(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧＰＳ装置を装備していない車両であっても車両の質量を推定することができる車両質量推定装置を提供する。【解決手段】車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段と、この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段とを備えている。【選択図】図３
2010249597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定する装置であって、
前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
この車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段と、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段と、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段と、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段と
を備えたことを特徴とする車両質量推定装置。
【請求項２】
前記車両質量推定手段は、忘却係数を入れた逐次最小二乗を行うことで、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間での車両質量を推定するように構成されている請求項１に記載の車両質量推定装置。
【請求項３】
車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定する方法であって、
前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出工程と、
この車輪回転情報検出工程において検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出工程と、
この車両速度算出工程において算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出工程と、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出工程と、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定工程と、
この車両質量推定工程において推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト工程と、
このリジェクト工程において排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正工程と
を含むことを特徴とする車両質量推定方法。
【請求項４】
前記車両質量推定工程は、忘却係数を入れた逐次最小二乗を行うことで、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間での車両質量を推定する請求項３に記載の車両質量推定方法。
【請求項５】
車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定するためにコンピュータを、
車両の各タイヤの車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段、及び、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段として機能させることを特徴とする車両質量推定プログラム。
【請求項６】
前記車両質量推定手段は、忘却係数を入れた逐次最小二乗を行うことで、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間での車両質量を推定するように構成されている請求項５に記載の車両質量推定プログラム。
【請求項７】
走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出する装置であって、
請求項１又は２に記載の車両質量推定装置と、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出手段と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正手段と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧低下検出装置。
【請求項８】
走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出する方法であって、
請求項３又は４に記載の車両質量推定方法と、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出工程と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正工程と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤ空気圧の低下を判定する判定工程と
を含むことを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
【請求項９】
走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するためにコンピュータを、
車両の各タイヤの車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出手段と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正手段と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段として機能させることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両質量推定装置、方法及びプログラム、並びに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。
【背景技術】
【０００２】
タイヤが減圧すると規定内圧（正常空気圧）のタイヤより外径（タイヤの有効転がり半径）が減少するため、他の正常なタイヤに比べると車輪速度（回転角速度）が増加するという原理に基づいて、走行中のタイヤの回転角速度の相対比較により当該タイヤの減圧を検知する装置は、間接式空気圧警報装置として知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような警報装置では、例えば以下の式（１）で示されるような判定値ＤＥＬ１〜ＤＥＬ３を用いてタイヤの減圧を判定している。
【０００４】
【数１】
2010249597.tif 000003
【０００５】
ここで、Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ左前輪タイヤ、右前輪タイヤ、左後輪タイヤ及び右後輪タイヤの車輪速度である。
【０００６】
ところで、タイヤは空気圧が低下した場合だけでなく、荷重がかかった場合にもその外径が小さくなるが、前述した車輪速度の相対比較による方法では、荷重による影響を定量的に補正することができないので、荷重変化によって判定値ＤＥＬが変化しているのか、又は、減圧によって変化しているのかを区別することができない。
また、車両のトランクには重い荷物を載せる場合が多いため、とりわけＤＥＬ２において荷重変動による影響が大きく、特に同軸２輪の減圧判定は困難となる。
【０００７】
そこで本発明者は、さきに、荷重による動荷重半径の減少を定量的に補正することができるタイヤ内圧低下検出方法及び装置を提案した（特許文献２参照）。この特許文献２記載の装置は、車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、車両速度を求める車両速度算出手段と、前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、前記車両の質量を求める車両質量算出手段と、得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて当該所定タイヤの動荷重半径の基準値を補正する基準値補正手段と、得られたタイヤ動荷重半径の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段とを備えており、前記車両質量算出手段は、車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、当該車両の質量をｍ、車両速度をＶ、車両加速度をα、車両のアクスルシャフトトルクをＴ、駆動力をＦｘ、タイヤ負荷半径をＲ、路面の傾斜角をθ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに
ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2＝Ｆｘ＝Ｔ／Ｒ
により車両質量ｍを推定している。具体的に、このタイヤ内圧低下検出装置では、ＧＰＳ装置などを用いて路面の傾斜角θや、車両速度Ｖ及び車両加速度αを求め、これらの値を用いた逐次最小二乗によって車両質量ｍを推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３０５０１１号公報
【特許文献２】特開２００９−０４００８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２記載のタイヤ内圧低下検出装置ではＧＰＳ装置などから得られる路面の傾斜角θを用いて車両質量を推定しており、このようなＧＰＳ装置を装備していない車両では、少なくとも路面の傾斜角θに関する情報を入手することができず、したがって車両質量を推定することができない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ装置を装備していない車両であっても当該車両の質量を推定することができる車両質量推定装置、方法及びプログラム、並びに、これらを利用した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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の車両質量推定装置は、車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定する装置であって、
前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
この車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段と、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段と、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段と、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段と
を備えたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の車両質量推定装置では、短い時間の間においては、坂道勾配が変化する可能性が小さいという推定のもとに、前記Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2という関係式において坂道勾配が関係するｍｇｓｉｎ（θ）を定数項と推定し、この関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量を推定している。そして、短時間においても坂道勾配の変化があった場合の異常値をリジェクトし、残ったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求めている。したがって、ＧＰＳ装置などからの路面傾斜角θの情報が得られないような場合でも、車両質量を高精度に推定することができる。
【００１３】
前記車両質量推定手段は、忘却係数を入れた逐次最小二乗を行うことで、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間での車両質量を推定するように構成してもよい。この場合、車両に搭載されているＥＣＵなどの比較的低容量のＣＰＵを備えた装置であっても、車両質量を推定することができる。
【００１４】
本発明の車両質量推定方法は、車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定する方法であって、
前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出工程と、
この車輪回転情報検出工程において検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出工程と、
この車両速度算出工程において算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出工程と、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出工程と、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定工程と、
この車両質量推定工程において推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト工程と、
このリジェクト工程において排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正工程と
を含むことを特徴としている。
【００１５】
前記車両質量推定工程は、忘却係数を入れた逐次最小二乗を行うことで、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間での車両質量を推定してもよい。
【００１６】
本発明の車両質量推定プログラムは、車両に装着された車輪の回転速度に基づいて当該車両の質量を推定するためにコンピュータを、
車両の各タイヤの車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段、及び、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段として機能させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出する装置であって、
前記車両質量推定装置と、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出手段と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正手段と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段と
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
本発明のタイヤ空気圧低下検出装置では、前記車両質量推定装置により車両質量を推定しており、ＧＰＳ装置を装備していない車両であっても車両質量を高精度に推定することができ、その結果荷重による減圧判定値の変動を定量的に補正することができる。したがって、減圧による減圧判定値の変化と荷重による減圧判定値の変化とを区別することができ、タイヤ空気圧低下の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出する方法であって、
前記車両質量推定方法と、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出工程と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正工程と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤ空気圧の低下を判定する判定工程と
を含むことを特徴としている。
【００２０】
本発明のタイヤ空気圧低下検出プログラムは、走行中の車両のタイヤ減圧判定値を算出し、得られた減圧判定値の、正常内圧時における減圧判定値の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤ空気圧の低下を検出するためにコンピュータを、
車両の各タイヤの車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段、
この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段、
車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段、
車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段、
この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段、
このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段、
車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出手段と、
得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正手段と、
得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段として機能させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の車両質量推定装置、方法及びプログラムによれば、ＧＰＳ装置を装備していない車両であっても当該車両の質量を推定することができ、また、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によれば、ＧＰＳ装置を装備していない車両であっても荷重による減圧判定値の変動を定量的に補正することができ、タイヤ空気圧低下の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のタイヤ空気圧低下検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるタイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】傾斜角θの路面を走行する車両に作用する力を示す図である。
【図４】本発明の車両質量推定方法の一実施の形態のフローチャートである。
【図５】比較例１における車両の駆動力と加速度との関係を示す図である。
【図６】比較例１における推定質量の時系列変化を示す図である。
【図７】比較例２における推定質量の時系列変化を示す図である。
【図８】比較例２における坂道勾配抵抗の、推定質量に対する影響を示す図である。
【図９】実施例１における補正後の車両の駆動力（駆動力−走行抵抗−坂道勾配抵抗）と加速度との関係を示す図である。
【図１０】実施例１における推定質量の時系列変化を示す図である。
【図１１】車両質量と判定値ＤＥＬ２との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の車両質量推定装置、方法及びプログラム、並びに、タイヤ空気圧低下検出装置、方法及びプログラムの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タイヤ空気圧低下検出装置は、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）及び右後輪（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（車輪回転情報検出手段）１を備えている。
【００２４】
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、プラズマ表示素子又は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、及びタイヤの減圧をドライバーに知らせる警報器５が接続されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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サンプリング周期ΔＴ（秒）、例えばΔＴ＝０．０５秒毎にサンプリングすることで、車輪速信号の時系列データを得ることができる。
【００２７】
本実施の形態に係る車両質量推定装置は、車輪速度検出手段（車輪回転情報検出手段）１、この車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から車両速度を算出する車両速度算出手段と、この車両速度算出手段により算出された車両速度から車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、車両のアクスルシャフトトルクから当該車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、車両が傾斜角θの路面を走行しているものとし、前記算出された車両速度、車両加速度及び駆動力をそれぞれＶ、α及びＦｘとし、車両質量をｍ、タイヤ負荷半径をＲ、空力抵抗をＡ、重力加速度をｇとしたときに、勾配の変化の影響が少ない所定の短時間の間のデータに対し、
Ｆｘ＝ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2
という関係について逐次最小二乗を行うことで車両質量ｍを推定する車両質量推定手段と、この車両質量推定手段により推定された車両質量が所定範囲内の値であるか否かを判断し、所定範囲外の値である場合に当該車両質量を排除するリジェクト手段と、このリジェクト手段により排除されなかったデータ群について、Ｆｘ−（ｍｇｓｉｎ（θ）＋ＡＶ2）を従属変数として、車両加速度αについて逐次最小二乗を行うことで補正された車両質量を求める車両質量補正手段とで主に構成されている。
【００２８】
また、本実施の形態に係るタイヤ空気圧低下検出装置は、かかる車両質量推定装置と、車輪回転情報検出手段により検出された車輪回転情報から得られる各輪の車輪速度から減圧判定値を求める減圧判定値算出手段と、得られた車両質量と、正常内圧であり且つ荷重非搭載時における車両質量との比較により所定タイヤの輪荷重変化量を求め、この輪荷重変化量に基づいて減圧判定値の基準値を補正する基準値補正手段と、得られたタイヤ減圧判定値の、前記補正された基準値からの変化の大きさが所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段とで主に構成されている。
【００２９】
さらに、車両質量推定プログラムは、前記制御ユニット２を車両速度算出手段と、車両加速度算出手段、車両質量推定手段、リジェクト手段、及び車両質量補正手段として機能させる。また、タイヤ空気圧低下検出プログラムは、前記制御ユニット２を車両速度算出手段、車両加速度算出手段、駆動力算出手段、車両質量推定手段、リジェクト手段、車両質量補正手段、減圧判定値算出手段、基準値補正手段、及び判定手段として機能させる。
【００３０】
本発明において、車両速度Ｖは、前記車輪速度検出手段１により求められる従動輪の車輪速ないしは回転角速度ωと、従動輪のタイヤの動荷重半径ＤＬＲ（初期設定値）とから、
Ｖ＝ＤＬＲ×ω
により算出することができる。厳密に言えば、走行中のタイヤの動荷重半径は減圧や荷重により変化するが、この変化の大きさは１ｍｍ程度であり、一般車両のタイヤの動荷重半径の値（３００ｍｍ程度）に比べて小さいため、車両速度を算出する過程においてタイヤの動荷重半径を初期設定値に固定したとしても、速度算出に精度に与える影響は無視できる程度である。
【００３１】
また、車両の加速度αは、この車両速度Ｖと、サンプリング時間との関係から算出することができる。例えば、最も簡便な方法としては、サンプリング時間間隔（Δｔ）について、
α＝（Ｖt−Ｖt-1）／Δｔ（Ｖの添字ｔは、サンプリング時間ｔのときの速度）
で求めることができる。なお、この加速度は、例えば過去ｎ個分の速度データ（Ｖt-n〜Ｖt）を記憶させておき、この速度をサンプリング時間に対しＶ＝αｔ＋Ｖ0にて回帰係数を求める方法、又はカルマンフィルタを用いる方法を採用するほうが、差分による誤差をより軽減できるため望ましい。
【００３２】
以下、車両質量の算出手順及び減圧判定値の基準値の補正手順について、詳細に説明する。
〔車両質量の算出〕
まず、図４のフローチャートを参照しつつ、車両質量の算出手順を説明する。
車両の全質量は、傾斜角θの路面（坂道）を加速度αで走行中の車両に作用する車両前後方向の力のバランスを利用して推定することができる（図３参照）。すなわち、ステップＳ１において、車両の駆動力Ｆｘ、車両速度Ｖ及び車両加速度αを取得する。駆動力Ｆｘは、ＣＡＮ情報である車両のアクスルシャフトトルクＴと、タイヤの負荷半径Ｒ（初期設定値）とからＦｘ＝Ｔ／Ｒにて算出することができる。また、車両速度Ｖは、前記のように車輪速度検出手段により検出された車輪回転情報から得られる車輪速と動荷重半径（初期設定値）とから得ることができ、車両加速度αは、この車両速度Ｖから算出することができる。
【００３３】
そして、前記駆動力Ｆｘ、車両速度Ｖ、車両加速度α、及び路面の傾斜角θを用いて、以下の式（２）から車両質量ｍを算出することができる。
ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ2＝Ｆｘ＝Ｔ／Ｒ・・・・・・（２）
ここに、Ｔはアクスルシャフトトルク、Ｒはタイヤ負荷半径、Ｆｘは駆動力、ｇは重力加速度、Ｖは車両速度、Ａは空力抵抗、αは車両加速度、θは路面の傾斜角である。
【００３４】
ところで、本発明では、ＧＰＳ装置などの利用を前提にしていないので、路面の傾斜角θを得ることができない。一方、例えば２〜３秒といった比較的短時間の間では、路面の傾斜角θが変化する確率は小さく、したがって、この短時間の間では式（２）の左辺のｍｇｓｉｎ（θ）が一定の値を示す、すなわちｍｇｓｉｎ（θ）が定数であると推定することができる。
【００３５】
そこで、本発明では、式（２）の関係について逐次最小二乗を行うに際し、適当な忘却係数を入れることで、短時間での車両質量の推定を行っている。
具体的に、式（２）に示される関係について忘却係数λ（例えば、０．９６５）を入れた逐次最小二乗を行い、空力抵抗Ａ（ｂ１）、推定質量ｍ（ｂ２）、及び定数項（ｍｇｓｉｎ（θ））(ｂ３)を推定する（ステップＳ２）。逐次最小二乗により得られる回帰式の加速度の係数ｂ２は車両質量を表していると推定することができ、またこのときの切片（ｂ３）は坂道勾配による抵抗分と推定することができる。
【００３６】
しかしながら、前記のような短時間の間においても坂道の勾配が変化した場合、加速度αの係数であるｂ２、すなわち車両質量は実際の質量と大きく異なってしまうため、この加速度の係数ｂ２に対し、適当な範囲のリジェクト幅（Ｍｍｉｎ、Ｍｍａｘ）を設定し、係数ｂ２がこのリジェクト幅の範囲内にあるか否かの判断を行い（ステップＳ３）、係数ｂ２がこの範囲を外れる場合には、坂道勾配に変化があったとみなし、データのリジェクトを行う（ステップＳ４）。前記リジェクト幅（Ｍｍｉｎ、Ｍｍａｘ）は、各車両に対し初期設定され、例えば空車質量が１６００ｋｇ、最大積車時の質量が２０００ｋｇの場合、余裕値を２００ｋｇとして、Ｍｍｉｎ＝１６００−２００＝１４００ｋｇ、Ｍｍａｘ＝２０００＋２００＝２２００ｋｇとして初期設定することができる。
【００３７】
一方、ステップＳ３において、所定のリジェクト幅の範囲内であると判断されたデータに対し、以下に述べるような補正を行う。
ステップＳ２において推定された車両質量（ｂ２）は、過去のデータを順次忘却することにより得られた値である。ここで、車両質量（ｂ２）は、走行中は本質的に変化しない値であると考えられるので（一旦、車両が走行を始めると、その間に荷物や人が車両に載るという可能性は通常考えられない）、もし、坂道勾配に変化がないのであれば、独立変数である車両速度Ｖや車両加速度αの変動が大きく、且つ十分に多くのデータが存在する方が、車両質量（ｂ２）の推定誤差を小さくすることができる。それにも拘わらず、逐次最小二乗を行うに際し忘却係数を入れることは精度良い回帰（車両質量の推定）という目的とは相反する。
【００３８】
すなわち、忘却係数を入れるということは、定数項（ｂ３）の変化（坂道勾配変化）にある程度追従できるというメリットがある反面、実質的なデータ量の減少に相当するため、これだけでは精度の高い車両質量を得ることは困難である。
そこで、本実施の形態では、ステップＳ３において有効である（所定のリジェクト幅の範囲内にある）と判断されたデータについて、新たに（Ｆｘ−ｂ１×Ｖ2−ｂ３）を従属変数として、再度、車両加速度αについて、忘却係数を入れない逐次回帰を行う（ステップＳ５）。これにより、車両質量の補正を行い、坂道勾配の影響を除去しつつ、回帰の精度を高めた、より誤差の少ない質量推定を行うことができる。
そして、ステップＳ６において、ステップＳ５で得られた推定車両質量ｍで、車両質量ｍの更新を行う。
【００３９】
〔減圧判定値の基準値の補正〕
こうして求めた推定車両質量ｍと、基準時（ドライバー１名のみ乗車時）における推定車両質量との差から、所定タイヤにおける輪荷重の増加分を求めることができる。例えば、車両のトランクに荷物を載せた場合、この荷物による荷重は実質的に両後輪が負担することから、各後輪は前記差の２分の１だけ輪荷重が増加すると考えることができる。
【００４０】
なお、通常、助手席には人が乗り、またその荷重は重くともせいぜい１００ｋｇ程度であるのに対して、後部座席及びトランクには合せて１００〜３００ｋｇ程度の荷重を載せる可能性があることから、後輪タイヤの方が前輪タイヤよりも荷重変動が大きいものと考えられる。したがって、車両質量の増加分を全て後輪タイヤが負担する、すなわち後輪タイヤの輪荷重が増加すると仮定しても、内圧低下の検出精度は向上するものと考えられる。この点について、本発明者は、種々の積載条件で車両の質量が増加したとき、この荷重の増分が全て後輪タイヤに乗ったと仮定し、別途求めた各輪の輪荷重実測値と比較した。その結果、車両質量の増加分が全て後輪タイヤの荷重増になると仮定したときの輪荷重実測値とのずれは、全く荷重増を考慮しなかったときの輪荷重実測値とのずれに比べて、前輪タイヤについては同程度であるが、後輪タイヤについては、荷重の増分が全て後輪タイヤに乗ったと仮定したときの方が、全く荷重増を考慮しなかったときよりも明らかにずれが小さくなることを確認している。このことから、車両質量の増分を全て後輪タイヤが負担すると仮定しても、内圧低下の検出精度が向上することが分かる。
【００４１】
走行中の車両のタイヤ減圧判定値は、各輪の車輪速度から、例えば前述した式（１）により算出することができる。そして、タイヤ減圧判定値はタイヤ内圧が低下するにしたがって変化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減圧判定値の変化から推定することができる。
【００４２】
（１）補正に先立ち、該当タイヤの荷重による減圧判定値の変化量を実験により求め、初期値として把握しておく。具体的には、例えば車両装着予定のタイヤについて実車にて減圧判定値の測定を行い、荷重による減圧判定値の変化量を測定する。基準荷重及び基準内圧のときの減圧判定値を基準としたときに、質量が１ｋｇ増加することで変化する減圧判定値、すなわち減圧判定値の質量感度（％／ｋｇ）を求める。なお、分子の単位が（％）であるのは、減圧判定値の変化を、（減圧判定値の変化量／基準荷重及び基準内圧のときの減圧判定値）で評価しているからである。
【００４３】
（２）ついで、前述した「車両質量の算出」において求めた推定車両質量と基準時における推定車両質量との差から、所定タイヤの輪荷重の増加分を算出する。この増加分（ｋｇ）に、初期値として求めておいた減圧判定値の質量感度（％／ｋｇ）を乗じることで、荷重による減圧判定値の変化量（％）を算出することができる。例えば、車両のトランクに重い荷物を積載した場合、推定車両質量の増加分は、後輪タイヤが負担すると考えられるので、この影響分について減圧判定値の基準値の補正を行う。
この変化量（％）を、基準値から減じることにより、タイヤ内圧が低下しているか否かの判断基準となる減圧判定値の基準値を補正することができる。例えば、タイヤの輪荷重増加分が２０ｋｇであり、質量感度が０．００３％／ｋｇであるとすると、荷重による減圧判定値の変化量は２０×０．００３＝０．０６％となる。したがって、補正後の基準値は、基準値−０．０６（％）となり、この補正後基準値と、実測された減圧判定値とを比較してタイヤ内圧の低下を判定する。減圧判定値の変化から輪荷重の増加による変化分を引くことで、タイヤ内圧の低下による減圧判定値の変化であるか否かを正確に判定することができる。
【００４４】
〔タイヤ空気圧低下検出方法〕
次に本発明のタイヤ空気圧低下検出方法について説明する。
（１）まず、車輪速度検出手段１の出力信号（パルス信号）に基づいて、次の式（３）により各タイヤの回転角速度ωを算出する。
回転角速度ω＝２π×Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）／Ｎ（個）・・・・・（３）
ここに、Ｎは車輪速度検出手段１の車軸１回転あたりの歯数であり、Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）は、その車輪速度検出手段１の歯が１秒あたりにカウントされた数値である。
【００４５】
（２）前記回転角速度ωのうち従動輪の回転角速度ωと、動荷重半径の初期設定値ＤＬＲとから、Ｖ＝ＤＬＲ×ωにより、車両速度Ｖを算出する。
（３）得られた回転角速度ωから、式（１）により減圧判定値を算出し、予め実車走行などにより設定しておいた基準荷重及び基準内圧のときの減圧判定値との差（％）を求める。
【００４６】
（４）ついで、前述した「車両質量の算出」における手順にしたがい推定車両質量を求め、この推定車両質量と基準時（ドライバー１名のみ乗車時）における車両総質量との差から、所定タイヤにおける輪荷重の増加分を求める。そして、得られた輪荷重の増加分と初期値として求めておいた減圧判定値の質量感度（％／ｋｇ）とから荷重による減圧判定値の変化量（％）を算出する。
【００４７】
（５）つぎに、この変化量（％）を、判定基準値から減じることにより、タイヤ内圧が低下しているか否かの判断基準となる減圧判定値の基準値を補正する。
そして、補正された減圧判定値（％）と、実測された減圧判定値（％）とを比較することにより、タイヤ内圧が低下しているか否かを判定する。具体的には、前述した減圧判定値の質量感度（％／ｋｇ）を求める際に、併せて減圧判定値の減圧感度（内圧が１％減少することで減少する減圧判定値（％））を求めておき、実測された減圧判定値（％）と補正された減圧判定値（％）との差を、前記減圧感度（％／％）で除することで、基準内圧に対する減圧の程度（％）を求めることができる。得られた減圧の程度を閾値（例えば、３０％）と比較し、当該閾値よりも減圧の程度が大きい場合には、タイヤ内圧が低下していると判断し、表示器３により減圧タイヤを表示するとともに、警報器５によりドライバーに警報を発する。
【００４８】
つぎに本発明のタイヤ質量推定方法の実施例を説明するが、本発明はもとよりかかる実施例のみに限定されるものではない。
[実施例及び比較例]
車両に装着された各タイヤの回転角速度を得るために、ＡＢＳ制御に利用する回転速度情報を用いて、回転角速度に換算した。また、車両のアクスルシャフトトルク情報をＰＣ（パーソナルコンピュータ）に出力し、これらの情報を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。
【００４９】
テスト条件
ＦＦ車にタイヤを装着してテスト走行を行った。
走行条件
荷重：（１）１名乗車（１６００ｋｇ）、（２）最大積車（２０００ｋｇ）
空気圧：（１）４輪基準内圧、（２）フロント２輪が２５％減圧、（３）リア２輪が２５％減圧
荷重２条件、空気圧３条件の組合せにて、ＤＥＬ２＝[{(Ｆ１＋Ｆ２)／（Ｆ３＋Ｆ４）}−１]×１００（％）と、車両質量とをそれぞれ算出した。
【００５０】
<比較例１>
１名乗車且つ４輪基準内圧の場合において、忘却係数１にて、車両の駆動力Ｆｘを車両加速度αだけで回帰した。結果を図５に示す。回帰直線の傾きが車両質量ｍに相当するが、路面勾配の変化や空力抵抗の影響が考慮されていないので、両者の相関が低いことが分かる。
図６は、比較例１における推定質量の時系列変化を示しているが、車両質量の真値（１６００ｋｇ）と推定値との乖離が大きいことが分かる。
【００５１】
<比較例２>
比較例１と同じ１名乗車且つ４輪基準内圧の場合において、忘却係数０．９６５にて、車両の駆動力Ｆｘを車両速度Ｖ及び車両加速度αで回帰した。図７は、比較例２における推定質量の時系列変化を示している。短時間での推定を時系列に行っているため、得られる質量推定値は収束していかないことが分かる。また、図８は、同じく比較例２における坂道勾配抵抗の、推定質量に対する影響を示す図である。図８より、短時間での推定となるので、坂道勾配の変化に追従できることが分かる。
【００５２】
<実施例１>
比較例１と同じ１名乗車且つ４輪基準内圧の場合において、忘却係数０．９６５にて、車両の駆動力Ｆｘを車両速度Ｖ及び車両加速度αで回帰し、得られたデータについて所定のリジェクト幅の範囲（Ｍｍｉｎ=１６００-２００=１４００ｋｇ、Ｍｍａｘ=２０００+２００=２２００ｋｇ）から外れたものをリジェクトし、残ったデータについて、再度、忘却係数=１の逐次最小二乗で補正後Ｆｘ（Ｆｘ-ｂ１×Ｖ2−ｂ２。ｂ１は空力抵抗Ａ、ｂ２は定数項ｍｇｓｉｎ（θ）である）を車両加速度αで回帰した。
【００５３】
補正後の車両の駆動力（駆動力−走行抵抗−坂道勾配抵抗）と加速度との関係を図９に示す。また、実施例１における推定質量の時系列変化を図１０に示す。
図９〜１０より、駆動力Ｆｘを坂道勾配の抵抗と走行抵抗（空気抵抗）とで補正を行うことにより、当該補正後Ｆｘと車両加速度αとの相関性がよくなり、車両質量の推定精度が向上することが分かる。
【００５４】
また、図１１は、前記６つのケース（２条件×３条件）について算出したＤＥＬ２と推定質量との関係を示す図である。図１１より、例えばリア２輪減圧（１名乗車）と積車時（基準内圧）、又は基準内圧（１名乗車）とフロント２輪減圧（積車）のように、ＤＥＬ２だけで区別できないという問題が、本発明によれば減圧しているか否かの区別ができるようになり、誤報や未警報を防止できることが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
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
【図１】
2010249597.tif 000004
【図２】
2010249597.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010249597.tif 000009
【図７】
2010249597.tif 000010
【図８】
2010249597.tif 000011
【図９】
2010249597.tif 000012
【図１０】
2010249597.tif 000013
【図１１】
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