JPH11241969A - タイヤの空気圧検出方法及び空気圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤが異種タイヤと交換された場合でも正
確にタイヤ空気圧を検出する。 【解決手段】 車両のタイヤＴＲの振動周波数成分を含
む振動電気信号を出力する振動電気信号出力手段ＢＳ
と、該振動電気信号出力手段が出力した振動電気信号
を、３つ以上の所定周波数について、時間的に局在する
基本ウェーブレット関数ｍｗを基底とし、スケールパラ
メータａによって拡大・縮小したウェーブレット関数に
て、時間位置を示すシフトパラメータｂに従ってウェー
ブレット変換し、該ウェーブレット変換によってウェー
ブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）を演算するウェーブレット変
換手段ＷＴと、該ウェーブレット変換手段が演算したウ
ェーブレット係数の所定時間毎の平均値を演算し、各所
定周波数でのウェーブレット係数の所定時間毎の平均値
を用いて近似曲線を二次以上で最小二乗法で求めてこの
近似曲線の定数を抽出する定数抽出手段ＶＣと、該定数
抽出手段が抽出した定数に基づき前記タイヤの空気圧を
推定する空気圧推定手段ＰＥとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、車両のタ
イヤの空気圧検出方法及び空気圧検出装置に関し、特に
時間的に局在する基本ウェーブレット関数を基底とする
ウェーブレット関数を利用したタイヤの空気圧検出方法
及び空気圧検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のタイヤ空気圧検出装置は、特開
平９−１２６９３２号公報にて提案されている。このも
のは、常時、タイヤの空気圧を検出することを目的と
し、車両のタイヤの振動周波数成分を含む振動電気信号
を出力する振動電気信号出力手段と、この振動電気信号
出力手段が出力した振動電気信号を、時間的に局在する
基本ウェーブレット関数を基底とし、スケールパラメー
タによって拡大・縮小したウェーブレット関数にて、時
間位置を示すシフトパラメータに従ってウェーブレット
変換し、このウェーブレット変換によってウェーブレッ
ト係数を演算するウェーブレット変換手段と、このウェ
ーブレット変換手段が演算したウェーブレット係数の態
様に基づきタイヤの共振周波数を抽出する共振周波数抽
出手段と、この共振周波数抽出手段が抽出した共振周波
数に基づきタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段と
を備えてなる。

【０００３】上記ウェーブレット変換によるウェーブレ
ット係数は共振周波数付近の複数の所定周波数において
求め、そしてこのウェーブレット係数の態様から、所定
時間毎に最大周波数を抽出し、これら最大周波数のうち
一定時間内における度数が最多の最大周波数を共振周波
数として抽出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タイヤ
の共振周波数はタイヤにより異なるため（ホイールを含
めて、種類、メーカが異なれば異なる）、上記公報にて
提案されているタイヤ空気圧検出装置においては、タイ
ヤが新車時のタイヤとは異なるタイヤに交換された場
合、ウェーブレット変換によるウェーブレット係数を求
める所定周波数とタイヤの共振周波数にずれが生じ、検
出精度が低下するという問題がある。

【０００５】この出願の発明は、上記問題を解決するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、車両のタイヤの振動周波数成分を含む振動電気信
号を出力し、該振動電気信号を、３つ以上の所定周波数
について、時間的に局在する基本ウェーブレット関数を
基底とし、スケールパラメータによって拡大・縮小した
ウェーブレット関数にて、時間位置を示すシフトパラメ
ータに従ってウェーブレット変換し、該ウェーブレット
変換によってウェーブレット係数を演算し、該ウェーブ
レット係数の所定時間毎の平均値を演算し、各所定周波
数でのウェーブレット係数の所定時間毎の平均値を用い
て近似曲線を二次以上で最小二乗法で求めてこの近似曲
線の定数を抽出し、該定数に基づき前記タイヤの空気圧
を推定することを特徴とするタイヤの空気圧検出方法で
ある。

【０００７】この出願の請求項２の発明は、図１の構成
の概要を示したように、車両のタイヤＴＲの振動周波数
成分を含む振動電気信号を出力する振動電気信号出力手
段ＢＳと、該振動電気信号出力手段ＢＳが出力した振動
電気信号を、３つ以上の所定周波数について、時間的に
局在する基本ウェーブレット関数ｍｗを基底とし、スケ
ールパラメータａによって拡大・縮小したウェーブレッ
ト関数にて、時間位置を示すシフトパラメータｂに従っ
てウェーブレット変換し、該ウェーブレット変換によっ
てウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）を演算するウェーブ
レット変換手段ＷＴと、該ウェーブレット変換手段ＷＴ
が演算したウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）の所定時間
毎の平均値を演算し、各所定周波数でのウェーブレット
係数の所定時間毎の平均値を用いて近似曲線を二次以上
で最小二乗法で求めてこの近似曲線の定数を抽出する定
数抽出手段ＶＣと、該定数抽出手段が抽出した定数に基
づき前記タイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段ＰＥ
とを備えたことを特徴とするタイヤの空気圧検出装置で
ある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この出願の発明の一実施形
態に係るタイヤ空気圧検出装置を使用したタイヤ空気圧
警報装置について図を参照しながら説明する。図２にお
いて、車両１の各タイヤＴＲには、その回転速度を検出
する車輪速度検出器として、車輪速度センサ（代表して
２で表す）が配設されている。この車輪速度センサ２と
しては、例えば各車輪の回転に伴って回転する歯付ロー
タと、このロータの歯部に対向して設けられたピックア
ップから成る周知の電磁誘導式のセンサで、各車輪の回
転速度に対応したデジタル信号を出力するように構成さ
れたものが用いられるが、他の方式のものでもよい。図
４は車輪速度の変化の一例を示すもので、振動成分を抽
出すると図５に示す状態となる。各車輪速度センサ２は
電子制御ユニット３に接続されており、車輪速度センサ
２の出力信号が電子制御ユニット３のマイクロコンピュ
ータ２０に供給され、このマイクロコンピュータ２０に
て、後述するタイヤＴＲの空気圧の低下が判定され、判
定結果に応じて警報装置４が駆動されるように構成され
ている。

【０００９】マイクロコンピュータ２０は一般的な構成
で、入力ポート２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ
２４、及び出力ポート２５等がコモンバスを介して相互
に接続されて成り、車輪速度センサ２の出力信号が入力
ポート２１から入力され、ＣＰＵ２２にて処理されて、
出力ポート２５から警報装置４に出力されるように構成
されている。また、マイクロコンピュータ２０に対しウ
ェーブレット関数（例えばガボール関数）１１が設定さ
れている。マイクロコンピュータ２０においては、ＲＯ
Ｍ２３は図３に示したフローチャートに対応したプログ
ラムを記憶し、ＣＰＵ２２は図示しないイグニッション
スイッチが閉成されている間当該プログラムを実行し、
ＲＡＭ２４は当該プログラムの実行に必要な変数データ
を一時的に記憶する。

【００１０】ここで、この出願の発明の前提となるウェ
ーブレット変換及びこの出願で使用する用語について定
義を明らかにする。先ず、ウェーブレット変換の基底と
なる関数を基本ウェーブレット関数ｈ（ｔ）といい、二
乗可積分関数でそのノルムは正規化されているとし、少
なくとも時間領域で局在する。この基本ウェーブレット
関数ｈ（ｔ）は、アドミシブル条件と呼ばれる下記数１
式が成立するものとして表すことができる。この数１式
は信号の直流分（平均値）が零であることを表してい
る。

【００１１】

【数１】

【００１２】そして、下記の数２式に示すように基本ウ
ェーブレット関数をａ倍のスケール変換した後、原点を
ｂだけシフトすることによってウェーブレット関数が設
定される。

【００１３】

【数２】

【００１４】而して、解析対象の関数をｆ（ｔ）とした
ときのウェーブレット関数は下記の数３式に示すように
定義される。この式で、Ｆ（ａ，ｂ）はウェーブレット
係数、＜＞は内積、＊は復素共役を表す。

【００１５】

【数３】

【００１６】尚、解析に用いるウェーブレット関数はア
ナライジングウェーブレット（基本ウェーブレット関
数）と呼ばれ、ガボール関数等種々の関数が用いられて
いる。例えば、下記数４式に示すガボール関数の一種で
あるＭｏｒｌｅｔのウェーブレットは、微分係数が不連
続となるような特異点を有する信号の解析に好適なアナ
ライジングウェーブレットとして知られている。

【００１７】

【数４】

【００１８】マイクロコンピュータ２０においては、後
述するようにタイヤＴＲの空気圧の低下が判定され、判
定結果が警報装置４に出力される。この警報装置４は、
タイヤＴＲの空気圧が低下したと判定されたとき、例え
ばランプ（図示せず）が点灯するように構成されてい
る。あるいは、表示／又は音によって空気圧の低下を報
知することとしてもよい。

【００１９】上記のように構成された本実施形態のタイ
ヤ空気圧警報装置においては、電子制御ユニット３によ
りタイヤＴＲの空気圧の検出に係る一連の処理が行われ
る。即ち、イグニッションスイッチ（図示せず）が閉成
されると図３のフローチャートに対応したプログラムの
実行が開始し、所定のサイクル時間（例えば５ミリ秒）
で繰返される。先ず、ステップ１０１にてマイクロコン
ピュータ２０のイニシャル処理が行われ、各種の演算値
がクリアされる。そして、ステップ１０２にて車輪速度
センサ２の出力信号に基づき車輪速度演算が行われ、こ
れがタイヤＴＲの振動周波数成分を含む振動電気信号と
して空気圧の推定に供される。

【００２０】次にステップ１０３においては、車輪速度
センサ２の出力の振動電気信号が、例えば前述の解析対
象の関数ｆ（ｔ）としてマイクロコンピュータ２０に入
力し、このマイクロコンピュータ２０にて、周波数のス
ケールパラメータａ（スケール（ａ））に対して、シフ
トパラメータｂ（時間位置（ｂ））に従ってウェーブレ
ット変換が行われ、ウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）が
演算される。即ち、関数ｆ（ｔ）に対する基本ウェーブ
レット関数の畳み込み積分が行われる。

【００２１】図６は、ウェーブレット解析によるウェー
ブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）の態様を示すもので、ウェー
ブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）の大きさを同図に示すように
等高線模様で区別している。尚、これを三次元表示する
と図７に例示したようになる（何れの図においてもスケ
ールパラメータａは対数表示したものであるが、図６と
図７は直接対応するものではない）。ウェーブレット関
数としては、例えばガボール関数、メキシカンハット関
数、フレンチ関数、ハール関数等がある。

【００２２】ステップ１０３におけるウェーブレット演
算は、共振周波数付近の３つの所定周波数、例えば３０
Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚにおいて実施され、周波数３
０Ｈｚでのウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）_３０、周波
数４０Ｈｚでのウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）_４０、
及び周波数５０Ｈｚでのウェーブレット係数Ｆ（ａ，
ｂ）_５０が求められる。尚、ウェーブレット演算を実施
する所定周波数は３つに限定されるものではなく、４つ
以上の所定周波数で実施することとしてもよい。

【００２３】次いでステップ１０４において、ステップ
１０３で求められたウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）
_３０、Ｆ（ａ，ｂ）_４０、Ｆ（ａ，ｂ）_５０の各々につ
いて、一定時間（例えば２０秒）毎の平均値ＡＦ（ａ，
ｂ）_３０、ＡＦ（ａ，ｂ）_４０、ＡＦ（ａ，ｂ）_５０が
演算される。

【００２４】次いでステップ１０５において、ウェーブ
レット係数平均値ＡＦ（ａ，ｂ）_３０、ＡＦ（ａ，ｂ）
_４０、ＡＦ（ａ，ｂ）_５０を通る近似二次曲線を求める
波形近似処理が行われる。つまり、ウェーブレット係数
平均値ＡＦ（ａ，ｂ）_３０、ＡＦ（ａ，ｂ）_４０、ＡＦ
（ａ，ｂ）_５０を用いて、下記の数５式における定数ｋ
１、ｋ２、ｋ３が最小二乗法で算出される。

【００２５】

【数５】

【００２６】ここで、ｆは周波数であり、定数ｋ３はウ
ェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）の最大値を表し、定数ｋ
２はウェーブレット係数Ｆ（ａ，ｂ）の最大値における
周波数を表し、定数ｋ１の逆数（１／−ｋ１）は周波数
幅の特徴量を表す。図９は定数ｋ１、ｋ２、ｋ３と、走
行路面の良悪及びタイヤ空気圧との関係を示す。

【００２７】次いでステップ１０６にて初期化終了か否
かが判定され、初期化終了でなければステップ１０７に
進み、ステップ１０５にて最小二乗法で算出された定数
ｋ２が共振周波数として初期設定された後、ステップ１
０２に戻る。

【００２８】また、ステップ１０６の判定の結果、初期
化終了であれば、ステップ１０８に進みステップ１０５
で算出された定数ｋ２が共振周波数として抽出され、タ
イヤＴＲの空気圧が低下したか否かが判定される。具体
的には、ステップ１０５で算出された定数ｋ２がステッ
プ１０７にて設定された共振周波数初期値と比較され、
ステップ１０５で算出された定数ｋ２が共振周波数初期
値に対して一定周波数（例えば４Ｈｚ）以上下回るとき
には、タイヤＴＲの空気圧が低下したと判定される。而
して、タイヤＴＲの空気圧が低下していなければ、ステ
ップ１０２に戻り上記の処理が繰返されるが、ステップ
１０８にて空気圧低下と判定されると、ステップ１０９
に進み警報装置４に対し空気圧警報信号が出力され、警
報装置４では例えばランプ（図示せず）を点灯すること
によって警報が行われる。

【００２９】尚、ステップ１０８においては、ステップ
１０５で算出された定数ｋ２がステップ１０７にて初期
設定された共振周波数に対して一定周波数数以上下回る
ときにタイヤＴＲの空気圧が低下したと判定することと
したが、ステップ１０７にてステップ１０５で算出され
た定数Ｋ１及びｋ２を初期設定し、ステップ１０５で算
出された定数Ｋ２がステップ１０７にて初期設定された
共振周波数に対して一定周波数以上下回りかつステップ
１０５で算出した定数ｋ１の絶対値がステップ１０７に
て初期設定された定数ｋ１の絶対値に対して一定値以上
(例えば１．５倍以上)であるときにタイヤＴＲの空気圧
が低下したと判定することとしてもよいし、ステップ１
０７にてステップ１０５で算出された定数ｋ１を初期設
定し、ステップ１０８においては、ステップ１０５で算
出された定数ｋ１の絶対値がステップ１０７で初期設定
された定数ｋ１の絶対値に対して一定値以上（例えば２
倍以上）であるときにタイヤＴＲの空気圧が低下したと
判定することとしてもよいし、ステップ１０７にてステ
ップ１０５で算出された定数ｋ３を初期設定し、ステッ
プ１０８においては、ステップ１０５で算出された定数
ｋ３がステップ１０７で初期設定された定数ｋ３に対し
て一定値以上（例えば２倍以上）であるときにタイヤＴ
Ｒの空気圧が低下したと判定することとしてもよい。

【００３０】また、ステップ１０３のウェーブレット演
算にはＦＩＲ（有限インパルス応答）型フィルタで構成
されるウェーブレットフィルタを用いるのが通例である
が、マイクロコンピュータの負担を軽減するため、ウェ
ーブレット変換と同じインパルス応答又は周波数応答を
持つＩＩＲ（無限インパルス応答）型フィルタを組合わ
せて用いることができる。ＩＩＲ型フィルタの組合わせ
については、例えばガボール関数をマザー関数として用
いた場合、実部と虚部とに分けられるため、実際には√
（（実部）^２＋（虚部）^２）で求める必要があるが、｜
実部｜＋｜虚部｜と、ｍａｘ（｜実部｜、｜虚部｜）
と、ローパス｜実部｜と、ローパス｜虚部｜の何れかで
求めることとしてもよく、これによりマイクロコンピュ
ータの負担を更に軽減することができる。

【００３１】更に、ステップ１０８においてステップ１
０５で算出された定数ｋ２をそのまま共振周波数とした
が、路面入力やタイヤ等の外乱により最小二乗法で共振
周波数を抽出しずらい時があるので、定数ｋ１の絶対値
が一定値以上であれば定数ｋ２を共振周波数とすること
としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】この出願の発明は、タイヤの振動周波数
成分を含む電気信号に対し、３つ以上の所定周波数につ
いて、ウェーブレット変換し、各所定周波数でのウェー
ブレット係数の所定時間毎の平均値を用いて近似曲線を
二次以上で最小二乗法で求めてこの近似曲線の定数を抽
出し、該定数に基づき前記タイヤの空気圧を推定するの
で、タイヤが新車時のタイヤとは異なるものに交換され
た場合でも正確に空気圧を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明に係るタイヤ空気圧検出装置の
構成の概要を示すブロック図である。

【図２】この出願の発明の一実施形態に係るタイヤ空気
圧検出装置を使用したタイヤ空気圧警報装置の全体構成
を示す図である。

【図３】図２の装置におけるタイヤ空気圧警報の処理を
示すフローチャートである。

【図４】車輪速度の変化状況の一例を示すグラフであ
る。

【図５】車輪速度の振動状態の一例を示すグラフであ
る。

【図６】この出願の発明の一実施形態における共振周波
数の抽出に供するウェーブレット係数の態様の一例を示
すグラフである。

【図７】ウェーブレット係数の一例を三次元で示すグラ
フである。

【図８】定数ｋ１、ｋ２、ｋ３の求め方を示すグラフで
ある。

【図９】定数ｋ１、ｋ２、ｋ３と、走行路面の良悪及び
タイヤ空気圧との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・車両 ２・・・車輪速度センサ ３・・・電子制御ユニット ４・・・警報装置 ２０・・・マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のタイヤの振動周波数成分を含む振
   動電気信号を出力し、該電気信号を、３つ以上の所定周
   波数について、時間的に局在する基本ウェーブレット関
   数を基底とし、スケールパラメータによって拡大・縮小
   したウェーブレット関数にて、時間位置を示すシフトパ
   ラメータに従ってウェーブレット変換し、該ウェーブレ
   ット変換によってウェーブレット係数を演算し、該ウェ
   ーブレット係数の所定時間毎の平均値を演算し、各所定
   周波数でのウェーブレット係数の所定時間毎の平均値を
   用いて近似曲線を二次以上で最小二乗法で求めてこの近
   似曲線の定数を抽出し、該定数に基づき前記タイヤの空
   気圧を推定することを特徴とするタイヤの空気圧検出方
   法。
2. 【請求項２】 車両のタイヤの振動周波数成分を含む振
   動電気信号を出力する振動電気信号出力手段と、該振動
   電気信号出力手段が出力した振動電気信号を、３つ以上
   の所定周波数について、時間的に局在する基本ウェーブ
   レット関数を基底とし、スケールパラメータによって拡
   大・縮小したウェーブレット関数にて、時間位置を示す
   シフトパラメータに従ってウェーブレット変換し、該ウ
   ェーブレット変換によってウェーブレット係数を演算す
   るウェーブレット変換手段と、該ウェーブレット変換手
   段が演算したウェーブレット係数の所定時間毎の平均値
   を演算し、各所定周波数でのウェーブレット係数の所定
   時間毎の平均値を用いて近似曲線を二次以上で最小二乗
   法で求めてこの近似曲線の定数を抽出する定数抽出手段
   と、該定数抽出手段が抽出した定数に基づき前記タイヤ
   の空気圧を推定する空気圧推定手段とを備えたことを特
   徴とするタイヤの空気圧検出装置。