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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175932
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】タイヤ温度推定方法及びタイヤ温度推定装置
(51)【国際特許分類】
B60W 40/00 20060101AFI20241212BHJP
【ＦＩ】
B60W40/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094037
(22)【出願日】2023-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮腰 祐篤
(72)【発明者】
【氏名】初津 堅一
(72)【発明者】
【氏名】土屋 大
【テーマコード（参考）】
3D241
【Ｆターム（参考）】
3D241CA00
3D241CC01
3D241CC08
3D241CC17
3D241DA04Z
3D241DA20Z
3D241DA52Z
3D241DB02Z
3D241DB05Z
3D241DB09Z
3D241DB21Z
3D241DB27Z
3D241DB42Z
3D241DC46Z
3D241DC53Z
(57)【要約】
【課題】タイヤの表面温度を精度良く推定できるタイヤ温度推定方法及びタイヤ温度推定装置を提供する。
【解決手段】タイヤ温度推定装置１００は、プロセッサ１０を用いて、車両１のタイヤ２の表面温度を推定し、プロセッサ１０は、タイヤ２に発生する前後力及び横力とタイヤ２のスリップ速度とに基づいてタイヤ２の発熱量を算出し、表面温度の前回温度推定値を取得し、車両１が走行する路面Ｒの温度である路面温度を取得し、外気温度及びタイヤ２の内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得し、前回温度推定値と路面温度との温度差に基づいてタイヤの第１放熱量を算出し、前回温度推定値と環境温度との温度差に基づいてタイヤの第２放熱量を算出し、発熱量、第１放熱量及び第２放熱量に基づいて表面温度の温度変化量を算出し、前回温度推定値及び温度変化量に基づいて表面温度を推定する。
【選択図】 図１
【解決手段】タイヤ温度推定装置１００は、プロセッサ１０を用いて、車両１のタイヤ２の表面温度を推定し、プロセッサ１０は、タイヤ２に発生する前後力及び横力とタイヤ２のスリップ速度とに基づいてタイヤ２の発熱量を算出し、表面温度の前回温度推定値を取得し、車両１が走行する路面Ｒの温度である路面温度を取得し、外気温度及びタイヤ２の内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得し、前回温度推定値と路面温度との温度差に基づいてタイヤの第１放熱量を算出し、前回温度推定値と環境温度との温度差に基づいてタイヤの第２放熱量を算出し、発熱量、第１放熱量及び第２放熱量に基づいて表面温度の温度変化量を算出し、前回温度推定値及び温度変化量に基づいて表面温度を推定する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセッサを用いて、車両のタイヤの表面温度を推定するタイヤ温度推定方法であって、
前記プロセッサは、
前記タイヤに発生する前後力及び横力と前記タイヤのスリップ速度とに基づいて前記タイヤの発熱量を算出し、
前記表面温度の前回温度推定値を取得し、
前記車両が走行する路面の温度である路面温度を取得し、
外気温度及び前記タイヤの内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得し、
前記前回温度推定値と前記路面温度との温度差に基づいて前記タイヤの第１放熱量を算出し、
前記前回温度推定値と前記環境温度との温度差に基づいて前記タイヤの第２放熱量を算出し、
前記発熱量、前記第１放熱量及び前記第２放熱量に基づいて前記表面温度の温度変化量を算出し、
前記前回温度推定値及び前記温度変化量に基づいて前記表面温度を推定する、タイヤ温度推定方法。
前記プロセッサは、
前記タイヤに発生する前後力及び横力と前記タイヤのスリップ速度とに基づいて前記タイヤの発熱量を算出し、
前記表面温度の前回温度推定値を取得し、
前記車両が走行する路面の温度である路面温度を取得し、
外気温度及び前記タイヤの内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得し、
前記前回温度推定値と前記路面温度との温度差に基づいて前記タイヤの第１放熱量を算出し、
前記前回温度推定値と前記環境温度との温度差に基づいて前記タイヤの第２放熱量を算出し、
前記発熱量、前記第１放熱量及び前記第２放熱量に基づいて前記表面温度の温度変化量を算出し、
前記前回温度推定値及び前記温度変化量に基づいて前記表面温度を推定する、タイヤ温度推定方法。
【請求項2】
前記プロセッサは、
前記前回温度推定値と前記外気温度との温度差に所定の放熱係数を乗じた値に基づいて前記第２放熱量を算出し、
前記外気温度が第１の温度であるときの前記放熱係数は、前記外気温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度であるときの前記放熱係数よりも大きい、請求項１に記載のタイヤ温度推定方法。
前記前回温度推定値と前記外気温度との温度差に所定の放熱係数を乗じた値に基づいて前記第２放熱量を算出し、
前記外気温度が第１の温度であるときの前記放熱係数は、前記外気温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度であるときの前記放熱係数よりも大きい、請求項１に記載のタイヤ温度推定方法。
【請求項3】
前記プロセッサは、前記前回温度推定値と前記外気温度との温度差に基づいて前記第２放熱量を算出する、請求項１に記載のタイヤ温度推定方法。
【請求項4】
前記プロセッサは、前記前回温度推定値と前記内部温度との温度差に基づいて前記第２放熱量を算出する、請求項１に記載のタイヤ温度推定方法。
【請求項5】
車両のタイヤの表面温度を推定するタイヤ温度推定装置であって、
前記タイヤに発生する前後力及び横力と前記タイヤのスリップ速度とに基づいて前記タイヤの発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記表面温度の前回温度推定値を取得する前回温度推定値取得部と、
前記車両が走行する路面の温度である路面温度を取得する路面温度取得部と、
外気温度及び前記タイヤの内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得する環境温度取得部と、
前記路面温度と前記前回温度推定値との温度差に基づいて前記タイヤの第１放熱量を算出する第１放熱量算出部と、
前記環境温度と前記前回温度推定値との温度差に基づいて前記タイヤの第２放熱量を算出する第２放熱量算出部と、
前記発熱量、前記第１放熱量及び前記第２放熱量に基づいて前記表面温度の温度変化量を算出する温度変化量算出部と、
前記前回温度推定値及び前記温度変化量に基づいて前記表面温度を推定する表面温度推定部とを備える、タイヤ温度推定装置。
前記タイヤに発生する前後力及び横力と前記タイヤのスリップ速度とに基づいて前記タイヤの発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記表面温度の前回温度推定値を取得する前回温度推定値取得部と、
前記車両が走行する路面の温度である路面温度を取得する路面温度取得部と、
外気温度及び前記タイヤの内部温度のいずれか一方又は両方を環境温度として取得する環境温度取得部と、
前記路面温度と前記前回温度推定値との温度差に基づいて前記タイヤの第１放熱量を算出する第１放熱量算出部と、
前記環境温度と前記前回温度推定値との温度差に基づいて前記タイヤの第２放熱量を算出する第２放熱量算出部と、
前記発熱量、前記第１放熱量及び前記第２放熱量に基づいて前記表面温度の温度変化量を算出する温度変化量算出部と、
前記前回温度推定値及び前記温度変化量に基づいて前記表面温度を推定する表面温度推定部とを備える、タイヤ温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ温度推定方法及びタイヤ温度推定装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載される車両制御装置が有するタイヤ温度検出手段は、タイヤ温度を推定するために、路面温度に基づいてタイヤの放熱量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－５１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１のタイヤ温度検出方法では、路面温度のみに基づいて放熱量を算出しているため、充分な精度でタイヤの温度を推定できない場合がある。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、タイヤの表面温度を精度良く推定できるタイヤ温度推定方法及びタイヤ温度推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、路面温度とタイヤの表面温度の前回温度推定値との温度差に基づいてタイヤの第１放熱量を算出し、外気温度及びタイヤの内部温度のいずれか一方又は両方と前回温度推定値との温度差に基づいてタイヤの第２放熱量を算出し、発熱量、第１放熱量及び第２放熱量に基づいて表面温度を推定することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、路面温度に加えて、外気温度及びタイヤの内部温度のいずれか一方又は両方に基づいて放熱量を算出するので、タイヤの表面温度を精度良く推定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車両１はタイヤ温度推定装置１００を有する。タイヤ温度推定装置１００は、所定周期（例えば、１０［ｍｓｅｃ］）で、タイヤ２（右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄ）の表面温度を推定する。また、車両１は、舵角センサ３１、加速度センサ３２、車速センサ３３、駆動力センサ３４、路面温度センサ３５、外気温度センサ３６及びＴＰＭＳ３７（Tire Pressure Monitoring System）を有する。また、車両１は、車両１の運転を制御するための運転制御装置４０を有する。
図１に示すように、車両１はタイヤ温度推定装置１００を有する。タイヤ温度推定装置１００は、所定周期（例えば、１０［ｍｓｅｃ］）で、タイヤ２（右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄ）の表面温度を推定する。また、車両１は、舵角センサ３１、加速度センサ３２、車速センサ３３、駆動力センサ３４、路面温度センサ３５、外気温度センサ３６及びＴＰＭＳ３７（Tire Pressure Monitoring System）を有する。また、車両１は、車両１の運転を制御するための運転制御装置４０を有する。
【0010】
舵角センサ３１は、車両１のタイヤ２の舵角を検出する。
加速度センサ３２は、車両１にかかる縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）を検出する。なお、縦方向とは車両１の前後方向であり、横方向とは車両１の幅方向である。
車速センサ３３は、車両１の車速を検出する。
駆動力センサ３４は、エンジンや電動モータ等の駆動源から入力される駆動力の大きさを検出する。
加速度センサ３２は、車両１にかかる縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）を検出する。なお、縦方向とは車両１の前後方向であり、横方向とは車両１の幅方向である。
車速センサ３３は、車両１の車速を検出する。
駆動力センサ３４は、エンジンや電動モータ等の駆動源から入力される駆動力の大きさを検出する。
【0011】
路面温度センサ３５は、車両１が走行する路面Ｒの路面温度Ｔroadを検出する。なお、路面温度センサ３５は、車両１の車体の下部に取り付けられる非接触式の温度センサである。路面温度センサ３５は、車両１が走行する路面Ｒに対向する位置に配置される。
外気温度センサ３６は、車両１の外側に取り付けられ、外気温度Ｔairを検出する。
ＴＰＭＳ３７は、車両１のタイヤ２の空気圧を測定するとともに、タイヤ２の内部温度Ｔinneriを検出する。
なお、路面温度Ｔroad、外気温度Ｔair及びタイヤ２の内部温度Ｔinneriを検出する手段は、上記の路面温度センサ３５、外気温度センサ３６及びＴＰＭＳ３７に限定されず、その他の検出装置であってもよい。
外気温度センサ３６は、車両１の外側に取り付けられ、外気温度Ｔairを検出する。
ＴＰＭＳ３７は、車両１のタイヤ２の空気圧を測定するとともに、タイヤ２の内部温度Ｔinneriを検出する。
なお、路面温度Ｔroad、外気温度Ｔair及びタイヤ２の内部温度Ｔinneriを検出する手段は、上記の路面温度センサ３５、外気温度センサ３６及びＴＰＭＳ３７に限定されず、その他の検出装置であってもよい。
【0012】
運転制御装置４０は、タイヤ温度推定装置１００が推定したタイヤ２の表面温度に基づいて車両１の運転を制御する。たとえば、車両１が自動運転レベル３以上の自動運転車両である場合は、運転制御装置４０は、タイヤ２の温度に基づいて、加減速度および車速を調整するための駆動機構の動作及びブレーキ動作を制御する。また、運転制御装置４０は、タイヤ２の温度に基づいて、ステアリングアクチュエータの動作を制御することで、車両１の操舵制御を実行する。また、車両１が自動運転レベル２以下の車両である場合は、運転制御装置４０は、タイヤ２の温度に基づいて、ドライバによる車両１の手動運転を支援する。これにより、タイヤ２の温度に依存してタイヤ２の特性が変化した場合であっても、運転制御装置４０は、車両１の挙動が安定するように車両１の運転を制御できる。
【0013】
タイヤ温度推定装置１００は、プロセッサ１０を有する。プロセッサ１０は、プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。プロセッサ１０は、車両状態取得部１１、発熱量算出部１２、前回温度推定値取得部１３、路面温度取得部１４、環境温度取得部１５、放熱量算出部１６、温度変化量算出部１７及び表面温度推定部１８を有する。プロセッサ１０は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵにより実行することにより、車両状態取得部１１、発熱量算出部１２、前回温度推定値取得部１３、路面温度取得部１４、環境温度取得部１５、放熱量算出部１６、温度変化量算出部１７及び表面温度推定部１８の各機能を実行する。
【0014】
以下、プロセッサ１０の構成について詳細に説明する。
車両状態取得部１１は、舵角センサ３１から車両１の舵角を取得する。また、車両状態取得部１１は、加速度センサ３２から車両１にかかる縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）を取得する。また、車両状態取得部１１は、車速センサ３３から車両１の車速を取得する。また、車両状態取得部１１は、駆動力センサ３４から駆動力の大きさを取得する。車両状態取得部１１は、車両１の舵角、縦方向の加速度（縦Ｇ）、横方向の加速度（横Ｇ）、車両１の車速、及び、駆動力の大きさを車両状態情報として発熱量算出部１２に出力する。
車両状態取得部１１は、舵角センサ３１から車両１の舵角を取得する。また、車両状態取得部１１は、加速度センサ３２から車両１にかかる縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）を取得する。また、車両状態取得部１１は、車速センサ３３から車両１の車速を取得する。また、車両状態取得部１１は、駆動力センサ３４から駆動力の大きさを取得する。車両状態取得部１１は、車両１の舵角、縦方向の加速度（縦Ｇ）、横方向の加速度（横Ｇ）、車両１の車速、及び、駆動力の大きさを車両状態情報として発熱量算出部１２に出力する。
【0015】
発熱量算出部１２は、車両状態取得部１１から入力された車両状態情報に基づいて、図２に示すタイヤ２の発熱量Ｑｇを算出する。
【0016】
発熱量Ｑｇの具体的な算出方法を以下に説明する。
まず、発熱量算出部１２は、縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）に基づいて、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々にかかる垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，ＦｚｆL［Ｎ］，Ｆｚｒｒ［Ｎ］，ＦｚｒL［Ｎ］を算出する。具体的には、まず、図３（ａ）に示すように、車両１に縦方向の加速度ａｘ［ｍ／ｓ２］がかかる場合は、発熱量算出部１２は、縦方向の加速度ａｘ［ｍ／ｓ２］に起因する垂直荷重Ｆｚ［Ｎ］の変化量ΔＦｚ［Ｎ］を以下の式（１）で算出する。但し、ｍ［ｋｇ］は、車両１の質量である。また、L［ｍ］は、ホイールベースの長さである。また、ｈｃｇ［ｍ］は、車両１の重心高である。
まず、発熱量算出部１２は、縦方向の加速度（縦Ｇ）及び横方向の加速度（横Ｇ）に基づいて、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々にかかる垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，ＦｚｆL［Ｎ］，Ｆｚｒｒ［Ｎ］，ＦｚｒL［Ｎ］を算出する。具体的には、まず、図３（ａ）に示すように、車両１に縦方向の加速度ａｘ［ｍ／ｓ２］がかかる場合は、発熱量算出部１２は、縦方向の加速度ａｘ［ｍ／ｓ２］に起因する垂直荷重Ｆｚ［Ｎ］の変化量ΔＦｚ［Ｎ］を以下の式（１）で算出する。但し、ｍ［ｋｇ］は、車両１の質量である。また、L［ｍ］は、ホイールベースの長さである。また、ｈｃｇ［ｍ］は、車両１の重心高である。
【数1】
【0017】
また、図３（ｂ）に示すように、車両１に横方向の加速度ａｙ［ｍ／ｓ２］がかかる場合は、発熱量算出部１２は、横方向の加速度ａｙ［ｍ／ｓ２］に起因する垂直荷重Ｆｚ［Ｎ］の変化量ΔＦｚ［Ｎ］を以下の式（２）で算出する。但し、ｄ［ｍ］は、車両１の左右輪の水平距離である。
【数2】
【0018】
従って、車両１に縦方向の加速度ａｘ［ｍ／ｓ２］及び横方向の加速度ａｙ［ｍ／ｓ２］がかかる場合において、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々にかかる垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，ＦｚｆL［Ｎ］，Ｆｚｒｒ［Ｎ］，ＦｚｒL［Ｎ］の各々は、以下の式（３）～（６）によって算出される。但し、図３（ａ）に示すように、Lｆ［ｍ］は、前輪車軸と車両重心との水平距離である。また、Lｒ［ｍ］は、後輪車軸と車両重心との水平距離である。
【数3】
【数4】
【数5】
【数6】
【0019】
また、発熱量算出部１２は、タイヤ２の合計横力Ｆｙtotal［Ｎ］に基づいて、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々に発生する横力Ｆｙｆｒ［Ｎ］，Ｆｙｆｌ［Ｎ］，Ｆｙｒｒ［Ｎ］，Ｆｙｒｌ［Ｎ］の各々を、以下の式（７）～（１０）によって算出する。なお、タイヤ２の合計横力Ｆｙtotalは、横方向の加速度ａｙ［ｍ／ｓ２］及び車両１の荷重ｍ［ｋｇ］に基づいて算出される。
【数7】
【数8】
【数9】
【数10】
【0020】
また、発熱量算出部１２は、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々に発生する縦力Ｆｘｉ［Ｎ］の各々を、以下の式（１１）によって算出する。なお、タイヤ２の合計縦力Ｆｘtotal［Ｎ］は、車両１の駆動力に基づいて算出される。また、ＦｘDestributionRatioiは、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々の駆動力配分比である。
【数11】
【0021】
そして、発熱量算出部１２は、データベースに記憶されたマップを参照して、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々に発生する縦力Ｆｘｉ［Ｎ］と、垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］，Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］とに基づいて、各々のタイヤ２について縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］を取得する。
また、発熱量算出部１２は、マップを参照して、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々に発生する横力Ｆｙｆｒ［Ｎ］，Ｆｙｆｌ［Ｎ］，Ｆｙｆｒ［Ｎ］，Ｆｙｆｌ［Ｎ］と、垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］，Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］とに基づいて、各々のタイヤ２について横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］を取得する。
なお、縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］及び横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］を取得するために用いられるマップは、タイヤ２に所定値以上の大きな負荷（垂直荷重、タイヤ２に発生する前後力及び横力）がかかる場合にタイヤ２の発熱量Ｑｇが飽和するという事情を反映して作成されたマップである。従って、発熱量算出部１２が取得する縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］及び横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］は、発熱量Ｑｇの変曲点を考慮した値となる。
また、発熱量算出部１２は、マップを参照して、右側前輪タイヤ２ａ、左側前輪タイヤ２ｂ、右側後輪タイヤ２ｃ及び左側後輪タイヤ２ｄの各々に発生する横力Ｆｙｆｒ［Ｎ］，Ｆｙｆｌ［Ｎ］，Ｆｙｆｒ［Ｎ］，Ｆｙｆｌ［Ｎ］と、垂直荷重Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］，Ｆｚｆｒ［Ｎ］，Ｆｚｆｌ［Ｎ］とに基づいて、各々のタイヤ２について横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］を取得する。
なお、縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］及び横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］を取得するために用いられるマップは、タイヤ２に所定値以上の大きな負荷（垂直荷重、タイヤ２に発生する前後力及び横力）がかかる場合にタイヤ２の発熱量Ｑｇが飽和するという事情を反映して作成されたマップである。従って、発熱量算出部１２が取得する縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］及び横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］は、発熱量Ｑｇの変曲点を考慮した値となる。
【0022】
さらに次に、発熱量算出部１２は、車両１の舵角及び車両１の車速に基づいて、縦スリップ速度Ｖslipxi［ｍ／ｓ］及び横スリップ速度Ｖslipyi［ｍ／ｓ］を算出する。
【0023】
そして、発熱量算出部１２は、タイヤ２に発生する縦方向の力である縦力Ｆxi［Ｎ］（前後力）、タイヤ２に発生する横方向の力である横力Ｆyi［Ｎ］、縦方向蓄熱係数Ｗx［Ｎ・ｍ／℃］、横方向蓄熱係数Ｗy［Ｎ・ｍ／℃］、縦スリップ速度Ｖslipxi［ｍ／ｓ］及び横スリップ速度Ｖslipyi［ｍ／ｓ］に基づいて、下記の式（１２）により、発熱量Ｑｇを算出する。
【数12】
【0024】
次に、図１に示す前回温度推定値取得部１３は、表面温度推定部１８から表面温度の前回温度推定値Ｔｉ［℃］を取得する。なお、前回温度推定値取得部１３は、ＣＡＮから読み込んだ外気温度のデータを前回温度推定値Ｔｉ［℃］の初期値として取得する。
【0025】
また、路面温度取得部１４は、路面温度センサ３５から路面温度Ｔroad［℃］を取得する。
【0026】
また、環境温度取得部１５は、外気温度センサ３６から環境温度として外気温度Ｔair［℃］を取得する。外気温度Ｔair［℃］は、車両１のホイールハウス１ａの雰囲気の温度である（図２参照）。さらに、環境温度取得部１５は、ＴＰＭＳ３７から環境温度として各々のタイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］を取得する。なお、環境温度取得部１５は、外気温度Ｔair［℃］及びタイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］のいずれか一方のみを取得してもよい。
【0027】
放熱量算出部１６は、第１放熱量算出部１６ａ及び第２放熱量算出部１６ｂを有する。
第１放熱量算出部１６ａは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］及び路面温度Ｔroad［℃］に基づいて、以下の式（１３）により、タイヤ２から路面Ｒへの放熱量である第１放熱量Ｑｄ１（図２参照）を算出する。なお、係数ｋ１［１／ｓ］は、路面温度Ｔroad［℃］が低い程大きくなるように設定されてもよい。
第１放熱量算出部１６ａは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］及び路面温度Ｔroad［℃］に基づいて、以下の式（１３）により、タイヤ２から路面Ｒへの放熱量である第１放熱量Ｑｄ１（図２参照）を算出する。なお、係数ｋ１［１／ｓ］は、路面温度Ｔroad［℃］が低い程大きくなるように設定されてもよい。
【数13】
【0028】
第２放熱量算出部１６ｂは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］、外気温度Ｔair［℃］及びタイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］に基づいて、以下の式（１４）により第２放熱量Ｑｄ２（図２参照）を算出する。第２放熱量Ｑｄ２は、タイヤ２の表面から外気への放熱量Ｑｄ２１及びタイヤ２の表面から内部への放熱量Ｑｄ２２を含む。すなわち、第２放熱量算出部１６ｂは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］と外気温度Ｔair［℃］との温度差に所定の放熱係数ｋ２［１／ｓ］を乗じた値、及び、前回温度推定値Ｔｉ［℃］とタイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］との温度差に所定の放熱係数ｋ３［１／ｓ］を乗じた値に基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出する。なお、外気温度Ｔair［℃］が第１の温度であるときの放熱係数ｋ２［１／ｓ］は、外気温度Ｔair［℃］が第１の温度よりも高い第２の温度であるときの放熱係数ｋ２［１／ｓ］よりも大きい。すなわち、放熱係数ｋ２［１／ｓ］は、外気温度Ｔair［℃］が低い程大きい。また、放熱係数ｋ３［１／ｓ］も、放熱係数ｋ２［１／ｓ］と同様に、タイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］が低い程大きくなるように設定されてもよい。
【数14】
【0029】
なお、第２放熱量算出部１６ｂは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］と外気温度Ｔair［℃］との温度差に所定の放熱係数ｋ２［１／ｓ］を乗じた値のみに基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出してもよい。また、第２放熱量算出部１６ｂは、前回温度推定値Ｔｉ［℃］とタイヤ２の内部温度Ｔinneri［℃］との温度差に所定の放熱係数ｋ３［１／ｓ］を乗じた値のみに基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出してもよい。
【0030】
そして、温度変化量算出部１７は、以下の式（１５）により、温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを算出する。すなわち、温度変化量算出部１７は、発熱量Ｑｇ、第１放熱量Ｑｄ１（ｋ１（Ｔｉ－Ｔroad））及び第２放熱量Ｑｄ２（ｋ２（Ｔｉ－Ｔair）＋ｋ３（Ｔｉ－Ｔinneri））に基づいてタイヤ２の表面温度の温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを算出する。なお、温度変化量ｄＴｉ／ｄｔは、単位時間（例えば、１秒）当たりのタイヤ２の表面温度の変化量である。
【数15】
【0031】
換言すれば、温度変化量算出部１７は、以下の式（１６）により、温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを算出する。
【数16】
【0032】
そして、図１に示す表面温度推定部１８は、前回温度推定値Ｔｉ［℃］と温度変化量ｄＴｉ／ｄｔとに基づいて、各々のタイヤ２の表面温度、すなわち、最新の温度推定値Ｔｉ’［℃］を推定する。表面温度推定部１８は、タイヤ２の表面温度の推定値（温度推定値Ｔｉ’［℃］）を運転制御装置４０に出力する。
【0033】
なお、上記の式（１）～（１６）を構成する各要素の単位は、上述の実施形態に限定されない。また、以下の説明において、上記の式（１）～（１６）を構成する各要素の単位は省略する。
【0034】
次に、図４のフローチャートを用いて、タイヤ温度推定装置１００のプロセッサ１０が実行するタイヤ温度推定方法の手順を説明する。
まず、ステップＳ１において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２に発生する力（縦力Ｆxi、横力Ｆyi）を推定する。なお、縦力Ｆxiは、各々のタイヤ２に発生する前後力である。
次に、ステップＳ２において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の垂直荷重Ｆｚｆｒ，ＦｚｆL，Ｆｚｒｒ，ＦｚｒLを推定する。
さらに次に、ステップＳ３において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の縦力Ｆxi、横力Ｆyi及び垂直荷重Ｆｚｆｒ，ＦｚｆL，Ｆｚｒｒ，ＦｚｒLに基づいて、縦方向蓄熱係数Ｗx及び横方向蓄熱係数Ｗyを算出する。
次に、ステップＳ４において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の縦スリップ速度Ｖslipxi及び横スリップ速度Ｖslipyiを算出する。
なお、ステップＳ１～Ｓ３の処理は、ステップＳ４の処理の後に実行されてもよく、ステップＳ１～Ｓ３の処理とステップＳ４の処理とは同時に実行されてもよい。
まず、ステップＳ１において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２に発生する力（縦力Ｆxi、横力Ｆyi）を推定する。なお、縦力Ｆxiは、各々のタイヤ２に発生する前後力である。
次に、ステップＳ２において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の垂直荷重Ｆｚｆｒ，ＦｚｆL，Ｆｚｒｒ，ＦｚｒLを推定する。
さらに次に、ステップＳ３において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の縦力Ｆxi、横力Ｆyi及び垂直荷重Ｆｚｆｒ，ＦｚｆL，Ｆｚｒｒ，ＦｚｒLに基づいて、縦方向蓄熱係数Ｗx及び横方向蓄熱係数Ｗyを算出する。
次に、ステップＳ４において、発熱量算出部１２は、各々のタイヤ２の縦スリップ速度Ｖslipxi及び横スリップ速度Ｖslipyiを算出する。
なお、ステップＳ１～Ｓ３の処理は、ステップＳ４の処理の後に実行されてもよく、ステップＳ１～Ｓ３の処理とステップＳ４の処理とは同時に実行されてもよい。
【0035】
そして、ステップＳ５において、発熱量算出部１２は、縦力Ｆxi、横力Ｆyi、縦方向蓄熱係数Ｗx、横方向蓄熱係数Ｗy、縦スリップ速度Ｖslipxi及び横スリップ速度Ｖslipyiに基づいて、発熱量Ｑｇを算出する。
【0036】
次に、ステップＳ６において、路面温度取得部１４は、路面温度Ｔroadを取得する。
また、ステップＳ７において、環境温度取得部１５は、外気温度Ｔairを環境温度として取得する。
また、ステップＳ８において、環境温度取得部１５は、タイヤ２の内部温度Ｔinneriを環境温度として取得する。
なお、ステップＳ６～Ｓ８の処理はいずれの順序で実行されてもよく、ステップＳ６～Ｓ８の処理は同時に実行されてもよい。また、ステップＳ７の処理とステップＳ８の処理とはいずれか一方のみが実行されてもよい。
また、ステップＳ７において、環境温度取得部１５は、外気温度Ｔairを環境温度として取得する。
また、ステップＳ８において、環境温度取得部１５は、タイヤ２の内部温度Ｔinneriを環境温度として取得する。
なお、ステップＳ６～Ｓ８の処理はいずれの順序で実行されてもよく、ステップＳ６～Ｓ８の処理は同時に実行されてもよい。また、ステップＳ７の処理とステップＳ８の処理とはいずれか一方のみが実行されてもよい。
【0037】
そして、ステップＳ９において、放熱量算出部１６は、前回温度推定値Ｔｉと路面温度Ｔroadとの温度差に基づいて、第１放熱量Ｑｄ１を算出する。また、放熱量算出部１６は、前回温度推定値Ｔｉと外気温度Ｔairとの温度差、及び、前回温度推定値Ｔｉとタイヤ２の内部温度Ｔinneriとの温度差に基づいて、第２放熱量Ｑｄ２を算出する。
【0038】
そして、ステップＳ１０において、温度変化量算出部１７は、以下の式（１７）により、タイヤ２の表面温度の温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを算出する。
【数17】
【0039】
そして、次に、ステップＳ１１において、表面温度推定部１８は、タイヤ２の表面温度の温度変化量ｄＴｉ／ｄｔに基づいて、タイヤ２の表面温度を推定する。すなわち、表面温度推定部１８は、タイヤ２の表面温度の最新の温度推定値Ｔｉ’を算出する。
そして、処理は、ステップＳ１に戻り、プロセッサ１０は、所定周期（例えば、１０［ｍｓｅｃ］）でステップＳ１～Ｓ１１の処理を繰り返し実行する。
なお、発熱量Ｑｇを推定するためのステップＳ１～Ｓ５の処理は、放熱量（第１放熱量Ｑｄ１，第２放熱量Ｑｄ２）を推定するためのステップＳ６～Ｓ９の処理の後に実行されてもよく、ステップＳ１～Ｓ５の処理とステップＳ６～Ｓ９の処理とは同時に実行されてもよい。
そして、処理は、ステップＳ１に戻り、プロセッサ１０は、所定周期（例えば、１０［ｍｓｅｃ］）でステップＳ１～Ｓ１１の処理を繰り返し実行する。
なお、発熱量Ｑｇを推定するためのステップＳ１～Ｓ５の処理は、放熱量（第１放熱量Ｑｄ１，第２放熱量Ｑｄ２）を推定するためのステップＳ６～Ｓ９の処理の後に実行されてもよく、ステップＳ１～Ｓ５の処理とステップＳ６～Ｓ９の処理とは同時に実行されてもよい。
【0040】
以上より、本実施形態に係るタイヤ温度推定装置１００は、路面温度Ｔroadを取得し、外気温度Ｔair及びタイヤ２の内部温度Ｔinneriのいずれか一方又は両方を環境温度として取得する。タイヤ温度推定装置１００は、前回温度推定値Ｔｉと路面温度Ｔroadとの温度差に基づいてタイヤ２の第１放熱量Ｑｄ１を算出し、前回温度推定値Ｔｉと環境温度との温度差に基づいてタイヤ２の第２放熱量Ｑｄ２を算出する。そして、タイヤ温度推定装置１００は、タイヤ２の発熱量Ｑｇ、第１放熱量Ｑｄ１及び第２放熱量Ｑｄ２に基づいてタイヤ２の表面温度の温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを算出し、前回温度推定値Ｔｉ及び温度変化量に基づいて表面温度を推定する。これにより、タイヤ温度推定装置１００は、路面温度Ｔroadのみならず、タイヤ２の内部温度Ｔinneri及び外気温度Ｔairのいずれか一方又は両方に基づいて放熱量を算出するので、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。また、タイヤ温度推定装置１００は、環境温度としてタイヤ２の内部温度Ｔinneriを取得する場合は、車両１が高いＧや高い負荷がかかる状況でスポーツ走行を行っているとき等、タイヤ２の表面から内部への放熱が特に大きいときであっても、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。また、タイヤ温度推定装置１００は、タイヤ２の発熱量及び放熱量に基づいてタイヤ２の表面温度を精度良く推定できるため、タイヤ２の表面温度を検出するためのセンサの設置が不要となる。
【0041】
また、タイヤ温度推定装置１００は、前回温度推定値Ｔｉと外気温度Ｔairとの温度差に所定の放熱係数ｋ２を乗じた値に基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出し、外気温度Ｔairが第１の温度であるときの放熱係数ｋ２は、外気温度Ｔairが第１の温度よりも高い第２の温度であるときの放熱係数ｋ２よりも大きい。すなわち、外気温度Ｔairが低い程、放熱係数ｋ２は大きい。これにより、タイヤ温度推定装置１００は、外気温度Ｔairが低い程、タイヤ２の表面からの放熱量が多くなるという傾向に基づいて、タイヤ２の表面温度を推定できる。
【0042】
また、タイヤ温度推定装置１００は、タイヤ２に作用する垂直荷重及び縦力Ｆxiに基づいて縦方向蓄熱係数Ｗxを算出し、垂直荷重及び横力Ｆyiに基づいて横方向蓄熱係数Ｗyを算出する。また、タイヤ温度推定装置１００は、縦スリップ速度Ｖslipxi及び横スリップ速度Ｖslipyiを算出する。そして、タイヤ温度推定装置１００は、縦力Ｆxi、横力Ｆyi、縦方向蓄熱係数Ｗx、横方向蓄熱係数Ｗy、縦スリップ速度Ｖslipxi及び横スリップ速度Ｖslipyiに基づいて、下記の式（１８）により、発熱量Ｑｇを算出する。
これにより、タイヤ温度推定装置１００は、各々のタイヤ２において、縦方向と横方向とで発熱感度（単位時間当たりの仕事量に対する発熱量）が異なるという事情に応じて、発熱量Ｑｇを算出できるため、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。
【数18】
【0043】
また、タイヤ温度推定装置１００は、発熱量Ｑｇ、前回温度推定値Ｔｉ、路面温度Ｔroad、外気温度Ｔair及び内部温度Ｔinneriに基づいて、下記の式（１９）により、温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを推定する。
これにより、タイヤ温度推定装置１００は、タイヤ２の表面からの放熱を複数の要素（路面への放熱、外気への放熱、タイヤ２の内部への放熱）に分解して、温度変化量ｄＴｉ／ｄｔを推定するため、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。
【数19】
【0044】
また、タイヤ温度推定装置１００は、前回温度推定値Ｔｉと外気温度Ｔairとの温度差のみに基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出してもよい。これにより、タイヤ温度推定装置１００は、路面温度Ｔroadのみならず、外気温度Ｔairに基づいて放熱量を算出するので、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。
【0045】
また、タイヤ温度推定装置１００は、前回温度推定値Ｔｉとタイヤ２の内部温度Ｔinneriとの温度差のみに基づいて第２放熱量Ｑｄ２を算出してもよい。これにより、タイヤ温度推定装置１００は、路面温度Ｔroadのみならず、タイヤ２の内部温度Ｔinneriに基づいて放熱量を算出するので、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。また、タイヤ温度推定装置１００は、車両１が高いＧや高い負荷がかかる状況でスポーツ走行を行っている場合等、タイヤ２の表面から内部への放熱が特に大きい場合であっても、タイヤ２の表面温度を精度良く推定できる。
【符号の説明】
【0046】
１００…タイヤ温度推定装置
１…車両
２…タイヤ
１２…発熱量算出部
１３…前回温度推定値取得部
１４…路面温度取得部
１５…環境温度取得部
１６ａ…第１放熱量算出部
１６ｂ…第２放熱量算出部
１７…温度変化量算出部
１８…表面温度推定部
Ｔｉ…前回温度推定値
Ｔroad…路面温度
Ｔair…外気温度
Ｔinneri…内部温度
Ｑｇ…発熱量
Ｑｄ１…第１放熱量
Ｑｄ２…第２放熱量
１…車両
２…タイヤ
１２…発熱量算出部
１３…前回温度推定値取得部
１４…路面温度取得部
１５…環境温度取得部
１６ａ…第１放熱量算出部
１６ｂ…第２放熱量算出部
１７…温度変化量算出部
１８…表面温度推定部
Ｔｉ…前回温度推定値
Ｔroad…路面温度
Ｔair…外気温度
Ｔinneri…内部温度
Ｑｇ…発熱量
Ｑｄ１…第１放熱量
Ｑｄ２…第２放熱量
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】