專利名稱：輪胎氣壓下降報警方法、設備和程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用根據(jù)裝載在車輛上輪胎的車輪旋轉速度獲得的判斷值，檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的方法，包括當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的步驟；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的步驟；檢測車輛橫擺角速度(yaw-rate)的步驟；通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的步驟；利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的步驟；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的步驟，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的步驟。
另外，本發(fā)明涉及一種使用根據(jù)裝載在車輛上輪胎的車輪旋轉速度獲得的判斷值，檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的設備，包括當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的裝置；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的裝置；檢測車輛橫擺角速度的裝置；通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的裝置；利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的裝置；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的裝置，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的裝置。
另外，本發(fā)明還涉及一種使用根據(jù)裝載在車輛上輪胎的車輪旋轉速度獲得的判斷值，檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的程序，當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的進程；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的進程；檢測車輛橫擺角速度的進程；通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的進程；利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的進程；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的進程，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的進程。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種通過在轉彎時使用橫擺角速度、車輛速度和車輛的橫向加速度來估計拐角處的傾斜角以及根據(jù)估計的傾斜角決定判斷值是否被修正，使得即使在以大傾斜角圍繞拐角處轉彎期間，也能夠精確檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的方法，設備和程序。



圖1是表示在沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時應用在車輛前軸上的作用力的示意圖； 圖2是表示在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時應用在車輛前軸上的作用力的示意圖； 圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的輪胎氣壓下降報警設備的實施例的方框圖； 圖4是顯示圖3所示的用于輪胎氣壓下降報警設備的電器配置的方框圖； 圖5是關于根據(jù)本發(fā)明的輪胎氣壓下降報警程序的各個進程的流程圖。
圖6是關于現(xiàn)有技術的輪胎氣壓下降報警程序的各個進程的流程圖。

具體實施例方式 在沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎和有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時，應用在車輛前軸上的作用力分別如圖1和圖2所示。
當車輛在沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時，如圖1所示的作用力施加在車輛的前輪。在這里，M_F表示前軸的重量，M_F×CF表示離心力(CF是在傾斜角為零時施加到車輛的橫向加速度)，Tw表示左前輪和右前輪的胎面之間的寬度，H表示前軸的重心高度，M_FL表示施加在左前輪的垂直方向的作用力，M_FR表示施加在右前輪的垂直方向的作用力。
對于這些作用力，考慮左前輪接地的部分轉矩的平衡為重心，和右前輪接地的部分轉矩的平衡為重心，公式(2)和(3)成立。
M_FR＝0.5M_F+(M_F×CF×H)/Tw(2) M_FL＝0.5M_F_(M_F×CF×H)/Tw(3) 可以理解，根據(jù)公式(2)和(3)，M_FL和M_FR因為它們依賴于離心力而不同。同樣地，施加在左輪和右輪的垂直方向的負載也不同。因此，車輪旋轉數(shù)的不同依賴于在圍繞拐角處轉彎時的內(nèi)側和外側，另外，施加在各個車輪的垂直方向的負載也不同。進一步，由于用于驅動軸的滑移率不同于常用的兩輪驅動車輛的從動軸，因此四個車輪中的每一個的旋轉速度也不同，并且即使所有四個車輪都具有正常的內(nèi)壓，減壓判斷值DEL在直線行駛的正常內(nèi)壓狀態(tài)下也不是零。
圍繞拐角處轉彎時的減壓判斷值DEL的修正，可以假設是在大多數(shù)通常的公路上，以零傾斜角圍繞拐角處轉彎的過程作為對象執(zhí)行。判斷值，即公式(4)中修正的DEL’被使用，它使用了修正系數(shù)COR1和COR2，和橫向加速度CF。
DEL′＝DEL-COR1×CF-COR2×DFR×CF(4) 在公式(4)中，CF表示施加在車輛的橫向作用力，它對應于沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時的橫向加速度，DFR根據(jù)車輛的種類而不同，根據(jù)公式(5)表示為前輪驅動車輛(FF車輛)，并根據(jù)公式(6)表示為后輪驅動車輛(FR車輛)。
DFR＝(V1+V2)/(V3+V4)-1(5) DFR＝(V3+V4)/(V1+V2)-1(6) 當DFR沒有很大地變化(接近零)，判斷值DEL通過公式(7)使用修正系數(shù)COR3可被修正。
DEL′＝DEL-COR3×CF(7) 在公式(4)和(7)中，COR1，COR2，和COR3根據(jù)每輛車輛而不同，且通過修正公式(4)或(7)得到的減壓判斷值，在沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時，所有具有正常內(nèi)壓的車輪輪胎的減壓判斷值DEL能被修正至零。
另一方面，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時作用在前端車輪上的作用力如圖2所示。在這里，θ為傾斜角。
在如傾斜角為零的例子中，考慮其中左前輪接地的部分轉矩平衡為重心，和其中右前輪接地的部分轉矩平衡為重心，公式(8)和(9)成立。
M_FR＝0.5M_F×(CF×sinθ+cosθ)+M_F×(CF×cosθ-sinθ)×H/Tw(8) M_FL＝0.5M_F×(CF×sinθ+cosθ)-M_F×(CF×cosθ-sinθ)×H/Tw (9) 即，因為作用在每個輪胎的負載分布在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時與沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時不同，所以車輪旋轉速度在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時與沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時不同。因此，當上述的最適合在沒有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時的修正被使用，它會偶爾不合適在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時的修正。
本發(fā)明解決這些問題的一個實施例如下面的基于附圖的描述。
如圖3所示，本發(fā)明實施例所涉及的輪胎氣壓下降報警設備檢測四個輪胎FL，F(xiàn)R，RL和RR的氣壓是否下降，且裝配有常用的提供給每個輪胎的旋轉速度檢測裝置1。
作為車輪旋轉速度檢測裝置1，可以使用車輪速度傳感器，通過電磁拾音器(electromagnetic pick-up)等產(chǎn)生旋轉脈沖，并基于脈沖數(shù)測量旋轉角速度和車輪速度，或者可以使用角速度傳感器，象發(fā)電機那樣通過旋轉發(fā)電，從電壓來測量旋轉角速度和車輪速度。上述車輪旋轉速度檢測裝置1的輸出被提供給用于ABS的計算機的控制單元2?？刂茊卧?連接至顯示單元3、能被驅動器操作的初始化開關4和報警器5，其中顯示單元3由液晶顯示裝置，等離子顯示裝置或用于通知哪個輪胎氣壓下降的CRT組成。并且，車輛裝配有對應于車輛橫擺角速度輸出信號的橫擺角速度傳感器6和對應于車輛橫向加速度輸出信號的橫向加速度傳感器7。橫擺角速度傳感器6和橫向加速度傳感器7的輸出都被提供給控制單元2。
如圖4所示，控制單元2由用于與外部設備信號的發(fā)射和接收所必需的I/O接口2a、作為處理中心的CPU 2b、存儲CPU 2b的控制操作程序的ROM 2c和當CPU2b執(zhí)行控制操作和寫入的數(shù)據(jù)被讀取時數(shù)據(jù)暫時寫入的RAM 2d等組成。
在車輪旋轉速度檢測裝置1，輸出對應輪胎旋轉數(shù)的脈沖信號(以下稱為車輪速度脈沖)。此外，在CPU 2b中，每個輪胎的旋轉角速率Fi通過每個固定的采樣周期ΔT(秒)來計算，例如，根據(jù)由車輪旋轉速度檢測裝置1輸出的旋轉速度脈沖得出，ΔT＝1秒。
附帶說明，由于輪胎制造包括標準內(nèi)的變量(初始差異)，每個輪胎的有效旋轉半徑(用2π分割在一次旋轉中前進的距離所得到的值)不是一直相同，即使所有輪胎均為正常氣壓。這樣，每個輪胎的旋轉角速率Fi就會波動。因此，這里有一個排除旋轉角速率Fi的初始差異影響的方法。在此方法中，首先，初始修正系數(shù)K1，K2和K3根據(jù)公式(10)至(12)進行計算。
K1＝F1/F2 (10) K2＝F3/F4 (11) K3＝(F1+K1×F2)/(F2+K2×F4)(12) 然后，如公式(13)至(16)所示，每個輪胎的新旋轉角速率Fli通過使用初始修正系數(shù)K1，K2和K3而決定。
F11＝F1(13) F12＝K1×F2(14) F13＝K3×F3(15) F14＝K2×K3×F4(16) 這里，初始修正系數(shù)K1是用于通過左前輪胎和右前輪胎之間的初始差異修正有效旋轉半徑差值的系數(shù)。初始修正系數(shù)K2是用于通過左后輪胎和右后輪胎之間的初始差異修正有效旋轉半徑差值的系數(shù)。初始修正系數(shù)K3是用于通過左前輪胎和左后輪胎之間的初始差異修正有效旋轉半徑差值的系數(shù)。此外，各個輪胎的旋轉速度Vi可以根據(jù)前面所述的Fli進行計算。
在本發(fā)明中，車輛速度通過計算出的每個輪胎的旋轉速度Vi使用公式(17)進行計算。
V＝(V1+V2+V3+V4)/4(17) 在本發(fā)明中，利用通過公式(17)計算得到的車輛速度、通過橫擺角速度傳感器檢測得到的橫擺角速度和通過橫向加速度傳感器檢測得到的橫向加速度，在圍繞拐角處轉彎期間判斷是否有傾斜角。具體的說，即通過估計傾斜角來判斷是否有傾斜角。
橫擺角速度ω[弧度/秒]通過橫擺角速度傳感器獲得。車輛的橫向加速度Lat G(G)使用車輛速度和橫擺角速度ω通過公式(18)計算得到。
Lat G＝V×ω/G(18) 在公式(18)中，G是將單位[米/秒2]轉換到重力加速度單位的數(shù)字，并表示9.80665[米/秒2]。此外，Lat G表示沒有傾斜角的橫向加速度。
另一方面，由橫向加速度傳感器獲得的橫向加速度Lat G’[G]是車輛在橫向上的加速度，即在平行于路面的方向上。由于這是通過圖2中作用力元件之一的“M_F×CF×cosθ-M_F×sinθ”獲得的橫向加速度，所以Lat G’滿足公式(19)。
LatG′＝(M_F×CF×cosθ-M_F×sinθ)/M_F(19) ＝CF×cosθ-sinθ 這里，由于CF×cosθ對應于Lat G，由車輛速度和橫擺角速度ω所獲得的橫向加速度Lat G以及由橫向加速度傳感器所獲得的橫向加速度Lat G’滿足公式(20)。
Lat G′＝Lat G-sinθ(20) 從上述可知，傾斜角可通過車輛速度和橫擺角速度ω所獲得的橫向加速度Lat G以及由橫向加速度傳感器所獲得的橫向加速度Lat G’之間的差值得到估計。即，傾斜角θ的正弦值sinθ滿足公式(21)。
sinθ＝Lat G-Lat G′(21) 當傾斜角很大時，按照慣例會偶爾產(chǎn)生誤報。這樣，在本發(fā)明中，當傾斜角計算的正弦值sinθ超出用于防止誤報的預設閾值B時，則不會做出減壓判斷。此外，當它沒有超出用于防止誤報的預設閾值B時，根據(jù)公式(4)或(7)修正的判斷值DEL’按照慣例同樣被使用，且當它超過用于判斷輪胎氣壓下降的閾值A時，可以判斷出輪胎氣壓下降。
這樣，當傾斜角很大時，因為有很多誤報，所以沒有做出減壓判斷，而當它很小時，做出減壓判斷；因此在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎時，輪胎氣壓下降也能被精確判斷。
涉及本發(fā)明一實施例的輪胎氣壓下降報警設備的操作方法(1)至(5)根據(jù)圖5的流程圖在下面進行闡明。
(1)首先，車輛速度V使用被檢測到的每個輪胎的旋轉速度Vi通過公式(17)進行計算。此外，橫擺角速度ω被橫擺角速度傳感器所檢測，而橫向加速度Lat G’被橫向加速度傳感器所檢測(步驟S1)。
(2)然后，橫向加速度Lat G使用車輛速度和橫擺角速度ω通過公式(18)進行計算。傾斜角θ的正弦值sinθ使用Lat G’和Lat G根據(jù)公式(21)進行計算。在這里，防止誤報的閾值B被設置(步驟S2)。防止誤報的閾值B為，例如0.122，但不局限于此，且最好根據(jù)行駛環(huán)境、車輛種類和輪胎尺寸而變化。
(3)然后，將傾斜角θ的正弦值sinθ與防止誤報的閾值B進行比較。結果，當傾斜角θ的正弦值sinθ比閾值B大時，輪胎氣壓下降的判斷完成；進一步，當傾斜角θ的正弦值sinθ比閾值B小時，轉移至步驟S4(步驟S3)。
(4)減壓判斷值DEL使用公式(22)進行修正。
DEL′＝DEL-COR3×Lat G(22) 然后，用在公式(22)中的判斷輪胎氣壓下降的閾值A和修正系數(shù)COR3被設置(步驟S34)。用在公式(22)中的判斷輪胎氣壓下降的閾值A和修正系數(shù)COR3為，例如0.10和0.20591，但不局限于此，且最好根據(jù)行駛環(huán)境、車輛的種類和輪胎尺寸而變化。
(5)此外，將修正之后的減壓判斷值DEL’與判斷輪胎氣壓下降的閾值A進行比較。結果，當修正后的減壓判斷值DEL’比閾值A小時，輪胎氣壓下降的判斷完成。進一步，當修正后的減壓判斷值DEL’比閾值A大時，可以判斷出輪胎氣壓下降，且報警產(chǎn)生(步驟S5)。
此外，本發(fā)明的輪胎氣壓下降報警設備到目前為止已闡述，但輪胎氣壓下降報警方法和程序也是類似的。
實例 本發(fā)明根據(jù)實例來進行特定說明，但本發(fā)明并不只局限于這些例子。
實例1和比較實例1 輪胎尺寸為205/60R14的四個車輪輪胎被裝載在后輪驅動的車輛上用于測試，兩個人乘上車，該車輛在150米的轉彎半徑以及0°、6°和12°的傾斜角的三個拐角處以50千米/小時的勻速行駛。
裝配在實例1的車輛上的輪胎氣壓下降報警設備的流程圖如圖5所示。
首先，車輛速度V由車輪旋轉速度計算得到，橫擺角速度ω由橫擺角速度傳感器檢測得到，橫向加速度Lat G由橫向加速度傳感器檢測得到(步驟S1)。
然后，橫向加速度Lat G使用車輛速度V和橫擺角速度ω通過公式(18)計算得到，而傾斜角θ的正弦值sinθ由公式(21)計算得到。同時，防止誤報的閾值B被設置在0.122(步驟S2)。
然后，將傾斜角θ的正弦值sinθ與防止誤報的閾值B進行比較(步驟S3)，且當傾斜角θ的正弦值sinθ比閾值B大時，輪胎氣壓下降的判斷完成。進一步，當傾斜角θ的正弦值sinθ比閾值B小時，減壓判斷值DEL使用公式(22)被修正(步驟S4)。
在這里，判斷輪胎氣壓下降的閾值A被設置在0.10，在公式(22)中使用的修正系數(shù)COR3被設置在-0.20591。
將由公式(22)得到的修正后的減壓判斷值DEL’與判斷輪胎氣壓下降的閾值A進行比較，當修正后的減壓判斷值DEL’比閾值A小時，輪胎氣壓下降的判斷完成。進一步，當修正后的減壓減壓判斷值DEL’比閾值A大時，可以判斷出輪胎氣壓下降，并報警產(chǎn)生(步驟S5)。
然后，裝配在比較實例1的車輛上的輪胎氣壓下降報警設備的流程圖如圖6所示。
首先，車輛速度V由車輪旋轉速度計算得到，橫擺角速度ω由橫擺角速度傳感器檢測得到，橫向加速度Lat G由橫向加速度傳感器檢測得到(步驟S1)。
然后，橫向加速度Lat G使用車輛速度V和橫擺角速度ω通過公式(18)計算得到(步驟S2)。
然后，減壓判斷值DEL使用公式(22)被修正。
在這里，判斷輪胎氣壓下降的閾值A被設置在0.10，在公式(22)中使用的修正系數(shù)COR3被設置在-0.20591。
將由公式(22)得到的修正后的減壓判斷值DEL’與判斷輪胎氣壓下降的閾值A進行比較，且當修正后的減壓判斷值DEL’比閾值A小時，輪胎氣壓下降的判斷完成。進一步，當修正后的減壓判斷值DEL’比閾值A大時，可以判斷出輪胎氣壓下降，且報警產(chǎn)生(步驟S4)。
實例1和比較實例1的測試結果如表格1所示。
表格1 當傾斜角為12°時，這就是說，傾斜角很大，修正后的減壓判斷值DEL’為0.11，它超過判斷輪胎氣壓下降的閾值0.10。
因此，盡管在沒有裝配防止誤報產(chǎn)生的方法的比較實例1中，所有四個車輪為正常的內(nèi)部氣壓，報警仍然產(chǎn)生。
另一方面，當在裝配有防止誤報產(chǎn)生的方法的實例1中，傾斜角為12°時，輪胎氣壓下降的判斷沒有做出；因此能防止誤報。
權利要求
1.一種輪胎氣壓下降報警方法，該方法基于從裝載在車輛上的輪胎得到的車輪旋轉速度得到判斷值，利用該判斷值檢測輪胎氣壓下降，其特征在于，該方法包括以下步驟
當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的步驟；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的步驟；
檢測車輛橫擺角速度的步驟；
通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的步驟；
利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的步驟；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的步驟，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的步驟。
2.一種輪胎氣壓下降報警設備，該設備基于從裝載在車輛上的輪胎得到的車輪旋轉速度得到判斷值，利用該判斷值檢測輪胎氣壓下降，其特征在于，該設備包括以下裝置
當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的裝置；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的裝置；
檢測車輛橫擺角速度的裝置；
通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的裝置；
利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的裝置；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的裝置，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的裝置。
3.一種輪胎氣壓下降報警程序，該程序基于從裝載在車輛上的輪胎得到的車輪旋轉速度得到判斷值，利用該判斷值檢測輪胎氣壓下降，其特征在于，該程序使計算機執(zhí)行如下進程
當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的進程；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的進程；
檢測車輛橫擺角速度的進程；
通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的進程；
利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的進程；
由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的進程，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的進程。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種報警，即使在有大傾斜角地圍繞拐角處轉彎時，仍然能夠精確檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的方法，設備和程序。本發(fā)明公開了一種使用根據(jù)裝載在車輛上輪胎的車輪旋轉速度獲得的判斷值，檢測輪胎氣壓下降的輪胎氣壓下降報警的方法，包括當車輛圍繞拐角處轉彎時，檢測每個輪胎的車輪旋轉速度的步驟；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算車輛速度的步驟；檢測車輛橫擺角速度的步驟；通過橫向加速度傳感器檢測橫向加速度的步驟；利用車輛的橫擺角速度、車輛速度和橫向加速度估計轉彎時在拐角處的傾斜角的步驟；由每個輪胎的車輪旋轉速度計算判斷值的步驟，以及基于所估計的傾斜角，在有傾斜角地圍繞拐角處轉彎期間防止錯誤判斷發(fā)生的步驟。
文檔編號G01M17/02GK101108578SQ20071013915
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權日2006年7月20日
發(fā)明者宮本和佳 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社