JP3328534B2 - タイヤ空気圧異常判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のタイヤの空
気圧の異常を判定するタイヤ空気圧異常判定装置に係
り、更に詳細には車輪の運動状態量としての車輪速に基
づきタイヤ空気圧の異常を判定するタイヤ空気圧異常判
定装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの空気圧とタイヤのばね定数との
間には一定の関係があり、またタイヤのばね定数とタイ
ヤの共振周波数との間には一定の関係があることを利用
し、車輪速信号よりタイヤの振動に起因する車輪速の振
動成分を抽出し、その振動成分に基づきタイヤの上下方
向又は前後方向の共振周波数又はタイヤのばね定数を求
め、これよりタイヤの空気圧を推定しその異常を判定す
るタイヤ空気圧異常判定装置は従来より種々の構成のも
のが提案されている。

【０００３】例えば本願出願人の出願にかかる特開平８
−１５０６９号公報には、各輪の車輪速を検出し、路面
よりタイヤに入力される振動入力の大きさが所定の範囲
内にあるときの車輪速信号に基づき、車輪に対する路面
よりの外乱及びタイヤのばね定数の変化を表すパラメー
タ（タイヤのベルト側部分の角速度及びリム側部分とベ
ルト側部分との間のねじり角）をオブザーバにより求
め、これらの外乱及びパラメータよりタイヤ空気圧（タ
イヤのばね定数）を推定しタイヤ空気圧の異常を判定す
るよう構成されたタイヤ空気圧異常判定装置が記載され
ている。

【０００４】かかるタイヤ空気圧異常判定装置によれ
ば、各輪の車輪速が検出され、路面よりタイヤに入力さ
れる振動入力の大きさが所定の範囲内にあるときの車輪
速信号に基づきタイヤの空気圧の異常が判定されるの
で、圧力センサの如くタイヤの空気圧を直接検出する手
段を要することなくタイヤ空気圧の異常を判定すること
ができ、また路面よりタイヤに入力される振動入力の大
きさに拘らずタイヤ空気圧の異常が判定される場合に比
して高精度にタイヤ空気圧の異常を判定することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし例えば車輌が高
速道路の如き良路を走行する場合の如く、路面よりタイ
ヤに入力される振動入力の大きさが所定の範囲内にあっ
てもその振動レベルが所定の範囲の下限値に近いときに
は、車輪速信号に含まれるノイズ等の影響を受けてタイ
ヤのばね定数の推定値にバラツキが生じ易く、従ってタ
イヤ空気圧の異常判定を精度よく行うためには上記先の
提案にかかるタイヤ空気圧異常判定装置にも更なる改良
が必要である。

【０００６】また一般に、従来のタイヤ空気圧異常判定
装置に於いては、各輪のタイヤ空気圧の異常判定が順次
行われるようになっているので、上述の問題を解消すべ
く所定の範囲の下限値を高く設定すると、タイヤ空気圧
の異常判定の精度を高くすることはできるが、タイヤ空
気圧の異常判定が行われている車輪に路面より入力され
る振動入力の大きさが比較的小さい状況が継続すると、
その車輪のタイヤ空気圧の異常判定の結果が出るまでの
時間が長くなり、そのため他の車輪に路面より入力され
る振動入力の大きさが比較的大きい状況に於いても他の
車輪のタイヤ空気圧の異常判定が長時間行われなくなる
という問題がある。

【０００７】本発明は、先の提案にかかるタイヤ空気圧
推定装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の主要な課題は、車輪速の検出値とオブ
ザーバにより推定されたベルト側部分の角速度との偏差
若しくはねじり角に基づき求められるタイヤの回転振動
のレベルはタイヤの共振レベルを表わすので、タイヤの
回転振動のレベルが比較的大きくなったときには、タイ
ヤの共振レベルが高くノイズ等の影響を受け難いことに
着目し、この回転振動のレベルが比較的大きいときにタ
イヤ空気圧の異常判定を行うことにより、タイヤ空気圧
の異常判定の精度を更に一層向上させることである。

【０００８】本発明の他の課題は、各輪のタイヤ空気圧
の異常判定が順次行われる場合に於いて、タイヤ空気圧
の異常判定の精度を更に一層向上させると共に、一つの
車輪のタイヤ空気圧の異常判定の結果が出るまでの時間
が長くなることに起因して他の車輪のタイヤ空気圧の異
常判定が長時間行われなくなることを防止することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の如き主要な課題
は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輪の運動
状態量としての車輪速を検出する手段と、車輪速の検出
値より車輪に対する外乱を推定すると共にタイヤのばね
定数の変化を表すパラメータとしてタイヤのベルト側部
分の角速度及びリム側部分とベルト側部分との間のねじ
り角を推定するオブザーバと、前記車輪速の検出値と前
記ベルト側部分の角速度との偏差若しくは前記ねじり角
に基づきタイヤの回転振動のレベルを演算する手段と、
前記振動のレベルが基準値以上のときに前記外乱及び前
記パラメータに基づきタイヤ空気圧が異常であるか否か
を判定する手段とを有するタイヤ空気圧異常判定装置に
よって達成される。

【００１０】一般に車輪の運動状態量としての車輪速に
はタイヤの共振振動以外のノイズが含まれているので、
路面より車輪に入力される振動入力の大きさが所定の範
囲内のあるか否によっては、タイヤの共振レベルがタイ
ヤ空気圧の異常判定に適したレベルであるか否かを適確
に判定することが困難である。これに対し車輪速の検出
値（リム側部分の角速度）とベルト側部分の角速度との
偏差若しくはリム側部分とベルト側部分との間のねじり
角に基づき演算されるタイヤの回転振動のレベルはタイ
ヤの共振レベルを良好に示し、従ってこの振動のレベル
によればタイヤ空気圧の異常判定に適した状況であるか
否かを適確に判定することができる。

【００１１】上述の請求項１の構成によれば、車輪速の
検出値とベルト側部分の角速度との偏差若しくはリム側
部分とベルト側部分との間のねじり角に基づきタイヤの
回転振動のレベルが演算され、該振動のレベルが基準値
以上のときに外乱及びパラメータに基づきタイヤ空気圧
が異常であるか否かが判定されるので、タイヤの共振レ
ベルが高く車輪の運動状態量の検出値に含まれるノイズ
の影響等を受けにくい状況に於いてのみタイヤ空気圧の
異常判定が行われ、これによりタイヤ空気圧の異常判定
の精度が更に一層向上される。

【００１２】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、タ
イヤの回転振動のレベルを判定するための基準値は車輌
の走行状態に基づき推定される路面状況に応じて可変設
定されるよう構成される（請求項２の構成）。

【００１３】一般にタイヤの共振レベルは車輌が走行す
る路面が良路であるほど低くなり、ノイズ等の影響に起
因してタイヤ空気圧の異常判定に誤りが生じ易くなる。
またタイヤ空気圧の異常判定を行うべきか否かの判定の
基準値を高く設定すると、誤判定の虞れを低減すること
はできるが、タイヤ空気圧の異常判定の頻度が低くな
り、タイヤ空気圧の異常検出が遅れる虞れが高くなる。

【００１４】請求項２の構成によれば、前記基準値は車
輌の走行状態に基づき推定される路面状況に応じて可変
設定されるので、例えば車輌が良路を走行する場合には
基準値を高めに設定してタイヤ空気圧の誤判定を防止
し、車輌が良路以外を走行する場合には基準値を低めに
設定してタイヤ空気圧の異常判定の頻度が低くなること
を防止することが可能になる。

【００１５】また本発明によれば、上述の他の課題を効
果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、タイ
ヤ空気圧異常判定装置は各輪毎に順次タイヤ空気圧の異
常判定を行い、一つの車輪について前記振動のレベルが
連続して前記基準値未満である回数が基準回数になる
と、前記一つの車輪についてのタイヤ空気圧の異常判定
を中止し、他の一つの車輪についてタイヤ空気圧の異常
判定を行うよう構成される（請求項３の構成）。

【００１６】請求項３の構成によれば、一つの車輪につ
いてタイヤ空気圧の異常判定を行うに適していない状況
である旨の判定回数が基準回数になると、当該車輪につ
いてのタイヤ空気圧の異常判定が中止され、他の一つの
車輪についてタイヤ空気圧の異常判定が行われるので、
例えば一つの車輪に路面より入力される振動レベルが比
較的低いことに起因してその車輪のタイヤ空気圧の異常
判定に長時間を要し、そのため他の車輪についてタイヤ
空気圧の異常判定が長時間行われなくなることを確実に
防止することが可能になる。

【００１７】

【００１８】

【課題を解決するための手段の好ましい態様】 本発明の
一つの好ましい態様によれば、請求項１乃至３の何れか
の構成に於いて、タイヤ空気圧が異常であるか否かを判
定する手段はオブザーバにより推定された外乱、ベルト
側部分の角速度、リム側部分とベルト側部分との間のね
じり角に基づきタイヤのばね定数の変化量を演算し、該
変化量に基づきタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定
するよう構成される（好ましい態様１）。

【００１９】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様１の構成に於いて、タイヤの回転
振動のレベルを演算する手段は、車輪の運動状態量とし
て検出されたリム側部分の角速度とオブザーバにより推
定されたベルト側部分の角速度との偏差の大きさを所定
時間について積算演算するよう構成される（好ましい態
様２）。

【００２０】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様１の構成に於いて、タイヤの回転
振動のレベルを演算する手段は、オブザーバにより推定
されたリム側部分とベルト側部分との間のねじり角の大
きさを所定時間について積算演算するよう構成される
（好ましい態様３）。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を幾つかの実施形態について詳細に説明する。

【００２２】第一の実施形態 図１は本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第一の
実施形態を示す概略構成図であり、図２は車輪の力学モ
デルを示す説明図であり、図３は図１に示されたタイヤ
空気圧判定装置のブロック線図である。

【００２３】図１に於いて、左前輪１０FL、右前輪１０
FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRにはそれぞれ車輪速セ
ンサ１２FL、１２FR、１２RL、１２RRが設けられてお
り、これらの車輪速センサは周知の如く対応する車輪の
車輪速に対応するパルス信号を出力するようになってい
る。一般に車輪はホイールの外周にタイヤが取付けられ
たタイヤ付きホイールであり、従って図２に示されてい
る如く、車輪１０は相対回転可能なリム側部分２０とベ
ルト側部分２２とがねじりばね２４によって連結された
ものと考えられてよいので、各車輪速センサは厳密には
対応する車輪のリム側部分２０の角速度を検出する。

【００２４】また各車輪１２FL〜１２RRにはそのホイー
ルの軸部に作用する制駆動トルクＴd を検出するトルク
センサ１４FL〜１４RRが設けられている。各車輪速セン
サよりのパルス信号及び各トルクセンサよりの制駆動ト
ルク信号はタイヤ空気圧判定装置１６へ入力され、判定
装置１６はこれらの信号に基づき後述の如く各輪のタイ
ヤ空気圧（タイヤのばね定数）を推定により演算すると
共に、車輪のタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定
し、タイヤ空気圧が異常であるときには警報装置１８へ
制御信号を出力することにより車輌の乗員に警報を発す
るようになっている。

【００２５】図３に示されている如く、タイヤ空気圧判
定装置１６は各車輪速センサよりパルス信号を受ける車
輪速演算ブロック２６と、前処理フィルタブロック２８
と、各トルクセンサより制駆動トルク信号を受ける外乱
オブザーバ３０と、相関演算ブロック３２と、正規化許
可判定値演算ブロック３４と、正規化ブロック３６と、
タイヤ空気圧が異常であるか否かを判定する異常判定ブ
ロック３８とを有している。

【００２６】尚タイヤ空気圧判定装置１６は実際には例
えば中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、リードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
と、入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコ
モンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ
であってよく、このことは後述の他の実施形態について
も同様である。

【００２７】車輪速演算ブロック２６は車輪速センサ１
２FL〜１２RRより供給されるパルス信号に基づき車輪速
（リム側部分の回転速度）を演算し、前処理フィルタブ
ロック２８は車輪速演算ブロック２６により演算された
車輪速のうちタイヤ空気圧の判定に適した所定の周波数
範囲内にあるものを抽出する。

【００２８】外乱オブザーバ３０は図２に示された車輪
１０のモデルに基づいて構成されている。車輪１０は慣
性モーメントＪ_R のリム側部分２０と慣性モーメントＪ
_B のベルト側部分２２とがばね定数Ｋのねじりばね２４
により接続されたものとして車輪をモデル化すれば、下
記の（１）〜（３）の状態方程式が成立し、これによっ
て線形システムが構成される。

【数１】Ｊ_R ω_R ′＝−Ｋθ_RB＋Ｔ₁ ・・・（１） Ｊ_B ω_B ′＝ Ｋθ_RB−Ｔ_d ・・・（２） θ_RB′＝ω_R −ω_B ・・・（３） ただし、 ω_R ：リム側部分２０の角速度 ω_R ′：リム側部分２０の角加速度 ω_B ：ベルト側部分２２の角速度 ω_B ′：ベルト側部分２２の角加速度 θ_RB ：リム側部分２０とベルト側部分２２との間のね
じり角 Ｔ₁ ：トルクセンサ１４により検出される制駆動トル
ク Ｔ_d ：路面からの外乱トルク

【００２９】尚実際の車輪にはリム側部分２０とベルト
側部分２２との間にダンパが存在するが、その影響は比
較的小さいので、この実施形態に於いてはその存在が無
視されている。

【００３０】上記状態方程式をベクトル及び行列を用い
て表せば下記の（４）式となる。

【数２】

【００３１】ここでタイヤの空気圧が変化し、ねじりば
ね２４のばね定数がＫからＫ＋ΔＫに変化したとする
と、車輪１０の運動は下記の（５）式にて表される。

【数３】

【００３２】即ちばね定数ＫがΔＫだけ変化することは
正常なタイヤに（５）式の右辺の最終項にて表される外
乱が加えられるのと等価である。この外乱にはばね定数
Ｋの変化量ΔＫの情報が含まれており、またばね定数Ｋ
はタイヤの空気圧に応じて変化するので、この外乱を推
定することによってタイヤの空気圧の変化量を推定する
ことができる。この外乱の推定に外乱オブザーバの手法
が用いられるのであり、今路面からのトルクＴ_d をも外
乱として扱うことにすれば、推定されるべき外乱ｗは下
記の（６）式にて表される。

【数４】

【００３３】しかし理論上外乱［ｗ］の中の一つの要素
しか推定することができないため、（６）式の第二要素
を外乱ｗ₂ とし、この外乱ｗ₂ を下記の（７）式にて定
義すれば、車輪１０の状態方程式は下記の（８）式の如
くになり、従って外乱オブザーバはこの（８）式に基づ
いて構成される。

【００３４】

【数５】 ｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RB・・・（７）

【数６】

【００３５】外乱オブザーバは外乱をシステムの状態変
数の一つとして推定するものである。そこで（７）式の
外乱ｗ₂ をシステムの状態に含めるために、推定される
べき外乱のダイナミックスを下記の（９）式にて近似す
る。

【数７】ｗ₂ ′＝０・・・（９）

【００３６】この近似は外乱の連続的な滑らかな変化を
それに沿う階段状の変化に近似（零次近似）することを
意味し、外乱オブザーバ３０の外乱推定速度を推定され
るべき外乱の変化に比べて十分早くすればこの近似は十
分に許容される。上記（９）式より、外乱ｗ₂ をシステ
ムの状態変数に含めると下記の（１０）式の拡張系が構
成される。

【数８】

【００３７】この（１１）式に於いて［ω_B θ_RB ｗ
₂ ］^T が検出することができない状態変数である。従っ
てこのシステムに基づいて外乱オブザーバ３０を構成す
れば外乱ｗ₂ と元々測定できない状態変数ω_B 、θ_RBと
を推定することができる。

【００３８】記述を簡単にするために（１０）式のベク
トル及び行列を分解して次のように表すこととする。

【数９】

【００３９】このとき、状態［ｚ］＝［ω_B θ_RB ｗ
₂ ］^T を推定する最小次元オブザーバの構成は下記の
（１１）式にて表される。

【数１０】 ［ｚ_p ′］＝［Ａ₂₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₂₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₂ ］［ｕ］＋［Ｇ］｛ ［ｘ_a ′］−（［Ａ₁₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₁₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₁ ］［ｕ］）｝＝（ ［Ａ₂₁］−［Ｇ］［Ａ₁₁］）［ｘ_a ］＋（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｚ_p ］ ＋［Ｇ］［ｘ_a ′］＋（［Ｂ₂ ］−［Ｇ］［Ｂ₁ ］）［ｕ］・・・（１１） ただし、 ［ｚ_p ］ ：［ｚ］の推定値 ［ｚ_p ′］：推定値［ｚ_p ］の変化率 ［Ｇ］ ：外乱オブザーバ３０の推定速度を決めるゲ
イン

【００４０】また、真値［ｚ］と推定値［ｚ_p ］との誤
差［ｅ］を［ｅ］＝［ｚ］−［ｚ_p］とおき、誤差
［ｅ］の変化率を［ｅ′］とすると、下記の（１２）式
の関係が得られる。

【数１１】 ［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・（１２）

【００４１】これは外乱オブザーバ３０の推定特性を表
しており、行列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値
が外乱オブザーバ３０の極となる。オブザーバゲイン
［Ｇ］は推定速度が所定の速度になるように決定されれ
ばよい。

【００４２】尚以上に於いては外乱ｗ₂ が前記（７）
式、即ちｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ
_RBにて表されるものとして、外乱オブザーバ３０のうち
ねじりばね２４のばね定数ＫがΔＫ変化した場合の外乱
ｗ₂ を推定する部分の構成について説明したが、外乱オ
ブザーバ３０のうちベルト側部分２２の慣性モーメント
Ｊ_B がＪ_B ＋ΔＪ_B に変化した場合の外乱や、外乱オブ
ザーバ３０のうちリム側部分２０の慣性モーメントＪ_R
がＪ_R ＋ΔＪ_R に変化した場合の外乱を推定する部分も
同様にして構成することができる。

【００４３】相関演算ブロック３２は、外乱オブザーバ
３０により推定された外乱ｗ₂ の推定値ｗ_2p及びねじり
角θ_RBの推定値θ_RBp に基づき、後述の如く外乱ｗ₂ の
推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関Ｃ（ｗ
_2p，θ_RBp ）及びねじり角推定値θ_RBp の自己相関Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）を演算する。

【００４４】正規化許可判定値演算ブロック３４は、外
乱オブザーバ３０により推定されたベルト側部分２２の
角速度ω_B の推定値ω_Bpと車輪速センサ１２FL〜１２RR
よりのパルス信号より車輪速として演算されたリム側部
分２０の角速度ω_R とに基づき、後述の如くベルト側部
分２２とリム側部分２０との間の相対回転振動のレベル
である正規化許可判定値Ｄを演算する。

【００４５】正規化ブロック３６は、正規化許可判定値
Ｄが基準値ＤＳ（正の定数）以上であるか否かを判定
し、ＤがＤＳ以上であるときには正規化のための比、即
ち下記の（１３）式に従って自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）に対する相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）の比として
Ｌ_K 値を演算し、ＲＡＭのＬ_K 値メモリに格納する。

【数１２】 Ｌ_K ＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）・・・（１３）

【００４６】異常判定ブロック３８は、Ｌ_K 値メモリに
格納されているＬ_K 値に基づきばね定数の変化量ΔＫを
演算し、この変化量に基づきタイヤの空気圧が異常であ
るか否かを判定する。

【００４７】即ちＬ_K 値とばね定数の変化量ΔＫとの間
には前記（８）式に基づき求められる下記の（１４）式
にて表される関係がある。

【数１３】 Ｌ_K ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B ・・・（１４）

【００４８】ただし、Ｃ₀ はＣ（Ｔ_dp，θ_RBp ）／Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）にて表される値であり、ばね定数Ｋ
の変化とは無関係であるので、タイヤ空気圧が正常の状
態で予め求めておくことによって補償することができ
る。また、Ｃ（Ｔ_dp，θ_RBp ）は外乱トルクＴ_d の推定
値とねじり角θ_RBの推定値との相互相関を表している。

【００４９】ＲＯＭには予めＬ_K とΔＫとの関係がばね
定数変化テーブルとしてＲＯＭに格納されており、従っ
てＬ _K 値メモリに格納されているＬ_K ＝Ｃ（ｗ_2p，θ
_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に基づいてねじりばね２
４のばね定数Ｋの変化量ΔＫが演算される。そして変化
量ΔＫがＲＯＭに格納されている基準値ΔＫ₀ と比較さ
れ、変化量ΔＫが負の定数である基準値ΔＫ0 より小さ
い場合にはタイヤの空気圧が異常に低いと判定されて警
報装置１８により警報が発せられる。

【００５０】以上の説明より解る如く、車輪速センサ１
２FL〜１２RR及び車輪速演算ブロック２６により車輪の
運動状態量としての車輪速を検出する手段の機能が達成
され、外乱オブザーバ３０によりオブザーバの機能が達
成され、正規化許可判定値演算ブロック３４により所定
時間に於けるタイヤの回転振動のレベルを演算する手段
の機能が達成され、相関演算ブロック３２、正規化ブロ
ック３６、及び異常判定ブロック３８によりタイヤ空気
圧が異常であるか否かを判定する手段の機能が達成され
る。

【００５１】図４はこの第一の実施形態のタイヤ空気圧
判定装置１６により実行されるタイヤ空気圧異常判定ル
ーチンを示すゼネラルフローチャートである。尚図４に
示されたフローチャートによるタイヤ空気圧の異常判定
は例えば左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の順に繰り返
し実行される。

【００５２】まずステップ１０に於いてはタイヤ空気圧
の異常判定が行われるべき車輪の車輪速を示すパルス信
号及び制駆動トルクを示す信号の読み込みが行われ、ス
テップ２０に於いては車輪速を示すパルス信号に基づき
車輪速Ｖwiが演算され、ステップ３０に於いては車輪速
信号に対し前処理フィルタ処理、即ち所定の上限及び下
限カットオフ周波数にてバンドパスフィルタ処理が行わ
れる。

【００５３】ステップ４０に於いてはｉが１インクリメ
ントされ、ステップ５０に於いてはｉが基準値Ｎa （１
００〜１０００程度の正の一定の整数）であるか否かの
判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１
０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ６０に
於いてｉが０にリセットされる。

【００５４】ステップ７０に於いては車輪速Ｖwi及び対
応する制駆動トルクに基づき外乱オブザーバ３０につい
て上述した外乱オブザーバの処理が行われ、これにより
外乱ｗ2 の推定値ｗ2p、タイヤのばね定数の変化を表す
パラメータとしてのベルト側部分２２の角速度ωB の推
定値ωBp及びねじり角θRBの推定値θRBp が求められ
る。

【００５５】ステップ８０に於いては相関演算ブロック
３２について上述した相関演算が図５に示されたフロー
チャートに従って行われ、これにより外乱ｗ₂ の推定値
ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ
_RBp ）及びねじり角推定値θ_RBp の自己相関Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）が演算される。

【００５６】ステップ９０に於いては正規化許可判定値
Ｄが下記の（１５）式に従ってベルト側部分２２の角速
度ω_B の推定値ω_Bpとリム側部分２０の角速度ω_R （検
出値）との偏差の自乗積和値として演算される。

【数１４】Ｄ＝Σ（ω_Bp−ω_R ）² ・・・（１５）

【００５７】ステップ１００に於いては正規化許可判定
値Ｄがその基準値ＤＳ（正の定数）以上であるか否かの
判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１
１０に於いて以上の各ステップに於いて演算されたデー
タがクリアされ、肯定判別が行われたときにはステップ
１２０に於いて正規化ブロック３６について上述した正
規化処理が行われ、これにより自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）に対する相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）の比として
Ｌ_K 値が演算されると共に、Ｌ_K 値に基づきタイヤのば
ね定数の変化量ΔＫが演算される。

【００５８】ステップ１３０に於いてはばね定数の変化
量ΔＫがその基準値ΔＫ₀ （負の定数）未満であるか否
かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはそのま
まステップ１５０へ進み、肯定判別が行われたときには
ステップ１４０に於いて警報装置１８へ制御信号が出力
された後ステップ１５０へ進む。ステップ１５０に於い
ては以上の各ステップに於いて演算されたデータがクリ
アされると共に、タイヤ空気圧の異常判定が行われるべ
き次ぎの車輪が選定され、しかる後ステップ１０へ戻
る。

【００５９】また上述のステップ８０の相関演算ルーチ
ンは図５に示されたフローチャートに従って以下の如く
実行される。

【００６０】ステップ８１に於いてはステップ７０に於
いて演算された現時点の外乱推定値Ｗ_2p(j) 及びねじり
角推定値θ_RBp(j)が読込まれ、ステップ８２に於いては
下記の（１６）式に従って相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）が
演算される。即ち外乱推定値ｗ_2p(j) とねじり角推定値
θ_RBp(j)との積が演算され、その積が相互相関Ｃ
（ｗ_2p，θ_RB）に加算される。ただし最初にステップ８
２が実行される際には相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）が０
であるため、相互相関メモリに外乱推定値ｗ_2p(j) とね
じり角推定値θ_RBp(j)との積が格納されるのみである。

【数１５】 Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）＋ｗ_2p(j) ・θ_RBp(j)・・・（１６）

【００６１】同様にステップ８３に於いては下記の（１
６）式に従って自己相関Ｃ（θ_RBp，θ_RBp ）が演算さ
れる。即ちねじり角推定値θ_RBp(j)の二乗が演算され、
自己相関メモリの自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に加算
される。

【数１６】 Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）＝Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）＋θ_RBp(j) ² ・・・（１７）

【００６２】ステップ８４に於いては整数ｊが１インク
リメントされ、ステップ８５に於いては整数ｊがＮｂ
（正の一定の整数）になったか否かの判定が行われ、否
定判別が行われたときにはステップ１０へ戻り、肯定判
別が行われたときにはステップ８６に於いてｊが０にリ
セットされることにより相関演算ルーチンを終了し、次
ぎのステップ９０へ進む。

【００６３】以上の説明より解る如く、ステップ１０及
び２０により図３の車輪速演算ブロック２６の機能が達
成され、ステップ３０により前処理フィルタブロック２
８の機能が達成され、ステップ７０により外乱オブザー
バ３０の機能が達成され、ステップ８０により相関演算
ブロック３２の機能が達成される。またステップ９０に
より正規化許可判定値演算ブロック３４の機能が達成さ
れ、ステップ１００〜１１０により正規化ブロック３６
の機能が達成され、ステップ１３０及び１４０により異
常判定ブロック３８の機能が達成される。

【００６４】かくして第一の実施形態によれば、ステッ
プ１０〜７０に於いて外乱オブザーバの処理により外乱
ｗ₂ 、ベルト側部分２２の角速度ωB の推定値ωBp、及
びねじり角θ_RBが推定され、ステップ８０に於いて外乱
ｗ₂ の推定値ｗ_2p及びねじり角θ_RBの推定値θ_RBp に基
づき、外乱ｗ₂ の推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBpと
の相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）及びねじり角推定値θ
_RBp の自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）が演算される。

【００６５】そしてステップ９０に於いて整数ｊが０よ
りＮｂになるまでの所定時間に於けるベルト側部分２２
の角速度ωB の推定値ωBpとリム側部分２０の角速度ω
R （検出値）との偏差の自乗積和値としてベルト側部分
２２とリム側部分２０との間の相対回転振動のレベルで
ある正規化許可判定値Ｄが演算され、ステップ１００に
於いて正規化許可判定値Ｄが基準値ＤＳ以上であると判
定されたときにのみステップ１２０に於いて正規化が行
われ、ステップ１３０及び１４０のタイヤ空気圧の異常
判定が行われる。

【００６６】従ってこの実施形態によれば、正規化許可
判定値Ｄは外乱オブザーバ処理により推定されたベルト
側部分２２の回転速度と検出されたリム側部分２０の回
転速度との間の偏差の大きさの積算値として演算され、
この値はタイヤの共振レベルを示すので、タイヤの共振
レベルが高く車輪速信号に含まれるノイズの影響等を受
けにくい状況に於いてのみタイヤ空気圧の異常判定を行
い、これにより車輪速信号に含まれるノイズ等に起因し
てタイヤ空気圧が誤って異常であると判定されることを
防止し、タイヤ空気圧の異常判定を高精度に行うことが
できる。

【００６７】またこの実施形態によれば、正規化許可判
定値Ｄは上記（１５）式に従ってベルト側部分２２の角
速度ω_B の推定値ω_Bpとリム側部分２０の角速度ω_R と
の偏差の自乗積和値として演算されるので、ステップ７
０の外乱オブザーバ処理により演算されたベルト側部分
２２の角速度ω_B の推定値ω_Bpを有効に利用することが
できる。

【００６８】第二の実施形態 図６は本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第二の
実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定ルーチンを示す
ゼネラルフローチャートである。尚図６に於いて図４に
示されたステップに対応するステップには図４に於いて
付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されて
いる。

【００６９】この実施形態のステップ１０２及び１０４
以外の各ステップはそれぞれ第一の実施形態の場合と同
様に実行され、ステップ１００に於いて否定判別が行わ
れたときにはステップ１０２に於いてカウンタのカウン
ト値Ｃdsが１インクリメントされ、ステップ１０４に於
いてカウント値Ｃdsが基準値Ｃdso （正の一定の整数）
であるか否かの判別が行われる。このステップに於いて
肯定判別が行われたときにはステップ１５０へ進み、否
定判別が行われたときにはステップ１１０へ進む。尚基
準値Ｃdso は正規化許可判定値Ｄとその基準値ＤＳとの
偏差Ｄ−ＤＳの関数であってもよい。

【００７０】かくして第二の実施形態によれば、第一の
実施形態の場合と同様、車輪速信号に含まれるノイズ等
に起因してタイヤ空気圧が誤って異常であると判定され
ることを防止してタイヤ空気圧の異常判定を高精度に行
うと共に、外乱オブザーバ処理により演算されたベルト
側部分２２の角速度ω_B の推定値ω_Bpを有効に利用して
正規化許可判定値Ｄを演算することができる。

【００７１】またこの実施形態によれば、ステップ１０
０に於ける否定判別の回数Ｃdsが基準値Ｃdso になる
と、ステップ１５０に於いてタイヤ空気圧の異常判定が
行われる車輪が他の車輪に選定されるので、他の車輪の
タイヤの共振レベルが比較的高いにも拘らず、タイヤ空
気圧の異常判定が行われている車輪のタイヤの共振レベ
ルが低いレベルにて継続することに起因して他の車輪の
タイヤ空気圧の異常判定が長時間行われなくなることを
確実に防止することができる。

【００７２】尚上述の第一及び第二の実施形態に於いて
は、正規化許可判定値Ｄは上記（１５）式に従ってベル
ト側部分２２の角速度の推定値ω_Bpとリム側部分２０の
角速度ω_R との偏差の自乗積和値として演算されるよう
になっているが、下記の（１８）式に従ってベルト側部
分２２の角速度の推定値ω_Bpとリム側部分２０の角速度
ω_R との偏差の絶対値の和として演算されてもよい。

【数１７】Ｄ＝Σ｜ω_Bp−ω_R ｜・・・（１８）

【００７３】また正規化許可判定値Ｄは下記の（１９）
式に従って外乱オブザーバ処理により演算されたタイヤ
のねじり角の推定値θ_RBp の自乗積和値として演算され
てもよく、更には上記（１５）式の右辺又は（１８）式
の右辺と（１９）式の右辺との線形和の如く、これらの
組合せとして演算されてもよい。

【数１８】Ｄ＝Σ（θ_RBp ）² ・・・（１９）

【００７４】また上述の第一及び第二の実施形態に於い
ては、ステップ１２０に於いて演算されたタイヤのばね
定数の変化量ΔＫに基づきステップ１３０に於いてタイ
ヤ空気圧が異常であるか否かが判定されるようになって
いるが、必要ならばばね定数の変化量ΔＫに基づきタイ
ヤ空気圧の変化量ΔＰが演算され、タイヤ空気圧Ｐが正
規のタイヤ空気圧Ｐo と変化量ΔＰと和として演算され
てもよい。更にこの場合、タイヤ空気圧の異常判定は演
算されたタイヤ空気圧Ｐ又はその変化量ΔＰに基づいて
行われてもよい。

【００７５】また上述の第一及び第二の実施形態に於い
ては、正規化許可判定値Ｄの大小判定の基準値ＤＳは定
数であるが、基準値ＤＳは例えば車速が高いほど高くな
るよう、若しくはトランスミッションのギヤ比及びエン
ジン回転数より推定される路面状況が良路であるほど高
くなるよう、車輌の走行状態に基づき推定される路面状
況に応じて可変設定されてもよい。

【００７６】また上述の第一及び第二の実施形態に於い
ては、正規化許可判定値Ｄはタイヤのベルト側部分とリ
ム側部分との間の相対回転振動のレベルとして演算され
るようになっているが、例えば車輪の回転速度の変動の
レベルとして演算されてもよい。

【００７７】また上述の第一及び第二の実施形態に於い
て、ステップ８４の前にステップ９０及びステップ１０
０が実行され、これにより正規化許可判定値Ｄが基準値
ＤＳ以上になったときには、相関演算の回数ｊがＮb に
なる前であってもステップ１２０以降が実行されてもよ
い。

【００７８】更に上述の第一及び第二の実施形態に於い
ては、外乱オブザーバ３０は各車輪の制駆動トルクＴd
をも入力とするようになっているが、上記（１）式等に
於ける制駆動トルクＴ₁ の項が省略されると共に、トル
クセンサ１４FL〜１４RRが省略されてもよい。

【００７９】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。

【００８０】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、上述
の請求項１の構成によれば、車輪速の検出値とベルト側
部分の角速度との偏差若しくはリム側部分とベルト側部
分との間のねじり角に基づきタイヤの回転振動のレベル
が演算され、該振動のレベルが基準値以上のときに外乱
及びパラメータに基づきタイヤ空気圧が異常であるか否
かが判定されるので、タイヤの共振レベルが高く車輪の
運動状態量の検出値に含まれるノイズの影響等を受けに
くい状況に於いてのみタイヤ空気圧の異常判定を行な
い、これにより従来のタイヤ空気圧異常判定装置の場合
に比してタイヤ空気圧の異常判定の精度を更に一層向上
させることができる。

【００８１】また請求項２の構成によれば、基準値は車
輌の走行状態に基づき推定される路面状況に応じて可変
設定されるので、例えば車輌が良路を走行する場合には
基準値を高めに設定してタイヤ空気圧の誤判定を防止
し、車輌が良路以外を走行する場合には基準値を低めに
設定してタイヤ空気圧の異常判定の頻度が低くなること
を防止することができる。

【００８２】更に請求項３の構成によれば、一つの車輪
についてタイヤ空気圧の異常判定を行うに適していない
状況である旨の判定回数が基準回数になると、当該車輪
についてのタイヤ空気圧の異常判定が中止され、他の一
つの車輪についてタイヤ空気圧の異常判定が行われるの
で、例えば一つの車輪に路面より入力される振動レベル
が比較的低いことに起因してその車輪のタイヤ空気圧の
異常判定に長時間を要し、そのため他の車輪についてタ
イヤ空気圧の異常判定が長時間行われなくなることを確
実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタイヤ空気圧異常判定装置の第一
の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】車輪の力学モデルを示す説明図である。

【図３】図１に示されたタイヤ空気圧判定装置のブロッ
ク線図である。

【図４】第一の実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定
ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。

【図５】図４に示されたフローチャートのステップ８０
に於ける相関演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図６】第二の実施形態に於けるタイヤ空気圧異常判定
ルーチンを示すゼネラルフローチャートである。

【符号の説明】

１２FL〜１２RR…車輪速センサ １６…タイヤ空気圧判定装置 １８…警報装置 ２６…車輪速演算ブロック ２８…前処理フィルタブロック ３０…外乱オブザーバ ３２…相関演算ブロック ３４…正規化許可判定値演算ブロック ３６…正規化ブロック ３８…異常判定ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河井 弘之 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小島 弘義 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 基司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会 社デンソー内 (72)発明者 藤原 健司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会 社デンソー内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平８−156536（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−254316（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−133831（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15069（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60C 23/00 - 23/08 G01L 17/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の運動状態量としての車輪速を検出す
   る手段と、車輪速の検出値より車輪に対する外乱を推定
   すると共にタイヤのばね定数の変化を表すパラメータと
   してタイヤのベルト側部分の角速度及びリム側部分とベ
   ルト側部分との間のねじり角を推定するオブザーバと、
   前記車輪速の検出値と前記ベルト側部分の角速度との偏
   差若しくは前記ねじり角に基づきタイヤの回転振動のレ
   ベルを演算する手段と、前記振動のレベルが基準値以上
   のときに前記外乱及び前記パラメータに基づきタイヤ空
   気圧が異常であるか否かを判定する手段とを有するタイ
   ヤ空気圧異常判定装置。
2. 【請求項２】前記基準値は車輌の走行状態に基づき推定
   される路面状況に応じて可変設定されることを特徴とす
   る請求項１に記載のタイヤ空気圧異常判定装置。
3. 【請求項３】前記タイヤ空気圧異常判定装置は各輪毎に
   順次タイヤ空気圧の異常判定を行い、一つの車輪につい
   て振動のレベルが連続して前記基準値未満である回数が
   基準回数になると、前記一つの車輪についてのタイヤ空
   気圧の異常判定を中止し、他の一つの車輪についてタイ
   ヤ空気圧の異常判定を行うよう構成されていることを特
   徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧異常判定装置。