JP2011093353A - タイヤ空気圧低下検出装置及び方法、並びにタイヤの空気圧低下検出プログラム - Google Patents
タイヤ空気圧低下検出装置及び方法、並びにタイヤの空気圧低下検出プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】タイヤの回転速度情報を検出する手段と、回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段とを備えている。前記周波数特性推定手段は、3次以上の線形モデルのパラメータをカルマンフィルタにより決定するパラメータ決定手段、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号をカルマンフィルタを用いて逐次的に推定する入力信号推定手段、推定された入力信号と、前記回転速度情報とからカルマンフィルタにより2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定するパラメータ決定手段、パラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段を含んでいる。
【選択図】図1
Description
まず、時系列データである車輪速信号を高次の自己回帰(Autoregressive;AR)モデルに基づいて解析する。次に、時系列解析により推定されたARモデルのパラメータと推定に用いた実際の車輪速信号とから、モデルに与えられたと仮定することができる入力信号を復元する。そして、この入力信号と出力信号(車輪速信号)に帯域通過フィルタなどの適当な信号処理を施した後に、2次の自己回帰移動平均(Autoregressive moving average;ARMA)モデルに基づいてシステムを決定する。路面や車両特性に起因するノイズの影響を高次モデルに基づく時系列解析によって吸収した後、共振ピークを含む周波数領域のみを低次モデルに基づいて抽出する先願発明は、従来技術に基づく空気圧低下警報システムの性能を大きく改善するものである。
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段と、
この回転加速度情報演算手段により演算された回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回転加速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
この回転速度情報検出工程において得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程と
を含んでおり、
前記周波数特性を推定する工程は、
前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1の工程、
パラメータが決定された線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する第2の工程、
推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第3の工程、及び
2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する第4の工程
を含んでおり、
前記第1の工程において、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程において、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に入力信号を推定するように構成されており、
前記第3の工程において、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程において、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
この回転速度情報検出工程において得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する工程と、
この回転加速度情報演算工程において演算された回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程と
を含んでおり、
前記周波数特性を推定する工程は、
前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1の工程、
パラメータが決定された線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する第2の工程、
推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第3の工程、及び
2次に低次元化して検出されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する第4の工程
を含んでおり、
前記第1の工程において、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程において、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に入力信号を推定するように構成されており、
前記第3の工程において、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程において、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回転加速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴としている。
図1に示されるように、本発明の一実施の形態に係る検出装置は、4輪車両に備えられた4つのタイヤの左前輪(FL)、右前輪(FR)、左後輪(RL)および右後輪(RR)の回転速度情報を検出するため、各タイヤに関連して設けられた通常の車輪速度検出手段(回転速度情報検出手段)1を備えている。
一般に、入力とそれに対応するシステムの出力が与えられる問題では、入出力のペアをデータとして仮定したモデルのパラメータを決定することでシステムの振る舞いを最良に近似できる。一方、出力しか得られない問題では、入力に白色雑音を仮定したモデルに基づいてそのパラメータを決定する。本発明が扱う問題は、タイヤに生じる物理現象をモデル化し、車輪の回転信号のみからそのモデルパラメータを決定する。すなわち、入力として仮定される路面刺激を得ることができないため、後者の方法が採られる。
(1)まず、車輪速度検出手段により、車輪の回転信号を検出する。
(2)ついで、前記車輪の回転信号を所定の周期にしたがって再サンプリングすることで、車輪速信号を得る。その周期は、着目するタイヤのねじり方向の共振周波数を考慮して決める必要がある。
を仮定し、カルマンフィルタによってaiを決定する。ここで、Nは3以上となるモデルの次数、u(t)は白色性が仮定される路面からの入力信号である。
f(t;α)=αt
とすることができるほか、状況に応じて非線形な関数を用いてもよい。
2輪駆動車(FF)にタイヤを装着してアスファルト路を走行した。各輪の回転情報を0.005秒毎にサンプリングし、得られた車輪速度を微分して車輪加速度とした。
これを高速フーリエ変換することで共振周波数を得た。
次に、左前輪を25%減圧させ、同様に共振周波数を得た。得られた周波数特性を図3に示す。
参照例と同様に車輪加速度を得、演算された車輪の回転加速度データを時系列データとして、時系列解析を行った。まず、20次の線形モデルとして、各パラメータをカルマンフィルタにより決定した。前記パラメータを決定する際にカルマンフィルタアルゴリズムを実行する過程で、モデル予測値と実測値との誤差として、入力信号の推定値を得た。次に、入出力信号に対して、通過帯域幅20〜55Hzに設定されたバンドパスフィルタによるフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理された入出力信号からカルマンフィルタにより2次のモデルのパラメータを決定し、共振周波数を得た。得られた周波数特性を図4に示す。
参照例と同様にして車輪加速度を得、演算された車輪の回転加速度データを時系列データとして、時系列解析を行った。具体的には、2次の線形モデルで共振周波数を得た。得られた周波数特性を図5に示す。
参照例と同様にして車輪加速度を得、演算された車輪の回転加速度データを時系列データとして、時系列解析を行った。具体的には、車輪の回転加速度データに通過帯域幅20〜55Hzのバンドパスフィルタを施した後に、2次の線形モデルで共振周波数を得た。得られた周波数特性を図6に示す。
参照例、実施例及び比較例1〜2で得られた共振周波数を表1に示す。
2 制御ユニット
2a インターフェース
2b CPU
2c ROM
2d RAM
3 表示器
4 初期化ボタン
5 警報器
6 温度センサ
Claims (10)
- 車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤ空気圧低下検出装置。 - 車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段と、
この回転加速度情報演算手段により演算された回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回転加速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤ空気圧低下検出装置。 - 前記タイヤの近傍の温度を検出する温度センサ、及び、この温度センサで検出された温度情報に基づいて、前記推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数を補正する補正手段を備えている請求項1〜2のいずれかに記載のタイヤ空気圧低下検出装置。
- 前記第2のパラメータ決定手段が、2次の線形モデルを決定するに際し、前記入力信号及び出力信号に対して、所定の通過帯域幅をもったフィルタによるフィルタリング処理を施すように構成されている請求項1〜2のいずれかに記載のタイヤ空気圧低下検出装置。
- 車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する工程と、
この回転速度情報検出工程において得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程と
を含んでおり、
前記周波数特性を推定する工程は、
前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1の工程、
パラメータが決定された線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する第2の工程、
推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第3の工程、及び
2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する第4の工程
を含んでおり、
前記第1の工程において、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程において、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に入力信号を推定するように構成されており、
前記第3の工程において、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程において、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤ空気圧低下検出方法。 - 車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する工程と、
この回転速度情報検出工程において得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する工程と、
この回転加速度情報演算工程において演算された回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程と
を含んでおり、
前記周波数特性を推定する工程は、
前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1の工程、
パラメータが決定された線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する第2の工程、
推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第3の工程、及び
2次に低次元化して検出されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する第4の工程
を含んでおり、
前記第1の工程において、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程において、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に入力信号を推定するように構成されており、
前記第3の工程において、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記タイヤの空気圧の低下を判定する工程において、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤ空気圧低下検出方法。 - 前記タイヤの近傍の温度を検出する温度センサからの温度情報に基づいて、前記推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数を補正する工程をさらに含む請求項5〜6のいずれかに記載のタイヤ空気圧低下検出方法。
- 前記パラメータを決定する工程で2次の線形モデルを決定するに際し、前記入力信号及び出力信号に対して、所定の通過帯域幅をもったフィルタによるフィルタリング処理を施す請求項5〜6のいずれかに記載のタイヤ空気圧低下検出方法。
- 走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、及び、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回動速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤの空気圧低下検出プログラム。 - 走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段、この回転加速度情報演算手段により演算された回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、及び、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、
第1の工程として、3次以上の線形モデルのパラメータを決定する第1のパラメータ決定手段、
第2の工程として、パラメータが決定された前記線形モデルと前記回転加速度情報とから、当該線形モデルに対する入力信号を推定する入力信号推定手段、
第3の工程として、推定された入力信号と、前記回転加速度情報とから、2次に低次元化した線形モデルのパラメータを決定する第2のパラメータ決定手段、及び
第4の工程として、2次に低次元化して決定されたパラメータからタイヤのねじり方向の共振周波数を推定する共振周波数推定手段
を含んでおり、
前記第1の工程における第1のパラメータ決定手段は、カルマンフィルタにより3次以上の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、
前記第2の工程における入力信号は、前記第1の工程でカルマンフィルタを用いることによって逐次的に推定されるものであり、
前記第3の工程における第2のパラメータ決定手段は、前記推定された入力信号と前記回転加速度情報とからカルマンフィルタにより2次の線形モデルのパラメータを決定するように構成されており、且つ、
前記判定手段は、推定されたタイヤのねじり方向の共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の低下を判定するように構成されていることを特徴とする、タイヤの空気圧低下検出プログラム。
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