JP2008037115A - 送信機およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両ができるだけ低速状態で走行していたとしてもその状態を的確に検出することができる送信機を提供する。
【解決手段】送信機に備えられた加速度センサ部で車両が停車中に検出される遠心加速度のばらつき公差幅の上限をΔＷａとし、タイヤが備えられた車両が走行していると推定される遠心加速度の変化量をΔＷｂとしたとき、送信機に備えられた制御部は、加速度センサ部から入力される遠心加速度において、今回取得した遠心加速度から前回取得した遠心加速度を差分した絶対値を変化量ΔＧとし（ステップ１２０）、当該変化量ΔＧが、一定期間Ｔの間継続して、ΔＷａ以下である場合、車両が停車状態であると判定し（ステップ１３０、１４０、１６０）、変化量ΔＧが１度でも、ΔＷａより大きな値であるΔＷｂ以上である場合、車両は走行状態であると判定する（ステップ１３０、１７０、１８０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に装着された車輪に備えられたタイヤの空気圧を検出して電波で送信する送信機およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置に関する。

従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび信機が備えられており、センサからの検出信号が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われるようになっている。

このようなタイヤ空気圧検出装置の送信機として、加速度センサによって車両の走行状態を判定するタイヤ空気圧センサが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、タイヤを備えた車輪に備えられると共に、タイヤの空気圧を検出する圧力センサと、車両の加速度を検出する加速度センサと、検出した圧力を電波で車体側の受信機に送信する等の電子回路部と、これら圧力センサ、加速度センサ、電子回路部を作動させるための電池とを備えて構成されたタイヤ空気圧センサが提案されている。

上記加速度センサは、固定電極と相対向してなる可動電極とで形成され、タイヤの回転による遠心力または加速度によって可動電極に生じる変位によって固定電極と可動電極の間の静電容量が変化することを検出するものとして構成されている。そして、タイヤ空気圧センサでは、加速度センサにて車両の加速度を検出し、当該加速度が変化することを電子回路部で検出することにより、車両が走行状態であるか否かを判定している。これにより、車両が走行している場合のみ検出した圧力を受信機に送信し、電池の省電力化を図っている。
特開２００２−２６４６１８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、加速度センサの検出精度が加速度センサの温度特性や経年劣化によって変化してしまうことを考慮し、走行判定するための遠心加速度の閾値をある程度高い値に設定する必要があることにより、低速走行での走行状態の判定が難しくなってしまう可能性がある。すなわち、車両が走行していない状態でも車両が走行していると判定してしまう場合や、車両が走行している状態であっても車両が停車していると判定してしまう場合が起こりうる。このことについて、以下で図を参照して説明する。

まず、タイヤ空気圧センサはタイヤに装着されるため、タイヤの回転と共に回転する。このため、タイヤ空気圧センサはタイヤの回転に伴った遠心力を受ける。この様子を図９に示す。ここで、遠心力とは、図９に示されるように、回転運動をする系において観測される慣性力の一種であり、回転中心からみて外側へと向かう方向の力である。したがって、遠心力をＦとすると、Ｆは以下の数式１として表される。

（数式１）
Ｆ＝ｍ×ｒ×ω^２
なお、ｍは物体の質量、ｒは回転半径、ωは物体が回転する際の角速度である。

そして、タイヤ空気圧センサにおけるタイヤ内の加速度センサは、上記数式１において遠心加速度項を示すｒ×ω^２をセンシングすることとなる。加速度センサの搭載される位置や、タイヤサイズの違いにより同一の角速度でも車速は車両毎に異なるため、車両やタイヤ・ホイールの種類ごとに決まる定数をＡとし、検出した加速度の値をＧとすると、Ｇは以下の数式２として表される。

（数式２）
Ｇ＝Ａ×Ｒ×Ｖ^２
数式２中、Ｒはホイール半径、Ｖは車速である。このようにして得られる検出加速度値（Ｇ値）を車速Ｖに対してグラフ化したものを図１０に示す。この図に示されるように、Ｇ値は車速に対して指数関数的に増加する。

また、直接式タイヤ空気圧検出システムで加速度センサを用いる目的は、上述のように車両の走行の有無を検出するためである。したがって、Ｇ値を用いて走行状態の有無を検出できれば良いため、加速度センサのセンサ精度は厳しく要求されず、安価な加速度センサが利用される。そこで、安価な加速度センサが利用される場合、温度特性を含めた精度を±α％とすると、Ｇ値の検出範囲の上下限は図１１に示される公差上限と公差下限との間の範囲となる。

さらに、加速度センサの経年変化による検出オフセットばらつき分を±β（Ｇ）とすると、経年変化まで含んだＧ値のトータルばらつきは図１２のように示される。ここで、図１２に示されるＧ値のばらつきを考慮した上で、車両の走行有無の検出を行う場合、車両が走行中であると確実に判定することができるＧ値の設定と、車両が停車中（非走行中）であると確実に判定することができるＧ値の設定と、において、判定基準となる閾値をどの値に設定するかが大きな課題となる。すなわち、図１２に示されるように、Ｇ値にばらつきがあるため、車両が確実に走行している場合と車両が確実に停車している場合とを線引きすることが困難になっている。

直接式タイヤ空気圧検出システムにおいては、車両が走行を開始したときにできるだけ早いタイミング（より低速時）から走行中の判定を行うようにすることが好ましい。しかしながら、加速度センサのＧ値のばらつきや経年変化を考慮せずに低いＧ値、例えば図１３に示すＧｒより低いポイントを閾値として設定した場合、Ｇ値のばらつきによっては車速０（＝停車中）にＧ値が閾値を超えた検出結果となる。これにより、車両が停車中にも関わらず走行中であると判定されると、信号送信が頻繁になされ、設計寿命に対し短期間で電池切れが起こるという問題が生じる。

逆に、走行判定閾値を高い値、例えば図１３に示すＧｒより高いポイントを閾値として設定した場合、加速度センサのＧ値のばらつきを考慮しても停車中に走行誤判定することはないが、精度下限側でＧ値のばらつきがある加速度センサの場合、車速が相当上がらないと走行判定がなされないという問題が生じる。この様子を図１４に示す。

図１４は、時間経過と共に変化する車速の一例を示した図である。上記のように加速度に対して一定の閾値を設定した場合、この図に示されるように、車両が走行している場合であっても、車両の加速度が閾値を超えず、停車中であると判定されてしまう場合がある。すなわち、図１４中の斜線で示された部分は、実際に車両が走行しているにも関わらず、走行状態であると判定することができない。

本発明は、上記点に鑑み、加速度センサによる走行／停車判定を実施すると共に消費電流を減らせつつ、車両ができるだけ低速状態で走行していたとしてもその状態を的確に検出することができる送信機およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、タイヤの遠心加速度を検出する加速度センサ部（２２）を車輪（５ａ〜５ｄ）に備え、加速度センサ部（２２）で停車中に検出される遠心加速度のばらつき公差幅の上限をΔＷａとし、タイヤが備えられた車両（１）が走行していると推定される遠心加速度の変化量をΔＷｂとし、さらに、今回取得したタイヤの遠心加速度から前回取得したタイヤの遠心加速度を差分した絶対値を変化量（ΔＧ）としたとき、当該変化量が、一定期間（Ｔ）の間継続して、ΔＷａ以下である場合、車両が停車状態であると判定し、変化量（ΔＧ）が１度でもΔＷａより大きな値であるΔＷｂ以上である場合、車両は走行状態であると判定することを特徴とする。

このように、タイヤの遠心加速度の変化量をモニタする。これにより、車両が走行を開始し始めたときは、タイヤの回転数が上昇していくため、遠心加速度も大きくなっていくため、車両が低速状態であっても走行していることを判定することができる。したがって、車両が走行し始めたことを確実に検出することができ、ひいてはそのような場合にタイヤの空気圧に関するデータを送信するようにすることができる。

また、遠心加速度の変化量が一定時間の間継続して、ΔＷａ以下である場合、停車状態であると判定することができる。そのような場合にはタイヤの空気圧に関するデータを送信しないようにすることで、電池の消費電流を低減させ、電池の寿命を縮めないようにすることができる。

また、変化量の絶対値がΔＷａ以上であり、かつ、ΔＷｂ以下である場合、前回判定した車両の走行／停車状態を継続して判定結果とすることができる。これにより、走行／停車の判定条件の間にヒステリシスを設けられるためΔＷａ、ΔＷｂともに十分確実に判定できる値を設定可能となる。

上記のように走行／停車判定を行う制御部は、電池（２６）の消費電流低減のためにウェイクアップ状態からスリープ状態に状態遷移するが、このような場合であっても、走行状態または停車状態の判定結果を不揮発メモリに保持することができる。これにより、前回取得した車両の走行／停車状態がスリープ中も消去されずにその走行／停車状態の情報を残しておくことができる。

また、タイヤ内の温度を温度センサ部（２７）で測定する。そして、制御部において、温度センサ部から入力されるタイヤの温度（Ｔ０）が、車両が通常走行で想定される場合の最大タイヤ内の基準温度（Ｔａ）を超える場合、加速度センサ部の変化量に基づく走行判定を行う前に、車両は走行状態であると優先的に判定するようにすることもできる。

このように、タイヤ内の温度を測定することにより、タイヤに異常や危険が生じている可能性がある場合には、加速度センサ部の値に関わらず優先的に車両は走行状態であると判定してタイヤに関するデータを送信することにより、タイヤの状態をドライバに知らせるようにすることができる。

さらに、制御部によって、タイヤ内の温度で車両の走行状態を判定する前に、加速度センサ部から入力される遠心加速度が、車両が高速走行している場合を想定した十分高い加速度の値（Ｇａ）以上である場合、車両は走行状態であると最優先的に判定するようにすることもできる。

これにより、高速走行している場合には必ず車両は走行状態であるので、その場合にはタイヤ内の温度に基づく走行／停車判定を行う前に車両は走行状態であると優先的に判定することができ、タイヤ空気圧のデータを送信するようにすることができる。

また、制御部は、車両停車中である事を判定した時に加速度センサ部（２２）から入力される値Ｇ_０を最新のタイヤ非回転時の遠心加速度として不揮発メモリに保持し、走行中の加速度検出値がＧ１であった場合に（Ｇ１−Ｇ_０）にて検出加速度を補正することができる。これにより加速度センサ部の経年変化によるオフセットばらつきを吸収することが可能となり、加速度センサ部の精度悪化を防止できる。

本発明の第２の特徴では、タイヤの遠心加速度を検出する加速度センサ部（２２）を車輪（５ａ〜５ｄ）に備え、この加速度センサ部から車両の走行／停車判定を行う制御部（２３）に遠心加速度が入力されるようになっており、車両が停車中に制御部に入力される遠心加速度を示す信号のばらつき公差幅の上限をＷａ１、車両が駐車中である場合に加速度センサ部から制御部に入力される遠心加速度を示す信号のばらつき公差幅の上限をＷａ２、車両が走行していると推定される遠心加速度の変化量をΔＷｂとし、さらに、今回取得した遠心加速度から前回取得した遠心加速度を差分した絶対値を変化量（ΔＧ）とする。このような場合、車両が停車していると推定される時間をＴ１とすると、時間Ｔ１の間継続して、変化量がＷａ１以下である場合、車両は停車状態であると判定する。また、先に車両が停車状態であると判定した場合であって、その後車両が駐車していると推定される時間をＴ２とすると、時間Ｔ２の間、変化量がＷａ２以下である場合、車両は駐車状態であると判定する。そして、変化量（ΔＧ）が１度でもＷａ１もしくはＷａ２より大きな値であるΔＷｂ以上である場合、車両は走行状態であると判定する。

これにより、第１の特徴と同様に、遠心加速度の変化によって車両が低速走行している場合でも、その状態を的確に判定することができる。また、第２の特徴では、車両は走行していないがドライバは車両に乗っている場合（停車中）と、車両は走行しておらず、ドライバも車両に乗っていない場合（駐車中）との各状況を判定することができる。すなわち、時間Ｔ１の間、変化量がＷａ１以下である場合、タイヤは非回転であって車両は停車状態であるがドライバは乗車していてエンジンも掛かっていると判定することができる。また、時間Ｔ２の間、変化量がＷａ２以下である場合、タイヤに遠心加速度が印加されていないとして車両は駐車状態であり、ドライバも不在であると判定することができる。

停車中の場合、車両のエンジンが完全に止まったわけではなく、車両が走行し始める可能性があるため、タイヤの空気圧に関するデータの送信を継続して行うことが好ましい。一方、駐車中の場合、ドライバが不在であるので、車両が走行する可能性は低く、このような場合にまでタイヤの空気圧に関するデータを送信しなくても良い。したがって、停車／駐車中の場合には走行中の場合よりも送信機からデータを送信する送信頻度を低下させることで、電池の消耗を低減することができる。

上記のようにして、車両の走行／停車状態を判定する場合、制御部は、変化量を前回取得した遠心加速度と今回取得した遠心加速度との間の時間に対する微分値を求め、この微分値を遠心加速度の変化量として用いることもできる。

また、上記の送信機（２）と、この送信機から送信された送信フレームを受信し、当該送信フレームに格納されたデータに基づいて複数個の車輪それぞれに備えられたタイヤの空気圧を求める受信機（３）とを備えたタイヤ空気圧検出装置として構成することもできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における送信機が備えられたタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示すブロック図である。図１の紙面上方向が例えば車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ空気圧検出装置の全体構成図である。図１に示されるように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機３、および表示器４を備えて構成されている。

図１に示されるように、送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。図２に送信機２のブロック構成を示す。

送信機２は、図２に示されるように、圧力センサ部２１、加速度センサ部２２、制御部２３、無線部２４、アンテナ２５、電池２６を備えた構成となっている。

圧力センサ部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号（電圧信号）を出力するようになっている。

また、加速度センサ部２２は、ＭＥＭＳデバイスとして形成されたものであり、タイヤの回転に伴って送信機２が受ける遠心力に応じた遠心加速度（以下、加速度という）に相当する検出信号（電圧信号）を出力するものである。具体的に、加速度センサ部２２は、例えばシリコン基板に形成されると共に、当該シリコン基板の一部で形成された梁が可動する可動構造を有している。そして、この梁がタイヤの回転に伴って動くことで、加速度センサ部２２は、例えば静電容量の変化やひずみゲージによる電気抵抗の変化に相当する検出信号（電気信号）を出力するようになっている。

本実施形態において、「梁がタイヤの回転に伴って動く」とは、タイヤの回転速度に伴ってタイヤ回転中心からみて外側へと向かう方向に梁が動くことを指す（図９参照）。したがって、加速度センサ部２２は、この方向における遠心加速度を測定するセンサ回路を有している。

制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭや不揮発性メモリ、プログラム等が記憶されたＲＯＭ等のメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）で構成されたものであり、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。また、制御部２３は、電池２６の消費電流低減のために所定間隔毎にウェイクアップとスリープとを繰り返すようになっている。

このような制御部２３は、圧力センサ部２１からタイヤ空気圧に関する検出信号を受け取ると共に、加速度センサ部２２から車両１ｓの加速度に関する検出信号を受け取り、それらを信号処理すると共に必要に応じて加工し、検出結果を示すデータ（タイヤ空気圧に関するデータ）として各送信機２のＩＤ情報と共に送信フレーム内に格納し、その後、送信フレームを無線部２４に送る機能を有している。この無線部２４へ信号を送る処理は、上記プログラムに従って所定の周期毎に実行されるようになっている。

無線部２４は、車体６に設置される受信機３との間の通信を行うためのものである。具体的に、無線部２４は、アンテナ２５を通じて制御部２３から送られてきた送信フレームを変調して受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。例えば、送信フレームの送信のための電波としてはＲＦ帯域のものが用いられる。

電池２６は、制御部２３などに対して電力供給を行うものであり、この電池２６からの電力供給を受けて、圧力センサ部２１や加速度センサ部２２からのデータの収集や制御部２３での各種演算などが実行される。

上記構成を有する送信機２は、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、圧力センサ部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、各送信機２に備えられたアンテナ２５を通じて、所定周期毎（例えば、１分毎）に送信フレームを送信するようになっている。

また、図１に示される受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２から送信される送信フレームを受信すると共に、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求めるものである。

さらに、受信機３は、アンテナ７とマイコン（図示せず）を備えた構成となっている。アンテナ７は、各送信機２から送られてくる送信フレームを総括的に受け取る１本もしくは２本の共通アンテナとなっており、車体６に固定されている。

受信機３のマイコンは、受信部や制御部などを備えた周知のもので、制御部内のメモリ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。受信機３のマイコンに備えられた受信部は、アンテナ７によって受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、その送信フレームを制御部に送る入力部としての機能を果たすものである。

また、受信機３のマイコンに備えられた制御部は、受け取った送信フレームに格納された検出結果を示すデータに基づいて各種信号処理および演算等を行うことによりタイヤ空気圧を求めると共に、求めたタイヤ空気圧に応じた電気信号を表示器４に出力する。例えば、制御部は、求めたタイヤ空気圧を所定の閾値と比較し、タイヤ空気圧が低下したことを検知した場合には、その旨の信号を表示器４に出力する。これにより、車輪５ａ〜５ｄのいずれかのタイヤ空気圧が低下したことが表示器４に伝えられる。

表示器４は、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプによって構成される。この表示器４は、例えば受信機３における制御部からタイヤ空気圧が低下した旨を示す信号が送られてくると、その旨の表示を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を報知する。以上のようにして、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置が構成されている。

続いて、上記のように構成されるタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。まず、図示しないイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、受信機３の制御部に対して電源投入が行われる。

そして、受信機３は、アンテナ７を介して各送信機２から送信された送信フレームを受信し、制御部にてプログラムに従った各種処理および演算を行い、送信フレーム内の検出信号に基づいてタイヤ空気圧を検出する。

具体的には、受信機３にて検出されたタイヤ空気圧が所定のしきい値と比較され、タイヤ空気圧が低下したことが検知されると、受信機３から表示器４にその旨の信号が出力され、表示器４にてドライバに対してタイヤ空気圧の低下が報知される。このようにして、通常時におけるタイヤ空気圧検出作動が行われる。

次に、上記タイヤ空気圧検出装置に備えられた送信機２が送信フレームを送信するために行う車両１の走行有無の判定について説明する。図３は、送信機２が実行する車両１の走行／停車判定ロジックの内容を示したフローチャートである。このフローは、送信機２の制御部２３に備えられたマイコンが、ウェイクアップとスリープを繰り返す場合、例えば５秒ごとにウェイクアップしたときにスタートする。

ステップ１００では、タイマーが初期化される。これは、送信機２の制御部２３のマイコンに備えられた図示しないタイマーのカウント値が０とされる。本実施形態では、タイマーのカウント時間Ｔは例えば５分とされる。このカウント時間Ｔは、車両１が走行しない状態が持続され、停車中であると推定できる時間とされる。

ステップ１１０では、加速度センサ部２２にて車両１の加速度が検出される。すなわち、加速度センサ部２２にて車両１の加速度に応じた検出信号が制御部２３に入力され、加速度の値（以下、Ｇ値という）に変換される。このＧ値は、制御部２３のメモリに格納される。

ステップ１２０では、Ｇ値の変化量ΔＧが算出される。具体的には、制御部２３のメモリに記憶された先にステップ１１０で取得されたＧ値（今回測定Ｇ値）から、前回、本フローのステップ１１０にて取得されたＧ値（前回測定Ｇ値）が差し引かれ、その絶対値が得られる。これにより、車両１の加速度の変化量（差分値）ΔＧが取得される。

ステップ１３０では、第１の停車判定がなされる。すなわち、本ステップでは、停車中に加速度センサ部２２で検出される加速度のばらつき公差幅の上限をΔＷａとしたとき、ΔＧ≦ΔＷａの条件が満たされるか否かが判定される。

本来一定値であるはずの加速度センサ部２２の検出値に、加速度センサ部２２から検出信号が入力される制御部２３のＡ／Ｄ変換部の信号変換のばらつきが加わること等が想定されるため、変化量ΔＧがこれらのばらつきの上限（ΔＷａ）を超えない場合には車両１は停車していると判定するようにしている。このようにして、車両１が停車しているか否かを判定する。

本ステップで上記条件を満たすと判定された場合、つまり車両１が動いていない場合、ステップ１４０に進む。

ステップ１４０では、タイマーのカウント時間Ｔが経過したか否かが判定される。本ステップでカウント時間Ｔが経過していないと判定されると、ステップ１５０に進む。そして、ステップ１５０では、次回計測までウェイトされる。すなわち、再びステップ１１０に戻った後、カウント時間Ｔが経過するまで車両１が継続して停車しているかをステップ１１０〜１５０にてモニタすることとなる。

また、ステップ１４０にてカウント時間Ｔが経過したと判定されると、ステップ１６０に進む。そして、ステップ１６０では、車両１がカウント時間Ｔの間、走行していないと判定され、タイヤ空気圧に関するデータの送信が停止される。本ステップで判定された結果（停車状態）は、送信機２の制御部２３の不揮発性メモリに「現在の状態」として記憶される。すなわち、制御部２３がスリープ状態に状態遷移しても、スリープ状態に遷移する前に判定した走行状態の判定結果が不揮発メモリに保持される。この後、制御部２３のマイコンのウェイクアップ間隔に応じて図３に示されるフローが繰り返し実行される。

上記ステップ１３０〜１６０の車両１の停車に対するフローに対し、ステップ１３０にてΔＧ≦ΔＷａの条件を満たさない場合、つまり車両１が動き始めている場合、ステップ１７０に進む。

ステップ１７０では、第２の停車判定がなされる。すなわち、本ステップでは、車両１が走行していると推定される加速度の変化量をΔＷｂとしたとき、ΔＧ≧ΔＷｂの条件が満たされるか否かが判定される。

本ステップでは、上記ステップ１３０にて車両１が停車していない、すなわち動き始めていると判定されたことについて、車両１が停車していないことが車両１が走行し始めていることと言えるか否かをさらに判定することにより、車両１の走行判定の誤判定を防止する狙いがある。

したがって、本ステップでは上記変化量ΔＷｂを定義している。この値ΔＷｂは上記ステップ１３０で定義された値ΔＷａよりも大きく設定され、車両１が確実に走行していると判定できる値に設定される。

本ステップにて上記条件を満たすと判定された場合、ステップ１８０に進む。そして、ステップ１８０では、車両１が走行状態であると判定され、タイヤ空気圧に関するデータが送信機２から例えば１分ごとに送信され、ステップ１６０と同様に、判定結果（走行状態）が現在の状態として設定される。この後、再び図３に示されるフローが繰り返し開始される。

また、ステップ１７０にて上記条件を満たさないと判定された場合、ステップ１９０に進む。そして、ステップ１９０では、確実な判定が出来ない領域であり走行／停車判定のヒステリシスとなっており現在の判定状態が継続される。すなわち、前回の判定で停車状態であると判定され、その状態が設定された場合は停車状態が維持され、前回の判定で走行状態であると判定された場合は走行状態が維持される。この後、再び図３に示されるフローが繰り返し開始される。

以上のようにして送信機２にて車両１の走行状態が判定され、車両１が走行状態であると判定された場合にタイヤ空気圧に関するデータが送信機２から受信機３に送信されることとなる。

以上説明したように、本実施形態では、加速度センサ部２２で検出された加速度の値そのものを走行判定に直接用いるのではなく、車両１の加速度の変化（ΔＧ）を走行判定に用いていることが特徴となっている。このため、タイヤの回転数が上昇していくと共に、加速度センサ部２２で検出される加速度の値が増加する限り、車両１の走行開始時点で車両１が走行していると判定することができる。この様子を図４に示す。

図４に示されるように、車両１が走行を開始した後に車速が低速状態であったとしても、走行状態であると判定することができる。このように、タイヤ回転時の走行判定不能領域をほぼ無くすことができる。また、走行中にまったく車速が変化しない定走行もあり得るが、上述のように、停車判定の条件を一定期間Ｔの間、加速度の値に変動がない事を継続して確認すれば良い。

このように一定時間Ｔを設定することで、例えば信号待ち等による非走行状態を停車と判定しないようにすることができ、このような一時的な非走行状態であってもタイヤ空気圧に関するデータを送信機２から送信することができる。

以上のようにして、車両１が走行を開始するときのようなできるだけ低速状態で走行していたとしてもその状態を的確に検出することができる。さらに、車両１が走行状態の場合にのみタイヤ空気圧に関するデータを送信機２から送信するようにすることで、電池２６の消耗を低減させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、タイヤ内の温度を計測し、その温度に応じて車両１が走行状態であるか否かを判定することが特徴となっている。

図５は、本実施形態に係る送信機２のブロック構成図である。この図に示されるように、本実施形態では、送信機２に温度センサ部２７が備えられた構成となっている。そして、この温度センサ部２７からタイヤ内の温度に応じた検出信号（電圧信号）が出力されるようになっている。なお、制御部２３では、温度センサ部２７から入力された検出信号を温度に変換し、メモリに格納するようになっている。

次に、上記のように温度センサ部２７を備えた送信機２において、送信フレームを送信するために行う車両１の走行有無の判定について説明する。

図６は、本実施形態に係る送信機２の走行判定ロジックの内容を示したフローチャートである。まず、ステップ２００では、温度計測が行われる。すなわち、温度センサ部２７からタイヤ内の温度Ｔ０に応じた検出信号が制御部２３に入力される。なお、制御部２３に入力された温度に関する信号は、メモリに格納される。

ステップ２１０では、Ｔ０≧Ｔａの条件を満たすか否かが判定される。ここで、本ステップでは、車両１が通常走行する場合のタイヤ内の基準温度の上限をＴａと定義している。つまり、タイヤ内の温度Ｔ０がＴａ以上の場合、タイヤ内の温度は車両が走行している状態ではあり得ない温度になっていると言える。このような温度Ｔａは例えば９０℃とされる。そして、本ステップで上記条件を満たすと判定された場合、ステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、車両１が走行状態であると判定される。すなわち、上記ステップ２１０にて、温度センサ部２７にて検出されたタイヤ内の温度Ｔ０が上記温度Ｔａを超えると判定されたため、タイヤが危険な状態（走行中、停車中のいずれにおいても）になっている場合や低空気圧状態になっている場合が予想され、タイヤ空気圧を送信してタイヤの状態を常にドライバに報知するべきであると考えられる。したがって、このような場合、本ステップにおいて車両１が走行中であると優先的に判定され、上記ステップ１８０と同様に処理がなされる。こうして本フローは終了し、制御部２３のマイコンのウェイクアップ間隔に応じて図６に示されるフローが繰り返し実行される。

また、ステップ２１０にて上記条件を満たさないと判定された場合、ステップ２３０に進む。そして、ステップ２３０では、図３に示される走行／停車判定ロジックのフローが実行される。こうして本フローは終了し、再び図６に示されるフローが開始される。

以上説明したように、本実施形態では、タイヤ内の温度を検出することにより、タイヤの状態に応じて優先的に車両１の走行状態を判定することが特徴となっている。すなわち、タイヤ内の温度が高い状態では、加速度センサ部２２の検出精度も低下するため、図３に示される通常の走行判定を行った場合、例えばステップ１３０やステップ１７０で誤判定を起こす可能性が生じる。しかしながら、本実施形態のように、先にタイヤ内の温度を検出することで、加速度センサ部２２の検出精度の低下の影響を通常の走行判定のフローに与えないようにすることができる。

また、タイヤ内の温度が上記条件を満たす場合では、タイヤに異常が発生する可能性があり、そのような場合には常にタイヤ空気圧に関するデータを送信するようにして、ドライバに注意を促すことができる。このように、タイヤ内の温度を検出することにより、車両１の走行判定における誤判定を防止することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、検出された車両１の加速度の値が、車両１が確実に走行している状態を示す場合、車両１は走行していると優先的に判定することが特徴となっている。本実施形態では、図５に示される構成を有する送信機２が採用される。

図７は、本実施形態に係る送信機２の走行判定ロジックの内容を示したフローチャートである。まず、ステップ３００では、ステップ１１０と同様の処理がなされ、加速度センサ部２２にて車両１の加速度（Ｇ値）が検出される。

ステップ３１０では、Ｇ値≧Ｇａの条件を満たすか否かが判定される。ここで、Ｇａは車両１が例えば５０ｋｍ／ｈ以上で高速走行している場合の加速度の値を指す。つまり、本ステップでは、車両１が確実に走行しているか否かが判定される。したがって、Ｇａの値は、高速域検出用設定値として、車両１が確実に走行している場合の値となるように設定される。

本ステップにて上記条件を満たすと判定された場合、ステップ３２０に進む。そして、ステップ３２０では、車両１が確実に走行しているとして、ステップ１８０、２２０と同様に、車両１が走行状態であると優先的に判定され、タイヤ空気圧に関するデータが送信機２から送信される。こうして本フローは終了し、再び図７に示されるフローが開始される。

また、ステップ３１０にて上記条件を満たさないと判定された場合、ステップ３３０に進む。そして、ステップ３３０、３４０、３５０では、それぞれ図６に示されるステップ２００、２１０、２３０と同様の処理が行われる。こうして本フローは終了し、再び図７に示されるフローが開始される。

以上説明したように、車両１が確実に走行している高速域に対応したＧａ値を設定しておき、検出したＧ値がこの値を超える場合には車両１は走行していると優先的に判定することが特徴となっている。これにより、加速度センサ部２２の検出精度については高温時の精度悪化を考慮せずに済むため、Ｇ値のばらつきを含めてより低い車速で走行検出（加速度センサ部２２の検出値そのもので走行中／停車中を判定）することが可能となる。

本実施形態のように、Ｇ値を直接モニタする方法では、車両１が例えば完全に一定速度で走行中の場合、停車状態であると誤判定する可能性を防止することができる。具体的には、オートクルーズ機能を用いて混雑してない高速道路を高速走行するようなケースでは、車両１において加速度に変化がなく、変化量ΔＧの値が停車中の値に近くなることが予想される。しかし、このような場合であっても、本実施形態のようにＧ値を直接モニタする方法が非常に有効であり、オートクルーズ走行であっても確実に走行中であると判定することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、車両１が走行していない状態、すなわち停車中（ドライバが車内に居る状態）であるのか駐車中（ドライバが車内に居ない状態）であるのかを詳細に判定できるようにしたことが特徴となっている。本実施形態では、例えば図２に示される構成を有する送信機２が採用される。

図８は、送信機２が実行する車両の走行／停車／駐車判定ロジックの内容を示したフローチャートである。まず、ステップ４００では、現在の状態が判定される。すなわち、送信機２が、駐車状態であると判定された状態であるのか、走行状態であると判定された状態であるのか、停車状態であると判定された状態であるのか、いずれの状態であるのかが判定される。

まず、車両１が走行状態の場合について説明する。この場合、ステップ４０５に進む。ステップ４０５では、タイマー用カウンタＴとして時間Ｔ１が設定される。この時間Ｔ１は例えば信号待ち等により車両１が停車する可能性がある時間に設定され、例えば１分とされる。

次に、ステップ４１０では、加速度センサ部２２で停車中に検出される加速度のばらつき公差幅の上限であるΔＷａがΔＷａ＝Ｗａ１と設定される。このＷａ１は、加速度センサ部２２から制御部２３に検出信号が入力される際、制御部２３に備えられたＡ／Ｄ変換器において生じる信号変換のばらつき公差幅の上限値である。このようなＷａ１として例えば１Ｇが設定される。

続いて、ステップ４１５では、タイマーカウントダウンが開始される。すなわち、上記ステップ４０５にて設定された時間Ｔ１が例えば１秒毎に減らされ、カウントダウンされる。

ステップ４２０では、ステップ１１０、３００と同様に、加速度（Ｇ値）が計測される。また、ステップ４２５では、ステップ１２０と同様に、加速度の変化量ΔＧが算出される。さらに、ステップ４３０では、ステップ１３０と同様に、第１の停車判定が行われる。本ステップでは、上記ステップ４１０にてΔＷａ＝Ｗａ１と設定されているので、ΔＧはＷａ１と比較されることとなる。本ステップにてΔＧ≦ΔＷａ（＝Ｗａ１）を満たさないと判定された場合、ステップ４３５に進む。

ステップ４３５では、ステップ１７０と同様に、第２の停車判定が行われる。そして、本ステップにてΔＧ≧ΔＷｂの条件を満たすと判定された場合、ステップ４４０に進み、ステップ１８０、２２０、３２０と同様に、車両１が走行状態であると判定され、タイヤ空気圧に関するデータが送信機２から送信される。さらに、ステップ１６０と同様に、判定結果（走行状態）が現在の状態として設定され、再びステップ４００に戻り、フローが繰り返し実行される。

また、ステップ４４０にて上記条件を満たさないと判定された場合、ステップ４４５に進み、ステップ１９０と同様に、現在の判定状態が継続される。この後、再びステップ４００に戻り、フローが繰り返し実行される。

上記各ステップのうち、ステップ４３０にてΔＧ≦ΔＷａの条件を満たすと判定された場合、ステップ４５０に進む。そして、ステップ４５０では、タイマーのカウンタＴが残り０であるか否かが判定される。本ステップでは、ステップ４０５でカウンタＴがＴ１であると設定されているため、Ｔ１が０になっていないと判定されると、ステップ４５５に進む。

ステップ４５５では、ステップ１５０と同様の処理が行われ、ステップ４５０にてカウンタＴが０になるまでステップ４２０、４２５、４３０、４５０、４５５が繰り返されることとなる。

また、ステップ４５０にてカウンタＴが０であると判定されると、ステップ４６０に進む。そして、ステップ４６０では、現在停車判定中であるか否かが判定される。フローの流れとしては、走行状態の場合について説明しているため、ステップ４６０では停車判定中ではないと判定され、ステップ４６５に進む。

ステップ４６５では、停車状態であると判定される。すなわち、走行中であるが、例えば信号待ち等で一時的に走行を中止している状況にあると判定される。このような場合、停車しているが車内にドライバが居る状況であるので、車両１が完全に動かない状態ではない。このため、本実施形態では、停車状態であると判定した場合、タイヤ空気圧に関するデータの送信は行われるが、その送信頻度を低下させるように送信機２に設定がなされる。以上が、車両１が走行状態の場合のフローである。

次に、車両１が停車状態の場合について説明する。まず、図８に示されるフローがスタートするとステップ４００にて停車状態であると判定され、ステップ４７０に進む。そしてステップ４７０では、タイマー用カウンタＴとして時間Ｔ２が設定される。この時間Ｔ１は車両１が駐車している可能性がある時間に設定され、例えば５分または１０分とされる。

ステップ４７５では、ΔＷａがΔＷａ＝Ｗａ２と設定される。このＷａ２は、上述のように、制御部２３のＡ／Ｄ変換器において生じる信号変換のばらつきの上限値である。このようなＷａ２として、例えば駐車中であることを想定してＷａ１よりも小さい０．５Ｇが設定される。そして、ステップ４１５以降の各ステップでは、上記と同様に処理されることとなる。

また、車両１が停車状態の場合、ステップ４６０にて車両１が停車状態であると判定されると、ステップ４８０に進む。そして、ステップ４８０では、駐車状態と判定され、判定結果（駐車状態）が現在の状態として設定される。すなわち、ステップ４５０にて、車両１が駐車していると推定される時間が経過していると共に、ステップ４６０にて車両１が停車状態であると判定されたため、もはや車内にドライバが居ない状態になっていると推定できる。したがって、このような場合は、車両１が駐車状態にあると判定することができる。以上が、車両１が停車状態の場合のフローである。

続いて、車両１が駐車状態の場合について説明する。まず、図８に示されるフローがスタートするとステップ４００にて駐車状態であると判定され、ステップ４３５に進む。ステップ４３５では、Ｇ値の変化量ΔＧが車両１が走行していると推定される加速度の変化量ΔＷｂを超えるか否かが判定されるものの、車両１が駐車状態であるため、ΔＧ≧ΔＷｂの条件は満たされず、ステップ４４５に進むこととなる。そして、ステップ４４５にて現在の状態、すなわち駐車判定状態が継続して維持される。以上が、車両１が駐車状態の場合のフローである。

以上説明したように、本実施形態では、送信機２の電池２６の消耗を低減させるため、走行中以外ではできるだけ無線送信を行わないという考え方を、車両１にドライバが乗っている場合（停車中）と乗っていない場合（駐車中）との各状況に応じて適用することが特徴となっている。

すなわち、１段階目で、タイヤ非回転を検出した場合、停車状態（ドライバは乗車していてエンジンも掛かっている状態）と判定し、さらにそのタイミングから２段階目でタイヤ非回転を検出することで車両駐車状態（車両１のエンジンが停止した状態であって、ドライバが車両１から離れた状態）と判定する。これにより、停車中は、ドライバが乗車しているため、タイヤ空気圧の検出は継続させ、駐車状態に移行したときタイヤ空気圧の検出および無線送信を停止する制御を行うことができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、加速度センサ部２２の経年変化に伴う特性変動を吸収する目的で、停車判定を前記第１の実施形態にて確実にできていればその時加速度センサ部２２が検出した値Ｇ_０が非回転時の値であるため走行中の検出値Ｇ１からこの値Ｇ_０を補正する。すなわち、車両停車中である事を判定した時に加速度センサ部２２から入力される値Ｇ_０を最新のタイヤ非回転時の遠心加速度として制御部２３の不揮発メモリに保持する。そして、走行中の加速度検出値がＧ１であった場合に（Ｇ１−Ｇ_０）にて検出加速度を補正する。これにより、加速度センサ部２２の経年変化によるオフセットばらつきを吸収することができ、ひいては加速度センサ部２２の精度悪化を防止できる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、加速度の変化量ΔＧを今回取得Ｇ値と前回取得Ｇ値との差分により求めているが、実際には毎回同じ加速度が連続して印加する状態であっても加速度センサ部２２のセンシング結果は制御部２３におけるＡ／Ｄ変換誤差などにより数ＬＳＢばらつくことが普通である。それを考慮して、加速度の計測時に複数回計測を行い、その平均値を今回測定値として用いることで計測ばらつきを吸収し、上記差分による変化量ΔＧを取得することもできる。

さらに、加速度センサ部２２における測定結果を過去Ｎ回分記憶することで、今回測定した値をＮ回移動平均値として移動平均によりばらつきによる変動分を減らすようにしても良い。

また、移動平均値を前回測定した値で用い、今回測定した値については今回における複数回平均値を用いて変化量ΔＧを算出する方法もある。この方法は、上記の移動平均によるばらつき減少の方法よりも今回測定結果が前回までの結果に影響されないため、実際に車両１が走行を開始した場合、より早いタイミングで走行判定が可能となる。

上記各実施形態では、加速度の変化量ΔＧを今回取得Ｇ値と前回取得Ｇ値との差分により求めているが、今回取得Ｇ値と前回取得Ｇ値とをそれぞれ取得する時間間隔を用いて、加速度の変化量を微分値として算出するようにしても構わない。

上記各実施形態にて示された車両１の走行状態の判定フローは一例を示すものであって、上記各フローに限定されるものではない。例えば、第１実施形態で示された走行／停車判定ロジックの処理の前に、第３実施形態で示されたステップ３００、３１０を実行させるようにすることもできる。

なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。

本発明の一実施形態に係るタイヤ空気圧検出装置の全体構成図である。 図１に示される送信機のブロック構成を示した図である。 第１実施形態において、送信機が実行する車両の走行／停車判定ロジックの内容を示したフローチャートである。 時間経過と共に変化する車速に対して走行判定を行った場合を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る送信機のブロック構成図である。 第２実施形態において、送信機の走行判定ロジックの内容を示したフローチャートである。 第３実施形態において、送信機の走行判定ロジックの内容を示したフローチャートである。 第４実施形態において、送信機が実行する車両の走行／停車／駐車判定ロジックの内容を示したフローチャートである。 課題を説明するための図であり、物体が遠心力を受ける様子を模式的に示した図である。 課題を説明するための図であり、車速と加速度（Ｇ値）との関係を示した図である。 課題を説明するための図であり、車速とセンサ精度を考慮した加速度（Ｇ値）との関係を示した図である。 課題を説明するための図であり、車速と検出オフセットを考慮した加速度（Ｇ値）との関係を示した図である。 課題を説明するための図であり、図１２に示される関係に対して走行検出閾値（Ｇｒ）を設定した様子を示した図である。 課題を説明するための図であり、時間経過と共に変化する車速を示した図である。

符号の説明

１…車両、２…送信機、３…受信機、５ａ〜５ｄ…車輪、２１…圧力センサ部、２２…加速度センサ部、２３…制御部、２４…無線部、２６…電池、２７…温度センサ部。

Claims (9)

1. タイヤを備えた複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられ、半導体基板に形成されると共に、前記タイヤの回転速度に伴って増加していくタイヤ回転中心からみて外側へと向かう方向の遠心加速度を検出する加速度センサ部（２２）と、前記タイヤの空気圧を検出する圧力センサ部（２１）と、前記圧力センサ部から入力される前記タイヤの空気圧に関するデータを送信フレームに格納する制御部（２３）と、前記加速度センサ部、前記圧力センサ部、前記制御部、前記無線部に電力供給を行う電池（２６）とを有してなる送信機であって、
   前記加速度センサ部で停車中に検出される遠心加速度のばらつき公差幅の上限をΔＷａとし、前記車両が走行していると推定される遠心加速度の変化量をΔＷｂとしたとき、
   前記制御部は、前記加速度センサ部から入力される前記遠心加速度において、今回取得した遠心加速度から前回取得した遠心加速度を差分した絶対値を変化量（ΔＧ）とし、当該変化量が、一定期間（Ｔ）の間、ΔＷａ未満の状態で継続した場合、前記車両が停車状態であると判定し、前記変化量（ΔＧ）が１度でもΔＷａより大きな値であるΔＷｂ以上である場合、前記車両は走行状態であると判定するようになっていることを特徴とするセンサ送信機。
2. 前記制御部は、前記変化量の絶対値がΔＷａ以上であり、かつ、ΔＷｂ以下である場合、先に判定した前記車両の走行／停車状態を継続して判定結果とするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
3. 前記制御部は、当該制御部がウェイクアップ状態からスリープ状態に状態遷移しても、走行状態または停車状態の判定結果を不揮発メモリに保持するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の送信機。
4. 前記タイヤ内の温度を検出する温度センサ部（２７）が備えられており、
   前記制御部は、前記温度センサ部から入力される前記タイヤの温度（Ｔ０）が、前記車両が通常走行する場合の前記タイヤ内の基準温度最大値（Ｔａ）を超える場合、前記変化量に基づく走行判定を行う前に、前記車両は走行状態であると優先的に判定するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送信機。
5. 前記制御部は、前記加速度センサ部から入力される前記遠心加速度が、前記車両が高速走行している場合の加速度の値（Ｇａ）以上である場合、前記タイヤ内の温度に対する判定、もしくは前記加速度の変化量に基づく走行判定を行う前に、前記車両は走行状態であると最優先的に判定するようになっていることを特徴とする請求項３または４に記載の送信機。
6. 前記制御部は、車両停車中である事を判定した時に前記加速度センサ部から入力される値Ｇ_０を最新のタイヤ非回転時の遠心加速度として不揮発メモリに保持し、走行中の加速度検出値がＧ１であった場合に、Ｇ１−Ｇ_０にて検出加速度を補正することを特徴とする請求項５に記載の送信機。
7. タイヤを備えた複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられ、半導体基板に形成されると共に、前記タイヤの回転速度に伴って増加していくタイヤ回転中心からみて外側へと向かう方向の遠心加速度を検出する加速度センサ部（２２）と、前記タイヤの空気圧を検出する圧力センサ部（２１）と、前記圧力センサ部から入力される前記タイヤの空気圧に関するデータを送信フレームに格納する制御部（２３）と、前記加速度センサ部、前記圧力センサ部、前記制御部、前記無線部に電力供給を行う電池（２６）と、を有してなる送信機であって、
   前記車両が停車中である場合に前記加速度センサ部から前記制御部に入力される遠心加速度を示す信号のばらつき公差幅の上限をＷａ１とすると共に、前記車両が駐車中である場合に前記加速度センサ部から前記制御部に入力される遠心加速度を示す信号のばらつき公差幅の上限をＷａ２とし、さらに、前記車両が走行していると推定される遠心加速度の変化量をΔＷｂとしたとき、
   前記制御部は、前記加速度センサ部から入力される前記遠心加速度において、今回取得した遠心加速度から前回取得した遠心加速度を差分した絶対値を変化量（ΔＧ）とし、前記車両が停車していると推定される時間をＴ１とすると、前記時間Ｔ１の間、前記変化量がＷａ１以下である場合、前記車両は停車状態であると判定し、先に前記車両が停車状態であると判定した場合であって、前記車両が駐車していると推定される時間をＴ２とすると、前記時間Ｔ２の間、前記変化量がＷａ２以下である場合、前記車両は駐車状態であると判定し、前記変化量がＷａ１以上もしくはＷａ２以上である場合、かつ、前記変化量がΔＷｂ以上である場合、前記車両は走行状態であると判定するようになっていることを特徴とする送信機。
8. 前記制御部は、前記変化量を前記前回取得した遠心加速度と前記今回取得した遠心加速度との間の時間に対する微分値として演算し、当該微分値を遠心加速度の変化量として用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の送信機。
9. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の送信機（２）と、
   前記送信機から送信された送信フレームを受信し、当該送信フレームに格納されたデータに基づいて前記複数個の車輪それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を求める受信機（３）とを備えて構成されていることを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。

Images