JP2004148938A

JP2004148938A - タイヤの空気圧低下検知装置

Info

Publication number: JP2004148938A
Application number: JP2002314977A
Authority: JP
Inventors: Keiyu Kin; 圭勇金
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】４輪同時の空気圧低下にも対応した空気圧検知装置を提供することを主たる目的とする。
【解決手段】タイヤの空気圧の変化に依存しない車体速Ｖｖを測定する車体速測定部２０と、タイヤの空気圧の変化に依存して空気圧が高いほど大きな車輪速Ｖを測定する平均車輪速演算部１３と、各車輪Ｗごとに、車体速Ｖｖと車輪速Ｖに基づいてタイヤの空気圧の低下を検知する空気圧判定部１６と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行しながらタイヤの空気圧の低下を検知することのできるタイヤの空気圧低下検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ブレーキロック防止システムに備えられる車輪速センサから得られる車輪の回転速度により、空気圧の低い車輪ほど早く回転することに着目して、各車輪に備えた車輪速センサから得られる車輪の回転速度により、走行しながらタイヤの空気圧の低下を検知するタイヤの空気圧検知装置が知られている。具体的には、４輪車両における４つのタイヤのうちの対角線上にある１対のタイヤの回転角速度の和と、他の１対のタイヤの回転角速度の和との比からタイヤの空気圧低下を検知するもの（例えば特許文献１参照）や、前輪後輪それぞれの回転速度の左右差の差から空気圧低下を検知するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−９２１１４号公報（例えば請求項１等参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の空気圧検知では、車輪の回転速度を相対的に比較するため、１輪の空気圧低下、或いは、対角の２輪の空気圧低下しか検知することができず、タイヤの４輪の空気圧低下については、検知することができなかった。このため、自然空気抜けでもある、４輪同時の空気圧低下を検知できる機能が付加されることが望まれる。
【０００５】
従って、本発明は、４輪同時の空気圧低下にも対応した空気圧検知装置を提供することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明（請求項１）は、タイヤの空気圧の変化に依存しない車体速を測定する車体速測定手段と、各車輪ごとに、タイヤの空気圧の変化に依存して空気圧が低いほど大きな車輪速を測定する車輪速測定手段と、前記各車輪ごとに、前記車体速と前記車輪速に基づいてタイヤの空気圧の低下を検知する空気圧低下検知手段とを備えたことを特徴とするタイヤの空気圧低下検知装置である。
この構成において、空気圧の少ないタイヤはタイヤの外径が小さくなることから車輪速が速くなる。この車輪速をタイヤの空気圧の変化に依存しない車体速測定手段が測定した車体速と比較することで、空気圧の低下を検知する。
【０００７】
また、本発明（請求項２）は、請求項１において、前記空気圧低下検知手段が、前記車体速と前記車輪速とから輪径比を演算し、この輪径比に基づいてタイヤの空気圧の低下を検知する手段であることを特徴とする。
空気圧検知を輪径比で比較することで、適切に空気圧低下を検知することができる。
【０００８】
また、本発明（請求項３）は、請求項１又は請求項２において、前記車体速測定手段が、タイヤを介して入力される路面との振動を検知する前輪側及び後輪側の振動検出手段から検出値をそれぞれ入力し、前記前輪側及び後輪側について前記検出値の変化のパターンをタイヤ固有の影響を除去してそれぞれ特徴抽出し、この特徴抽出した検出値の変化のパターンを前記前輪側と後輪側とでパターンマッチングし、一致したパターンの時間差を求め、このように求めた時間差と予め記憶している基準長さとから車体速を演算する手段であることを特徴とする。
例えば、振動検出手段（車輪速センサ）の検出値は、路面の段差やバンプ（路面の凸凹）等により変動するが、この変動は、車両が前進している場合は、まず前輪のセンサの検出値に現われ、次に後輪のセンサの検出値に現われる。ここで、前輪における検出値の変動と、後輪における検出値の変動が同じ段差やバンプが原因であることが判り、かつ両変動の時間間隔が判れば、車両のホイールベース間距離（基準長さ）から車体速を測定することができる。
即ち、この構成にて得られる車体速は、道路上のある地点（ある任意のバンプ等）を、ある長さの物体（車両）がどの程度の時間をかけて通過したかにより車体速を測定するものであり、タイヤがある時間内に何回回転したかにより車体速を測定するものとは原理的に異なる。このため、タイヤ径の変化に影響されない（本質的に影響されない）車体速を測定することができ、よって、確実なタイヤの空気圧低下検知が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の本実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
参照する図において、図１は本実施形態のタイヤの空気圧低下検知装置（以下「空気圧低下検知装置」という）を搭載する車両のシステム構成図である。
【００１０】
≪空気圧低下検知装置の構成≫
本実施形態の空気圧低下検知装置１の構成を、車両Ｃの構成を含めて説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気圧低下検知装置１を搭載する車両Ｃは、４つの車輪Ｗ（ＷＦＲ，ＷＦＬ，ＷＲＲ，ＷＲＬ）を有する４輪車両である。この車両Ｃは、各車輪Ｗに、車輪速センサＶＳ（ＶＳＦＲ，ＶＳＦＬ，ＶＳＲＲ，ＶＳＲＬ）を有する。なお、本明細書において、符号に添えられるＦＲは前輪右、ＦＬは前輪左、ＲＲは後輪右、ＲＬは後輪左を示す添字である。
【００１１】
〔車輪速センサ〕
車輪速センサＶＳ（ＶＳＦＲ，ＶＳＦＬ，ＶＳＲＲ，ＶＳＲＬ）は、例えばホール素子等を用いて車速パルスを生成する一般的なセンサである。この車輪速センサＶＳが生成し、空気圧低下検知装置１に送信する車速パルス（アナログ電気信号）は、車速が早くなるほど単位時間当たりのパルス数が多くなり、車速が遅くなるほど単位時間当たりのパルス数が少なくなる。一般的には、この車速パルスに基づいて車輪速や車体速を測定するが、既に説明したように、車速パルスから得られる車輪速は、タイヤの空気圧が低いほど輪径（タイヤの径）が小さくなることから早くなる。なお、例えばブレーキロックを防止するシステムを搭載する車両は、通常、各車輪Ｗに車輪速センサＶＳを有しているので、これを流用することができる。
【００１２】
〔空気圧低下検知装置〕
次に、空気圧低下検知装置１は、図示しないマイコン（マイクロコンピュータ）及び周辺回路から構成され、マイコンが図示しないＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出すことにより該プログラムの各モジュール（後記する積算演算部１２、平均車輪速演算部１３…）を実行して、タイヤの空気圧低下検知を行う機能を有する。また、空気圧低下検知装置１は、タイヤの空気圧低下検知を行うために、各種信号・情報・指令等を入出力する入出力ポート（後記する入出力インタフェイス１２）、アナログ信号をデジタル信号に変換してマイコンでデジタル処理するための図示しないＡＤ変換器等を有する。
【００１３】
空気圧低下検知装置１について、図２を参照してその要部を詳細に説明する。
図２は、空気圧低下検知装置の要部を示すブロック構成図である。
【００１４】
図２に示すように、空気圧低下検知装置１は、主に、安定判別演算部１１、積算演算部１２、平均車輪速演算部１３、輪径比演算部１４、平均輪径比演算部１５、空気圧低下検知部１６、車輪速履歴保存部２１、相互相関関数演算部２２、絶対車体速演算部２３、重み演算部３１等を含んで構成される。なお、請求項の「車体速測定手段」は、車輪速センサＶＳ、車体速演算部２０等が相当する。また、「車輪速測定手段」は、車輪速センサＶＳ、平均車輪速演算部１３等が相当する。また、請求項の「空気圧低下検知手段」は、主として空気圧低下判定部１６が相当する。
【００１５】
〔安定判別〕
安定判別演算部１１は、車両Ｃの走行状態を判別し、走行状態が安定しているときに検出されたＦＲ車輪速（車輪速ＶＦＲ），ＦＬ車輪速（車輪速ＶＦＬ），ＲＲ車輪速（車輪速ＶＲＲ），ＲＬ車輪速（車輪速ＶＲＬ）に基づいて後段の各処理を行えるようにする機能を有する。
このため、安定判別演算部１１は、前輪ＷＦＲ，ＷＦＬ間の車輪速差（車輪速ＶＦＲ、車輪速ＶＦＬの差）からヨーレートを演算し、ヨーレートが大きな条件、つまり安定条件が成立していな状態でのデータを除くようにしている。なお、この安定判別演算部１１における処理は、本実施形態では１０ミリ秒ごとに行われるものとする。
【００１６】
〔平均車輪速の演算〕
積算演算部１２は、車輪速ＶＦＲを積算する積算演算部１２ＦＲと、車輪速ＶＦＬを積算する積算演算部１２ＦＬと、車輪速ＶＲＲを積算する積算演算部１２ＲＲと、車輪速ＶＲＬを積算する積算演算部１２ＲＬとを含んで構成され、それぞれ、入力された車輪速Ｖ（ＶＦＲ，ＶＦＬ，ＶＲＲ，ＶＲＬ）を積算して足し合わせる機能を有する。
なお、積算を繰り返した回数（積算回数＝ＰＮＴＭ）は別に記憶され、以後の処理で利用されるものとする。
【００１７】
積算演算部１２で予め定められたある回数（積算回数＝ＰＮＴＭ）積算が行われると、該積算演算部１２の後段の平均車輪速演算部１３が平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶを演算する。
このため、平均車輪速演算部１３は、車輪速ＶＦＲの平均車輪速ＶＦＲＡＶを演算する機能を有する平均車輪速演算部１３ＦＲと、車輪速ＶＦＬの平均車輪速ＶＦＬＡＶを演算する機能を有する平均車輪速演算部１３ＦＬと、車輪速ＶＲＲの平均車輪速ＶＲＲＡＶを演算する機能を有する平均車輪速演算部１３ＲＲと、車輪速ＶＲＬの平均車輪速ＶＲＬＡＶを演算する機能を有する平均車輪速演算部１３ＲＬとを含んで構成される。
【００１８】
この積算演算部１２及び平均車輪速演算部１３で行われる平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶの演算処理は、次の式１〜４により表される。
ＶＦＲＡＶ＝ΣＶＦＲ／ＰＮＴＭ … （１）
ＶＦＬＡＶ＝ΣＶＦＬ／ＰＮＴＭ … （２）
ＶＲＲＡＶ＝ΣＶＲＲ／ＰＮＴＭ … （３）
ＶＲＬＡＶ＝ΣＶＲＬ／ＰＮＴＭ … （４）
ちなみに、積算回数ＰＮＴＭを１００回とすれば、１０ミリ秒ごとに積算を行う本実施形態であれば、平均車輪速演算部１３では、１秒間におけるそれぞれの平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶ（タイヤの空気圧の変化に依存した車輪速）が演算されることになる。
【００１９】
〔車体速の演算〕
車輪速履歴保存部２１、相互相関関数演算部２２、絶対車体速演算部２３は、後で詳しく説明するが、これらは各車輪速ＶＦＲ〜ＶＲＬからタイヤの空気圧の多少（タイヤの直径）に依存しない絶対的な車体速Ｖｖを演算（推定）する機能を有する。ちなみにこの車体速Ｖｖは、前記した積算回数ＰＮＴＭをカウントしたのと同じ区間、つまり平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶを測定したのと同じ区間での速度である。これは、輪径比ＲＡＯの演算を適切に行うためである。
なお、車速履歴部２１に記憶される履歴データは、前記したとおり安定判別演算部１１によりヨーレートが大きな条件でのデータは除くようにしている。
【００２０】
〔輪径比の演算〕
輪径比演算部１４は、各平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶと車体速Ｖｖとに基づいて、それぞれの輪径比ＲＡＯを演算する。なお、基づいてとは少なくとも基づいて、の趣旨である。
このため、輪径比演算部は、右前輪ＦＲの輪径比ＦＲＲＡＯを演算する機能を有する輪径比演算部１４ＦＲと、左前輪ＦＬの輪径比ＦＬＲＡＯを演算する機能を有する輪径比演算部１４ＦＬと、右後輪ＲＲの輪径比ＲＲＲＡＯを演算する機能を有する輪径比演算部１４ＲＲと、左後輪ＲＬの輪径比ＲＬＲＡＯを演算する機能を有する輪径比演算部１４ＲＬとを含んで構成される。
【００２１】
なお、輪径比演算部１４で行われる演算処理は、次の式５〜８により表される。
ＦＲＲＡＯ＝（ＶＦＲＡＶ−Ｖｖ）／Ｖｖ×１００ …（５）
ＦＬＲＡＯ＝（ＶＦＬＡＶ−Ｖｖ）／Ｖｖ×１００ …（６）
ＲＲＲＡＯ＝（ＶＲＲＡＶ−Ｖｖ）／Ｖｖ×１００ …（７）
ＲＬＲＡＯ＝（ＶＲＬＡＶ−Ｖｖ）／Ｖｖ×１００ …（８）
【００２２】
〔重みの演算〕
重み演算部３１は、安定判別演算部１１で演算したヨーレートを利用し、該ヨーレートに応じて、ヨーレートが大きく発生すれば小さな値となり（最も小さい値としては０）、ヨーレートが小さく発生すれば大きな値となる（ヨーレートが発生しない場合は１となる）重みＷＴを演算する機能（ヨーレートの大きさに応じて０〜１の間を変化する重みＷＴを演算する機能）を有する。ここで演算された重みＷＴは次の平均輪径比ＦＲＲＡＶ〜ＲＬＲＡＶの演算に利用される。
【００２３】
〔平均輪径比の演算〕
平均輪径比演算部１５は、各輪径比ＦＲＲＡＯ〜ＲＬＲＡＯ及び重みＷＴに基づいて各車輪ＷＦＲ〜ＷＲＬの各輪径比ＦＲＲＡＯ〜ＲＬＲＡＯの移動平均を演算する。
このため、平均輪径比演算部１５は、右前輪ＦＲの平均輪径比ＦＲＲＡＶを演算する機能を有する平均輪径比演算部１５ＦＲと、左前輪ＦＬの平均輪径比ＦＬＲＡＶを演算する機能を有する平均輪径比演算部１５ＦＬと、右後輪ＲＲの平均輪径比ＲＲＲＡＶを演算する機能を有する平均輪径比演算部１５ＲＲと、左後輪ＲＬの平均輪径比ＲＬＲＡＶを演算する機能を有する平均輪径比演算部１５ＲＬとを有する。
【００２４】
平均輪径比演算部１５での演算処理は、次の式９〜１２により表される。なお、（ｎ）及び（ｎ−１）は、配列変数のインデックス部分である。
ＦＲＲＡＶ（ｎ）＝ＦＲＲＡＶ（ｎ−１）×（ｍ−ＷＴ）／ｍ＋ＦＲＲＡＯ（ｎ）×ＷＴ／ｍ …（９）
ＦＬＲＡＶ（ｎ）＝ＦＬＲＡＶ（ｎ−１）×（ｍ−ＷＴ）／ｍ＋ＦＬＲＡＯ（ｎ）×ＷＴ／ｍ …（１０）
ＲＲＲＡＶ（ｎ）＝ＲＲＲＡＶ（ｎ−１）×（ｍ−ＷＴ）／ｍ＋ＲＲＲＡＯ（ｎ）×ＷＴ／ｍ …（１１）
ＲＬＲＡＶ（ｎ）＝ＲＬＲＡＶ（ｎ−１）×（ｍ−ＷＴ）／ｍ＋ＲＬＲＡＯ（ｎ）×ＷＴ／ｍ …（１２）
【００２５】
また、ｍは次の式１３で表される。
ｍ＝ＤＥＰＮ１（ｎ−１）＋ＷＴ …（１３）
但し、ｍ＝ＤＥＰＮ１とし、ｍは０から始まりＰＮＴＭ時間（積算回数）ごとにＷＴだけ増加し、移動平均回数を上限に増加する。
【００２６】
空気圧低下検知部１６は、各平均輪径比ＦＲＲＡＶ（ｎ）〜ＦＬＲＡＶ（ｎ）と予め記憶している空気圧低下閾値とを比較し空気圧低下検知を行う機能、空気圧低下を検知した場合にアラームを発生する機能を有する。
【００２７】
≪空気圧低下検知装置の動作説明≫
次に、以上説明した構成を有する空気圧低下検知装置１の動作を、図３の空気圧低下検知を行うフローチャートを参照して説明する（適宜図１、図２を参照）。
【００２８】
まず、車輪速センサＶＳ（ＶＳＦＲ〜ＶＳＲＬ）から車輪速Ｖ（ＶＦＲ〜ＶＲＬ）を入力すると、前輪ＷＦＲ，ＷＦＬの車輪速ＶＦＲ，ＶＦＬの回転速度差からヨーレートを演算し、車両Ｃの走行状態における安定判別を行う（Ｓ１１、安定判別演算）。また、演算したヨーレートに基づいて重みＷＴを、重み演算部３１にて演算する。
なお、この処理は１０ミリ秒ごとに行われる。
【００２９】
次に、この安定判別演算の結果に基づいて安定条件が成立しているか否かを判断し（Ｓ１２）、安定条件が成立していない場合（ＮＯ）は、安定時間カウンタをクリアして０にする（Ｓ１３）。そして、ＲＥＴＵＲＮに移行する。つまり、後段の四輪積算演算（Ｓ１４）等はスキップする。不安定な状態でのデータを用いてパンク検知（タイヤの空気圧低下検知）を行わないためである。
【００３０】
一方、ステップＳ１２において、安定条件が成立している場合（ＹＥＳ）は、積算演算部１２にて各車輪速Ｖ（ＶＦＲ〜ＶＲＬ）を積算する（Ｓ１４、四輪積算演算）。続いて、車輪速履歴保存部２１で各車輪速Ｖ（ＶＦＲ〜ＶＲＬ）を記憶（保存）する（Ｓ１５）。
【００３１】
ステップＳ１６で、安定時間（つまり積算回数ＰＮＴＭ）が経過したか否かを判定する。安定時間を経過していない場合（ＮＯ）は、安定時間カウンタを１つインクリメントし（Ｓ１７）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。これにより積算回数ＰＮＴＭが１つインクリメントされる。
【００３２】
ステップＳ１６で安定時間を経過した場合（ＹＥＳ）は、平均車輪速演算部１３において、式１〜４を用いて平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶを演算する（Ｓ１８、四輪それぞれ平均車輪速演算）。なお、この実施形態では、１０ミリ秒ごとに入力した車輪速Ｖのデータが１０００ミリ秒（＝１秒）分蓄積されると安定時間が経過したと判断する。つまり、本実施形態での安定時間は１０００ミリ秒（＝１秒）である。即ち、このフローチャートにおけるステップＳ１６は、ステップＳ１７で１づつインクリメントする安定時間カウンタが１００になったか否かを判断するものである。
【００３３】
ステップＳ１６で安定時間が経過すると（ＹＥＳ）、つまりステップＳ１４の四輪積算演算、ステップＳ１５の四輪車輪速記憶が１０００ミリ秒分（１００回分）実行されると、ステップＳ１８で、タイヤの空気圧に依存した平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶを演算する。この平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶの演算は、前記した式１〜４を用いて行われる。
【００３４】
また、ステップＳ１５で記憶した１秒分（１００回分）の車輪速ＶＦＲ〜ＶＲＬに基づいて、ステップＳ１９において相互相関関数を演算する。そして、ステップＳ２０におてい、タイヤの空気圧の変化に依存しない絶対的な車体速Ｖｖ（今回値）を演算する。
【００３５】
ステップＳ２１では、平均車輪速ＶＦＲＡＶ〜ＶＲＬＡＶと車体速Ｖｖに基づいて輪径比ＦＲＲＡＯ〜ＲＬＲＡＯを演算する。あわせて演算した輪径比ＦＲＲＡＯ〜ＲＬＲＡＯをメモリに記憶する。この輪径比ＦＲＲＡＯ〜ＲＬＲＡＯの演算は、前記した式５〜８を用いて行われる。
【００３６】
ステップ２２では、輪径比ＦＲＲＡＯ（ｎ）〜ＲＬＲＡＯ（ｎ）の今回値と前回以前（過去１９回分）の値、重みＷＴの今回値と前回値以前（過去１９回分）の値とから、式９〜１２を用いて、平均輪径比ＦＲＲＡＶ〜ＲＬＲＡＶが演算される。
【００３７】
ステップ２３では平均輪径比ＦＲＲＡＶ〜ＲＬＲＡＶと閾値を１輪ごとに比較し、閾値よりも平均輪径比ＦＲＲＡＶ〜ＲＬＲＡＶが大きい場合は（ＹＥＳ）、大きいものについて、タイヤの空気圧が低下していると判断し、警報点灯（Ｓ２４）を行う。平均輪径比ＦＲＲＡＶ〜ＲＬＲＡＶが閾値と同じか小さい場合（ＮＯ）は、今回についてはタイヤ空気圧の低下を検知しなかったので、ＲＥＴＵＲＮに移行して処理を継続する。
【００３８】
本実施形態の空気圧低下検知装置１によれば、タイヤの空気圧の変化に依存しない車体速測定手段（車輪速センサＶＳＦＲ〜ＶＳＲＬ、車輪速履歴保存部２１、相互相関関数演算部２２、絶対車体速演算部２３）で測定（演算）した車体速Ｖｖと、タイヤの空気圧が低いほど大きな車輪速Ｖを測定する車輪速測定手段（車輪速センサＶＳＦＲ〜ＶＳＲＬ、積算演算部１２、平均車輪速演算部１３）とで、確実にタイヤの空気圧の低下を検知することができる。
【００３９】
殊に、４輪とも空気圧が低下する場合は、従来では検知困難であったが、本実施形態の空気圧低下検知装置１によれば、４輪同時でも、１輪ごとでも空気圧の低下を検知することができる。
【００４０】
≪具体的な車体速の測定演算≫
次に、タイヤの空気圧の変化（タイヤの直径の変化）に依存しない車体速Ｖｖの測定を行う車体速演算部２０（車輪速履歴保存部２１、相互相関関数演算部２２、絶対車体速演算部２３）を具体的に説明する。図４の、（ａ）はタイヤと路面とより生じる振動を模式的に示し、（ｂ）は車輪速の検出値の変動曲線（タイヤのユニフォーミティの崩れを含む）を示し、（ｃ）は車輪速の検出値の変動曲線（タイヤのユニフォーミティの崩れの除去後）を示す。
【００４１】
本実施形態では、車両Ｃのタイヤを介して入力される路面との振動を検知する前輪側及び後輪側の振動検出手段（具体的には車輪速センサＶＳ）から検出値（車輪速ＶＦＲ，ＶＦＬ，ＶＲＲ，ＶＲＬ）をそれぞれ入力し、特徴抽出及びパターンマッチングを行い、前輪側及び後輪側の車輪速Ｖの変化のパターンをマッチングすることで、タイヤの空気圧の変化に依存しない車体速Ｖｖを測定する。
【００４２】
なお、タイヤはゴムやスチールワイヤ等を巻いて製造するため、タイヤ一周の強度や密度に不均一性（ユニフォーミティの崩れ）が存在する。このため、図４（ａ）に示すように車輪Ｗが路面上を回転すると、見かけ上車両Ｃが一定速度で走行していても、車輪速センサＶＳから得られる車輪速Ｖの時間変動（検出値の変動曲線）には、図４（ｂ）に示すように、タイヤのアンバランス（ユニフォーミティの崩れ）による周期の大きな変動が生じる。そして、この周期の大きな変動に、路面バンプ等による周期の小さな変動が重畳される。
【００４３】
本実施形態では、路面バンプ等による車輪速変動から絶対的な車体速を求めるものであることから、図４（ｃ）に示すように、タイヤのユニフォーミティの崩れによる変動成分を図示しないバンドパスフィルタで除去し（つまりタイヤ固有の影響を除去し）、後の処理を円滑に行えるようにする。なお、車輪速Ｖが早いほど、タイヤのユニフォーミティの崩れによる車輪速変動の周期（周波数）、路面バンプ等による車輪速変動の周期（周波数）、は全体的に短周期になる（高周波数帯域にシフトする）。このため、バンドパスフィルタは、車輪速Ｖが早くなるほど高い周波数帯域の車輪速Ｖの変動を通過するように、車輪速応動に構成してある。
【００４４】
車輪速履歴保存部２１は、本実施形態では、バンドパスフィルタで処理された車輪速Ｖ（ＶＦＲ，ＶＦＬ，ＶＲＲ，ＶＲＬ）を、１０ミリ秒ごとに、１００回分（１秒分）記憶する機能を有する。
【００４５】
相互相関関数演算部２２は、フーリエ変換の一種である相互相関関数を演算し、車輪速履歴保存部２１に記憶されている右前輪側の車輪速ＶＦＲの変化パターンに対する右後輪側の車輪速ＶＲＲの変化パターンのマッチング、左前輪側の車輪速ＶＦＬの変化パターンに対する左後輪側の車輪速ＶＲＬの変化パターンのマッチングを行い、両者の位相差（時間差Δｔ）を求める処理を行う機能を有する。
絶対車体速演算部２３は、時間差Δｔから絶対的な車体速を求める処理を行う機能を有する。
【００４６】
この相互相関関数演算部２２及び絶対車体速演算部２３の機能を、図５のフローチャート及び数式を参照して説明する。
【００４７】
相互相関関数演算部２２は、車輪速履歴保存部２１に保存された車輪速Ｖに対して、相互相関関数演算回数ＣＮＴＤＴを決定する（Ｓ３１）。このため、車輪速履歴保存部２１に保存されているいずれかの車輪速Ｖから、ホイールベース間距離ＷＢの概略通過時間ＴＢＦＮを演算し、相互相関関数演算の実行に必要なデータ数ＢＦＮを、次の式１４、１５に基づいて決定する。
ＴＢＦＮ＝ＷＢ×３．６／Ｖ …（１４）
ＢＦＮ＝ＴＢＦＮ／ＬＰ …（１５）
なお、ＬＰは、データのサンプリング間隔であり、この実施形態では１０ミリ秒である。
【００４８】
データ数ＢＦＮが決まったら相互相関関数演算回数ＣＮＴＤＴを、次の式１６により決定する（Ｓ３１）。
ＣＮＴＤＴ＝ＰＮＴＭ／ＢＦＮ …（１６）
なお、ＰＮＴＭは、積算演算部１２で積算を繰り返した回数（積算回数＝安定時間カウンタのカウント数）である。
【００４９】
ステップＳ３２では、各車輪Ｗの車輪速Ｖの平均値ＶＷＦＲＳＶ〜ＶＷＲＬＳＶを演算する。ここで、式１７，１８は、車輪速履歴保存部２１に記憶されている前輪側の車輪速Ｖ（ＶＦＲ，ＶＦＬ）を相互相関関数演算回数ＣＮＴＤＴに相当する個数を読み出してその平均を求める式に相当する。式１９，２０は、車輪速履歴保存部２１に記憶されている後輪側の車輪速Ｖ（ＶＲＲ，ＶＲＬ）を相互相関関数演算回数ＣＮＴＤＴの２倍に相当する個数（２・ＣＮＴＤＴ）を読み出し、その平均を求める。なお、後輪側の車輪速Ｖ（ＶＲＲ，ＶＲＬ）を多く読み出すのは、最初に前輪Ｗ（ＷＦＲ，ＷＦＬ）において路面との間で生じた事象が、その後、後輪Ｗ（ＷＲＲ，ＷＲＬ）でいつ起こったかを見過ごすことなく検出するためである。
ＶＷＦＲＳＶ＝ΣＶＦＲ／ＣＮＴＤＴ …（１７）
ＶＷＦＬＳＶ＝ΣＶＦＬ／ＣＮＴＤＴ …（１８）
ＶＷＲＲＳＶ＝ΣＶＲＲ／（２・ＣＮＴＤＴ） …（１９）
ＶＷＲＬＳＶ＝ΣＶＲＬ／（２・ＣＮＴＤＴ） …（２０）
【００５０】
なお、式１７、１８におけるΣは、１〜ＣＮＴＤＴ（１刻み）まで各車輪速ＶＦＲ，ＶＦＬを加算する関数である。また、式１９，２０におけるΣは、１〜２・ＣＮＴＤＴ（１刻み）まで各車輪速ＶＲＲ，ＶＲＬを加算する関数である。つまり、式１７，１８については、車輪速履歴保存部２１から車輪速Ｖ（ＶＦＲ，ＶＦＬ）のデータを１〜ＣＮＴＤＴの個数分だけ読み出し、式１９，２０については車輪速履歴保存部２１から車輪速Ｖ（ＶＲＲ，ＶＲＬ）のデータを１〜２・ＣＮＴＤＴの個数分だけ読み出し、それぞれ平均値ＶＷＦＲＳＶ〜ＶＷＲＬＳＶを求める処理を行う。
【００５１】
次に、ステップＳ３３では、求めた平均値ＶＷＦＲＳＶ〜ＶＷＲＬＳＶを利用して正規化を行う。各車輪ＷＦＲ〜ＷＲＬの各車輪速ＶＦＲ〜ＶＲＬの正規化は、次の式２１〜２４により行われる。
ＶＷＦＲＮ（ｎ）＝ＶＦＲ（ｎ）−ＶＷＦＲＳＶ … （２１）
ＶＷＦＬＮ（ｎ）＝ＶＦＬ（ｎ）−ＶＷＦＬＳＶ … （２２）
ＶＷＲＲＮ（ｎｎ）＝ＶＲＲ（ｎｎ）−ＶＷＲＲＳＶ … （２３）
ＶＷＲＬＮ（ｎｎ）＝ＶＲＬ（ｎｎ）−ＶＷＲＬＳＶ … （２４）
なお、ｎは１〜ＣＮＴＤＴまでの正の整数（１刻み）である。また、ｎｎは１〜２・ＣＮＴＤＴまでの正の整数（１刻み）である。
【００５２】
ステップＳ３３にて正規化が終わると、ステップＳ３４では相互相関関数の演算を行う。右前輪ＷＦＲと右後輪ＷＲＲとの相互相関関数の演算は次の式２５により行われ、左前輪ＷＦＬと左後輪ＷＲＬとの相互相関関数の演算は次の式２６により行われる。
ＳＴＲＲ（ｎ）＝ΣΣＶＷＦＲＮ（ｎ）・ＶＷＲＲＮ（ｎ＋ｎｎｎ） …（２５）
ＳＴＲＬ（ｎ）＝ΣΣＶＷＦＬＮ（ｎ）・ＶＷＲＬＮ（ｎ＋ｎｎｎ） …（２６）
【００５３】
ここで、ｎは１〜ＣＮＴＤＴの正の整数（１刻み）、ｎｎｎは０〜ＣＮＴＤＴの正の整数（１刻み）である。つまり、この式２５，２６におけるΣΣは、畳み込み積分を繰り返して行う関数を示している。なお、この式２５，２６は、コンピュータプログラムにおけるＦＯＲ−ＮＥＸＴループ、ＤＯ−ＣＯＮＴＩＮＵＥループ等のループ関数を、ループカウンタをｎ及びｎｎｎとして２重ループにし、配列変数ＳＴＲＲ（ｎ），ＳＴＲＬ（ｎ）に相互相関関数の演算結果を格納することに相当する。ちなみに、配列変数ＳＴＲＲ（ｎ），ＳＴＲＬ（ｎ）の演算結果が大きくなるのは、正規化した車輪速の曲線（図７（ａ），（ｂ）参照）における山と山、谷と谷が掛け合わされるような演算が行われる場合である。つまり、図７（ａ）と図７（ｂ）のパターンが一致し、かつ位相が一致するような演算が行われる場合である（そのような演算結果となるｎの値を後で求めて時間差Δｔとする）。なお、配列変数ＳＴＲＲ（ｎ），ＳＴＲＬ（ｎ）が小さくなるのは、山と谷、谷と山が掛け合わされるような演算である（マイナスの値になる）。
【００５４】
ステップＳ３４にて相互相関関数の演算が終わると、ステップＳ３５では次の式２７，２８の関数を実行して、最大値が選択（抽出）される。
ＳＴＲＲ（ｍａｘ）＝ｍａｘ｜ＳＴＲＲ（１），ＳＴＲＲ（２），… ，ＳＴＲＲ（ＣＮＴＤＴ）｜ … （２７）
ＳＴＲＬ（ｍａｘ）＝ｍａｘ｜ＳＴＲＬ（１），ＳＴＲＬ（２），… ，ＳＴＲＬ（ＣＮＴＤＴ）｜ … （２８）
【００５５】
この式で車両Ｃの左右の最大値を示すＳＴＲＲ（ｍａｘ），ＳＴＲＬ（ｍａｘ）のそれぞれのｍａｘの値（ｍａｘ値）が求まり、このｍａｘ値から、次の式２９、３０により位相遅れ時間が演算される（Ｓ３６）。つまり、ＳＴＲＲ（ｎ）が最大値となるｎの値（＝ｍａｘ値）、及びＳＴＲＬ（ｎ）が最大値となるｎの値（ｍａｘ値）が求まる。それぞれｎの値が求まれば、この値から式２９により時間差Δｔが演算される（Ｓ３６、位相遅れ時間の演算）。
Δｔ［秒］＝１０［ミリ秒］／１０００［ミリ秒／秒］×（ｎ−１） … （式２９）
【００５６】
なお、時間差Δｔは、請求項の「一致したパターンの時間差」に相当する。また、式２９の１０という値は、本実施形態でのデータのサンプリング間隔である。また、ｎから１を引くのは、区間数を求めるためである。
【００５７】
また、時間差Δｔが求まれば、次の式３０により車体速Ｖｖが求まる（Ｓ３７）。
Ｖｖ［ｋｍ／ｈｒ］＝ＷＢ［ｍ］／Δｔ［秒］×３６００［秒／ｈｒ］／１０００［ｍ／ｋｍ］ … （３０）
【００５８】
この車体速Ｖｖを車両Ｃの右側と左側で求めて平均すれば、平均車体速ＡＶｖが求まる（Ｓ３８、平均車体速の演算）。
なお、平均車体速ＡＶｖは、車体速Ｖｖとして取り扱う。
【００５９】
ちなみに、図６は車体速測定の様子を模式的に示す図であり、（ａ）は車両がａ地点及びｂ地点を含む道路をｂ地点側へと走行する様子を模式的に示し、（ｂ）はその際における車輪速の変化を時系列で示し、（ｃ）は（ｂ）の車輪速をデジタルフィルタで処理した後の検出値の変化を時系列で示す。
【００６０】
この図６において、（ａ）の様に車両Ｃが走行すると、（ｂ）の上図（前輪側）、下図（後輪側）のように、タイヤのユニフォーミティの崩れによる車輪速ＶＦＲ，ＶＲＲの変動にバンプ等による車輪速ＶＦＲ，ＶＲＲの変動が重畳されるが、バンドパスフィルタで処理すると、（ｃ）の上図（前輪側）、下図（後輪側）のように、ユニフォーミティの崩れの成分が除去される。このため、路面上のバンプ等を検出し易くなる。ちなみに、この図６の（ｂ）、（ｃ）は、ａ地点やｂ地点で前輪ＷＦＲに発生した事象は、時間をおいて後輪ＷＲＲに発生することを示している。
【００６１】
また、図７は、（ａ）が正規化した前輪側の車輪速を模式的に示し、（ｂ）が正規化した後輪側の車輪速を模式的に示している。この図では（ａ）のパターンと（ｂ）のパターンとがある量ずれて一致しているが、このパターンのずれの量が位相差（時間差Δｔ）になる。この図７において、横軸一つの目盛りが１０ミリ秒に相当するので、時間差は１４０ミリ秒である。時間差Δｔは１４０ミリ秒（＝（１５−１）・１０ミリ秒＝０．１４秒）になる。ここで、ホイールベース間距離ＷＢが２．８３ｍとすると車体速Ｖｖは、式３０により次のように求められる。

【００６２】
ちなみに、本実施形態において、図示しないバンドパスルフィルタでの処理〜図５のフローチャートのステップＳ３３の処理が、請求項の「タイヤ固有の影響を除去」、及び「特徴抽出」に相当する。また、ステップＳ３４〜Ｓ３６が請求項の「パターンマッチング」に相当する。
【００６３】
このようにして、本実施形態では車輪速Ｖの変動（タイヤを介して入力される路面との振動）に基づいて平均車体速を演算（測定）する。このような測定によれば、タイヤの空気圧（タイヤの径）が変化しても、車体速をより正しく測定することができる。また、車体速を測定するために路上に特別な設備を設けたり、衛星を利用したりする必要がないので、トンネル等を含むどのような場所を走行していても絶対的な車体速を測定することが可能になる。これにより、どのような場所でも空気圧低下を検知することが可能になる。
【００６４】
なお、以上説明した本発明は、前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、後輪側の変動パターンと同じパターンが、前輪側でいつ出現したかをパターンマッチングにより検出して車体速を測定することとしてもよい。また、平均車速を演算しない構成としてもよい。
【００６５】
データのサンプリング間隔（データの処理間隔）は１０ミリ秒としたが、これは一例であり、必ずしも前記した実施形態の値に限定されることはない。
また、タイヤのユニフォーミティの崩れによる変動を、バンドパスフィルタを用いて除去するとして説明したが、ローパスフィルタやハイパスフィルタ等を用いるようにしてもよい。各処理を、ハードウェア的に行うようにしてもよい。また、車体速の測定（演算）を車両の右側（右側前輪・後輪）、或いは左側（左側前輪・後輪）だけで行うようにしてもよい。
【００６６】
また、振動検出手段として、車輪速センサを例に説明したが、路面と車両との間で発生する振動を検出することのできるものであれば、変位計、重量計、Ｇセンサ等、様々なセンサを、例えば、前輪側、後輪側のサスペンションに設置するようにし、この検出値により車体速を測定（演算）するようにしてもよい。また、衛星との通信により車体速を測定するようにしてもよい。また、路上設備との通信により車体速を測定するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、例えば、４輪が同時に空気圧が低下するような空気圧低下を検知することができる。また、請求項２に記載の発明によれば、輪径比に基づいて、適切に空気圧低下を検知することができる。また、請求項３に記載の発明によれば、例えば路上の施設や衛星等を利用することなく空気圧の低下を検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施形態の空気圧低下検知装置を搭載する車両のシステム構成図である。
【図２】空気圧低下検知装置の要部のブロック構成図である。
【図３】空気圧低下検知を行うフローチャートである。
【図４】（ａ）はタイヤと路面とより生じる振動を模式的に示し、（ｂ）は車輪速の検出値の変動曲線（タイヤのユニフォーミティの崩れを含む）を示し、（ｃ）は車輪速の検出値の変動曲線（タイヤのユニフォーミティの崩れの除去後）を示す。
【図５】車体速の演算を行うフローチャートである。
【図６】車体速測定の様子を模式的に示す図であり、（ａ）は車両がａ地点及びｂ地点を含む道路をｂ地点側へと走行する様子を模式的に示し、（ｂ）はその際における車輪速の検出値の変化を時系列で示し、（ｃ）は（ｂ）の検出値をデジタルフィルタで処理した後の検出値の変化を時系列で示す。
【図７】前輪側と後輪側のパターンの一致を模式的に示す図であり、（ａ）が正規化した前輪側の車輪速を模式的に示し、（ｂ）が正規化した後輪側の車輪速を模式的に示している。
【符号の説明】
１ … 空気圧低下検知装置
１３ … 平均車輪速演算部（車体速測定手段）
１４ … 輪径比演算部
１５ … 平均輪径比演算部
１６ … 空気圧低下検知部（空気圧低下検知手段）
２０ … 車体速演算部（車体速測定手段）
Ｃ … 車両
ＶＳ，ＶＳＦＲ，ＶＳＦＬ，ＶＳＲＲ，ＶＳＲＬ … 車輪速センサ（振動検出手段）
Ｖ，ＶＦＲ，ＶＦＬ，ＶＲＲ，ＶＲＬ … 車輪速
Ｖｖ … 車体速
Δｔ … 時間差
Ｗ … 車輪
ＷＦＲ，ＷＦＬ … 前輪
ＷＲＲ，ＷＲＬ … 後輪
ＷＢ … ホイールベース間距離（基準長さ）

Claims

タイヤの空気圧の変化に依存しない車体速を測定する車体速測定手段と、
各車輪ごとに、タイヤの空気圧の変化に依存して空気圧が低いほど大きな車輪速を測定する車輪速測定手段と、
前記各車輪ごとに、前記車体速と前記車輪速に基づいてタイヤの空気圧の低下を検知する空気圧低下検知手段と、
を備えたことを特徴とするタイヤの空気圧低下検知装置。
前記空気圧低下検知手段が、前記車体速と前記車輪速とから輪径比を演算し、この輪径比に基づいてタイヤの空気圧の低下を検知する手段であること、
を特徴とする請求項１に記載のタイヤの空気圧低下検知装置。
前記車体速測定手段が、
タイヤを介して入力される路面との振動を検知する前輪側及び後輪側の振動検出手段から検出値をそれぞれ入力し、前記前輪側及び後輪側について前記検出値の変化のパターンをタイヤ固有の影響を除去してそれぞれ特徴抽出し、この特徴抽出した検出値の変化のパターンを前記前輪側と後輪側とでパターンマッチングし、一致したパターンの時間差を求め、このように求めた時間差と予め記憶している基準長さとから車体速を演算する手段であること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤの空気圧低下検知装置。