JP2005522368A5 - - Google Patents

Description

タイヤ特性の検出方法

本発明は、自動車用電子制御ユニットでタイヤ特性を検出する方法に関する。

本発明による方法に従って、新品タイヤが自動車に取付けられているかどうかを検出することができる。

新品タイヤは、特に初めて高速で走行するときに、転動円周の１．０％までの動的な転動円周の一定の増大を生じる。円周増大が所定の速度の上方で開始され、所定の時間続くことが判った。この時間の後で、円周はもはやそれ以上増大せず、新品タイヤ膨張は終了する。それ以上の膨張は、速度が更に上昇するときにのみ生じる。

特に、車輪回転速度データだけに基づいてタイヤ空気圧低下を検出するための公知の方法（例えばタイヤ空気圧低下検出システム（ＤＤＳ）、コンティネンタル・テーベス・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシャフト、フランクフルト、特許文献１）では、検出の精度にとって、動的な転動円周に関する作用を正確に知ることが重要である。
欧州特許出願公開第０９８３１５４号公報

発明の概要

従って、本発明による方法はこのような公知のタイヤ空気圧検出方法において有利に使用される。ＤＤＳアルゴリズムは先ず最初に車輪回転速度データに基づいて走行データを集め、この走行データから、車輪回転速度状態を求める公知の原理に従って、基準値（以下、Refという）を計算する。時間的な変化Ref(t)は、外乱を除去して、動的な車輪円周状態の偏差をきわめて敏感に示す。アルゴリズムの新たなスタート（リセット）の後で先ず最初に通常状態が学習される。統計的な評価にとって充分な回転速度値が評価されるときに、学習相が終了し、学習値が求められる。続いて、空気圧低下が実際に検出される比較相が開始される。この比較相において、Refの現在の値が収集され、平均を求められる。適切な値が充分に収集されると、平均を求めた値が、圧力低下検出のために学習値と比較される。検出相においてタイヤが新たに空気で膨らまされるかまたは交換されると、これは手動でシステムに通知しなければならない。しかし、タイヤの然るべき変化を信号化する（ＤＤＳリセット）検出装置を設けることもできる。

方法は好ましくは自動車コンピュータにおけるアルゴリズムとして実施される。この自動車コンピュータには、適当な入力部を経て、ＡＢＳ車輪回転速度センサの情報が供給される。アルゴリズムが車輪回転速度センサに接続されたマイクロプロセッサ制御のブレーキ制御ユニットで実施されると特に有利である。この制御ユニットは特に慣用の油圧式ブレーキ装置のための制御ユニットまたは例えば電気油圧式ブレーキ（ＥＨＢ）または電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）のような“ブレーキ・バイ・ワイヤ式”のブレーキ装置のための制御ユニットである。

本発明の有利な実施形では、設定された速度範囲のために学習値がＤＤＳアルゴリズムで別個に求められる。これにより、速度に依存するタイヤの作用を検出することができる。速度に依存して学習値を求めることは好ましくは、学習値を求める公知の方法に付加して行われる。

観察されるタイヤ膨張が４個のすべての車輪で同時に発生しないときには、本発明による方法はきわめて簡単に実施可能である。タイヤ膨張が発生した車輪を決定するために、異なる方法で決定された複数の基準値を評価すると有利である。その都度、例えば左右の車輪の基準値、交叉する車輪（斜めの車輪）の基準値または前後の（前後車軸の）車輪の基準値に偏差が生じ、この偏差を一緒に評価することにより、タイヤ膨張が発生している車輪の位置を決定することができる。

他の有利な実施形は、従属請求項と、図に基づく２つの実施の形態の次の説明から明らかである。

第１の実施の形態では、先ず最初に、図１のステップ１０１において、タイヤの手動の圧力変更が行われたこと（例えば１個または複数のタイヤの空気充填またはタイヤ取付け）が、例えばリセットボタンまたは自動検出装置を介して、システムに示される。同時に新品タイヤが取付けられているかどうかをチェックしなければならない。そのために、リセットボタンを押した後で、新品タイヤ検出機能がステップ１０２で動作を開始する。ステップ１０３で新品タイヤ膨張が検出されると、ステップ１０４において、この時間の間圧力低下検出アルゴリズムが動作しないようにされる。新品タイヤ膨張の終了後、ＤＤＳアルゴリズムは再び動作する。

図２ａには、新品タイヤ膨張が既に終了した４個のタイヤに基づく検出が示してある。部分図ｂ）は、少なくとも１個のタイヤが円周を増大する新品タイヤであるときの同様な曲線を示している。速度軸線Ｖは速度区間Ｖ０〜Ｖ７に分割されている。上記の圧力低下検出方法は先ず最初に、学習相の間区間において個別的に、異なる走行状況の車輪の通常の転動特性を記録する。学習相が終了すると、実際の圧力低下検出との比較相が開始される。時点ｔ０でリセットボタンが押される。ｔ１で新品タイヤであることが推測される。ＤＤＳが働かなくなる。約１０〜１５分の適当な待ち時間の後で、ｔ２において、この速度範囲とそれよりも遅い速度範囲のタイヤ膨張が確実に終了する。続いて、ＤＤＳが完全にリセットされるので、比較相の前の学習相が再び作用する。新たな新品タイヤ検出（ｔ３における区間Ｖ６）の際に初めて、ＤＤＳが改めて停止され、新品タイヤ検出が上述のように行われる。

図３はＤＤＳシステムで新品タイヤを検出するためのアルゴリズムの作用を詳細に示している。変数v intはそのときの速度区間を示している。検出に関して、問題を簡単化するために、最初の学習値が決定される前は、検出すべき新品タイヤ膨張が発生しないと仮定することができる。

図４には、新品タイヤ検出の作用が詳細に示してある。タイヤ円周の増大は異なる速度区間について個別的に記載してある。方法によれば、そのときの速度区間のための学習値と、好ましくは平均を求めた基準値またはろ波された基準値Ref（部分図ａ）のＹ軸線）との比較が行われる。ｘ軸線には、それぞれの速度インターバルで基準値を決定する際に考慮されたデータセット（サンプル）の数ｎが記入してある。曲線４０２はタイヤ膨張時のRefの変化を示している。曲線４０３はタイヤ膨張が行われないときの変化を示している。そのときのＶ区間におけるタイヤ膨張の検出のために、各Ｖ区間でカウンタＺ（部分図ｂ）のＹ軸線）が使用される。このカウンタは、値Refが定数Ａよりも大きいときに、カウントを進める。値Refが定数−Ａよりも小さいと、カウンタＺはカウントを減じる。曲線４０４はタイヤ膨張時のＺのカウントレベルを示し、曲線４０５はタイヤが膨張しない例に関する。時点４０１以降、カウンタがカウントを進める。部分図ｂ）に示すように、カウンタが上限値または下限値（定数Ｂ）に達すると、フラグ“膨張検出”がセットされ、それによってタイヤ膨張の検出がアルゴリズムに通知される。

自動車がＶ区間(Vi)で所定の時間走行するときに、アルゴリズムによって、新品タイヤ膨張が終了していると仮定される。そのために、予め定めた時間が経過した後で、フラグ“速度区間Ｖでの膨張終了”がセットされる。
＜膨張と圧力低下の区別＞
次のケースにおいて、圧力低下とそれ以外のタイヤ膨張とを本発明の方法に従って区別することができる。

ケース１： 圧力低下の結果としてのRef(t)への作用は、それ以外のタイヤ膨張と比べて大きな勾配と大きな絶対値を有する。

ケース２： 後述の方法による車輪検出が可能である。

ケース１の場合、例えばこの速度区間での学習の後の自動車停止中の圧力低下であるかあるいはきわめて急速な圧力低下である。Refの値が第２の限界値（定数Ｃ）に達するときに、カウンタＺがカウントをもう一度減じると特に有利である。これによって、実際に圧力低下が生じるときに、システムが新品タイヤ膨張を示すことが防止される。

ケース２の場合、次の物理的関係が存在すると仮定される。１個の車輪の圧力低下が、小さな動的なタイヤ円周を生じ、従って速く回転する車輪の検出を生じる。これと異なり、一定のタイヤ膨張は車輪の低い回転速度をもたらす。これにより、速い車輪の検出のケースでの膨張が不可能である。最後に述べたケースでは、圧力検出ＺＰのためのカウンタは値１だけ上方にカウントを進める。
＜膨張検出の結果＞
新品タイヤ膨張がＶ区間で検出されると、フラグ“膨張検出”がセットされる。その結果、圧力低下検出のために設けられたカウンタＺＰはもはや計数を行わない。圧力低下アラームは生じない。なぜなら、ＺＰが設定されたカウンタレベルを上回るまでは、この圧力低下アラームが働かないからである。現在のＶ区間で膨張がもはや発生しないと、システムがリセットされるので、すべてのＶ区間において学習相が新たに始まる。勿論、それぞれのＶ区間での新品タイヤ膨張の終了に関する情報はシステムによって記憶される。
＜誤った新品タイヤ検出の回避＞
機能“膨張の再チェック”（図３の３０１）は、誤った新品タイヤ検出を防止する働きをする。低速時、例えば１００ｋｍ／ｈ以下で、この機能はチェックを行う。高い速度区間において既にタイヤ膨張が発生したときには、この低いＶ区間においてタイヤ膨張はもはや発生しない。

この場合、次の認識に基づいている。低速区間では値Refが学習値の近くにあり、同時にこの高い速度区間での走行が検出されたときに、高い速度区間の走行によって残りのタイヤ膨張は生じない。

この関係は図５から明らかになる。そのときのRefの値がそれぞれの学習値の近くにあるかどうかを確かめるために、他のカウンタＺＣが使用される。部分図ａ）には、Refの値がサンプルの数ｎに対して記入されている。部分図ｂ）には、カウンタＺＣの値がｎに対して記入されている。曲線５０１，５０２は膨張する新品タイヤの曲線である。曲線５０３，５０４は新品タイヤ膨張を生じないタイヤの曲線である。
＜誤った再チェックの回避＞
再チェック機能が働く前に再チェックのためのＶ区間が学習されていないときには、機能“膨張の再チェック”は同様に欠陥がある。フラグ“膨張検出”がセットされている時点で、学習に関する状況情報を記憶することが一つの解決策である。再チェック機能を設けた低い速度区間の第２のアラーム閾値が学習されたときに、再チェック機能が働く。第１の閾値での作動が、誤った学習検出の場合に連続学習または再スタートの学習によって生じるエラーをもたらすことに注意すべきである。

膨張検出の瞬間の学習状況に関する情報は、そのために設けられた変数または記憶個所で記憶される。
＜リセットおよび初期化＞
リセットが運転者または診断機能によって確認されたときに、システムは完全にリセット可能である。他の理由から内部のＤＤＳリセットを実施すべきである場合には、新品タイヤ膨張を検出するためのフラグはリセットされない。

第１の実施の形態の代わりにまたは第１の実施の形態と共に使用可能な第２の実施の形態では、上記のＤＤＳ圧力低下検出方法が先ず最初に、公知の方法で異なるように決定される３つの基準値、すなわち斜め(ダイアゴナル)の車輪の基準値Refdiag、側方(左右)の車輪の基準値Refsideおよび車軸(前後)の車輪の基準値Refaxleを決定する。学習相の終了後、この各基準値のための学習値が存在し、この学習値に基づいて、そのとき決定された基準値との比較によって、圧力低下をそれ自体公知の方法で検出することができる。学習相の再スタートはタイヤ空気充填後またはタイヤ交換後、運転者によるリセットボタンの操作によって普通の方法で開始される。

更に、例えばＤＤＳの新たなスタートを開始する新品タイヤ検出方法の応答の後で、検出が二度目は行われないことが好ましい。それによって、システムが複数のＤＤＳリセットによってそのときの基準値を常に“後学習する”ことが防止される。この場合、充分な感度での圧力低下検出はもはや保証されない。特に、例えば新品タイヤの取付け後、ＤＤＳリセットのための信号が発生しているときに初めて、新規の検出が再び可能である。

既に説明した新品タイヤの膨張作用は、上記の圧力低下検出を妨害する。従って、新品タイヤの作用は次の方法で考慮される。

図６には、新品タイヤ検出の作用が概略的に示してある。図示していない機能モジュール“ＤＤＳ”には異なるように決定された３つの基準値４，５，６が供される。本方法では、取得された学習値とそのときに決定された（ろ波された）基準値との差が検査される。タイヤが膨張すると、その車輪はゆっくり回転する。これは、斜め、左右および前後の車輪の基準値の変化を生じる。３つの値の変化は、圧力低下時の変化と区別可能である。機能グループ１では、異なるように決定された他の基準値に基づいて、どの車輪が新品タイヤ作用を有するかを確認する。この情報は信号経路３を経て確率監視部２に供給される。変化（その都度の基準値と関連する学習値との差）が、圧力低下検出のためのＤＤＳ閾値よりも低い第１の閾値を上回ると、タイヤ膨張が推測される。タイヤ膨張が存在する確率は、そのときの基準値が同様に上記の判断基準を満たすきに、時間的な順序で決定された他の基準値によって大きくなる。機能モジュール２では、確率が簡単なカウンタによって決定される。このカウンタが設定された閾値を上回ると、新品タイヤ膨張が高い確率で存在する。この場合、リセット信号がライン８，９，１０を経てモジュール“ＤＤＳ”に出力される。ライン７はＤＤＳ機能を一時的に働かないようにする。

方法の好ましい実施の形態では、斜めの車輪の基準値の付加的な処理が信号ライン１１によって行われる。この処理の場合、斜めの車輪の評価のための閾値は残りの基準値と比べて高く定められる。これにより、新品タイヤ検出の信頼性が更に高まる。

ライン１２は、機能モジュール“ＤＤＳ”によって決定された、道路状態の質と信号質に関する値を伝送する。道路または信号の質が悪いと、新品タイヤ膨張が推測される場合カウンタレベルの上昇は好ましくは抑止される。

信号ライン１３は新品タイヤ膨張の検出を、予め選定された所定のキロ数に制限するために設けられている。この機能は、適当に定められる所定のキロ数以降、新品タイヤ膨張が発生しないという思想に基づいている。タイヤ交換がシステムによって考慮されるようにするために、キロ数は好ましくは最後のＤＤＳリセットに関連づけられる。

新品タイヤ膨張検出の上記方法は、個々の速度区間についても別々に実施可能である。例えば車両が適当な速度区間で所定の時間走行しているときに、新品タイヤ膨張がこの区間についてのみ終了していることが、アルゴリズムによって仮定される。従って、充分な記憶場所が供されるときに、異なる速度区間のための基準値の学習および評価は互いに無関係に実施可能である。

タイヤ膨張と圧力低下の区別は好ましくは、上側の閾値を定めることによって行うことができる。基準値の変化に対するタイヤ膨張の影響によって、この閾値を上回ることができない。

タイヤ膨張と圧力低下を区別するための他の方法では、圧力低下の結果としての基準値への作用が大きな勾配を有する。

Refの値が第２の限界値に達するかまたは上回るときに、確率カウンタがカウントを減ずると特に有利である。これによって、実際の圧力低下のときに、システムが新品タイヤ膨張を示すことが防止される。

新品タイヤ検出と共にタイヤ圧力低下検出のためのアルゴリズムを示す。 車速の時間的な変化を示すグラフである。 新品タイヤ検出と共にタイヤ圧力低下検出のためのアルゴリズムを詳細に示す。 タイヤ膨張を検出するためのアルゴリズムを詳細に示す。 タイヤ膨張の検出を詳細に示すための他のグラフである。 新品タイヤ検出の作用を概略的に示す。

Claims (18)

1. 動的なタイヤ円周の増大（円周増大またはタイヤ膨張）を検出するための方法において、
   特に自動車車輪の左右及び斜め、又はこれらのうちどちらか一方の相互の関係を示す少なくとも１つの基準値が車輪回転速度データに基づいて求められ、
   基準値の時間的な変化が検査され、そして
   この変化に基づいてタイヤ膨張が検出されることを特徴とする方法。
2. 求めた基準値が取得された学習値と比較され、この比較に基づいてタイヤ膨張が検出されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 設定された速度区間のための学習値が個別的に学習されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. 円周増大が設定された速度範囲において個別的に検査されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 第２の高い速度区間において円周増大が既に発生したかどうかが、第１の低い速度区間において考慮されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 車両が所定の時間よりも長く設定速度区間内にあり、この区間で円周増大が終了することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. １つまたは複数のそのときの基準値が１つまたは複数の学習値と比較され、学習値からの基準値の偏差に依存してタイヤ圧力低下を推測することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のタイヤ空気圧低下を検出するための方法。
8. 円周増大が生じるかまたは検出される間、圧力低下検出システムが作動していないことを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 圧力低下と円周増大を区別するために、検査される車輪の回転速度変化の正負が評価されることを特徴とする、請求項７または８記載の方法。
10. 圧力低下と円周増大を区別するために、学習値からの偏差の絶対値とRef(t)の最初の微分が検査されることを特徴とする、請求項７〜９の何れか一項に記載の方法。
11. タイヤ膨張を示す車輪の取り付け位置を決定するために、
    少なくとも２つ、特に３つの異なるように決定された基準値の間において学習値の変化または偏差の比較が行われ、
    この場合、異なるように決定された基準値が、特に斜めの車輪、左右の車輪および前後の車輪を示すことによって区別されることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. 少なくとも２つ、特に３つの基準値が互いに独立してタイヤ膨張の検出を可能にするときに、タイヤ膨張が推測され、このタイヤ膨張の検出が、特に観察された基準値変化の検査および正負によって可能であることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
13. 基準値とこの基準値のための学習値との偏差が検査され、最初の閾値ＤＤＳ ＦＯＲ ＧＲＯＷのこの偏差を上回るときに、確率の値が高められることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法。
14. 確率の値が確率の閾値ＣＯＵＮＴ ＧＲを有し、この閾値を上回ることによってタイヤ膨張の存在が信号化され、確率カウンタによって示される確率の程度が、所定の時間内に閾値ＤＤＳ ＦＯＲ ＧＲＯＷを何回上回るかに依存することを特徴とする、請求項１１記載の方法。
15. １つまたは複数の追加条件、すなわち
    基準値のための信号品質、
    道路の品質または
    設定された範囲内の走行道路区間
    を付加的に満足するときにのみ、確率の値が高められることを特徴とする、請求項１３または１４記載の方法。
16. １つまたは複数の基準値が閾値ＤＤＳ ＭＡＸ ＧＲＯＷを上回る場合に、タイヤ膨張が推測されないことを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 特にＤＤＳリセットのようなタイヤ交換リセット信号が検出されるときに、新品タイヤ検出方法が初期状態にリセットされることを特徴とする、請求項１〜１６の何れか一項に記載の方法。
18. 新品タイヤ膨張が検出される場合に、車輪速度に基づいて間接的に作動する圧力低下検出システム（ＤＤＳ）が初期状態にリセットされる（ＤＤＳリセット）ことを特徴とする、請求項１〜１７の何れか一項に記載の方法。