JP2004237947A - タイヤ空気圧低下の検知装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストの条件の下で、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であっても、高精度にその空気圧低下を検知する手段を提供する。
【解決手段】タイヤ空気圧低下の検知装置１を搭載する車両は４つの車輪、すなわち、左前輪Ｔ１、右前輪Ｔ２、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４を備えており、左前輪Ｔ１及び右前輪Ｔ２は車軸３を介して連結されていて、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４は車軸４を介して連結されている。タイヤ空気圧低下の検知装置１は、前輪Ｔ１、Ｔ２及び後輪Ｔ３、Ｔ４のそれぞれの車速パルスを車輪速センサＳ１〜Ｓ４を介して入力し、車両の位置情報をＧＰＳ受信機５から入力し、制御装置２においてそれらの取得した数値に所定の演算や補正を行いながら空気圧低下の有無を判定し、その判定結果を出力するように構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】タイヤ空気圧低下の検知装置１を搭載する車両は４つの車輪、すなわち、左前輪Ｔ１、右前輪Ｔ２、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４を備えており、左前輪Ｔ１及び右前輪Ｔ２は車軸３を介して連結されていて、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４は車軸４を介して連結されている。タイヤ空気圧低下の検知装置１は、前輪Ｔ１、Ｔ２及び後輪Ｔ３、Ｔ４のそれぞれの車速パルスを車輪速センサＳ１〜Ｓ４を介して入力し、車両の位置情報をＧＰＳ受信機５から入力し、制御装置２においてそれらの取得した数値に所定の演算や補正を行いながら空気圧低下の有無を判定し、その判定結果を出力するように構成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のタイヤの空気圧低下を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両を安定して走行させることを目的として、車輪に装着されるタイヤの空気圧が低下したことを検知するシステムが開発されている。このようなシステムは、各タイヤに空気圧センサを取り付けて空気圧を検出する手法と、空気圧の変化によりタイヤの外径が変化することを利用して車輪の回転速度差から空気圧の変化を検出する手法とに大別される。このうち、車輪の回転速度差から空気圧の変化を検出する手法は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のために車輪に取り付けられている車輪速センサを利用することによって、低コストに空気圧低下監視システムを構築できるという利点を有している。具体的には、タイヤの空気圧が低下した場合に車輪の動荷重半径（タイヤが路面と接している面の中心からタイヤの回転中心までの距離）が短縮することに基づき、車輪速センサからの信号を用いて４輪の回転速度差を算出し、各タイヤの空気圧のばらつきを推定する。そして、このばらつきが基準値を超えた場合、警報を発生する。
【０００３】
車輪の回転速度差に着目して行う検出手法の一例としては、車両の左前輪の回転数と右後輪の回転数との和と、右前輪の回転数と左後輪の回転数との和を求め、二つの回転数の和を比較することで、曲線走行中の左右の車輪の回転数差や、前後の車輪の回転数差（駆動輪とそれに隷属して回転する車輪との違いに起因する回転数の差）を相殺することで検知精度を向上させるものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
更に、車輪の回転速度を検出して車輪の空気圧を検知するにあたり、車両がごく低速状態で走行している場合や、急加速時あるいは急減速時、大きな横加速度を受けているときなど、車両の挙動が過渡状態にあるときは、回転速度差を検知しないように制御ユニットをプログラミングして、誤検知を防止し、信頼性を高めるものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭４９−８５７０１号公報（第３頁、第２図参照）
【特許文献２】
特開平６−９２１１４号公報（段落［００５５］〜［００６７］、図４、図７参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車輪の回転速度差から空気圧低下を検出する手法では、各タイヤの空気圧のばらつきや差といった相対関係を推定することはできるが、各タイヤの空気圧の絶対値を推定することはできない。このため、例えば、４輪同時に空気圧低下が発生した場合、その空気圧低下を認識できないという問題がある（特許文献１の例では、前輪同士又は後輪同士において同時に空気圧低下が発生した場合にも、その空気圧低下を認識できない）。
【０００７】
そこで、本発明は、前記課題に鑑み、低コストの条件の下で、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であっても、高精度にその空気圧低下を検知する手段を提供することを主たる課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、タイヤを装着した車輪の回転状態を検出する車輪速センサと、ＧＰＳ電波を受信して車両の位置情報を出力するＧＰＳ受信機とを用いてタイヤの空気圧の低下を検知するタイヤ空気圧低下検知装置であって、車輪速センサから車輪の回転状態を入力し、所定時間内における車輪が回転した車輪回転角度を算出する車輪回転角度算出手段と、ＧＰＳ受信機から車両の位置情報を入力し、所定時間内における車両の移動距離を算出する車両移動距離算出手段と、車輪回転角度及び移動距離から車輪の動荷重半径を算出する動荷重半径算出手段と、算出した動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段とを備え、推定したタイヤの空気圧に基づいて当該タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。
この構成における車輪回転角度算出手段では、所定時間内に車輪速センサから入力した車速パルスをカウントした車速パルス数及び車輪１回転あたりの車速パルス数から、所定時間内に車輪が回転した車輪回転角度を算出する。車両移動距離算出手段では、所定時間経過の前後においてＧＰＳ受信機から車両の位置情報を入力して、その２つの位置情報の差分から所定時間内に車両が移動した車両移動距離を算出する。動荷重半径算出手段では、車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転速度及び車両移動距離算出手段で算出した車両移動距離から、動荷重半径を算出する。更に、空気圧推定手段では、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係図（タイヤ空気圧推定線図）を使って、動荷重半径算出手段で算出した動荷重半径からタイヤ空気圧を推定する。このようにして推定したタイヤ空気圧と所定の基準値（しきい値）とを比較することによって、タイヤの空気圧低下を判定することが可能になる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、タイヤの空気圧を推定するときに、車輪の回転角速度に基づいてタイヤの空気圧を補正することを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。この構成における空気圧推定手段では、車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転角度と、所定時間とから算出できる回転角速度に応じて、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係図（タイヤ空気圧推定線図）のグラフを補正することによって、動荷重半径算出手段で算出した動荷重半径から推定するタイヤ空気圧を補正することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、車輪の加速及び減速が行われていないときに、タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下の検知装置である。この構成においては、所定時間経過の前後に車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転角度とその所定時間とから２つの回転角速度を求め、その２つの回転角速度とその所定時間とから回転角加速度を求めることができる。このようにして求めた各車輪の回転角加速度が０であれば、車輪の加速及び減速が行われていないと判断して、タイヤの空気圧低下の判定を行う。
【００１１】
請求項４に係る発明は、車両が直進走行をしているときに、タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。この構成においては、左前輪及び右前輪の回転角速度が等しく、かつ、左後輪及び右後輪の回転角速度が等しければ、車両が直進走行していると判断して、タイヤの空気圧低下の判定を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
≪検知装置の構成≫
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。最初に、図１を参照して本発明の実施形態に係る空気圧低下の検知装置の構成について説明する。空気圧の検知装置１を搭載する車両は４つの車輪、すなわち、左前輪Ｔ１、右前輪Ｔ２、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４を備えており、左前輪Ｔ１及び右前輪Ｔ２は車軸３を介して連結されていて、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４は車軸４を介して連結されている。ここで、１つの車輪の空気圧が低下した場合には、その車輪の動荷重半径（タイヤが路面と接している面の中心からタイヤの回転中心までの距離）が減少し、その分その車輪の回転角速度が増大する。
【００１３】
空気圧低下の検知装置１は、前輪Ｔ１、Ｔ２及び後輪Ｔ３、Ｔ４のそれぞれの車速パルスを車輪速センサＳ１〜Ｓ４から入力し、車両の位置情報をＧＰＳ受信機５から入力し、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である制御装置２において各種の処理を行って空気圧の低下の有無を判定するように構成されている。車輪速センサＳ１〜Ｓ４及び制御装置２は、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロール等を行う駆動力制御システムの構成要素を利用し、それらのシステムのＥＣＵに空気圧の低下検知用のプログラムを搭載することにより実現されるが、別個のＥＣＵを備える構成であってもよい。また、制御装置２が空気圧の低下を検知した場合には、判定結果をインストルメントパネル（図示せず）等に出力し、運転者に通知するようになっている。タイマー６は、制御装置２に処理開始のトリガーを与えるものである。
【００１４】
車輪速センサＳ１〜Ｓ４は、公知の構成のものが使用できる。例えば、永久磁石と誘導コイルとを備え、車軸と一体になって回転するロータの外周に沿って形成された複数の歯との間で変化する磁束を検知するものがあげられる。ロータの歯は所定のピッチで形成されており、車軸が回転すると突出する歯が車軸の回転速度に応じて周期的に車輪速センサに近接したり、離れたりする。このときに、永久磁石による磁束も同じ周期で変化し、誘導コイルには磁束の変化に直接比例する周期的な電圧が発生する。つまり、車輪速センサＳ１〜Ｓ４は車軸の回転速度に応じた周波数の電圧信号（以下、「車速パルス」という）を出力する。なお、車輪速センサＳ１〜Ｓ４は、その他のセンサ、例えば、ホール効果を用いたものやレーザ光を用いたもの等でもよい。ここで、本実施形態においては、車輪速センサＳ１〜Ｓ４から得られる車速パルスから車速パルス数をカウントし、その車速パルス数から車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度を算出するものとする。
【００１５】
続いて、制御装置２の構成について説明する。制御装置２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等を有し、各種の処理が可能に構成されている。図２のブロック構成図に示すように、制御装置２は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４及びＧＰＳ受信機５の出力を取得して、その取得した数値に所定の演算や補正を行いながら空気圧を推定し、その推定した空気圧に基づいて空気圧低下の有無を判定し、その判定結果を検知信号として出力するようになっている。
制御装置２は、車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４、データ入出力制御手段２１、車両移動距離算出手段２２、車輪回転角度算出手段２３、動荷重半径算出手段２４、車輪回転角速度算出手段２５、空気圧推定手段２６、車輪回転角加速度算出手段２７、空気圧低下判定手段２８等により構成されている。車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４のそれぞれ及びデータ入出力制御手段２１に接続されている。データ入出力制御手段２１は、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４、ＧＰＳ受信機５、タイマー６及びデータバッファＤＢに接続されている。空気圧低下判定手段２８は、検知信号を外部に出力する。なお、各手段の接続関係及びデータの流れについての説明は、後記する各手段の動作説明にて行うものとする。また、その各手段の動作説明は、Ｕ１〜Ｕ４、２１〜２８の順番に行うものとする。
【００１６】
≪検知装置の動作≫
次に、制御装置２の動作を中心に説明することによって、空気圧低下の検知装置の動作説明を行う。まず、制御装置２内の車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４のそれぞれに接続されていて、その車輪速センサＳ１〜Ｓ４から出力される車速パルスの数を常時カウントする機能を持つ。また、車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、データ入出力制御手段２１に接続されていて、そのデータ入出力制御手段２１の指示に従って、その時点の車速パルス数を出力したり、車速パルス数を０にリセットしたりする。
【００１７】
図３のフローチャートを参照しながら、データ入出力制御手段２１の動作について説明する。このデータ入出力制御手段２１の動作は、周期的に実施されるものであり、具体的には、タイマー６により所定時間ｔ（例えば１秒）ごとに動作開始のトリガーが与えられることによって実行される。その動作開始のトリガーを与えられたデータ入出力制御手段２１は、まず、ＧＰＳ受信機５から、車両の位置情報を入力する（ステップＳ１０１）。この位置情報は、緯度及び経度でもよいし、走行中の道路上の特定の地点を示す情報であってもよい。ただし、２つの位置情報からその２つの位置間の距離を求めることができる必要がある。また、各車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４から各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数を入力すると共に、各車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４に対して各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数をリセットするように指示する（ステップＳ１０２）。この車速パルス数は、所定時間ｔ内に車輪Ｔ１〜Ｔ４が回転した角度に対応するものである。そして、ステップＳ１０１及びＳ１０２において入力した位置情報及び車速パルス数を用いて、データバッファＤＢとのデータ入出力を行う（ステップＳ１０３）。
【００１８】
ここで、データバッファＤＢとのデータの入出力動作について説明する。図４の構成図に示すように、データバッファＤＢは、車両の位置情報Ｐ及び各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎ（ｎ＝１〜４、以下同様）を保持している。一方、データ入出力制御手段２１においては、他の手段に出力するために、車両の位置情報Ｐ（１）、Ｐ（２）及び各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎ（１）、Ｋｎ（２）をメモリに持っている。例えば、ステップＳ１０３において車両の位置情報の入出力を実施する場合、以下の手順を行う。すなわち、まず、図４の［１］のようにステップＳ１０１において入力した車両の位置情報をＰ（２）のメモリに格納する。次に、図４の［２］のようにデータバッファＤＢ内のＰの内容をＰ（１）のメモリに上書きする。最後に、図４の［３］に示すようにＰ（２）のメモリの内容をデータバッファＤＢのＰのエリアに格納する。このような動作によって、最新の車両の位置情報が常にデータバッファＤＢに保持されると共に、最新の車両の位置情報及び所定時間ｔ前の車両の位置情報がデータ入出力制御手段２１内のメモリＰ（２）及びＰ（１）に格納される。なお、そのメモリＰ（２）及びＰ（１）に格納された情報については、その情報を他の手段に出力した後は、消去してもよい。
以上のデータの入出力動作は、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎについても同様である。その動作の結果、最新情報を入力した時刻をｔ３、ｔ３より所定時間ｔだけ前の時刻をｔ２、更にｔ２より所定時間ｔだけ前の時刻をｔ１とすれば、ｔ２からｔ３までの間にカウントされた車速パルス数が、データバッファＤＢ内のＫｎ及びデータ入出力制御手段２１のメモリＫｎ（２）に格納される。また、ｔ１からｔ２までの間にカウントされた車速パルス数が、データ入出力制御手段２１のメモリＫｎ（１）に格納されることになる。
【００１９】
図３に戻って、データ入出力制御手段２１は、車両の位置情報Ｐ（１）及びＰ（２）を車両移動距離算出手段２２に対して出力し（ステップＳ１０４）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数であるＫｎ（１）、Ｋｎ（２）及び１回転あたりの車速パルス数ｋ（例えば２０個）を車輪回転角度算出手段２３に対して出力する（ステップＳ１０５）。続いて、所定時間ｔを車輪回転角速度算出手段２５及び車輪回転角加速度算出手段２７に出力する（ステップＳ１０６）。これで、データ入出力制御手段２１の動作が終了する。なお、これ以降説明する各部の動作は、その動作に必要なデータが各部に入力された時点で開始されるものとする。これによれば、制御装置２全体の動作は、タイマー６からデータ入出力制御手段２１に与えられる動作開始のトリガーの周期、すなわち、所定時間ｔごとに行われることになる。
【００２０】
図２を参照しながら説明を進める。車両移動距離算出手段２２においては、データ入出力制御手段２１から入力した車両の位置情報Ｐ（１）及びＰ（２）に基づいて所定時間ｔの間に車両が移動した距離Ｄを算出して、その移動距離Ｄを動荷重半径算出手段２４に出力する。
車輪回転角度算出手段２３では、データ入出力制御手段２１から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数であるＫｎ（１）、Ｋｎ（２）及び１回転あたりの車速パルス数ｋによって各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）及びθｎ（２）を求める。この回転角度は、所定時間ｔの間に各車輪Ｔ１〜Ｔ４が回転した角度（ラジアン値）を示すものである。以下の式１及び式２にその求め方を示す。
θｎ（１）＝２π×Ｋｎ（１）／ｋ・・・式１
θｎ（２）＝２π×Ｋｎ（２）／ｋ・・・式２
そして、求めた各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）を動荷重半径算出手段２４に対して出力し、θｎ（１）及びθｎ（２）を車輪回転角速度算出手段２５に対して出力する。
【００２１】
動荷重半径算出手段２４においては、車両移動距離算出手段２２から入力した移動距離Ｄ及び車輪回転角度算出手段２３から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）より各車輪Ｔ１〜Ｔ４の動荷重半径Ｒｎを算出する。この動荷重半径Ｒｎは、以下の式３によって算出することができる。
Ｒｎ＝Ｄ／θｎ（１）・・・式３
そして、算出した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の動荷重半径Ｒｎを空気圧推定手段２６に出力する。
車輪回転角速度算出手段２５では、データ入出力制御手段２１から入力した所定時間ｔ及び車輪回転角度算出手段２３から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）及びθｎ（２）から各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）を算出する。以下の式４及び式５にその算出式を示す。
θ’ｎ（１）＝θｎ（１）／ｔ・・・式４
θ’ｎ（２）＝θｎ（２）／ｔ・・・式５
そして、算出した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）を空気圧推定手段２６及び空気圧低下判定手段２８に出力し、θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）を車輪回転角加速度算出手段２７に出力する。
【００２２】
空気圧推定手段２６においては、動荷重半径算出手段２４から入力した動荷重半径Ｒｎ及び車輪回転角速度算出手段２５から入力した回転角速度θ’ｎ（１）に基づいて、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａｎを推定して、その推定したタイヤ空気圧Ａｎを空気圧低下判定手段２８に出力する。タイヤ空気圧Ａｎの推定は、図５に示すようなタイヤ空気圧推定線図を利用して行う。このタイヤ空気圧推定線図は、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係を示すグラフであるが、そのグラフは回転角速度によって異なる。すなわち、所定の回転角速度に対応するグラフａに対して、グラフｂは回転角速度がより小さい場合であり、逆にグラフｃは回転角速度がより大きい場合である。これは、タイヤ空気圧が一定と仮定すれば、回転角速度が大きくなるほど、遠心力によって動荷重半径が大きくなることから認識することができる。このようにタイヤ空気圧推定線図のグラフを回転角速度によって補正することにより、タイヤ空気圧推定の精度を上げることができる。
車輪回転角加速度算出手段２７では、データ入出力制御手段２１から入力した所定時間ｔ及び車輪回転角速度算出手段２５から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）から回転角加速度θ”ｎを算出して、空気圧低下判定手段２８に出力する。この回転角加速度θ”ｎは、以下の式６によって求めることができる。
θ”ｎ＝（θ’ｎ（２）−θ’ｎ（１））／ｔ・・・式６
【００２３】
空気圧低下判定手段２８においては、空気圧推定手段２６から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａｎ、車輪回転角速度算出手段２５から入力した回転角速度θ’ｎ（１）及び車輪回転角加速度算出手段２７から入力した回転角加速度θ”ｎに基づいて、タイヤ空気圧の低下について判定を行う。図６に示すフローチャートを使って、その判定論理を説明する。
まず、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角加速度θ”１、θ”２、θ”３及びθ”４が０か否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定は、角速度が変化していないか否か、すなわち、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加速や減速が行われていない安定状態（例えば、ブレーキやアクセルが作動していない状態）か否かを判断するためのものである。従って、この判定により、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加減速が行われているような精度の低い状態における空気圧低下の判定を回避することができる。各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角加速度がすべて０であれば（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、左右の前輪Ｔ１、Ｔ２の回転角速度であるθ’１（１）とθ’２（１）とを比較する（ステップＳ２０２）。それらが等しければ（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、左右の後輪Ｔ３、Ｔ４の回転角速度であるθ’３（１）とθ’４（１）とを比較する（ステップＳ２０３）。それらが等しければ（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の低下の判定を行う（ステップＳ２０４以降）。ここで、ステップＳ２０２及びＳ２０３の判定は車両が直進走行しているか否かを判断するためのものであり、これらの判定によって、曲線走行している場合のような精度の低い状態における空気圧低下の判定を回避することができる。
ステップＳ２０１、Ｓ２０２又はＳ２０３のいずれかにおいてＮｏの判断になった場合には、空気圧低下判定手段２８は、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加減速が行われている状態、又は、車両が直進走行していない状態であるためタイヤ空気圧の低下の判定精度が悪いと認識したわけであり、タイヤ空気圧の低下の判定を行わずに処理を終了する。
【００２４】
ステップＳ２０４〜Ｓ２０７における各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の低下の判定は、所定の基準値（しきい値）と比較することによって行い（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａ１、Ａ２、Ａ３又はＡ４のいずれかが基準値以下であれば（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７のＹｅｓ）、空気圧低下判定手段２８は空気圧低下の検知信号を出力し（ステップＳ２０８）、運転者に警告する。
ステップ２０４〜Ｓ２０７の判断がすべてＮｏであれば、タイヤ空気圧が４輪共に基準値より大きく、空気圧に関して問題ないことになり、空気圧低下判定手段２８は何もせずに処理を終了する。
【００２５】
このようにして、データ入出力制御手段２１から空気圧低下判定手段２８までの動作が終了する。そして、タイマー５による動作開始のトリガーによって、所定時間ｔごとにそれらの動作が繰り返される。なお、データ入出力制御手段２１から空気圧低下判定手段２８までの動作に必要な時間は所定時間ｔと比較して十分小さく、それらの動作は支障なく繰り返されるものとする。
【００２６】
≪その他の実施形態≫
以上本発明について好適な実施形態について一例を示したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような実施形態が考えられる。
（１）前記実施形態ではデータ入出力制御手段２１がタイマー６から動作開始のトリガーを与えられるようにしたが、データ入出力制御手段２１がタイマー６の時計を常時監視して所定時間ｔが経過するごとに動作を開始するようにしてもよい。
（２）前記実施形態では車両の直進走行の判定に各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度を用いたが、車両の回転角速度であるヨーレートを用いるようにしてもよい。この場合は、ヨーレートが０であれば車両が直進走行していることになる。
（３）前記実施形態では、図６の空気圧低下判定手段のフローチャートのステップＳ２０１、Ｓ２０２及びＳ２０３において、θ”１〜θ”４＝０やθ’１（１）＝θ’２（１）のように正確に等しいか否かを判定している。これらについては、例えば、測定誤差等を考慮して設定した基準値（しきい値）との大小関係を判定するようにして所定のマージンを持たせてもよい。
（４）前記実施形態では、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の推定値と基準値とを大小比較しているが、追加補助的なチェックとして、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の推定値の平均値が過度に低下していないか否かを判定するようにしてもよい。
（５）エンジン出力と車両加速度との関係やエアバック用着座センサからの情報等から４輪軸重を推定し、その４輪軸重の推定値を補正に用いることによって、タイヤ空気圧の推定精度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、各車輪ごとにタイヤ空気圧を推定してその空気圧低下を判定することができるので、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であってもその空気圧低下を検知することができる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、各車輪の動荷重半径から推定するタイヤ空気圧を各車輪の回転角速度によって補正することができるので、タイヤ空気圧推定の精度を上げることができる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、車輪の加速及び減速が行われていないときに、タイヤ空気圧低下の判定を行うので、高精度な空気圧低下の判定を行うことができる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、車両が直進走行をしているときに、タイヤ空気圧低下の判定を行うので、高精度な空気圧低下の判定を行うことができる。
【００３１】
以上の発明によれば、多くの車両に搭載されている車輪速センサ及びＧＰＳ受信機を利用することによって低コストの条件を満たしながら、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であっても高精度にタイヤ空気圧低下を検知する手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空気圧低下の検知装置の構成概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置内の空気圧低下の検知に関連する部分を抽出したブロック構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御装置内のデータ入出力制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御装置内のデータ入出力制御手段内蔵メモリ及びデータバッファの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る動荷重半径によるタイヤ空気圧推定線図である。
【図６】本発明の実施形態に係る制御装置内の空気圧低下判定手段の判定論理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…空気圧低下の検知装置
２…制御装置
３、４…車軸
５…ＧＰＳ受信機
６…タイマー
２１…データ入力制御部
２２…車両移動距離算出手段
２３…車輪回転角度算出手段
２４…動荷重半径算出手段
２５…車輪回転角速度算出手段
２６…空気圧推定手段
２７…車輪回転角加速度算出手段
２８…空気圧低下判定手段
Ａ１〜Ａ４…車輪のタイヤ空気圧
Ｋ１〜Ｋ４…車輪の車速パルス数
Ｐ…車両の位置情報
Ｒ１〜Ｒ４…車輪の動荷重半径
Ｓ１〜Ｓ４…車輪速センサ
Ｔ１〜Ｔ４…車輪
Ｕ１〜Ｕ４…車速パルス数カウント手段
θ１〜θ４…車輪の回転角度
θ’１〜θ’４…車輪の回転角速度
θ”１〜θ”４…車輪の回転角加速度
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のタイヤの空気圧低下を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両を安定して走行させることを目的として、車輪に装着されるタイヤの空気圧が低下したことを検知するシステムが開発されている。このようなシステムは、各タイヤに空気圧センサを取り付けて空気圧を検出する手法と、空気圧の変化によりタイヤの外径が変化することを利用して車輪の回転速度差から空気圧の変化を検出する手法とに大別される。このうち、車輪の回転速度差から空気圧の変化を検出する手法は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のために車輪に取り付けられている車輪速センサを利用することによって、低コストに空気圧低下監視システムを構築できるという利点を有している。具体的には、タイヤの空気圧が低下した場合に車輪の動荷重半径（タイヤが路面と接している面の中心からタイヤの回転中心までの距離）が短縮することに基づき、車輪速センサからの信号を用いて４輪の回転速度差を算出し、各タイヤの空気圧のばらつきを推定する。そして、このばらつきが基準値を超えた場合、警報を発生する。
【０００３】
車輪の回転速度差に着目して行う検出手法の一例としては、車両の左前輪の回転数と右後輪の回転数との和と、右前輪の回転数と左後輪の回転数との和を求め、二つの回転数の和を比較することで、曲線走行中の左右の車輪の回転数差や、前後の車輪の回転数差（駆動輪とそれに隷属して回転する車輪との違いに起因する回転数の差）を相殺することで検知精度を向上させるものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
更に、車輪の回転速度を検出して車輪の空気圧を検知するにあたり、車両がごく低速状態で走行している場合や、急加速時あるいは急減速時、大きな横加速度を受けているときなど、車両の挙動が過渡状態にあるときは、回転速度差を検知しないように制御ユニットをプログラミングして、誤検知を防止し、信頼性を高めるものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭４９−８５７０１号公報（第３頁、第２図参照）
【特許文献２】
特開平６−９２１１４号公報（段落［００５５］〜［００６７］、図４、図７参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車輪の回転速度差から空気圧低下を検出する手法では、各タイヤの空気圧のばらつきや差といった相対関係を推定することはできるが、各タイヤの空気圧の絶対値を推定することはできない。このため、例えば、４輪同時に空気圧低下が発生した場合、その空気圧低下を認識できないという問題がある（特許文献１の例では、前輪同士又は後輪同士において同時に空気圧低下が発生した場合にも、その空気圧低下を認識できない）。
【０００７】
そこで、本発明は、前記課題に鑑み、低コストの条件の下で、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であっても、高精度にその空気圧低下を検知する手段を提供することを主たる課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、タイヤを装着した車輪の回転状態を検出する車輪速センサと、ＧＰＳ電波を受信して車両の位置情報を出力するＧＰＳ受信機とを用いてタイヤの空気圧の低下を検知するタイヤ空気圧低下検知装置であって、車輪速センサから車輪の回転状態を入力し、所定時間内における車輪が回転した車輪回転角度を算出する車輪回転角度算出手段と、ＧＰＳ受信機から車両の位置情報を入力し、所定時間内における車両の移動距離を算出する車両移動距離算出手段と、車輪回転角度及び移動距離から車輪の動荷重半径を算出する動荷重半径算出手段と、算出した動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段とを備え、推定したタイヤの空気圧に基づいて当該タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。
この構成における車輪回転角度算出手段では、所定時間内に車輪速センサから入力した車速パルスをカウントした車速パルス数及び車輪１回転あたりの車速パルス数から、所定時間内に車輪が回転した車輪回転角度を算出する。車両移動距離算出手段では、所定時間経過の前後においてＧＰＳ受信機から車両の位置情報を入力して、その２つの位置情報の差分から所定時間内に車両が移動した車両移動距離を算出する。動荷重半径算出手段では、車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転速度及び車両移動距離算出手段で算出した車両移動距離から、動荷重半径を算出する。更に、空気圧推定手段では、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係図（タイヤ空気圧推定線図）を使って、動荷重半径算出手段で算出した動荷重半径からタイヤ空気圧を推定する。このようにして推定したタイヤ空気圧と所定の基準値（しきい値）とを比較することによって、タイヤの空気圧低下を判定することが可能になる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、タイヤの空気圧を推定するときに、車輪の回転角速度に基づいてタイヤの空気圧を補正することを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。この構成における空気圧推定手段では、車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転角度と、所定時間とから算出できる回転角速度に応じて、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係図（タイヤ空気圧推定線図）のグラフを補正することによって、動荷重半径算出手段で算出した動荷重半径から推定するタイヤ空気圧を補正することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、車輪の加速及び減速が行われていないときに、タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下の検知装置である。この構成においては、所定時間経過の前後に車輪回転角度算出手段で算出した車輪回転角度とその所定時間とから２つの回転角速度を求め、その２つの回転角速度とその所定時間とから回転角加速度を求めることができる。このようにして求めた各車輪の回転角加速度が０であれば、車輪の加速及び減速が行われていないと判断して、タイヤの空気圧低下の判定を行う。
【００１１】
請求項４に係る発明は、車両が直進走行をしているときに、タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置である。この構成においては、左前輪及び右前輪の回転角速度が等しく、かつ、左後輪及び右後輪の回転角速度が等しければ、車両が直進走行していると判断して、タイヤの空気圧低下の判定を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
≪検知装置の構成≫
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。最初に、図１を参照して本発明の実施形態に係る空気圧低下の検知装置の構成について説明する。空気圧の検知装置１を搭載する車両は４つの車輪、すなわち、左前輪Ｔ１、右前輪Ｔ２、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４を備えており、左前輪Ｔ１及び右前輪Ｔ２は車軸３を介して連結されていて、左後輪Ｔ３及び右後輪Ｔ４は車軸４を介して連結されている。ここで、１つの車輪の空気圧が低下した場合には、その車輪の動荷重半径（タイヤが路面と接している面の中心からタイヤの回転中心までの距離）が減少し、その分その車輪の回転角速度が増大する。
【００１３】
空気圧低下の検知装置１は、前輪Ｔ１、Ｔ２及び後輪Ｔ３、Ｔ４のそれぞれの車速パルスを車輪速センサＳ１〜Ｓ４から入力し、車両の位置情報をＧＰＳ受信機５から入力し、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である制御装置２において各種の処理を行って空気圧の低下の有無を判定するように構成されている。車輪速センサＳ１〜Ｓ４及び制御装置２は、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロール等を行う駆動力制御システムの構成要素を利用し、それらのシステムのＥＣＵに空気圧の低下検知用のプログラムを搭載することにより実現されるが、別個のＥＣＵを備える構成であってもよい。また、制御装置２が空気圧の低下を検知した場合には、判定結果をインストルメントパネル（図示せず）等に出力し、運転者に通知するようになっている。タイマー６は、制御装置２に処理開始のトリガーを与えるものである。
【００１４】
車輪速センサＳ１〜Ｓ４は、公知の構成のものが使用できる。例えば、永久磁石と誘導コイルとを備え、車軸と一体になって回転するロータの外周に沿って形成された複数の歯との間で変化する磁束を検知するものがあげられる。ロータの歯は所定のピッチで形成されており、車軸が回転すると突出する歯が車軸の回転速度に応じて周期的に車輪速センサに近接したり、離れたりする。このときに、永久磁石による磁束も同じ周期で変化し、誘導コイルには磁束の変化に直接比例する周期的な電圧が発生する。つまり、車輪速センサＳ１〜Ｓ４は車軸の回転速度に応じた周波数の電圧信号（以下、「車速パルス」という）を出力する。なお、車輪速センサＳ１〜Ｓ４は、その他のセンサ、例えば、ホール効果を用いたものやレーザ光を用いたもの等でもよい。ここで、本実施形態においては、車輪速センサＳ１〜Ｓ４から得られる車速パルスから車速パルス数をカウントし、その車速パルス数から車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度を算出するものとする。
【００１５】
続いて、制御装置２の構成について説明する。制御装置２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等を有し、各種の処理が可能に構成されている。図２のブロック構成図に示すように、制御装置２は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４及びＧＰＳ受信機５の出力を取得して、その取得した数値に所定の演算や補正を行いながら空気圧を推定し、その推定した空気圧に基づいて空気圧低下の有無を判定し、その判定結果を検知信号として出力するようになっている。
制御装置２は、車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４、データ入出力制御手段２１、車両移動距離算出手段２２、車輪回転角度算出手段２３、動荷重半径算出手段２４、車輪回転角速度算出手段２５、空気圧推定手段２６、車輪回転角加速度算出手段２７、空気圧低下判定手段２８等により構成されている。車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４のそれぞれ及びデータ入出力制御手段２１に接続されている。データ入出力制御手段２１は、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４、ＧＰＳ受信機５、タイマー６及びデータバッファＤＢに接続されている。空気圧低下判定手段２８は、検知信号を外部に出力する。なお、各手段の接続関係及びデータの流れについての説明は、後記する各手段の動作説明にて行うものとする。また、その各手段の動作説明は、Ｕ１〜Ｕ４、２１〜２８の順番に行うものとする。
【００１６】
≪検知装置の動作≫
次に、制御装置２の動作を中心に説明することによって、空気圧低下の検知装置の動作説明を行う。まず、制御装置２内の車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、車輪速センサＳ１〜Ｓ４のそれぞれに接続されていて、その車輪速センサＳ１〜Ｓ４から出力される車速パルスの数を常時カウントする機能を持つ。また、車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４は、データ入出力制御手段２１に接続されていて、そのデータ入出力制御手段２１の指示に従って、その時点の車速パルス数を出力したり、車速パルス数を０にリセットしたりする。
【００１７】
図３のフローチャートを参照しながら、データ入出力制御手段２１の動作について説明する。このデータ入出力制御手段２１の動作は、周期的に実施されるものであり、具体的には、タイマー６により所定時間ｔ（例えば１秒）ごとに動作開始のトリガーが与えられることによって実行される。その動作開始のトリガーを与えられたデータ入出力制御手段２１は、まず、ＧＰＳ受信機５から、車両の位置情報を入力する（ステップＳ１０１）。この位置情報は、緯度及び経度でもよいし、走行中の道路上の特定の地点を示す情報であってもよい。ただし、２つの位置情報からその２つの位置間の距離を求めることができる必要がある。また、各車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４から各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数を入力すると共に、各車速パルス数カウント手段Ｕ１〜Ｕ４に対して各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数をリセットするように指示する（ステップＳ１０２）。この車速パルス数は、所定時間ｔ内に車輪Ｔ１〜Ｔ４が回転した角度に対応するものである。そして、ステップＳ１０１及びＳ１０２において入力した位置情報及び車速パルス数を用いて、データバッファＤＢとのデータ入出力を行う（ステップＳ１０３）。
【００１８】
ここで、データバッファＤＢとのデータの入出力動作について説明する。図４の構成図に示すように、データバッファＤＢは、車両の位置情報Ｐ及び各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎ（ｎ＝１〜４、以下同様）を保持している。一方、データ入出力制御手段２１においては、他の手段に出力するために、車両の位置情報Ｐ（１）、Ｐ（２）及び各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎ（１）、Ｋｎ（２）をメモリに持っている。例えば、ステップＳ１０３において車両の位置情報の入出力を実施する場合、以下の手順を行う。すなわち、まず、図４の［１］のようにステップＳ１０１において入力した車両の位置情報をＰ（２）のメモリに格納する。次に、図４の［２］のようにデータバッファＤＢ内のＰの内容をＰ（１）のメモリに上書きする。最後に、図４の［３］に示すようにＰ（２）のメモリの内容をデータバッファＤＢのＰのエリアに格納する。このような動作によって、最新の車両の位置情報が常にデータバッファＤＢに保持されると共に、最新の車両の位置情報及び所定時間ｔ前の車両の位置情報がデータ入出力制御手段２１内のメモリＰ（２）及びＰ（１）に格納される。なお、そのメモリＰ（２）及びＰ（１）に格納された情報については、その情報を他の手段に出力した後は、消去してもよい。
以上のデータの入出力動作は、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数Ｋｎについても同様である。その動作の結果、最新情報を入力した時刻をｔ３、ｔ３より所定時間ｔだけ前の時刻をｔ２、更にｔ２より所定時間ｔだけ前の時刻をｔ１とすれば、ｔ２からｔ３までの間にカウントされた車速パルス数が、データバッファＤＢ内のＫｎ及びデータ入出力制御手段２１のメモリＫｎ（２）に格納される。また、ｔ１からｔ２までの間にカウントされた車速パルス数が、データ入出力制御手段２１のメモリＫｎ（１）に格納されることになる。
【００１９】
図３に戻って、データ入出力制御手段２１は、車両の位置情報Ｐ（１）及びＰ（２）を車両移動距離算出手段２２に対して出力し（ステップＳ１０４）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数であるＫｎ（１）、Ｋｎ（２）及び１回転あたりの車速パルス数ｋ（例えば２０個）を車輪回転角度算出手段２３に対して出力する（ステップＳ１０５）。続いて、所定時間ｔを車輪回転角速度算出手段２５及び車輪回転角加速度算出手段２７に出力する（ステップＳ１０６）。これで、データ入出力制御手段２１の動作が終了する。なお、これ以降説明する各部の動作は、その動作に必要なデータが各部に入力された時点で開始されるものとする。これによれば、制御装置２全体の動作は、タイマー６からデータ入出力制御手段２１に与えられる動作開始のトリガーの周期、すなわち、所定時間ｔごとに行われることになる。
【００２０】
図２を参照しながら説明を進める。車両移動距離算出手段２２においては、データ入出力制御手段２１から入力した車両の位置情報Ｐ（１）及びＰ（２）に基づいて所定時間ｔの間に車両が移動した距離Ｄを算出して、その移動距離Ｄを動荷重半径算出手段２４に出力する。
車輪回転角度算出手段２３では、データ入出力制御手段２１から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の車速パルス数であるＫｎ（１）、Ｋｎ（２）及び１回転あたりの車速パルス数ｋによって各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）及びθｎ（２）を求める。この回転角度は、所定時間ｔの間に各車輪Ｔ１〜Ｔ４が回転した角度（ラジアン値）を示すものである。以下の式１及び式２にその求め方を示す。
θｎ（１）＝２π×Ｋｎ（１）／ｋ・・・式１
θｎ（２）＝２π×Ｋｎ（２）／ｋ・・・式２
そして、求めた各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）を動荷重半径算出手段２４に対して出力し、θｎ（１）及びθｎ（２）を車輪回転角速度算出手段２５に対して出力する。
【００２１】
動荷重半径算出手段２４においては、車両移動距離算出手段２２から入力した移動距離Ｄ及び車輪回転角度算出手段２３から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）より各車輪Ｔ１〜Ｔ４の動荷重半径Ｒｎを算出する。この動荷重半径Ｒｎは、以下の式３によって算出することができる。
Ｒｎ＝Ｄ／θｎ（１）・・・式３
そして、算出した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の動荷重半径Ｒｎを空気圧推定手段２６に出力する。
車輪回転角速度算出手段２５では、データ入出力制御手段２１から入力した所定時間ｔ及び車輪回転角度算出手段２３から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角度θｎ（１）及びθｎ（２）から各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）を算出する。以下の式４及び式５にその算出式を示す。
θ’ｎ（１）＝θｎ（１）／ｔ・・・式４
θ’ｎ（２）＝θｎ（２）／ｔ・・・式５
そして、算出した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）を空気圧推定手段２６及び空気圧低下判定手段２８に出力し、θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）を車輪回転角加速度算出手段２７に出力する。
【００２２】
空気圧推定手段２６においては、動荷重半径算出手段２４から入力した動荷重半径Ｒｎ及び車輪回転角速度算出手段２５から入力した回転角速度θ’ｎ（１）に基づいて、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａｎを推定して、その推定したタイヤ空気圧Ａｎを空気圧低下判定手段２８に出力する。タイヤ空気圧Ａｎの推定は、図５に示すようなタイヤ空気圧推定線図を利用して行う。このタイヤ空気圧推定線図は、動荷重半径とタイヤ空気圧との関係を示すグラフであるが、そのグラフは回転角速度によって異なる。すなわち、所定の回転角速度に対応するグラフａに対して、グラフｂは回転角速度がより小さい場合であり、逆にグラフｃは回転角速度がより大きい場合である。これは、タイヤ空気圧が一定と仮定すれば、回転角速度が大きくなるほど、遠心力によって動荷重半径が大きくなることから認識することができる。このようにタイヤ空気圧推定線図のグラフを回転角速度によって補正することにより、タイヤ空気圧推定の精度を上げることができる。
車輪回転角加速度算出手段２７では、データ入出力制御手段２１から入力した所定時間ｔ及び車輪回転角速度算出手段２５から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度θ’ｎ（１）及びθ’ｎ（２）から回転角加速度θ”ｎを算出して、空気圧低下判定手段２８に出力する。この回転角加速度θ”ｎは、以下の式６によって求めることができる。
θ”ｎ＝（θ’ｎ（２）−θ’ｎ（１））／ｔ・・・式６
【００２３】
空気圧低下判定手段２８においては、空気圧推定手段２６から入力した各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａｎ、車輪回転角速度算出手段２５から入力した回転角速度θ’ｎ（１）及び車輪回転角加速度算出手段２７から入力した回転角加速度θ”ｎに基づいて、タイヤ空気圧の低下について判定を行う。図６に示すフローチャートを使って、その判定論理を説明する。
まず、各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角加速度θ”１、θ”２、θ”３及びθ”４が０か否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定は、角速度が変化していないか否か、すなわち、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加速や減速が行われていない安定状態（例えば、ブレーキやアクセルが作動していない状態）か否かを判断するためのものである。従って、この判定により、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加減速が行われているような精度の低い状態における空気圧低下の判定を回避することができる。各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角加速度がすべて０であれば（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、左右の前輪Ｔ１、Ｔ２の回転角速度であるθ’１（１）とθ’２（１）とを比較する（ステップＳ２０２）。それらが等しければ（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、左右の後輪Ｔ３、Ｔ４の回転角速度であるθ’３（１）とθ’４（１）とを比較する（ステップＳ２０３）。それらが等しければ（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の低下の判定を行う（ステップＳ２０４以降）。ここで、ステップＳ２０２及びＳ２０３の判定は車両が直進走行しているか否かを判断するためのものであり、これらの判定によって、曲線走行している場合のような精度の低い状態における空気圧低下の判定を回避することができる。
ステップＳ２０１、Ｓ２０２又はＳ２０３のいずれかにおいてＮｏの判断になった場合には、空気圧低下判定手段２８は、車輪Ｔ１〜Ｔ４の加減速が行われている状態、又は、車両が直進走行していない状態であるためタイヤ空気圧の低下の判定精度が悪いと認識したわけであり、タイヤ空気圧の低下の判定を行わずに処理を終了する。
【００２４】
ステップＳ２０４〜Ｓ２０７における各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の低下の判定は、所定の基準値（しきい値）と比較することによって行い（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧Ａ１、Ａ２、Ａ３又はＡ４のいずれかが基準値以下であれば（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７のＹｅｓ）、空気圧低下判定手段２８は空気圧低下の検知信号を出力し（ステップＳ２０８）、運転者に警告する。
ステップ２０４〜Ｓ２０７の判断がすべてＮｏであれば、タイヤ空気圧が４輪共に基準値より大きく、空気圧に関して問題ないことになり、空気圧低下判定手段２８は何もせずに処理を終了する。
【００２５】
このようにして、データ入出力制御手段２１から空気圧低下判定手段２８までの動作が終了する。そして、タイマー５による動作開始のトリガーによって、所定時間ｔごとにそれらの動作が繰り返される。なお、データ入出力制御手段２１から空気圧低下判定手段２８までの動作に必要な時間は所定時間ｔと比較して十分小さく、それらの動作は支障なく繰り返されるものとする。
【００２６】
≪その他の実施形態≫
以上本発明について好適な実施形態について一例を示したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような実施形態が考えられる。
（１）前記実施形態ではデータ入出力制御手段２１がタイマー６から動作開始のトリガーを与えられるようにしたが、データ入出力制御手段２１がタイマー６の時計を常時監視して所定時間ｔが経過するごとに動作を開始するようにしてもよい。
（２）前記実施形態では車両の直進走行の判定に各車輪Ｔ１〜Ｔ４の回転角速度を用いたが、車両の回転角速度であるヨーレートを用いるようにしてもよい。この場合は、ヨーレートが０であれば車両が直進走行していることになる。
（３）前記実施形態では、図６の空気圧低下判定手段のフローチャートのステップＳ２０１、Ｓ２０２及びＳ２０３において、θ”１〜θ”４＝０やθ’１（１）＝θ’２（１）のように正確に等しいか否かを判定している。これらについては、例えば、測定誤差等を考慮して設定した基準値（しきい値）との大小関係を判定するようにして所定のマージンを持たせてもよい。
（４）前記実施形態では、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の推定値と基準値とを大小比較しているが、追加補助的なチェックとして、各車輪Ｔ１〜Ｔ４のタイヤ空気圧の推定値の平均値が過度に低下していないか否かを判定するようにしてもよい。
（５）エンジン出力と車両加速度との関係やエアバック用着座センサからの情報等から４輪軸重を推定し、その４輪軸重の推定値を補正に用いることによって、タイヤ空気圧の推定精度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、各車輪ごとにタイヤ空気圧を推定してその空気圧低下を判定することができるので、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であってもその空気圧低下を検知することができる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、各車輪の動荷重半径から推定するタイヤ空気圧を各車輪の回転角速度によって補正することができるので、タイヤ空気圧推定の精度を上げることができる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、車輪の加速及び減速が行われていないときに、タイヤ空気圧低下の判定を行うので、高精度な空気圧低下の判定を行うことができる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、車両が直進走行をしているときに、タイヤ空気圧低下の判定を行うので、高精度な空気圧低下の判定を行うことができる。
【００３１】
以上の発明によれば、多くの車両に搭載されている車輪速センサ及びＧＰＳ受信機を利用することによって低コストの条件を満たしながら、各タイヤにおいて同時に空気圧低下が発生したような場合であっても高精度にタイヤ空気圧低下を検知する手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空気圧低下の検知装置の構成概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置内の空気圧低下の検知に関連する部分を抽出したブロック構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御装置内のデータ入出力制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御装置内のデータ入出力制御手段内蔵メモリ及びデータバッファの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る動荷重半径によるタイヤ空気圧推定線図である。
【図６】本発明の実施形態に係る制御装置内の空気圧低下判定手段の判定論理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…空気圧低下の検知装置
２…制御装置
３、４…車軸
５…ＧＰＳ受信機
６…タイマー
２１…データ入力制御部
２２…車両移動距離算出手段
２３…車輪回転角度算出手段
２４…動荷重半径算出手段
２５…車輪回転角速度算出手段
２６…空気圧推定手段
２７…車輪回転角加速度算出手段
２８…空気圧低下判定手段
Ａ１〜Ａ４…車輪のタイヤ空気圧
Ｋ１〜Ｋ４…車輪の車速パルス数
Ｐ…車両の位置情報
Ｒ１〜Ｒ４…車輪の動荷重半径
Ｓ１〜Ｓ４…車輪速センサ
Ｔ１〜Ｔ４…車輪
Ｕ１〜Ｕ４…車速パルス数カウント手段
θ１〜θ４…車輪の回転角度
θ’１〜θ’４…車輪の回転角速度
θ”１〜θ”４…車輪の回転角加速度
Claims (4)
- タイヤを装着した車輪の回転状態を検出する車輪速センサと、
ＧＰＳ電波を受信して車両の位置情報を出力するＧＰＳ受信機と、
を用いて前記タイヤの空気圧の低下を検知するタイヤ空気圧低下検知装置であって、
前記車輪速センサから前記車輪の回転状態を入力し、所定時間内における前記車輪が回転した車輪回転角度を算出する車輪回転角度算出手段と、
前記ＧＰＳ受信機から前記車両の位置情報を入力し、前記所定時間内における前記車両の移動距離を算出する車両移動距離算出手段と、
前記車輪回転角度及び前記移動距離から前記車輪の動荷重半径を算出する動荷重半径算出手段と、
この算出した動荷重半径に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段とを備え、
前記推定したタイヤの空気圧に基づいて当該タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とするタイヤ空気圧低下検知装置。 - 前記タイヤの空気圧を推定するときに、
前記所定時間及び前記車輪回転角度から算出した前記車輪の回転角速度に基づいて前記タイヤの空気圧を補正することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧低下検知装置。 - 前記車輪の加速及び減速が行われていないときに、
前記タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ空気圧低下検知装置。 - 前記車両が直進走行をしているときに、
前記タイヤの空気圧低下の判定を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ空気圧低下検知装置。
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