JP2006160065A - タイヤ空気圧監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪内に設けられるタイヤ空気圧センサユニットの電池の消耗を抑えつつ、タイヤ空気圧の監視を連続的行うことができるタイヤ空気圧監視装置を提供する。
【解決手段】 第１タイヤ空気圧監視装置２の走行状態判別演算部により車両Ｃが安定走行時であると判別した場合には、各車体側送受信部２３から各タイヤ空気圧センサユニット２２内のセンサ側送受信部に停止信号を出力し各タイヤ空気圧センサユニット２３をＯＦＦにして、第１タイヤ空気圧監視装置２で各車輪Ｗのタイヤ空気圧を監視し、車両Ｗが安定走行時ではないと判別した場合には、各車体側送受信部２３から各タイヤ空気圧センサユニット２２内のセンサ側送受信部に起動信号を出力し各タイヤ空気圧センサユニット２３をＯＮして、第２タイヤ空気圧監視装置３でタイヤ空気圧を監視する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるタイヤ空気圧監視装置に関する。

車両のタイヤの空気圧低下を検知するタイヤ空気圧監視装置として、従来より、各車輪（タイヤ）にタイヤ空気圧センサユニットを設置して、タイヤの空気圧を直接検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１のようなタイヤ空気圧センサユニットを有するタイヤ空気圧監視装置は、タイヤが装着されるホイールの外に位置するエアバルブと一体的に形成された前記タイヤ空気圧センサユニットをホイールの内側（タイヤ装着面）に設け、タイヤ空気圧センサユニットのセンサ部で検出したタイヤ空気圧情報（検知信号）を、タイヤ空気圧センサユニットの送信部から電波で車体側に設けた受信部に送信して制御部（ＥＣＵ）に取込むように構成されている。前記タイヤ空気圧センサユニットを有するタイヤ空気圧監視装置では、タイヤ空気圧をセンサ部で直接検出しているので、精度よくタイヤ空気圧の低下を検知することができる。

また、前記タイヤ空気圧センサユニットによってタイヤ空気圧を直接的に検出するタイヤ空気圧監視装置に対して、空気圧の低い車輪（タイヤ）ほどその径が小さくなって速く回転することに着目して、各車輪に設けたＡＢＳ（アンチスキッドブレーキシステム）等に用いる車輪速センサで検出される車輪の車輪速度に基づいて、タイヤ空気圧の低下を間接的に検出するタイヤ空気圧監視装置（例えば、特許文献２参照）も知られている。
特開２００１−１７４３５７公報（図１等） 特開平６−９２１１４号公報（請求項１等）

ところで、前記特許文献１のような、タイヤ空気圧を直接的に検出するタイヤ空気圧センサユニットでは、センサ部と送信部の電源として小型の電池も一緒に内蔵されているので、電池の容量（電力）が所定以下に低下してしまうと、この電池を新しい電池に交換する必要がある。しかしながら、タイヤ空気圧センサユニットはホイールに装着されているタイヤ内に位置しているので、電池交換するには、ホイールに装着されているタイヤを取り外す必要があるため、容易に電池交換することができなかった。

また、前記特許文献２のような、車輪速センサで検出される車輪の車輪速度に基づいて、タイヤ空気圧の低下を間接的に検出するタイヤ空気圧監視装置は、車載バッテリ（蓄電池）を電源としているので、前記特許文献１の直接的に空気圧を検出するタイヤ空気圧センサユニットのように電池の電力消費を心配する必要はないが、例えば、旋回走行時、加減速走行時、停止時等には、タイヤ空気圧を精度よく検出できなかったり、全くタイヤ空気圧を検出できなくなってしまう。

そこで、本発明は、タイヤ空気圧センサユニットの電池の電力消費を抑えつつ、タイヤ空気圧の監視を連続的に行うことができるタイヤ空気圧監視装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る本発明は、車両の各車輪の車輪速に応じた信号をそれぞれ検出する車輪速信号検出手段と、前記車輪速信号検出手段で検出した信号に基づいて前記各車輪のタイヤ空気圧の低下を間接的に判定する第１空気圧低下判定手段と、を有する第１タイヤ空気圧監視手段と、前記各車輪内に設けた、タイヤ空気圧を検出する空気圧検出センサとこの空気圧検出センサで検出した検出信号を無線送信する送信手段とこれらに電力を供給する電池とを具備したセンサユニットと、前記車両の車体側に設けた、前記送信手段からの検出信号を受信する受信手段と、この受信手段で受信した前記検出信号に基づいて前記各車輪のタイヤ空気圧の低下を直接的に判定する第２空気圧低下判定手段と、を有する第２タイヤ空気圧監視手段と、前記センサユニットによる空気圧検出動作の起動および空気圧検出動作の停止を無線通信で行う起動・停止手段と、前記車両の走行状態を判別する走行状態判別手段とを備え、前記走行状態判別手段により前記車両が安定走行であると判別した場合には、前記起動・停止手段からの無線通信で前記センサユニットによる空気圧検出動作を停止して、前記第１タイヤ空気圧監視手段で前記各車輪のタイヤ空気圧を監視し、前記走行状態判別手段により前記車両が安定走行ではないと判別した場合には、前記第１タイヤ空気圧監視手段によるタイヤ空気圧の監視動作を停止すると共に、前記起動・停止手段からの無線通信で前記センサユニットによる空気圧検出動作を起動して、前記第２タイヤ空気圧監視手段で前記各車輪のタイヤ空気圧を監視することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、走行状態判別手段により車両が安定走行であると判別した場合には、起動・停止手段からの無線通信でセンサユニットによる空気圧検出動作を停止して、第１タイヤ空気圧監視手段で各車輪のタイヤ空気圧を監視する。そして、走行状態判別手段により車両が安定走行ではないと判別した場合には、第１タイヤ空気圧監視手段によるタイヤ空気圧の監視動作を停止して、起動・停止手段からの無線通信でセンサユニットによる空気圧検出動作を起動して、第２タイヤ空気圧監視手段で各車輪のタイヤ空気圧を監視する。

また、請求項２に係る本発明は、前記走行状態判別手段が、前記車両の停止時、走行開始直後、および微速走行時においても、安定走行ではないと判別することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、第１タイヤ空気圧監視手段がタイヤ空気圧を監視していない車両の停止時、走行開始直後、および微速走行時は、第２タイヤ空気圧監視手段で各車輪のタイヤ空気圧を監視することができる。

請求項１に記載の発明によれば、走行状態判別手段により車両が安定走行ではないと判別した場合にのみ、第２タイヤ空気圧監視手段のセンサユニットによる空気圧検出動作を起動して直接的にタイヤ空気圧の検出動作を行うことにより、センサユニットの電池の電力消費を抑えることができるので、長期にわたって煩雑な電池交換が不要となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、車両が安定走行のときには第１タイヤ空気圧監視手段で間接的にタイヤ空気の低下を監視し、車両が安定走行でないときには第２タイヤ空気圧監視手段で直接的にタイヤ空気の低下を監視することにより、走行状況にかかわらずタイヤ空気圧の監視を連続的に行うことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、第１タイヤ空気圧監視手段がタイヤ空気圧を監視していない車両の停止時、走行開始直後、および微速走行時は、第２タイヤ空気圧監視手段で各車輪のタイヤ空気圧を監視することにより、タイヤ空気圧の監視をより精度よく連続的に行うことができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係るタイヤ空気圧監視装置を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、車両（自動車）のハブに装着されるホイールとこのホイールに取付けたタイヤとを含めて車輪と称し、前記タイヤ空気圧監視装置でタイヤの空気圧低下を監視するものである。

図１に示すように、この車両Ｃの４つの車輪Ｗ（左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfr，左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrr）には、車輪速を検出する車輪速センサＶＳ（左前輪車輪速センサＶＳfl，右前輪車輪速センサＶＳfr，左後輪車輪速センサＶＳrl，右後輪車輪速センサＶＳrr）がそれぞれ設けられている。車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）は、例えば、ホール素子等を用いて車輪速度パルスを生成する公知のホイールセンサであり、それぞれ対応する各車輪Ｗ（Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrr）の車輪速Ｖ（左前輪車輪速Ｖfl，右前輪車輪速Ｖfr，左後輪車輪速Ｖrl，右後輪車輪速Ｖrr）に応じた検出信号をタイヤ空気圧監視装置１に出力する。なお、本実施形態において、符号に添えられるfl，fr，rl，rrの添字は、flが左前輪側、frが右前輪側、rlが左後輪側、rrが右後輪側であることを示す。

車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）は、ＡＢＳ（アンチスキッドブレーキシステム）等を搭載した車両には設置されており、本実施形態では、ＡＢＳ等の制御に用いる前記車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）を車輪速信号検出手段として用いている。

本実施形態に係るタイヤ空気圧監視装置１は、図１に示すように間接的にタイヤ空気圧を監視する第１タイヤ空気圧監視装置２と、直接的にタイヤ空気圧を監視する第２タイヤ空気圧監視装置３を備えており、安定走行時（すなわち、定速で直進走行時）は第１タイヤ空気圧監視装置２でタイヤ空気圧の監視を行い、車両Ｃのイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮ状態で、非走行時（走行開始直後や微速走行時、および停止時も含む）、および非安定走行時（例えば、旋回走行時、加減速走行時、低μ路面走行時、悪路走行時等）は、第２タイヤ空気圧監視装置３でタイヤ空気圧を監視するように構成されている（詳細は後記する）。

［第１タイヤ空気圧監視装置］
図２は、第１タイヤ空気圧監視装置２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、第１タイヤ空気圧監視装置２は、前記各車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）と第１制御部（ＥＣＵ）４と空気圧警告灯２０を備えており、第１制御部（ＥＣＵ）４は、入出力インタフェース１１、走行状態判別手段としての安定判別演算部１２、第１バッファコントローラ１３（１３fl，１３fr，１３rl，１３rr）、第１データバッファ１４（１４fl，１４fr，１４rl，１４rr）、基準スペクトルデータ作成部１５（１５fl，１５fr，１５rl，１５rr）、第２バッファコントローラ１６（１６fl，１６fr，１６rl，１６rr）、第２データバッファ１７（１７fl，１７fr，１７rl，１７rr）、スペクトルデータ作成部１８（１８fl，１８fr，１８rl，１８rr）、および空気圧低下判定部１９（１９fl，１９fr，１９rl，１９rr）を有している。なお、前記各車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）と空気圧警告灯２０は、後記する第２タイヤ空気圧監視装置３と兼用で使用される。

入出力インタフェース１１は、第１制御部４で処理する信号の入力と、第１制御部４からの信号等の出力とを行う。本実施形態の場合、第１タイヤ空気圧監視装置２に対しては、入出力インタフェース１１を介し、各車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）から出力される車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）に応じた検出信号が入力し、空気圧警告灯２０への点灯／消灯信号が出力される。

安定判別演算部１２は、車両Ｃの走行状態を判別し、走行状態が安定しているとき（すなわち、定速で直進走行時）に各車輪速センサＶＳ（ＶＳfl，ＶＳfr，ＶＳrl，ＶＳrr）でそれぞれ検出された各車輪Ｗ（Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrr）の車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）に応じた検出信号に基づいて、後段の各処理を行わせる。すなわち、安定判別演算部１２は、例えば左前輪Ｗflと右前輪Ｗfr間の車輪速差（左前輪Ｗflの車輪速Ｖflと右前輪Ｗfrの車輪速Ｖfrとの差）等から旋回走行や加減速走行、低μ路面走行等に係るパラメータを算出し、これらパラメータが所定の閾値より大きい場合（つまり、旋回走行等により安定走行が成立していない場合）のデータを除いて各車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）に応じた検出信号を、第１バッファコントローラ１３（１３fl，１３fr，１３rl，１３rr）に通過させる。

また、安定判別演算部１２で得られる前記安定走行の判定情報は、図２に示すように、後記する第２タイヤ空気圧監視装置３の第２制御部（ＥＣＵ）２４にも同時に入力される。

第１バッファコントローラ１３（１３fl，１３fr，１３rl，１３rr）は、安定判別演算部１２から入力した各車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）に応じた検出信号を例えば数ミリ秒間隔でそれぞれ取得して、各車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）および車体速（車速）を算出し、これらを第１データバッファ１４（１４fl，１４fr，１４rl，１４rr）に各車輪Ｗごと、および各車速域ごとのデータとして記憶させると共に、記憶させた車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）を読み出す機能を有する。なお、図３のデータ処理の流れを示す図では、左前輪Ｗflについての車輪速Ｖflの検出値が第１データバッファ１４flに各車速域ごと（図では１０km/hごと）に分類されて記憶されることを示している。

第１データバッファ１４（１４fl，１４fr，１４rl，１４rr）は、車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）の記憶を行うランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、データの読み書きは第１バッファコントローラ１３を介して行われる。

第１バッファコントローラ１３flは、第１データバッファ１４flに車輪速Ｖflが所定量（例えば、１０２４個）以上蓄えられた場合、これらに基づき移動平均処理を行って平均化および安定化された平均基準車速データを作成する。なお、図３は、左前輪Ｗflの車輪速Ｖflの検出値が、第１バッファコントローラ１３flにおいて、速度域ごと（図では１０km/hごと）に平均化および安定化されることを模式的に示している。ここで、移動平均は、例えば、１０２４個ある車輪速Ｖflの検出値の１番目から１０番目までの平均、２番目から１１番目までの平均、３番目から１２番目までの平均、…１０１５番目から１０２４番目までの平均といったように算出していく。

基準スペクトルデータ作成部１５（１５fl，１５fr，１５rl，１５rr）は、第１バッファコントローラ１３（１３fl，１３fr，１３rl，１３rr）が作成した各車輪Ｗごとに、各車速域ごとの例えば、１０１５個の平均基準車速データに基づき、各車輪Ｗごとに、各車速域ごとに振動周波数基準スペクトルデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により演算・作成し、さらにこれらを各車輪Ｗごとに、各車速域ごとのスペクトルデータのゲインの最高値で除すことによって正規化する。図３では、左前輪Ｗflについての平均基準車速データＡＶＦfl（例えば、１０１５個のデータ）に基づき、基準スペクトルデータ作成部１５flが各車速域ごとに正規化された振動周波数基準スペクトルデータを作成することを示している。なお、図３は、左前輪Ｗflの車輪速Ｖflの処理を説明するものであるが、他の車輪Ｗfr，Ｗrl，Ｗrrについても同様の処理が並行して行われる。

第２バッファコントローラ１６（１６fl，１６fr，１６rl，１６rr）は、基準スペクトルデータ作成部１５（１５fl，１５fr，１５rl，１５rr）から入力した振動周波数基準スペクトルデータを第２データバッファ１７（１７fl，１７fr，１７rl，１７rr）に、各車輪Ｗごとに、各速度域ごとに分類して書き込むと共に、書き込んだ振動周波数基準スペクトルデータを読み出す機能を有する。

なお、第２データバッファ１７（１７fl，１７fr，１７rl，１７rr）は、振動周波数基準スペクトルデータの記憶を行うＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のランダムアクセスメモリであり、データの読み書きは第２バッファコントローラ１６（１６fl，１６fr，１６rl，１６rr）を介して行われる。

スペクトルデータ作成部１８（１８fl，１８fr，１８rl，１８rr）は、第１データバッファ１４（１４fl，１４fr，１４rl，１４rr）内に蓄積された各車輪速Ｖ（Ｖfl，Ｖfr，Ｖrl，Ｖrr）に基づき、各車輪Ｗごとに現時点での振動周波数スペクトルデータ、すなわち振動周波数現在スペクトルデータを高速フーリエ変換により演算・作成し、さらにこれらを各車輪Ｗごとに、各車速域ごとの各スペクトルデータのゲインの最高値で除すことによって正規化する。なお、このスペクトルデータ作成部１８は、通常走行時のタイヤ空気圧の変化を監視するために現在の振動周波数現在スペクトルデータを作成するものであり、その役割は新品状態のタイヤの基準データ（振動周波数基準スペクトルデータ）を作成する基準スペクトルデータ作成部１５とは異なる。

空気圧低下判定部１９（１９fl，１９fr，１９rl，１９rr）は、振動周波数基準スペクトルデータ（第２データバッファ１７（１７fl，１７fr，１７rl，１７rr）に記憶されている）と振動周波数現在スペクトルデータに対して、パターン認識の一種である相互相関関数を演算する一方で、振動周波数基準スペクトルデータの自己相関関数を演算する。そして、この相互相関関数と自己相関関数との偏差が所定の閾値以上である場合にタイヤ空気圧の低下と判定し、空気圧警告灯２０に点灯信号が出力される。

次に、前記のように構成された第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４の動作（タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理動作とタイヤ空気圧低下判定処理動作）を、図２〜図８を参照して説明する。なお、タイヤ空気圧の監視は各車輪Ｗ（Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrr）に対して同一の手順で行われるため、以下の説明は左前輪Ｗflに代表させるが、他の車輪Ｗfr，Ｗrl，Ｗrrについても、左前輪Ｗflと並行してタイヤ空気圧が監視される。

≪タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理≫
以下、タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理を、左前輪Ｗｆｌを例にして、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

例えば、前記車両Ｃが工場で組み立てられた後に新車として走行を始めると、第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４は、図４のフローチャートに示したタイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理を開始する。すなわち、第１タイヤ空気圧監視装置２は、安定判別演算部１２において、車両Ｃが安定走行状態（定速で直進走行状態）にあるか否かを判別し（ステップＳ１）、この判定がＮＯである場合にはスタートに戻って処理を繰り返す。前記のように、安定判別演算部１２では、左右前輪Ｗfl，Ｗfr間の回転速度差（左前輪Ｗflの車輪速Ｖflと右前輪Ｗfrの車輪速Ｖfrとの差）等から旋回走行や加減速走行、低μ路面走行等に係るパラメータ（ヨーレートや加減速度、スリップ量等）を算出し、これらパラメータと所定の閾値とを比較して安定走行状態にあるか否かを判定する。

ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合、図３に示したように、第１バッファコントローラ１３flを介して、車輪速Ｖflの検出値を第１データバッファ１４flに記憶させる（ステップＳ２）。なお、車輪速Ｖflの検出値は、所定のサンプリングインターバル（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）をもって取得される。また、車輪速Ｖflの検出値は、所定の速度域（例えば、０〜１５０ｋｍ/ｈの範囲で、例えば、１０ｋｍ/ｈごと（１〜１０ｋｍ/ｈ，１１〜２０ｋｍ/ｈ，２１〜３０ｋｍ/ｈ…）に分類され、第１データバッファ１４flに記憶される。

次に、図示しないタイヤ交換リセットスイッチからの信号入力が無く、タイヤ交換フラグＦｔが“０”となっているか否かを判定する（ステップＳ３）。タイヤ交換リセットスイッチは、インストルメンツパネル等に設けられており、整備工場やタイヤショップ等でタイヤ交換が行われた後、整備士や運転者によりリセット操作されると“１”となる。なお、タイヤ交換フラグＦｔの初期値は“０”であり、通常の場合においては前記の判定がＹＥＳとなる。

ステップＳ３の判定がＹＥＳの場合には、次に総走行距離Ｄｔがデータ作成基準距離Ｄｔmaxを超えていないか否かを判定する（ステップＳ４）。データ作成基準距離Ｄｔmaxは、後記の振動周波数基準スペクトルデータＦflの作成に走行距離による制約を与えるものである。なお、総走行距離Ｄｔは、車両Ｃ内に積算距離データを有している装置があればその積算距離データを流用してもよいし、左右前輪Ｗfl，Ｗfrの車輪速Ｖfl，Ｖfrの検出値とタイヤの周長とから算出してもよい。

ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合には、次に第２データバッファ１７fl内の振動周波数基準スペクトルデータＦflに未作成の速度域のものがあるか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、新車時においては振動周波数基準スペクトルデータＦflも全く作成されていないため、この判定は当然にＹＥＳとなる。

ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合には、次に振動周波数基準スペクトルデータＦflを作成する速度域を選択する（ステップＳ６）。この選択は、例えば、第１データバッファ１４fl内に所定の速度域に対応する連続した車輪速Ｖflの検出値が、例えば１０２４個以上存在することをもって行えばよいし、その条件を満たす速度域が複数存在する場合には最も検出値の個数の多いものを選択すればよい。

ステップＳ６で作成する速度域の選択を終えると、次に第１データバッファ１４flに記憶された車輪速Ｖflの検出値を読み出し、１番目から１０番目、２番目から１１番目までといったように、１０ポイントずつ移動平均をとって平均基準車速データＡＶＦflを作成した後（ステップＳ７）、この平均基準車速データＡＶＦflにＦＦＴ（高速フーリエ変換）をかけて振動周波数基準スペクトルデータＦflを算出する（ステップＳ８）。図３に示したように、振動周波数基準スペクトルＦflの中心周波数ｆ0がタイヤの回転時における固有振動数であり、車速が上昇するに従って固有振動数も増大する。ちなみに、１０２４ポイント連続しているデータの初めの部分から１０ポイントずつ移動平均をとると、１０１５個の移動平均データ（平均基準車速データＡＶＦfl）が得られる。

次に、前記スペクトルデータ作成部１５（１５fl）により振動周波数基準スペクトルデータＦflを正規化し、正規化された振動周波数基準スペクトルデータＦflを第２データバッファ１７flに格納する（ステップＳ９）。具体的には振動周波数基準スペクトルデータＦflをその最大値が１．０となるように正規化し、これを第２データバッファ１７flに格納する。これにより、図５のグラフに示したように、振動周波数基準スペクトルＦflのゲインのピーク値が１．０となる。

次に、正規化された振動周波数基準スペクトルデータＦflの自己相関関数（畳み込み積分）Ｓ１を次の式（１）により演算し、その演算結果を第２データバッファ１７flに格納する（ステップＳ１０）。なお、この演算においては、例えば、振動周波数基準スペクトルデータＦflをピーク値を中心にした約２．０Ｈｚの周波数帯域を０．０５Ｈｚごとに区切り、これにより得られた４０のポイントに対して行えばよい。
Ｓ１＝Ｆfl(1)・Ｆfl(1)＋Ｆfl(2)・Ｆfl(2)+…+Ｆfl(40)・Ｆfl(40) …式（１）

以上の処理を行うことにより、車両Ｃが市街地や高速道路等での走行を重ねてゆくと、各速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦflが徐々に蓄積されてゆく。

一方、ステップＳ３の判定がＮＯの場合、すなわち、タイヤ交換フラグＦｔが“１”となっていた場合には、第２データバッファ１７fl内の振動周波数基準スペクトルデータＦflを全てクリアし（ステップＳ１１）、ステップＳ１０でのタイヤ交換フラグＦｔを“０”として（ステップＳ１２）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。これにより、整備工場やタイヤショップ等で規格の異なるタイヤが装着された場合には、新しいタイヤの特性等に応じた振動周波数基準スペクトルデータＦflの作成が可能となる。
また、ステップＳ４の判定がＮＯの場合、すなわち、総走行距離Ｄｔがデータ作成基準距離Ｄｔmaxを超えていた場合には、ＲＥＴＵＲＮに移行し、実質的な処理を行わないようにする。これにより、長距離走行等によりタイヤトレッドの損耗等が大きくなっているタイヤでの、振動周波数基準スペクトルデータＦflの作成を行わないようにすることができる。

≪タイヤ空気圧低下判定処理≫
以下、タイヤ空気圧低下判定処理を、左前輪Ｗｆｌを例にして、図６に示すフローチャートを参照して説明する。

第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４は、前記したタイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理と並行して、図６のフローチャートに示したタイヤ空気圧低下判定処理を開始する。すなわち、図示しないエアチャージリセットスイッチから信号入力が無く、エアチャージフラグＦａが“０”となっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。前記エアチャージリセットスイッチは、インストルメンツパネル等に設けられており、整備工場やタイヤショップ等でタイヤパンク修理や適正空気圧へのエアチャージが行われた際に、整備士や運転者によりリセット操作されると“１”となる。なお、エアチャージフラグＦａの初期値は“０”であり、通常走行時においては前記の判定がＹＥＳとなる。

ステップＳ２１の判定がＹＥＳの場合には、次に安定判別演算部１２において前記車両Ｃが安定走行状態にあるか否かを判別する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２での安定判別演算部１２による安定判別処理は、図４に示した「タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理」におけるステップＳ１の処理と同一である。

ステップＳ２２の判定がＹＥＳの場合には、次に現在の走行時における車速が含まれる速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦflが第２データバッファ１７flに格納されているか否かを判定し（ステップＳ２３）、この判定がＮＯであればスタートに戻って処理を繰り返す。これは、その速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦflが無い状況では、振動周波数現在スペクトルデータＧflを作成しても無駄となるからである。

ステップＳ２３の判定がＹＥＳの場合には、次に第１データバッファ１４fl内に蓄積された現在の連続した例えば、１０２４個の車輪速Ｖflの検出値から１０ポイントずつ移動平均をとって平均現在車速データＡＶＧflを作成した後（ステップＳ２４）、この平均現在車速データＡＶＧflにＦＦＴ（高速フーリエ変換）をかけて振動周波数現在スペクトルデータＧflを算出する（ステップＳ２５）。

次に、前記スペクトルデータ作成部１８（１８fl）により振動周波数現在スペクトルデータＧflを正規化する（ステップＳ２６）。具体的にはＧflのゲインの最大値が１．０となるように正規化処理する。正規化された振動周波数現在スペクトルＧflは、図７のグラフに破線で示したように、タイヤが新品でタイヤ空気圧が適正に調整された新車時において前記の振動周波数基準スペクトルＦflと同一となるが、タイヤ空気圧の低下に伴ってタイヤの路面との接地面積が増大すると、図７のグラフに実線で示したように、ホワイトノイズ（たとえば、図８に示すような周波数特性のホワイトノイズ）の混入によって帯域が拡がるようになる。

次に、振動周波数基準スペクトルＦflと振動周波数現在スペクトルＧflとを比較すべく、振動周波数基準スペクトルデータＦflと振動周波数現在スペクトルデータＧflとの相互相関関数（畳み込み積分）Ｓ２を次の式（２）により演算し、その演算結果を第２データバッファ１７flに格納する（ステップＳ２７）。なお、この演算においても、例えば、振動周波数基準スペクトルデータＦflおよび振動周波数現在スペクトルデータＧflをピーク値を中心にした約２．０Ｈｚの周波数帯域を０．０５Ｈｚごとに区切り、これにより得られた４０のポイントに対して行えばよい。
Ｓ２＝Ｆfl(1)・Ｇfl(1)＋Ｆfl(2)・Ｇfl(2）+…+Ｆfl(40)・Ｇfl(40) …式（２）

次に、空気圧低下判定部１９（１９fl）により、第２データバッファ１７flから現在の速度域に対応する振動周波数基準スペクトルデータＦflの畳み込み積分（式（１））の前記演算結果（Ｓ１）を抽出し、これと式（２）の演算結果（Ｓ２）との偏差（Ｓ２−Ｓ１）の絶対値と所定の閾値Ｓthとを比較（｜Ｓ２−Ｓ１｜≧Ｓth）する（ステップＳ２８）。なお、前記閾値Ｓthとしては、例えば、タイヤ空気圧が適正時よりも３０％低下した際の偏差の絶対値を予め実験等により得ておき、これを用いるようにすればよい。

次に、ステップＳ２８の判定がＹＥＳの場合（タイヤ空気圧が低下していると判定した場合）、空気圧警告灯２０に点灯信号を出力し、空気圧警告灯２０を点灯させて運転者にタイヤ空気圧が低下していることを報知する（ステップＳ２９）。なお、空気圧警告灯２０には、各車輪Ｗに対応して４つの警告灯を有しており、タイヤ空気圧が低下した車輪に対応した警告灯を点灯するように構成されている。

また、ステップＳ２１の判定がＮＯの場合、即ち、エアチャージフラグＦａが“１”となっていた場合には、空気圧警告灯２０への点灯信号の出力を停止状態とし、空気圧警告灯２０を消灯状態とする（ステップＳ３０）。即ち、整備工場やタイヤショップ等でタイヤパンク修理や適正空気圧へのエアチャージが行われ、エアチャージリセットスイッチが整備士や運転者によりリセット操作されると、空気圧警告灯２０が消灯される。

このように、本実施形態の第１タイヤ空気圧監視装置２によれば、タイヤの特性や径が製造バラツキや銘柄等により多少異なっていたり、別の銘柄等のタイヤに交換した場合などにおいても、安定判別演算部１２が安定走行（定速で直進走行）であると判別したときにおいて、車両Ｃの１輪ごとのタイヤ空気圧の低下を精度よく判定することができ、さらに、車両Ｃの走行速度に影響されることなく、低速走行時から高速走行時においてタイヤ空気圧の低下を精度よく判定することができる。

［第２タイヤ空気圧監視装置］
図９は、第２タイヤ空気圧監視装置３の構成を示すブロック図、図１０は、第２タイヤ空気圧監視装置３のタイヤ空気圧センサユニット２２を備えた車輪Ｗを示す概略断面図である。

第２タイヤ空気圧監視装置３は、図１と図９、図１０に示すように、この車両Ｃの各車輪Ｗ（左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfr，左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrr）のホイール２１に取付けたタイヤ空気圧センサユニット２２（２２fl，２２fr，２２rl，２２rr）と、車体側の各車輪Ｗ（Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrr）近傍に設置した車体側送受信部２３（２３fl，２３fr，２３rl，２３rr）と、第２制御部（ＥＣＵ）２４と、前記空気圧警告灯２０を備えている。

図９に示すように、タイヤ空気圧センサユニット２２（２２fl，２２fr，２２rl，２２rr）は、タイヤ空気圧を検出する公知の圧力検出素子（不図示）を有するセンサ部２７、センサ部２７で検出した空気圧検出信号を車体側の各車体側送受信部２３（２３fl，２３fr，２３rl，２３rr）に無線送信するセンサ側送受信部２８、および電源としての電池２９を備えている。このタイヤ空気圧センサユニット２２は、図１０に示すように、各車輪Ｗのホイール２１のタイヤ２５が取付けられるホイールリム部２１ａ内に位置しており、タイヤ空気圧センサユニット２２に一体的に接続されているエアバルブ２６をホイール２１の外面にネジ止めすることでホイールリム部２１ａ内に固定されている。

また、車体側送受信部２３には、第２制御部（ＥＣＵ）２４からの信号に基づいて、センサ側送受信部２８にＯＮ／ＯＦＦ信号を無線で送信する送信機能を有しており、センサ側送受信部２８には、車体側送受信部２３からの無線送信によるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、タイヤ空気圧センサユニット２２の空気圧検出動作をＯＮ／ＯＦＦする受信機能を有している。このように、本実施形態では、車体側送受信部２３が、特許請求の範囲の請求項１に記載の「受信手段」と「起動・停止手段」とに相当する。

本実施形態では、車体側送受信部２３から出力される高周波信号（起動信号）によって、センサ側送受信部２８内のトランスミッタ（不図示）が起動（ＯＮ）されると、タイヤ空気圧センサユニット２２の空気圧検出動作がＯＮされて、電池２９が電力消費される。また、この状態から車体側送受信部２３から高周波信号（停止信号）が出力されると、センサ側送受信部２８内のトランスミッタ（不図示）が停止（ＯＦＦ）され、タイヤ空気圧センサユニット２２がＯＦＦされてタイヤ空気圧の検出動作が停止される。この状況では、電池２９の電力消費は０である。

第２制御部（ＥＣＵ）２４は、各車体側送受信部２３（２３fl，２３fr，２３rl，２３rr）で受信したセンサ側送受信部２８からの前記空気圧検出信号に基づいて、各車輪Ｗ（Ｗfl，Ｗfr，Ｗrl，Ｗrr）のタイヤ空気圧を測定して、予め記憶している閾値と比較してタイヤ空気圧が低下しているか否かを判定し、タイヤ空気圧が低下していると判定したときには、空気圧警告灯２０を点灯するように構成されている。

次に、前記のように構成された第１タイヤ空気圧監視装置２と第２タイヤ空気圧監視装置３とによるタイヤ空気圧の監視動作を、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。

≪第１、第２タイヤ空気圧監視装置によるタイヤ空気圧監視動作≫
本実施形態では、第２タイヤ空気圧監視装置３は、車両Ｃのイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮ状態で、非走行時（走行開始直後や微速走行時、および停止時も含む）、ならびに前記第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４の安定判別演算部１２により車両Ｃが安定走行（定速で直進走行）でないと判別したときにタイヤ空気圧の監視を実行し、安定判別演算部１２が安定走行（定速で直進走行）であると判別したときには、第２タイヤ空気圧監視装置３によるタイヤ空気圧の監視動作を停止する。このときは、前記第１タイヤ空気圧監視装置２でタイヤ空気圧の監視動作を実行する。

すなわち、第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４の安定判別演算部１２により、前記のように車両Ｃが安定走行であるか否かを判別し（ステップＳ３１）、安定走行（定速で直進走行）であると判定した場合（ＹＥＳの場合）は、第２制御部（ＥＣＵ）２４の制御により車体側送受信部２３から高周波信号（停止信号）を出力して（ステップＳ３２）、センサ側送受信部２８内のトランスミッタ（不図示）を停止（ＯＦＦ）し、タイヤ空気圧センサユニット２２の空気圧検出動作をＯＦＦ状態にする。そして、第１タイヤ空気圧監視装置２により前記したようにタイヤ空気圧を監視する（ステップＳ３３）。

一方、ステップＳ３１で、安定判別演算部１２により、安定走行（定速で直進走行）ではない場合（非走行時（走行開始直後や微速走行時、および停止時も含む）、ならびに非安定走行時（例えば、旋回走行時、加減速走行時、低μ路面走行時、悪路走行時等））と判定した場合（ＮＯの場合）は、第２制御部（ＥＣＵ）２４の制御により車体側送受信部２３から高周波信号（起動信号）を出力して（ステップＳ３４）、センサ側送受信部２８内のトランスミッタ（不図示）を起動（ＯＮ）し、タイヤ空気圧センサユニット２２全体を起動（ＯＮ）する。そして、第２タイヤ空気圧監視装置３によりタイヤ空気圧を監視する（ステップＳ３５）。

すなわち、タイヤ空気圧センサユニット２２の各センサ部２７で検出したタイヤ空気圧情報（空気圧検出信号）は、センサ側送受信部２８から各車体側送受信部２３（２３fl，２３fr，２３rl，２３rr）に無線送信され、第２制御部（ＥＣＵ）２４に入力される。第２制御部（ＥＣＵ）２４は、入力されるタイヤ空気圧情報（空気圧検出信号）に基づいて、各車輪Ｗのタイヤ空気圧を測定して、予め記憶している閾値と比較してタイヤ空気圧が低下しているか否かを判定し、タイヤ空気圧が低下していると判定したときには、空気圧警告灯２０に点灯信号を出力し、空気圧警告灯２０を点灯させて運転者にタイヤ空気圧が低下していることを報知する。

このように、タイヤ空気圧をタイヤ空気圧センサユニット２２で直接的に測定する第２タイヤ空気圧監視装置３は、非走行時（走行開始直後や微速走行時、停止時も含む）、および前記第１タイヤ空気圧監視装置２の第１制御部４の安定判別演算部１２により車両Ｃが安定走行（定速で直進走行）でないと判別したときにだけタイヤ空気圧の監視を行うようにしたので、タイヤ空気圧センサユニット２２内の電池２９の電力消費を抑えることが可能となり、長期にわたって煩雑な電池交換が不要となる。

さらに、車両が安定走行のときには第１タイヤ空気圧監視装置２で間接的にタイヤ空気の低下を監視し、車両が安定走行以外のときには第２タイヤ空気圧監視装置３で直接的にタイヤ空気の低下を監視することにより、走行状況にかかわらずタイヤ空気圧の監視を連続的に行うことができる。

〈実施形態２〉
図１２は、本実施形態における第２タイヤ空気圧監視装置３の構成を示す図である。なお、図１２では、第２タイヤ空気圧監視装置３のみを示しており、前記実施形態１で述べた第１タイヤ空気圧監視装置は図示していない。

図１２に示すように、本実施形態の第２タイヤ空気圧監視装置３は、空気圧センサユニット２２の内のトランスミッタ（不図示）に起動／停止を指示する高周波信号を出力する起動・停止手段としてのイニシェータ３０を各車輪Ｗ近傍に設置し、空気圧センサユニット２２からの空気圧検出信号を受信する車体側受信部３１を第２制御部（ＥＣＵ）２４の両側近傍に設置している。他の構成および動作は前記実施形態１と同様である。本実施形態においても、前記実施形態１と同様にしてタイヤ空気圧を直接的に監視することができる。

また、前記した各実施形態において、前記第２タイヤ空気圧監視装置３のタイヤ空気圧センサユニット２２に内蔵している電池２９の容量を、無線送信によって第２制御部（ＥＣＵ）２４で検知できるように構成することにより、第２制御部（ＥＣＵ）２４が、電池２９の残りの容量が所定以下に減少したと判断したときは、安定走行状態が高くない（例えば、旋回走行時）と判別していても、所定期間だけ前記第１タイヤ空気圧監視装置２でタイヤ空気圧を間接的に監視するようにしてもよい。このような構成にすることにより、容量が所定以下に減少している電池２９の電力消費を抑えて、長持ちさせることができる。

なお、本発明において、直接的にタイヤ空気圧を検出する前記第２タイヤ空気圧監視装置３の電力源として電池を用い、間接的にタイヤ空気圧を検出する前記第１タイヤ空気圧監視装置２の電力源として車載電池（バッテリー）を用いる構成であれば、前記した各実施形態の構成に限定されるものではない。

本発明の実施形態１に係るタイヤ空気圧監視装置を示す概略構成図。 実施形態１における第１タイヤ空気圧監視装置の構成を示すブロック図。 実施形態１における第２タイヤ空気圧監視装置によるデータ処理の流れを示す図。 実施形態１における第１タイヤ空気圧監視装置でのタイヤ振動周波数基準スペクトルデータの作成処理を示すフローチャート。 実施形態１における第１タイヤ空気圧監視装置によるデータ処理での正規化後の振動周波数スペクトルを示す図。 実施形態１における第１タイヤ空気圧監視装置によるタイヤ空気圧の監視動作（タイヤ空気圧の低下検知動作）を示すフローチャート。 実施形態１における第１タイヤ空気圧監視装置によるデータ処理での正規化後の振動周波数現在スペクトルを示す図。 ホワイトノイズの一例を示す図。 第２タイヤ空気圧監視装置の構成を示すブロック図。 第２タイヤ空気圧監視装置のタイヤ空気圧センサユニットを備えた車輪を示す概略断面図。 第１タイヤ空気圧監視装置と第２タイヤ空気圧監視装置によるタイヤ空気圧の監視動作を示すフローチャート。 実施形態２における第２タイヤ空気圧監視装置の構成を示す図。

符号の説明

１ タイヤ空気圧監視装置
２ 第１タイヤ空気圧監視装置
３ 第２タイヤ空気圧監視装置
４ 第１制御部
１１ 入出力インタフェース
１２ 安定判別演算部
１３ 第１バッファコントローラ
１４ 第１データバッファ
１５ 基準スペクトルデータ作成部
１６ 第２バッファコントローラ
１７ 第２データバッファ
１８ スペクトルデータ作成部
１９ 空気圧低下判定部
２０ 空気圧警告灯
２１ ホイール
２２ タイヤ空気圧センサユニット
２３ 車体側送受信部
２４ 第２制御部
２５ タイヤ
２７ センサ部
２８ センサ側送受信部
２９ 電池
３０ イニシェータ
Ｃ 車両
Ｗ 車輪
ＶＳ 車輪速センサ

Claims (2)

1. 車両の各車輪の車輪速に応じた信号をそれぞれ検出する車輪速信号検出手段と、前記車輪速信号検出手段で検出した信号に基づいて前記各車輪のタイヤ空気圧の低下を間接的に判定する第１空気圧低下判定手段と、を有する第１タイヤ空気圧監視手段と、
   前記各車輪内に設けた、タイヤ空気圧を検出する空気圧検出センサとこの空気圧検出センサで検出した検出信号を無線送信する送信手段とこれらに電力を供給する電池とを具備したセンサユニットと、前記車両の車体側に設けた、前記送信手段からの検出信号を受信する受信手段と、この受信手段で受信した前記検出信号に基づいて前記各車輪のタイヤ空気圧の低下を直接的に判定する第２空気圧低下判定手段と、を有する第２タイヤ空気圧監視手段と、
   前記センサユニットによる空気圧検出動作の起動および空気圧検出動作の停止を無線通信で行う起動・停止手段と、
   前記車両の走行状態を判別する走行状態判別手段とを備え、
   前記走行状態判別手段により前記車両が安定走行であると判別した場合には、前記起動・停止手段からの無線通信で前記センサユニットによる空気圧検出動作を停止して、前記第１タイヤ空気圧監視手段で前記各車輪のタイヤ空気圧を監視し、
   前記走行状態判別手段により前記車両が安定走行ではないと判別した場合には、前記第１タイヤ空気圧監視手段によるタイヤ空気圧の監視動作を停止すると共に、前記起動・停止手段からの無線通信で前記センサユニットによる空気圧検出動作を起動して、前記第２タイヤ空気圧監視手段で前記各車輪のタイヤ空気圧を監視する、
   ことを特徴とするタイヤ空気圧監視装置。
2. 前記走行状態判別手段は、前記車両の停止時、走行開始直後、および微速走行時においても、安定走行ではないと判別する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧監視装置。

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