轮胎气压不足报警系统和方法及轮胎气压不足的判定程序

摘要

一种轮胎气压不足报警系统，是包括检测车辆上车轮的转速的系统和根据该车轮的转速信息判断轮胎气压不足的系统的轮胎气压不足报警系统，所述系统包括：判断驱动力是否作用于各个车轮的系统；当驱动力作用于各个车轮时计算车辆速度的系统；在车辆有驱动力的行驶状态下将相对于从动轮转速平均值的驱动轮转速平均值与正常气压下相对于从动轮转速平均值的驱动轮转速平均值进行比较的系统；根据上述比较结果判断安装在上述车辆上的所有车轮同时气压不足或驱动轮气压不足的系统。

说明书

                               技术领域

本发明涉及一种检测车辆的各个轮胎气压不足的系统。更具体地说，本发明涉及一种轮胎气压不足报警系统，所述系统在所有车轮的气压同时降低时能够可靠地进行轮胎气压不足的判定。

                               背景技术

轮胎即使没有破损，其气压也是会逐渐降低的。除了新轮胎的尺寸增长和由于空气温度降低会引起的气压同时降低外，也会偶尔发生因为空气透过轮胎橡胶而引起的轮胎气压同时降低。车辆在轮胎气压不足的状态下行驶常常会发生危险，另外，还得考虑到由于燃料费用的上升而给环境带来的影响。

因此，已有人提出了除了检测单个车轮的气压不足以外，还应该检测四个车轮同时气压不足的方法。

例如，有一种检测四个车轮同时气压不足的方法，该方法根据沿车辆对角线位置的两对车轮的转动速度之和的差值而得到的气压降低判断值(DEL值)和横向加速度(横G)之间关系的倾斜度，以及车辆偏行率传感器的值和左右车轮转速之比，利用载重灵敏度之差检测四个车轮的同时气压不足。

又例如，有一种利用摩擦系数-打滑系数(μ-S)特性检测2个驱动轮同时气压不足的方法(日本专利公开公报No.17717/2004，日本专利公开公报No.291616/2003，日本专利公开公报No.326927/2003以及日本专利公开公报No.267012/2003)。所述利用(μ-S)特性的方法也可以检测四个车轮同时气压不足。另外，有一种方法能够检测处在同一条轴线上的2个车轮的气压不足，所述方法是通过在车辆没有驱动力的行驶状态下，对前后车轮的转速比和正常气压下前后车轮的转速比进行比较而进行检测(日本专利公开公报No.220811/2003)，还有一种检测四个车轮同时气压不足的方法。

                               发明内容

然而，因为常规的使用载重灵敏度的方法只能判断车辆转弯时的情况，只有当在判定必需的一段时间内车辆处于连续转弯的状态才可以检测四个车轮同时气压不足。在利用(μ-S)特性的方法中，由于(μ-S)特性的变化小，(μ-S)特性曲线的倾斜度需要通过回归计算来计算，就需要花一定的时间分析数据。此外，在利用左右车轮转速比的方法中，压力降只有在车辆没有驱动力的行驶状态下才可以测得。

因此，本发明的目的在于提供一种车辆在有驱动力的行驶状态下，甚至不在转弯状态下也可以简单地进一步检测四个车轮同时气压不足的轮胎气压不足报警方法和系统，以及轮胎气压不足的判定程序。

以前，比较前后车轮在气压降低前后的转速比的方法可以检测位于同一轴线上的2个车轮的压力降低，但是，由于前后车轮的气压降低是相似的，人们认为，前后车轮的转速比没有变化，所以通过比较转速比不能检测到四轮的同时气压降低。此外，人们认为，驱动力和制动力在计算前后车轮转速比时是一个误差因素，因此在常规的方法中只采用车辆在没有驱动力行驶的状态(空转行驶状态)的数据。

然而，如果应用了车轮气压降低会引起载重灵敏度降低这一特性，那么，除了特殊情况外，可以阐明的是，即使四个车轮的气压同时降低，车辆在没有驱动力的行驶状态，气压降低时前后车轮的转速比与气压正常时相比也是有变化的。再深入地说，车辆在不为零的固定的驱动力下行驶的状态中，在气压降低时前后车轮的转速比的变化与正常气压时相比可以被检测到，因此就可以判定四轮同时气压降低。

在这种情况下，当气压降低时，轮胎的(μ-S)特性改变，可以检测到滑动减弱，因此，通过与由气压降低引起的载重灵敏度的降低协同产生的效果，使四轮同时气压降低时减压的前后车轮的转速比的变化被进一步放大。

通常，当车辆速度加快时维持速度的驱动力也变大。因此，通过收集以固定速度高速行驶到一定程度时前后车轮的转速比数据，就能够收集车辆具有非零的固定驱动力的行驶状态的数据(在正常气压下或气压不足)。此外，也可以通过收集加速度在固定范围内时前后车轮的转速比来进行比较。

本发明的轮胎气压不足报警系统是一种具有检测安装在车辆上的车轮转速的系统、从该车轮的转速信息判断轮胎是否气压不足的系统的轮胎气压不足报警系统，所述报警系统包括如下系统：判断驱动力是否向各个车轮起作用的系统；当驱动力对各个车轮都起作用的时候计算车辆速度的系统；车辆在有驱动力的行驶状态下将相对于从动轮平均转速的驱动轮平均转速和压力正常时相对于从动轮平均转速的驱动轮平均转速进行比较的系统；根据上述比较结果判断安装在车辆上的全部车轮同时气压不足或驱动轮气压不足的系统。

此外，本发明的轮胎气压不足报警系统的特征在于，相对于从动轮平均转速的驱动轮平均转速在气压正常时根据车辆的加速度和减速度而变化。

根据本发明，从车轮的转速信息可以检测到所有车轮同时气压不足或驱动轮同时气压不足。此外，可以在驱动状态下进行判断而不限于仅在转弯时。因为车辆行驶时处于具有驱动力的状态的时间长于处于空转状态的时间(停止时间除外)，因此检测到气压不足之前的时间可以缩短，检测的精确度得到提高。

此外，不需要如仅利用(μ-S)特性的变化的情况根据回归直线计算出(μ-S)特性曲线的倾斜度，就能够简便而精确地判断降低的压力。

                              附图说明

图1是显示本发明的实施例中的系统构成的方框图；

图2是通过比较4个车轮在正常气压和气压不足时由载重引起的动态载重半径变化的图表；

图3是显示本发明中四个车轮降低的压力和前后车轮转速比之间的关系的曲线图；

图4是显示车辆的加速度、减速度和前后车轮转速比之间的关系的实例的曲线图；

图5是显示本发明的实例中通过四个车轮降低的压力和前后车轮转速比来检测四个车轮气压不足的曲线图；

图6是本发明的实施例中判定轮胎气压不足的流程图。

                             具体实施方式

本发明的轮胎气压不足报警系统参照图1说明如下。

本实施例的轮胎气压不足报警系统10与检测各个车轮转速的系统2相连，并且与用来报警轮胎气压不足的显示系统7相连。此外，轮胎气压不足报警系统与检测驱动力是否向各个车轮起作用的系统1，例如，加载在驱动轴上的转矩的检测器或者可容易地进行加速器操作的检测器相连。轮胎气压不足报警系统10配有计算系统4、存储程序和计算数据的存储器5、驱动力检测系统1、从车轮转速的检测系统2输入数据的输入系统3、和向轮胎气压不足报警显示系统7输出警报的输出系统6。除了车轮的转速外，车速也可以被检测而输入。此外，轮胎气压不足的报警也可以被输出到其他的车辆控制系统8等。另外，也可以通过加固轮胎连接用来初始化数据的复位开关和输入显示引擎被启动的信号的系统(未图示)。

本实施例中描述的是轮胎气压不足的判定程序和数据被存储在同一个存储器内，但是，也可以将轮胎气压不足的判定程序存储在ROM(只读存储器)中而将数据存储在RAM(随机存储器)中。正常气压下从动车轮的转速比存储在RAM中，但其记忆部分由非易失性存储器或电池支持。

以下，结合图2～图4说明本发明的检测同时四个车轮气压不足的原理。

图2是显示比较前驱动车辆中四个车轮在正常气压和气压不足时由载重引起的动态载重半径变化的图表。轮胎的半径会由于载重不同而变化。在前驱动车辆上，前轮的负载通常比较大，而且由于驱动轮在行驶过程中通常会打滑，所以转动角速度比从动轮大且轮胎的表观半径减小。然而，当轮胎的气压比正常情况降低时，驱动轮和从动轮由于荷重而减小的差值变小(图2右侧，4轮压力降低的情况)。因此，当4轮的气压降低时前后轮动态载重半径的比(驱动轮的动态载重半径和从动轮的动态载重半径之比)大于气压正常时前后轮动态载重半径的比(驱动轮的动态载重半径和从动轮的动态载重半径之比)。车辆直行时，轮胎的圆周速度为四轮相等，相反，四轮气压不足时前后车轮的转速比小于气压正常情况下前后车轮的转速(旋转角速度×轮胎半径)比(驱动轮的转速和从动轮的转速之比)。

图3是显示4轮降低的压力和前后轮转速比(驱动轮的平均转速和从动轮的平均转速之比，以下简写为前后轮转速比)之间的关系的曲线图。这里，从动轮(或驱动轮)的平均转速比是指：当从动轮(或驱动轮)为2轮时，2个从动轮(或驱动轮)转速之和除以2。当从动轮(或驱动轮)为1个轮子时，即为这1个轮子的转速。无论是FF轿车(引擎前置、前驱动)，FR轿车(引擎前置、后驱动)，FF型SUV车(运动用车)中的任何一种车，前后轮速度比都根据轮胎气压的降低而减小。

因此，与正常气压时的前后轮速度比相比，当前后轮速度比减小一定的值或更多时，就可以判定为四个车轮气压不足。当2个从动轮的气压降低时，前后轮速度比也会降低。因此，就不能区分4个车轮的气压降低和2个从动轮的气压降低。但是当它们在同样的气压降低率下进行比较，4轮气压降低的情况其前后轮速度比要大(接近正常)；因此，考虑到安全这一点，如果是4轮的气压降低，要由一个阈值来判断气压的降低。

当2个驱动轮的气压降低时，从动轮的动态载重半径不会改变，驱动轮的动态载重半径比在正常气压下减小，所以，前后轮速度比比在正常气压状态下更大。因此，当前后轮速度比与正常气压下相比大固定的值时，就可以判定为2个驱动轮气压不足。

当驱动轮或从动轮中的任何一种轮为1个轮，即车辆有3个车轮时，上述驱动轮或从动轮的平均转速即为1个车轮的转速。虽然上文只对有4个车轮的车辆的情况做了说明，但即使如果车辆有3个车轮，应用同样的原理也能对3轮的气压不足或驱动轮(2轮或1轮)的气压不足进行检测。此外，以下的说明及实例都只对4轮的车辆做了说明，但同样适用于3轮的车辆。

图4为显示FF轿车的车辆加速度减速度和前后车轮转速比之间关系的一个实例的曲线图。如前所述，与轮胎气压正常的情况相比，如果是4个车轮的气压不足，前后轮的速度比减小(图4下面的线)，但在任何一种情况下，根据车辆加速度减速度(G)变大，前后轮的速度比也变大。这是因为，当驱动力增加时，由于打滑等原因引起驱动轮的动态载重半径变小。另外，当轮胎气压正常时，由于加速度增加而引起的前后轮速度比的增加量比较大。

然后，当为了判定4轮气压不足或2个驱动轮气压不足测量行驶中的前后轮速度比时，根据加速度和减速度改变正常气压下的前后轮速度比，并且当将其与所测量的前后轮速度比进行比较时，即可更精确地进行判定。

接下来，参考图6对本发明的实施例中的操作做如下说明。

在与图6所示的流程图不同的步骤中，例如当更换轮胎或给轮胎进行轮换位置时，有时会设置一个收集起始数据的模式。

在步骤S1中，数据输入命令被发送给输入系统，车轮的转速信息被下载到存储器。通过用轮胎半径乘车轮的旋转角速度来计算转速信息。车轮的旋转角速度可以计算根据车轮的转动检出的脉冲，也可以计算脉冲的间隔。此外，还可以使用输出电压随着车轮的旋转角速度起伏的测量仪器。同时，对从开始启动时经过的距离进行积分。

在步骤S2，检验从开始是否行驶了一定的距离。如果行驶距离没有达到特定的距离，判定就不能进行。

在步骤3，根据车辆速度是否达到特定值以上，以及驱动力是否为正来区分是否要继续进行如下判断。

如果车速稳定在一定值以上且驱动力为正，那么就计算步骤4中的前后轮速度比及车辆的加速度。

如果不是起始数据(能够推断为正常气压)收集模式(步骤S5)，就将前后轮速度比和起始(正常的)前后轮速度比的数据进行比较(步骤S6)。前后轮速度比(R)和正常气压前后轮速度比(起始值)的比值(R/起始值)如果大于预先设定的驱动轮压力不足判定阈值，就可以判定为驱动轮压力不足，因此发出驱动轮压力不足警报(步骤S7)。

当根据R/起始值判定驱动轮气压没有不足时(步骤S8)，如果R/起始值小于预先设定的4轮气压不足阈值，就发出4轮气压不足警报(步骤S9)。如果驱动轮和4个车轮都没有气压不足，过程返回到步骤1，重复输入车轮的转速进行判断。

在初始数据收集模式中，来自步骤S5的步骤10进行分支，对前后轮速度比和原始值的变化进行了检查，当该变化为一个定值或更小，将前后轮速度比及车辆加速度累加到数据中(步骤S11)。数据收集是指例如，按每一个车辆加速度，对前后轮速度比取平均值。

如果在起始数据收集模式中，从设定复位开始经过一个固定的行驶距离(步骤S12)，或者当前后轮速度比的变化大于等于一个固定值或更大时(步骤S10)，那么就解除起始数据收集模式。

以下结合具体的实施例来说明本发明的效果。

实施例

本实施例中使用的车辆为奥迪A4(由奥迪AG公司生产)、公爵(日产汽车公司生产)、奥德赛(本田汽车公司生产)。

3种车辆的轴负载如表1所示。图5表示在表1中3种车辆的轻载重和标准载重中，4轮的气压正常、减少20％及减少40％时的前后轮速度比。

表1：

除奥德赛的标准载重外，其余均为随着4轮压力降低，前后轮速度比减小。在各种车辆中，4轮压力不足的判定可以通过例如将轻载重的气压减少40％时前后轮速度比的值作为判定阈值来进行。