(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第１の推定手段と、
前記車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径を導出する導出手段と、
前記導出手段によって導出された動荷重半径に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第２の推定手段と、
複数時点の前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて前記第１の推定手段による空気圧の推定と前記第２の推定手段による空気圧の推定とを選択的に切り替えて適用する切替手段と、
を備えたタイヤ空気圧推定装置。
【請求項２】
前記統計値は、前記複数時点の共振周波数又はばね定数の分散値、標準偏差値、歪度、尖度の何れかである
ことを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧推定装置。
【請求項３】
車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第１の推定手段と、
前記車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径を導出する導出手段と、
前記導出手段によって導出された動荷重半径に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第２の推定手段と、
前記車輪速信号に基づいて車輪速を導出する車輪速導出手段と、
前記車輪速導出手段によって導出された車輪速が所定値未満であるときに前記第１の推定手段で前記タイヤの空気圧を推定するように切り替え、前記車輪速が前記所定値以上であるときに前記第２の推定手段で前記タイヤの空気圧を推定するように切り替える推定切替手段と、
前記所定値を前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて設定する設定手段と、
を備えたタイヤ空気圧推定装置。
【請求項４】
前記設定手段は、複数時点の前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて前記所定値を設定する
ことを特徴とする請求項３記載のタイヤ空気圧推定装置。
【請求項５】
前記統計値は、前記複数時点の共振周波数又はばね定数の分散値、標準偏差値、歪度、尖度の何れかである
ことを特徴とする請求項４記載のタイヤ空気圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ空気圧推定装置に係り、より詳しくは、車輪速信号に基づいてタイヤの空気圧を推定するタイヤ空気圧推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの空気圧の状態を推定する装置としては、車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号を周波数解析してタイヤの共振周波数を抽出し、該共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の状態を検知する技術が知られている（例えば特許第２８３６６５２号等）。
【０００３】
このように、タイヤの共振周波数に基づき空気圧を推定する技術において対象としている共振周波数範囲は一般に約３０〜５０Ｈｚ程度であるが、この技術では、以下に示すように車両の置かれている環境によってはタイヤの空気圧を正確に推定できない場合がある、という問題点があった。
【０００４】
図９には、車輪速信号に対するパワースペクトルレベルの本発明者らによる実測結果の例が示されている。なお、同図（Ａ）は車体速度が中速のａｋｍ／ｈの場合の例であり、同図（Ｂ）は車体速度が高速のｂｋｍ／ｈの場合の例である。同図に示すように、約３０〜５０Ｈｚ程度の共振周波数範囲内において、車体速度が遅い場合（同図（Ａ）の場合）には共振周波数（連成１次共振周波数）のパワースペクトルレベル（ゲイン）が高く、当該共振周波数を正確に抽出することができるが、車体速度が速い場合（同図（Ｂ）の場合）には共振周波数のパワースペクトルレベルが低く、正確な共振周波数を抽出することはできない。これは、車両速度が高速領域になると、タイヤの振動現象が発生しにくくなることに起因している。
【０００５】
従って、例えば、車両が市街地等を走行する際の低中速域の車体速度では、前述の共振周波数範囲である約３０〜５０Ｈｚ程度でタイヤの空気圧を高精度に推定することが可能であるが、車両速度が高速領域になると、共振周波数のパワースペクトルレベルが低下してタイヤの空気圧の推定精度が低下してしまう。
【０００６】
この問題点を解消するために、特開平９−２０３１号公報に記載の技術では、車体速度が遅いときは上記共振周波数に相関が高い指標であるタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定し、車体速度が速いときにはタイヤの動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定することにより、車体速度の如何に拘らず、タイヤの空気圧を高精度に推定する技術が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−２０３１号公報に記載の技術では、２つの空気圧推定手法を切り替える条件として車両の走行速度を適用しているが、この際の推定手法の切り替え閾値を、実験等によってパワースペクトルレベルが低下するときの車両速度を解析して固定的に決定しており、車両諸元（特にタイヤの種類）毎に上記閾値を決定しているので、閾値を決定した諸元に対応する車両については推定精度が高いものの、他の車両については推定精度が低い、という問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解消するために成されたものであり、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができるタイヤ空気圧推定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のタイヤ空気圧推定装置は、車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第１の推定手段と、前記車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径を導出する導出手段と、前記導出手段によって導出された動荷重半径に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第２の推定手段と、複数時点の前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて前記第１の推定手段による空気圧の推定と前記第２の推定手段による空気圧の推定とを選択的に切り替えて適用する切替手段と、を備えている。
【００１０】
請求項１記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、抽出手段により、車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数が抽出され、該抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づき第１の推定手段によって当該タイヤの空気圧が推定される。なお、上記第１の推定手段によるタイヤの空気圧の推定手法としては、例えば、特許第２８３６６５２号、特開平９−２０３１号公報、特開平６−２９７９２３号公報、特開平８−２１９９２０号公報の各公報に記載の推定手法等の、共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定することができるあらゆる既存の手法を適用することができる。
【００１１】
また、請求項１記載の発明では、導出手段により、車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径が導出され、該導出された動荷重半径に基づき第２の推定手段によって当該タイヤの空気圧が推定される。なお、上記第２の推定手段によるタイヤの空気圧の推定手法としては、例えば、特開平９−２０３１号公報に記載の推定手法等の、タイヤの動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定することができるあらゆる既存の手法を適用することができる。
【００１２】
更に、請求項１記載の発明では、切替手段により、複数時点の共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて第１の推定手段による空気圧の推定と第２の推定手段による空気圧の推定とが選択的に切り替えられて適用される。
【００１３】
すなわち、本発明では、タイヤの空気圧を推定する際に、搭載される車両が低中速走行する場合に推定精度が高い第１の推定手段による共振周波数又はばね定数に基づく推定と、搭載される車両が高速走行する場合に推定精度が高い第２の推定手段による動荷重半径に基づく推定と、を選択的に切り替えて適用することによって、車両の走行速度にかかわりなく、高い推定精度が得られるようにしている。また、この切り替えの際の条件パラメータとして、実際の車両走行中における共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値を適用しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず、車両毎にタイヤの空気圧を高精度に推定することができる。
【００１４】
このように、請求項１に記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定する第１の推定手段による空気圧の推定と、動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する第２の推定手段による空気圧の推定と、を複数時点の共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて選択的に切り替えて適用しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる。
【００１５】
なお、請求項２記載の発明のように、請求項１記載の発明における前記統計値としては、前記複数時点の共振周波数又はばね定数の分散値、標準偏差値、歪度、尖度の何れかを適用することができる。
【００１６】
図１０には、車輪速信号に基づいて抽出した複数時点の共振周波数のヒストグラムの本発明者らによる実測例が示されている。なお、同図（Ａ）は車体速度が中速のａｋｍ／ｈである場合の例であり、同図（Ｂ）は車体速度が高速のｂｋｍ／ｈである場合の例である。
【００１７】
図１０（Ａ）に示すように、車体速度が中速のａｋｍ／ｈである場合の共振周波数のヒストグラムは略正規分布状となっており、この場合の共振周波数の分散値はＡであった。これに対し、図１０（Ｂ）に示すように、車体速度が高速のｂｋｍ／ｈである場合の共振周波数のヒストグラムは不規則な状態となっており、この場合の共振周波数の分散値は上記Ａより大きなＢであった。なお、前述のようにタイヤのばね定数は共振周波数と相関が高い指標であるので、当該ばね定数のヒストグラムも共振周波数の場合と同様に振舞う。
【００１８】
従って、車輪速信号に基づいて得られる共振周波数（ばね定数）の分散値に応じて第１の推定手段による推定と、第２の推定手段による推定とを選択的に切り替えて適用することによって、高精度に空気圧を推定することができる。
【００１９】
また、分散値と相関のある標準偏差値についても、分散値の場合と同様に扱うことができる。
【００２０】
更に、共振周波数の歪度（図１０（Ａ）に示すような正規分布の頂点が左右方向にずれた度合い）や、共振周波数の尖度（図１０（Ａ）に示すような正規分布状態の尖りの度合い）も、抽出された共振周波数の精度の度合いを示す指標として考えることができるので、これら歪度及び尖度も第１の推定手段による推定と、第２の推定手段による推定とを選択的に切り替える際の指標として適用することができる。
【００２１】
一方、上記目的を達成するために、請求項３記載のタイヤ空気圧推定装置は、車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第１の推定手段と、前記車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径を導出する導出手段と、前記導出手段によって導出された動荷重半径に基づいて前記タイヤの空気圧を推定する第２の推定手段と、前記車輪速信号に基づいて車輪速を導出する車輪速導出手段と、前記車輪速導出手段によって導出された車輪速が所定値未満であるときに前記第１の推定手段で前記タイヤの空気圧を推定するように切り替え、前記車輪速が前記所定値以上であるときに前記第２の推定手段で前記タイヤの空気圧を推定するように切り替える推定切替手段と、前記所定値を前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて設定する設定手段と、を備えている。
【００２２】
請求項３記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、抽出手段により、車両走行時のタイヤの振動周波数成分を含む車輪速信号に基づいて共振周波数又はタイヤのばね定数が抽出され、該抽出された共振周波数又はタイヤのばね定数に基づき第１の推定手段によって当該タイヤの空気圧が推定される。なお、上記第１の推定手段によるタイヤの空気圧の推定手法としては、請求項１記載の発明と同様に、例えば、特許第２８３６６５２号、特開平９−２０３１号公報、特開平６−２９７９２３号公報、特開平８−２１９９２０号公報の各公報に記載の推定手法等の、共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定することができるあらゆる既存の手法を適用することができる。
【００２３】
また、請求項３記載の発明では、導出手段により、車輪速信号に基づいてタイヤの動荷重半径が導出され、該導出された動荷重半径に基づき第２の推定手段によって当該タイヤの空気圧が推定される。なお、上記第２の推定手段によるタイヤの空気圧の推定手法としても、請求項１記載の発明と同様に、例えば、特開平９−２０３１号公報に記載の推定手法等の、タイヤの動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定することができるあらゆる既存の手法を適用することができる。
【００２４】
更に、請求項３記載の発明では、車輪速導出手段によって車輪速信号に基づいて車輪速が導出され、推定切替手段により、上記導出された車輪速が所定値未満であるときに第１の推定手段でタイヤの空気圧が推定されるように切り替えられ、上記車輪速が上記所定値以上であるときに第２の推定手段でタイヤの空気圧が推定されるように切り替えられる。
【００２５】
すなわち、本発明では、タイヤの空気圧を推定する際に、搭載される車両が低中速走行する場合に推定精度が高い第１の推定手段による共振周波数又はばね定数に基づく推定と、搭載される車両が高速走行する場合に推定精度が高い第２の推定手段による動荷重半径に基づく推定と、を車輪速に応じて選択的に切り替えて適用することによって、車両の走行速度にかかわりなく、高い推定精度が得られるようにしている。
【００２６】
ここで、本発明では、設定手段により、上記推定切替手段による切り替えの際の閾値である上記所定値が実際の車両走行中における共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて設定される。これによって、搭載する車両の諸元にかかわらず、車両毎にタイヤの空気圧を高精度に推定することができる。
【００２７】
このように、請求項３に記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、車輪速が所定値未満であるときに共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定する第１の推定手段で当該タイヤの空気圧を推定するように切り替え、車輪速が上記所定値以上であるときに動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する第２の推定手段で当該タイヤの空気圧を推定するように切り替えると共に、上記所定値を共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて設定しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる。
【００２８】
なお、請求項３記載の発明における前記設定手段は、請求項４記載の発明のように、複数時点の前記共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて前記所定値を設定することが好ましく、この場合の、上記統計値としては、請求項５記載の発明のように、上記請求項２記載の発明と同様の理由によって、複数時点の共振周波数又はばね定数の分散値、標準偏差値、歪度、尖度の何れかを適用することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３０】
〔第１実施形態〕
本第１実施形態では、請求項１及び請求項２記載の発明の一形態について説明する。図１には、本第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成が示されている。
【００３１】
同図に示すように、本第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０は、タイヤ空気圧推定装置１０全体の動作を司る電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１２と、ＥＣＵ１２の制御の下に警報を発する警報装置１４と、車両の各タイヤ２０Ａ〜２０Ｄに設けられたロータ１８Ａ〜１８Ｄに各々対応して設けられた車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄと、を含んで構成されている。
【００３２】
各ロータ１８Ａ〜１８Ｄは円盤状の磁性体より構成されており、各々対応するタイヤ２０Ａ〜２０Ｄの図示しない回転軸と同軸的に取り付けられている。また、各車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄはピックアップコイルによって構成されると共に、各々対応するタイヤ２０Ａ〜２０Ｄの近傍に所定の間隔を隔てて取り付けられており、ロータ１８Ａ〜１８Ｄ、すなわちタイヤ２０Ａ〜２０Ｄの回転速度に応じた周期を有する交流信号を出力する。
【００３３】
また、車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄの交流信号を出力する出力端はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されたマイクロコンピュータ及び波形整形回路を備えたＥＣＵ１２に接続されており、ＥＣＵ１２では、各車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄから入力された交流信号に基づいて、波形整形を含む所定の処理が行われる。そして、ＥＣＵ１２では、当該処理の処理結果に応じて警報装置１４による警報の発生を制御する。
【００３４】
以下、図２を参照して、本第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の作用を説明する。なお、図２は、ＥＣＵ１２のＣＰＵによって所定時間間隔毎に繰り返して実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの流れを示すフローチャートであり、該プログラムはＥＣＵ１２のＲＯＭに予め記憶されている。また、ＥＣＵ１２は各タイヤ２０Ａ〜２０Ｄに対して同様の処理を行うので、ここでは、タイヤ２０Ａに対する処理のみについて説明する。
【００３５】
まず、ステップ１００では、車輪速度センサ１６Ａから入力された交流信号に基づく車輪速に基づいて共振周波数を導出する共振周波数演算処理を実行する。以下、図３を参照して、本実施の形態に係る共振周波数演算処理について説明する。なお、図３は上記共振周波数演算処理を実行するための共振周波数演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、本プログラムもＥＣＵ１２のＲＯＭに予め記憶されている。
【００３６】
まず、ステップ２００では、初期設定として、後述するＦＦＴ（高速フーリエ変換）の演算回数を示す変数Ｎに０（零）を代入し、次のステップ２０２では、車輪速度センサ１６Ａから出力された交流信号を波形整形してパルス信号とした後に、そのパルス間隔をその間の時間で除算することにより車輪速Ｖを演算する。この車輪速Ｖは、通常、タイヤの振動周波数成分を含む多くの高周波成分を含んでいる。
【００３７】
次のステップ２０８では、上記ステップ２０２で演算された車輪速Ｖに対して周波数解析（ＦＦＴ）演算を行い、次のステップ２１０では変数Ｎを１だけインクリメントする。
【００３８】
ところで、実際に車両が一般道を走行して得られる車輪速に対してＦＦＴ演算を行なうと、非常にランダムな周波数特性となることが通常である。これは、路面に存在する微小な凹凸の大きさや高さが全く不規則なためであり、従って車輪速データ毎にその周波数特性は変動することとなる。従って、本実施の形態では、この周波数特性の変動をできるだけ低減するために、複数回のＦＦＴ演算結果の平均値を求めた後に移動平均処理を行っている。
【００３９】
このため、次のステップ２１２では、上記ステップ２０８によるＦＦＴ演算の回数を示す変数Ｎの値が所定回数ｎ０に達したか否かを判定し、達していない場合（否定判定の場合）は上記ステップ２０２へ戻り、達した時点（肯定判定となった時点）でステップ２１４へ移行して平均化処理を行う。この平均化処理は複数回のＦＦＴ演算結果の平均値を求めるものであり、各周波数成分のゲインの平均値が算出される。このような平均化処理によって、路面によるＦＦＴ演算結果の変動を低減することができる。
【００４０】
そして、次のステップ２１６において以下に示す移動平均処理を行う。本実施の形態に係る移動平均処理は、ｎ番目の周波数のゲインＹnを次の(１)式により求めることによって成される。
【００４１】
【数１】
0003657876.tif 000002
【００４２】
すなわち、本移動平均処理では、ｎ番目の周波数のゲインＹnが、前回の演算結果におけるｎ＋１番目のゲインｙn+1と、既に演算されたｎ−１番目の周波数のゲインＹn-1との平均値とされる。この移動平均処理によって、ＦＦＴ演算結果が滑らかに変化する波形を示すものとなる。
【００４３】
次のステップ２１８では、移動平均処理によってスムージングされたＦＦＴ演算結果に基づいて、車両のばね下の前後方向の共振周波数ｆを算出し、その後に本共振周波数演算処理を終了する。なお、ここでは、約３０〜５０Ｈｚの周波数範囲内における共振周波数を算出することによって車両のばね下の前後方向の共振周波数ｆを得る。
【００４４】
なお、車輪速度センサによる検出信号の周波数解析結果に基づいて共振周波数ｆが導出できる原理については特許第２８３６６５２号にも記載されているように周知であるので、ここでの説明は省略する。
【００４５】
共振周波数演算処理が終了すると図２のステップ１０２へ移行し、上記ステップ１００の共振周波数演算処理によって算出した共振周波数をＥＣＵ１２のＲＡＭに記憶し、次のステップ１０４で変数ｎの値を１だけインクリメントする。なお、変数ｎは共振周波数の算出数を示す変数であり、タイヤ空気圧推定装置１０において最初に本タイヤ空気圧推定処理が実行される際に０(零)が設定されている。
【００４６】
次のステップ１０６では、変数ｎの値が所定値ＮＸ以上であるか否かを判定し、所定値ＮＸ以上でない場合（否定判定の場合）は以降の処理を行うことなく本タイヤ空気圧推定処理を終了し、所定値ＮＸ以上である場合（肯定判定の場合）にはステップ１０８へ移行する。
【００４７】
ステップ１０８では変数ｎに０を代入し、次のステップ１１０では、それまでにＥＣＵ１２のＲＡＭに蓄積されている共振周波数ｆｉ（ｉ＝１、２、・・・、ＮＸ）の分散値σ2を次の（２）式によって算出する。
【００４８】
【数２】
0003657876.tif 000003
【００４９】
次のステップ１１２では、上記ステップ１１０で算出した分散値σ2が所定値Ｓ未満であるか否かを判定し、所定値Ｓ未満である場合（肯定判定の場合）はステップ１１４へ移行して、上記ステップ１１０において算出した共振周波数の平均値ｆAVEと、図４に示す共振周波数と空気圧の関係から空気圧Ｐを推定する。なお、この共振周波数と空気圧との関係は、マップの形でＥＣＵ１２のＲＯＭ等に記憶されている。
【００５０】
一方、上記ステップ１１２において分散値σ2が所定値Ｓ未満でないと判定された場合（否定判定された場合）にはステップ１１６へ移行して、この時点で各車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄから出力されている交流信号に基づく車輪速に基づいて動荷重半径を算出し、算出した動荷重半径に基づいて空気圧Ｐを推定する。
【００５１】
すなわち、まず、車輪速度センサ１６Ａ〜１６Ｄの各々から出力された交流信号を波形整形してパルス信号とした後に、そのパルス間隔をその間の時間で除算することによって各タイヤの車輪速を演算した後に、各車輪速の平均値ＶAVEを算出する。
【００５２】
次に、算出した車輪速ＶAVEに基づいて、次の（３）式により空気圧Ｐを算出する。
【００５３】
【数３】
0003657876.tif 000004
【００５４】
ここで、Ｖはこの時点において車輪速度センサ１６Ａから出力されている交流信号に基づいて得られたタイヤ２０Ａの車輪速、Ｐniは標準の一定のタイヤ空気圧である。
【００５５】
なお、（３）式においてＶAVE／Ｖはタイヤの動荷重半径の比に等しい比を示すものである。
【００５６】
次のステップ１１８では、上記ステップ１１４又はステップ１１６の何れかによって推定された空気圧Ｐの値が所定閾値Ｐｔ未満であるか否かを判定し、所定閾値Ｐｔ未満である場合（肯定判定の場合）はステップ１２０へ移行して警報装置１４を作動させる制御信号を出力し、車両の乗員に対してタイヤの空気圧が異常である旨の警報を発した後に本タイヤ空気圧推定処理を終了し、所定閾値Ｐｔ未満でない場合（否定判定の場合）はタイヤの空気圧は正常であるものと見なして、上記ステップ１２０の処理を行うことなく本タイヤ空気圧推定処理を終了する。
【００５７】
ステップ１００の処理が本発明の抽出手段に、ステップ１１４の処理が本発明の第１の推定手段に、ステップ１１６の処理が本発明の導出手段及び第２の推定手段に、ステップ１１２の処理が本発明の切替手段に、各々相当する。
【００５８】
以上詳細に説明したように、本第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０では、共振周波数に基づくタイヤの空気圧の推定と、動荷重半径に基づくタイヤの空気圧の推定と、を複数時点の共振周波数の分散値に応じて選択的に切り替えて適用しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる。
【００５９】
なお、本第１実施形態では、請求項１及び請求項２記載の発明における統計値として、複数の共振周波数の分散値を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の共振周波数の歪度や、尖度を上記統計値として適用する形態とすることもできる。
【００６０】
ここで、上記歪度は、図５（Ａ）に示すように、共振周波数のヒストグラムにおける正規分布からのずれ量に応じた度合いであり、上記尖度は、図５（Ｂ）に示すように、共振周波数のヒストグラムにおける正規分布の尖りの度合いである。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
本第２実施形態では、請求項３乃至請求項５記載の発明の一形態について説明する。なお、本第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成は、上記第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成（図１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
以下、図６を参照して、本第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の作用を説明する。なお、図６は、ＥＣＵ１２のＣＰＵによって所定時間間隔毎に繰り返して実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの流れを示すフローチャートであり、該プログラムはＥＣＵ１２のＲＯＭに予め記憶されている。また、ＥＣＵ１２は各タイヤ２０Ａ〜２０Ｄに対して同様の処理を行うので、ここでは、タイヤ２０Ａに対する処理のみについて説明する。
【００６３】
まず、ステップ３００では、車輪速度センサ１６Ａから出力された交流信号を波形整形してパルス信号とした後に、そのパルス間隔をその間の時間で除算することにより車輪速Ｖを演算する。この車輪速Ｖは、通常、タイヤの振動周波数成分を含む多くの高周波成分を含んでいる。
【００６４】
次のステップ３０２では、それまでに上記ステップ３００で演算した車輪速Ｖの平均値である平均車輪速Ｖａｖを演算し、次のステップ３０４では、第１実施形態に係る共振周波数演算処理（図３参照）と同様に共振周波数演算処理を行ない、更に、次のステップ３０６では、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラム（図２参照）のステップ１１４と同様に上記ステップ３０４によって得られた共振周波数に基づいてタイヤの空気圧Ｐを推定する。
【００６５】
次のステップ３０８では、上記ステップ３００で演算した車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定し、所定閾値Ｖｔｈ以上である場合（肯定判定の場合）はステップ３１０に移行して、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラムのステップ１１６と同様にタイヤの動荷重半径に基づいて空気圧Ｐを推定した後にステップ３２６へ移行し、所定閾値Ｖｔｈ以上でない場合（否定判定の場合）には、上記ステップ３１０の処理を行うことなくステップ３１２へ移行する。なお、本処理が最初に行われる際の所定閾値Ｖｔｈは、実験やコンピュータ・シミュレーション等によって得られた、標準的な諸元の車両における車輪速信号のパワースペクトルレベルにおいて、約３０〜５０Ｈｚの周波数範囲内における共振周波数を検知することが困難となるときの車体速度に対応する車輪速等を適用することができる。
【００６６】
ステップ３１２では、空気圧Ｐの推定回数（ここでは、共振周波数による空気圧Ｐの推定回数）が所定値ＮＸを越えたか否かを判定し、越えていない場合（否定判定の場合）は上記ステップ３００へ戻り、越えた時点（肯定判定となった時点）でステップ３１４へ移行する。
【００６７】
ステップ３００乃至ステップ３１２の繰り返し処理によって、ＮＸ個の共振周波数と、当該繰り返し処理の間に演算された車輪速Ｖの平均値である平均車輪速Ｖａｖが得られる。
【００６８】
また、当該繰り返し処理が終了した時点には、最後に演算された車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以上であった場合は動荷重半径によって推定された空気圧Ｐが、最後に演算された車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ未満であった場合は共振周波数によって推定された空気圧Ｐが、各々得られることになる。
【００６９】
ステップ３１４では、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラムのステップ１１０と同様にＮＸ個の共振周波数の分散値を算出する。
【００７０】
次のステップ３１６では、上記ステップ３１４で算出した分散値が所定値Ｓ未満であるか否かを判定し、所定値Ｓ未満である場合（肯定判定の場合）はステップ３１８へ移行して、所定閾値Ｖｔｈが平均車輪速Ｖａｖ以下であるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ３２０へ移行して所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖに置き換えた後にステップ３２６へ移行し、否定判定の場合はステップ３２０の処理を行うことなくステップ３２６へ移行する。
【００７１】
一方、上記ステップ３１６において分散値が所定値Ｓ未満でないと判定された場合（否定判定された場合）はステップ３２２へ移行して、所定閾値Ｖｔｈが平均車輪速Ｖａｖ以上であるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ３２４へ移行して所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖから所定オフセット値Ｖｏｆを減算した値に置き換えた後にステップ３２６へ移行し、否定判定の場合はステップ３２４の処理を行うことなくステップ３２６へ移行する。
【００７２】
すなわち、ステップ３１６乃至ステップ３２４の処理によって、分散値＜所定値Ｓであり、かつ所定閾値Ｖｔｈ≦平均車輪速Ｖａｖである場合は、共振周波数による空気圧の推定精度が高いものと見なして、所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖに置き換えている。これによって、所定閾値Ｖｔｈをそれまでより高い値とすることができ、この結果、共振周波数による空気圧推定に移行しやすくしている。
【００７３】
一方、分散値≧所定値Ｓであり、かつ所定閾値Ｖｔｈ≧平均車輪速Ｖａｖである場合は、動荷重平均による空気圧の推定精度が共振周波数によるものより高いものと見なして、所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖから所定オフセット値Ｖｏｆを減算した値に置き換えている。これによって、所定閾値Ｖｔｈをそれまでより低い値とすることができ、この結果、動荷重半径による空気圧推定に移行しやすくしている。なお、上記所定オフセット値Ｖｏｆとしては、固定値や、分散値に応じた値等を適用することができ、分散値に応じた値を適用する場合には、分散値が大きいほど所定オフセット値Ｖｏｆを大きな値とする形態等を適用することができる。
【００７４】
ステップ３２６では、上記ステップ３０６又はステップ３１０の何れかによって推定された空気圧Ｐの値が所定閾値Ｐｔ未満であるか否かを判定し、所定閾値Ｐｔ未満である場合（肯定判定の場合）はステップ３２８へ移行して警報装置１４を作動させる制御信号を出力し、車両の乗員に対してタイヤの空気圧が異常である旨の警報を発した後に本タイヤ空気圧推定処理を終了し、所定閾値Ｐｔ未満でない場合（否定判定の場合）はタイヤの空気圧は正常であるものと見なして、上記ステップ３２８の処理を行うことなく本タイヤ空気圧推定処理を終了する。
【００７５】
ステップ３０４の処理が本発明の抽出手段に、ステップ３０６の処理が本発明の第１の推定手段に、ステップ３１０の処理が本発明の導出手段及び第２の推定手段に、ステップ３０８の処理が本発明の推定切替手段に、ステップ３１６乃至ステップ３２４の処理が本発明の設定手段に、各々相当する。
【００７６】
以上詳細に説明したように、本第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０では、車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ未満であるときに共振周波数に基づいてタイヤの空気圧を推定するように切り替え、車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以上であるときに動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定するように切り替えると共に、上記所定閾値Ｖｔｈを共振周波数の分散値に基づいて設定しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる。
【００７７】
また、本第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０では、所定閾値Ｖｔｈを共振周波数の分散値に応じて上下に変動するようにしているので、ロバスト性を向上することができる。
【００７８】
〔第３実施形態〕
本第３実施形態では、請求項３乃至請求項５記載の発明の他の形態例について説明する。なお、本第３実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成も、上記第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成（図１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７９】
以下、図７を参照して、本第３実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の作用を説明する。なお、図７は、ＥＣＵ１２のＣＰＵによって所定時間間隔毎に繰り返して実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの流れを示すフローチャートであり、該プログラムはＥＣＵ１２のＲＯＭに予め記憶されている。また、ＥＣＵ１２は各タイヤ２０Ａ〜２０Ｄに対して同様の処理を行うので、ここでは、タイヤ２０Ａに対する処理のみについて説明する。
【００８０】
まず、ステップ４００では、車輪速度センサ１６Ａから出力された交流信号を波形整形してパルス信号とした後に、そのパルス間隔をその間の時間で除算することにより車輪速Ｖを演算する。この車輪速Ｖは、通常、タイヤの振動周波数成分を含む多くの高周波成分を含んでいる。
【００８１】
次のステップ４０２では、上記ステップ４００で演算した車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定し、所定閾値Ｖｔｈ以下である場合（肯定判定の場合）はステップ４０４に移行して、それまでに上記ステップ４００で演算した車輪速Ｖの平均値である平均車輪速Ｖａｖを演算し、次のステップ４０６では、第１実施形態に係る共振周波数演算処理（図３参照）と同様に共振周波数演算処理を行ない、更に、次のステップ４０８では、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラム（図２参照）のステップ１１４と同様に上記ステップ４０６によって得られた共振周波数に基づいてタイヤの空気圧Ｐを推定した後にステップ４１２へ移行する。
【００８２】
一方、上記ステップ４０２において車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以下でないと判定された場合（否定判定された場合）はステップ４１０に移行し、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラムのステップ１１６と同様にタイヤの動荷重半径に基づいて空気圧Ｐを推定した後にステップ４２０へ移行する。
【００８３】
なお、本処理が最初に行われる際の所定閾値Ｖｔｈは、実験やコンピュータ・シミュレーション等によって得られた、標準的な諸元の車両における車輪速信号のパワースペクトルレベルにおいて、約３０〜５０Ｈｚの周波数範囲内における共振周波数を検知することが困難となるときの車体速度に対応する車輪速等を適用することができる。
【００８４】
ステップ４１２では、空気圧Ｐの推定回数（ここでは、共振周波数による空気圧Ｐの推定回数）が所定値ＮＸを越えたか否かを判定し、越えていない場合（否定判定の場合）は上記ステップ４００へ戻り、越えた時点（肯定判定となった時点）でステップ４１４へ移行する。
【００８５】
ステップ４００乃至ステップ４１２の繰り返し処理によって、ＮＸ個の共振周波数と、当該繰り返し処理の間に演算された車輪速Ｖの平均値である平均車輪速Ｖａｖが得られる。
【００８６】
また、当該繰り返し処理が終了した時点には、最後に演算された車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈを越えていた場合は動荷重半径によって推定された空気圧Ｐが、最後に演算された車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以下であった場合は共振周波数によって推定された空気圧Ｐが、各々得られることになる。
【００８７】
ステップ４１４では、第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラムのステップ１１０と同様にＮＸ個の共振周波数の分散値を算出する。
【００８８】
次のステップ４１６では、上記ステップ４１４で算出した分散値が所定値Ｓ未満であるか否かを判定し、所定値Ｓ未満でない場合（否定判定の場合）はステップ４１８へ移行して所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖから所定オフセット値Ｖｏｆを減算した値に置き換えた後にステップ４２０へ移行し、所定値Ｓ未満である場合（肯定判定の場合）は上記ステップ４１８の処理を行うことなくステップ４２０へ移行する。
【００８９】
すなわち、ステップ４１６及びステップ４１８の処理によって、分散値＜所定値Ｓである場合は所定閾値Ｖｔｈを変更せず、分散値≧所定値Ｓである場合には、動荷重平均による空気圧の推定精度が共振周波数によるものより高いものと見なして、所定閾値Ｖｔｈを平均車輪速Ｖａｖから所定オフセット値Ｖｏｆを減算した値に置き換えている。これによって、所定閾値Ｖｔｈをそれまでより低い値とすることができ、この結果、動荷重半径による空気圧推定に移行しやすくしている。なお、上記所定オフセット値Ｖｏｆとしては、固定値や、分散値に応じた値等を適用することができ、分散値に応じた値を適用する場合には、分散値が大きいほど所定オフセット値Ｖｏｆを大きな値とする形態等を適用することができる。
【００９０】
ステップ４２０では、上記ステップ４０８又はステップ４１０の何れかによって推定された空気圧Ｐの値が所定閾値Ｐｔ未満であるか否かを判定し、所定閾値Ｐｔ未満である場合（肯定判定の場合）はステップ４２２へ移行して警報装置１４を作動させる制御信号を出力し、車両の乗員に対してタイヤの空気圧が異常である旨の警報を発した後に本タイヤ空気圧推定処理を終了し、所定閾値Ｐｔ未満でない場合（否定判定の場合）はタイヤの空気圧は正常であるものと見なして、上記ステップ４２２の処理を行うことなく本タイヤ空気圧推定処理を終了する。
【００９１】
ステップ４０６の処理が本発明の抽出手段に、ステップ４０８の処理が本発明の第１の推定手段に、ステップ４１０の処理が本発明の導出手段及び第２の推定手段に、ステップ４０２の処理が本発明の推定切替手段に、ステップ４１６及びステップ４１８の処理が本発明の設定手段に、各々相当する。
【００９２】
以上詳細に説明したように、本第３実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０では、車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈ以下であるときに共振周波数に基づいてタイヤの空気圧を推定するように切り替え、車輪速Ｖが所定閾値Ｖｔｈを越えたときに動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定するように切り替えると共に、上記所定閾値Ｖｔｈを共振周波数の分散値に基づいて設定しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる。
【００９３】
また、本第３実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０では、高速走行時には共振周波数による空気圧の推定を実施しないようにしているので、上記第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０に比較して、演算負荷を少なくすることができる。
【００９４】
なお、上記第２、第３実施形態では、請求項３乃至請求項５記載の発明における統計値として、複数の共振周波数の分散値を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の共振周波数の歪度や、尖度を上記統計値として適用する形態とすることもできる。
【００９５】
また、上記第２、第３実施形態では、共振周波数の分散値の所定値Ｓとの大小関係に基づいて所定閾値Ｖｔｈを演算によって設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一例として図８に示すような分散値と所定閾値Ｖｔｈとの関係を示すマップを予め記憶しておき、該マップによって分散値から所定閾値Ｖｔｈを設定する形態とすることもできる。
【００９６】
この場合は、演算を行なうことなく一意に所定閾値Ｖｔｈを設定することができるので、所定閾値Ｖｔｈ設定のための処理時間を短縮することができる。
【００９７】
また、上記第２、第３実施形態では、平均車輪速Ｖａｖを所定閾値Ｖｔｈを変更する際のパラメータとして適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、平均車輪速Ｖａｖに代えて、出現頻度の高い車輪速を適用する形態とすることもできる。この場合も、上記第２、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９８】
また、上記各実施形態では、車輪速に基づいて共振周波数を抽出した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車輪速に基づいてタイヤのばね定数を抽出する形態とすることもできる。
【００９９】
この場合のばね定数の抽出手法としては、外乱オブザーバにより車輪速に基づいて推定外乱が求められ、該推定外乱に基づいてタイヤのばね定数を求める、所謂外乱オブザーバ方式による抽出手法が例示できる。なお、上記外乱オブザーバ方式については当技術分野においてよく知られており、また従来より種々のものが提案されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１００】
前述のように、ばね定数は共振周波数と相関が高い指標であるので、この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
また、上記各実施形態で示した共振周波数の導出手法は一例であり、車輪速に基づいて共振周波数を導出する他の手法（一例として、特開平６−２９７９２３号公報、特開平８−２１９９２０号公報等に記載の手法）を適用できることは言うまでもない。
【０１０２】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定する第１の推定手段による空気圧の推定と、動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する第２の推定手段による空気圧の推定と、を複数時点の共振周波数又はタイヤのばね定数に基づく統計値に応じて選択的に切り替えて適用しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる、という効果が得られる。
【０１０３】
また、請求項３乃至請求項５記載のタイヤ空気圧推定装置によれば、車輪速が所定値未満であるときに共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいてタイヤの空気圧を推定する第１の推定手段で当該タイヤの空気圧を推定するように切り替え、車輪速が上記所定値以上であるときに動荷重半径に基づいてタイヤの空気圧を推定する第２の推定手段で当該タイヤの空気圧を推定するように切り替えると共に、上記所定値を共振周波数又はタイヤのばね定数に基づいて設定しているので、搭載する車両の諸元にかかわらず低速走行時から高速走行時に至るまで高精度にタイヤの空気圧を推定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０によって実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】各実施の形態に係るタイヤ空気圧推定処理プログラムの実行途中で実行される共振周波数演算処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】共振周波数と空気圧との関係例を示すグラフである。
【図５】第１実施形態の他の形態例の説明に供するグラフである。
【図６】第２実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０によって実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係るタイヤ空気圧推定装置１０によって実行されるタイヤ空気圧推定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】分散値と所定閾値Ｖｔｈとの関係例を示すマップである。
【図９】車輪速信号に対するパワースペクトルレベルの実測値の例を示す線図であり、（Ａ）は車体速度が中速のａｋｍ／ｈの場合の例で、（Ｂ）は車体速度が高速のｂｋｍ／ｈの場合の例である。
【図１０】本発明の原理の説明に供する共振周波数のヒストグラムであり、（Ａ）は車体速度が中速のａｋｍ／ｈの場合の例で、（Ｂ）は車体速度が高速のｂｋｍ／ｈの場合の例である。
【符号の説明】
１０    タイヤ空気圧推定装置
１２    ＥＣＵ
１４    警報装置
１６Ａ〜１６Ｄ    車輪速度センサ
１８Ａ〜１８Ｄ    ロータ
２０Ａ〜２０Ｄ    タイヤ
【図１】
0003657876.tif 000005
【図２】
0003657876.tif 000006
【図３】
0003657876.tif 000007
【図４】
0003657876.tif 000008
【図５】
0003657876.tif 000009
【図６】
0003657876.tif 000010
【図７】
0003657876.tif 000011
【図８】
0003657876.tif 000012
【図９】
0003657876.tif 000013
【図１０】
0003657876.tif 000014