CN109477858B - 加速度传感器的脱落判定方法和加速度传感器的脱落判定装置 - Google Patents

Abstract

获取加速度传感器探测出的轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的正侧或负侧的峰的大小即峰水平(a_k)或峰之间的时间间隔即峰间隔(b_k)、或者对轮胎径向的加速度信号进行微分所得到的径向微分加速度信号的峰水平(a_k)或峰间隔(b_k)，并将其设为加速度信息，并且计算获取到的该加速度信息(a_k、b_k)与加速度信息的平均值(A_k‑1、B_k‑1)之差相对于平均值的比(P_k、Q_k)，在计算出的该比(P_k、Q_k)连续多次超过预先设定的阈值(K_p、K_q)时，判定为加速度传感器从轮胎内表面脱落。

Description

加速度传感器的脱落判定方法和加速度传感器的脱落判定 装置

技术领域

本发明涉及一种用于判定安装于轮胎的内表面的加速度传感器是否从轮胎的内表面脱落的方法及其装置。

背景技术

以往，提出如下一种方法：在轮胎的内表面安装加速度传感器，获取作用于轮胎的加速度的信息，根据获取到的该加速度信息来估计轮胎行驶的路面状态、轮胎的偏磨损。

作为上述的加速度信息，例如使用作用于行驶中的轮胎的胎面的轮胎周向的加速度波形、轮胎宽度方向的加速度波形、或者轮胎径向的加速度波形(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2011-242303号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，由于在行驶中轮胎内表面反复发生变形，因此存在加速度传感器与轮胎的粘接分离而导致加速度传感器从轮胎内表面脱落的情况。

关于加速度传感器的输出，一般如图3A所示那样，在踏入点T_f和蹬出点T_k出现的峰的大小(以下称为峰水平)a_k以及踏入点T_f之间的时间间隔和蹬出点T_k之间的时间间隔(以下称为峰间隔)b_k固定。此外，上述的峰间隔在正常时(在加速度传感器没有从轮胎内表面脱落的情况下)相当于轮胎旋转一周所需要的时间。

与此相对地，在加速度传感器从轮胎内表面脱落的情况下，如图3B所示那样，加速度传感器的输出中的峰水平、峰间隔变得不均匀，因此存在根据这些信息无法进行正确的路面状态的估计等问题点。

本发明是鉴于以往的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够容易地判定加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的方法及其装置。

用于解决问题的方案

发明人们潜心研究的结果发现，加速度传感器即使在从轮胎内表面脱落的情况下，也与轮胎内表面接触等而发出输出信号，因此如果利用该输出信号，则能够判定加速度传感器从轮胎内表面的脱落，从而形成了本发明。

即，本发明是一种根据从加速度传感器获取到的加速度信息来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的方法，该方法的特征在于，具备以下步骤：获取作为所述加速度信息的、由所述加速度传感器探测出的轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的正侧或负侧的峰的大小即峰水平或峰之间的时间间隔即峰间隔、或者对轮胎径向的加速度信号进行微分所得到的径向微分加速度信号的峰水平或峰间隔；计算获取到的所述加速度信息与所述加速度信息的平均值之差相对于所述平均值的比；以及基于所述比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，其中，所述加速度信息的平均值为紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，在判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的步骤中，在所述比连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

由此，能够正确地掌握检测出的加速度波形中的峰水平、峰间隔的不均匀，因此能够高精度地判定加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，并且能够避免错误的路面状态的估计。

另外，本发明是一种判定被安装于轮胎内表面来检测轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的加速度传感器从轮胎内表面的脱落的装置，该装置的特征在于，具备：加速度信息获取单元，其获取作为加速度信息的所述加速度信号的峰水平和峰间隔中的任一方或两方；平均值计算单元，其计算获取到的所述加速度信息的平均值；差比计算单元，其计算获取到的所述加速度信息与计算出的平均值之差相对于所述平均值的比即差比；以及脱落判定单元，其基于所述差比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，在所述平均值计算单元中，计算紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，在所述脱落判定单元中，在所述差比连续多次超过阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

通过采用这种结构，能够得到一种能够高精度地判定加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的加速度传感器的脱落判定装置。

此外，所述发明内容没有列举本发明需要的全部特征，这些特征组的子组合也还能够形成发明。

附图说明

图1是示出本实施方式所涉及的加速度传感器的脱落判定装置的结构的图。

图2是示出加速度传感器的安装例的图。

图3A是示出正常时的轮胎径向加速度波形的一例的图。

图3B是示出脱落时的轮胎径向加速度波形的一例的图。

图4是表示加速度传感器的脱落判定方法的流程图。

具体实施方式

实施方式

图1是示出本实施方式所涉及的加速度传感器的脱落判定装置10的结构的功能框图，在该图中，11为加速度传感器，12为加速度波形提取单元，13为峰水平计算单元，14为峰间隔计算单元，15为平均值计算单元，16为差比计算单元，17为脱落判定单元，18为存储单元。峰水平计算单元13和峰间隔计算单元14构成本发明的加速度信息获取单元。

加速度传感器11构成传感器部10A，加速度波形提取单元12到脱落判定单元17的各单元以及存储单元18构成存储运算部10B。

构成存储运算部10B的各单元例如由计算机的软件以及RAM等存储装置构成。加速度传感器的脱落判定装置10的脱落判定结果被发送到配置于未图示的车体侧的车辆控制装置20。

车辆控制装置20具有根据加速度传感器11的输出信号来估计路面状态的路面状态估计单元21和车辆控制单元22，基于估计出的上述路面状态来控制车辆的行驶状态。此外，取代加速度传感器11的输出信号，也可以将由加速度波形提取单元12提取出的加速度波形的数据、由峰水平计算单元13计算出的峰水平的数据发送到车辆控制装置20。

此外，取代路面状态估计单元，也可以设为如下结构：设置对轮胎的磨损状态进行估计的磨损估计单元等对轮胎的状态进行估计的单元，根据估计出的轮胎的状态来控制车辆的行驶状态。

如图2所示，加速度传感器11以检测方向为轮胎周向的方式配置于轮胎1的内衬层部2的轮胎宽度方向中心，来检测从路面对轮胎胎面3输入的产生作用的轮胎周向加速度。此外，作为将加速度传感器11的输出发送到存储运算部10B的结构，例如图2所示那样，优选设为如下的结构：在内衬层部2或车轮4处设置发送器11F，将加速度传感器11的输出信号分别通过未图示的放大器放大后，以无线方式发送到配置于车体侧的存储运算部10B。

此外，也可以设为如下结构：将存储运算部10B设置在轮胎1侧，将上述的加速度波形的数据、峰水平的数据、或峰间隔的数据发送到设置于车体侧的车辆控制装置20。

加速度波形提取单元12提取如图3A和图3B所示那样的从加速度传感器11输出的轮胎周向加速度的时序波形即轮胎径向加速度波形(以下称为加速度波形)。在此，图3A是正常时的轮胎径向加速度波形的例子，图3B是已脱落的加速度传感器的轮胎径向加速度波形的例子。

此外，作为提取的加速度波形的长度，设为至少包含两个在踏入点T_f出现的峰(以下称为踏入侧峰)的长度。

峰水平计算单元13计算作为踏入侧峰的大小的峰水平a，峰间隔计算单元14计算作为时间上相邻的两个踏入侧峰的时间间隔的峰间隔b。计算出的峰水平a和峰间隔b按踏入侧峰的检测时间顺序被存储到存储单元18中。

平均值计算单元15根据存储单元18中存储的峰水平a和峰间隔b，计算将过去L次的峰水平a进行平均化所得到的峰水平的平均值A和将过去M次的峰间隔b进行平均化所得到的峰间隔的平均值B。具体地说，在将最新的(t＝t_k时的)峰水平设为a_k、将峰间隔设为b_k时，通过下面的式(1)、(2)来计算紧挨着峰水平a_k之前的峰水平的平均值A_k-1和紧挨着峰间隔b_k之前的峰间隔b的平均值B_k-1。

A_k-1＝(a_k-3+a_k-2+a_k-1)/L ……(1)

B_k-1＝(b_k-3+b_k-2+b_k-1)/M ……(2)

此外，L和M至少为3以上即可，最大为10足以。另外，L与M可以为相同的值，也可以为不同的值。

差比计算单元16计算最新的峰水平a_k与峰水平的平均值A_k-1之差相对于峰水平的平均值A_k-1的比即峰水平比P_k和最新的峰间隔b_k与峰间隔的平均值B_k-1之差相对于峰间隔的平均值B_k-1的比即峰间隔比Q_k。通过下面的式(3)、(4)来计算峰水平比P_k和峰间隔比Q_k。

P_k(％)＝(|a_k-A|/A)×100 ……(3)

Q_k(％)＝(|b_k-B|/B)×100 ……(4)

下面，将峰水平比P_k和峰间隔比Q_k称为差比。

脱落判定单元17具备差比评价部17a、评价值累积部17b以及脱落判定部17c，判定加速度传感器11是否从轮胎内表面脱落。

差比评价部17a在峰水平比P_k为预先设定的阈值K_p以上且峰间隔比Q_k为阈值K_q以上的情况下，输出评价点z＝1，在除此以外的情况下输出评价点z＝0。

评价值累积部17b计算对被输入的评价点依次累积得到的累积值n，将计算出的该累积值n输出到脱落判定部17c。此时，在被输入z＝0的情况下，将累积值n复位为0。

在脱落判定部17c中，将输入的累积值n与预先设定的判定次数N进行比较，在累积值n达到判定次数N时，判定为加速度传感器11从轮胎内表面脱落。

n＝N是判定值z连续N次为1的情况。即，在本例的脱落判定装置10中，在峰水平比P_k≥阈值K_p且峰间隔比Q_k≥阈值K_q的情况连续地持续了N次的情况下，判定为加速度传感器11从轮胎内表面脱落。

接着，参照图4的流程图说明本发明的加速度传感器的脱落判定方法。

首先，由加速度传感器11检测随着轮胎胎面3的变形而发生变形的内衬层部2内表面的轮胎周向加速度信号并进行放大，之后将该轮胎周向加速度信号从设置于内衬层部2的发送器11F发送到配置于车体侧的存储运算部10B(步骤S10)。

在存储运算部10B中，从由加速度传感器11连续输出的作用于轮胎胎面3的轮胎周向加速度信号中提取加速度波形(步骤S11)，根据提取出的该加速度波形检测作为在踏入点T_f出现的峰(以下称为踏入侧峰)的大小的峰水平a_k和作为时间上相邻的两个踏入侧峰之间的时间间隔的峰间隔b_k并存储到存储单元18中(步骤S12)。

接着，根据存储的峰水平a_k-3～a_k-1计算峰水平的平均值A_k-1，并且根据存储的峰间隔b_k-3～b_k-1计算峰间隔的平均值B_k-1(步骤S13)。此外，在k≥4以上时进行平均值A_k-1和B_k-1的计算，在k＝3之前，只存储到存储单元18中，之后进行峰水平a_k和峰间隔b_k的检测，这是不言而喻的。

在步骤S14中，根据峰水平的平均值A_k-1和最新的峰水平a_k计算峰水平比P_k，并且根据峰间隔的平均值B_k-1和最新的峰间隔b_k计算峰间隔比Q_k。此外，使用上述式(1)、(2)计算峰水平的平均值A_k-1和峰间隔的平均值B_k-1，使用上述式(3)、(4)计算峰水平比P_k和峰间隔比Q_k。

在步骤S15中，判定是否为峰水平比P_k为阈值K_p以上且峰间隔比Q_k为阈值K_q以上。在本例中，设为K_p＝K_q＝3％。

如果峰水平比P_k和峰间隔比Q_k中的任一方或两方小于3％，则返回到步骤S12，计算峰水平a_k+1和峰间隔b_k+1。

另一方面，在步骤S15中判定为峰水平比P_k和峰间隔比Q_k均为3％以上的情况下，判定该状态是否连续地持续了判定次数N以上(步骤S16)。在本例中，设为N＝10。

在步骤S16中峰水平比P_k和峰间隔比Q_k均为3％以上的状态连续地持续了10次以上的情况下，进入步骤S17，判定为加速度传感器11从轮胎内表面脱落，并将该判定结果发送到车辆控制装置20(错误发送)。

另一方面，在峰水平比P_k和峰间隔比Q_k均为3％以上的状态连续的次数小于10次的情况下，返回到步骤S12，计算峰水平a_k+1和峰间隔b_k+1。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不限定于所述实施方式所记载的范围。能够对所述实施方式施加多种多样的变更或改良，这对于本领域技术人员来说也是显而易见的。根据权利要求书明确可知，这种施加变更或改良所得到的方式也能够包含在本发明的技术范围内。

例如，在所述实施方式中，使用踏入侧峰的峰水平a和峰间隔b来判定加速度传感器11是否脱落，但是作为在脱落判定中利用的峰，也可以使用在蹬出点T_k出现的峰。

另外，在所述实施方式中，在峰水平比P_k为预先设定的阈值K_p以上且峰间隔比Q_k为阈值K_q以上的状态连续地持续了N次以上的情况下，判定为加速度传感器11从轮胎内表面脱落，但是也可以在峰水平比P_k为预先设定的阈值K_p以上的状态、或峰间隔比Q_k为阈值K_q以上的状态连续地持续了N次以上的情况下，判定为从轮胎内表面脱落。

另外，在所述实施方式中，设为K_p＝K_q＝3％，并且设为N＝10次，但是不限定于此，也可以设为K_p＝K_q＝5％，设为N＝8次等。

另外，也可以根据计算出的峰水平比P_k、或峰间隔比Q_k的大小来改变判定次数N。

例如峰水平比P_k为10％以上的情况连续了7次的情况、或峰水平比P_k为20％以上的情况连续了6次的情况、或峰水平比P_k为60％以上的情况连续了2次的情况等那样，如果在峰水平比P_k与预先设定的阈值K_p(在本例中为3％)之差大的情况下，根据该差减少判定次数N，则能够高效地进行脱落判定。

另外，在所述实施方式中，作为加速度波形，使用了轮胎周向的加速度波形，但是也可以使用轮胎宽度方向的加速度波形。

在加速度传感器为检测轮胎径向的加速度的加速度传感器的情况下，使用对轮胎径向的加速度信号进行微分得到的径向微分加速度波形即可。此外，在该情况下，在加速度波形提取单元12与峰水平计算单元13和峰间隔计算单元14之间设置根据提取出的径向加速度来运算微分加速度波形的单元即可。

以上记述了本申请发明的实施方式，汇总记述如下。即，本发明是一种根据从加速度传感器获取到的加速度信息来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的方法，该方法的特征在于，具备以下步骤：获取作为所述加速度信息的、由所述加速度传感器探测出的轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的正侧或负侧的峰的大小即峰水平或峰之间的时间间隔即峰间隔、或者对轮胎径向的加速度信号进行微分所得到的径向微分加速度信号的峰水平或峰间隔；计算获取到的所述加速度信息与所述加速度信息的平均值之差相对于所述平均值的比；以及基于所述比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，所述加速度信息的平均值为紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，在判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的步骤中，在所述比连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

由此，能够正确地掌握检测出的加速度波形中的峰水平、峰间隔的不均匀，因此能够高精度地判定加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，并且能够避免错误的路面状态的估计。

另外，将加速度信息设为所述峰水平和所述峰间隔这两方，并且在所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比例即峰水平比和所述峰间隔与所述峰间隔之差相对于所述峰间隔的平均值的比即峰间隔比这两方连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落，因此进一步提高了加速度传感器从轮胎内表面脱落的脱落判定的判定精度。

另外，将所述阈值设为所述平均值的3％以上，将连续超过所述阈值的次数设为2次～10次，因此能够高效地进行脱落判定。即，如果小于3％，则有可能将测定误差视为错误。另外，如果连续超过阈值的次数为1次，则有可能是错误判定，即使超过10次，也不会提高判定精度。

另外，根据所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比和所述峰间隔与所述峰间隔之差相对于所述峰间隔的平均值的比的大小，来变更连续超过所述阈值的次数，因此能够有效地进行加速度传感器从轮胎内表面脱落的脱落判定。

另外，本发明是一种判定被安装于轮胎内表面来检测轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的加速度传感器从轮胎内表面的脱落的装置，该装置的特征在于，具备：加速度信息获取单元，其获取作为加速度信息的所述加速度信号的峰水平和峰间隔中的任一方或两方；平均值计算单元，其计算获取到的所述加速度信息的平均值；差比计算单元，其计算获取到的所述加速度信息与计算出的平均值之差相对于所述平均值的比即差比；以及脱落判定单元，其基于所述差比判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，其中，在所述平均值计算单元中，计算紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，在所述脱落判定单元中，在所述差比连续多次超过阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

通过采用这种结构，能够得到一种能够高精度地判定加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的加速度传感器的脱落判定装置。

另外，也可以是，将加速度传感器设为被安装于轮胎内表面来检测轮胎径向的加速度信号的加速度传感器，并且设置对所述加速度信号进行微分来计算径向微分加速度的微分加速度计算单元以及获取作为加速度信息的、所述微分加速度信号的峰水平和峰间隔中的任一方或两方的加速度信息获取单元，使用获取到的所述加速度信息来判定所述加速度传感器从轮胎内表面的脱落。

附图标记说明

1：轮胎；2：内衬层部；3：轮胎胎面；4：车轮；10：加速度传感器的脱落判定装置；10A：传感器部；10B：存储运算部；11：加速度传感器；11F：发送机；12：加速度波形提取单元；13：峰水平计算单元；14：峰间隔计算单元；15：平均值计算单元；16：差比计算单元；17：脱落判定单元；17a：差比评价部；17b：评价值累积部；17c：脱落判定部；18：存储单元；20：车辆控制装置；21：路面状态估计单元；22：车辆控制单元。

Claims (5)

1.一种加速度传感器的脱落判定方法，根据从加速度传感器获取到的加速度信息来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，该方法的特征在于，具备以下步骤：

获取作为所述加速度信息的、由所述加速度传感器探测出的轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的正侧或负侧的峰的大小即峰水平和峰之间的时间间隔即峰间隔、或者对轮胎径向的加速度信号进行微分所得到的径向微分加速度信号的峰水平和峰间隔；

计算获取到的所述加速度信息与所述加速度信息的平均值之差相对于所述平均值的比；以及

基于所述比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，

其中，所述加速度信息的平均值为紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，

在判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落的步骤中，

在所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比例即峰水平比、以及所述峰间隔与所述峰间隔的平均值之差相对于所述峰间隔的平均值的比即峰间隔比这两方连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

2.根据权利要求1所述的加速度传感器的脱落判定方法，其特征在于，

所述阈值为所述平均值的3％～65％，连续超过所述阈值的次数范围为2次～10次。

3.根据权利要求2所述的加速度传感器的脱落判定方法，其特征在于，

根据所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比、以及所述峰间隔与所述峰间隔的平均值之差相对于所述峰间隔的平均值的比的大小，来变更连续超过所述阈值的次数。

4.一种加速度传感器的脱落判定装置，用于判定被安装于轮胎内表面来检测轮胎周向或轮胎宽度方向的加速度信号的加速度传感器从轮胎内表面的脱落，该装置的特征在于，具备：

加速度信息获取单元，其获取作为加速度信息的所述加速度信号的峰水平和峰间隔这两方；

平均值计算单元，其计算获取到的所述加速度信息的平均值；

差比计算单元，其计算获取到的所述加速度信息与计算出的平均值之差相对于所述平均值的比即差比；以及

脱落判定单元，其基于所述差比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，

其中，在所述平均值计算单元中，计算紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，

在所述脱落判定单元中，在所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比例即峰水平比、以及所述峰间隔与所述峰间隔的平均值之差相对于所述峰间隔的平均值的比即峰间隔比这两方连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

5.一种加速度传感器的脱落判定装置，用于判定被安装于轮胎内表面来检测轮胎径向的加速度信号的加速度传感器从轮胎内表面的脱落，该装置的特征在于，具备：

微分加速度计算单元，其对所述加速度信号进行微分来计算径向微分加速度信号；

加速度信息获取单元，其获取作为加速度信息的所述径向微分加速度信号的峰水平和峰间隔这两方；

平均值计算单元，其计算获取到的所述加速度信息的平均值；

差比计算单元，其计算获取到的所述加速度信息与计算出的平均值之差相对于所述平均值的比即差比；以及

脱落判定单元，其基于所述差比来判定所述加速度传感器是否从轮胎内表面脱落，

其中，在所述平均值计算单元中，计算紧挨着获取到的所述加速度信息之前的至少三次的加速度信息的平均值，

在所述脱落判定单元中，在所述峰水平与所述峰水平的平均值之差相对于所述峰水平的平均值的比例即峰水平比、以及所述峰间隔与所述峰间隔的平均值之差相对于所述峰间隔的平均值的比即峰间隔比这两方连续多次超过预先设定的阈值时，判定为所述加速度传感器从轮胎内表面脱落。

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