情况下推测轮胎力的轮胎力推测系统及轮胎力推测方法。该轮胎力推测系统(100)具备传感器(20)、传感器信息获得部(31)、轮胎力计算部(32)。传感器(20)测量轮胎(10)的物理量。传感器信息获得部(31)获得由传感器(20)测量的物理量。轮胎力计算部(32)具有基于物理量计算轮胎力(F)的运算模型(32a)，并向运算模型(32a)输入利用传感器信息获得部(31)获得的物理量来计算轮胎力(F)。

Description

轮胎力推测系统及轮胎力推测方法
技术领域
本发明涉及一种轮胎力推测系统及轮胎力推测方法。
背景技术
一般而言，作为轮胎与路面间的摩擦系数的推测方法，已知使用车辆的加速度、发动机扭矩等车辆信息的方法。
在专利文献1中记载有现有的路面摩擦推测系统。该路面摩擦推测系统使用安装于车辆的多个轮胎的多个轮胎负载推测传感器。根据传感器数据推测各轮胎的负载及滑移角。从多个车辆CAN总线传感器获得车辆加速度及偏航率操作参数，动态观测模型分别在多个轮胎的每一个中计算出横向及纵向的力推测值。关于各轮胎，根据各个轮胎的横向及纵向的力推测值计算出单独车轮力推测值。根据各轮胎中的动态滑移角推测值及多个轮胎的各自的单独车轮力推测值生成基于模型的摩擦推测值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2015-081090号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明人发现专利文献1所记载的路面摩擦推测系统在轮胎力的推测中，需要来自车辆侧的车辆加速度及偏航率操作参数的信息，具有改善的余地。即，为了实现推测轮胎力的系统的简化，而需要在不使用车辆加速度及偏航率操作参数等来自车辆侧的信息的情况下推测轮胎力。另外，通过在轮胎侧完成轮胎力的推测，而能够在系统方面实现简化。
本发明鉴于这样的情况而完成，其目的在于提供一种能够推测轮胎力的轮胎力推测系统及轮胎力推测方法。
(二)技术方案
本发明的一个方式是轮胎力推测系统。轮胎力推测系统具备：传感器，其测量轮胎的物理量；传感器信息获得部，其获得由所述传感器测量的所述物理量；以及轮胎力计算部，其具有基于所述物理量计算轮胎力的运算模型，并向所述运算模型输入利用所述传感器信息获得部获得的所述物理量来计算轮胎力。
本发明的另一方式是轮胎力推测方法。轮胎力推测方法具备：测量步骤，利用传感器测量轮胎的物理量；传感器信息获得步骤，获得通过所述测量步骤测量的所述物理量；以及轮胎力计算步骤，具有基于所述物理量计算轮胎力的运算模型，并输入通过所述传感器信息获得步骤获得的所述物理量，并利用所述运算模型计算轮胎力。
(三)有益效果
根据本发明，能够推测轮胎力。
附图说明
图1是用于说明轮胎力推测系统的概要的示意图。
图2是表示实施方式一的轮胎力推测系统的功能结构的框图。
图3是表示修正项的内容的图表。
图4是表示轮胎力推测装置进行的轮胎力推测处理的步骤的流程图。
图5是表示实施方式二的轮胎力推测系统的功能结构的框图。
图6是表示服务器装置的功能结构的框图。
附图标记说明
10-轮胎；20-传感器；21-加速度传感器；31-传感器信息获得部；32-轮胎力计算部；32a-运算模型；32b-修正处理部；32c-更新处理部；33-通信部(发送部)；91-通信网络；100-轮胎力推测系统。
具体实施方式
下面以优选的实施方式为基础，并参照图1到图6对本发明进行说明。对各附图所示的相同或者等同的结构要素、部件标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，为了容易理解，各附图上的部件的尺寸适当放大、缩小进行表示。另外，在各附图中省略在说明实施方式方面不重要的部件的一部分进行表示。
(实施方式一)
图1是用于说明轮胎力推测系统100的概要的示意图。轮胎力推测系统100具备配设于轮胎10的传感器20及轮胎力推测装置30。另外，轮胎力推测系统100为了对推测轮胎力F的运算模型进行更新而可以包括经由通信网络91连接的服务器装置40等。
传感器20测量轮胎10中的加速度及应变、轮胎气压、以及轮胎温度等轮胎10的物理量，并向轮胎力推测装置30输出所测量的数据。轮胎力推测装置30基于由传感器20测量的数据来推测轮胎力F。轮胎力推测装置30在推测轮胎力F的运算中不需要车辆加速度等来自车辆侧的信息，关于轮胎力F的推测运算，与车辆控制装置90相独立。
轮胎力推测装置30向例如车辆控制装置90输出推测的轮胎力F。车辆控制装置90将从轮胎力推测装置30输入的轮胎力F用于例如路面摩擦系数、制动距离的推测、向车辆控制的应用、以及向驾驶员通知与车辆的安全行驶相关的信息等。另外，车辆控制装置90也能够使用地图信息、气象信息等提供将来与车辆的安全行驶相关的信息。另外，在车辆控制装置90具有自动驾驶车辆的功能的情况下，轮胎力推测系统100向车辆控制装置90提供所推测的轮胎力F作为自动驾驶中的用于车速控制等的数据。
图2是表示实施方式一的轮胎力推测系统100的功能结构的框图。轮胎力推测系统100的传感器20具有加速度传感器21、应变仪22、压力计23以及温度传感器24等，该传感器20测量轮胎10中的物理量。这些传感器测量与轮胎10的应变、活动相关的物理量作为轮胎10的物理量。
加速度传感器21及应变仪22与轮胎10一起机械性运动，并且分别测量在轮胎10中产生的加速度及应变量。加速度传感器21例如配设于轮胎10的胎面、胎侧、胎圈以及车轮等，测量轮胎10的周向、轴向以及径向三轴上的加速度。
应变仪22配设于轮胎10的胎面、胎侧以及胎圈等，测量配设位置上的应变。另外，压力计23及温度传感器24配设于例如轮胎10的气阀，并分别测量轮胎气压及轮胎温度。为了准确地测量轮胎10的温度，温度传感器24可以直接配设于轮胎10。为了识别各轮胎，轮胎10可以安装有例如附加有固有的识别信息的RFID11等。例如，可以根据安装于轮胎10的RFID11的固有信息，从预先准备的数据组中选择后述的轮胎力计算部32的运算模型32a及修正处理部32b中的各修正项等进行设定，或者也可以从由通信网络91上的服务器装置40等提供的数据库选择。另外，也可以相对于RFID11的固有信息记录后述的轮胎10的规格，进一步由数据库提供与轮胎10的规格对应的运算模型32a及各修正项等。可以根据RFID11的固有信息调用轮胎10的规格，并设定运算模型32a及各修正项等，也可以从数据库选择与所调用的轮胎10的规格对应的运算模型32a及各修正项等。
轮胎力推测装置30具有传感器信息获得部31、轮胎力计算部32、修正处理部32b以及通信部33。轮胎力推测装置30是例如PC(个人计算机)等信息处理装置。轮胎力推测装置30中的各部在硬件方面能够用以计算机的CPU为代表的电子元件、机械部件等实现，而在软件方面能够通过计算机程序等实现，在此，描述通过它们的协作实现的功能块。因而，本领域技术人员可以理解这些功能块能够通过硬件、软件的组合而以各种方式实现。
传感器信息获得部31通过无线通信等获得由传感器20测量的加速度、应变、气压以及温度的信息。通信部33通过有线或者无线通信等在车辆控制装置90、服务器装置40以及维护终端装置50等外部装置之间通信。通信部33经由例如CAN(控制器局域网络)、因特网等通信线路向外部装置发送由传感器20测量的轮胎10的物理量、以及对轮胎10推测的轮胎力F等。
轮胎力计算部32具有运算模型32a，向运算模型32a输入来自传感器信息获得部31的信息，并计算出轮胎力F。如图2所示，轮胎力F具有轮胎10的前后方向的前后力Fx、横向的横向力Fy、以及垂直方向的载荷Fz的三轴方向成分。轮胎力计算部32可以计算出全部这些三轴向成分，也可以计算出至少任意一个成分或者计算出任意组合的两个成分。
运算模型32a使用例如神经网络等学习型模型。运算模型32a向输入层的节点输入来自传感器信息获得部31的信息，并利用设置了朝向中间层的权重的从输入层起的路径来执行运算。运算模型32a利用设置了从中间层朝向输出层的权重的路线进一步运算，并从输出层的节点输出轮胎力F。在神经网络等的学习模型中，除了线性运算之外，还可以使用激活函数等执行非线性运算。
运算模型32a通过学习例如在轮胎10中测量的轮胎轴力作为教师数据，从而获得轮胎力F的推测精度良好的模型。另外，对于运算模型32a，虽然级数等的结构、权重基本上根据轮胎10的规格而改变，但能够在各规格的轮胎10(包含车轮)的旋转试验中执行运算模型32a的学习，另外，也能够将轮胎10装配于实际的车辆中，并使该车辆试验行驶而执行运算模型32a的学习。在轮胎10的规格中包括例如轮胎大小、轮胎宽度、扁平率、轮胎强度、轮胎外径、负载指数、生产年月日等与轮胎的性能相关的信息。
向运算模型32a输入的信息可以仅是例如轮胎10中的加速度。另外，向运算模型32a输入的信息除了轮胎10中的加速度之外，可以包括轮胎温度及轮胎气压，还可以包括轮胎10中的应变量。
修正处理部32b基于轮胎10的状态修正运算模型32a。轮胎10的橡胶硬度等物性值随时间变化，并由于行驶而发生磨损。另外，轮胎10的状态根据例如干燥、湿润、积雪或者结冰状态等行驶的路面状态而变化。包含物性值、磨损、路面状态等要素的轮胎10的状态根据使用状况而变化，并在利用运算模型32a进行的轮胎力F计算中产生误差。修正处理部32b进行的处理为，为了降低运算模型32a的误差而向运算模型32a追加与轮胎10的状态对应的修正项。
图3是表示修正项的内容的图表。修正项为例如劣化项、磨损项以及路面项等。劣化项向运算模型32a追加基于轮胎10的物性值变化的修正。关于劣化项，例如基于轮胎10的经年信息而以五级进行等级判定，并根据等级来设定劣化项。关于磨损项，例如基于轮胎10的磨损推测信息、磨损检查结果而以五级进行等级判定，并根据等级来设定磨损项。关于路面项，例如基于路面判别信息、气象信息以及位置信息而以四级(例如与干燥、湿润、积雪或者结冰对应)进行等级判定，并根据等级来设定路面项。此外，各修正项的等级判定的级数不限于上述的例子，另外，各修正项可以通过针对轮胎10的状态的函数来设定。
修正处理部32b在各修正项的等级判定中使用经年信息、磨损检查结果、磨损推测值、路面判别信息、气象信息以及位置信息等信息源，但这些信息源经由通信部33从服务器装置40及维护终端装置50等提供。另外，关于经年信息，如果在初始输入生产年月日等信息，则之后经过的时间能够在修正处理部32b中自动计算。
服务器装置40从轮胎力推测装置30获得由传感器20测量的轮胎10的物理量、以及对轮胎10推测的轮胎力F等。服务器装置40从多个车辆存储轮胎10的物理量以及轮胎力F的信息。
接着对轮胎力推测系统100的操作进行说明。图4是表示轮胎力推测装置30进行的轮胎力推测处理的步骤的流程图。轮胎力推测装置30利用传感器信息获得部31获得由传感器20测量的轮胎10中的加速度、应变、轮胎气压以及轮胎温度等物理量(S1)。
另一方面，修正处理部32b经由通信部33从外部装置获得用于修正项的等级判定的信息(S2)。修正处理部32b对上述的劣化项、磨损项以及路面项等各修正项执行等级判定(S3)。修正处理部32b向运算模型32a追加与在步骤S3中的判定结果对应的修正项(S4)。
轮胎力计算部32向通过步骤S4修正的运算模型32a输入通过步骤S1获得的轮胎10的物理量，并计算出轮胎力F(S5)，结束处理。轮胎力推测装置30通过重复步骤S1到步骤S5的处理，来时序性地计算并推测轮胎力F。
轮胎力推测装置30向车辆控制装置90输出通过步骤S5计算出的轮胎力F。轮胎力推测装置30能够不使用例如车辆加速度等来自车辆侧的信息来推测轮胎力F，能够构筑与车辆侧独立的轮胎推测系统。另外，由于轮胎力推测装置30在不使用来自车辆侧的信息的情况下推测轮胎力F，因此能够简化推测系统。
车辆控制装置90能够基于从轮胎力推测装置30输入的轮胎力F来推测路面摩擦系数、制动距离，应用于车辆控制，并且通知与车辆的安全行驶相关的信息等。另外，车辆控制装置90能够基于所输入的轮胎力F而用于提供与使用了地图信息、气象信息等的与将来车辆的安全行驶有关的信息，以及自动驾驶中的车速控制等。
另外，轮胎力推测装置30将在步骤S1中获得的轮胎10中的物理量、步骤S3中的各修正项的等级判定结果、以及通过步骤S5计算的轮胎力F进行关联记录，并经由通信部33向服务器装置40发送。服务器装置40从多个车辆的轮胎力推测装置30获得轮胎10中的物理量、修正项的等级判定结果、以及轮胎力F并存储。服务器装置40能够基于所存储的信息分析例如轮胎10实际上被怎样运用。
轮胎力推测装置30通过利用修正处理部32b修正运算模型32a，而能够根据轮胎10的物性值的劣化、轮胎10的磨损状态、路面状态等高精度地推测轮胎力F。另外，通过将运算模型32a作为神经网络等学习型的模型，而能够提高对各种轮胎10的适应性。另外，通过如后述那样使用学习型的模型，也能够进一步使运算模型学习等而进行更新。
轮胎力推测装置30通过使用由加速度传感器21测量的轮胎10中的加速度作为运算模型32a的输入信息，而能够反映轮胎10的变形、在轮胎10中产生的振动等行驶状态下的轮胎10的举动，并能够高精度地推测轮胎力F。
(实施方式二)
图5是表示实施方式二的轮胎力推测系统100的功能结构的框图，图6是表示服务器装置40的功能结构的框图。实施方式二的轮胎力推测系统100利用从经由通信网络91进行通信连接的服务器装置40提供的运算模型、修正项来更新运算模型32a。在图5中，实施方式二的轮胎力推测装置30具有更新处理部32c。在轮胎力推测装置30中，更新处理部32c以外的各部的结构及作用与在实施方式一中说明的各部的结构及作用相同，除了在下文特别叙述之外，为了使记载简洁而省略说明。
轮胎力推测装置30的更新处理部32c经由通信部33从服务器装置40获得更新用的运算模型及修正项。更新处理部32c利用所获得的更新用的运算模型及修正项来改写已有的运算模型32a及修正处理部32b中的修正项。关于对更新处理部32c提供更新用的运算模型及修正项，不限于服务器装置40，也可以通过例如维护终端装置50、存储介质来提供。
参照图6，服务器装置40具备运算模型分析部40a、修正项分析部40b以及更新部40c。在运算模型分析部40a中，利用统计的方法来分析从多个车辆获得的轮胎10中的物理量、以及推测的轮胎力F的偏差等。例如，运算模型分析部40a在分析的结果为偏差大的情况、或存在异常值的情况下等，解析偏差变大的原因、或存在异常值的原因。
另外，在修正项分析部40b中，基于从多个车辆获得的各修正项的等级判定结果来求出修正量，并利用统计的方法分析修正量的偏差等。例如，修正项分析部40b在分析的结果为偏差大的情况、或存在异常值的情况下等，来解析偏差变大的原因、或存在异常值的原因。
更新部40c可以基于解析结果来自动修正成作为原因的运算模型及修正项，也可以随着操作员的操作来修正运算模型及修正项。另外，运算模型分析部40a及修正项分析部40b可以显示分析的结果等而使操作员知晓，并向更新部40c提供另行制作的更新用的运算模型及修正项。更新部40c经由通信网络91向轮胎力推测装置30的更新处理部32c发送更新用的运算模型及修正项。
轮胎力计算部32基于从服务器装置40等外部装置获得的更新用的运算模型及修正项的信息，并利用更新处理部32c来更新运算模型32a及修正处理部32b中的修正项。由此，轮胎力推测装置30能够利用最新的运算模型32a及修正项来计算并推测轮胎力F。另外，通过经由通信网络91提供运算模型32a及修正项，而能够从服务器装置40统一(一元的に)传送运算模型32a及修正项。
接着，对实施方式的轮胎力推测系统100的特征进行说明。
实施方式的轮胎力推测系统100具备传感器20、传感器信息获得部31、轮胎力计算部32。传感器20测量轮胎10的物理量。传感器信息获得部31获得由传感器20测量的物理量。轮胎力计算部32具有基于物理量计算轮胎力F的运算模型32a，并向运算模型32a输入利用传感器信息获得部31获得的物理量来计算轮胎力F。由此，轮胎力推测系统100能够在不使用例如车辆加速度等来自车辆侧的信息的情况下推测轮胎力F。
另外，轮胎力计算部32具有基于轮胎10的状态修正运算模型32a的修正处理部32b。由此，轮胎力推测系统100能够根据轮胎10的物性值的劣化、轮胎10的磨损状态、路面状态等来高精度地推测轮胎力F。
另外，运算模型32a是学习型模型。由此，轮胎力推测系统100能够使运算模型32a学习等而进行更新。
另外，轮胎力计算部具有基于来自外部的信息更新运算模型32a的更新处理部32c。由此，轮胎力推测系统100能够利用最新的运算模型32a及修正项来计算并推测轮胎力F。
另外，经由通信网络91提供运算模型32a。由此，轮胎力推测系统100能够从例如服务器装置40统一传送运算模型32a及修正项。
另外，轮胎力推测系统100具备作为发送部的通信部33，该通信部33经由通信网络91向外部装置发送轮胎10的物理量的信息、以及由轮胎力计算部32计算的轮胎力F的信息中的至少一者的信息。由此，轮胎力推测系统100能够在例如服务器装置40等外部装置中存储数据并进行分析。
另外，传感器20是加速度传感器21，测量加速度作为物理量。轮胎力计算部32输入加速度的信息并利用运算模型32a计算轮胎力F。由此，轮胎力推测系统100能够反映轮胎10的变形、在轮胎10中产生的振动等行驶状态下的轮胎10的举动，从而高精度地推测轮胎力F。
轮胎力推测方法具备测量步骤、传感器信息获得步骤、轮胎力计算步骤。测量步骤利用传感器20测量轮胎10的物理量。传感器信息获得步骤获得通过测量步骤测量的物理量。轮胎力计算步骤具有基于物理量计算轮胎力F的运算模型32a，输入通过传感器信息获得步骤获得的物理量并利用运算模型32a计算轮胎力F。根据该轮胎力推测方法，能够在不使用例如车辆加速度等来自车辆侧的信息的情况下推测轮胎力F。
以上以本发明的实施方式为基础进行了说明。这些实施方式是例示，本领域技术人员应该理解可以在本发明要求保护的范围内进行各种变形及变更，并且这样的变形例及变更也包含在本发明的权利要求书中。因而，在本说明书中的记述及附图应被视为是说明性的，而非限定性的。

Claims (8)

1.一种轮胎力推测系统，其特征在于，具备：
传感器，其测量轮胎的物理量；
传感器信息获得部，其获得由所述传感器测量的所述物理量；以及
轮胎力计算部，其具有基于所述物理量计算轮胎力的运算模型，并向所述运算模型输入利用所述传感器信息获得部获得的所述物理量来计算轮胎力。
2.根据权利要求1所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述轮胎力计算部具有基于所述轮胎的状态修正所述运算模型的修正处理部。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述运算模型是学习型模型。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述轮胎力计算部具有基于来自外部的信息更新所述运算模型的更新处理部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述运算模型是被经由通信网络提供的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述轮胎力推测系统具备发送部，所述发送部经由通信网络向外部装置发送所述物理量的信息、以及由所述轮胎力计算部计算出的轮胎力的信息中的至少一者的信息。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎力推测系统，其特征在于，
所述传感器是加速度传感器，测量加速度作为所述物理量，
所述轮胎力计算部输入加速度的信息并利用所述运算模型计算轮胎力。
8.一种轮胎力推测方法，其特征在于，具备：
测量步骤，利用传感器测量轮胎的物理量；
传感器信息获得步骤，获得通过所述测量步骤测量的所述物理量；以及
轮胎力计算步骤，具有基于所述物理量计算轮胎力的运算模型，并输入通过所述传感器信息获得步骤获得的所述物理量，并利用所述运算模型计算轮胎力。
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