JP2006131137A - Signal processing device for vehicle - Google Patents

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Kazunori Shimokawa
和則 下川
Akihiko Sawada
明彦 沢田
Masachika Furuhashi
正至 古橋
Tomoya Takayama
智也 高山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing device for a vehicle capable of estimating internal environment and external environment of the traveling of the vehicle by using only a signal detected during traveling. <P>SOLUTION: This device has a vibration detection means for detecting vibration of a prescribed direction of a tire under a vehicle spring, a reference frequency component extraction means for extracting a frequency component to be a reference value from a prescribed frequency band from the vibration detected in the vibration detection means, a comparison frequency component extraction means for extracting a frequency component to be a comparison value from the prescribed frequency band from the vibration detected in the vibration detection means, and an estimation means for estimating at least an environment of the internal environment and external environment of the traveling of the vehicle based on the combination of the frequency components including the frequency component to be the reference value and the frequency component to be the comparison value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両の走行に関わる内部環境や外部環境を推定する車両用信号処理装置に関する。   The present invention relates to a vehicle signal processing apparatus that estimates an internal environment and an external environment related to traveling of a vehicle.

車両の走行安全性を向上させるため、たとえば、特許文献1に開示されているタイヤ空気圧検知装置が用いられる。   In order to improve traveling safety of the vehicle, for example, a tire air pressure detection device disclosed in Patent Document 1 is used.

特許文献1に記載のタイヤ空気圧検知装置によれば、車輪速度センサの検出信号を周波数解析し、車両のバネ下の上下方向及び前後方向の共振周波数を算出し、この共振周波数に基づいてタイヤ空気圧の状態を検知する。これは、タイヤの空気圧が低下した場合、上下方向及び前後方向の共振周波数がともに低下することに着目したものであり、いずれか一方もしくは両方向の共振周波数と、正常なタイヤ空気圧に対応して設定されている初期周波数とを比較して、タイヤ空気圧の低下を警告するものである。
特開平5−133831号公報
According to the tire pressure detecting device described in Patent Document 1, frequency detection is performed on the detection signal of the wheel speed sensor, and the resonance frequency in the vertical direction and the front-rear direction under the spring of the vehicle is calculated. Detect the state of. This is focused on the fact that when the tire air pressure decreases, both the vertical and longitudinal resonance frequencies decrease, and the resonance frequency is set in one or both directions and the normal tire pressure. Compared with the initial frequency being used, a warning is given of a decrease in tire air pressure.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-133831

しかしながら、正常なタイヤ空気圧に対応して設定されている初期周波数は、タイヤの種類によってそれぞれ異なる値をとる。従って、特許文献1に記載のタイヤ空気圧検知装置において、検知精度を向上させるには、車両に取り付けられたタイヤに対応する初期周波数を予め記憶させておかなければならない。また、使用者がタイヤを交換した場合には、何らかの手段によって、記憶させておいた初期周波数を変更する必要が生ずる。   However, the initial frequency set corresponding to the normal tire pressure varies depending on the type of tire. Therefore, in the tire air pressure detection device described in Patent Document 1, in order to improve detection accuracy, an initial frequency corresponding to a tire attached to a vehicle must be stored in advance. Further, when the user changes the tire, it is necessary to change the stored initial frequency by some means.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、車両走行中に検出した信号を用いることによって、車両の走行に関わる内部環境や外部環境を推定することのできる車両用信号処理装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and is a vehicle signal processing device that can estimate an internal environment and an external environment related to running of a vehicle by using a signal detected during running of the vehicle. For the purpose of provision.

請求項1に記載の発明は、車両走行時に、車両バネ下におけるタイヤの所定方向の振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段において検出した振動から、基準値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出する基準周波数成分抽出手段と、振動検出手段において検出した振動から、比較値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出する比較周波数成分抽出手段と、基準値となる周波数成分と比較値となる周波数成分とを含む周波数成分の組み合わせに基づいて、車両の走行に関わる内部環境と外部環境とのうち少なくとも1つの環境を推定する推定手段とを有する車両用信号処理装置を特徴とする。また、振動検出手段は、少なくとも第1方向と第2方向との振動を検出し、基準周波数成分抽出手段は、第1方向の振動から基準値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出し、比較周波数成分抽出手段は、第2方向の振動から比較値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出してもよい。   According to the first aspect of the present invention, when the vehicle travels, the vibration detection means for detecting the vibration in the predetermined direction of the tire under the vehicle spring, and the frequency component serving as the reference value from the vibration detected by the vibration detection means is a predetermined frequency. Reference frequency component extracting means for extracting from a band, comparison frequency component extracting means for extracting a frequency component to be a comparison value from a predetermined frequency band from vibration detected by the vibration detecting means, and a frequency component to be a reference value and a comparison value The vehicle signal processing apparatus includes an estimation unit that estimates at least one of an internal environment and an external environment related to traveling of the vehicle based on a combination of frequency components including a frequency component. The vibration detection means detects vibrations in at least the first direction and the second direction, and the reference frequency component extraction means extracts a frequency component serving as a reference value from the vibration in the first direction from a predetermined frequency band, The comparison frequency component extraction unit may extract a frequency component serving as a comparison value from the vibration in the second direction from a predetermined frequency band.

このように、車両走行中に検出した周波数成分を組み合わせることにより、内部環境や外部環境の変化に応じて変更される初期値を予め記憶しておかなくても、精度良く環境を推定することができる。   In this way, by combining the frequency components detected during vehicle travel, the environment can be accurately estimated without storing in advance the initial value that is changed in accordance with changes in the internal environment or the external environment. it can.

また、方向は、車両の上下方向、車両の前後方向、車両の左右方向、タイヤの回転方向のうちいずれかとしてもよい。さらに、振動検出手段において、上下方向の振動は、車両バネ下の非回転部に取り付けられて上下方向の加速度を出力する加速度センサと、車輪速センサとのうち、いずれかの信号から検出してもよいし、前後方向の振動は、車両バネ下の非回転部に取り付けられて前後方向の加速度を出力する加速度センサと、車輪速センサとのうち、いずれかの信号から検出してもよいし、左右方向の振動は、車両バネ下の非回転部に取り付けられて左右方向の加速度を出力する加速度センサの信号から検出してもよいし、回転方向の振動は、車輪速センサの信号から検出してもよい。   Further, the direction may be any one of the vertical direction of the vehicle, the front-rear direction of the vehicle, the left-right direction of the vehicle, and the rotation direction of the tire. Further, in the vibration detection means, the vertical vibration is detected from one of an acceleration sensor attached to a non-rotating portion under the vehicle spring and outputting vertical acceleration and a wheel speed sensor. Alternatively, the vibration in the front-rear direction may be detected from any one of an acceleration sensor that is attached to a non-rotating part under the vehicle spring and outputs the acceleration in the front-rear direction, and a wheel speed sensor. The vibration in the left-right direction may be detected from the signal of the acceleration sensor that is attached to the non-rotating part under the vehicle spring and outputs the acceleration in the left-right direction. The vibration in the rotation direction is detected from the signal of the wheel speed sensor. May be.

このように、車両バネ下の非回転部に取り付けられた加速度センサを用いることによって、信頼性を向上させることができる。また、従来から用いられている車輪速センサを流用することにより、車両用信号処理装置を安価に提供することが可能となる。   Thus, reliability can be improved by using the acceleration sensor attached to the non-rotating part under the vehicle spring. In addition, by using a conventionally used wheel speed sensor, a vehicle signal processing device can be provided at low cost.

請求項8に記載の発明は、車両の速度を検出する車速検出手段と、基準値となる周波数成分を車両の速度によって補正する基準値補正手段と、比較値となる周波数成分を車両の速度によって補正する比較値補正手段とを有し、推定手段は、基準値補正手段によって補正された周波数成分と比較値補正手段によって補正された周波数成分とを含む周波数成分の組み合わせに基づいて、環境を推定することを特徴とする。また、車両の速度を検出する車速検出手段とを有し、推定手段は、車両の速度によって環境の推定を補正してもよい。   According to an eighth aspect of the present invention, vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle, reference value correcting means for correcting the frequency component serving as a reference value based on the vehicle speed, and a frequency component serving as a comparison value depending on the vehicle speed. And an estimation means for estimating the environment based on a combination of frequency components including the frequency component corrected by the reference value correction means and the frequency component corrected by the comparison value correction means. It is characterized by doing. Moreover, it has a vehicle speed detection means which detects the speed of a vehicle, and an estimation means may correct | amend estimation of an environment with the speed of a vehicle.

これにより、車両の速度に起因する推定誤差を減少することができる。   Thereby, the estimation error resulting from the speed of the vehicle can be reduced.

また、請求項10に記載の発明は、周波数成分から代用値を演算する振動特性演算手段とを有し、推定手段は、振動特性演算手段において演算された代用値を用いて環境を推定することを特徴とする。   The invention according to claim 10 has vibration characteristic calculation means for calculating a substitute value from the frequency component, and the estimation means estimates the environment using the substitute value calculated by the vibration characteristic calculation means. It is characterized by.

これにより、環境の推定精度を向上させるとともに、推定に要する時間を短縮することができる。   Thereby, the estimation accuracy of the environment can be improved and the time required for the estimation can be shortened.

さらに、振動特性演算手段は、環境が変化するまでの時間経過が短い場合、演算に用いる周波数成分の時間長を短くし、時間経過が長い場合、時間長を長くしてもよい。   Further, the vibration characteristic calculation means may shorten the time length of the frequency component used for the calculation when the time elapsed until the environment changes is short, and lengthen the time length when the time passage is long.

すなわち、本発明において推定する環境のなかには、急激に変化するものもあれば、時間をかけて変化するものもある。従って、環境が変化するまでの時間経過を考慮することにより、急激な環境の変化に対してより早期に検出することができる。一方、時間長を長くして推定を行う場合には、ノイズが相殺され、推定精度が向上されるという効果を奏する。   That is, some of the environments estimated in the present invention change rapidly, while others change over time. Therefore, it is possible to detect a rapid environmental change earlier by considering the time elapsed until the environment changes. On the other hand, when the estimation is performed with a longer time length, the noise is canceled and the estimation accuracy is improved.

請求項12に記載の発明によれば、推定手段は、内部環境として、車両の運動量、車両の姿勢、車両の車体振動、タイヤのグリップ、タイヤの状態のうち少なくともいずれかを推定するとしてもよい。また、推定手段は、外部環境として、少なくとも車両が走行する路面の状態を推定するとしてもよい。また、推定手段は、車両の運動量として、車両のスリップ角、車両のヨーレイトのうち少なくともいずれかを推定するとしてもよいし、車両の姿勢として、車両のロール角、車両のピッチ角、車両の高さのうち少なくともいずれかを推定するとしてもよいし、タイヤのグリップとして、タイヤの前後方向のグリップ力、タイヤの横力のうち少なくともいずれかを推定するとしてもよいし、タイヤの状態として、タイヤの空気圧、タイヤ荷重、タイヤの異常、タイヤの磨耗、タイヤの種類のうち少なくともいずれかを推定するとしてもよい。さらに、推定手段は、路面の状態として、路面の凹凸、路面の形状、路面の勾配、路面の摩擦係数のうちいずれかを推定するとしてもよい。   According to the twelfth aspect of the present invention, the estimation means may estimate at least one of a vehicle momentum, a vehicle posture, a vehicle body vibration, a tire grip, and a tire state as an internal environment. . The estimation means may estimate at least a road surface state where the vehicle travels as an external environment. Further, the estimating means may estimate at least one of a vehicle slip angle and a vehicle yaw rate as a vehicle momentum, and may determine a vehicle roll angle, a vehicle pitch angle, a vehicle height as a vehicle attitude. At least one of the above may be estimated, and as the grip of the tire, at least one of the grip force in the front-rear direction of the tire and the lateral force of the tire may be estimated. It is also possible to estimate at least one of air pressure, tire load, tire abnormality, tire wear, and tire type. Further, the estimation means may estimate any one of road surface unevenness, road surface shape, road surface gradient, and road surface friction coefficient as the road surface state.

このように、本発明は、車両バネ下の振動を用いて、車両の走行に関わる様々な環境を推定することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to estimate various environments related to running of the vehicle using vibrations under the vehicle spring.

また、請求項19に記載の発明は、環境に対応する基準値及び比較値とを記憶した記憶手段とを有することを特徴とする。   The invention described in claim 19 is characterized by comprising storage means for storing a reference value and a comparison value corresponding to the environment.

基準値及び比較値としていかなる値を用いるかは、例えば車種ごとに異なる場合もあり得る。従って、予め適切な基準値及び比較値を記憶させておくことにより、環境の推定精度を向上させることができる。   What values are used as the reference value and the comparison value may be different for each vehicle type, for example. Therefore, the environment estimation accuracy can be improved by storing appropriate reference values and comparison values in advance.

請求項20に記載の発明は、複数のタイヤ各々で同一の環境を推定する場合において、
複数のタイヤ各々に対する環境の推定に基づき、環境を総合的に判断する総合判断手段とを有することを特徴とする。
The invention according to claim 20 is the case where the same environment is estimated for each of the plurality of tires.
Comprehensive determination means for comprehensively determining the environment based on estimation of the environment for each of the plurality of tires.

これにより、より具体的に環境を推定することができる。   Thereby, the environment can be estimated more specifically.

また、請求項21に記載の発明は、複数のタイヤ各々で同一の環境を推定する場合において、複数のタイヤ各々に対する環境の推定に基づき、環境が車両の走行に危険を及ぼす異常状態か否かを判定する第1異常判定手段とを有することを特徴とする。また、推定手段において推定に用いた各周波数成分とは異なる方向の振動に基づき、推定手段において推定した環境と同一の環境を推定する第2推定手段と、推定手段における環境の推定と、第2推定手段における環境の推定とに基づき、環境が車両の走行に危険を及ぼす異常状態か否かを判定する第2異常判定手段とを有し、第2異常判定手段は、推定手段において推定された環境が異常状態であり、かつ第2推定手段において推定された環境が異常状態である場合に、環境は異常状態であると判定し、推定手段において推定された環境が異常状態でない、もしくは第2推定手段において推定された環境が異常状態でない場合に、環境は異常状態でないと判定してもよい。   In the invention according to claim 21, in the case where the same environment is estimated for each of the plurality of tires, based on the estimation of the environment for each of the plurality of tires, whether or not the environment is an abnormal state that poses a danger to the running of the vehicle. First abnormality determining means for determining In addition, based on vibration in a direction different from each frequency component used for estimation in the estimation unit, second estimation unit for estimating the same environment as the environment estimated in the estimation unit, estimation of the environment in the estimation unit, and second Based on the estimation of the environment in the estimation means, and a second abnormality determination means for determining whether or not the environment is an abnormal state that poses a danger to the running of the vehicle, the second abnormality determination means is estimated in the estimation means If the environment is abnormal and the environment estimated by the second estimating means is abnormal, it is determined that the environment is abnormal and the environment estimated by the estimating means is not abnormal, or the second If the environment estimated by the estimation means is not in an abnormal state, it may be determined that the environment is not in an abnormal state.

これにより、推定した環境が車両の走行に危険を及ぼす異常状態か否かについての誤判定を低減することができる。   As a result, it is possible to reduce erroneous determination as to whether or not the estimated environment is an abnormal state that poses a danger to the traveling of the vehicle.

また、請求項23に記載の発明によれば、推定手段において推定された環境に基づき、車両の運転者へ警報する警報手段を有することを特徴とする。   According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a warning means for warning the driver of the vehicle based on the environment estimated by the estimation means.

これにより、推定した環境を運転者に対して知らせることができ、適切な措置を促すことも可能となる。   Thereby, the estimated environment can be notified to the driver, and appropriate measures can be promoted.

さらに、請求項24に記載の発明によれば、推定手段において推定された環境に基づき、車両の走行を制御する走行制御手段を有することを特徴とする。   Furthermore, according to a twenty-fourth aspect of the present invention, the vehicle is characterized by further comprising a traveling control unit that controls the traveling of the vehicle based on the environment estimated by the estimating unit.

これにより、推定した環境に応じた措置を講じることができ、事故発生の低減に貢献することができる。   Thereby, it is possible to take measures according to the estimated environment, and it is possible to contribute to the reduction of accident occurrence.

本発明の実施形態に係る車両用信号処理装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施例により限定されず、本発明の思想を体現するすべての態様を含む。   A vehicle signal processing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following Example, All the aspects which embody the idea of this invention are included.

図1は、本実施例に係る車両用信号処理装置100の構成図である。これは、車両に取り付けられた複数のタイヤのうち、任意の1系統についてのみ図示したものである。この車両用信号処理装置100は、振動検出部110と信号処理部120とから構成される。   FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle signal processing device 100 according to the present embodiment. This shows only one arbitrary system among a plurality of tires attached to the vehicle. The vehicle signal processing device 100 includes a vibration detection unit 110 and a signal processing unit 120.

振動検出部110は、車両バネ下の上下方向の加速度を検出する上下方向加速度センサ111、前後方向の加速度を検出する前後方向加速度センサ112、左右方向の加速度を検出する左右方向加速度センサ113、及び車輪速センサ114から構成される。それぞれ、上下方向、前後方向、左右方向、回転方向の振動を検出するためのセンサであるが、前後方向及び上下方向の振動については、車輪速センサ114の信号から抽出してもよい。車輪速センサとしては、例えば公知の電磁式ピックアップセンサ等が用いられる。   The vibration detection unit 110 includes a vertical acceleration sensor 111 that detects vertical acceleration under a vehicle spring, a longitudinal acceleration sensor 112 that detects longitudinal acceleration, a lateral acceleration sensor 113 that detects lateral acceleration, and It is composed of a wheel speed sensor 114. Each sensor detects vibrations in the vertical direction, the front-rear direction, the left-right direction, and the rotation direction. However, the vibrations in the front-rear direction and the vertical direction may be extracted from the signal from the wheel speed sensor 114. As the wheel speed sensor, for example, a known electromagnetic pickup sensor or the like is used.

信号処理部120は、フィルタ部131、振動特性演算部141、路面状態推定部151、タイヤ状態推定部152、車両運動推定部153、車両姿勢推定部154、車体振動推定部155、及びグリップ推定部156から構成される。フィルタ部131では、振動検出部110で検出された振動から、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、もしくはバンドパスフィルタによって、所望の帯域における周波数成分を抽出する。振動特性演算部141では、この周波数成分から代用値を求め、各周波数帯域における代用値を算出する。   The signal processing unit 120 includes a filter unit 131, a vibration characteristic calculation unit 141, a road surface state estimation unit 151, a tire state estimation unit 152, a vehicle motion estimation unit 153, a vehicle posture estimation unit 154, a vehicle body vibration estimation unit 155, and a grip estimation unit. 156. The filter unit 131 extracts a frequency component in a desired band from the vibration detected by the vibration detection unit 110 using a low-pass filter, a high-pass filter, or a band-pass filter. The vibration characteristic calculation unit 141 obtains a substitute value from the frequency component and calculates a substitute value in each frequency band.

推定部151〜156は、振動特性演算部141で算出された代用値のうち2つ以上を組み合わせて、各環境を推定する。路面状態推定部151は、路面摩擦係数、路面の凹凸、路面形状、勾配といった路面状態に関する環境を推定する。タイヤ状態推定部152は、トレッド剥離あるいは破裂などタイヤ異常、タイヤの空気圧、タイヤ荷重、スタッドレス等タイヤの種類、タイヤの磨耗といったタイヤに関する環境を推定する。車両運動推定部153は、車両の速度、前後及び左右方向の加速度、スリップ角、ヨーレイトといった運動に関する環境を推定する。車両姿勢推定部154は、ロール角、ピッチ角、車高といった姿勢に関する環境を推定する。車体振動推定部155は、上下振動のような車体の振動に関する環境を推定する。グリップ推定部156は、車輪速、タイヤの前後グリップ力、タイヤ横力といったタイヤのグリップに関する環境を推定する。   The estimation units 151 to 156 estimate each environment by combining two or more of the substitute values calculated by the vibration characteristic calculation unit 141. The road surface state estimation unit 151 estimates an environment related to a road surface state such as a road surface friction coefficient, road surface unevenness, road surface shape, and gradient. The tire state estimation unit 152 estimates a tire environment such as tire abnormality such as tread peeling or rupture, tire air pressure, tire load, tire type such as studless, and tire wear. The vehicle motion estimation unit 153 estimates an environment related to motion such as vehicle speed, longitudinal and lateral acceleration, slip angle, and yaw rate. The vehicle posture estimation unit 154 estimates an environment related to a posture such as a roll angle, a pitch angle, and a vehicle height. The vehicle body vibration estimation unit 155 estimates an environment related to vehicle body vibration such as vertical vibration. The grip estimation unit 156 estimates the environment related to the grip of the tire such as the wheel speed, the front and rear grip force of the tire, and the tire lateral force.

なお、車両用信号処理装置100は、全てのセンサ111〜114及び全ての推定部151〜156を備えている必要はなく、いずれか1つもしくは2つのセンサと、いずれか1つの推定部とを備えていればよい。以下、本実施例においては、上下方向加速度センサ111及び前後方向加速度センサ112、路面状態推定部151及びタイヤ状態推定部152を備えた車両用信号処理装置100について説明する。   Note that the vehicle signal processing apparatus 100 does not have to include all the sensors 111 to 114 and all the estimation units 151 to 156, and includes any one or two sensors and any one estimation unit. It only has to have. Hereinafter, in the present embodiment, a vehicle signal processing device 100 including the vertical acceleration sensor 111, the longitudinal acceleration sensor 112, the road surface state estimation unit 151, and the tire state estimation unit 152 will be described.

図2は、任意のタイヤ10に対する上下方向加速度センサ111及び前後方向加速度センサ112の取り付け位置を示す。加速度センサ111、112は、タイヤ10に固定されたハブ21に取り付けられる。ハブ21は、シャフト22及びサスペンション23と連結されている。このように、上下方向加速度センサ111及び前後方向加速度センサ112は、車両のサスペンション23より下、つまり車両バネ下で、なおかつ非回転部に取り付ける。例えば四輪車の場合、4つのタイヤそれぞれに対して、もしくは2つの非駆動輪それぞれに対して、図2で示した位置に加速度センサ111、112が取り付けられる。また、左右方向加速度センサ113及び車輪速センサ114も、同様の位置に取り付けられる。なお、上下方向加速度センサ111及び前後方向加速度センサ112は、車輪速センサ114の中に一体として搭載してもよい。   FIG. 2 shows attachment positions of the vertical acceleration sensor 111 and the longitudinal acceleration sensor 112 with respect to an arbitrary tire 10. The acceleration sensors 111 and 112 are attached to the hub 21 fixed to the tire 10. The hub 21 is connected to the shaft 22 and the suspension 23. As described above, the vertical acceleration sensor 111 and the longitudinal acceleration sensor 112 are attached to the non-rotating portion below the vehicle suspension 23, that is, below the vehicle spring. For example, in the case of a four-wheeled vehicle, acceleration sensors 111 and 112 are attached to the positions shown in FIG. 2 for each of four tires or each of two non-drive wheels. Moreover, the left-right direction acceleration sensor 113 and the wheel speed sensor 114 are also attached at the same position. Note that the vertical acceleration sensor 111 and the longitudinal acceleration sensor 112 may be mounted integrally in the wheel speed sensor 114.

信号処理部120は、図示しない電子制御装置(以下、ECUと称す)に組み込まれており、車内LANを経由し、加速度センサ111、112で検出された信号を取得する。   The signal processing unit 120 is incorporated in an electronic control device (hereinafter referred to as ECU) (not shown), and acquires signals detected by the acceleration sensors 111 and 112 via the in-vehicle LAN.

まず、本実施例において、タイヤの空気圧や路面摩擦係数等を推定する原理について説明する。図3は、タイヤもしくは路面状態の変化に対する加速度変化の特徴を簡略化して示したものである。タイヤの空気圧が低下した場合、タイヤゴム部のバネ定数が低下するため、上下方向の加速度は小さくなるが、タイヤの歪みによって前後方向の加速度は大きくなる。また、タイヤに異常が生じた場合は、上下方向の加速度が大きくなるとともに、前後方向の加速度も大きくなる。一方、路面摩擦係数が低下した場合は、タイヤが回転し易くなるため前後方向の加速度は小さくなる。このように、上下方向及び前後方向の加速度の変化は、それぞれ、タイヤや路面環境の変化に応じた特徴を有している。   First, in this embodiment, the principle of estimating the tire air pressure, the road surface friction coefficient, and the like will be described. FIG. 3 shows a simplified feature of acceleration changes with respect to changes in tire or road surface conditions. When the tire air pressure decreases, the spring constant of the tire rubber portion decreases, so the vertical acceleration decreases, but the longitudinal acceleration increases due to tire distortion. Further, when an abnormality occurs in the tire, the acceleration in the vertical direction increases and the acceleration in the front-rear direction also increases. On the other hand, when the road surface friction coefficient decreases, the tire easily rotates, and the longitudinal acceleration decreases. Thus, the change in acceleration in the up-down direction and the front-rear direction has characteristics corresponding to changes in the tire and road surface environment, respectively.

また、図4は、タイヤもしくは路面状態の変化に対する加速度の周波数特性を簡略化して示したものである。路面摩擦係数が低下した場合、上下方向の加速度は低〜中周波数成分で、前後方向の加速度は中〜高周波成分で特徴が現れる。また、路面形状が変化した場合、上下方向の加速度は高周波成分に、前後方向の加速度は低周波成分に特徴が現れる。一方、タイヤの空気圧が低下した場合、上下方向の加速度は低〜中周波成分で、前後方向の加速度は低周波成分で特徴が現れる。また、タイヤが磨耗した場合、上下方向及び前後方向ともに加速度は中〜高周波成分で特徴が現れる。このように、上下方向及び前後方向の加速度から抽出される周波数特性も、それぞれ、タイヤや路面の状態の変化に応じて変わってくる。   FIG. 4 shows simplified frequency characteristics of acceleration with respect to changes in the tire or road surface condition. When the road surface friction coefficient decreases, the vertical acceleration is characterized by low to medium frequency components, and the longitudinal acceleration is characterized by medium to high frequency components. Further, when the road surface shape changes, the vertical acceleration is characterized by a high frequency component, and the longitudinal acceleration is characterized by a low frequency component. On the other hand, when the tire air pressure decreases, the vertical acceleration is characterized by low to medium frequency components, and the longitudinal acceleration is characterized by low frequency components. Further, when the tire is worn, acceleration appears in the middle to high frequency components in both the vertical direction and the longitudinal direction. As described above, the frequency characteristics extracted from the acceleration in the vertical direction and the longitudinal direction also change in accordance with the change in the state of the tire and the road surface.

次に、本実施例におけるタイヤ状態及び路面状態の推定処理について説明する。タイヤ状態は車両の走行に関わる内部環境の一例、路面状態は外部環境の一例である。内部環境とは、走行する車両自体に関する環境を指し、外部環境とは、車両以外の周辺環境を指す。   Next, tire state and road surface state estimation processing in the present embodiment will be described. The tire state is an example of an internal environment related to traveling of the vehicle, and the road surface state is an example of an external environment. The internal environment refers to the environment related to the traveling vehicle itself, and the external environment refers to the surrounding environment other than the vehicle.

図5は、信号処理部120において実行される信号処理のフローチャートである。この処理は、車両が走行している間、所定のタイミング毎に繰り返し行われる。信号処理部120は、各タイヤに対して同様の処理を行うため、本実施例においては任意のタイヤ10に対する処理を示す。   FIG. 5 is a flowchart of signal processing executed in the signal processing unit 120. This process is repeated at predetermined timings while the vehicle is traveling. Since the signal processing unit 120 performs the same processing on each tire, in this embodiment, processing for an arbitrary tire 10 is shown.

S1001で、信号処理部120は、上下方向加速度センサ111から車両上下方向の加速度を取得する。S1002で、信号処理部120は、前後方向加速度センサ112から車両前後方向の加速度を取得する。そして、信号処理部120は、上下方向の加速度に対して、フィルタ処理(S1003)及び振動特性演算処理(S1004)を行う。同様に、信号処理部120は、前後方向の加速度に対しても、フィルタ処理(S1005)及び振動特性演算処理(S1006)を行う。   In step S <b> 1001, the signal processing unit 120 acquires acceleration in the vehicle vertical direction from the vertical acceleration sensor 111. In step S <b> 1002, the signal processing unit 120 acquires acceleration in the vehicle longitudinal direction from the longitudinal acceleration sensor 112. Then, the signal processing unit 120 performs filter processing (S1003) and vibration characteristic calculation processing (S1004) on the acceleration in the vertical direction. Similarly, the signal processing unit 120 performs the filter process (S1005) and the vibration characteristic calculation process (S1006) for the acceleration in the longitudinal direction.

図6は、フィルタ処理(S1003、S1005)のフローチャートである。S2001で、信号処理部120は、一定期間における加速度の周波数成分に対し、S2002でバンドパスフィルタを通すことによって、ノイズの影響が大きい1Hz以下及び200Hz以上の周波数成分をカットする。さらに、S2003〜S2005で、信号処理部120は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度の低周波成分、高周波成分、及び中周波成分を抽出する。なお、バンドパスフィルタ等を用いて、さらに周波数帯域を細分化して抽出してもよい。図7は、加速度に対するフィルタ処理の一例を示したグラフである。横軸は時間[sec]、縦軸は加速度[G]を示す。図7(a)は、1Hzハイパスフィルタを通した後の振動波形である。(b)は50Hz移動平均ローパスフィルタにより抽出した低周波成分、(c)は50Hz移動平均ハイパスフィルタにより抽出した高周波成分である。   FIG. 6 is a flowchart of the filter processing (S1003, S1005). In S2001, the signal processing unit 120 cuts frequency components of 1 Hz or less and 200 Hz or more, which are greatly affected by noise, by passing the bandpass filter in S2002 with respect to the acceleration frequency components in a certain period. Further, in S2003 to S2005, the signal processing unit 120 extracts a low-frequency component, a high-frequency component, and a medium-frequency component of acceleration using a low-pass filter and a high-pass filter. Note that the frequency band may be further subdivided and extracted using a bandpass filter or the like. FIG. 7 is a graph showing an example of filter processing for acceleration. The horizontal axis represents time [sec], and the vertical axis represents acceleration [G]. FIG. 7A shows a vibration waveform after passing through a 1 Hz high-pass filter. (B) is a low-frequency component extracted by a 50 Hz moving average low-pass filter, and (c) is a high-frequency component extracted by a 50 Hz moving average high-pass filter.

図8は、振動特性演算処理(S1004、S1006)のフローチャートである。S3001で、信号処理部120は、フィルタ処理によって抽出された所定時間長の周波数成分から絶対平均値、つまり、絶対値をとった平均値を算出する。S3002で否定と判断された場合、すなわち、S2003〜S2005で抽出した低周波、高周波及び中周波の各周波数成分に対して絶対平均値の算出を完了していない場合、S3001へ戻る。一方、S3002で肯定と判断された場合は、振動特性演算処理を終了する。なお、代用値演算方法としては、偏差平方和、分散、標準偏差、範囲(最小値から最大値まで)、歪み、尖り、順位値(大きさの順に並べたときの任意の順位での値)等を用いてもよい。   FIG. 8 is a flowchart of the vibration characteristic calculation processing (S1004, S1006). In step S3001, the signal processing unit 120 calculates an absolute average value, that is, an average value obtained by taking the absolute value, from the frequency component having a predetermined time length extracted by the filter processing. If it is determined negative in S3002, that is, if the calculation of absolute average values for the low frequency, high frequency, and medium frequency components extracted in S2003 to S2005 has not been completed, the process returns to S3001. On the other hand, if the determination in step S3002 is affirmative, the vibration characteristic calculation process ends. As a substitute value calculation method, the sum of squared deviation, variance, standard deviation, range (from minimum value to maximum value), distortion, sharpness, rank value (values in any rank when arranged in order of size) Etc. may be used.

そして、信号処理部120は、上下方向及び前後方向におけるこれら各周波数成分の代用値を用いて、タイヤ状態の推定(S1007)、路面状態の推定(S1008)を行う。本実施例においては、タイヤ状態として、タイヤ異常、タイヤの空気圧、タイヤの磨耗という3つの環境を、路面状態として、路面の凹凸、路面摩擦係数という2つの環境を例に挙げて説明する。なお、信号処理部120は、これら環境のうちいずれか1つを推定できればよいが、必要に応じて複数の環境を同時に推定することも可能である。   Then, the signal processing unit 120 performs estimation of the tire condition (S1007) and estimation of the road surface condition (S1008) using the substitute values of these frequency components in the vertical direction and the front-rear direction. In the present embodiment, description will be given by taking three environments, ie, tire abnormality, tire air pressure, and tire wear as tire conditions, and two environments as road surface irregularities and road friction coefficient as road conditions. Note that the signal processing unit 120 only needs to be able to estimate any one of these environments, but can also simultaneously estimate a plurality of environments as necessary.

信号処理部120は、振動特性演算処理(S1004、S1006)で算出した上下方向及び前後方向の加速度に対する各周波数成分の代用値のうち、推定する環境に応じた2つの代用値を用いる。ここで、どの代用値を用いるかは、環境を変化させた場合の各周波数特性から、予め統計的に定めたものである。すなわち、上下方向及び前後方向の加速度に対する各周波数成分のうち、環境が変化したときに、共振点における変動が顕著である周波数成分や、変動のない周波数成分を用いる。好適には、2つの周波数成分の代用値を組み合わせることにより、実測値との相関が最も強くなる周波数成分を採用する。これら採用する周波数成分の値は、各推定部123〜128がテーブルとして記憶している。   The signal processing unit 120 uses two substitute values according to the environment to be estimated among the substitute values of each frequency component for the vertical and longitudinal accelerations calculated in the vibration characteristic calculation processing (S1004, S1006). Here, which substitute value is used is statistically determined in advance from each frequency characteristic when the environment is changed. That is, among the frequency components with respect to the acceleration in the vertical direction and the longitudinal direction, a frequency component in which the fluctuation at the resonance point is remarkable when the environment changes or a frequency component without the fluctuation is used. Preferably, the frequency component having the strongest correlation with the actual measurement value is employed by combining the substitute values of the two frequency components. Each of the estimation units 123 to 128 stores the frequency component values employed as a table.

図9は、推定する環境に応じた2つの代用値(基準値、比較値)を示す表の一例である。タイヤ異常を推定する場合には、前後方向の加速度の高周波成分X3を基準値とし、低周波成分X1を比較値とする。タイヤの空気圧を推定する場合には、上下方向の加速度の中周波成分Z2を基準値とし、前後方向の加速度の中周波成分X2を比較値とする。タイヤの磨耗を推定する場合には、上下方向の加速度の低周波成分Z1を基準値とし、中周波成分Z2を比較値とする。路面の凹凸を推定する場合には、上下方向の加速度の低周波成分Z1を基準値とし、高周波成分Z3を比較値とする。路面摩擦係数を推定する場合には、上下方向の加速度の高周波成分Z3を基準値とし、前後方向の加速度の高周波成分X3を比較値とする。いずれを基準値とするかは任意であり、環境の変化に対して変動の小さい周波数成分を基準値としてもよい。基準値とする代用値が環境の変化に対して変動しない値であれば、予め代用値そのものを記憶しておき、基準値を算出する処理を省略することができる。また、推定したい環境が既知の場合、基準値及び比較値となる周波数成分の抽出のみを行うことによって、推定処理を簡略化することができる。なお、実験により、本発明が対象とする環境に対しては、S2001で示したように、1[Hz]〜200[Hz]の周波数成分を用いれば推定できることが分かっている。   FIG. 9 is an example of a table showing two substitute values (reference value and comparison value) according to the environment to be estimated. When estimating tire abnormality, the high frequency component X3 of the acceleration in the front-rear direction is set as a reference value, and the low frequency component X1 is set as a comparison value. When estimating the tire air pressure, the medium frequency component Z2 in the vertical direction acceleration is used as a reference value, and the medium frequency component X2 in the longitudinal direction acceleration is used as a comparison value. When estimating tire wear, the low frequency component Z1 of acceleration in the vertical direction is set as a reference value, and the medium frequency component Z2 is set as a comparison value. When estimating road surface unevenness, the low frequency component Z1 of acceleration in the vertical direction is used as a reference value, and the high frequency component Z3 is used as a comparison value. When estimating the road surface friction coefficient, the high frequency component Z3 of acceleration in the vertical direction is used as a reference value, and the high frequency component X3 of acceleration in the front and rear direction is used as a comparison value. Which is used as a reference value is arbitrary, and a frequency component with a small variation with respect to environmental changes may be used as the reference value. If the substitute value used as the reference value is a value that does not vary with changes in the environment, the substitute value itself can be stored in advance, and the process of calculating the reference value can be omitted. In addition, when the environment to be estimated is known, the estimation process can be simplified by extracting only the frequency components that are the reference value and the comparison value. In addition, it has been empirically found that the environment targeted by the present invention can be estimated by using a frequency component of 1 [Hz] to 200 [Hz] as shown in S2001.

ここで、前後方向の加速度の代わりに、回転方向の車輪速を用いてもよい。双方の周波数特性には共通する点が多いことから、図9と同様の表を導くことが可能である。また、上下方向に関しても、車輪速センサ114の信号から抽出した上下方向の振動の周波数成分で代用可能である。   Here, the wheel speed in the rotation direction may be used instead of the acceleration in the front-rear direction. Since both frequency characteristics have many points in common, it is possible to derive a table similar to FIG. Further, in the vertical direction, the frequency component of the vertical vibration extracted from the signal of the wheel speed sensor 114 can be substituted.

また、前後方向もしくは上下方向の加速度に対し、具体的にいくつからいくつまでの周波数帯域を基準値もしくは比較値とするかは、各環境に応じて変えてもよいし、各車種のバネ下特性によって変えてもよい。これにより、推定精度をさらに向上させることができる。各車種に対して統計的に定めるたり、いずれかの車種に対して定めた周波数帯域をバネ下特性で補正したりすることにより、図9に示すような表を導くことが可能である。   In addition, the number of frequency bands to be used as the reference value or comparison value for the longitudinal or vertical acceleration may vary depending on the environment, and the unsprung characteristics of each vehicle type It may be changed depending on. Thereby, estimation accuracy can be further improved. It is possible to derive a table as shown in FIG. 9 by statistically determining each vehicle type or correcting the frequency band determined for any vehicle type with the unsprung characteristics.

信号処理部120は、これら基準値及び比較値の代用値と、環境の実測値との間にある相関関係を用いて、環境を推定する。例えば、図10は、路面摩擦係数の推定に用いる基準値の代用値Z3及び比較値の代用値X3の比率と、路面摩擦係数の実測値との相関関係を示したグラフである。路面摩擦係数以外の環境は一定であるという単一条件の下、実測値に対して寄与率約97%の相関関係を有する。なお、基準値及び比較値以外を組み合わせることによっても一定の相関関係を有する場合には、3つ以上の周波数成分を組み合わせて特定の環境を総合的に推定してもよい。   The signal processing unit 120 estimates the environment using a correlation between the substitute value of the reference value and the comparison value and the actual measured value of the environment. For example, FIG. 10 is a graph showing the correlation between the ratio of the reference value substitute value Z3 and the substitute value substitute value X3 used for the estimation of the road surface friction coefficient and the measured value of the road surface friction coefficient. Under a single condition that the environment other than the road surface friction coefficient is constant, there is a correlation of a contribution rate of about 97% with the actually measured value. In addition, when there is a certain correlation by combining other than the reference value and the comparison value, a specific environment may be estimated comprehensively by combining three or more frequency components.

そして、信号処理部120は、この相関関係に基づき、基準値の代用値Z3及び比較値の代用値X3から路面摩擦係数を推定する。推定値としては、予め与えられた初期値からの相対値ではなく、路面摩擦係数の絶対値を求めることができる。図11は、路面摩擦係数の実測値と推定値との関係を示したグラフである。路面摩擦係数だけでなく、路面形状やタイヤの種類、タイヤの磨耗状態も変化する環境(複合条件)の下、寄与率約80%の精度で路面摩擦係数を推定することができる。   Based on this correlation, the signal processing unit 120 estimates the road surface friction coefficient from the reference value substitute value Z3 and the comparison value substitute value X3. As the estimated value, the absolute value of the road surface friction coefficient can be obtained instead of the relative value from the initial value given in advance. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the measured value and the estimated value of the road surface friction coefficient. The road surface friction coefficient can be estimated with an accuracy of approximately 80% in an environment (composite condition) in which not only the road surface friction coefficient but also the road surface shape, tire type, and tire wear state change.

路面摩擦係数のような外部環境は、図1で示した任意のタイヤ1系統から推定してもよいし、複数のタイヤに関する推定値から総合的に判断してもよい。例えば、右前輪と右後輪に関する推定値から道路中央寄りの路面摩擦係数を判断し、左前輪と左後輪に関する推定値から道路左端寄りの路面摩擦係数を判断してもよい。これにより、左端のみ雪がある道路等を推定することができる。このように、複数のタイヤに関する推定を用いて総合的に判断することにより、1つのタイヤから環境を推定する場合よりも、より詳細に環境を推定することができる。   An external environment such as a road surface friction coefficient may be estimated from one arbitrary tire system shown in FIG. 1 or may be comprehensively determined from estimated values related to a plurality of tires. For example, the road surface friction coefficient near the center of the road may be determined from the estimated values regarding the right front wheel and the right rear wheel, and the road surface friction coefficient near the left end of the road may be determined from the estimated values regarding the left front wheel and the left rear wheel. Thereby, it is possible to estimate a road or the like where there is snow only at the left end. In this way, by comprehensively determining using estimations regarding a plurality of tires, it is possible to estimate the environment in more detail than when estimating the environment from one tire.

路面摩擦係数の推定と同様の処理によって、信号処理部120は、図9で示した基準値及び比較値の代用値を用いて、タイヤ異常、タイヤの空気圧、タイヤの磨耗、タイヤの種類、路面の凹凸等の環境を推定する。また、信号処理部120が、右前輪、左前輪、右後輪、左後輪いずれのタイヤに取り付けられた加速度センサ111、112からの信号であるかを判断することにより、タイヤ異常、タイヤの空気圧、タイヤの磨耗のような内部環境については、各々のタイヤ毎に推定することができる。信号処理部120は、これらの環境のうち1つを推定するだけでなく、必要に応じて複数の環境を同時に推定することも可能である。   By processing similar to the estimation of the road surface friction coefficient, the signal processing unit 120 uses the reference value and the substitute value of the comparison value shown in FIG. 9 to detect tire abnormality, tire pressure, tire wear, tire type, road surface. Estimate the environment such as unevenness. Further, the signal processing unit 120 determines whether the signal is from the acceleration sensors 111 and 112 attached to the tire of the right front wheel, the left front wheel, the right rear wheel, or the left rear wheel. The internal environment such as air pressure and tire wear can be estimated for each tire. The signal processing unit 120 can estimate not only one of these environments, but can simultaneously estimate a plurality of environments as necessary.

以上のように、車両用信号処理装置100は、特定方向の加速度に対する特定の周波数成分の組み合わせに基づき、車両の走行に関わる内部環境や外部環境を精度良く推定することができる。車両バネ下の非回転部における加速度を用いるため、信頼性も高く、車両の走行に関わる様々な環境を推定することが可能である。さらに、従来から車両で用いられている車輪速センサ114の信号を流用することにより、車両用信号処理装置100を安価に提供することもできる。   As described above, the vehicle signal processing apparatus 100 can accurately estimate the internal environment and the external environment related to the traveling of the vehicle based on the combination of specific frequency components with respect to acceleration in a specific direction. Since the acceleration in the non-rotating part under the vehicle spring is used, the reliability is high and various environments related to the traveling of the vehicle can be estimated. Furthermore, the signal processing apparatus 100 for vehicles can also be provided cheaply by diverting the signal of the wheel speed sensor 114 conventionally used in the vehicle.

また、信号処理部120は、車両走行中に検出した値のみからタイヤ状態を推定できるため、タイヤに対応する初期周波数を予め記憶させたり、タイヤ交換の度に記憶させ直したりする必要もない。さらに、信号処理部120は環境の絶対値を推定できるため、定常状態における値、例えば乾いたアスファルトの路面摩擦係数や走行開始前のタイヤの状態などを、予め記憶させておく必要もない。   In addition, since the signal processing unit 120 can estimate the tire state only from the value detected while the vehicle is running, it is not necessary to store the initial frequency corresponding to the tire in advance or to store it again every time the tire is replaced. Furthermore, since the signal processing unit 120 can estimate the absolute value of the environment, it is not necessary to previously store values in a steady state, for example, a road surface friction coefficient of dry asphalt or a tire state before starting running.

また、代用値を用いることにより、各周波数特性を生かした推定を、短時間で行うことができる。   Further, by using the substitute value, estimation using each frequency characteristic can be performed in a short time.

なお、本実施例においては、車両の走行に関わる内部環境や外部環境の推定までを行ったが、車両用信号処理装置100は、推定値に基づいて運転者に対する警報を発してもよい。例えば、信号処理部120において、タイヤの空気圧が一定値以下であることを推定した場合、車室内に設置された表示機器(図示せず)に、タイヤの空気圧が低下している旨を表示して警告する。これにより、事故につながり得る危険な状況を、事前に運転者へ知らせることができる。   In this embodiment, the estimation of the internal environment and the external environment related to the traveling of the vehicle is performed, but the vehicle signal processing device 100 may issue a warning to the driver based on the estimated value. For example, when the signal processing unit 120 estimates that the tire air pressure is below a certain value, the display device (not shown) installed in the passenger compartment displays that the tire air pressure has decreased. Warning. Thereby, it is possible to inform the driver in advance of a dangerous situation that may lead to an accident.

また、車両用信号処理装置100は、推定値に基づいて車両の走行を制御してもよい。例えば、信号処理部120において、走行する道路の路面摩擦係数が小さいことを推定した場合、車両の速度が一定値を超えないよう抑制する。ここで、信号処理部120は、タイヤの状態と路面の状態といった複数の環境を同時に推定することも可能であるため、より精度の高い走行制御を行うことができる。   The vehicle signal processing device 100 may control the traveling of the vehicle based on the estimated value. For example, when the signal processing unit 120 estimates that the road surface friction coefficient of the running road is small, the vehicle speed is suppressed so as not to exceed a certain value. Here, since the signal processing unit 120 can simultaneously estimate a plurality of environments such as a tire state and a road surface state, it is possible to perform more accurate traveling control.

図12は、本実施例に係る車両用信号処理装置101の構成図である。これは、車両に取り付けられた複数のタイヤのうち、任意の1系統についてのみ図示したものである。前述実施例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 12 is a configuration diagram of the vehicle signal processing device 101 according to the present embodiment. This shows only one arbitrary system among a plurality of tires attached to the vehicle. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

車両用信号処理装置101は、振動検出部110と信号処理部121とから構成される。本実施例における信号処理部121は、フィルタ部131、振動特性演算部141、路面状態推定部151、タイヤ状態推定部152、車両運動推定部153、車両姿勢推定部154、車体振動推定部155、グリップ推定部156、及び補正部161から構成される。補正部161は、車両の速度を用いてフィルタ後のデータ値を補正するものである。なお、車両の速度は、補正部161で演算してもよいし、ブレーキECU(図示せず)で演算された結果を取り込んでもよい。   The vehicle signal processing device 101 includes a vibration detection unit 110 and a signal processing unit 121. The signal processing unit 121 in this embodiment includes a filter unit 131, a vibration characteristic calculation unit 141, a road surface state estimation unit 151, a tire state estimation unit 152, a vehicle motion estimation unit 153, a vehicle posture estimation unit 154, a vehicle body vibration estimation unit 155, A grip estimation unit 156 and a correction unit 161 are included. The correction unit 161 corrects the data value after filtering using the vehicle speed. Note that the speed of the vehicle may be calculated by the correction unit 161, or the result calculated by the brake ECU (not shown) may be taken in.

図13は、信号処理部121において実行される信号処理のフローチャートを示す。S1001及びS1002で、信号処理部121は、上下方向加速度センサ111及び前後方向加速度センサ112から車両上下方向及び前後方向の加速度を取得する。そして、信号処理部121は、上下方向の加速度に対して、フィルタ処理(S1003)、補正処理(S1101)及び振動特性演算処理(S1004)を行う。同様に、信号処理部121は、前後方向の加速度に対しても、フィルタ処理(S1005)、補正処理(S1102)及び振動特性演算処理(S1006)を行う。前述実施例と同様、信号処理部121は、上下方向及び前後方向におけるこれら各周波数成分の代用値を用いて、タイヤ状態の推定(S1007)、路面状態の推定(S1008)を行う。   FIG. 13 shows a flowchart of signal processing executed in the signal processing unit 121. In S <b> 1001 and S <b> 1002, the signal processing unit 121 acquires accelerations in the vehicle vertical direction and the longitudinal direction from the vertical acceleration sensor 111 and the longitudinal acceleration sensor 112. Then, the signal processing unit 121 performs a filter process (S1003), a correction process (S1101), and a vibration characteristic calculation process (S1004) on the vertical acceleration. Similarly, the signal processing unit 121 performs filter processing (S1005), correction processing (S1102), and vibration characteristic calculation processing (S1006) for acceleration in the front-rear direction. Similar to the previous embodiment, the signal processing unit 121 performs estimation of the tire condition (S1007) and estimation of the road surface condition (S1008) using the substitute values of these frequency components in the vertical direction and the front-rear direction.

図14は、本実施例に係る補正処理(S1101、S1102)のフローチャートである。S4001で、信号処理部121は、車輪速センサ114の信号を取得し、車両の速度を算出する。S4002で、信号処理部112は、車両の速度を用いて、フィルタ処理(S1003、S1005)後のデータを補正する。上下方向の加速度は、車両の速度の二乗に比例して増加する特徴があり、一方、前後方向の加速度は、低周波成分について車両の速度による変化が小さいという特徴がある。信号処理部112は、これら特徴に基づき、車両の速度によって加速度の各周波数成分を補正する。   FIG. 14 is a flowchart of the correction processing (S1101, S1102) according to the present embodiment. In step S4001, the signal processing unit 121 acquires a signal from the wheel speed sensor 114 and calculates the speed of the vehicle. In S4002, the signal processing unit 112 corrects the data after the filter processing (S1003, S1005) using the vehicle speed. The acceleration in the vertical direction is characterized by increasing in proportion to the square of the vehicle speed, while the acceleration in the longitudinal direction is characterized by a small change in the low frequency component due to the vehicle speed. Based on these features, the signal processing unit 112 corrects each frequency component of acceleration according to the speed of the vehicle.

以上のように、補正処理(S1101、S1102)を追加することによって、車両の速度が変化した場合でも精度よく環境を推定することができる。
なお、本実施例においては、フィルタ処理(S1003、S1005)の後に補正処理を行ったが、タイヤ状態の推定(S1007)及び路面状態の推定(S1008)において、車両の速度による補正を行うことで代替してもよい。この場合、信号処理部201は、基準値及び比較値の代用値と環境の実測値との間にある相関関係、つまり推定式を車両の速度によって補正する。これにより、前述と同様、車両の速度が変化した場合における推定精度を向上させることができる。
As described above, by adding the correction processing (S1101, S1102), it is possible to accurately estimate the environment even when the vehicle speed changes.
In this embodiment, the correction process is performed after the filter process (S1003, S1005). However, in the estimation of the tire condition (S1007) and the estimation of the road surface condition (S1008), the correction is performed by the speed of the vehicle. It may be replaced. In this case, the signal processing unit 201 corrects the correlation between the substitute value of the reference value and the comparison value and the actual measured value of the environment, that is, the estimation formula, based on the vehicle speed. As a result, as described above, the estimation accuracy when the vehicle speed changes can be improved.

本実施例においては、前述実施例と異なる振動特性演算処理について説明する。前述実施例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。   In the present embodiment, a vibration characteristic calculation process different from the above-described embodiment will be described. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図8で示したS3001において、信号処理部200が代用値として絶対平均値を算出する際、推定する環境に応じて、演算に用いる周波数成分の時間長、すなわち、図5もしくは図13で示した信号処理を行う時間間隔を変更する。車両の走行に対し、例えば路面摩擦係数のような環境は、瞬時に変化するものであり、一方、タイヤの磨耗のような環境は、時間をかけて変化するものである。環境の変化は車両の走行に影響を及ぼすため、前者はいち早く検出する必要があるが、後者は時間をかけて検出してもかまわない。   In S3001 shown in FIG. 8, when the signal processing unit 200 calculates the absolute average value as a substitute value, the time length of the frequency component used for the calculation, that is, the time length shown in FIG. 5 or FIG. Change the time interval for signal processing. For example, an environment such as a road surface friction coefficient changes instantaneously as the vehicle travels, while an environment such as tire wear changes over time. Since changes in the environment affect the running of the vehicle, the former needs to be detected quickly, but the latter may be detected over time.

例えば、車両の走行に対して瞬時に変化し得る路面摩擦係数を推定する場合、信号処理部200は、1[sec]以下の時間長で代用値を演算し、路面摩擦係数の推定を行う。これにより、各回の推定精度は低下するものの、突然の路面摩擦係数の変化を早期に検出することができる。同様に、タイヤ異常、路面の凹凸のように短時間で変化が生ずる環境を推定する場合も、短い時間長で推定を行う。   For example, when estimating the road surface friction coefficient that can be instantaneously changed with respect to the traveling of the vehicle, the signal processing unit 200 calculates a substitute value with a time length of 1 [sec] or less, and estimates the road surface friction coefficient. Thereby, although the estimation accuracy of each time falls, the sudden change of a road surface friction coefficient can be detected at an early stage. Similarly, when estimating an environment in which a change occurs in a short time such as tire abnormality or road surface unevenness, the estimation is performed with a short time length.

一方、タイヤの磨耗やタイヤの種類のように、時間経過に対する変化が小さいもしくは変化しない環境を推定する場合、時間長を長くとる。信号処理部200は、例えば、数10[sec]〜100[sec]の時間長で代用値を演算し、タイヤの磨耗やタイヤの種類を推定する。また、タイヤの空気圧のように、時間経過に対する変化が中程度の場合、信号処理部200は、数[sec]〜10[sec]の時間長で代用値を演算する。   On the other hand, when estimating an environment in which a change with time is small or unchanged, such as tire wear and tire type, a long time is taken. For example, the signal processing unit 200 calculates a substitute value with a time length of several tens [sec] to 100 [sec], and estimates tire wear and tire type. Further, when the change with time is moderate, such as tire air pressure, the signal processing unit 200 calculates a substitute value with a time length of several [sec] to 10 [sec].

以上のように、推定する環境が短時間で変化する場合には処理時間を短くすることにより、環境の変化を早期に検出することができる。これにより、車両が走行する上で危険となり得る状態になったことを、いち早く検知することが可能となる。一方、推定する環境が時間をかけて変化する場合には処理時間を長くし、影響するノイズを相殺することによって、推定精度を向上させることができる。   As described above, when the estimated environment changes in a short time, the change in the environment can be detected early by shortening the processing time. This makes it possible to quickly detect that the vehicle is in a dangerous state when traveling. On the other hand, when the environment to be estimated changes over time, it is possible to improve the estimation accuracy by lengthening the processing time and offsetting the affected noise.

図15は、本実施例に係る車両用信号処理装置102の構成図である。これは、車両に取り付けられた複数のタイヤのうち、任意の1系統についてのみ図示したものである。前述実施例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 15 is a configuration diagram of the vehicle signal processing device 102 according to the present embodiment. This shows only one arbitrary system among a plurality of tires attached to the vehicle. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

車両用信号処理装置102は、振動検出部110と信号処理部122とから構成される。本実施例における信号処理部122は、周波数解析部171、路面状態推定部181、タイヤ状態推定部182、車両運動推定部183、車両姿勢推定部184、車体振動推定部185、及びグリップ推定部186から構成される。周波数解析部171は、振動検出部110から出力される振動に対して周波数解析を行うものである。例えば、公知の高速フーリエ変換(FFT)を用いて周波数解析を行う。各推定部181〜186は、周波数解析から求めた共振周波数や各周波数帯域におけるパワースペクトル密度(PSD)から、各環境を推定するものである。   The vehicle signal processing device 102 includes a vibration detection unit 110 and a signal processing unit 122. The signal processing unit 122 in this embodiment includes a frequency analysis unit 171, a road surface state estimation unit 181, a tire state estimation unit 182, a vehicle motion estimation unit 183, a vehicle posture estimation unit 184, a vehicle body vibration estimation unit 185, and a grip estimation unit 186. Consists of The frequency analysis unit 171 performs frequency analysis on the vibration output from the vibration detection unit 110. For example, frequency analysis is performed using a known fast Fourier transform (FFT). Each of the estimation units 181 to 186 estimates each environment from the resonance frequency obtained from the frequency analysis and the power spectral density (PSD) in each frequency band.

図16及び図17は、タイヤの種類(ベースタイヤ、インチアップタイヤ)に対する周波数特性を示したグラフである。本実施例においては、車両の走行に関わる内部環境の一例として、タイヤの種類の推定について説明する。図16(a)及び(b)は、ベースタイヤにおける上下方向及び前後方向の加速度に対してFFT演算を行った結果である。図17(a)及び(b)は、インチアップタイヤにおける上下方向及び前後方向の加速度に対してFFT演算を行った結果である。   16 and 17 are graphs showing frequency characteristics with respect to tire types (base tire, inch-up tire). In the present embodiment, estimation of the type of tire will be described as an example of an internal environment related to traveling of the vehicle. FIGS. 16A and 16B show the results of performing the FFT calculation on the vertical and longitudinal accelerations in the base tire. FIGS. 17A and 17B show the results of performing the FFT operation on the vertical and longitudinal accelerations of the inch-up tire.

このように、タイヤの種類によって、周波数解析の結果に違いが生ずる。タイヤのインチアップは、共振点が高周波側に移動する特徴を有する。タイヤ状態推定部182は、このような特徴に基づき、周波数解析の結果からタイヤの種類を推定する。   As described above, the result of frequency analysis varies depending on the type of tire. The inch up of the tire has a feature that the resonance point moves to the high frequency side. The tire condition estimation unit 182 estimates the type of tire from the result of frequency analysis based on such characteristics.

以上のように、周波数解析部171を備えた車両用信号処理装置122によっても、車両の走行に関わる内部環境や外部環境を推定することができる。   As described above, the vehicle signal processing device 122 including the frequency analysis unit 171 can also estimate the internal environment and the external environment related to traveling of the vehicle.

図18は、本実施例に係る車両用信号処理装置200の構成図である。これは、四輪車に取り付けられたタイヤ4系統すべてについて示したものである。前述実施例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 18 is a configuration diagram of the vehicle signal processing device 200 according to the present embodiment. This shows all four tires attached to the four-wheeled vehicle. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

車両用信号処理装置200は、振動検出部110FL、110FR、110RL、110RR、信号処理部120FL、120FR、120RL、120RR、判定部210、警報部220、及び走行制御部230から構成される。各振動検出部及び各信号処理部は、左前輪(FL)、右前輪(FR)、左後輪(RL)、右後輪(RR)についての振動検出部110及び信号処理部120である。   The vehicle signal processing device 200 includes vibration detection units 110FL, 110FR, 110RL, and 110RR, signal processing units 120FL, 120FR, 120RL, and 120RR, a determination unit 210, an alarm unit 220, and a travel control unit 230. The vibration detection units and the signal processing units are the vibration detection unit 110 and the signal processing unit 120 for the left front wheel (FL), the right front wheel (FR), the left rear wheel (RL), and the right rear wheel (RR).

異常判定部210は、各タイヤに対応する信号処理部120FL、120FR、120RL、120RRから得られた環境の推定値から、異常発生の有無を判定するものである。警報部220は、推定値や判定結果に基づき、運転者への警報を行う。例えば、タイヤの空気圧が異常と判定された場合、表示装置(図示せず)に推定値を表示して、タイヤの空気圧が低下している旨を警告する。走行制御部230は、推定値や判定結果に基づき、車両の走行を制御する。例えば、タイヤの空気圧が異常と判定された場合、車両の速度が一定値以上に上昇しないよう制御する。   The abnormality determination unit 210 determines whether or not an abnormality has occurred from the estimated values of the environment obtained from the signal processing units 120FL, 120FR, 120RL, and 120RR corresponding to each tire. The warning unit 220 issues a warning to the driver based on the estimated value and the determination result. For example, when it is determined that the tire air pressure is abnormal, an estimated value is displayed on a display device (not shown) to warn that the tire air pressure has decreased. The travel control unit 230 controls the travel of the vehicle based on the estimated value and the determination result. For example, when it is determined that the tire air pressure is abnormal, control is performed so that the speed of the vehicle does not increase above a certain value.

異常判定部210は、各タイヤ単独で異常を推定できる環境のうち、タイヤ異常のように、環境の変化が即座に車両の走行に危険を及ぼす場合には、複数のタイヤに対する推定値を比較する。例えば、右前輪(FL)に対しての推定値のみが所定の異常値に達しており、他のタイヤに対しての推定値は所定の正常値範囲内である場合、右前輪(FL)でタイヤに異常が発生していると判定する。これにより、ノイズ等により信号処理部120FLが推定を誤った場合でも、走行制御部230の誤作動を防止することができる。これに対し、タイヤの磨耗のように、車両の走行に対して危険となる度合いが高くない場合には、他のタイヤに対しての推定値は参照しなくともよい。   The abnormality determination unit 210 compares the estimated values for a plurality of tires when an environmental change immediately poses a danger to the running of the vehicle, such as a tire abnormality, among the environments in which the abnormality can be estimated for each tire alone. . For example, when only the estimated value for the right front wheel (FL) reaches a predetermined abnormal value and the estimated values for other tires are within a predetermined normal value range, the estimated value for the right front wheel (FL) It is determined that an abnormality has occurred in the tire. Thereby, even when the signal processing unit 120FL makes a mistake in estimation due to noise or the like, it is possible to prevent the traveling control unit 230 from malfunctioning. On the other hand, when the degree of danger to the running of the vehicle is not high, such as tire wear, the estimated values for other tires do not have to be referred to.

また、路面摩擦係数について判定する場合、異常判定部210は、まず、左前輪(FL)及び右前輪(FR)の信号処理部120FL、120FRから出力される推定値を用いて、路面の異常を判定する。異常判定部210は、両信号処理部120FL、120FRから出力される路面摩擦係数の推定値が同程度に小さい場合、異常と判定する。一方のみ、例えば左前輪(FL)に対する推定値のみが小さい場合、路面摩擦係数の異なる部分を跨いで走行している可能性があるため、異常判定部210は、左後輪(RL)の信号処理部120RLから出力される推定値も参照する。異常判定部210は、左後輪(RL)に対する推定値も左前輪(FL)と同程度に小さい場合に、異常と判定する。   When determining the road surface friction coefficient, the abnormality determination unit 210 first uses the estimated values output from the signal processing units 120FL and 120FR of the left front wheel (FL) and the right front wheel (FR) to detect road surface abnormality. judge. Abnormality determination unit 210 determines that there is an abnormality when the estimated values of the road surface friction coefficients output from both signal processing units 120FL and 120FR are about the same. On the other hand, for example, when only the estimated value for the left front wheel (FL) is small, there is a possibility that the vehicle travels across different parts of the road surface friction coefficient, so the abnormality determination unit 210 determines the signal of the left rear wheel (RL). The estimated value output from the processing unit 120RL is also referred to. The abnormality determination unit 210 determines that an abnormality has occurred when the estimated value for the left rear wheel (RL) is also as small as the left front wheel (FL).

以上のように、各推定値のうち、異常を判定する環境に応じて、いずれのタイヤに関する推定値を用いるか考慮することによって、誤判定の確率を低下することができる。ゆえに、走行制御や警報が過剰に作動することも抑制される。   As described above, the probability of erroneous determination can be reduced by considering which estimated value to use for each tire among the estimated values in accordance with the environment for determining abnormality. Therefore, excessive operation of the travel control and warning is also suppressed.

なお、本実施例における警報部220及び走行制御部230は、異常と判定されない環境においても、各推定値に基づき、表示機器(図示せず)へ推定値を表示することや、走行制御に僅かな修正を加えることは可能である。   Note that the alarm unit 220 and the travel control unit 230 in the present embodiment display an estimated value on a display device (not shown) based on each estimated value or perform a slight amount of traveling control even in an environment where it is not determined to be abnormal. It is possible to make minor modifications.

本実施例では、実施例5とは異なる異常判定処理について説明する。前述実施例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。 In the present embodiment, an abnormality determination process different from that in the fifth embodiment will be described. The same components as those in the previous embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

本実施例における異常判定処理は、任意のタイヤ1系統に対する複数の推定値に基づいて、環境の異常状態を判定する。タイヤの空気圧を推定する場合、信号処理部120は、上下方向の加速度センサ111及び前後方向の加速度センサ112の信号を用いる。ここで、信号処理部120は、別方向の振動を用いて同一の環境を推定することも可能である。例えば、車輪速センサ114の信号から、標準偏差等による車輪速変動のばらつきや、周波数解析による共振周波数、バンドパスフィルタによる各周波数帯域のパワースペクトル密度(PSD)を算出することにより、タイヤの空気圧を推定することができる。   In the present embodiment, the abnormality determination process determines an abnormal state of the environment based on a plurality of estimated values for one arbitrary tire system. When estimating the tire air pressure, the signal processing unit 120 uses signals from the acceleration sensor 111 in the vertical direction and the acceleration sensor 112 in the front-rear direction. Here, the signal processing unit 120 can also estimate the same environment using vibrations in different directions. For example, by calculating variations in wheel speed due to standard deviation, the resonance frequency by frequency analysis, and the power spectral density (PSD) of each frequency band by a bandpass filter from the signal of the wheel speed sensor 114, the tire air pressure is calculated. Can be estimated.

そして、異常判定部210は、これら異なる方向に対する2つの推定値を用いて、環境が異常か否かを判定する。図19は、異常判定の結果を示す表である。異常判定部210は、まず、加速度センサ111、112の信号から推定された環境、及び車輪速センサ114の信号から推定された環境それぞれに対し、正常状態か異常状態か判定する。次に、双方の判定結果がともに異常状態の場合に異常状態と確定し、ともに正常状態の場合に正常状態と確定する。いずれか一方が正常状態で、他方が異常状態の場合は、不定状態とみなす。   Then, the abnormality determination unit 210 determines whether the environment is abnormal using the two estimated values for these different directions. FIG. 19 is a table showing the results of abnormality determination. First, the abnormality determination unit 210 determines whether the environment estimated from the signals of the acceleration sensors 111 and 112 and the environment estimated from the signals of the wheel speed sensor 114 are normal or abnormal. Next, when both the determination results are both in an abnormal state, it is determined as an abnormal state, and when both are in a normal state, the normal state is determined. If either one is in a normal state and the other is in an abnormal state, it is considered an indefinite state.

これにより、判定の確実性が増すため、警報部220や走行制御部230が過剰に作動することを抑制することができる。特に、タイヤ異常や路面摩擦係数のように、車両の走行に対して瞬時に危険を及ぼす環境を判定する場合に、本実施例における異常判定処理を行うようにしてもよい。   Thereby, since the certainty of determination increases, it can suppress that the alarm part 220 and the traveling control part 230 act | operate excessively. In particular, the abnormality determination process in the present embodiment may be performed when determining an environment that instantly poses a danger to the traveling of the vehicle, such as a tire abnormality or a road surface friction coefficient.

また、この異常判定結果を実施例3で示した振動特性演算処理に反映させてもよい。信号処理部200は、異常判定部210から判定結果を取得し、代用値演算に用いる周波数成分の時間長、すなわち信号処理を行う時間間隔を変更する。判定結果が異常状態の場合、信号処理部200は、時間間隔を短くしてさらなる環境の悪化を早期に検出する。一方、判定結果が不定状態の場合、信号処理部200は、時間間隔を長くして精度の高い推定を行う。判定結果が正常状態の場合、時間間隔は変更しない。これにより、推定した環境の異常状態を早期に、かつ精度よく検出することができる。   Further, the abnormality determination result may be reflected in the vibration characteristic calculation process shown in the third embodiment. The signal processing unit 200 acquires the determination result from the abnormality determination unit 210, and changes the time length of the frequency component used for the substitute value calculation, that is, the time interval for performing signal processing. If the determination result is an abnormal state, the signal processing unit 200 shortens the time interval and detects further deterioration of the environment at an early stage. On the other hand, when the determination result is indeterminate, the signal processing unit 200 performs the estimation with high accuracy by extending the time interval. When the determination result is normal, the time interval is not changed. Thereby, the estimated abnormal state of the environment can be detected early and accurately.

実施例1に係る車両用信号処理装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a vehicle signal processing device according to Embodiment 1. FIG. 加速度センサの取り付け位置を示す図である。It is a figure which shows the attachment position of an acceleration sensor. 環境の変化に対する加速度の特徴を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the characteristic of the acceleration with respect to the change of an environment. 環境の変化に対する周波数の特徴を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the characteristic of the frequency with respect to the change of an environment. 実施例1に係る信号処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the signal processing which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係るフィルタ処理のフローチャートを示す図である。FIG. 6 is a flowchart illustrating filter processing according to the first embodiment. フィルタ処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a filter process. 実施例1に係る振動特性演算処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the vibration characteristic calculation process which concerns on Example 1. FIG. 基準値及び比較値のテーブル例を示す図である。It is a figure which shows the example of a table of a reference value and a comparison value. 基準値及び比較値と路面摩擦係数との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with a reference value and a comparison value, and a road surface friction coefficient. 路面摩擦係数の実測値と推定値とを示す図である。It is a figure which shows the actual value and estimated value of a road surface friction coefficient. 実施例2に係る車両用信号処理装置の構成図である。It is a block diagram of the vehicle signal processing apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る信号処理のフローチャートを示す図である。FIG. 10 is a flowchart illustrating signal processing according to the second embodiment. 実施例2に係る補正処理のフローチャートを示す図である。FIG. 10 is a flowchart illustrating a correction process according to the second embodiment. 実施例4に係る車両用信号処理装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a vehicle signal processing device according to a fourth embodiment. ベースタイヤの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of a base tire. インチアップタイヤの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of an inch-up tire. 実施例5に係る車両用信号処理装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a vehicle signal processing device according to a fifth embodiment. 異常判定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of abnormality determination.

符号の説明Explanation of symbols

10 タイヤ
21 ハブ
22 シャフト
23 サスペンション
100、101、102、200 車両用信号処理装置
110 振動検出部
111 上下方向加速度センサ
112 前後方向加速度センサ
113 左右方向加速度センサ
114 車輪速センサ
120、121、122 信号処理部
131 フィルタ部
141 振動特性演算部
151〜156、181〜186 推定部
161 補正部
171 周波数解析部
210 異常判定部
220 警報部
230 走行制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tire 21 Hub 22 Shaft 23 Suspension 100,101,102,200 Vehicle signal processing apparatus 110 Vibration detection part 111 Vertical direction acceleration sensor 112 Longitudinal direction acceleration sensor 113 Horizontal direction acceleration sensor 114 Wheel speed sensor 120, 121, 122 Signal processing Unit 131 filter unit 141 vibration characteristic calculation unit 151 to 156, 181 to 186 estimation unit 161 correction unit 171 frequency analysis unit 210 abnormality determination unit 220 alarm unit 230 travel control unit

Claims (24)

車両走行時に、前記車両バネ下におけるタイヤの所定方向の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段において検出した振動から、基準値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出する基準周波数成分抽出手段と、
前記振動検出手段において検出した振動から、比較値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出する比較周波数成分抽出手段と、
前記基準値となる周波数成分と前記比較値となる周波数成分とを含む周波数成分の組み合わせに基づいて、前記車両の走行に関わる内部環境と外部環境とのうち少なくとも1つの環境を推定する推定手段とを有する車両用信号処理装置。
Vibration detecting means for detecting vibration in a predetermined direction of the tire under the vehicle spring when the vehicle travels;
A reference frequency component extracting means for extracting a frequency component serving as a reference value from a predetermined frequency band from the vibration detected by the vibration detecting means;
Comparison frequency component extraction means for extracting a frequency component to be a comparison value from a predetermined frequency band from the vibration detected by the vibration detection means;
Estimating means for estimating at least one of an internal environment and an external environment related to traveling of the vehicle based on a combination of frequency components including the frequency component serving as the reference value and the frequency component serving as the comparison value; A vehicle signal processing apparatus.
前記振動検出手段は、少なくとも第1方向と第2方向との振動を検出し、
前記基準周波数成分抽出手段は、前記第1方向の振動から基準値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出し、
前記比較周波数成分抽出手段は、前記第2方向の振動から比較値となる周波数成分を所定の周波数帯域から抽出することを特徴とする請求項1に記載の車両用信号処理装置。
The vibration detecting means detects vibrations in at least a first direction and a second direction;
The reference frequency component extracting means extracts a frequency component serving as a reference value from the vibration in the first direction from a predetermined frequency band,
2. The vehicle signal processing apparatus according to claim 1, wherein the comparison frequency component extraction unit extracts a frequency component serving as a comparison value from the vibration in the second direction from a predetermined frequency band.
前記方向は、前記車両の上下方向、前記車両の前後方向、前記車両の左右方向、前記タイヤの回転方向のうちいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用信号処理装置。 3. The vehicle signal processing according to claim 1, wherein the direction is one of a vertical direction of the vehicle, a longitudinal direction of the vehicle, a lateral direction of the vehicle, and a rotational direction of the tire. apparatus. 前記振動検出手段において、
前記上下方向の振動は、前記車両バネ下の非回転部に取り付けられて前記上下方向の加速度を出力する加速度センサと、車輪速センサとのうち、いずれかの信号から検出することを特徴とする請求項3に記載の車両用信号処理装置。
In the vibration detection means,
The vertical vibration is detected from any one of an acceleration sensor attached to a non-rotating portion under the vehicle spring and outputting the vertical acceleration and a wheel speed sensor. The vehicle signal processing device according to claim 3.
前記振動検出手段において、
前記前後方向の振動は、前記車両バネ下の非回転部に取り付けられて前記前後方向の加速度を出力する加速度センサと、車輪速センサとのうち、いずれかの信号から検出することを特徴とする請求項3又は4に記載の車両用信号処理装置。
In the vibration detection means,
The vibration in the front-rear direction is detected from any one of an acceleration sensor that is attached to a non-rotating portion under the vehicle spring and outputs the acceleration in the front-rear direction, and a wheel speed sensor. The signal processing device for vehicles according to claim 3 or 4.
前記振動検出手段において、
前記左右方向の振動は、前記車両バネ下の非回転部に取り付けられて前記左右方向の加速度を出力する加速度センサの信号から検出することを特徴とする請求項3乃至5いずれかに記載の車両用信号処理装置。
In the vibration detection means,
6. The vehicle according to claim 3, wherein the vibration in the left-right direction is detected from a signal of an acceleration sensor that is attached to a non-rotating portion under the vehicle spring and outputs the acceleration in the left-right direction. Signal processor.
前記振動検出手段において、
前記回転方向の振動は、車輪速センサの信号から検出することを特徴とする請求項3乃至6いずれかに記載の車両用信号処理装置。
In the vibration detection means,
The vehicle signal processing device according to claim 3, wherein the vibration in the rotational direction is detected from a signal from a wheel speed sensor.
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記基準値となる周波数成分を前記車両の速度によって補正する基準値補正手段と、
前記比較値となる周波数成分を前記車両の速度によって補正する比較値補正手段とを有し、
前記推定手段は、前記基準値補正手段によって補正された周波数成分と前記比較値補正手段によって補正された周波数成分とを含む周波数成分の組み合わせに基づいて、前記環境を推定することを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の車両用信号処理装置。
Vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle;
Reference value correction means for correcting the frequency component serving as the reference value according to the speed of the vehicle;
A comparison value correction means for correcting the frequency component to be the comparison value according to the speed of the vehicle,
The estimation unit estimates the environment based on a combination of frequency components including a frequency component corrected by the reference value correction unit and a frequency component corrected by the comparison value correction unit. Item 8. The vehicle signal processing device according to any one of Items 1 to 7.
前記車両の速度を検出する車速検出手段とを有し、
前記推定手段は、前記車両の速度によって前記環境の推定を補正することを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載の車両用信号処理装置。
Vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle,
The vehicle signal processing apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit corrects the estimation of the environment based on a speed of the vehicle.
前記周波数成分から代用値を演算する振動特性演算手段とを有し、
前記推定手段は、前記振動特性演算手段において演算された代用値を用いて前記環境を推定することを特徴とする請求項1乃至9いずれかに記載の車両用信号処理装置。
Vibration characteristic calculating means for calculating a substitute value from the frequency component,
The vehicle signal processing device according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the environment using a substitute value calculated by the vibration characteristic calculation unit.
前記振動特性演算手段は、前記環境が変化するまでの時間経過が短い場合、演算に用いる前記周波数成分の時間長を短くし、前記時間経過が長い場合、前記時間長を長くすることを特徴とする請求項10に記載の車両用信号処理装置。 The vibration characteristic calculating means shortens the time length of the frequency component used for calculation when the time elapsed until the environment changes is short, and lengthens the time length when the time is long. The vehicle signal processing device according to claim 10. 前記推定手段は、前記内部環境として、前記車両の運動量、前記車両の姿勢、前記車両の車体振動、前記タイヤのグリップ、前記タイヤの状態のうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の車両用信号処理装置。 The estimation unit estimates, as the internal environment, at least one of a momentum of the vehicle, a posture of the vehicle, a vehicle body vibration of the vehicle, a grip of the tire, and a state of the tire. The signal processing apparatus for vehicles in any one of 1 thru | or 11. 前記推定手段は、前記外部環境として、少なくとも前記車両が走行する路面の状態を推定することを特徴とする請求項1乃至12いずれかに記載の車両用信号処理装置。 The vehicle signal processing apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates, as the external environment, at least a state of a road surface on which the vehicle travels. 前記推定手段は、前記車両の運動量として、前記車両のスリップ角、前記車両のヨーレイトのうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項12に記載の車両用信号処理装置。 13. The vehicle signal processing apparatus according to claim 12, wherein the estimation means estimates at least one of a slip angle of the vehicle and a yaw rate of the vehicle as a momentum of the vehicle. 前記推定手段は、前記車両の姿勢として、前記車両のロール角、前記車両のピッチ角、前記車両の高さのうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項12に記載の車両用信号処理装置。 The vehicle signal according to claim 12, wherein the estimation means estimates at least one of a roll angle of the vehicle, a pitch angle of the vehicle, and a height of the vehicle as the posture of the vehicle. Processing equipment. 前記推定手段は、前記タイヤのグリップとして、前記タイヤの前後方向のグリップ力、前記タイヤの横力のうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項12に記載の車両用信号処理装置。 13. The vehicle signal processing device according to claim 12, wherein the estimation means estimates at least one of a grip force in the front-rear direction of the tire and a lateral force of the tire as the grip of the tire. 前記推定手段は、前記タイヤの状態として、前記タイヤの空気圧、前記タイヤ荷重、前記タイヤの異常、前記タイヤの磨耗、前記タイヤの種類のうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項12に記載の車両用信号処理装置。 13. The estimation means estimates at least one of the tire air pressure, the tire load, the tire abnormality, the tire wear, and the tire type as the state of the tire. The vehicle signal processing device according to claim 1. 前記推定手段は、前記路面の状態として、前記路面の凹凸、前記路面の形状、前記路面の勾配、前記路面の摩擦係数のうち少なくともいずれかを推定することを特徴とする請求項13に記載の車両用信号処理装置。 The said estimation means estimates at least any one of the unevenness | corrugation of the said road surface, the shape of the said road surface, the gradient of the said road surface, and the friction coefficient of the said road surface as the state of the said road surface. Vehicle signal processing device. 前記環境に対応する前記基準値及び前記比較値とを記憶した記憶手段とを有することを特徴とする請求項1乃至18いずれかに記載の車両用信号処理装置。 The vehicle signal processing device according to claim 1, further comprising a storage unit that stores the reference value and the comparison value corresponding to the environment. 複数のタイヤ各々で同一の環境を推定する場合において、
前記複数のタイヤ各々に対する前記環境の推定に基づき、前記環境を総合的に判断する総合判断手段とを有することを特徴とする請求項1乃至19いずれかに記載の車両用信号処理装置。
When estimating the same environment for each of multiple tires,
The vehicle signal processing apparatus according to claim 1, further comprising: a comprehensive determination unit that comprehensively determines the environment based on the estimation of the environment for each of the plurality of tires.
複数のタイヤ各々で同一の環境を推定する場合において、
前記複数のタイヤ各々に対する前記環境の推定に基づき、前記環境が前記車両の走行に危険を及ぼす異常状態か否かを判定する第1異常判定手段とを有することを特徴とする請求項1乃至20いずれかに記載の車両用信号処理装置。
When estimating the same environment for each of multiple tires,
21. First abnormality determining means for determining whether or not the environment is in an abnormal state that poses a danger to travel of the vehicle based on the estimation of the environment for each of the plurality of tires. The signal processing apparatus for vehicles in any one.
前記推定手段において推定に用いた各周波数成分とは異なる方向の振動に基づき、前記推定手段において推定した環境と同一の環境を推定する第2推定手段と、
前記推定手段における前記環境の推定と、前記第2推定手段における前記環境の推定とに基づき、前記環境が前記車両の走行に危険を及ぼす異常状態か否かを判定する第2異常判定手段とを有し、
前記第2異常判定手段は、
前記推定手段において推定された環境が前記異常状態であり、かつ前記第2推定手段において推定された環境が前記異常状態である場合に、前記環境は前記異常状態であると判定し、
前記推定手段において推定された環境が前記異常状態でない、もしくは前記第2推定手段において推定された環境が前記異常状態でない場合に、前記環境は前記異常状態でないと判定することを特徴とする請求項1乃至21いずれかに記載の車両用信号処理装置。
Second estimation means for estimating the same environment as the environment estimated by the estimation means based on vibration in a direction different from each frequency component used for estimation in the estimation means;
Second abnormality determining means for determining whether or not the environment is in an abnormal state that poses a danger to the traveling of the vehicle based on the estimation of the environment in the estimation means and the estimation of the environment in the second estimation means; Have
The second abnormality determination means includes
When the environment estimated by the estimating means is the abnormal state and the environment estimated by the second estimating means is the abnormal state, the environment is determined to be the abnormal state;
The environment estimated by the estimating unit is not the abnormal state, or when the environment estimated by the second estimating unit is not the abnormal state, it is determined that the environment is not the abnormal state. The vehicle signal processing device according to any one of 1 to 21.
前記推定手段において推定された環境に基づき、前記車両の運転者へ警報する警報手段とを有することを特徴とする請求項1乃至22いずれかに記載の車両用信号処理装置。 23. The vehicle signal processing device according to claim 1, further comprising alarm means for warning a driver of the vehicle based on an environment estimated by the estimation means. 前記推定手段において推定された環境に基づき、前記車両の走行を制御する走行制御手段とを有することを特徴とする請求項1乃至23いずれかに記載の車両用信号処理装置。 24. The vehicle signal processing apparatus according to claim 1, further comprising a travel control unit that controls travel of the vehicle based on an environment estimated by the estimation unit.
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