CN118103222A - 物理量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的物理量检测装置(10)根据输出的信号波形来检测多个不同物理量。作为1个传感器元件的应变传感器(3)输出传感器信号波形(15)，所述传感器信号波形(15)具有基准电平(151)、相较于基准电平(151)而言朝正变化的正电平、以及相较于基准电平(151)而言朝负变化的负电平。推定部(4)根据应变传感器(3)所输出的传感器信号波形(15)来推定与正电平的峰值(152)相对应的第1物理量和与负电平的峰值(153)相对应的第2物理量。

Description

物理量检测装置

技术领域

本发明涉及一种物理量检测装置。

背景技术

近年来，为了实现自动驾驶而盛行开发轮胎传感器技术以提供更安全的行驶状态，所述轮胎传感器技术根据从轮胎获得的信息来检测路面的易打滑程度和施加至轮胎的荷载量等。其目的在于通过提供更安全的行驶状态而防止超载等造成的爆胎等轮胎事故或者荷载不平衡造成的车辆翻倒于未然。为了构建这样的安全控制系统，须高精度地检测轮胎所检测的荷载量、空气压等物理量。

轮胎的应变传感器可以通过检测轮胎的形变变形来检测作用于轮胎的荷载量和轮胎的磨损量。由此，期待防止车辆事故于未然和通过行驶及路面状态检测来提高行驶安全性。

另一方面，应变传感器有时会将荷载量和磨损量以外的物理量(例如速度、温度、空气压、荷载量、磨损量等)同时作为形变量混存检测。因而，表示应变传感器检测形变得到的结果的传感器信号波形有可能包含这些物理量所引起的分量。这些磨损量和荷载量以外的物理量所引起的分量会导致磨损量和荷载量的检测精度降低。

作为这样的检测装置的现有技术，有专利文献1记载的技术。专利文献1中记载有应变传感器相关的技术。专利文献1中以“提供一种能推定施加至车辆的轮胎的荷载量的方法及系统”为课题而记载有以下技术：“一种推定施加至车辆轮胎的荷载量的系统及方法，包含：空气压测定传感器，其安装于轮胎，测定轮胎腔体的空气压水平；和1个或2个以上的压电薄膜变形测定传感器，其其安装于轮胎侧壁。变形测定传感器生成具有信号功率电平的轮胎印痕处的变形信号，所述信号功率电平表示印痕接触面附近的侧壁的变形水平。以能够基于利用轮胎空气压作修正后的基准而根据信号功率电平来确定荷载水平的方式生成并保存信号功率对荷载图，所述信号功率对荷载图是利用轮胎空气压作修正的规定范围的荷载水平与信号功率电平相关联而成”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-054978号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1记载的技术中，鉴于轮胎空气压的变化使得荷载传感器的信号振幅发生变化这一事实，使用空气压测定传感器所测定出的轮胎空气压来修正荷载传感器的信号功率电平。但荷载传感器的检测信号有可能还混存有空气压以外的物理量所引起的分量。因而认为专利文献1记载的技术存在进一步提高荷载传感器的检测精度的余地。此外，没有考虑到使用1个传感器来一同检测荷载量及其以外的物理量的技术。

本发明的目的在于提供一种根据1个传感器元件所输出的包含多个物理量的传感器信号波形来高精度地一同检测多个物理量的物理量检测装置。

解决问题的技术手段

本发明的一形态的物理量检测装置是一种根据输出的信号波形来检测多个不同物理量的物理量检测装置，具备：1个传感器元件，其输出传感器信号波形，所述传感器信号波形具有基准电平、相较于所述基准电平而言朝正变化的正电平、以及相较于所述基准电平而言朝负变化的负电平；以及推定部，其根据所述传感器元件所输出的所述传感器信号波形来推定与所述正电平的峰值相对应的第1物理量和与所述负电平的峰值相对应的第2物理量。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种根据1个传感器元件所输出的包含多个物理量的传感器信号波形来高精度地一同检测多个物理量的物理量检测装置。

附图说明

图1为表示第1实施方式的搭载有物理量检测装置的车辆的构成图。

图2为表示第1实施方式的物理量检测装置的构成图。

图3A表示第1实施方式的应变传感器，为应变传感器的构成图。

图3B表示第1实施方式的应变传感器，为应变传感器的电路图。

图3C表示第1实施方式的应变传感器，为应变传感器的输出概要图。

图4为表示第1实施方式的应变传感器的配置的轮胎宽度方向纵向截面图。

图5为表示第1实施方式的应变传感器的配置的轮胎旋转方向纵向截面图。

图6为表示第1实施方式的与轮胎的旋转状态相应的应变传感器的传感器信号波形的说明图。

图7为表示第1实施方式的与轮胎的旋转状态相应的应变传感器的传感器信号波形的波形图。

图8为表示第1实施方式的1周期内的应变传感器的传感器信号波形的说明图。

图9为表示第1实施方式的1周期内的应变传感器的传感器信号波形中混存的其他参数的灵敏度的说明图。

图10为表示第1实施方式的轮胎的初期状态下的应变传感器的输出变化的说明图。

图11为表示第1实施方式的轮胎的磨损状态下的应变传感器的输出变化的说明图。

图12A为表示第1实施方式的轮胎的空气压下的应变传感器的输出变化的说明图，为适当空气压的情况下的轮胎截面。

图12B为表示第1实施方式的轮胎的空气压下的应变传感器的输出变化的说明图，为低空气压的情况下的轮胎截面。

图12C为表示第1实施方式的轮胎的空气压下的应变传感器的输出变化的说明图，为高空气压的情况下的轮胎截面。

图13为第1实施方式的推导应变传感器的传感器信号波形中混存的参数的第1表格的流程图。

图14为表示第1实施方式的应变传感器的传感器信号波形中混存的参数的第1表格的说明图。

图15为表示第1实施方式的应变传感器的传感器信号波形中混存的参数的第2表格的说明图。

图16为第1实施方式的根据应变传感器的传感器信号波形来推定轮胎的磨损量及荷载量的流程图。

图17为第1实施方式的将应变传感器的传感器信号波形套用到第1表格来推定轮胎的磨损量的说明图。

图18为第1实施方式的将应变传感器的传感器信号波形套用到第2表格来推定轮胎的荷载量的说明图。

图19为表示第1实施方式的磨损量推定结果的说明图。

图20为表示第1实施方式的荷载量推定结果的说明图。

图21为表示第2实施方式的物理量检测装置的构成图。

图22为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的正电平的峰值与空气压的相关进行展示的第1表格的空气压相关表的说明图。

图23为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的正电平的峰值与速度的相关进行展示的第1表格的速度相关表的说明图。

图24为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的正电平的峰值与温度的相关进行展示的第1表格的温度相关表的说明图。

图25为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的正电平的峰值与荷载量的相关进行展示的第1表格的荷载量相关表的说明图。

图26为表示第2实施方式的包含各种表格的第1表格的说明图。

图27为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的负电平的峰值与空气压的相关进行展示的第2表格的空气压相关表的说明图。

图28为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的负电平的峰值与速度的相关进行展示的第2表格的速度相关表的说明图。

图29为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的负电平的峰值与温度的相关进行展示的第2表格的温度相关表的说明图。

图30为表示第2实施方式的对应变传感器的传感器信号波形的负电平的峰值与磨损量的相关进行展示的第2表格的磨损量相关表的说明图。

图31为表示第2实施方式的包含各种表格的第2表格的说明图。

图32为第2实施方式的根据应变传感器的传感器信号波形来推定轮胎的磨损量及荷载量的流程图。

图33为表示第3实施方式的物理量检测装置的磨损量处理部分的构成图。

图34为表示第3实施方式的警告处理部的详细构成图。

图35为表示第3实施方式的磨损警告的运用状态的说明图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。但本发明并不限定解释为下述实施方式，也可组合公知的其他构成要素来实现本发明的技术思想。再者，各图中对同一要素记载同一符号并省略重复的说明。

〈第1实施方式〉

〈车辆的整体构成〉

图1为表示第1实施方式的搭载有物理量检测装置10的车辆100的构成图。如图1所示，车辆100具备4个轮胎101、1个ECU 102以及1个报告部103。车辆100具备4个空气压传感器1、4个温度传感器2以及4个应变传感器3。再者，车辆100不仅为在路面20上行驶的两轮车辆或四轮车辆，也可为使用跑道的飞机或者利用轮胎的轨道车辆等。

车辆100通过4个轮胎101的旋转而在路面20上行驶。人搭乘于车辆100中。

轮胎101接触路面20而承受车辆100的荷载。轮胎101旋转。轮胎101为橡胶构件。

ECU 102为控制车辆100的控制部。ECU 102具有运算处理部、存储部、以及与各种传感器和CPU等运算处理部、存储器等存储部及报告部103电连接的输入输出端口。

报告部103为汽车导航系统的监视器。报告部103的显示画面根据来自ECU 102的中断处理而切换至汽车导航的画面、磨损量报告画面以及荷载量报告画面。报告部103根据ECU 102的控制来控制显示画面的显示。

空气压传感器1获取各轮胎101的空气压并输出至ECU 102。温度传感器2获取各轮胎101的温度并输出至ECU 102。作为传感器元件的应变传感器3在各轮胎101中获取混存各种物理量的传感器信号波形15并输出至ECU 102。

〈物理量检测装置10〉

图2为表示第1实施方式的物理量检测装置10的构成图。物理量检测装置10涉及车辆100的安全驾驶辅助装置，尤其用于防止超载等造成的爆胎等轮胎事故于未然。物理量检测装置10是对作用于车辆100所安装的轮胎101的物理量进行检测的装置。

如图2所示，物理量检测装置10具备应变传感器3、推定部4以及报告部103。物理量检测装置10根据输出的信号波形来检测多个不同物理量。

〈应变传感器3〉

应变传感器3为传感器元件。应变传感器3为半导体，换算为与电阻的变化相应的形变量来进行输出。应变传感器3在各轮胎101中配置1个。应变传感器3输出传感器信号波形15，该传感器信号波形15具有基准电平151、相较于基准电平151而言朝正变化的正电平、以及相较于基准电平151而言朝负变化的负电平。应变传感器3根据相对于无变化的基准电平151而言为正电平的峰值152来检测磨损量、根据负电平的峰值153来检测荷载量，由此实现了通过1个应变传感器3来一同检测两个物理量。

应变传感器3将小的电阻的变化放大而输出形变量。应变传感器3中，甚至是因环境温度而变化的电阻值也对输出值有影响，所以输出值会偏离原本的值。因此，要高精度地检测磨损量和荷载量，就需要对因空气压、速度以及温度等而变化的形变量进行修正。再者，关于温度和速度，可不新设置传感器而是使用各车辆100已有的温度和速度信息。空气压是从空气压传感器1获得信息。

应变传感器3在推定部4所获取到的至少空气压、温度以及速度等规定参数的条件下输出传感器信号波形15。

〈推定部4〉

推定部4执行ECU 102内的程序来发挥推定部4的功能。推定部4接收应变传感器3所输出的传感器信号波形15。推定部4根据应变传感器3所输出的传感器信号波形15来推定与正电平的峰值152相对应的第1物理量即磨损量和与负电平的峰值153相对应的第2物理量即荷载量。

推定部4从空气压传感器1获取轮胎101的空气压。推定部4从温度传感器2获取轮胎101的温度。推定部4通过从传感器信号波形15的输出周期来除轮胎外周，从而获取速度。再者，推定部4也可从速度传感器等获取速度。推定部4在获取到的空气压、温度、速度、荷载量以及磨损量等参数的条件下根据应变传感器3所输出的传感器信号波形15来推定磨损量及荷载量。推定部4将推定出的磨损量及荷载量发送至报告部103。

此处，推定部4具有分别推定第1物理量即磨损量和第2物理量即荷载量的独立的2个块即磨损量块41及荷载量块42。

〈磨损量块41〉

磨损量块41具有存储部411、行驶条件制约部412以及套用部413。

存储部411具有与应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152相对应的第1物理量的第1表格5。

作为与第1表格5相对应的规定参数的条件下，在符合将作为传感器信号波形15中混存的混存信号的参数的空气压、速度、温度以及荷载量制约在规定范围的条件下时，行驶条件制约部412使应变传感器3的传感器信号波形15发送至套用部413。

套用部413将行驶条件制约部412所发送的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到存储部411所存储的第1表格5，由此推定第1物理量即磨损量。套用部413将推定出的磨损量发送至报告部103。

〈荷载量块42〉

荷载量块42具有存储部421、行驶条件制约部422以及套用部423。

存储部421具有与应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153相对应的第2物理量的第2表格6。

作为与第2表格6相对应的规定参数的条件下，在符合将作为传感器信号波形15中混存的混存信号的参数的空气压、速度、温度以及磨损量制约在规定范围的条件下时，行驶条件制约部422使应变传感器3的传感器信号波形15发送至套用部423。

套用部423将行驶条件制约部422所发送的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到存储部421所存储的第2表格6，由此推定第2物理量即荷载量。套用部423将推定出的荷载量发送至报告部103。

〈应变传感器3的详情〉

图3A～图3C展示第1实施方式的应变传感器3，图3A为应变传感器3的构成图，图3B为应变传感器3的电路图，图3C为应变传感器3的输出概要图。

如图3A所示，应变传感器3具有沿正交的X方向及Y方向排列成多行多列的多个检测部31～34。此处，应变传感器3具有沿正交的X方向及Y方向排列成2行2列的4个检测部31～34。

应变传感器3利用压阻效应而以电信号的形式测量压电电阻的电阻率的变化。应变传感器3由2.5mm见方的硅芯片构成。压电电阻配置于应变传感器3的传感器芯片中央的计量区域。

如图3B所示，在计量区域内构成有由作为2个检测部31、32的压电电阻Rv1、Rv2、Rh1、Rh2构成的惠斯通电桥电路。压电电阻是通过离子注入来形成，以初始电阻或压电电阻系数变得均匀的方式作了调整。应变传感器3中，芯片的边的X方向及Y方向成为检测轴。应变传感器3中，输出电压与施加于芯片的X方向或Y方向的形变成比例地发生变化。应变传感器3在X方向及Y方向上发生相同形变。对于纯剪形变和各向同性形变，应变传感器3不产生输出。在X方向及Y方向的形变不一样的情况下，应变传感器3产生与双方的差分(Vp－Vn)成比例的输出。压电电阻根据XY平面的应变的方向而改变输出极性。

如图3C所示，例如当以传感器面沿X方向膨胀的方式弯曲平面时，Rh2和Rh1的电阻增加，所以Vp输出增加、Vn输出减少，Vp－Vn的输出变为正输出。反过来，当以传感器面沿X方向压缩的方式弯曲平面时，Rh2和Rh1的电阻减少，所以Vp输出减少、Vn输出增加，Vp－Vn的输出变为负输出。

图4为表示第1实施方式的应变传感器3的配置的轮胎宽度方向纵向截面图。如图4所示，应变传感器3配置于轮胎101的内周侧的轮胎宽度方向中央。应变传感器3以让使2个检测部31、32及2个检测部33、34分别排列输出的Y方向沿着轮胎101宽度方向的方式配置于轮胎101。

图5为表示第1实施方式的应变传感器3的配置的轮胎旋转方向纵向截面图。如图5所示，应变传感器3以让使2个检测部31、33及2个检测部32、34分别排列输出的X向沿着旋转方向的方式配置于轮胎101。

〈传感器信号波形15〉

图6为表示第1实施方式的与轮胎101的旋转状态相应的应变传感器3的传感器信号波形15的说明图。如图6所示，轮胎101内配置的应变传感器3输出根据旋转的轮胎101的状态而变化的传感器信号波形15。

应变传感器3输出传感器信号波形15，该传感器信号波形15具有基准电平151、相较于基准电平151而言朝正变化的正电平、以及相较于基准电平151而言朝负变化的负电平。

应变传感器3在未接触地面时维持传感器信号波形15的基准电平151。应变传感器3在轮胎101正接触路面20的状态下输出传感器信号波形15的正电平的峰值152。应变传感器3在轮胎101接触或离开路面20的瞬间输出传感器信号波形15的负电平的峰值153。此处，所谓轮胎101接触或离开路面20的瞬间，是传感器位移点。2个传感器位移点之间为轮胎101接触路面20的触地期间。

如此检测的传感器信号波形15根据各种物理量(磨损量、荷载量、空气压、速度、温度)而变化。

图7为表示第1实施方式的与轮胎101的旋转状态相应的应变传感器3的传感器信号波形15的波形图。如图7所示，轮胎101正在旋转，所以应变传感器3的传感器信号波形15依序重复基准电平151、相较于基准电平151而言朝负变化的负电平、相较于基准电平151而言朝正变化的正电平、以及相较于基准电平151而言朝负变化的负电平。传感器信号波形15的信号值能以信号振幅来表示。图6～图7中也以振幅来表示传感器信号波形15。此处所说的信号振幅只要是表示传感器信号波形15的振动幅度的值即可。传感器信号波形15具有像图8那样在上升波形的前后连着下降波形这样的波形。例如可以将第2个下降波形的振幅视为传感器信号波形15的振幅。以下便以此为前提。

图8为表示第1实施方式的1周期内的应变传感器3的传感器信号波形15的说明图。图8为图7的A部放大图。如图8所示，正电平的峰值152中检测到了第1物理量即磨损量。负电平的峰值153中检测到了第2物理量即荷载量。

图9为表示第1实施方式的1周期内的应变传感器3的传感器信号波形15中混存的其他参数的灵敏度的说明图。图8所示的传感器信号波形15在检测磨损量及荷载量方面有优势。但如图9所示，当确认变更行驶条件来输出的传感器信号波形15时，在正电平的峰值152及负电平的峰值153下，空气压、温度、速度、磨损量以及荷载量有灵敏度。也就是说，在正电平的峰值152及负电平的峰值153下，空气压、温度、速度、磨损量以及荷载量的信号混存。

再者，在基准电平151下，空气压、温度、速度、磨损量以及荷载量无灵敏度。也就是说，在基准电平151下，空气压、温度、速度、磨损量以及荷载量的信号不混存。

〈轮胎101的初期状态或磨损状态下的应变传感器3的输出变化〉

图10为表示第1实施方式的轮胎101的初期状态下的应变传感器3的输出变化的说明图。如图10所示，应变传感器3与仿照了接触路面20的初期状态的轮胎101的轮胎101内周的平面一致而朝上呈凸形状受到拉伸。由此，应变传感器3的输出在负方向上增大。

传感器信号波形15受到在负方向上增大后的应变传感器3的输出的影响，正电平的峰值152减小。此外，负电平的峰值153增大。

图11为表示第1实施方式的轮胎101的磨损状态下的应变传感器3的输出变化的说明图。如图11所示，应变传感器3与仿照了接触路面20的磨损状态的轮胎101的轮胎101内周的朝下的凹面一致而以拉伸程度比初期状态的轮胎101小的方式朝上呈凸形状受到拉伸。由此，应变传感器3的输出在负方向上减小。

传感器信号波形15受到在负方向上减小后的应变传感器3的输出的影响，正电平的峰值152增大。此外，负电平的峰值153减小。

〈空气压下的应变传感器3的输出变化〉

图12A～图12C为表示第1实施方式的轮胎101的空气压下的应变传感器3的输出变化的说明图，图12A为适当空气压的情况下的轮胎101截面，图12B为低空气压的情况下的轮胎101截面，图12C为高空气压的情况下的轮胎101截面。

图12A中展示了适当空气压的情况下的轮胎101截面。如图12A所示，在适当空气压的情况下的轮胎101中，应变传感器3的输出受到上下方向拉伸的影响少。由此，应变传感器3的输出难以去往正方向及负方向。

传感器信号波形15不受难以去往正方向及负方向的应变传感器3的输出的影响，正电平的峰值152和负电平的峰值153不增大也不减小。

图12B中展示了低空气压的情况下的轮胎101截面。如图12B所示，在低空气压的情况下的轮胎101中，应变传感器3的输出沿轮胎101内周的朝上的凸面而朝上呈凸形状受到拉伸。由此，应变传感器3的输出在负方向上增大。

传感器信号波形15受到在负方向上增大后的应变传感器3的输出的影响，正电平的峰值152减小。此外，负电平的峰值153增大。

再者，低空气压的情况下的轮胎101的现象在轮胎101的温度为低温的情况、轮胎101的速度为低速的情况或者荷载小的情况下也会发生。

图12C中展示了高空气压的情况下的轮胎101截面。如图12C所示，在高空气压的情况下的轮胎101中，应变传感器3的输出沿轮胎101内周的朝下的凹面而朝下呈凹形状受到拉伸。由此，应变传感器3的输出在正方向上增大。

传感器信号波形15受到在正方向上增大后的应变传感器3的输出的影响，正电平的峰值152增大。此外，负电平的峰值153减小。

再者，高空气压的情况下的轮胎101的现象在轮胎101的温度为高温的情况、轮胎101的速度为高速的情况或者荷载量大的情况下也会发生。

如图12A～图12C所示，得知在从传感器信号波形15中提取磨损量和荷载量时，须对混存的空气压以及发生其他类似现象的温度及速度、其他磨损量及荷载量的分量进行修正。但在本实施方式中，物理量检测装置10以制约在规定的行驶条件的方式来检测磨损量及荷载量而不改变空气压、温度、速度以及荷载量或磨损量。

也就是说，作为与第1表格5及第2表格6相对应的规定参数的条件下，物理量检测装置10在将作为传感器信号波形15中混存的混存信号的参数的至少空气压、速度以及温度制约在规定范围的条件下，使应变传感器3输出传感器信号波形15。

〈第1表格5的制作方法〉

图13为第1实施方式的推导应变传感器3的传感器信号波形15中混存的参数的第1表格5的流程图。

如图13所示，在S101中，表格制作试验用的规定的控制部以保持在基准的空气压、温度、速度以及荷载量的方式使车辆100行驶，获取相对于磨损量的变化的应变传感器3的输出。

在S102中，控制部针对以保持在基准的空气压、温度、速度以及荷载量的方式使车辆100行驶时的、相对于基准的磨损量而磨损量发生了变化时的应变传感器3的传感器信号波形15来获取表示距基准波形的变化的关系。

在S103中，控制部针对S102中获取到的传感器信号波形15将距基准波形的变化存储至第1表格5。

磨损量发生了变化时的传感器信号波形15的变化并非一定要使用与基准磨损量的差分和与基准信号值的差分来表示。但信号值的绝对值按每一车型或每一轮胎种类而不同，所以须按每一该绝对值来预先制作与第1表格5同样的数据，数据量大幅增加。因此，通过使用与基准值的差分来记述数据，得以减少数据量。

此外，在上述流程图中，若将车辆100的行驶条件固定在基准的空气压、温度、速度以及磨损量而使车辆100行驶，则能够推导出第2表格6。

〈第1表格5〉

图14为表示第1实施方式的应变传感器3的传感器信号波形15中混存的参数的第1表格5的说明图。如图14所示，第1表格5为相对于传感器信号波形15而磨损量小时为在正方向上小的修正量、磨损量大时成为在正方向上大的修正量的相关的比例图表。第1表格5存储在存储部411中。第1表格5从表观的传感器信号波形15的正电平的峰值152的线减去要扣除空气压修正、速度修正、温度修正以及荷载量修正的线混存的各种物理量的修正量的值，推导出实际所求的磨损量的线。

此处例示的是相对于磨损量的变化的传感器信号波形15的变化。推定部4在基准的空气压、速度、温度以及荷载量下获取作用于轮胎101的磨损量与这时的传感器信号波形15之间的关系。例如按照车辆100的车型与轮胎种类的每一组合来获取图14那样的关系。这些关系可通过实测来获取，也可通过适当的模拟等其他方式来获取。此处，将基准磨损设为7.2mm(相当于新品轮胎沟槽深度)，将基准荷载设为340kg(相当于2名乘员)，将基准空气压设为220kPa，将基准温度设为30℃。基准速度例如可以设定为7km/h等。也可对基准速度以外的速度也获取同样的关系。

〈第2表格6〉

图15为表示第1实施方式的应变传感器3的传感器信号波形15中混存的参数的第2表格6的说明图。如图15所示，第2表格6为相对于传感器信号波形15而荷载量小时为在负方向上小的修正量、荷载量大时成为在负方向上大的修正量的相关的比例图表。第2表格6存储在存储部421中。第2表格6从表观的传感器信号波形15的负电平的峰值153的线减去要扣除空气压修正、速度修正、温度修正以及磨损量修正的线混存的各种物理量的修正量的值，推导出实际所求的磨损量的线。

第2表格6中也设定有与第1表格6同样的基准的空气压、速度、温度以及磨损量下的行驶条件。

〈物理量检测方法〉

图16为第1实施方式的根据应变传感器3的传感器信号波形15来推定轮胎101的磨损量及荷载量的流程图。图17为第1实施方式的将应变传感器3的传感器信号波形15套用到第1表格5来推定轮胎101的磨损量的说明图。图18为第1实施方式的将应变传感器3的传感器信号波形15套用到第2表格6来推定轮胎101的荷载量的说明图。

图16所示的物理量检测方法的流程图在车辆100的行驶中反复加以执行。

当实施物理量检测方法时，在S201中，推定部4判定在车辆100的行驶状态下行驶条件制约部412、422下的行驶条件制约是否成立。所谓行驶条件制约，是与推导第1表格5及第2表格6时的行驶条件一致的条件。当S201中行驶条件制约部412、422下的行驶条件制约成立时，处理转移至S202。当S201中行驶条件制约部412、422下的行驶条件制约不成立时，物理量检测方法的处理暂时结束。

在S202中，推定部4检测应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152。S202的处理后，处理转移至S203。

在S203中，推定部4检测应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153。S203的处理后，处理转移至S204。

在S204中，如图17所示，推定部4将S202中检测到的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到存储部411所存储的第1表格5。由此，推定部4推定出第1物理量即磨损量。推定出的磨损量发送至报告部103。S204的处理后，处理转移至S205。

在S205中，如图18所示，推定部4将S203中检测到的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到存储部421所存储的第2表格6。由此，推定部4推定出第2物理量即荷载量。推定出的荷载量发送至报告部103。S205的处理后，物理量检测方法的处理暂时结束。

〈磨损量推定结果〉

图19为表示第1实施方式的磨损量推定结果的说明图。如图19所示，以空气压220kPa、速度2.4m/s(约9km/h)、30℃、两人乘车的条件的实车数据进行运算，结果确认到对于轮胎沟槽深度5mm而言表现出大体良好的5.4mm的精度、磨损推定误差方面为10％以下。

〈荷载量推定结果〉

图20为表示第1实施方式的荷载量推定结果的说明图。如图20所示，以速度2.4m/s(约9km/h)、30℃、两人乘车、轮胎沟槽深度5mm的条件的实车数据进行运算，结果确认到对于实测340kg的荷载而言空气压低时表现出大体良好的精度倾向而显示313kg、荷载推定误差方面为10％以下。

〈第2实施方式〉

下面，对上述实施方式变形得到的实施方式进行说明。以下，对同一构成标注相同符号而省略与第1实施方式同样的事项的说明，对其特征部分进行说明。

图21为表示第2实施方式的物理量检测装置10的构成图。如图21所示，在第2实施方式中，推定部4不具有行驶条件制约部，即便空气压、温度、速度、荷载量以及磨损量为变动值也会对磨损量及荷载量进行推定。

〈第1表格5〉

预先将应变传感器3的传感器信号波形15的正电平的峰值152与空气压、温度、速度以及荷载量的相关关系以改变这些值的方式加以存储。

图22为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的正电平的峰值的修正量与空气压的相关进行展示的第1表格的空气压相关表的说明图。图22所示的表格获取到当空气压增大时、传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量减小的相关关系。

图23为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量与速度的相关进行展示的第1表格5的温度相关表的说明图。图23所示的表格获取到当速度增大时、传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量增大的相关关系。

图24为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量与温度的相关进行展示的第1表格5的温度相关表的说明图。图24所示的表格获取到当温度增大时、传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量增大的相关关系。

图25为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量与荷载量的相关进行展示的第1表格5的荷载量相关表的说明图。图25所示的表格获取到当荷载量增大时、传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量增大的相关关系。

图26为表示第2实施方式的包含各种表格的第1表格5的说明图。如图26所示，第1表格5中包含第1实施方式的基准第1表格以及图21～图25的各种相关关系的表格。因此，通过将各种各样地行驶中的车辆100中应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到存储部411所存储的第1表格5，能够推定第1物理量即磨损量。

具体而言，将空气压、速度、温度以及荷载量分别套用到各种相关关系的表格来推导传感器信号波形15的正电平的峰值152的修正量。继而，将传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到基准第1表格。此时，在基准第1表格中，推导出的修正量被套用到基准第1表格上的修正量。由此来推定第1物理量即磨损量。

〈第2表格6〉

预先将应变传感器3的传感器信号波形15的负电平的峰值153与空气压、温度、速度以及磨损量的相关关系以改变这些值的方式加以存储。

图27为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量与空气压的相关进行展示的第2表格6的空气压相关表的说明图。图27所示的表格获取到当空气压增大时、传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量减小的相关关系。

图28为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量与速度的相关进行展示的第2表格6的速度相关表的说明图。图28所示的表格获取到当速度增大时、传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量增大的相关关系。

图29为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量与温度的相关进行展示的第2表格6的温度相关表的说明图。图29所示的表格获取到当温度增大时、传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量增大的相关关系。

图30为表示第2实施方式的对应变传感器3的传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量与磨损量的相关进行展示的第2表格6的磨损量相关表的说明图。图30所示的表格获取到当磨损量增大时、传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量增大的相关关系。

图31为表示第2实施方式的包含各种表格以及第1实施方式的基准第2表格的第2表格6的说明图。如图31所示，第2表格6中包含基准第2表格以及图27～图30的各种相关关系的表格。因此，通过将各种各样地行驶中的车辆100中应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到存储部421所存储的第2表格6，能够推定第2物理量即荷载量。

具体而言，将空气压、速度、温度以及磨损量分别套用到各种相关关系的表格来推导传感器信号波形15的负电平的峰值153的修正量。继而，将传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到基准第2表格。此时，在基准第2表格中，推导出的修正量被套用到基准第2表格上的修正量。由此来推定第2物理量即荷载量。

〈物理量检测方法〉

图32为第2实施方式的根据应变传感器3的传感器信号波形15来推定轮胎101的磨损量及荷载量的流程图。

图32所示的物理量检测方法的流程图在车辆100的行驶中反复加以执行。第2实施方式中没有第1实施方式中的S201的处理。

当实施物理量检测方法时，在S202中，推定部4检测应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152。S202的处理后，处理转移至S203。

在S203中，推定部4检测应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153。S203的处理后，处理转移至S204a。

在S204a中，推定部4将S202中检测到的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到存储部411所存储的第1表格5。由此，推定部4推定出第1物理量即磨损量。推定出的磨损量发送至报告部103。S204的处理后，处理转移至S205a。

此处，第1表格5中存放有变动的空气压、速度、温度以及荷载量的各种表格。因此，能在不制约行驶条件的情况下推定磨损量。

在S205a中，推定部4将S203中检测到的应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到存储部421所存储的第2表格6。由此，推定部4推定出第2物理量即荷载量。推定出的荷载量发送至报告部203。S205a的处理后，物理量检测方法的处理暂时结束。

此处，第2表格6中存放有变动的空气压、速度、温度以及磨损量的各种表格。因此，能在不制约行驶条件的情况下推定荷载量。

〈第3实施方式〉

在第3实施方式中，具备多阶段地识别第1物理量即磨损量或者第2物理量即荷载量的范围并警告各阶段内的状态的报告部103。此处，报告部103实施磨损量的警告。

图33为表示第3实施方式的物理量检测装置10的磨损量推定部分的构成图。图34为表示第3实施方式的警告处理部43的详细构成图。

如图33、图34所示，物理量检测装置10是进一步附加有对磨损量进行警告的警告处理部43的构成。警告处理部43具备沟槽深度分类判定部431、总计处理部432以及沟槽深度判定部433。沟槽深度分类判定部431将沟槽深度分为4个组。总计处理部432对用于获取沟槽深度的分布的每一沟槽深度的数据数量进行计算。沟槽深度判定部433通过每一沟槽深度的数据数量的合计来判定数据数量最多的沟槽深度，根据这时的沟槽深度将1mm或3mm或5mm或7mm输出至报告部103。由此，警告处理部43多阶段地识别磨损量的范围并将各阶段内的状态警告给报告部103。

图35为表示第3实施方式的磨损警告的运用状态的说明图。如图35所示，在轮胎101为新的状态下，磨损还未加深，所以认为磨损量检测的必要性低，不需要实时告知磨损量的系统。因此，在第3实施方式中，物理量检测装置10设为在沟槽深度减少时显示警告并告知磨损量的构成。也就是说，沟槽深度例如分为A“1～2mm”、B“2～4mm”、C“4～6mm”、D“6mm以上”这4个组。并且，设定的是按每一组以1个月单位进行合计的方法。例如，在沟槽深度相当于C“4～6mm”时，由报告部103作出绿色警告(无须更换轮胎的警报)。在沟槽深度相当于B“2～4mm”时，由报告部103作出黄色警告(临近更换轮胎的警报)。在沟槽深度相当于A“1～2mm”时，由报告部103作出红色警告(须更换轮胎的警报)。

例如，在每1个月的合计的沟槽深度为1.6mm的情况下，在警告处理部43中，符合沟槽深度组A“1～2mm”而由沟槽深度判定部433选择沟槽深度输出“1mm”。继而，由报告部104显示红色警告。

如此，通过在物理量检测装置10中搭载警告处理部43，能高精度地检测磨损量、能正确地判断沟槽深度，所以能通过警告显示来正确地了解轮胎更换时机。

〈效果〉

(A)物理量检测装置10根据输出的信号波形来检测多个不同物理量。物理量检测装置10具备输出传感器信号波形15的作为1个传感器元件的应变传感器3，所述传感器信号波形15具有基准电平151、相较于基准电平151而言朝正变化的正电平、以及相较于基准电平151而言朝负变化的负电平。物理量检测装置10具备推定部4，所述推定部4根据应变传感器3所输出的传感器信号波形15来推定与正电平的峰值152相对应的第1物理量和与负电平的峰值153相对应的第2物理量。

在该构成中，根据1个应变传感器3所输出的传感器信号波形15的相对于基准电平151的正电平及负电平当中一者的峰值152和另一者的峰值153来至少区分2个检测值。由此，根据1个应变传感器3的2个检测值来一同检测多个物理量。因而，根据1个应变传感器3所输出的包含多个物理量的传感器信号波形15来高精度地一同检测多个物理量。

(B)推定部4具有存储部411，所述存储部411存储有与传感器信号波形15的正电平的峰值152相对应的第1物理量的第1表格5。推定部4具有存储部421，所述存储部421存储有与传感器信号波形15的负电平的峰值153相对应的第2物理量的第2表格6。推定部4将应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152套用到存储部411所存储的第1表格5，由此推定第1物理量。推定部4将应变传感器3所输出的传感器信号波形15的负电平的峰值153套用到存储部421所存储的第2表格6，由此推定第2物理量。

在该构成中，将1个应变传感器3所输出的包含多个物理量的传感器信号波形15分别套用到存储部411、421的第1表格5及第2表格6来高精度地一同检测欲检测的第1物理量及第2物理量。

(C)传感器元件为应变传感器3。

在该构成中，传感器元件为应变传感器3。由此，即便传感器信号波形15包含混存的物理量所引起的分量，在规定参数的条件下也难以影响所检测的形变。因而，欲检测的多个物理量的失真的检测精度提高。

(D)推定部4对应变传感器3所输出的传感器信号波形15的正电平的峰值152及负电平的峰值153进行温度修正。

在该构成中，即便传感器信号波形15包含混存的温度所引起的分量，两个峰值152、153也会进行温度修正。由此，欲检测的多个物理量的检测精度提高。

(E)推定部具有分别推定第1物理量和第2物理量的独立的2个块即磨损量块41及荷载量块42。

在该构成中，独立的2个块即磨损量块41及荷载量块42分别推定第1物理量和第2物理量。由此，欲检测的第1物理量及第2物理量的运算速度及检测精度提高。

(F)应变传感器3配置于轮胎101。应变传感器3在轮胎101正接触路面20的状态下输出传感器信号波形15的正电平的峰值152。应变传感器3在轮胎101接触或离开路面20的瞬间输出传感器信号波形15的负电平的峰值153。

在该构成中，根据轮胎101中配置的1个应变传感器3所输出的包含多个物理量的传感器信号波形15而以时间序列方式高精度地一同检测第1物理量和第2物理量。

(G)第1物理量为磨损量。第2物理量为荷载量。

在该构成中，根据1个应变传感器3所输出的包含多个物理量的传感器信号波形15来高精度地一同检测磨损量和荷载量。

(H)物理量检测装置10在与第1表格5及第2表格6相对应的规定参数的条件下使应变传感器3输出传感器信号波形15。

在该构成中，可制约1个应变传感器3所输出的传感器信号波形15中混存的分量的参数的条件而通过一定的修正处理来应对。由此，根据传感器信号波形15来高精度地一同检测多个物理量。

(I)作为与第1表格5及第2表格6相对应的规定参数的条件下，物理量检测装置10在将作为传感器信号波形15中混存的混存信号的参数的至少空气压、速度以及温度制约在规定范围的条件下，使应变传感器3输出传感器信号波形15。

在该构成中，可制约1个应变传感器3所输出的传感器信号波形15中混存的分量中的空气压、速度以及荷载量的参数的条件而通过一定的修正处理来应对。由此，根据传感器信号波形15来高精度地一同检测多个物理量。

(J)应变传感器3配置于轮胎101。推定部4获取轮胎101的温度。

在该构成中，即便传感器信号波形15包含混存的温度所引起的分量，两个峰值152、153也会进行温度修正。由此，欲检测的多个物理量的检测精度提高。

(K)应变传感器3配置于轮胎101。推定部4通过从传感器信号波形15的输出周期来除轮胎外周，从而获取速度。

在该构成中，即便传感器信号波形15包含混存的速度所引起的分量，两个峰值152、153也会进行速度修正。由此，欲检测的多个物理量的检测精度提高。

(L)应变传感器3配置于轮胎101。推定部4获取轮胎101的空气压。

在该构成中，即便传感器信号波形15包含混存的空气压所引起的分量，两个峰值152、153也会进行空气压修正。由此，欲检测的多个物理量的检测精度提高。

(M)物理量检测装置10具备警告处理部43，所述警告处理部43多阶段地识别第1物理量或第2物理量的范围并警告各阶段内的状态。

在该构成中，警告处理部43向使用者进行多阶段地识别第1物理量或第2物理量的范围得到的各阶段内的状态的警告。由此，使用者可以通过报告部103来掌握各阶段内的第1物理量或第2物理量的状态。

(N)应变传感器3配置于轮胎101的内周侧的轮胎宽度方向中央。

在该构成中，根据轮胎101中的轮胎宽度方向的应变传感器3的两侧的变形来平衡地检测1个应变传感器3所输出的传感器信号波形15。由此，欲检测的多个物理量的检测精度提高。

(O)1个传感器元件是具有沿正交的X方向及Y方向排列成多行多列的多个检测部31～34的应变传感器3。应变传感器3以使至少2个检测部31～34进行排列输出的X方向或Y方向中的任一者沿着轮胎旋转方向的方式配置于轮胎101。

在该构成中，由于传感器元件为应变传感器3，所以能检测与伴随轮胎101的旋转而来的变形一致的正电平或负电平的输出的失真。由此，欲检测的多个物理量的失真的检测精度提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只是对本发明的运用例的一部分进行展示，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成。

符号说明

1…空气压传感器、2…温度传感器、3…应变传感器、4…推定部、5…第1表格、6…第2表格、10…物理量检测装置、15…传感器信号波形、20…路面、41…磨损量块、42…荷载量块、43…警告处理部、100…车辆、101…轮胎、102…ECU、103…报告部、151…基准电平、152…正电平的峰值、153…负电平的峰值、411…存储部、412…行驶条件制约部、413…套用部、421…存储部、422…行驶条件制约部、423…套用部、431…沟槽深度分类判定部、432…总计处理部、433…沟槽深度判定部。

Claims (15)

1.一种物理量检测装置，其根据输出的信号波形来检测多个不同物理量，其特征在于，具备：

1个传感器元件，其输出传感器信号波形，所述传感器信号波形具有基准电平、相较于所述基准电平而言朝正变化的正电平、以及相较于所述基准电平而言朝负变化的负电平；以及

推定部，其根据所述传感器元件所输出的所述传感器信号波形来推定与所述正电平的峰值相对应的第1物理量和与所述负电平的峰值相对应的第2物理量。

2.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述推定部具有存储部，所述存储部存储有与所述传感器信号波形的所述正电平的峰值相对应的所述第1物理量的第1表格和与所述传感器信号波形的所述负电平的峰值相对应的所述第2物理量的第2表格，

所述推定部将所述传感器元件所输出的所述传感器信号波形的所述正电平的峰值套用到所述存储部所存储的所述第1表格，由此推定所述第1物理量，将所述传感器元件所输出的所述传感器信号波形的所述负电平的峰值套用到所述存储部所存储的所述第2表格，由此推定所述第2物理量。

3.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件为应变传感器。

4.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述推定部对所述传感器元件所输出的所述传感器信号波形的所述正电平的峰值以及所述负电平的峰值进行温度修正。

5.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述推定部具有分别推定所述第1物理量和所述第2物理量的独立的2个块。

6.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件配置于轮胎，在所述轮胎正接触路面的状态下输出所述传感器信号波形的所述正电平的峰值，在所述轮胎接触或离开路面的瞬间输出所述传感器信号波形的所述负电平的峰值。

7.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述第1物理量为磨损量，

所述第2物理量为荷载量。

8.根据权利要求2所述的物理量检测装置，其特征在于，

该物理量检测装置在与所述第1表格及所述第2表格相对应的规定参数的条件下使所述传感器元件输出所述传感器信号波形。

9.根据权利要求2所述的物理量检测装置，其特征在于，

作为与所述第1表格及所述第2表格相对应的规定参数的条件下，该物理量检测装置在将作为所述传感器信号波形中混存的混存信号的参数的至少空气压、速度以及温度制约在规定范围的条件下，使所述传感器元件输出所述传感器信号波形。

10.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件配置于轮胎，

所述推定部获取所述轮胎的温度。

11.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件配置于轮胎，

所述推定部通过从所述传感器信号波形的输出周期来除轮胎外周，从而获取速度。

12.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件配置于轮胎，

所述推定部获取所述轮胎的空气压。

13.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

具备警告处理部，所述警告处理部多阶段地识别所述第1物理量或所述第2物理量的范围并警告各阶段内的状态。

14.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件配置于轮胎的内周侧的轮胎宽度方向中央。

15.根据权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述传感器元件是具有沿正交的X方向及Y方向排列成多行多列的多个检测部的应变传感器，以使至少2个所述检测部进行排列输出的所述X方向或所述Y方向中的任一者沿着轮胎旋转方向的方式配置于轮胎。