CN104540692A - 车轮位置检测装置以及具备其的轮胎气压检测装置 - Google Patents

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Abstract

在车轮位置检测装置中，发送器(2)的第1控制部(23)在上述发送器(2)的角度达到规定角度的时刻，反复发送包含固有的识别信息的帧。接收器(3)的第2控制部(33)接收从上述发送器(2)发送的上述帧，特定将上述帧发送来的上述发送器(2)被安装于多个车轮(5a～5d)中的哪一个。上述接收器(3)每当接收上述帧就根据用路面凹凸的大小表示的路面状态来变更波动允许幅度，粗糙路面与平坦路面相比，较宽地设定波动允许幅度。

Description

车轮位置检测装置以及具备其的轮胎气压检测装置
关联申请的相互参照
本公开是基于2012年8月6日提出的日本申请编号2012－174138号的申请，在这里引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及检测对象车轮是搭载于车辆的哪个位置的车轮的车轮位置检测装置以及具备车轮位置检测装置的轮胎气压检测装置。
背景技术
以往，作为轮胎气压检测装置之一，具有直接式的轮胎气压检测装置。在该类型的轮胎气压检测装置中，在安装有轮胎的车轮侧，直接安装有具备压力传感器等传感器的发送器。另外，在车体侧，具备天线以及接收器，若从发送器发送来自传感器的检测信号，则接收器经由天线接收该检测信号，来进行轮胎气压的检测。
在这样的直接式的轮胎气压检测装置中，需要能够判别发送来的数据是否是本车辆的数据以及发送器是安装于哪个车轮的发送器。因此，在发送器发送的数据中，分别赋予有用于判别是本车辆还是其他车辆以及用于判别安装有发送器的车轮的ID信息。
另外，为了根据发送数据所包含的ID信息来特定发送器的位置，需要将各发送器的ID信息与各车轮的位置建立关联并预先登记到接收器侧。因此，在轮胎换位时，需要将发送器的ID信息与车轮的位置关系重新登记到接收器。提案有能够自动进行该登记的技术。
具体而言，在专利文献1所示的装置中，基于车轮侧的发送器所具备的加速度传感器的加速度检测信号，来检测车轮处于规定的旋转位置，并且在车体侧也检测接收到来自发送器的无线信号时的车轮的旋转位置。而且，通过监视它们的相对角度的变化来特定车轮位置。在该方法中，基于规定量的数据的偏差来监视在车轮侧检测出的车轮的旋转位置和在车体侧检测出的车轮的旋转位置的相对角度的变化，并判定为相对于初始值波动超过了允许值，由此特定车轮位置。
专利文献1：日本特开2010－122023号公报
然而，在如专利文献1那样进行车轮位置检测的情况下，基于发送器侧的加速度检测信号的旋转位置的检测精度根据路面状态而改变。例如，在铺设路那样的平坦路面精度良好，在砂石路那样的粗糙路面精度变差。对应于此，若在由车体侧的接收器进行车轮位置检测时，结合平坦路面而将判定所使用的波动的允许值设定为较窄的范围，则在粗糙路面行驶时变得不能进行车轮位置检测。相反，若结合粗糙路面而设定为较宽的范围，则在平坦路面的车轮位置检测的时间有可能变长。
发明内容
本公开鉴于上述点，目的在于提供在平坦路面能够快速进行车轮位置检测，并且在粗糙路面也能够准确地进行车轮位置检测的车轮位置检测装置以及具备车轮位置检测装置的轮胎气压检测装置。
本公开的一方式所涉及的车轮位置检测装置被应用于对车体安装了具备轮胎的多个车轮的车辆，具备发送器和接收器。上述发送器分别设置于上述多个车轮，具有创建并发送包含了固有的识别信息的帧的第1控制部。上述接收器设置于上述车体侧，具有第2控制部，上述第2控制部进行车轮位置检测，在上述车轮位置检测中，经由接收天线接收从上述发送器发送的上述帧，从而特定将上述帧发送来的上述发送器被安装于上述多个车轮中的哪一个，并将上述多个车轮与分别设置于该多个车轮的上述发送器的识别信息建立对应并进行存储。
上述发送器具有输出与加速度相对应的检测信号的加速度传感器，该加速度包含伴随安装有该发送器的车轮的旋转而变化的重力加速度分量。
上述第1控制部以安装有该发送器的车轮的中心轴为中心，并将该车轮的圆周方向的任意位置设为角度0度，基于上述加速度传感器的检测信号所包含的重力加速度分量来检测上述发送器的角度，并且在该角度成为规定角度的时刻反复发送上述帧。
上述第2控制部基于输出与齿轮的齿的通过相对应的检测信号的车轮速度传感器的检测信号，来获取表示上述齿轮的齿位置的齿轮信息，并且基于上述帧的接收时刻时的上述齿位置来设定波动允许幅度，如果设定了该波动允许幅度后的上述帧的接收时刻时的上述齿位置在上述波动允许幅度的范围外，则从安装有发送了该帧的发送器的车轮的候补中除去，并将剩下的车轮作为安装有发送了上述帧的发送器的车轮来进行登记，上述齿轮与上述多个车轮连动旋转。
上述第2控制部每当接收上述帧就根据用路面凹凸的大小表示的路面状态来变更上述波动允许幅度，粗糙路面与平坦路面相比，较宽地设定波动允许幅度。
在上述车轮位置检测装置中，根据路面状态来设定进行车轮位置检测时的波动允许幅度。具体而言，在平坦路面，较窄地设定波动允许幅度，在粗糙路面，较宽地设定波动允许幅度。由此，在平坦路面行驶时能够以较窄的波动允许幅度进行车轮位置检测，所以能够较快速地进行车轮位置检测。另外，在粗糙路面行驶时以较宽的波动允许幅度进行车轮位置检测，由此在粗糙路面也能够准确地进行车轮位置检测。
本公开的其它方式所涉及的轮胎气压检测装置，包含上述车轮位置检测装置。上述发送器具备传感检测部，该传感检测部输出与上述多个车轮分别具备的上述轮胎的气压相对应的检测信号，在将通过上述第1控制部对上述传感检测部的检测信号进行信号处理后的与轮胎气压相关的信息储存至帧后，将该帧发送至上述接收器。上述接收器通过上述第2控制部，根据与该轮胎气压相关的信息，检测上述多个车轮分别具备的上述轮胎的气压。
附图说明
参照下述附图，并且根据以下的详细说明，本公开中的上述或者其他的目的、结构、优点变得更加清楚。在附图中，
图1是表示应用了本公开的第1实施方式中的车轮位置检测装置的轮胎气压检测装置的整体结构的图。
图2A是表示发送器的结构的框图。
图2B是表示TPMS－ECU的结构的框图。
图3A是表示发送器的角度与重力加速度分量的值之间的关系的图。
图3B是表示在各车轮的发送器的角度的图。
图4是用于说明车轮位置检测的时间图。
图5是表示齿轮信息的变化的图像。
图6A是用于说明车轮位置确定逻辑的图。
图6B是用于说明车轮位置确定逻辑的图。
图6C是用于说明车轮位置确定逻辑的图。
图7A是表示包含有ID1来作为识别信息的帧中的车轮位置的评价结果的图。
图7B是表示包含有ID2来作为识别信息的帧中的车轮位置的评价结果的图。
图7C是表示包含有ID3来作为识别信息的帧中的车轮位置的评价结果的图。
图7D是表示包含有ID4来作为识别信息的帧中的车轮位置的评价结果的图。
图8A是表示铺设路等平坦路面行驶中的加速度传感器的检测信号所包含的重力加速度分量的值的变化的波形图。
图8B是表示砂石路等粗糙路面行驶中的加速度传感器的检测信号所包含的重力加速度分量的值的变化的波形图。
图9A是表示对在铺设路进行了帧发送时的发送时刻的发送器的角度的波动进行调查后所得的结果的图。
图9B是表示对在砂石路进行了帧发送时的发送时刻的发送器的角度的波动进行调查后所得的结果的图。
图10是表示数据发送处理的流程图。
图11是表示从在砂石路的加速度传感器的检测信号中提取叠加有噪声的重力分量时的情况的波形图。
图12是表示帧结构的一个例子的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。其中，以下的各实施方式相互之间，对相互相同或等同的部分，标注相同标号来进行说明。
(第1实施方式)
参照附图对本公开的第1实施方式进行说明。首先，参照图1，对应用了本公开的第1实施方式中的车轮位置检测装置的轮胎气压检测装置的整体结构进行说明。此外，图1的纸面上方与车辆1的前方一致，纸面下方与车辆1的后方一致。
如图1所示，轮胎气压检测装置安装于车辆1，具备发送器2、发挥接收器的作用的轮胎气压检测装置用ECU(电子控制单元)(以下，称为TPMS－ECU)3以及仪表4而构成。车轮位置检测装置使用轮胎气压检测装置所具备的发送器2以及TPMS－ECU3，并且从制动控制用ECU(以下，称为制动ECU)10中获取根据与各车轮5(5a～5d)对应地具备的车轮速度传感器11a～11d的检测信号而得到的齿轮信息，由此进行车轮位置的特定。
如图1所示，发送器2安装于各车轮5a～5d，检测安装于车轮5a～5d的轮胎的气压，并且将表示该检测结果的与轮胎气压相关的信息储存至帧内并进行发送。TPMS－ECU3安装于车辆1的车体6侧，接收从发送器2发送的帧，并且基于接收时刻、帧中所储存的检测信号来进行各种处理、运算等，由此进行车轮位置检测以及轮胎气压检测。发送器2例如通过频移键控(FSK)创建帧，TPMS－ECU3通过对该帧进行解调从而读取帧内的数据，并进行车轮位置检测以及轮胎气压检测。关于这些发送器2以及TPMS－ECU3的详细结构，参照图2A以及图2B进行说明。
如图2A所示，发送器2具备传感检测部21、加速度传感器22、微型计算机23、发送电路24以及发送天线25而构成，基于来自未图示的电池的电力供给来驱动各部。
传感检测部21例如具备隔膜式的压力传感器21a、温度传感器21b而构成，输出与轮胎气压相对应的检测信号、与温度相对应的检测信号。加速度传感器22用于进行在安装有发送器2的车轮5a～5d处的传感器自身的位置检测，换句话说用于进行发送器2的位置检测、车速检测。本实施方式的加速度传感器22例如输出与在车轮5a～5d的旋转时作用于车轮5a～5d的加速度中，各车轮5a～5d的径向、即与圆周方向垂直的两方向的加速度相对应的检测信号。
微型计算机23是具备控制部(第1控制部)等的公知的部件，根据控制部内的存储器所存储的程序，执行规定的处理。控制部内的存储器储存有包含用于特定各发送器2的发送器固有的识别信息和用于特定本车辆的车辆固有的识别信息的各个ID信息。
微型计算机23接受来自传感检测部21的与轮胎气压相关的检测信号，对其进行信号处理并且根据需要进行加工，将该与轮胎气压相关的信息与各发送器2的ID信息一起储存到帧内。另外，微型计算机23监视加速度传感器22的检测信号，进行在安装有各发送器2的车轮5a～5d处的发送器2的位置检测，或者进行车速检测。而且，微型计算机23若创建帧，则基于发送器2的位置检测的结果、车速检测的结果，经由发送电路24通过发送天线25朝向TPMS－ECU3进行帧发送(数据发送)。
具体而言，微型计算机23以车辆1在行驶中作为条件开始帧发送，在到了规定的发送时刻时反复进行帧发送。例如，微型计算机23基于加速度传感器22的检测信号在安装有加速度传感器22的发送器2的角度成为规定的发送角度的时刻进行帧发送。而且，微型计算机23在发送器2的角度成为规定的发送角度的时刻反复进行该帧发送。
对于在行驶中，基于车速检测的结果来判定，对于发送器2的角度，基于根据加速度传感器22的检测信号的发送器2的位置检测的结果来判定。即，在微型计算机23中，利用加速度传感器22的检测信号来进行车速检测，若车速成为规定速度(例如5km/h)以上则判定为车辆1在行驶中。加速度传感器22的输出中包含基于离心力的加速度(离心加速度)。通过对该离心加速度进行积分并乘以系数，能够运算出车速。
另外，由于由加速度传感器22输出与各车轮5a～5d的旋转相对应的检测信号，所以在行驶时，该检测信号包含重力加速度分量，成为具有与车轮旋转相对应的振幅的信号。例如，如图3A所示，对于检测信号的振幅而言，在以车轮5a～5d的中心轴为中心而发送器2位于上方位置时为负的最大振幅，在发送器2位于水平位置时为零，在发送器2位于下方位置时为正的最大振幅。因此，能够基于该振幅来进行安装有加速度传感器22的发送器2的位置检测，能够检测发送器2的角度。例如，如图3B所示，以各车轮5a～5d的中心轴为中心，能够把握在将发送器2位于上方位置时作为0度时的发送器2的角度。而且，如图3A所示，发送器2的角度与重力加速度分量的值之间建立有对应关系，所以基于重力加速度分量的值能够检测出发送器2的角度。
因此，例如能够将与车速达到规定速度的同时或在车速达到规定速度之后发送器2的角度成为规定的发送角度时，作为开始时刻，进行来自各发送器2的帧发送。之后，能够在发送器2的角度成为发送角度的时刻反复进行帧发送。其中，对于发送时刻，可以设为重力加速度分量的值的振幅周期的每1周期，但考虑到电池寿命，不能按每一该周期一直进行帧发送，例如优选按每一规定周期(例如15秒)1次的比例进行帧发送。发送电路24实现将从微型计算机23发送来的帧通过发送天线25朝向TPMS－ECU3发送的作为输出部的功能。帧发送例如使用RF(射频)频带的电波。
这样构成的发送器2例如安装于各车轮5a～5d的轮毂上的空气注入阀，传感检测部21以向轮胎的内侧露出的方式配置。而且，检测相对应的轮胎气压，如上所述，若车速超过规定速度，则发送器2在发送时刻时反复通过各发送器2所具备的发送天线25进行帧发送。之后，也能够如上述那样在设定的发送时刻进行帧发送，但考虑到电池寿命，延长发送间隔较好。因此，若经过假定车轮位置特定所需要的时间，则从车轮位置确定模式切换到定期发送模式，按每一更长的固定周期(例如每1分钟)进行帧发送，从而向TPMS－ECU3侧定期发送与轮胎气压相关的信号。此时，例如对每个发送器2设置随机延时，从而能够使各发送器2的发送时刻错开，从而能够防止由于来自多个发送器2的电波的干扰而在TPMS－ECU3侧不能接收。
另外，如图2B所示，TPMS－ECU3为具备接收天线31、接收电路32以及微型计算机33等的结构。TPMS－ECU3通过CAN(控制器局域网络)等车内LAN(局域网)，如后述那样从制动ECU10获取齿轮信息，从而获取用与各车轮5a～5d一起旋转的齿轮的齿的边缘数(或齿数)表示的齿位置。
接收天线31用于接收从各发送器2发出的帧。接收天线31固定于车体6，也可以是配置在TPMS－ECU3的主体内的内部天线，也可以是从主体延伸出布线的外部天线。
接收电路32实现输入通过接收天线31接收到的来自各发送器2的发送帧，并将该帧发送至微型计算机33的作为输入部的功能。接收电路32若通过接收天线31接收信号(帧)，则将该接收到的信号传送至微型计算机33。
微型计算机33相当于第2控制部，根据微型计算机33内的存储器所存储的程序执行车轮位置检测处理。具体而言，微型计算机33基于从制动ECU10获取的信息与接收到来自各发送器2的发送帧的接收时刻之间的关系来进行车轮位置检测。微型计算机33按每一规定周期(例如10ms)从制动ECU10获取与各车轮5a～5d对应地具备的车轮速度传感器11a～11d的齿轮信息。
齿轮信息是指表示与各车轮5a～5d一起旋转的齿轮(gear)的齿位置的信息。车轮速度传感器11a～11d例如由与齿轮的齿对置配置的电磁拾取(Electromagnetic pickup)式传感器构成，伴随着齿轮的齿的通过使检测信号变化。在这种类型的车轮速度传感器11a～11d中，作为检测信号输出与齿的通过对应的方形脉冲波，该方形脉冲波的上升沿以及下降沿表示齿轮的齿的边缘的通过。因此，在制动ECU10中，根据车轮速度传感器11a～11d的检测信号的上升沿以及下降沿的个数计数齿轮的齿的边缘数、即边缘的通过数，按每一规定周期，将此时的齿的边缘数作为表示齿位置的齿轮信息传送至微型计算机33。由此，在微型计算机33中，能够把握是齿轮的哪个齿通过的时刻。
齿的边缘数按每齿轮旋转一周被复位。例如，在齿轮所具备的齿的数量是48齿的情况下，边缘数以0～95共96个进行计数，若计数值达到95则再次返回到0进行计数。
其中，在这里，从制动ECU10将齿轮的齿的边缘数作为齿轮信息传送至微型计算机33，但也可以是作为齿的通过数的计数值的齿数。另外，也可以将在规定周期期间通过的边缘数或齿数传送至微型计算机33，在微型计算机33中将在规定周期期间通过的边缘数或齿数与前一次为止的边缘数或齿数相加，计数该周期中的边缘数或齿数。换句话说，只要在微型计算机33中最终能够获取该周期的边缘数或齿数作为齿轮信息即可。另外，在制动ECU10中，每当电源断开就对齿轮的齿的边缘数(或齿数)进行复位，但也可以与电源接通的同时或者在电源接通后达到规定车速时，重新测量。这样，即使每当电源断开就被复位，在电源断开过程中，相同的齿也由相同的边缘数(或齿数)表示。
微型计算机33若接收从各发送器2发送的帧则测量该接收时刻，基于所获取的齿轮的边缘数(或齿数)中的帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)来进行车轮位置检测。这样，基于接收时刻和齿轮信息所表示的齿位置，来进行特定各发送器2被安装于哪个车轮5a～5d的车轮位置检测。关于该车轮位置检测的具体方法，在后面详细说明。
另外，微型计算机33基于车轮位置检测的结果，将各发送器2的ID信息与安装有各发送器2的各车轮5a～5d的位置建立关联并进行存储。而且，之后基于来自各发送器2的发送帧内所储存的ID信息以及与轮胎气压相关的数据，进行各车轮5a～5d的轮胎气压检测，将与轮胎气压相对应的电信号通过CAN等车内LAN输出至仪表4。例如，微型计算机33通过将轮胎气压与规定的阈值Th进行比较来检测轮胎气压的降低，若检测出轮胎气压的降低则将该主旨的信号输出至仪表4。由此，4个车轮5a～5d中的哪一个轮胎气压降低了这一情况被传送至仪表4。
仪表4作为警报部发挥作用，如图1所示，配置在驾驶员能够视觉确认的位置，例如由设置在车辆1的仪表板内的仪表显示器等构成。例如若从TPMS－ECU3中的微型计算机33发来表示轮胎气压降低了的主旨的信号，则该仪表4特定车轮5a～5d并且进行表示轮胎气压的降低的显示，从而向驾驶员报告特定车轮的轮胎气压的降低。
接着，对本实施方式的轮胎气压检测装置的动作进行说明。以下，对轮胎气压检测装置的动作进行说明，但对在轮胎气压检测装置进行的车轮位置检测和轮胎气压检测分开进行说明。
首先，对车轮位置检测进行说明。最初，参照图4～图7D，对未将路面状态考虑在内的基本的车轮位置检测的方法进行说明。作为未将路面状态考虑在内的情况，对若发送器2的角度成为规定的发送角度则进行帧发送，接收器3对其进行接收，由此进行车轮位置检测的情况进行说明，但对于发送时刻能够适当地变更。
在发送器2侧，微型计算机23基于来自电池的电力供给按每一规定的取样周期监视加速度传感器22的检测信号，由此检测车速以及车轮5a～5d的发送器2的角度。而且，若车速达到规定速度，则微型计算机23将发送器2的角度成为发送角度的时刻作为发送时刻，反复进行帧发送。
即，若提取加速度传感器22的检测信号的重力加速度分量，则成为图3A所示的sin波(正弦波)。基于该sin波可知发送器2的角度。因此，基于sin波而检测出发送器2成为了发送角度，进行帧发送。
另一方面，在TPMS－ECU3侧，按每一规定周期(例如10ms)从制动ECU10获取与各车轮5a～5d对应地具备的车轮速度传感器11a～11d的齿轮信息。而且，TPMS－ECU3在接收到从各发送器2发送的帧时测量该接收时刻，从所获取的齿轮的边缘数(或齿数)中获取帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)。
此时，并不局限于从各发送器2发送的帧的接收时刻与从制动ECU10获取齿轮信息的周期一致。因此，能够将在从制动ECU10获取了齿轮信息的周期中的最接近帧的接收时刻的周期获取到的齿轮信息所表示的齿轮的边缘数(或齿数)，作为帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)来使用。这里所说的最接近接收时刻的周期可以是接收时刻的紧之前或者紧之后的周期的任意一个。另外，也可以使用在从制动ECU10获取了齿轮信息的周期中的帧的接收时刻紧之前以及紧之后的周期获取到的齿轮信息所表示的齿轮的边缘数(或齿数)，来运算帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)。例如，能够将在帧的接收时刻紧之前以及紧之后的周期获取到的齿轮信息所表示的齿轮的边缘数(或齿数)的中间值，作为帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)来使用。
而且，这样的获取帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)的动作，按每当接收帧就重复进行，并且基于获取到的帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)来进行车轮位置检测。具体而言，通过判定帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)的波动是否在基于前一次的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)而设定的规定范围内，来进行车轮位置检测。
对于接收到帧的车轮，在发送器2的角度成为发送角度的时刻从发送器2进行帧发送。因此，在发送角度为相同角度的情况下，用帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)表示的齿位置与前一次时几乎一致。因此，帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)的波动较小，收敛在规定范围内。该现象在多次接收到帧的情况下也成立，各帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)的波动收敛在第一次的帧接收时刻时所决定的规定范围内。另一方面，对于与接收到帧的车轮不同的车轮，用从其他的车轮的发送器2发送的帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)表示的齿位置变动。
即，车轮速度传感器11a～11d的齿轮的旋转与各车轮5a～5d连动，所以对于接收到帧的车轮，用帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)表示的齿位置几乎一致。但是，因道路状况、旋转或车道变换等各车轮5a～5d的旋转状态变动，所以车轮5a～5d的旋转状态不可能完全相同。因此，对于与接收到帧的车轮不同的车轮，用帧的接收时刻时的齿轮的边缘数(或齿数)表示的齿位置变动。
因此，如图5所示，对于与接收到帧的车轮不同的车轮，从点火开关(IG)接通(ON)的最初齿轮12a～12d的边缘数是0的状态起，在开始行驶后接收时刻时的齿位置缓缓地产生波动。通过判定该波动是否在规定范围内，能够进行车轮位置检测。
例如，如图6A所示，设第一次的帧发送时的发送器2的位置为第一次接收角度。另外，设作为齿轮的边缘数(或齿数)的波动而能够允许的幅度亦即波动允许幅度是与以第一次接收角度为中心的180度的范围(第一次接收角度±90度的范围)相当的值。若是边缘数则设是以第一次接收时的边缘数为中心的±24的边缘数范围，若是齿数则设是以第一次接收时的齿数为中心的±12的齿数范围。在这种情况下，如图6B所示，若第二次的帧接收时的齿轮的边缘数(或齿数)在由第一次的帧接收所决定的波动允许幅度的范围内，则该车轮具有与进行了帧发送的车轮一致的可能性。该情况下，判定结果为TRUE(正确)。
但是，在这种情况下，也以第二次的帧接收时的发送器2的角度亦即第二次接收角度为中心决定波动允许幅度，其是与以第二次接收角度为中心的180度(±90度)相当的值。因此，成为前一次的波动允许幅度的以第一次接收角度为中心的180度(±90度)的波动允许幅度、与以第二次接收角度为中心的180度(±90度)的波动允许幅度的重叠的部分为新的波动允许幅度(边缘数范围为12～48)。在该重复范围中能够使新的波动允许幅度变窄。
因此，如图6C所示，若第三次的帧接收时的齿轮的边缘数(或齿数)在由第一次、第二次的帧接收所决定的波动允许幅度的范围外，则该车轮与进行了帧发送的车轮不一致。因此，判定结果为FALSE(错误)。此时，即使在由第一次的帧接收所决定的波动允许幅度的范围内，若在由第一次、第二次的帧接收所决定的波动允许幅度的范围外，则也判定为FALSE。像这样，能够特定发送了所接收到的帧的发送器2被安装于车轮5a～5d中的哪一个。
即，如图7A所示，对于包含有ID1来作为识别信息的帧，按每一该帧的接收时刻来获取齿轮的边缘数(或齿数)，并按每个对应的车轮(左前轮FL、右前轮FR、左后轮RL、右后轮RR)来存储齿轮的边缘数(或齿数)。而且，每当接收帧，就判定获取到的齿轮的边缘数(或齿数)是否在波动允许幅度的范围内，将从该范围偏离了的车轮从安装有发送了帧的发送器2的车轮候补中除去。然后，将直到最后未被除去的车轮作为安装有发送了帧的发送器2的车轮来进行登记。在包含有ID1的帧的情况下，右前轮FR、右后轮RR、左后轮RL按照该顺序依次被从候补中除去，最终剩下的左前轮FL作为安装有发送了帧的发送器2的车轮而被登记。
而且，如图7B～图7D所示，对于包含有ID2～ID4来作为识别信息的帧，也进行与包含有ID1的帧相同的处理。由此，能够特定安装有发送了各帧的发送器2的车轮，能够特定所有安装了发送器2的4个轮。
这样，特定各帧安装于车轮5a～5d中的哪一个。然后，微型计算机33将发送来帧的各发送器2的ID信息与安装有该发送器2的车轮的位置建立关联并进行存储。由此，能够进行车轮位置检测。
其中，在TPMS－ECU3中，接收车速成为了规定速度时发送出的帧，存储该接收时刻的齿轮信息，但若成为规定的行驶停止判定时速(例如5km/h)以下，则放弃到此为止的齿轮信息。而且，在再次开始行驶时，重新如上述那样进行车轮位置检测。
根据以上那样的方法，能够进行车轮位置检测。然而，基于加速度传感器22的检测信号的发送器2的角度检测的精度根据路面状态而改变。例如，在如铺设路那样的路面凹凸较小且平坦的路面，精度较高，在如砂石路那样的路面凹凸较大且粗糙的路面，精度较差。与此对应，在根据上述那样的方法进行车轮位置检测的情况下，若将波动允许幅度的设定结合平坦路面设定为较窄的范围，则在粗糙路面行驶时不能进行车轮位置检测。相反，若结合粗糙路面设定为较宽的范围，则在平坦路面的车轮位置检测的时间有可能变长。
因此，在本实施方式中，能够根据路面状态来设定波动允许幅度。具体而言，加速度传感器22的检测信号在铺设路等平坦路面噪声分量较少，如图8A所示，在提取出重力加速度分量时，作为±1G的数据不失真的平整的sin波被提取。因此，在平坦路面噪声的影响较少，所以发送器2的角度检测精度升高，帧的发送时刻的波动也较少。例如，在将sin波的正的最大振幅的位置设为发送角度时，能够精度较高地检测发送器2的角度，所以在该位置准确地进行帧发送。因此，即使较窄地设定波动允许幅度也能够准确地进行车轮位置检测。
与此相对，将在如砂石路那样的粗糙路面，因路面凹凸而轮胎受到的冲击表示为噪声分量，如图8B所示，在提取重力加速度分量时，在±1G的数据上叠加有噪声，未成为平整的sin波。因此，在粗糙路面噪声的影响较大，所以发送器2的角度检测精度降低，帧的发送时刻的波动增大。例如，在将sin波的正的最大振幅的位置设为发送角度时，不能够高精度地检测发送器2的角度，所以在该位置不能准确地进行帧发送。因此，若不较宽地设定波动允许幅度，则有可能不能准确地进行车轮位置检测。
因此，在平坦路面较窄地设定波动允许幅度，在粗糙路面较宽地设定波动允许幅度。这样，在平坦路面行驶时，能够以较窄的波动允许幅度进行车轮位置检测，所以能够较快速地进行车轮位置检测。另外，在粗糙路面行驶时，以较宽的波动允许幅度进行车轮位置检测，从而在粗糙路面也能够准确地进行车轮位置检测。
例如，为了对作为平坦路面的铺设路设定适当的波动允许幅度，对在铺设路进行了帧发送时的发送器2的角度(即发送角度)和其频率进行了调查。同样，为了对作为粗糙路面的砂石路设定适当的波动允许幅度，对在砂石路进行了帧发送时的发送器2的角度(即发送角度)和其频率进行了调查。具体而言，将sin波的正的最大振幅的位置假定为发送角度(这里例如以180度为例)进行多次帧发送，对实际进行了帧发送时的发送器2的角度进行了调查。其结果是，如图9A所示，在铺设路，以180度为中心且在公差±45度的范围内进行了帧发送，如图9B所示，在砂石路，以180度为中心且在±75度的范围内进行了帧发送。因此，例如在平坦路面，能够将波动允许幅度设定为发送角度±45度，在粗糙路面，能够将波动允许幅度设定为发送角度±75度。
具体而言，在本实施方式中，在发送器2侧进行路面状态的检测，在执行图10的流程图所示的数据发送处理来进行帧发送时，也同时检测路面状态，在帧中也包含与路面状态相关的数据并发送。对于数据发送处理，由发送器2的微型计算机23按每一规定的控制周期来执行。
首先，在S100中判定是否是行驶中。对于行驶中，基于车速检测的结果来判定，若车速为规定速度(例如5km/h)以上，则判定为车辆1是行驶中。而且，若判定为行驶中则进入S110。
在S110中，检测发送器2的角度并且检测路面状态。对于发送器2的角度，基于加速度传感器22的检测信号来检测。加速度传感器22的检测信号的重力加速度分量的值描绘为sin波，所以根据位于sin波的哪个位置，来检测该时刻的发送器2的角度。对于路面状态，也基于加速度传感器22的检测信号来检测。加速度传感器22的检测信号所包含的重力加速度分量基本上描绘为sin波，但根据路面状态在sin波上叠加有噪声。因此，运算叠加有噪声的重力加速度分量的值的最大值与最小值之差ΔG，并基于该差ΔG是否超过规定的阈值(例如5G)来判别粗糙路面和平坦路面。例如，如图11所示，在砂石路那样的粗糙路面的情况下，叠加有噪声从而重力加速度分量的值的最大值与最小值之差ΔG增大，差ΔG超过阈值。因此，通过将叠加有噪声的重力加速度分量的值的最大值与最小值之差ΔG与阈值进行比较，能够检测路面状态。
之后，进入S120，在成为了规定的发送时刻时，例如在发送器2的角度成为了规定的发送角度的时刻，进行帧发送。此时，为了能够在TPMS－ECU3侧把握发送器2的路面状态的检测结果，将该检测结果包含在帧中。例如，如图12所示的帧结构图那样，除了ID信息、气压以及温度信息以外，还包含有表示根据路面状态改变的发送器2的角度的精度的角度精度信息、即表示路面状态的信息。
这样，若数据发送处理完成，并发送包含有各种数据的帧，则在TPMS－ECU3侧接收该帧，根据上述方法进行车轮位置检测。此时，在TPMS－ECU3中，根据路面状态设定波动允许幅度。具体而言，TPMS－ECU3基于帧中所包含的角度精度信息所表示的在发送器2的路面状态的检测结果来设定波动允许幅度。即，对于TPMS－ECU3而言，若是路面平坦的检测结果，则将波动允许幅度设定为进行了帧接收时的接收角度±45度的范围，若是路面粗糙的检测结果，则将波动允许幅度设定为进行了帧接收时的接收角度±75度的范围。由此，能够基于与路面状态相对应的波动幅度来进行车轮位置检测。
若像这样进行车轮位置检测，则之后，进行轮胎气压检测。具体而言，在轮胎气压检测时，按每一固定周期从各发送器2发送帧，每当从各发送器2发送帧，在TPMS－ECU3接收4轮份的帧。然后，在TPMS－ECU3，基于各帧中所储存的ID信息来特定是从安装于车轮5a～5d的哪个发送器2发出的帧，根据与轮胎气压相关的信息来检测各车轮5a～5d的轮胎气压。由此，能够检测出各车轮5a～5d的轮胎气压的降低，能够特定车轮5a～5d中的哪一个的轮胎气压降低。而且，若检测出轮胎气压的降低，则将该主旨传递至仪表4，从而通过仪表4特定车轮5a～5d并且进行表示轮胎气压的降低的显示，向驾驶员报告特定车轮的轮胎气压的降低。
如以上说明的那样，在本实施方式中，根据路面状态来设定进行车轮位置检测时的波动允许幅度。具体而言，在平坦路面较窄地设定波动允许幅度，在粗糙路面较宽地设定波动允许幅度。由此，在平坦路面行驶时能够以较窄的波动允许幅度进行车轮位置检测，所以能够较快速地进行车轮位置检测。另外，在粗糙路面行驶时以较宽的波动允许幅度进行车轮位置检测，从而在粗糙路面也能够准确地进行车轮位置检测。因此，在平坦路面能够快速地进行车轮位置检测，并且，在粗糙路面也能够准确地进行车轮位置检测。
并且，将基于帧的接收时刻时的齿位置的波动允许幅度与在前一次的帧的接收时刻所设定的波动允许幅度重叠的部分，设定为新的波动允许幅度。因此，能够将新的波动允许幅度变窄至这些重复范围内。因此，能够实现以较短时间准确地进行车轮位置的特定的车轮位置检测装置。
另外，将车速成为规定速度以上作为帧发送的条件，使用加速度传感器22进行发送器2的在各车轮5a～5d的位置检测，所以仅在车辆1开始行驶之后能够进行车轮位置检测，但也能够在行驶后立刻进行车轮位置检测。并且，不用如基于触发器所输出的信号的接收强度等来进行车轮位置检测的情况那样需要使用触发机等，就能够进行车轮位置检测。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，在发送器2侧检测路面状态，但也能够在TPMS－ECU3侧进行检测。例如，能够基于车轮速度传感器11a～11d的检测信号来检测路面状态。具体而言，能够对车轮速度传感器11a～11d的检测信号进行频率解析并提取根据悬架前后方向轴衬的振动特性而决定的共振频率分量，根据该共振频率的振动增益检测路面状态(例如，参照日本特开平9－243345号公报)。
另外，在上述实施方式中，将路面状态设定为路面凹凸较大且粗糙的路面和路面凹凸较小且平坦的路面两种，但也可以阶段性地分为两种以上来设定，并根据该阶段来设定波动允许幅度。另外，在上述实施方式中所示的波动允许幅度仅是一个例子，能够根据轮胎尺寸、车型等适当地变更。
另外，在上述实施方式中，作为进行帧发送的角度，将角度为0度的位置设为以各车轮5a～5d的中心轴为中心且加速度传感器22位于上方位置时。然而，这仅是一个例子，将车轮的圆周方向的任意位置设为角度0度即可。
另外，在上述实施方式中，每当接收帧就变更波动允许幅度，使波动允许幅度缓缓地变窄，但关于以齿位置为中心而设定的波动允许幅度，是与路面状态对应的固定值。也能够基于路面状态以外的重要因素进一步变更该以齿位置为中心而设定的波动允许幅度。例如，存在车速越大齿位置的波动越增大的可能性。因此，车速越大越增大波动允许幅度，从而能够设定更加准确的波动允许幅度。另外，利用加速度传感器22进行加速度检测时的取样周期越长，发送器2的角度的检测精度越下降，所以与此相对应地变更波动允许幅度，从而能够设定更加准确的波动允许幅度。在该情况下，在发送器2侧把握取样周期等，所以能够在发送器2所发送的帧内包含决定波动允许幅度的大小的数据并发送。
在上述实施方式中，TPMS－ECU3从制动ECU10获取齿轮信息，TPMS－ECU3获取齿轮的齿的边缘数或齿数来作为齿轮信息即可。因此，也可以从其他的ECU获取，也可以输入车轮速度传感器11a～11d的检测信号，根据该检测信号获取齿轮的齿的边缘数或齿数。特别是，在上述实施方式中，对以分立的ECU构成TPMS－ECU3和制动ECU10的情况进行了说明，但也可以是由一体化的单独的ECU构成它们的情况。在该情况下，该ECU直接输入车轮速度传感器11a～11d的检测信号，并根据该检测信号获取齿轮的齿的边缘数或齿数。另外，在该情况下，能够时常获取齿轮的齿的边缘数或齿数，所以与按每一规定周期获取这些信息的情况不同，能够基于正好帧的接收时刻的齿轮信息来进行车轮位置检测。
另外，在上述实施方式中，对具备4个车轮5a～5d的车辆1所具备的车轮位置检测装置进行了说明，但对于车轮数更多的车辆，也同样能够应用本公开。
此外，在本公开中，能够通过车轮速度传感器11a～11d来检测与车轮5a～5d的旋转连动地旋转的齿轮的齿的通过即可。因此，作为齿轮，外周面为导体的齿的部分与位于齿之间的部分交替重复的磁阻不同的构造即可。换句话说，不仅是将外边缘部形成为凹凸从而外周面由成为导体的凸部和成为非导体的空间构成的一般的构造，例如也包含外周面由成为导体的部分和成为非导体的绝缘体构成的转子开关等(例如参照日本特开平10－048233号公报)。

Claims (4)

1.一种车轮位置检测装置，其被应用于对车体(6)安装了具备轮胎的多个车轮(5a～5d)的车辆(1)，所述车轮位置检测装置具备：
发送器(2)，分别设置于所述多个车轮(5a～5d)，具有创建并发送包含了固有的识别信息的帧的第1控制部(23)；以及
接收器(3)，设置于所述车体(6)侧，具有第2控制部(33)，所述第2控制部(33)进行车轮位置检测，在所述车轮位置检测中，经由接收天线(31)接收从所述发送器(2)发送的所述帧，从而特定将所述帧发送来的所述发送器(2)被安装于所述多个车轮(5a～5d)中的哪一个，将所述多个车轮(5a～5d)与分别设置于该多个车轮(5a～5d)的所述发送器(2)的识别信息建立对应并进行存储，
所述车轮位置检测装置的特征在于，
所述发送器(2)具有输出与加速度相对应的检测信号的加速度传感器(22)，该加速度包含伴随安装有该发送器(2)的车轮(5a～5d)的旋转而变化的重力加速度分量，
所述第1控制部(23)以安装有该发送器(2)的车轮(5a～5d)的中心轴为中心，并且将该车轮(5a～5d)的圆周方向的任意位置设为角度0度，基于所述加速度传感器(22)的检测信号所包含的重力加速度分量来检测所述发送器(2)的角度，并且在该角度成为规定角度的时刻反复发送所述帧，
所述第2控制部(33)基于输出与齿轮(12a～12d)的齿的通过相对应的检测信号的车轮速度传感器(11a～11d)的检测信号，来获取表示所述齿轮(12a～12d)的齿位置的齿轮信息，并且基于所述帧的接收时刻时的所述齿位置来设定波动允许幅度，若设定了该波动允许幅度后的所述帧的接收时刻时的所述齿位置在所述波动允许幅度的范围外，则从安装有发送了该帧的发送器(2)的车轮(5a～5d)的候补中除去，并将剩下的车轮(5a～5d)作为安装有发送了所述帧的发送器(2)的车轮来进行登记，所述齿轮(12a～12d)与所述多个车轮(5a～5d)连动旋转，
所述第2控制部(33)每当接收所述帧就根据用路面凹凸的大小表示的路面状态来变更所述波动允许幅度，粗糙路面与平坦路面相比，较宽地设定波动允许幅度。
2.根据权利要求1所述的车轮位置检测装置，其特征在于，
所述第1控制部(23)基于所述加速度传感器(22)的检测信号来检测路面状态，并且将路面状态的检测结果包含于所述帧中并进行发送，
所述第2控制部(33)基于所述帧中所包含的路面状态的检测结果来设定所述波动允许幅度。
3.根据权利要求2所述的车轮位置检测装置，其特征在于，
所述第1控制部(23)从所述加速度传感器(22)的检测信号中提取叠加有噪声的重力加速度分量，运算叠加有该噪声的重力加速度分量的值的最大值与最小值之差(ΔG)，若该差(ΔG)超过规定的阈值则判定为路面状态是粗糙路面，若没有超过则判定为路面状态是平坦路面。
4.一种轮胎气压检测装置，其包含权利要求1至3中任一项所记载的车轮位置检测装置，其特征在于，
所述发送器(2)具备传感检测部(21)，该传感检测部(21)输出与所述多个车轮(5a～5d)分别具备的所述轮胎的气压相对应的检测信号，将通过所述第1控制部(23)对所述传感检测部的检测信号进行信号处理后的与轮胎气压相关的信息储存至帧后，将该帧发送至所述接收器(3)，
所述接收器(3)通过所述第2控制部(33)，根据与该轮胎气压相关的信息，来检测所述多个车轮(5a～5d)分别具备的所述轮胎的气压。
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