JP4800025B2

JP4800025B2 - 車両の荷重状態推定方法およびタイヤ空気圧低下警報方法

Info

Publication number: JP4800025B2
Application number: JP2005356298A
Authority: JP
Inventors: 幸夫中尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007163158A

Description

本発明は、走行中の車両の荷重状態を推定する方法および該方法を利用したタイヤ空気圧低下警報方法に関する。

従来、走行中の車両の荷重を検出する方法としては、荷重センサを備えて積載荷重を測定し、その積載荷重に応じて荷重感度を補正して４輪減圧を検出する方法がある（特許文献１）。また、サスペンジョンのストローク量や、車高の変化を計測し、換算する方法が一般に知られている。しかしながらこの方法では付加的な測定装置が必要となり、特殊なサスペンジョン機構（たとえばエアサス）の車両では実現が可能であるが、一般的な車両では実現が難しい。そこで、車両に特別な荷重センサを設けずに、車両の積載状態を判定する方法が提案されている。しかしながら、これらの方法では、車両積載状態の判定のために煩雑な計算プログラムが必要とされていた。また、タイヤの動荷重半径の減少が荷重によるものなのか、内圧の低下によるものなのかを明確に判別できなかったり、タイヤの内圧が低下した際に荷重の検知が保証できないという問題もあった。

ところで、車両の絶対速度とタイヤの回転角速度との関係から走行中の車両の動荷重半径を算出する方法が提案されている。この方法は、走行状態を限定し、そのときの動荷重半径測定値の有効値を選び出し、その平均値を走行中の動荷重半径とし、その動荷重半径が基準値より小さくなったとき、内圧低下を警報するものである。また、路面μや荷重による動荷重半径測定値の影響を考慮し、それらの影響の可能性がある場合は、内圧低下の警報と並行して、路面あるいは荷重の影響がある旨の注意を促す方法も提案されている。しかしながら、ユーザーにとっては、内圧が低下している場合と、荷重が大きい場合とを区別して警報されるほうが好ましい。なお、付加的な装置により荷重の増加を検知する手段としては、荷重計の装着や、車高の変化量を測定するなどで実現は可能であるが、コストアップとなってしまうという問題があった。

特開平８−１４５６５４号公報

本発明は、付加的な装置を用いることなく、車両の内圧が低下している場合と、荷重が大きい場合とを区別して判定する方法、および該判定方法を用いたタイヤ空気圧低下警報方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、車両に装着された車輪の動荷重半径を用いた車両の荷重状態推定方法であって、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する工程、および蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する工程を含む車両の荷重状態推定方法に関する。

前記車輪の動荷重半径の平均値が、ＧＰＳを用いて取得した情報から算出された車両速度および車輪の回転情報から得られた車輪速から算出されることが好ましい。

本発明は、車両に装着された車輪の動荷重半径を用いた車両の荷重状態推定装置であって、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手段、および蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する手段を含む車両の荷重状態推定装置に関する。

本発明は、コンピュータに、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手順、および蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する手順を実行させて車両の荷重状態を推定するためのプログラムに関する。

また、本発明は、車両に装着された車輪の動荷重半径を用いたタイヤ空気圧低下警報方法であって、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する工程、蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する工程、および該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する工程を含むタイヤ空気圧低下警報方法に関する。

本発明は、車両に装着された車輪の動荷重半径を用いたタイヤ空気圧低下警報装置であって、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手段、蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手段、および該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する手段を含むタイヤ空気圧低下警報装置に関する。

本発明は、コンピュータに、走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手順、蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手順、および該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する手順を実行させて車両のタイヤ空気圧低下を警報するためのプログラムに関する。

本発明によると、車輪の動荷重半径の測定値のバラツキの大きさに着目することにより、付加的な装置を用いることなく、車両の内圧が低下している場合と荷重が大きい場合とを区別して判定することができる。また、該判定方法を用いてタイヤ空気圧の低下を精度よく警報することが可能となる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の車両の荷重状態推定方法および装置、ならびに車両の荷重状態を推定するためのプログラム、さらには該荷重状態推定方法を利用したタイヤ空気圧低下判定方法について説明する。

図１および２は、本発明の車両の荷重状態推定装置の一実施の形態を示すブロック図である。

図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる車両の荷重状態推定装置において、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの車輪速回転情報を検出するため、各タイヤにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速検出手段１を備えられている。前記車輪速検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速回転情報を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧からタイヤ速回転情報を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。

前記車輪速検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、車輪速検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ(sec)、たとえばΔＴ＝０．０５秒ごとに各タイヤの回転角速度が算出される。

前記車輪速検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。この制御ユニット２には、車両速度検出装置としてＧＰＳ装置３が接続されている。また、車両が荷重状態にあるか否かをドライバーに知らせる荷重状態表示器４、たとえば液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどから構成された表示手段が接続されている。

制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。

前記車両速度は、たとえばＧＰＳ速度計を利用することにより得られる。カーナビゲーションの普及によりＧＰＳ装置が多くの車両に取り付けられるようになった。このことでＧＰＳ装置による測位技術も向上し、現在では速度を算出することに特化した装置（英国Race Logic社製、ＧＰＳ式速度計ＶＢＯＸ）も販売されている。このＧＰＳ情報を用いた速度計による算出速度を前記車両速度として利用することができる。

走行中の車両の動荷重半径（Ｒ）は、その車両の絶対速度（Ｖ）とタイヤの回転角速度（ω）との関係から算出する（Ｖ＝Ｒ・ω）ことができる。

タイヤの動荷重半径（Ｒ）は内圧が低下するにしたがって減少することが知られており、このことを利用してタイヤの内圧低下をタイヤの動荷重半径（Ｒ）の減少から検出することができる。しかしながら、タイヤの動荷重半径（Ｒ）は荷重の増加によっても減少する。ここで、タイヤの回転角速度（ω）の測定値のバラツキに着目し、タイヤ回転角速度（ω）は、路面の凹凸のみでなく荷重の大きさによってそのバラツキの大きさが変わることを発見した。本発明は、動荷重半径の測定値が基準値より小さくなったと判断したとき、その原因が荷重によるものなのか、内圧が低下したためなのかを、その測定値のバラツキの大きさから判断するものである。

すなわち、荷重が大きい状態では、路面入力に対し車両の変動量が小さくなるため、角速度のバラツキも小さくなる傾向があることがわかった。この性質を利用し、動荷重半径が小さくなったと判断された場合、そのときの動荷重半径測定値のバラツキの大きさが通常積載状態に比べ小さくなっている場合は、荷重の影響による動荷重半径の減少と判断し、荷重の増加と判定する。なお、動荷重半径測定値のバラツキの大きさが通常積載状態とほぼ同様、または一定の基準値より大きい場合は、荷重の増加とは判定されず、タイヤ空気圧低下と判定される。

ここに説明した技術的事項に基づいて、タイヤの動荷重半径を算出し、車両の荷重状態を推定するための計算プログラムの一実施の形態を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１、Ｓ２で車輪の回転速度検出装置の出力信号に基づいて各車輪の回転速度を取得（算出）する。

ステップＳ３、Ｓ４で、ＧＰＳ情報に基づく車両の走行速度を取得する。

ステップＳ５で、各車輪の回転速度と車両のＧＰＳ速度から各車輪の動荷重半径を算出する。

ステップＳ６では、各種の走行条件において、動荷重半径、ＧＰＳ速度、時刻などの組み合わせを取得してデータベース化し、かつデータベースの初期化を行なう。

ステップＳ７では、特定の速度域にある場合の動荷重半径の平均値とバラツキを算出する。

ステップＳ８では、前記動荷重半径の平均値を、動荷重半径減少判定のための基準値と比較し、該基準値より大きい場合はタイヤ空気圧の低下および車両の荷重増加のいずれも生じていないとして、荷重増加の判定を行なわず、再測定のルーチンに戻す。前記動荷重半径の平均値が該基準値より小さいと判定された場合は、ステップＳ９において、前記動荷重半径の平均値のバラツキの指標である標準偏差σを荷重判定基準値と比較し、該基準値より小さい場合は、ステップＳ１０にて荷重増加判定を行なう。

次に、本発明にかかわる計算プログラムの別の実施の形態を図４のフローチャートに基づいて説明する。本実施の形態によれば、車両における荷重増加と内圧低下を区別して判定することができる。

ステップＳ５で、車輪の回転速度の算出時刻とＧＰＳ速度の算出時刻のいずれか一方について、他方と同時刻での数値を内挿計算し、互いに同時刻での数値を算出して同期化を行なう。

ステップＳ６で、各車輪の回転速度とのＧＰＳ速度から各車輪の動荷重半径を算出する。

ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９で、ＧＰＳ位置情報の時間変化率を算出し、これに基づいて坂路の上昇、下降速度、ハンドリングによる右旋、左旋角速度などの走行条件に関する数値を算出する。加速度、減速度については、ステップＳ４、Ｓ９のどちらで算出してもよい。

ステップＳ１０では、各種の走行条件において、動荷重半径、ＧＰＳ速度、位置情報変化率などの組み合わせを取得してデータベース化し、かつデータベースの初期化を行なう。このデータベースには、各種の判定基準値もともにデータベースする。

ステップＳ１１では、走行条件が、定速度走行、平坦路走行、直線走行などの条件を満たすかどうかをそれぞれの判定基準値と比較し、実際の走行中に得られたデータがタイヤ内圧検出に適したデータであるかどうかの判定を行ない、不適切なデータである場合はタイヤ内圧検出用のデータとして使わずに排除し、再測定のルーチンに戻す。動荷重半径の変化率についても基準値と比較し、不安定な走行条件や路面状態が検出される場合は、タイヤ内圧検出用データから排除する。

ステップ１２では、前記動荷重半径の平均値を、動荷重半径減少判定のための基準値と比較し、該基準値より大きい場合はタイヤ空気圧の低下および車両の荷重増加のいずれも生じていないとして、荷重増加の判定を行なわず、再測定のルーチンに戻す。前記動荷重半径の平均値が該基準値より小さいと判定された場合は、ステップＳ１３において、ＧＰＳ速度に応じて速度毎にデータベース化された動荷重半径の初期値と動荷重半径の測定値との差（ｄ）を算出する。

ステップ１４では、ステップ１３で算出された差（ｄ）を基準値と比較し、差（ｄ）が基準値よりも小さければ再測定ルーチンに戻す。差（ｄ）が基準値よりも大きければ、ステップ１５にて、動荷重半径の前輪平均値と後輪平均値とを比較し、前輪と後輪との差が小さい場合には、ステップＳ１６でタイヤ空気圧低下の警報を行なう。差（ｄ）が基準値よりも大きい場合には、ステップＳ１７において、前記動荷重半径の平均値のバラツキの指標である標準偏差σを荷重判定基準値と比較し、該基準値より小さい場合は、ステップＳ１８にて荷重増加警報を行ない、該基準値より小さい場合にはステップＳ１９で低μ路警報を行なう。

図５は、動荷重半径の測定（算出）の精度を向上させるために測定値の平均値を用いる方法、および平均値の算出に採用するデータを選別するために統計的手法を用いる場合の計算プログラムのフローチャートである。

ステップＳ１〜Ｓ１１までは、図４のフローチャートと同等の計算過程を示している。

ステップＳ１２では、動荷重半径の測定値をＧＰＳ速度の階層に応じて層別（分類）する。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で層別された動荷重半径の測定値を速度階層毎にＮ個（例えば３００個）ずつ蓄積する。

ステップＳ１４では、ステップＳ１３でＮ個ずつ蓄積した各ＧＰＳ速度階層毎の動荷重半径データのばらつきを母分散判定し、分散値（σ²）が基準値より小さい場合に有効データとする。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４で有効とされたデータに基づいて動荷重半径の平均値を算出する。

ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出した動荷重半径の平均値を初期値と比較し、差が小さいときは、再測定のルーチンに戻す。差が大きいときは、ステップ１７にて、動荷重半径の前輪平均値と後輪平均値とを比較し、前輪と後輪との差が小さい場合には、ステップＳ１８でタイヤ空気圧低下の警報を行なう。差（ｄ）が基準値よりも大きい場合には、ステップＳ１９において、前記動荷重半径の平均値のバラツキの指標である標準偏差σを荷重判定基準値と比較し、該基準値より小さい場合は、ステップＳ２０にて荷重増加警報を行ない、該基準値より大きい場合にはステップＳ２１で低μ路警報を行なう。

実施例１
タイヤの回転角速度を検知するために、ＡＢＳ制御に用いる回転速度情報を用い、回転角速度に換算した。また、車両の絶対速度を得るためにＧＰＳ速度計（Race Logic社製）を取り付け、シリアルデータとして直接ＰＣに出力されるようにした。これら２つの情報を５０ｍｓｅｃ毎にデジタルデータとして同期してＰＣに取り込めるようにした。

以下に示すテスト条件によりテスト走行を行い、タイヤ回転角速度および車両速度の２つの情報から動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に算出した。測定結果を図６〜９に示す。なお、図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図６〜８のデータをヒストグラムを用いて表したものであり、横軸は車輪の動荷重半径、縦軸は度数を示す。

＜テスト条件＞
車両：ＦＦ車
タイヤ：１８５／７０Ｒ１４ＳＰ２００
路面：平坦アスファルト路（住友ゴム工業（株）、岡山テストコース内）、４０ｋｍ／ｈ付近の直線走行状態のみ検出
走行条件：（１）基準内圧で１名乗車
（２）４輪とも２５％減圧し、１名乗車
（３）基準内圧で４名乗車＋トランクに１ｋＮ積載

測定データは次のとおりであった（蓄積データ数：Ｎ＝２９８（約３００個））。なお、測定値のバラツキの違いを検出するため代表値としてσを算出した。

動荷重半径平均値（ｍｍ） σ（ｍｍ）
（ａ）基準内圧で１名乗車 301.01(100％) 0.488
（ｂ）４輪とも２５％減圧し、１名乗車 300.18(99.72％) 0.497
（ｃ）基準内圧で４名乗車 300.36(99.78％) 0.384
＋トランクに１ｋＮ積載

動荷重半径減少判定基準を正常値の９９．８％以下とすると、（ｂ）も（ｃ）も動荷重半径減少と判断される。ここで（ｂ）は内圧の低下により動荷重半径が減少しており、（ｃ）は荷重の増加により動荷重半径が減少している。

荷重増加判定基準をσ＜０．４とすると、（ｂ）はσ＞０．４なので荷重増加とは判定されず、（ｃ）はσ＜０．４なので荷重増加と判定できる。

本発明の路面状態推定装置の一実施の形態を示すブロック図である。図１の路面状態推定装置の電気的構成を示すブロック図である。本発明にかかわる車両の荷重状態を検知するための計算プログラムの一実施の形態を示すフローチャートである。本発明にかかわる車両の荷重状態を検知するための計算プログラムの別の実施の形態を示すフローチャートである。動荷重半径の測定（算出）の精度を向上させるために測定値の平均値を用いる方法、および平均値の算出に採用するデータを選別するために統計的手法を用いる場合の計算プログラムのフローチャートである。基準内圧で１名乗車の場合における車輪の動荷重半径の測定値の分布を示すグラフである。４輪とも２５％減圧した場合における車輪の動荷重半径の測定値の分布を示すグラフである。基準内圧で４名乗車の場合における車輪の動荷重半径の測定値の分布を示すグラフである。（ａ）図６のグラフに対応するヒストグラムを示す。（ｂ）図７のグラフに対応するヒストグラムを示す。（ｃ）図８のグラフに対応するヒストグラムを示す。

符号の説明

１車輪速検出手段
２制御ユニット
３ＧＰＳ装置
３ａＧＰＳアンテナ
４荷重状態表示器

Claims

車両に装着された車輪の動荷重半径を用いた車両の荷重状態推定方法であって、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する工程、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する工程、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する工程
を含む車両の荷重状態推定方法。
前記車輪の動荷重半径の平均値が、ＧＰＳを用いて取得した情報から算出された車両速度および車輪の回転情報から得られた車輪速から算出される請求項１記載の車両の荷重状態推定方法。
車両に装着された車輪の動荷重半径を用いた車両の荷重状態推定装置であって、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手段、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手段、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する手段
を含む車両の荷重状態推定装置。
コンピュータに、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手順、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手順、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさから車両の荷重状態を推定する手順
を実行させて車両の荷重状態を推定するためのプログラム。
車両に装着された車輪の動荷重半径を用いたタイヤ空気圧低下警報方法であって、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する工程、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する工程、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する工程
を含むタイヤ空気圧低下警報方法。
車両に装着された車輪の動荷重半径を用いたタイヤ空気圧低下警報装置であって、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手段、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手段、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する手段
を含むタイヤ空気圧低下警報装置。
コンピュータに、
走行中の車両において、特定の速度範囲における車輪の動荷重半径を測定または算出し、蓄積する手順、
蓄積された車輪の動荷重半径の平均値を求め、該平均値を基準値と比較する手順、および
該平均値が基準値より小さい場合において、該平均値からの車輪の動荷重半径のデータのバラツキの大きさを算出し、該バラツキの大きさからタイヤの内圧の低下を判定する手順
を実行させて車両のタイヤ空気圧低下を警報するためのプログラム。