JPH0834215A - 車輪情報推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車輪の回転速度の検出値に基づいて車輪のタイ
ヤ空気圧を推定する装置において、検出値の補正と推定
値の補正とを選択的に行うことにより、検出値に混入し
た周期的外乱による推定精度の低下を抑制する。 【構成】リム側部回転速度演算・補正部４５において、
回転速度の検出値に対し、周期的外乱の周期性を利用し
た補正を行うことにより、検出値に混入した周期的外乱
を除去する一方、その補正が完了するまでの間、推定値
補正部６０において、外乱オブザーバ５２等による推定
値に対し、車体速度Ｖおよび路面凹凸度Ｒに基づく補正
を行う。これにより、周期性を利用した補正が完了しな
い間にも、推定値の精度が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪の回転速度に基づ
いて車輪に関する情報を推定する車輪情報推定装置に関
するものであり、特に、車輪速度の検出値に混入した周
期的外乱による推定精度の低下を抑制する技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上記車輪情報推定装置は一般に、(a) 車
輪の回転速度を検出する検出装置と、(b) その検出装置
による検出値に基づき、車輪に関する情報を推定する推
定手段とを含むように構成される。

【０００３】この車輪情報推定装置の一形式が特開平５
−１３３８３１号公報に記載されている。これは、検出
装置により検出された回転速度の複数の周波数成分のう
ち設定周波数範囲内において強度が実質的に最大となる
ものの周波数に基づいてタイヤ空気圧を車輪に関する情
報として推定するものであり、その周波数が低いほどタ
イヤ空気圧が低いと推定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人はこの車輪情
報推定装置について研究を行い、その結果、次のような
事実を得た。検出装置による検出値には車輪のタイヤ不
均一性等に基づく周期的外乱が混入しており、この周期
的外乱をそのまま放置したのではその周期的外乱による
影響が推定手段による推定値に現れてしまい、推定精度
が低下するおそれがあるという事実を得たのである。そ
こで、本出願人は、検出値に混入した周期的外乱を除去
するため、前記検出装置および推定手段を含む車輪情報
推定装置に、検出値を補正対象として、検出値に混入し
た周期的外乱が除去されるように検出値を補正する検出
値補正手段を付加することを提案した。

【０００５】しかし、この検出値補正手段は具体的に
は、周期的外乱の周期性を利用し、車輪が複数回回転す
る間に取得された検出値を用いることによって周期的外
乱を除去するものである。そのため、この検出値補正手
段による補正誤差が許容値以下となるまでに時間がかか
り、その間、検出値に混入した周期的外乱によって推定
精度が低下することを避け得ないという問題がある。

【０００６】このような事情に鑑み、請求項１の発明
は、検出値に混入した周期的外乱による推定誤差が車両
の走行状況に強く関連するという事実に着目し、検出値
ではなく推定値を補正する推定値補正手段を前記検出値
補正手段と併用可能な別の形式の補正手段として提供す
ることにより、検出値補正手段の作用完了前でも周期的
外乱による推定精度の低下を抑制可能とすることを課題
としてなされたものである。

【０００７】請求項２の発明は、その請求項１の発明に
おいて、車両の走行状況のうち特に車体速度と路面凹凸
度という要素が周期的外乱による推定誤差に強く関連す
るという事実に着目し、車両の走行状況に基づく推定値
補正を効果的に実行可能とすることを課題としてなされ
たものである。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明における推定値補正手段を前記検出値補正手段と併用
する車輪情報推定装置において、両補正手段の作用が重
複して推定精度が悪化する事態を回避することを課題と
してなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】それぞれの課題を解決す
るために、請求項１の発明は、図１９に概念的に表すよ
うに、前記検出装置１および推定手段２を含む車輪情報
推定装置において、車両の走行状況に基づき、推定手段
２による推定値を検出装置１による検出値に混入した周
期的外乱による影響が現れないように補正する推定値補
正手段３を設けたことを特徴とする。

【００１０】なお、「推定値補正手段３」は後述の請求
項３の発明におけるように、前記検出値補正手段と併用
するのが望ましいが、併用しないで請求項１の発明を実
施することは可能である。

【００１１】また、「推定手段２」は例えば、前記公報
に記載されているように、検出装置１により検出された
回転速度の複数の周波数成分のうち設定周波数範囲内に
おいて強度が実質的に最大となるものの周波数に基づい
て車輪のタイヤ空気圧を車輪情報として推定する形式と
することができる。「推定手段２」はまた、(a) 少なく
とも、車輪情報の基礎値である車輪情報基礎値と検出装
置により検出された回転速度とから、車輪に対する外乱
を推定する外乱オブザーバと、(b) 推定された外乱に基
づき、車輪情報の実際値である車輪情報実際値の、車輪
情報基礎値からの変化量を推定する車輪情報変化量推定
部とを含む形式とすることもできる。この形式について
は実施例において詳述する。

【００１２】なお、ここにおける「車輪情報」には例え
ば、タイヤの空気圧，半径，慣性モーメント，ばね定
数，ダンパ係数，接地性，コーナリングパワー等を選ぶ
ことができる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、推定値補正手段３を、推定手段２による推定値の補
正量を走行状況としての車体速度が大きい場合において
小さい場合におけるより大きく決定することと、走行状
況としての路面凹凸度が低い場合において高い場合にお
けるより大きく決定することとの少なくとも一方を行う
ものとしたことを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、図２０に概念的に表すように、さらに、検
出装置１による検出値をそれに混入した周期的外乱が除
去されるように補正する検出値補正手段４と、その検出
値補正手段４により補正しきれないで残る補正誤差が許
容値より大きい間は推定値補正手段３による補正を許可
し、許容値以下になった後には禁止する推定値補正許可
・禁止手段５とを設けたことを特徴とする。

【００１５】なお、ここにおける「検出値補正手段４」
は前記のように、周期的外乱の周期性を利用し、車輪が
複数回回転する間に取得された検出値を用いることによ
って周期的外乱を除去する態様とすることが可能であ
り、例えば、次のような態様とすることができる。すな
わち、検出装置からの周期的信号に基づいて順に決定さ
れた過去の複数の回転速度のうち今回決定された回転速
度と予め定められた関係を有するものを今回決定された
回転速度に加算または減算することを含む演算により、
回転速度に混入した周期的外乱を除去する態様とするこ
とができる。

【００１６】さらに具体的に説明すれば、 予め定められたサンプリング周期が経過する毎に、そ
の間に検出装置からの周期的信号に基づいて演算された
少なくとも１個の元回転速度の平均値をサンプル回転速
度として演算するサンプル回転速度演算部と、 今回演算されたサンプル回転速度の変動成分をサンプ
ル変動回転速度として演算するサンプル変動回転速度演
算部と、 除去すべき周期的外乱の周期的変化を表す誤差値（変
動回転速度に加算することによってその変動回転速度に
混入した周期的外乱を除去するもの）を少なくとも車輪
１回転分、車輪の回転位置に関連付けて記憶する１回転
分メモリと、 サンプリング周期が経過する毎に１回転分メモリか
ら、今回のサンプル変動回転速度よりちょうど車輪１回
転前に取得された少なくとも１個の誤差値を旧誤差値群
として読み出し、その旧誤差値群の平均値である平均旧
誤差値と今回のサンプル変動回転速度との和を演算して
出力値とする出力値演算部と、 その出力値とサンプル変動回転速度の固定成分との和
を最終的な回転速度として演算する最終的回転速度演算
部と、 今回のサンプリング変動回転速度よりちょうど車輪１
回転前に取得された平均旧誤差値から今回の前記出力値
を減算することにより、今回の新誤差値を演算する誤差
値演算部と、 １回転分メモリにおいて、今回の旧誤差値群の各値を
すべて、演算された新誤差値に更新する１回転分メモリ
更新部とを含む態様とすることができるのである。

【００１７】

【作用】請求項１の発明に係る車輪情報推定装置におい
ては、検出値に混入した周期的外乱による推定誤差が車
両の走行状況に強く関連するという事実に着目し、推定
値補正手段３が、推定手段２による推定値を車両の走行
状況に基づいて補正し、、検出装置１による検出値に混
入した周期的外乱の影響を推定値から除去する。

【００１８】本出願人の研究によれば、検出値に混入し
た周期的外乱が検出値から十分に除去されない状態で
は、車体速度が大きいほど推定誤差が大きくなり、ま
た、路面凹凸度が低いほど推定誤差が大きくなるという
傾向があることが判明した。車体速度が大きいほど、ま
た、路面凹凸度が低いほど、推定値に占める周期的外乱
による誤差値の割合が増加してしまうのである。そこ
で、請求項２の発明に係る車輪情報推定装置において
は、推定値補正手段３が、推定手段２による推定値の補
正量を走行状況としての車体速度が大きい場合において
小さい場合におけるより大きく決定することと、走行状
況としての路面凹凸度が低い場合において高い場合にお
けるより大きく決定することとの少なくとも一方を行
う。

【００１９】それら請求項１または２の発明における
「推定値補正手段３」は一般に、車両の走行状況に基づ
いて推定値をオープンループ方式で補正する態様とされ
るため、補正速度（補正誤差を許容値まで低下させるの
にかかる時間に相当する）を向上させることが容易であ
るという利点がある反面、補正精度を十分に高めること
が困難であるという欠点がある。これに対し、前記検出
値補正手段４を例えば、周期的外乱の周期性を利用し、
車輪が複数回回転する間に取得された検出値を用いるこ
とによって周期的外乱を除去する態様とする場合には、
補正精度を十分に高めることが容易であるという利点が
ある反面、補正速度を向上させることが困難であるとい
う欠点がある。要するに、推定値補正手段３と検出値補
正手段４とは一方の欠点を他方の利点とする関係にある
のであり、一方の欠点が他方の利点で補われるように両
者を併用すれば、補正速度の低下を抑制しつつ補正精度
を十分に高めることが可能となる。

【００２０】しかしながら、両補正手段３，４を併用す
る場合には次のような問題が生ずる。すなわち、検出値
補正手段４の作用が完了した後にも推定値補正手段３が
作用することがあると、検出値補正手段４によって周期
的外乱が十分に除去された検出値に基づいて推定手段２
により推定された推定値であってもはや周期的外乱の影
響がほとんど現れていないものに対して推定値補正手段
３が作用してしまい、検出値補正手段４の作用と推定値
補正手段３の作用とが相互に干渉し、かえって推定精度
が低下してしまうという問題があるのである。

【００２１】この問題を解決するために請求項３の発明
は推定値補正手段３と検出値補正手段４とを併用する形
式の車輪情報推定装置に対してなされたのであり、本発
明に係る車輪情報推定装置においては、推定値補正許可
・禁止手段５が、検出値補正手段４により補正しきれな
いで残る補正誤差が許容値より大きい間は推定値補正手
段３による補正を許可し、許容値以下になった後には禁
止する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、検出値ではなく推定値を補正するこ
とによって周期的外乱の除去が可能となるため、検出値
補正手段の作用完了前でも、また、検出値補正手段なし
でも、周期的外乱を除去可能になるという効果が得られ
る。

【００２３】また、請求項２の発明によれば、車両の走
行状況のうち周期的外乱による推定誤差に強く関連する
要素である車体速度と路面凹凸度との少なくとも一方に
基づいて推定値が補正されるため、車両の走行状況に基
づく推定値の補正を効果的に実行可能となるという効果
が得られる。

【００２４】また、請求項３の発明によれば、検出値補
正手段と推定値補正手段とを併用するから、一方の欠点
が他方の利点で補われ、補正速度の低下を抑制しつつ補
正精度を十分に高めることが可能となるとともに、両補
正手段の相互干渉が回避され、補正の適正化が確保され
るという効果が得られる。

【００２５】

【実施例】以下、各請求項の発明を図示の実施例に基づ
いて具体的に説明する。図２において１０はロータ、１
２は電磁ピックアップである。ロータ１０は図３に示す
車輪１４と共に回転するものであり、外周に多数の歯１
６を備えている。電磁ピックアップ１２はそれらの歯１
６の通過に応じて周期的に変化する電圧を発生する。こ
の電圧は波形整形器１８によって矩形波に整形され、コ
ンピュータ２０のＩ／Ｏポート２２に供給される。車輪
１４は４個あり、それらに設けられている各電磁ピック
アップ１２が全て波形整形器１８を経てコンピュータ２
０に接続されるが、図２には代表的に１組のみが図示さ
れている。

【００２６】車輪１４は図３に示すように、ホイール２
４の外周にタイヤ２６が取り付けられたタイヤ付ホイー
ルであるが、図４に示すように、相対回転可能なリム側
部２８とベルト側部３０とがねじりばね３２によって連
結されたものと考えることができる。上記ロータ１０は
ホイール２４と一体的に回転するように取り付けられる
ため、電磁ピックアップ１２は厳密にはリム側部２８の
角速度を検出することになる。

【００２７】コンピュータ２０は図２に示すように処理
装置としてのＣＰＵ４０，第一記憶装置としてのＲＯＭ
４２および第二記憶装置としてのＲＡＭ４４を備えてお
り、ＲＯＭ４２に図５のフローチャートで表される回転
速度演算・補正ルーチンを始めとする種々の制御プログ
ラムが格納されることによって、図１に示すリム側部回
転速度演算・補正部４５を構成している。このコンピュ
ータ２０は別のコンピュータ４７と接続されている。こ
のコンピュータ４７は処理装置としてのＣＰＵ４８，第
一記憶装置としてのＲＯＭ４９，第二記憶装置としての
ＲＡＭ５０および入出力装置としてのＩ／Ｏポート５１
を備えており、ＲＯＭ４９に図１８のフローチャートで
表される推定値補正ルーチンを始めとする種々の制御プ
ログラムが格納されることによって、図１に示す外乱オ
ブザーバ５２，相関演算部５４，正規化部５６，ばね定
数変化率推定部５８，推定値補正部６０および異常判定
部６２を構成している。

【００２８】コンピュータ４７のＩ／Ｏポート５１には
異常判定部６２の判定結果を運転者に知らせる表示装置
６６が接続されている。表示装置６６は本実施例におい
ては液晶ディスプレイであるが、点灯あるいは点滅する
ランプ等別の表示装置を用いることも可能であり、音声
で運転者に知らせる音声報知装置などを含めて種々の形
態の報知装置を採用することが可能である。

【００２９】コンピュータ４７のＩ／Ｏポート５１には
さらに、ホイール２４（リム側部２８）に加えられる駆
動・制動トルクを、ホイール２４の軸に取り付けられた
歪みゲージ等により検出する駆動・制動トルク検出装置
６８が接続されている。

【００３０】Ｉ／Ｏポート５１にはさらにまた、車体速
度センサ７０と路面凹凸センサ７２とがそれぞれ接続さ
れている。車体速度センサ７０は例えば、波のドップラ
効果を利用して対地車速を検出するドップラ方式とした
り、４個の回転速度ｖに基づいて車体速度を推定する回
転速度利用方式とすることができる。路面凹凸センサ７
２は例えば、路面凹凸度Ｒの影響を受けた信号を読み込
んで、それのＰ−Ｐ値を路面凹凸度Ｒとして検出した
り、回転速度信号の周波数特性を路面凹凸度Ｒとして検
出するものとすることができる。路面凹凸度Ｒの影響を
受けた信号には例えば、回転速度信号，車両ばね上部の
上下加速度信号，車両ばね下部の上下加速度信号等、路
面凹凸度Ｒを間接に表す信号を選んだり、路面から反射
した信号等、路面凹凸度Ｒを直接に表す信号を選ぶこと
ができる。

【００３１】リム側部回転速度演算・補正部４５は上記
４個の車輪１４に対応する各電磁ピックアップ１２およ
び波形整形器１８から供給される矩形波信号（以下、パ
ルス信号ともいう）に基づいて各車輪１４の回転速度を
算出するとともに、後述の信号遅延・重ね合わせ処理に
よって各車輪１４の回転速度を補正する。各車輪１４お
よびロータ１０には製造，組立誤差が存在し、これら誤
差等に起因して周期的な回転速度誤差が発生するため、
この各車輪１４に固有の固有回転速度誤差を除いた回転
速度を求めるのである。図６に、車体速度Ｖが１２０
〔km/h〕、タイヤ半径が約３３０〔mm〕、タイヤ空気圧
が０．２〔ＭＰａ〕である走行状況下において取得され
た回転速度信号の周波数特性（周波数とパワースペクト
ルとの関係）の一例をグラフで表す。グラフから明らか
なように、基本周波数を約１６〔Hz〕とする複数の高調
波が発生しており、これが車輪１４の固有回転速度誤差
すなわち周期的外乱であり、これを除去するために回転
速度補正が行われるのである。すなわち、本実施例にお
いては、車輪１４の固有回転速度誤差が除去すべき周期
的外乱なのである。

【００３２】なお、車輪１４の回転速度は周速度で演算
されるが、そのためにはタイヤ２６の実質的な半径（タ
イヤが荷重で変形した状態における路面から車輪１４の
中心までの距離）が必要であり、これはタイヤ２６の空
気圧によって変わる。よって、当初は空気圧が正規であ
る場合の正規の半径が使用されるが、後に説明する処理
によってタイヤ２６の空気圧変化が判明した場合は、予
めＲＯＭ４２に格納されているタイヤ径テーブルからそ
の空気圧変化に対応したタイヤ半径が読み出されて使用
される。なお、回転速度が角速度で演算される場合には
タイヤ径テーブルは不要である。

【００３３】リム側部回転速度演算・補正部４５の機能
は図５の回転速度演算・補正ルーチンの実行により果た
されるが、まず、その原理を説明する。回転速度に侵入
する外乱は、車輪１４と共に１回転する周期性を有す
る。したがって、この周期性を利用し、回転速度の時間
的変化のうち先行する部分をちょうど１周期分だけ遅延
させて後続する部分に重ね合わせることにより、周期的
外乱を除去することにする。信号遅延・重ね合わせ処理
の伝達関数は図７のブロック線図で表すことができ、こ
の場合の状態方程式は、ｚ変数を用いれば、

【００３４】

【数１】

【００３５】となる。ただし、 Ｖ ：入力としての車体速度 ｖ ：入力としての回転速度 ｙ ：出力としての回転速度 Ｌ ：回転速度ｖのサンプリング周期Ｔを単位として記
述される遅延量

【００３６】なお、図において遅延演算部は、旧誤差値
ｅ₂ を遅延量Ｌ（Ｌ回分のサンプリング周期Ｔ）だけ遅
延させて入力としての誤差値ｅ（＝Ｖ−ｙ）に加算して
新誤差値ｅ₁ を得ることにより、入力ｖにおいてそれの
変動成分（すなわち除去すべき周期的外乱）を相対的に
強調して変動成分を抽出する機能を果たす。

【００３７】入力ｖから出力ｙまでの伝達関数Ｈ
₁ （ｚ）は、

【００３８】

【数２】

【００３９】となる。ここで、伝達関数Ｈ₁ （ｚ）の周
波数応答Ｈ₁ （ω）を求めるために、 ｚ^-1＝ｅ^-jwn とおく。ただし、 ｊ ：虚数単位 ω_n ：正規化角周波数 なお、正規化角周波数ω_n は、１秒間を単位として記述
される実角周波数ω_Aではなく、サンプリング周期Ｔを
単位として記述される角周波数である。そのため、正規
化角周波数ω_n は、 ω_n ＝ω_A Ｔ で表される。

【００４０】その結果、周波数応答Ｈ₁ （ω）が、

【００４１】

【数３】

【００４２】として求められる。この周波数応答Ｈ
₁ （ω）の絶対値の二乗は、

【００４３】

【数４】

【００４４】となる。この式から明らかなように、cos
ω_n Ｌ＝１すなわちω_n Ｌ＝２ｎπ（ｎ：整数）のと
き、周波数応答Ｈ₁ （ω）が０、すなわち入力ｖが出力
ｙに全く現れない状態となる。また、周波数応答Ｈ
₁ （ω）が０となる複数の角周波数ω _n のうち互いに隣
接する２個のものの中間値（ω_n Ｌ≠２ｎπである各区
間における代表点）において、入力ｖがそのまま出力ｙ
に現れるようにするためには、例えば、ω_n Ｌ＝（２ｎ
＋１）πのときに周波数応答Ｈ₁ （ω）の絶対値が１と
ならなければならないが、入力ｖをそのまま使用したの
では、

【００４５】

【数５】

【００４６】となってしまう。そこで、入力ｖをそのま
ま使用するのではなく、それに｜１−ｇ／２｜なる調整
ゲインを掛け算した値ｖ₁ として使用することとする。

【００４７】以上、入力ｖから出力ｙまでの伝達関数Ｈ
₁ （ｚ）について説明したが、出力ｙには入力ｖの影響
のみならず入力Ｖの影響も加えられる。そこで、出力ｙ
における入力Ｖの影響を評価するため、入力Ｖから出力
ｙまでの伝達関数Ｈ₂ （ｚ）をも求めることとする。こ
の伝達関数Ｈ₂ （ｚ）は伝達関数Ｈ₁ （ｚ）に同様にし
て求められ、

【００４８】

【数６】

【００４９】となる。これの周波数応答Ｈ₂ （ω）は、

【００５０】

【数７】

【００５１】となり、この周波数応答Ｈ₂ （ω）の絶対
値の二乗は、

【００５２】

【数８】

【００５３】となる。この式から明らかなように、ω_n
Ｌ＝２ｎπのとき、周波数応答Ｈ₂ （ω）の絶対値は１
となり、その結果、 Ｖ＝ｙ となる。すなわち、出力ｙは、 ｙ＝Ｈ₁ （ｚ）ｖ₁ ＋Ｈ₂ （ｚ）Ｖ なる式で近似的に表すことができ、ω_n Ｌ≠２ｎπのと
きには、 ｙ＝ｖ₁ となり、ω_n Ｌ＝２ｎπのときには、 ｙ＝Ｖ となるのである。ここで、入力ｖ₁ を、時間的変動の中
心である固定成分（オフセット値ともいう）ｖ₀ と変動
成分Δｖとに分離して考えると、オフセットｖ₀は本来
入力Ｖに一致すべきであるから、ω_n Ｌ≠２ｎπのとき
には、 ｙ＝ｖ₀ ＋Δｖ₁ となり、ω_n Ｌ＝２ｎπのときには、 ｙ＝ｖ₀ となる。

【００５４】したがって、固定成分ｖ₀ を０とみなし、
入力ｖ₁ として変動成分Δｖ、入力Ｖとして０をそれぞ
れ使用すれば、出力ｙがΔｖとなり、これが求めるべき
周期的外乱の時間的変化を表す物理量となる。また、こ
のΔｖに固定成分Δｖ₀ を加算すれば、周期的外乱が除
去された回転速度ｖが取得されることになる。

【００５５】前記のように、遅延量Ｌについては、 ω_n Ｌ＝２ｎπ なる関係が成立するため、遅延量Ｌは、 Ｌ＝（２ｎπ）／ω_n で表される。ここで、ｎ＝１とすれば、 Ｌ＝（２π）／ω_n となり、また、前記のように、 ω_n ＝ω_A Ｔ なる関係が成立する。また、除去すべき周期的外乱の基
本波の周波数である基本周波数ｆ₁ は、 １／ｆ₁ ＝（２π）／ω_A で表される。ただし、ｆ₁ ＝Ｖ／（２πＲ）である。し
たがって、遅延量Ｌは、 Ｌ＝（１／ｆ₁ ）／Ｔ で表される。

【００５６】この式は物理的には、『遅延量Ｌが、除去
すべき周期的外乱が１周期進行する間に、すなわち、車
輪１４が１回転する間に回転速度ｖのサンプリングが行
われる回数に等しい』ことを表している。

【００５７】タイヤ半径Ｒが約３３０〔mm〕、車体速度
Ｖが１２０〔km/h〕である場合には、基本周波数ｆ₁ が
約１６〔Hz〕となり、また、サンプリング周期Ｔを５
〔ms〕とすれば、この場合の遅延量Ｌは約１２〔サンプ
リング周期〕となる。図８に、Ｌ＝１２，ｇ＝０．４と
した場合の伝達関数Ｈ₁ （ｚ）の周波数特性をグラフで
表す。このグラフは縦軸に周波数応答Ｈ₁ （ω）がｄＢ
単位でとられているため、周波数応答Ｈ₁ （ω）が１で
あることがグラフでは０で表され、周波数応答Ｈ
₁ （ω）が０であることがグラフでは−∞で表されるこ
とになる。したがって、グラフから明らかなように、１
６〔Hz〕を基本周波数ｆ₁ とする複数の高調波が発生す
る周波数の各位置において周波数応答Ｈ₁ （ω）が十分
に０に近くなり、それ以外の各位置において周波数応答
Ｈ₁ （ω）が十分に１に近くなっている。

【００５８】次に、この原理に従って回転速度演算・補
正技術をコンピュータを用いて実施するための具体的技
術について説明する。

【００５９】まず、概略的に説明する。電磁ピックアッ
プ１２から各パルス（一連の周期的信号である矩形波を
構成する各単位波）が供給される毎に、各パルスの時間
間隔に基づいて元回転速度ｖが順に演算される。各パル
スの時間間隔には例えば、各パルスの立ち上がり間隔時
間，立ち下がり間隔時間，パルス中点間隔時間等を選ぶ
ことができる。

【００６０】また、１サンプリング周期Ｔが経過する毎
に、その間に入力・演算された少なくとも１個の元回転
速度ｖの平均値がサンプル回転速度ｖとして演算され
る。さらに、過去に演算されたサンプル回転速度ｖと現
サンプル回転速度ｖとからその平均値が演算される。こ
の平均値は前記オフセット値として使用され、現サンプ
ル回転速度ｖからそのオフセット値が減算されることに
より、サンプル変動回転速度Δｖ（図７における「ｖ」
に相当する）が求められる。

【００６１】また、ＲＡＭ４４には１回転分メモリが設
けられている。この１回転分メモリは誤差値Ｅ（図７に
おける「ｅ（＝Ｖ−ｙ）」に相当する）をロータ１０の
各歯に関連付けて記憶するものである。誤差値Ｅは、除
去すべき周期的外乱、すなわち、本実施例においては車
輪の不均一性に起因する外乱がロータ１０の回転と共に
変化する状態を表す値であり、この取得方法については
後に詳述する。１回転分メモリはロータ１０が１回転す
る間に電磁ピックアップ１２から出力されるパルスの
数、すなわちロータ１０の歯の数と同数の記憶アドレス
が設けられており、各記憶アドレスに各誤差値Ｅが順に
記憶されることとなる。

【００６２】図９には、ロータ１０の歯数が８である場
合を例にとり、１回転分メモリの構成が概念的に示され
ている。図において、「１−１」は第１回転時において
第１番目に演算された誤差値Ｅを示し、「１−２」は第
１回転時において第２番目に演算された誤差値Ｅを示
し、「２−１」は第２回転時において第１番目に演算さ
れた誤差値Ｅを示すというように、ハイフンで連結され
た２個の数字のうち左側の数字は車輪１４が第何回転目
にあるかを示し、右側の数字は各パルスが各回転時にお
いて第何番目にあるかを示している。

【００６３】サンプリング周期Ｔが経過する毎に、この
１回転分メモリから誤差値Ｅが読み込まれる。１回転分
メモリに既に記憶されている少なくとも１個の誤差値Ｅ
のうち、今回のサンプル変動回転速度Δｖに係る少なく
とも１個の変動回転速度Δｖの各々とロータ１０のパル
ス発生回転位置が共通する誤差値群Ｅが読み込まれる。
すなわち、今回のサンプル変動回転速度Δｖよりちょう
どロータ１回転前に取得された誤差値群Ｅが旧誤差値群
Ｅとして読み出されるのである。読み出された旧誤差値
群Ｅについては平均値が求められ、平均旧誤差値Ｅ_MEAN
（図７における遅延演算部の「ｅ₂ 」に相当する）とさ
れる。

【００６４】例えば、図９の例を用いて説明すれば、各
回のサンプリングにおいて変動回転速度Δｖが２個ずつ
得られると仮定すれば、図１０に示すように、例えば、
図９における「１−１」と「１−２」とが「１−」、
すなわち、第１回転時における第１番目の旧誤差値群Ｅ
を構成し、「１−１」と「１−２」でそれぞれ示される
２個の旧誤差値Ｅの平均値が「１−」で示される平均
旧誤差値Ｅ_MEANとされる。また、各回のサンプリングに
おいて変動回転速度Δｖが４個ずつ得られると仮定すれ
ば、図１１に示すように、例えば、図９における「１−
１」〜「１−４」が「１−」、すなわち、第１回転時
における第１番目の旧誤差値群Ｅを構成し、「１−１」
〜「１−４」でそれぞれ示される４個の旧誤差値Ｅの平
均値が「１−」で示される平均旧誤差値Ｅ_MEANとされ
る。

【００６５】このようにして求められた今回の平均旧誤
差値Ｅ_MEANと前記ゲインｇとの積が求められ、さらに、
今回のサンプル変動回転速度Δｖと前記調整ゲイン｜１
−ｇ／２｜との積（図７における「ｖ₁ 」に相当する）
も求められる。さらに、それら２個の積の和が演算さ
れ、図７における出力ｙとされる。すなわち、出力ｙ
が、 旧Ｅ_MEAN・ｇ＋サンプルΔｖ・｜１−ｇ／２｜ として求められるのである。この出力ｙに前記オフセッ
ト値が加算されることにより、最終的な回転速度ｖが求
められることになる。

【００６６】今回の出力ｙと今回の平均旧誤差値Ｅ_MEAN
とから新誤差値Ｅ（図７における遅延演算部の「ｅ₁ 」
に相当する）が求められる。すなわち、新誤差値Ｅが、 ｅ＋ｅ₂ ＝（Ｖ−ｙ）＋ｅ₂ ＝（０−ｙ）＋ｅ₂ ＝−ｙ
＋旧Ｅ_MEAN として求められるのである。

【００６７】新誤差値Ｅが求められたならば、１回転分
メモリにおいて誤差値Ｅの更新が行われる。すなわち、
今回の旧誤差値群Ｅを構成する各旧誤差値Ｅの各々がい
ずれも同じ新誤差値Ｅに書き換えられるのである。

【００６８】図９の例を用いて説明すれば、例えば、
「２−」に対応する新誤差値Ｅが演算された場合に
は、「１−」で示される旧誤差値群Ｅを構成する「１
−１」と「１−２」でそれぞれ示される旧誤差値Ｅがい
ずれも同じ新誤差値Ｅに書き換えられることになる。

【００６９】ただし、上記の処理が何回も繰り返される
ことによって１回転分メモリに記憶されている誤差値Ｅ
が除去すべき周期的外乱を正確に反映するに至れば、出
力ｙが０となり、ひいては新誤差値Ｅがすわなち旧誤差
値Ｅとなるから、この段階においては誤差値Ｅの書換え
が行われても誤差値Ｅは実質的に固定されることにな
る。

【００７０】ここで、１回転分メモリと遅延量Ｌとの関
係について説明する。本実施例においては、各パルスが
発生する毎に元回転速度ｖの演算が行われるが、サンプ
ル変動回転速度Δｖの演算，平均誤差値Ｅ_MEANの演算，
出力ｙの演算および最終的回転速度ｖの演算は各パルス
毎にではなく、サンプリング周期Ｔが経過する毎に行わ
れる。したがって、１回転分メモリは実質的には、車輪
１４が１回転する間にサンプリングされるパルスの数と
同数の誤差値Ｅ（図１０の例では４個、図１１の例では
２個）が記憶されるメモリであるということができる。

【００７１】また、本実施例においては、先に演算され
た元回転速度ｖをロータ１回転分遅延させて後に演算さ
れる元回転速度ｖに重ね合わせる際のその遅延量が、１
回転分メモリに記憶されている誤差値群Ｅの数（すなわ
ち、サンプル変動回転速度Δｖの数）と等しくされる。

【００７２】この遅延量Ｌは前記の理論の説明において
は、サンプリング周期Ｔを単位として、 Ｌ＝２πＲ／Ｖ／Ｔ で表され、また、サンプリング周期Ｔは不変である。し
たがって、周期的外乱をその周期性を利用して除去する
ためには、遅延量Ｌを車体速度Ｖすなわち回転速度ｖに
応じて変化させることが必要となる。これに対し、本実
施例においては、前記のように、１回転分メモリの数が
ロータ１０の歯数と同数とされ、常に最新かつロータ１
回転分の誤差値Ｅが記憶されるようにされる。しかも、
サンプリング周期Ｔが経過する毎に、その間に演算され
た少なくとも１個の誤差値Ｅについて平均値が求められ
て唯一の代表値として用いられることにより、１回転分
メモリの記憶アドレスが実質的にはサンプリング周期Ｔ
毎に得られた元回転速度ｖの数に応じて分割され、結
局、その分割数が遅延量Ｌと等しくなっている。したが
って、本実施例においては、回転速度ｖ毎に遅延量Ｌの
異なる遅延演算部を設けることなく、１個の遅延演算部
で遅延量Ｌが回転速度ｖに応じて自動的に変化させられ
ることになる。

【００７３】以上のようにして周期的外乱が除去された
出力ｙが演算されたならば、これに前記オフセット値が
加算されることにより、周期的外乱が除去された最終的
な回転速度ｖが演算される。

【００７４】なお、図１２には変動回転速度Δｖの時間
的変化の二例がそれぞれグラフで表されている。上側の
グラフは回転速度ｖが遅いときの時間的変化の一例を示
し、下側のグラフは回転速度ｖが速いときの時間的変化
の一例を示している。それらグラフを対比すれば、回転
速度ｖが速いほど１回のサンプリング中に１回転分メモ
リに記憶される変動回転速度Δｖの数（図において〜
で表す）が増加することが分かり、さらに、回転速度
ｖが速いほど１回の遅延量Ｌに対応する変動回転速度群
Δｖの数が減少することも分かる。

【００７５】以上、回転速度演算・補正技術の内容を概
略的に説明したが、次に、図５の回転速度演算・補正ル
ーチンに基づいて具体的に説明する。

【００７６】まず、ステップＳ５１（以下、単にＳ５１
で表す。他のステップについても同じ）において、整数
ｉの値が１に初期化され、次に、Ｓ５２において、今回
のサンプリング周期が開始されるのを待つ状態となる。
今回のサンプリング周期が開始されたならば、Ｓ５３に
おいて、今回のサンプリング周期が終了したか否かが判
定される。今回は開始されたばかりであるから、判定が
ＮＯとなり、Ｓ５４において、電磁ピックアップ１２か
ら第ｉ番目のパルスが出されるのを待つ状態となる。出
されたならば判定がＹＥＳとなり、Ｓ５５において、そ
のパルスの継続時間が計測され、Ｓ５６において、その
継続時間に基づいて第ｉ番目の元回転速度ｖ_(i) が演算
される。すなわち、コンピュータ２０のこのＳ５６を実
行する部分によって「元回転速度演算部」が構成されて
いるのである。演算値はＲＡＭ４４の１サンプリング分
メモリに記憶される。

【００７７】その後、Ｓ５７において、整数ｉの値が１
増加させられ、Ｓ５８において、整数ｉの現在値が最大
値ｉ_MAX を超えたか否かが判定される。最大値ｉ_MAX は
ロータ１０の歯数と同じ値に設定されているから、この
判定は結局、１回転分の元回転速度ｖ_(i) が取得される
ごとにＹＥＳとなることになる。今回は整数ｉの現在値
が最大値ｉ_MAX を超えてはいないと仮定すれば判定がＮ
Ｏとなり、直ちにＳ５３に戻るが、超えていると仮定す
れば判定がＹＥＳとなり、Ｓ６６において整数ｉの値が
１にリセットされた後にＳ５３に戻ることになる。

【００７８】その後Ｓ５３〜Ｓ５８およびＳ６６の実行
が繰り返されるうちに今回のサンプリング周期が終了す
れば、Ｓ５３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５９以下のステ
ップに移行する。

【００７９】Ｓ５９においては、今回のサンプリング周
期の間に取得されて１サンプリング分メモリに記憶され
ている元回転速度ｖの平均値が演算され、サンプル回転
速度ｖとされる。すなわち、コンピュータ２０のこのＳ
５９を実行する部分によって「サンプル回転速度演算
部」が構成されているのである。

【００８０】Ｓ６０において、過去に得られたサンプル
回転速度ｖと現サンプル回転速度ｖとからその平均値が
演算され、これが前記オフセット値とされる。さらに、
現サンプル回転速度ｖからこの平均値が減算されること
により、今回のサンプル変動回転速度がΔｖとして演算
される。すなわち、コンピュータ２０のこのＳ６０を実
行する部分によって「サンプル変動回転速度演算部」が
構成されているのである。

【００８１】なお、このサンプル変動回転速度演算部を
例えば、遮断周波数が１〔Hz〕程度のハイパスフィルタ
手段として構成し、このハイパスフィルタ手段にサンプ
ル回転速度ｖを供給することによってもサンプル変動回
転速度Δｖを取得可能である。また、遮断周波数が１
〔Hz〕程度のローパスフィルタ手段にサンプル回転速度
ｖを供給することによっても前記オフセット値を取得可
能である。

【００８２】Ｓ６１においては、１回転分メモリに既に
記憶されている旧誤差値Ｅのうち、今回の変動回転速度
群Δｖと記憶アドレスが一致するものが読み出される。
すなわち、ちょうどロータ１回転分前に取得された旧誤
差値群Ｅが読み出されるのである。さらに、今回の旧誤
差値群Ｅの平均値が平均旧誤差値Ｅ_MEANとして演算され
る。さらにまた、今回のサンプル変動回転速度Δｖと調
整ゲイン｜１−ｇ／２｜との積と、平均旧誤差値Ｅ_MEAN
とゲインｇとの積との和が出力ｙとして演算される。す
なわち、コンピュータ２０のうちこのＳ６１を実行する
部分によって「出力値演算部」が構成されているのであ
る。

【００８３】Ｓ６２においては、その出力ｙに前記オフ
セット値が加算されることにより、今回の最終的な回転
速度ｖ、すなわち、周期的外乱が除去された回転速度ｖ
が求められる。すなわち、コンピュータ２０のうちこの
Ｓ６２を実行する部分によって「最終的回転速度演算
部」が構成されているのである。

【００８４】また、このＳ６２においては、信号遅延・
重ね合わせ処理による周期的外乱除去状況が判定される
ようになっている。具体的には、最終的な回転速度ｖが
時間的にほぼ安定したか否かが判定され、安定した場合
には周期的外乱の除去が実質的に完了したと判定される
ようになっている。さらに、周期的外乱の除去が実質的
に完了したと判定した場合には、ＯＮ状態で周期的外乱
の除去が実質的に完了したことを表し、ＯＦＦ状態で実
質的に完了していないことを表す周期的除去完了フラグ
（ＲＡＭ４４に設けられている）がＯＮ状態とされ、一
方、周期的外乱の除去が実質的に完了してはいないと判
定した場合には、周期的外乱除去完了フラグがＯＦＦ状
態とされるようにもなっている。なお、ここに「最終的
な回転速度ｖが時間的にほぼ安定したか否かの判定」は
例えば、ロータ１０が１回転するごとに、ロータ１０の
各歯１６に対応する最終的な回転速度ｖの前回値から今
回値を差し引いた値の絶対値の和を回転速度ｖの変動量
δとして取得し、その変動量δが基準値δ₀ 以下である
場合には最終的な回転速度ｖが時間的にほぼ安定したと
判定するものとすることができる。

【００８５】Ｓ６３においては、今回の出力ｙが平均旧
誤差値Ｅ_MEANから減算されることにより今回の新誤差値
Ｅが求められる。すなわち、コンピュータ２０のうちこ
のＳ６３を実行する部分によって「誤差値演算部」が構
成されているのである。

【００８６】Ｓ６４においては、１回転分メモリにおい
て今回の旧誤差値群Ｅの各値がすべて新誤差値Ｅに書き
換えられる。すなわち、コンピュータ２０のうちこのＳ
６４を実行する部分によって「１回転分メモリ更新部」
が構成されているのである。その後、Ｓ５２に戻る。

【００８７】以上、回転速度演算・補正技術を詳細に説
明したが、この技術を実施した場合の効果の一例を図１
３にグラフで表す。このグラフには、この技術を実施し
た後の回転速度ｖの周波数特性が実線で示され、これと
比較するために、この技術を実施する前の回転速度ｖの
周波数特性、すなわち、図６のグラフと同じものが破線
で示されている。それらグラフから明らかなように、こ
の技術を実施すれば、車輪１４に固有の周期的外乱を良
好に除去されることになる。

【００８８】次に、外乱オブザーバ５２について説明す
る。外乱オブザーバ５２は、車輪１４の図４に示すモデ
ルに基づいて構成されている。以下、この外乱オブザー
バ５２の構成について説明する。車輪１４を、慣性モー
メントＪ_R のリム側部２８と慣性モーメントＪ_B のベル
ト側部３０とがばね定数Ｋのねじりばね３２により接続
されたものとしてモデル化すれば、(2) 〜(4) の状態方
程式が成立し、これによって線形システムが構成され
る。 Ｊ_R ω_R ′＝−Ｋθ_RB＋Ｔ₁ ・・・(2) Ｊ_B ω_B ′＝ Ｋθ_RB−Ｔ_d ・・・(3) θ_RB′＝ω_R −ω_B ・・・(4) ただし、 ω_R ：リム側部２８の角速度 ω_R ′：リム側部２８の角加速度 ω_B ：ベルト側部３０の角速度 ω_B ′：ベルト側部３０の角加速度 θ_RB ：リム側部２８とベルト側部３０とのねじり角 Ｔ₁ ：駆動・制動トルク検出装置６８により検出され
る駆動・制動トルク Ｔ_d ：路面からの外乱トルク

【００８９】なお、実際にはリム側部２８とベルト側部
３０との間にはダンパが存在するが、その影響は比較的
小さいため、本実施例においてはその存在が無視されて
いる。

【００９０】上記状態方程式をベクトルおよび行列を用
いて表せば(5) 式となる。

【００９１】

【数９】

【００９２】ここで、タイヤ２６の空気圧が変化し、ね
じりばね３２のばね定数が正規値であるＫからＫ＋ΔＫ
に変化したときの車輪１４の運動は(6) 式で表される。

【００９３】

【数１０】

【００９４】すなわち、ばね定数ＫがΔＫだけ変化する
ことは正常なタイヤ２６に(6) 式の右辺の最終項で表さ
れる外乱が加えられるのと等価である。この外乱にはば
ね定数Ｋの変化量ΔＫの情報が含まれており、かつ、ば
ね定数Ｋはタイヤ２６の空気圧に応じて変化するので、
この外乱を推定することによってタイヤの空気圧の変化
量を推定することができる。この外乱の推定に外乱オブ
ザーバの手法を用いるのであり、いま路面からのトルク
Ｔ_d をも外乱として扱うことにすれば、推定すべき外乱
ｗは(7) 式で表される。

【００９５】

【数１１】

【００９６】しかし、理論上、外乱［ｗ］の中の一つの
要素しか推定することができないため、第２要素である
ｗ₂ を推定することとする。外乱ｗ₂ を(8) 式で定義す
れば、車輪１４の状態方程式は(9) 式のようになるた
め、この(9) 式に基づいて外乱オブザーバを構成する。 ｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RB・・・(8)

【００９７】

【数１２】

【００９８】外乱オブザーバは外乱をシステムの状態変
数の一つとして推定するものである。そこで、(8) 式の
外乱ｗ₂ をシステムの状態に含めるために、推定すべき
外乱のダイナミクスを(10)式で近似する。 ｗ₂ ′＝０・・・(10) これは図１４に示すように連続して変化する外乱を階段
状に近似（零次近似）することを意味し、外乱オブザー
バ５２の外乱推定速度を推定すべき外乱の変化に比べて
十分速くすれば、この近似は十分に許容される。(10)式
より、外乱ｗ₂をシステムの状態に含めると(11)式の拡
張系が構成される。

【００９９】

【数１３】

【０１００】(11)式において［ω_B θ_RB ｗ₂ ］^T を
検出することができない状態となる。したがって、この
システムに基づいて外乱オブザーバ５２を構成すれば、
外乱ｗ₂ と元々測定できない状態変数ω_B ，θ_RBとを推
定することができる。記述を簡単にするために、(11)式
のベクトルおよび行列を分解して次のように表すことと
する。

【０１０１】

【数１４】

【０１０２】このとき、状態［ｚ］＝［ω_B θ_RB ｗ
₂ ］^T を推定する最小次元オブザーバの構成は(12)式で
表される。 ［ｚ_p ′］＝［Ａ₂₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₂₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₂ ］［ｕ］＋［Ｇ］｛ ［ｘ_a ′］−（［Ａ₁₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₁₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₁ ］［ｕ］）｝＝（ ［Ａ₂₁］−［Ｇ］［Ａ₁₁］）［ｘ_a ］＋（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｚ_p ］ ＋［Ｇ］［ｘ_a ′］＋（［Ｂ₂ ］−［Ｇ］［Ｂ₁ ］）［ｕ］・・・(12) ただし、 ［ｚ_p ］ ：［ｚ］の推定値 ［ｚ_p ′］：推定値［ｚ_p ］の変化率 ［Ｇ］ ：外乱オブザーバ５２の推定速度を決めるゲ
イン この方程式をブロック図で表わすと図１５のようにな
る。なお、図において［Ｉ］は単位行列、ｓはラプラス
演算子である。また、真値［ｚ］と推定値［ｚ_p ］との
誤差［ｅ］を［ｅ］＝［ｚ］−［ｚ_p］とおき、誤差
［ｅ］の変化率を［ｅ′］とすると、(13)式の関係を得
る。 ［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・(13) これは外乱オブザーバ５２の推定特性を表しており、行
列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値がすなわち外
乱オブザーバ５２の極となる。したがって、この固有値
がｓ平面の左半面において原点から離れるほど外乱オブ
ザーバ５２の推定速度が速くなる。オブザーバゲイン
［Ｇ］は希望の推定速度になるように決定すればよい。

【０１０３】上記外乱推定値ｗ_2pおよびねじり角推定値
θ_RBp を用いて相関演算部５４において相関演算が行わ
れ、正規化部５６で正規化が行われて、ねじりばね３２
のばね定数Ｋの変化が求められる。

【０１０４】まず、相関演算部５４において、図１６の
フローチャートで表されるばね定数変化取得用相関演算
ルーチンが実行される。Ｓ２１の初期設定において、整
数ｉが１にリセットされ、前記(8) 式で表される外乱ｗ
₂ の推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相関Ｃ
（ｗ_2p，θ_RBp）とねじり角推定値θ_RBp の自己相関Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）とが０にリセットされる。ＲＡＭ５
０の相互相関メモリおよび自己相関メモリの内容が０に
されるのである。

【０１０５】続いて、Ｓ２２で現時点の外乱推定値ｗ
_2p(i) およびねじり角推定値θ_RBp(i)が読み込まれ、Ｓ
２３で外乱推定値ｗ_2p(i) とねじり角推定値θ_RBp(i)と
の積が演算され、相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）に加算さ
れる。ただし、最初にＳ２３が実行される際には相互相
関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）が０であるため、相互相関メモリ
に外乱推定値ｗ_2p(i) とねじり角推定値θ_RBp(i)との積
が格納されるのみである。同様にＳ２４でねじり角推定
値θ_RBp(i)の二乗が演算され、自己相関メモリの自己相
関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に加算される。

【０１０６】Ｓ２５において整数ｉが予め定められた整
数Ｍ以上になったか否かが判定されるが、当初は判定が
ＮＯであるため、Ｓ２６で整数ｉが１増加させられ、再
びＳ２２〜Ｓ２４が実行される。この実行がＭ回繰り返
されたときＳ２５の判定がＹＥＳとなり、ばね定数変化
取得用相関演算ルーチンの１回の実行が終了する。

【０１０７】相関演算部５４において以上のようにして
相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）と自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）とが求められた後、正規化部５６において(21)式
によりＬ_K 値が求められ、ＲＡＭ５０のＬ_K 値メモリに
格納される。 Ｌ_k ＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）・・・(21) このＬ_K 値は前記(8) 式に基づき、(22)式で表される。 Ｌ_k ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B ・・・(22) ただし、Ｃ₀ はＣ（Ｔ_dp，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）で表される値であり、ばね定数Ｋの変化とは無関
係であるので、タイヤ空気圧が正常の状態で予め求めて
おくことによって補償することができる。また、Ｃ（Ｔ
_dp，θ_RBp ）は外乱トルクＴ_d の推定値とねじり角θ_RB
の推定値との相互相関を表している。

【０１０８】ばね定数変化率推定部５８においては、以
上のようにして取得され、各Ｌ値メモリに格納されてい
るＬ_K ＝Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）に
基づいてねじりばね３２のばね定数変化量ΔＫが推定さ
れる。Ｌ_K は前述のように、 Ｌ_K ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B で表されるため、予めＬ_K とΔＫの関係がばね定数変化
テーブルとしてＲＯＭ４９に格納されており、このテー
ブルに基づいてばね定数変化量ΔＫが推定されるのであ
る。さらに、ばね定数変化量ΔＫを正規値であるＫで割
り算することによってばね定数変化率γが求められる。

【０１０９】推定値補正部６０において、回転速度ｖの
検出値に混入した周期的外乱による影響がばね定数変化
率γの推定値から除去されるように推定値γが補正され
る。回転速度ｖの検出値自体に混入した周期的外乱は前
記のように、リム側部回転速度演算・補正部４５による
信号重ね合わせ処理によって除去可能であるが、周期的
外乱が実質的に完全に除去されるまでに時間がかかり、
その間、回転速度ｖの検出値に残存する周期的外乱によ
る影響が推定値γに現れることとなる。一方、タイヤ２
６の不均一性に起因する周期的外乱が回転速度ｖに混入
し、それが回転速度ｖから除去されない状態において
は、路面凹凸度Ｒが同じでも車体速度Ｖが大きい高速走
行状態においてばね定数変化率γの推定値が真の値より
小さくなる傾向があり、また、車体速度Ｖが同じでも路
面凹凸度Ｒが低い平坦路走行状態においてばね定数変化
率γの推定値が真の値より小さくなる傾向がある。車体
速度Ｖが大きい状態または路面凹凸度Ｒが低い状態にお
いて推定値γに占めるタイヤ２６の不均一性による周期
的外乱による誤差値の割合が増加し、周期的外乱の影響
が強く推定値γに現れることになるからである。そこ
で、推定値補正部６０においては、信号遅延・重ね合わ
せ処理によって周期的外乱が十分に除去されるまでの
間、すなわち、前記周期的外乱除去完了フラグがＯＮ状
態になるまでの間、車体速度Ｖおよび路面凹凸度Ｒに基
づいて推定値γが補正されるのである。

【０１１０】具体的には、推定値γに補正値Δが加算さ
れることによって推定値γの補正が行われるとともに、
その補正値Δが図１７（ａ）にグラフで概念的に表され
ているように、車体速度Ｖが基準値Ｖ_S （例えば、１０
０〔km/h〕）より大きい高速走行状態においてα（例え
ば、０．１）、基準値Ｖ_S 以下である低速走行状態にお
いて０となるように決定され、そのαが、図１７（ｂ）
に表されているように、路面凹凸度Ｒが基準値Ｒ_S 以下
である平坦路走行状態においてα₁ 、基準値Ｒ _S より高
い凹凸路走行状態においてα₂ （＜α₁ ）となるように
決定される。

【０１１１】このような推定値補正部６０の機能はコン
ピュータ４７が図１８の推定値補正ルーチンを実行する
ことによって果たされる。まず、Ｓ１１１において、コ
ンピュータ２０から周期的外乱除去完了フラグが読み込
まれる。次に、Ｓ１１２において、その周期的外乱除去
完了フラグがＯＮ状態にあるか否か、すなわち、周期的
外乱の除去が完了したか否かが判定される。今回は未だ
完了してはいないと仮定すれば判定がＮＯとなり、Ｓ１
１３以下のステップに移行する。

【０１１２】Ｓ１１３においては、車体速度センサ７０
から車体速度Ｖが読み込まれ、次に、Ｓ１１４におい
て、その車体速度Ｖが基準値Ｖ_S より大きいか否か、す
なわち、車両が高速走行状態にあるか否かが判定され
る。今回は高速走行状態にあると仮定すれば判定がＹＥ
Ｓとなり、Ｓ１１５において、路面凹凸センサ７２から
路面凹凸度Ｒが読み込まれる。続いて、Ｓ１１６におい
て、補正値Δの決定が行われる。路面凹凸度Ｒが基準値
Ｒ_S 以下である場合には今回の補正値Δがα₁ に、基準
値Ｒ_S より高い場合にはα₂ に決定されるのである。そ
の後、Ｓ１１７において、ＲＡＭ５０からばね定数変化
率γの最新の推定値が読み込まれ、Ｓ１１８において、
その推定値γに決定された補正値Δを加算することによ
って推定値γの補正が行われる。補正後の推定値γはＲ
ＡＭ５０に戻される。その後、Ｓ１１１に戻る。

【０１１３】これに対し、車体速度Ｖが基準値Ｖ_S 以下
であり、車両が低速走行状態にある場合には、Ｓ１１４
の判定がＮＯとなり、Ｓ１１５以下のステップがスキッ
プされ、推定値γの補正が省略される。車両が低速走行
状態にある場合には、推定値γの精度がそれほどには低
下しておらず、補正を行う実益に乏しいからである。

【０１１４】また、周期的外乱除去フラグがＯＮ状態に
あって、周期的外乱の除去が完了した場合には、Ｓ１１
２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１３以下のステップがス
キップされることにより、推定値γの補正が禁止され
る。周期的外乱の除去が完了した後に推定値γの補正を
行うことは、もはや周期的外乱による影響が現れないた
めに補正を行う必要がない推定値γに対して不要な補正
を行うことを意味し、かえって推定値γの精度が低下し
てしまうからである。

【０１１５】異常判定部６２においては、推定値補正部
６０から供給された推定値γの絶対値が基準値γ₀ 以上
であるか否かが判定され、基準値γ₀ 以上である場合に
はタイヤ２６の空気圧が異常であると判定され、基準値
γ₀ より小さい場合には空気圧が正常であると判定され
る。空気圧が異常であると判定された場合には、その旨
が表示装置６６により運転者に知らされる。

【０１１６】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、電磁ピックアップ１２，波形整形器１８お
よびコンピュータ２０のうち図５のＳ５５およびＳ５６
を実行する部分が、各請求項の発明における「検出装
置」を構成し、また、コンピュータ４７のうち外乱オブ
ザーバ５２，相関演算部５４，正規化部５６およびばね
定数変化率推定部５８の機能を果たす部分が、各請求項
の発明における「推定手段」を構成し、また、コンピュ
ータ４７のうち推定値補正部６０の機能を果たす部分が
車体速度センサ７０および路面凹凸センサ７２と共同し
て、各請求項の発明における「推定値補正手段」を構成
している。さらに、コンピュータ２０のうち図５のＳ５
９〜Ｓ６４を実行する部分が、請求項３の発明における
「検出値補正手段」を構成しているのである。

【０１１７】本実施例においては、ばね定数変化率γの
推定値が、車体速度Ｖが基準値Ｖ_Sより大きい場合のみ
補正され、その補正値が、路面凹凸度Ｒが基準値Ｒ_S 以
下であるか否かによってα₁ ，α₂ の２段階に変えられ
るようになっているが、図２１（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、車体速度Ｖが大きいほど、また路面凹凸度Ｒが小
さいほど補正値Δが大きい値に決定されるようにするこ
とも可能である。例えば、車体速度Ｖに応じて決定され
た暫定補正値に、路面凹凸度Ｒに応じて変わる補正係数
を掛けて最終補正値を得たり、ＲＯＭ４９に、車体速度
Ｖと路面凹凸度Ｒとをそれぞれ複数領域に分け、それら
領域の組合わせ毎に１個の補正値を割り当てたテーブル
を設けておき、このテーブルに基づいて各時点における
補正値Δが決定されるようにするのである。前者の場合
には補正値Δが連続的に変わり、後者の場合には段階的
に変わることとなる。これらいずれの場合にも、車体速
度Ｖと路面凹凸度Ｒとの少なくとも一方において、補正
が行われる領域と行われない領域とを設けることが可能
であり、また、複数の領域（あるいはそれに相当する広
さの領域）について補正値Δが同じ値に決定されるよう
にすることも可能である。さらに、車体速度Ｖと路面凹
凸度Ｒとの一方については段階的に、他方については連
続的に補正値が変えられるようにすることも可能であ
る。その他にも、いちいち例示はしないが、各請求項の
発明は種々の改良，変形を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各請求項の発明の一実施例である車輪情報推定
装置の機能ブロック図である。

【図２】上記車輪情報推定装置の構成ブロック図であ
る。

【図３】上記車輪情報推定装置により外乱を検出される
車輪の一部を示す断面図である。

【図４】上記車輪の力学モデルを示す図である。

【図５】上記車輪情報推定装置の一構成要素であるコン
ピュータのＲＯＭに格納されている制御プログラムを示
すフローチャートである。

【図６】車輪の回転速度信号の周波数特性の一例を示す
グラフである。

【図７】上記車輪情報推定装置における周期的外乱除去
部（信号遅延・重ね合わせ処理部）の機能ブロック図で
ある。

【図８】上記周期的外乱除去部の特性の一例を示すグラ
フである。

【図９】上記車輪情報推定装置の一構成要素である１回
転分メモリの構成とその使用方法とを概念的に示す図で
ある。

【図１０】上記１回転分メモリにおける記憶内容とサン
プリング周期との関係を説明するための図である。

【図１１】上記１回転分メモリにおける記憶内容とサン
プリング周期との関係を説明するための別の図である。

【図１２】上記周期的外乱除去部の原理を概念的に示す
グラフである。

【図１３】上記周期的外乱除去部の効果の一例を示すグ
ラフである。

【図１４】上記車輪情報推定装置における外乱のダイナ
ミクスの近似を説明するためのグラフ図である。

【図１５】上記車輪情報推定装置における外乱オブザー
バを示すブロック線図である。

【図１６】上記車輪情報推定装置の一構成要素であるコ
ンピュータのＲＯＭに格納されている制御プログラムを
示すフローチャートである。

【図１７】上記車輪情報推定装置における推定値の補正
の一例を概念的に示すグラフである。

【図１８】上記車輪情報推定装置の一構成要素であるコ
ンピュータのＲＯＭに格納されている制御プログラムを
示すフローチャートである。

【図１９】請求項１および２の各発明の構成を概念的に
示すブロック図である。

【図２０】請求項３の発明の構成を概念的に示すブロッ
ク図である。

【図２１】前記車輪情報推定装置における推定値の補正
の別の例を概念的に示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ロータ １２ 電磁ピックアップ １４ 車輪（タイヤ付ホイール） ２０ コンピュータ ２６ タイヤ ４７ コンピュータ ５２ 外乱オブザーバ ５８ ばね定数変化率推定部 ６０ 推定値補正部 ７０ 車体速度センサ ７２ 路面凹凸センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 秀樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 河井 弘之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小島 弘義 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 浅野 勝宏 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 内藤 俊治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 小野木 伸好 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪の回転速度を検出する検出装置と、 その検出装置による検出値に基づき、前記車輪に関する
   情報を推定する推定手段とを含む車輪情報推定装置にお
   いて、 前記推定手段による推定値を、車両の走行状況に基づ
   き、前記検出装置による検出値に混入した周期的外乱に
   よる影響が現れないように補正する推定値補正手段を設
   けたことを特徴とする車輪情報推定装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車輪情報推定装置であっ
   て、前記推定値補正手段が、前記推定手段による推定値
   の補正量を前記走行状況としての車体速度が大きい場合
   において小さい場合におけるより大きく決定すること
   と、前記走行状況としての路面凹凸度が低い場合におい
   て高い場合におけるより大きく決定することとの少なく
   とも一方を行うものである車輪情報推定装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の車輪情報推定装
   置であって、さらに、前記検出装置による検出値をそれ
   に混入した周期的外乱が除去されるように補正する検出
   値補正手段と、その検出値補正手段により補正しきれな
   いで残る補正誤差が許容値より大きい間は前記推定値補
   正手段による補正を許可し、許容値以下になった後には
   禁止する推定値補正許可・禁止手段とを含むものである
   車輪情報推定装置。