JP7076479B2 - 車両用タイヤの空気圧状況を診断するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用タイヤの空気圧の状態を診断するための方法に関する。そのような方法は、限定はしないが、自動車に有利に適用することができる。

本明細書の残りの部分において、「車輪」および「タイヤ」の概念は等価である。

本発明は、間接的方法を使用して、自動車のタイヤのうちの少なくとも１つの空気圧の状態を検出することの範囲内にある。

一般に、タイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）には、タイヤの圧力の減少の場合に、運転者が空気圧不足のタイヤに再び空気を入れるかまたは空気圧不足のタイヤを交換することを遅滞なく着手できるように、運転者に直ちに警告する目的がある。そのような手段により、
－ 空気圧不足によって引き起こされるＣＯ_２排出量の低減、
－ タイヤの耐用年数の向上、および
－ パンクのリスクを低減させることによる乗客の安全性の向上
が可能になる。

現在のＴＰＭＳ解決策または直接的方法は、車両の車輪の各バルブに設置された圧力センサの使用に基づいて、実時間で圧力値および温度値を測定している。これらの解決策の欠点は、
－ タイヤがそのようなセンサの設置に適していなければならない、
－ 圧力センサが、不具合のリスクおよび検出の失敗を最小にするために定期保守を必要とする、
－ 圧力センサがかなり大きい製造コストおよびメインテナンスコストを追加する
ことである。

圧力センサなしの最近の解決策（間接的ＴＰＭＳ）は、ＣＡＮバスに存在する信号（ハンドル角度、角速度、エンジン回転速度、および加速）の分析に基づいて、空気圧不足を検出するためのシステムを装備することを提案している。しかしながら、これらの最近の解決策または間接的方法は現在の解決策よりも複雑であり、それらを微調整することが困難である。間接的ＴＰＭＳは、多数の設定パラメータを使用する空気圧不足検出アルゴリズムからなる。これらのパラメータのすべてを最適化し、得られた最終設定を検証するために、運転フェーズに対応する多数の試験から生じる大きいデータベースが企画された。それゆえに、このデータベース全体にわたるシステムのシミュレーション時間により、ＴＰＭＳの検出アルゴリズムの手作業の微調整は、複雑で、退屈で、時間のかかる作業になる。

車輪の角速度に基づく間接的ＴＰＭＳシステムは、とりわけ、２つのタイプの検出アルゴリズムからなる。

第１の検出アルゴリズムは、角速度信号に基づく車輪の動的半径の比較分析に基づく。具体的には、動的半径の減少は、車輪の角速度の増加の直接的な結果を有する。パンク検出システム（ＰＤＳ）として知られるこのアルゴリズムは、車輪の圧力降下の効果的な検出を可能にする。

第２のアルゴリズムは、角速度信号のスペクトル分析に基づく。圧力の降下が、車両および車輪の振動の固有振動数の減少を引き起こし、角速度信号に現われることが見いだされている。このアルゴリズムは、いくつかの車輪の空気抜けを検出することができ、長い走行時間の後に累積した圧力のわずかな消失を検出するのに非常に有用である。このシステムは、拡散検出システム（ＤＤＳ）として知られている。

拡散検出アルゴリズムＤＤＳの実験および検証との関連で、数百回の運転試験が、一群の車両に対して、空気圧不足の有無にかかわらず、１つまたは複数の車輪に実行された。

車輪信号に基づいて、現存のアルゴリズムは、車輪ごとに速度を再構築し、次いで、この速度からの前記車輪のねじれ振動数を計算する。

前車輪および後車輪のねじれの振動数に関する統計的研究は、２つの車輪の一方が空気圧不足である場合、全く同一の車軸システムの車輪で著しい振動数差を示した。

本発明による車輪の空気圧の状態を診断するための方法によって、他の車輪との相関を排除することにより、車両の全く同一の車軸システムの他の車輪の空気圧の状態と比較して車輪の空気抜けの状態を検出することが可能になる。

本発明の対象は、第１のタイヤおよび第２のタイヤを含む車両車軸システムのタイヤの空気抜けの状態を診断するための方法である。

本発明による方法の主な特徴は、その方法が、次のステップ、すなわち、
－ 第１のタイヤのねじれ振動数Ｆ_１および第２のタイヤの第２のねじれ振動数Ｆ_２を決定するステップと、
－ 第１のタイヤのねじれ振動数Ｆ_１と第２のタイヤのねじれ振動数Ｆ_２との間の差ΔＦを決定するステップと、
－ 前記タイヤの一方が他方のタイヤと比較して空気圧不足である確率を、他方のタイヤに対する一方のタイヤの空気圧不足を表す、相対差の閾値に対する前記差ΔＦの絶対値の比を計算することによって評価するステップと
を含むことである。

そのような方法は、一方のタイヤが同じ車軸システムの他方のタイヤと比較して空気圧不足である確率の決定に基づいており、前記方法は、主要なパラメータとして、前記車軸システムの各車輪のねじれ振動数を使用する。閾値は、同じ車軸システムの他方の車輪と比較して一方の車輪の著しい空気圧不足を表す。具体的には、２つの車輪のねじれ振動数間の差は、空気圧不足の検出を確実にするために十分に大きくなければならない。

有利には、タイヤのねじれ振動数を決定するステップは、前記タイヤの速度に基づいて実行される計算ステップからなる。

好ましくは、各タイヤの速度は、車輪信号に基づいてアルゴリズムによって再構築される。

好ましくは、２つのタイヤのねじれ振動数間の差を決定するステップは、所与の期間Ｔ_{ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ}にわたる前記差を平均化することによって実行される。

有利には、平均化のステップは、次式の

に基づいて実行される。

有利には、閾値は、１つまたは複数の車輪が空気圧不足であることの有無にかかわらず一群の車両への多数の運転試験から生じ、この閾値は、前記試験中に観察された最大相対差に対応する。

好ましくは、本発明による診断方法は、各タイヤの圧力をセンサによって測定し、次いで、前記センサを使用して得られた各タイヤの空気圧の状態と前記タイヤのねじれ振動数から得られたものとを比較することを有するチェックするステップによって補足される。

本発明による診断方法は、学習する必要がなく、各車輪のねじれ振動数を計算するための既存のアルゴリズムに基づいて実行されるという利点を有する。その上、本発明による診断方法は、少数の設定パラメータを利用しているので微調整が容易であるという利点を有する。最後に、本発明による診断方法は、空気圧不足を迅速におよび非常に信頼性高く検出できるという利点を有する。

本発明による診断方法の好ましい実施形態の詳細な説明が、次の図を参照して以下に与えられる。

空気抜けなしに全く同一の車軸システムの２つの車輪に対して得られたある期間にわたるねじれ振動数の図である。 全く同一の車軸システムの２つの車輪に対して得られたある期間にわたるねじれ振動数の図であり、２つの車輪の一方は著しく空気圧不足である。

本発明による診断方法は、自動車の全く同一の車軸システムの２つの車輪の一方の空気圧不足を検出することを可能にし、この検出は、前記車軸システムの各車輪のねじれ振動数の分析に基づいて実行される。

車両は前車軸システムおよび後車軸システムを含み、各車軸システムは左側車輪および右側車輪を含むと仮定されている。

拡散検出アルゴリズムＤＤＳの実験および検証との関連で、数百回の運転試験が、一群の車両に対して、空気圧不足の有無にかかわらず、１つまたは複数の車輪に実行された。

それにより、車輪信号に基づいて、現存のアルゴリズムは、車輪ごとの速度を再構築し、次いで、前記速度から前記車輪のねじれ振動数を計算する。

前車輪および後車輪のねじれの振動数に関する統計的研究は、２つの車輪の一方が空気圧不足である場合、全く同一の車軸システムの車輪で著しい振動数差を示した。

具体的には、図１を参照すると、全く同一の車軸システムの２つの車輪が空気抜けを被っていないかまたは著しく空気圧不足でない場合、ある期間にわたる前記車輪のねじれ振動数の変動は、事実上同一である。

対照的に、図２を参照すると、２つの車輪の一方が他方の車輪と比較して約３０％の空気抜けを被っている場合、ある期間にわたるねじれ振動数の値の差が観察され、この差は所与の期間の間一定のままである。具体的には、著しい空気抜けを被った車輪のねじれ振動数は、空気抜けを被っていない車輪よりも非常に低い。

車輪の空気圧不足を検出するために、次のステップ、すなわち、
－ 全く同一の車軸システム／車軸に関する振動数の差を、次式に基づいて計算するステップであり、
ΔＦ＝Ｆ_１－Ｆ_２
ここで、Ｆ_１は左側車輪のねじれ振動数であり、Ｆ_２は右側車輪のねじれ振動数である、計算するステップと、
－ 検出周期Ｔ_{ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ}にわたる振動数の差を、次式の

に基づいて平均化するステップと、
－ 検出ごとに、全く同一の車軸システムの左側車輪および右側車輪の空気抜けの確率Ｐ_１およびＰ_２を、それぞれ、次式に基づいて評価するステップであり、
ΔＦ_ａｖ＞０である場合、

およびＰ_２＝０であり、
ΔＦ_ａｖ＜０である場合、
Ｐ_１＝０および

である、評価するステップと
が実施される。

パラメータＴｈｒｅｓｈは、他方のタイヤに対する一方のタイヤの空気圧不足に対応する２つの車輪のねじれ振動数間の相対差の閾値を表す。

このパラメータの選択は、提案する方法が適切に機能するために非常に重要である。このパラメータの値は、確率値Ｐ１およびＰ２が０と１との間にあることを保証するように選ばれるべきである。通常、多数の実際の試験を実行してデータベースを作成した後、得られた最大相対差が、閾値として選ばれることになる。このＴｈｒｅｓｈパラメータの最終値は、車両ごとに異なることになることに留意されたい。加えて、Ｔｈｒｅｓｈパラメータを選ぶために使用されるデータベースは、本発明による方法が一定レベルの頑強性を確実に有するように、異なる運転条件の下で、例えば、異なる質量により実行された試験の結果を有すべきである。

この方法の設定パラメータは、次の
－ 振動数値を程度の差はあっても平滑化し、この方法への雑音の影響を制限することになる、ねじれ振動数の計算の忘却係数、
－ 比較的短く、したがって、この方法の利点となり得る、検出時間、
－ 必要とされる頑強性条件に応じて調節することができる、差の閾値
である。

Claims (7)

1. 第１のタイヤおよび第２のタイヤを含む車両車軸システムのタイヤの空気抜けの状態を診断するための方法であって、前記方法が、
   － 前記第１のタイヤのねじれ振動数Ｆ_１および前記第２のタイヤの第２のねじれ振動数Ｆ_２を決定するステップと、
   － 前記第１のタイヤの前記ねじれ振動数Ｆ_１と前記第２のタイヤの前記ねじれ振動数Ｆ_２との間の差ΔＦを決定するステップと、
   － 前記タイヤの一方が他方のタイヤと比較して空気圧不足である確率を、他方のタイヤに対する一方のタイヤの空気圧不足を表す、相対差の閾値に対する前記差ΔＦの絶対値の比を計算することによって評価するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. タイヤの前記ねじれ振動数を決定する前記ステップが、前記タイヤの速度に基づいて実行される計算ステップからなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 各タイヤの前記速度が、車輪信号に基づいてアルゴリズムによって再構築されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記２つのタイヤの前記ねじれ振動数間の前記差を決定する前記ステップが、所与の期間Ｔ_{ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ}にわたり前記差を平均化することによって実行されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記平均化のステップが、次式の
   

   

   に基づいて実行されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記閾値が、１つまたは複数の車輪が空気圧不足であることの有無にかかわらず一群の車両への多数の運転試験から生じ、前記閾値が、前記試験の間に観察された最大相対差に対応することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各タイヤの圧力をセンサによって測定し、次いで、前記センサを使用して得られた各タイヤの空気圧の状態と前記タイヤの前記ねじれ振動数から得られたものとを比較することを有するチェックするステップによって補足されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
   

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