JP5606502B2 - タイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明はタイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラムに関する。さらに詳しくは、走行中の車両のタイヤの捻り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タイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラムに関する。

自動車が安全に走行できるための要素の１つとして、タイヤの空気圧をあげることができる。空気圧が適正値よりも低下すると、操縦安定性や燃費が悪くなり、タイヤバーストの原因となる場合がある。このため、タイヤ空気圧の低下を検出し、運転者に警報を出して適切な処置を促すタイヤ空気圧警報装置（Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＴＰＭＳ）は、環境の保護や運転者の安全性の確保という見地から重要な技術である。

従来の警報装置は、直接検知型と間接検知型の２つに分類できる。直接検知型は、タイヤホイール内部に圧力センサを組み込むことでタイヤの空気圧を直接計測するものである。空気圧の低下を高精度に検出することができる一方で、専用のホイールが必要となることや実環境での耐故障性能に問題があることなど、技術的、コスト的な課題を残している。

一方、間接検知型はタイヤの回転情報から空気圧を推定する方法であり、動荷重半径（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｏａｄｅｄ Ｒａｄｉｕｓ；ＤＬＲ）方式と、共振周波数（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ＲＦＭ）方式に細分類することができる。このうち、ＲＦＭ方式は、ＤＬＲ方式における問題点（車輪回転速度の相対比較を基本原理とすることから、４輪同時減圧が検出できないなどの問題点）を解決できるものとして種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。

特許文献１〜２記載の発明などにおけるＲＦＭ方式は、タイヤの捻り共振周波数が減圧により低下するという特性を利用し、タイヤの回転速度情報又は回転加速度情報からタイヤの捻り共振周波数を時系列推定することにより当該タイヤの空気圧低下を検出するものである。

特開２０１０−０２３５４６号公報 特開２０１０−０２３６７３号公報

ところが、車両が周期的にうねりが続くような路面を走行している場合、そのときの車速によっては周期的なノイズ（周期ノイズ）がタイヤの捻り共振周波数付近に発生することがある。この場合、ＡＲモデルなどで時系列推定された共振周波数は、かかる周期ノイズに引っ張られてしまい、本来のタイヤの捻り共振周波数とは異なる値となる。その結果、前記ＴＰＭＳにおいて誤報や未警報となってしまう惧れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、路面からの周期ノイズの影響を排除又は抑制してタイヤ空気圧低下の誤報や未警報をなくすことができるタイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラムを提供することを目的としている。

（１）本発明の第１の観点に係るタイヤ空気圧低下検出装置（以下、単に「検出装置」ともいう）は、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、
前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段と、
推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

本発明の検出装置では、相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されているので、路面からの周期ノイズの影響を排除又は抑制してタイヤ空気圧低下の誤報や未警報をなくすことができる。

（２）本発明の第２の観点に係る検出装置は、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、
前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段と、
推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（３）本発明の第３の観点に係る検出装置は、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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段と、
推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（４）本発明の第４の観点に係る検出装置は、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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段と、
推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（５）前記（１）〜（４）の検出装置において、捻り共振周波数付近の周波数帯だけを通過させるバンドパスフィルタを更に備えており、
前記相関算出手段は、前記バンドパスフィルタを通過した回転加速度情報の時系列での相関を算出することが好ましい。

（６）本発明の第５の観点に係るタイヤ空気圧低下検出方法（以下、単に「検出方法」ともいう）は、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回転加速度情報演算工程と、
前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出工程と
推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を含んでおり、
前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止することを特徴としている。

本発明の検出方法では、相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するので、路面からの周期ノイズの影響を排除又は抑制してタイヤ空気圧低下の誤報や未警報をなくすことができる。

（７）本発明の第６の観点に係る検出方法は、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回転加速度情報演算工程と、
前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出工程と
推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を含んでおり、
前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止することを特徴としている。

（８）本発明の第７の観点に係る検出方法は、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回転加速度情報演算工程と、
この回転加速度情報演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出工程と
推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を含んでおり、
前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止することを特徴としている。

（９）本発明の第８の観点に係る検出方法は、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回転加速度情報演算工程と、
この回転加速度情報演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出工程と
推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を備えており、
前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止することを特徴としている。

（１０）前記（６）〜（９）の検出方法において、前記相関算出工程は、捻り共振周波数付近の周波数帯だけを通過させるバンドパスフィルタを通過した回転加速度情報の時系列での相関を算出することが好ましい。

（１１）本発明の第９の観点に係るタイヤ空気圧低下検出プログラム（以下、単に「プログラム」ともいう）は、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、前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（１２）本発明の第１０の観点に係るプログラムは、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、前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（１３）本発明の第１１の観点に係るプログラムは、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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段、推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

（１４）本発明の第１２の観点に係るプログラムは、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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止するように構成されていることを特徴としている。

本発明の検出装置、方法及びプログラムによれば、路面からの周期ノイズの影響を排除又は抑制してタイヤ空気圧低下の誤報や未警報をなくすことができる。

本発明の検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１に示される検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 ランダムな路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示す図である。 同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との相関を示す図である。 進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示す図である。 同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との相関を示す図である。 進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の他の例を示す図である。 同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との相関を示す図である。 進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示す図である。 前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度との相関を示す図である。 実施例１における推定捻り共振周波数の時系列変化を示す図である。 図１１においてＡ〜Ｃで示される付近における前輪と後輪の車輪加速度スペクトルを示す図である。 前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度の相関（寄与度）の時系列変化を示す図である。 実施例１における前輪の推定捻り共振周波数の時系列変化を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラム実施の形態を詳細に説明する。
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。

前記車輪速度検出手段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、パルスの数から回転角速度及び車輪速度を測定するための車輪速センサや、ダイナモのように回転を利用して発電を行い、この電圧から回転角速度及び車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段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、例えばタイヤが減圧していることを表示するための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、ドライバーによって操作することができる初期化ボタン４、及びタイヤ減圧であることをドライバーに知らせる警報器５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インターフェース２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、この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が読み出されたりするＲＡＭ２ｄとから構成されている。

前記車輪速度検出手段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」ともいう）が出力される。そして、この車輪速パルスを所定の周期ΔＴ（ｓｅｃ）、例えばΔＴ＝０．００５秒で再サンプリングすることにより、車輪速信号の時系列データを得ることができる。着目するタイヤの捻り方向の共振周波数は数十Ｈｚ付近に現れるため、ナイキスト周波数内にそれが含まれるようにサンプリング周期を設定する必要がある。

本実施の形態に係る検出装置は、車輪速度検出手段（回転速度情報検出手段）１と、この車輪速度検出手段１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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段と、推定された捻り共振周波数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で主に構成されている。前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止するように構成されている。そして、本実施の形態に係るプログラムは、前記制御ユニット２にインストールされており、当該制御ユニット２を、回転加速度情報演算手段、共振周波数推定手段、相関算出手段、及び判定手段として機能させる。

捻り共振周波数は、例えば回転加速度情報を２次の自己回帰（Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ；ＡＲ）モデルに基づいて時系列解析を行うことで推定することができる。そして、得られる捻り共振周波数が、初期化時に算出された捻り共振周波数よりも所定の閾値を超えて小さくなったときに、タイヤが減圧していると判定し、前記警報器５により警報が発せられる。

本発明は、捻り共振周波数の変化に着目してタイヤ空気圧の低下を判定するに際し、車両が走行する路面の周期的なうねりによってタイヤの捻り共振周波数付近に周期ノイズが発生し、これが原因で誤報や未警報が惧れがあることに鑑み、当該周期ノイズが発生した場合に、捻り共振周波数の推定を停止することを特徴としている。

車両がランダムな凹凸やうねりを有する路面を走行している場合、当該路面からの入力はランダムであるので、フロントタイヤとリヤタイヤが「今」、すなわち或る瞬間に接地している路面間の周波数成分に相関関係はないはずである。しかし、例えば車両の進行方向に沿って等間隔で周期的に変化する路面上を当該車両が走行した場合、フロントタイヤとリヤタイヤが「今」接地している路面間の周波数成分に相関が出てくる可能性がある。この周波数成分が、本来の捻り共振周波数に近い周波数で現れると、時系列で推定している共振周波数の値が前記周波数成分に引っ張られ、本来の捻り共振周波数を推定することができなくなり、それがタイヤ空気圧低下検出装置の誤報や未警報につながる。

図３は、ランダムな路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示す図であり、図４は、同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度（ｆｒｏｎｔ ａｃｃ）とリヤタイヤの車輪加速度（ｒｅａｒ ａｃｃ）との相関を示す図である。図３〜４より、車両がランダムな凹凸やうねりを有する路面を走行している場合、フロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との間には相関関係がほとんどないことが分かる。なお、図３及び後出する図５において、「ｌ／ｖ（ｓｅｃ）」はホイールベースｌ（ｍ）を車両速度ｖ（ｍ／ｓ）で除したものであり、前輪通過後、同じ場所を後輪が通過するまでの時間を示している。

図５は、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示す図であり、図６は、同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との相関を示す図である。図５において、「ｆ」は周期的に変化するフロントタイヤの車輪加速度の１周期を示している。図５〜６より、車両が、その進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合、前記うねりの周期によってはフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との間には相関が出てくる可能性があることが分かる。

以上のことから、前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度の相関を求めることで、周期的なうねりを有する路面であるか否かを判定できることができる。
前後輪の車輪加速度の相関を求める具体的な方法としては、例えば、以下の方法を例示することができる。
（Ａ）右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関（相関係数Ｒ又は寄与度Ｒ^２）をそれぞれ算出する方法。この場合、右側の車輪の前後輪について算出された相関と、右側前後輪について予め実験走行により求めておいた所定の閾値とを比較するとともに、左側の車輪の前後輪について算出された相関と、同じく左側前後輪について予め実験走行により求めておいた所定の閾値とを比較する。そして、閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止する。すなわち、右輪の前後輪について算出された相関が所定の閾値を超えた場合は、右輪の前後輪について捻り共振周波数の推定が停止される。左輪の前後輪について算出された相関が所定の閾値を超えた場合は、左輪の前後輪についても、捻り共振周波数の推定が停止される。
（Ｂ）左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する方法。すなわち、前輪の左右輪の車輪加速度差と、後輪の左右輪の車輪加速度差との時系列での相関を算出する。そして、算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、４輪すべてについて捻り共振周波数の推定を停止する。

本実施の形態では、前述した路面からの周期ノイズ発生時と未発生時の相関係数Ｒ又は寄与度Ｒ^２を実験により事前に求めておき、その中間に閾値を設定している。そして、例えば前記方法Ａ又はＢにより算出された前後輪の車輪加速度の相関係数又は寄与度が前記閾値よりも大きくなったときに、捻り共振周波数の時系列推定を停止させている。すなわち、相関係数又は寄与度が前記閾値よりも大きくなったときに得られた車輪加速度のデータをリジェクトしている。相関として寄与度Ｒ^２を採用する場合、前記閾値としては、例えば０．０５〜０．３の範囲内の値とすることができる。

前記相関を算出するためのデータ数としては、当該データの数があまりに少ないと精度が低くなり、逆に、データの数が多すぎると、精度が向上するものの推定停止の判断が遅れるため、１００点（４ｍｓ間隔のサンプリングの場合で４００ｍｓ分）〜５００点（４ｍｓ間隔のサンプリングの場合で２ｓ分）程度であることが望ましい。また、当該データ数に相当する適当な大きさの忘却係数を設定した逐次最小二乗法によって前記相関を算出するようにしてもよい。

また、路面からの周期ノイズが捻り共振周波数に近いほどその影響は大きいので、例えば３０〜５０Ｈｚの範囲に捻り共振周波数があるようなタイヤにおいては、３０〜５０Ｈｚのバンドパスフィルタを左右輪の車輪加速度にかけたうえで相関係数又は寄与度の算出をしたほうが望ましい。バンドパスフィルタをしていなければ、捻り共振周波数の推定に悪影響を及ぼさない周波数帯域に周期ノイズがあった場合でも、算出される相関係数の値は大きくなり、正確に共振周波数推定ができるにも拘らず、推定を停止してしまう。しかし、バンドパスフィルタをかけると、捻り共振周波数の推定に悪影響を及ぼさない周波数帯域のデータがリジェクトされ、算出される相関係数の値は大きくならない。この場合、共振周波数の推定が停止されないので、推定機会を無駄に減らすことがなくなる。

ところで、車両の進行方向に沿って周期的なうねりが存在する路面であっても、ホイールベースの大きさによっては、図７〜８に示されるように、前後輪の相関がでないことがある。図７は、図５と同様に、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示しているが、フロントタイヤが凸部の頂上にあるときに、リヤタイヤがゼロの位置（９０°位相がずれている位置）であると、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面であっても前後輪の車輪加速度の相関がでない。図８は、同時刻におけるフロントタイヤの車輪加速度とリヤタイヤの車輪加速度との相関を示す図である。

これに対し、フロントタイヤとリヤタイヤの同時刻での車輪加速度の相関をとるのではなく、今のリヤタイヤの車輪加速度と、過去のフロントタイヤの車輪加速度、例えば１周期又は２周期前のフロントタイヤの車輪加速度との相関をとることで、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面であると判定することが可能な相関がでることがある。

図９は、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を走行している場合におけるフロントタイヤとリヤタイヤの車輪加速度の時系列変化の一例を示している。図９の（ａ）は、図７と同じ図であり、フロントタイヤとリヤタイヤの同時刻での車輪加速度をプロットしている。この場合は、図８に示されるように、進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面であっても前後輪の車輪加速度の相関がでない。これに対し、図９の（ｂ）では、フロントタイヤはリヤタイヤよりも１周期前の車輪加速度をプロットしており、図９の（ｃ）では、フロントタイヤはリヤタイヤよりも２周期前の車輪加速度をプロットしている。この場合、１周期前の車輪加速度をプロットしたときは、図１０の（ａ）に示されるように、前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度との間にあまり相関がでていないが、２周期前の車輪加速度をプロットしたときは、図１０の（ｂ）に示されるように、前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度との間に明らかな相関がでる。図１０の（ａ）の横軸は、リヤタイヤよりも１周期前のフロントタイヤの車輪加速度であり、図１０の（ｂ）の横軸は、リヤタイヤよりも２周期前のフロントタイヤの車輪加速度である。
以上より、上記の場合は、車両の進行方向に沿って周期的なうねりを有する路面を当該車両が走行中であり、捻り共振周波数の推定に影響を及ぼす惧れがある周期ノイズが発生する可能性があることがわかる。

路面からの周期ノイズが捻り共振周波数に近い周波数になると当該捻り共振周波数の推定精度が悪くなるため問題である。具体的には、路面からの入力周波数が３０〜５０Ｈｚに発生すると、前記推定精度が悪化する。この３０〜５０Ｈｚの１周期は２０〜４０ｍｓｅｃである。そこで、車輪速のサンプリング周期が４ｍｓｅｃである場合、１周期で５〜１０点のサンプリングであるので、１点か２点、フロントタイヤのデータをずらすことで、前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度との間に相関がでると考えられる。

そこで、フロントタイヤの車輪加速度の値を２周期前まで記憶させておき、「今」のリヤタイヤの車輪加速度と、フロントタイヤの「今」、「１周期前」及び「２周期前」の車輪加速度との相関をそれぞれ取り、そのいずれかで相関が高くなれば、路面の凹凸又はうねりに周期性があり、捻り共振周波数の推定に悪影響があると判断して、ＡＲモデルによる捻り共振周波数の推定を停止させる。

〔実施例〕
つぎに本発明の検出方法の実施例を説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
[実施例１]
ＦＦ車の前輪に本発明の検出方法を適用した。４ｍｓのサンプリング周期で車輪速度をサンプリングし、３０〜５０Ｈｚのバンドパスフィルタを通したデータに基づき算出された車輪加速度の捻り共振周波数の時系列推定を２次ＡＲモデルにて行った。また、前輪の左右輪の車輪加速度差と後輪の左右輪の車輪加速度差との相関（寄与度）を算出した。寄与度は、前後輪それぞれに対し、２５０点（１秒分）のデータについて算出し、寄与度が０．１より大きい場合のデータをリジェクトした。

[比較例１]
実施例１と同様にして車輪速度のサンプリングを行い、得られた車輪速度に基づき算出された車輪加速度の捻り共振周波数の時系列推定を行った。実施例１とは異なり、寄与度の算出はせず、したがって当該寄与度によるデータのリジェクトは行わなかった。

前述したように、同時刻での前後輪への路面入力は通常独立しているので、前後の車輪加速度は相関がないのが普通である。しかし、車両が周期的に変化する路面上を走行した場合、前後輪に相関がある振動成分となって車輪加速度に現れることがある。この振動成分が本来の捻り共振周波数に近い周波数に現れると、時系列で推定している捻り共振周波数の値が当該振動成分に引っ張られ、本来の捻り共振周波数を推定することができなくなる。

図１１は実施例１における推定捻り共振周波数の時系列変化を示しているが、同図に示されるように、走行後６００ｓ付近に周期的な（７０ｃｍ間隔程度）うねりが路面に現れ、この部分を９０ｋｍ／ｈ程度の速度で走行すると、０．７ｍ÷２５ｍ／ｓ＝０．０２８ｓ毎の周期的な入力となる。これは、１／０．０２８＝３５Ｈｚに相当するので、この周波数付近にピークが出る。

図１２の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１１においてＡ〜Ｃで示される付近における前輪と後輪の車輪加速度スペクトルを示す図である。また、図１３は、前輪の車輪加速度と後輪の車輪加速度の相関（寄与度）の時系列変化を示す図である。図１２の（ａ）及び（ｃ）に示される時間帯では、捻り共振周波数付近にピークが現れていないが、図１２の（ｂ）に示される、走行後６００ｓ付近において捻り共振周波数付近にピーク（長円内参照）が現れている。このピークは、図１３に示される寄与度の時系列変化から、走行後６００ｓ付近に現れた路面の周期的うねりに起因するものであることが分かる。

実施例１及び比較例１で用いた車両のタイヤの捻り共振周波数は４５Ｈｚ付近にあるが、実施例１の場合は、寄与度Ｒ^２が０．１よりも大きくなったときに、捻り共振周波数の推定を停止したため、周期路面による影響を低減させることができ、誤警報とならなかった。図１４は、前輪の推定捻り共振周波数の時系列変化を示しているが、走行後６００ｓ付近において大きな変化が現れていないことが分かる。
これに対し、比較例１の場合は、寄与度の算出はせず、したがって当該寄与度によるデータのリジェクトは行わなかったため、周期路面通過時は当該路面からの振動成分に引っ張られて推定捻り共振周波数が低下し、減圧と判断した結果、誤警報が発せられた。

〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、前述した実施の形態では、タイヤの回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定しているが、タイヤの回転速度情報について捻り共振周波数を時系列推定し、推定された捻り共振周波数に基づいてタイヤの空気圧低下を判定することもできる。この場合においても、相関算出手段により、前後輪について、当該前後輪の回転加速度情報の時系列での相関を算出する。そして、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止する。

１ 車輪速度検出手段
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

Claims (14)

1. 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、
   前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
   右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段と、
   推定された捻り共振周波数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、
   前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止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。
2. 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、
   前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
   前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段と、
   推定された捻り共振周波数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、
   前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止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。
3. 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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
   右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段と、
   推定された捻り共振周波数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、
   前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止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。
4. 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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段と、
   前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段と、
   推定された捻り共振周波数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、
   前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止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。
5. 捻り共振周波数付近の周波数帯だけを通過させるバンドパスフィルタを更に備えており、
   前記相関算出手段は、前記バンドパスフィルタを通過した回転加速度情報の時系列での相関を算出する請求項１〜４のいずれか一項に記載のタイヤ空気圧低下検出装置。
6. 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回転加速度情報演算工程と、
   前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
   右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出工程と
   推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
   を含んでおり、
   前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止することを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
7. 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回転加速度情報演算工程と、
   前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
   前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出工程と
   推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
   を含んでおり、
   前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止することを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
8. 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回転加速度情報演算工程と、
   この回転加速度情報演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
   右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出工程と
   推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
   を含んでおり、
   前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止することを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
9. 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回転加速度情報演算工程と、
   この回転加速度情報演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定工程と、
   前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出工程と
   推定された捻り共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
   を備えており、
   前記共振周波数推定工程は、前記相関算出工程において算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止することを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
10. 前記相関算出工程は、捻り共振周波数付近の周波数帯だけを通過させるバンドパスフィルタを通過した回転加速度情報の時系列での相関を算出する請求項６〜９のいずれか一項に記載のタイヤ空気圧低下検出方法。
11. 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、前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
    前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止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プログラム。
12. 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、前記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捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
    前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止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プログラム。
13. 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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、右輪の前後輪について、および、左輪の前後輪について、前記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の時系列での相関をそれぞれ算出する相関算出手段、推定された捻り共振周波数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、
    前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された各相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、前記閾値を超えた側の前後輪の捻り共振周波数の推定を停止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プログラム。
14. 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得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の捻り共振周波数を時系列推定する共振周波数推定手段、前記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に基づいて左右輪の車輪加速度差を前後輪それぞれについて算出し、算出された左右輪の車輪加速度差を用いて前後輪の当該車輪加速度差の時系列での相関を算出する相関算出手段、及び、推定された捻り共振周波数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、
    前記共振周波数推定手段は、前記相関算出手段により算出された相関が所定の閾値を超えた場合に、捻り共振周波数付近に路面からの周期ノイズが発生したとして、捻り共振周波数の推定を停止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プログラム。

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