JP2009137548A - 車輪情報取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両が置かれる環境にかかわらず、車輪情報の送信元である車輪が装着輪か非装着輪かを正確に判別可能な技術を提供する。
【解決手段】走行車輪における回転位相と受信電圧との対応関係の規則性に着目し、その規則性が得られる車輪が走行車輪、得られない車輪がスペア車輪と判定される。すなわち、ＥＣＵは、車輪の回転周期における特定の回転位相θ１、θ２に対応した受信電圧の変化量を算出し、その変化量が特定の変化量Δｄを示すことをもって、送信元の車輪を走行車輪と判定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線を介して車両本体側で車輪情報を取得するためのシステムに関する。

近年、より安全な車両の走行を実現するために、タイヤの空気圧や温度などの情報を無線で車体側に送信して運転者に知らせるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）の開発が進められている。このようなタイヤ空気圧監視システムでは、タイヤ空気圧などの車輪状態を検出する車輪状態検出ユニットが各車輪に設けられる。この車輪状態検出ユニットは一般に回転する車輪に設けられ、検出された車輪情報は無線で車両本体側に送信される。

ところで、このようなタイヤ空気圧監視システムにおいては、装着輪のみならず非装着輪（いわゆるスペア車輪）についても車輪状態検出ユニットが設けられている。このため、車両本体側ではいずれの車輪から送信される情報であるのかを区別する必要がある。これに関し、例えば特許文献１に記載の技術では、各車輪から送信される電波の車両本体での受信強度の変化に基づいて装着輪か非装着輪かを判定している。非装着輪は回転することがないため、受信強度の振幅が最小のものを非装着輪と判定している。
特開２００３−３０６０１７号公報

しかしながら、例えば車両が屋内駐車場を走行するときなど、電波の反射が発生しやすい環境や強磁界に晒されるような環境におかれると、非装着輪の受信強度が一時的に大きく変化する場合がある。このため、単なる受信強度の振幅のみによっては装着輪か非装着輪かを正確に判別できない可能性がある。

そこで、本発明は、車両が置かれる環境にかかわらず、車輪情報の送信元である車輪が装着輪か非装着輪かを正確に判別可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪情報取得システムは、複数の車輪のそれぞれに設けられ、対応する車輪の車輪状態を検出して車輪情報として無線で送信する車輪状態検出ユニットと、複数の車輪が装着される車両本体に設けられ、車輪情報の送信要求信号を無線で発信する発信機と、車両本体に設けられ、車輪状態検出ユニットから無線で送信された車輪情報を受信する車体側受信機と、車両本体に設けられ、発信機を介した送信要求信号の出力タイミングを制御するとともに、車体側受信機にて受信された信号から車輪情報を取得する制御部と、を備える。

制御部は、車両走行時に各車輪に対して複数の回転周期にわたり複数の特定の回転位相に対応するタイミングでそれぞれ送信要求信号を出力させ、その応答として車輪状態検出ユニットから送信されてきた信号から得られる各タイミング間の受信電圧の変化量を取得し、その複数の回転周期における受信電圧の変化量が特定の変化量を示す場合に、その送信元の車輪を装着輪と判定する。

ここでいう「受信電圧」は、例えば送信要求信号を受け取った車輪状態検出ユニットにて発生した受信電圧でもよい。その場合、車輪状態検出ユニットが自らの受信電圧の情報を車両本体側に送信し、制御部がその情報を受け取って判定処理に用いることになる。あるいは、車輪状態検出ユニットから送信された信号を受け取った車体側受信機にて発生した受信電圧でもよい。その場合、制御部は、その車体側受信機の受信電圧を判定処理に用いることになる。「特定の回転位相」は、各車輪が１回転（３６０°回転）するときの特定の位相であり、制御部側で予め設定される。回転位相の基準は、例えば車両の走行開始時の受信電圧をサンプリングし、その受信電圧の振幅が最大となる回転位置をその基準としてもよい。あるいは、車両の構造物による反射等の影響により、ある回転位相にて受信電圧が極値をとるような場合には、その極値が現れる車輪の回転位置をその基準としてもよい。「特定の回転位相」は、その基準となる回転位置からの回転角として取得されるが、車輪ごとに異なっていてもよい。

車輪が装着輪である場合、受信電圧はその回転ごとにほぼ同様の変化を繰り返すことになるため、複数の特定の回転位相に対応した受信電圧の変化量は、回転周期ごとにほぼ同様の値をとることになる。周囲環境の影響により受信電圧の絶対値が変化しても、その変化量については回転周期ごとにほぼ同様の値をとると考えられる。一方、車輪が非装着輪である場合、車輪の回転がないので受信電圧はその回転周期とは無関係である。周囲環境の影響がなければ、受信電圧は実質的に変化しない。周囲環境の影響により受信電圧の絶対値が変化しても、その周囲環境の変化が車輪の回転周期内で頻繁に生じる可能性は低いため、特定の回転位相間で変化量が生じる頻度は少ない。受信電圧の検出の前後で周囲環境の変化があった場合には、その検出時点において受信電圧の変化量が発生することになるが、そのような周囲環境の変化が回転周期ごとに、しかも特定の回転位相にて発生する可能性は実質的にないと考えられる。この点に着目し、車輪の回転周期において受信電圧に特定の変化量が規則的に得られるか否かを装着輪か非装着輪かの判定基準としている。

この態様によれば、回転位相と受信電圧との対応関係の規則性に基づいて、装着輪であるのか非装着輪であるのかが判定される。すなわち、車輪の回転周期における特定の回転位相に対応した受信電圧の変化量を算出し、その変化量が特定の変化量を示す場合に、その送信元の車輪を装着輪と判定する。言い換えれば、受信電圧の変化量が特定の変化量を示さない場合には、その送信元の車輪は非装着輪と判定される。このような方法によれば、車両が置かれる環境にかかわらず、車輪情報の送信元である車輪が装着輪か非装着輪かを正確に判別することができる。

制御部は、各車輪の回転周期ごとに特定の回転位相となるタイミングを算出し、算出されたタイミングで発信機から送信要求信号を出力させてもよい。車体側受信機にて発生した受信電圧に基づいて車輪判別を行う場合、制御部は、その送信要求信号に応答して車輪状態検出ユニットから送信された信号を車体側受信機にて受け取ったときの受信電圧に基づいて判定処理を実行してよい。すなわち、制御部は、車輪状態検出ユニットから送信された信号を車体側受信機にて受信したときの受信電圧の変化量に基づいて装着輪か否かを判定してもよい。一方、車輪状態検出ユニットにて発生した受信電圧に基づいて車輪判別を行う場合、制御部は、車輪状態検出ユニットが送信要求信号を受信したときの受信電圧の情報を受け取り、その情報に基づいて判定処理を実行してよい。すなわち、車輪状態検出ユニットは、送信要求信号を受信したときの受信電圧の情報を送信し、制御部は、車輪状態検出ユニットから送信された受信電圧の変化量に基づいて装着輪か否かを判定してもよい。

より具体的には、制御部は、車輪速検出部が検出した車輪速の変化に応じて特定の回転位相となるタイミングを算出し、算出されたタイミングで送信要求信号を出力させてもよい。すなわち、車輪速によって回転周期が変化するため、制御部は、車輪速の変化に応じて上述した特定の回転位相となるタイミングを算出し、そのタイミングで送信要求信号を出力させるようにしてもよい。

本発明によれば、車両が置かれる環境にかかわらず、車輪情報の送信元である車輪が装着輪か非装着輪かを正確に判別することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車輪状態監視システムを模式的に示す図である。
車両１０の本体（車両本体）１２には、右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬおよびスペア車輪１４ＳＰ（以下、必要に応じて「車輪１４」と総称する）が設けられている。右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬは、車両本体１２に装着された装着輪であり、路面に設置して回転することにより車両を走行させる走行車輪として機能する。スペア車輪１４ＳＰは非装着輪であり、走行車輪のいずれかに異常が生じたときに備えて車両本体１２の例えばトランクルーム下方などに取り付けられている。車輪１４は、図示しないタイヤおよびホイールを有している。ホイールの外周部には円筒状に形成されたホイールリムが設けられ、ホイールリムの外周上にタイヤが組み付けられている。

車輪状態監視システム２００は、車輪情報取得システムとして機能し、車輪状態検出ユニット１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ（以下、必要に応じて「車輪状態検出ユニット１６」と総称する）、車体側受信機２０、発信機２２ｂ、２２ｄ（以下、必要に応じて「発信機２２」と総称する）、車輪速センサ２４および電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１００を備える。車輪状態検出ユニット１６ａは右前輪１４ＦＲに、車輪状態検出ユニット１６ｂは左前輪１４ＦＬに、車輪状態検出ユニット１６ｃは右後輪１４ＲＲに、車輪状態検出ユニット１６ｄは左後輪１４ＲＬに、車輪状態検出ユニット１６ｅはスペア車輪１４ＳＰに、それぞれ搭載される。本実施の形態においては、発信機２２ｂが車輪状態検出ユニット１６ｂに比較的近い左前方に設けられ、発信機２２ｄが車輪状態検出ユニット１６ｄに比較的近い左後方に設けられている。発信機２２ｂは、主として前輪側の車輪状態検出ユニット１６ａおよび１６ｂに対して送信要求信号を送信する発信機として構成されている。一方、発信機２２ｄは、主として後輪側の車輪状態検出ユニット１６ｃおよび１６ｄに対して送信要求信号を送信する発信機として構成されている。

車輪状態検出ユニット１６は、タイヤバルブおよびユニット本体部を有する。ユニット本体部は電池や基盤を内部に有し、基盤には後述する処理装置が設けられる。ユニット本体部は、この他にも後述する空気圧センサ、温度センサ、送信機、および受信機などを内部に有する。処理装置は、空気圧センサ、温度センサなどの検出結果から車輪情報を生成する。電池は、基盤の処理装置などに電力を供給する。このため、車輪状態検出ユニット１６は車両本体１２から電力の供給を受けることなく、タイヤ空気圧やタイヤ気室内温度の検出および車輪情報の無線送信を行うことが可能となっている。ユニット本体部はタイヤバルブの一端に固定される。車輪状態検出ユニット１６は、タイヤバルブがホイールリムに固定されることにより、車輪１４に取り付けられる。車輪状態検出ユニット１６は、車両本体１２からの送信要求に応じて車輪情報を送信する。車両本体１２は、イグニッションスイッチのオン後に実行される後述する車輪判別処理等を除き、例えば１分または数分に１回などの所定の周期で各車輪状態検出ユニット１６から車輪情報を取得するための送信要求信号を送信する。このような間欠駆動により電力消費を抑え、電池の長寿命化を図っている。

車体側受信機２０、発信機２２、車輪速センサ２４、報知部２８およびＥＣＵ１００は、車両本体１２に設けられている。ＥＣＵ１００はマイクロコンピュータを中心とする制御部として機能し、車輪状態検出ユニット１６から送信される車輪情報を取得してタイヤ空気圧を監視し、タイヤ空気圧が設定された基準値を下回る場合に、報知部２８を介して運転者に警報を報知する。報知部２８は、車両に搭載されたスピーカから音声により警報を出力してもよく、また液晶パネルなどの表示装置から警報を出力してもよい。

発信機２２は、ＥＣＵ１００からの指示に基づいて車輪情報の送信を要求する送信要求信号を無線で発信する。ＥＣＵ１００は、通常の車両情報の監視処理のみならず、後述する車輪判別処理においても発信機２２に送信要求信号を発信させる。車輪状態検出ユニット１６は、送信要求信号を受信すると、検出された車輪状態を車輪情報としてその受信したタイミングで強制的に送信する。

車体側受信機２０は、本実施の形態では車両のやや左方に配設され、車輪状態検出ユニット１６から無線送信された車輪情報を受信する。車体側受信機２０によって受信された車輪情報は、ＥＣＵ１００に出力される。ＥＣＵ１００は、受信された車輪情報が発信機２２からの送信要求信号に応答したものである場合、その車輪情報をもとに例えばタイヤ空気圧の状態を判定する。また、ＥＣＵ１００は、車輪判別処理において、その車輪情報を含む信号の受信電圧に基づき、送信元の車輪状態検出ユニット１６が走行車輪またはスペア車輪のいずれであるかを判定する。

車輪速センサ２４は、車輪速検出部として機能し、４つの車輪１４の各々の回転を検出して４つの車輪１４の各々について回転速度である車輪速を取得する。ＥＣＵ１００は、その４つの車輪速を取得し、さらにその平均値をとるなどして車両の速度である車速を取得する。

図２は、図１の車両に設けられる車輪の部分断面図である。
各車輪１４に含まれるタイヤ３０は、いわゆるランフラットタイヤであり、空気圧の低下時にランフラット走行を可能とするものである。タイヤ３０は、ビードコア３２が埋設された一対のビード部３４と、ビード部３４からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部３６と、両サイドウォール部３６間に延在するトレッド部３８とを含む。一対のビード部３４、一対のサイドウォール部３６およびトレッド部３８には、例えば１枚の繊維材からなるカーカス４０が埋設されており、トレッド部３８には、カーカス４０の外側に位置するようにベルト層４２が埋設されている。そして、各サイドウォール部３６には、インナーライナ４４の内側に位置するように補強ゴム４６が埋設されている。この補強ゴム４６は、高い剛性を有し、ホイール５０とタイヤ３０とにより画成されるタイヤ３０内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ３０の全体をホイール５０に対して支持し、それによってランフラット走行を可能とする。

各車輪１４には、タイヤ３０の空気圧調整用バルブとして機能する車輪状態検出ユニット１６が装着されている。車輪状態検出ユニット１６は、その検出部６１がタイヤ３０とホイール５０との間に形成された内部空間Ｓに配置されており、その内部空間Ｓに突出するとともに各種センサを収容して支持する樹脂製のケース６２と、ケース６２に一体に設けられた通気部６３とを含む。空気圧の調整の際には空気がこの通気部６３を介して内部空間Ｓに導入されるが、通常時においては通気部６３の先端部にバルブキャップ５８が装着されて通気が確実に遮断されている。車輪状態検出ユニット１６は、その通気部６３の部分がホイール５０のホイールリム５２に設けられた取付孔５４に弾性ゴムからなるグロメット５６、ワッシャおよびボルトを介して取り付けられる。このため、ケース６２は、通気部６３との接続部を支点に片持ち状に内部空間Ｓに配置されている。グロメット５６は、所定の剛性を有しており、タイヤ３０内を気密に保持する。また、バルブキャップ５８は、ホイールリム５２の外側に突出しており、このバルブキャップ５８を取り外して、図示しない弁口に空気供給装置のホースを接続することによりタイヤ３０内に空気を供給可能となる。

図３は、車輪状態監視システムにおける車両本体の機能ブロック図である。
車両本体１２は、車体側受信機２０、発信機２２、車輪速センサ２４、報知部２８およびＥＣＵ１００を備える。ＥＣＵ１００は、車両状態判定部１０２、発信制御部１０４、車輪情報取得部１０６、車輪情報判定部１０８、警報処理部１１０および記憶部１１２を備える。

車両状態判定部１０２は、例えば車輪速センサ２４からの検出値をもとに、車両が走行状態にあるか否かを判定する。その判定結果は、受信信号の送信元である車輪が走行車輪であるのかスペア車輪であるのかを判定する後述する車輪判定処理にも用いられる。

車両状態判定部１０２により車両状態が所定条件を満足していることが判定されると、発信制御部１０４が、発信機２２ｂおよび２２ｄを、車輪情報の送信要求信号を発信させるように制御する。例えば通常の車輪状態の監視制御においては、発信制御部１０４は、車速にかかわらず所定の時間間隔（例えば１分間隔）で発信機２２ｂおよび２２ｄから送信要求信号を順次発信させる。一方、車輪判定処理においては、図示しないイグニッションスイッチがオンにされてから車速が所定値以上、つまり車両走行中であることを条件に、所定の短い時間間隔（例えば１秒間隔）で発信機２２ｂおよび２２ｄから送信要求信号を順次発信させる。

発信機２２は、ＬＦ（Low Frequency）発信機であり、送信要求信号をＬＦ信号にのせて送信できる。発信機２２は、発信制御部１０４から送信指示をうけると、対応する車輪状態検出ユニット１６に対して送信要求信号を発信する。なお既述のように、本実施の形態では発信機２２ｂが前輪側の車輪状態検出ユニット１６ａおよび１６ｂに対して送信要求信号を送信し、発信機２２ｄが後輪側の車輪状態検出ユニット１６ｃおよび１６ｄに対して送信要求信号を送信する。しかし、スペア車輪１４ＳＰが右後輪１４ＲＲと左後輪１４ＲＬとの中間位置に配置されているため、発信機２２ｄからの送信要求信号は車輪状態検出ユニット１６ｅにも到達する。その結果、送信要求信号に応答してスペア車輪１４ＳＰからもその車輪情報を含む信号が出力されることになる。

車輪情報取得部１０６は、車輪状態検出ユニット１６から送信されて車体側受信機２０にて受信した信号から車輪情報を取得する。車輪情報には、タイヤ空気圧やタイヤ気室内温度等の情報が含まれる。車輪情報取得部１０６は、また、車輪判定処理に際して車体側受信機２０が信号を受信したときの受信電圧の情報を取得する。

車輪情報判定部１０８は、車体側受信機２０が信号を受信したときの送信元となる車輪を特定し、その情報を記憶部１１２に記憶させる。上述のように、発信機２２ｂが前輪側の車輪状態検出ユニット１６ａおよび１６ｂに対して送信要求信号を送信するため、車体側受信機２０は、その送信要求信号に対する応答信号を車輪状態検出ユニット１６ａ、１６ｂの双方から受信する。この場合、車輪状態検出ユニット１６ａ、１６ｂのそれぞれと発信機２２ｂとの距離の差が比較的大きいため、車体側受信機２０の受信電圧の振幅には明らかな差がある。このため、その差をもっていずれの車輪状態検出ユニットから送信された信号であるのかを正確に判定することができる。一方、発信機２２ｄは後輪側の車輪状態検出ユニット１６ｃおよび１６ｄに対して送信要求信号を送信するが、その送信要求信号はスペア車輪１４ＳＰの車輪状態検出ユニット１６ｅにも到達する。したがって、車体側受信機２０は、その送信要求信号に対する応答信号を車輪状態検出ユニット１６ｃ、１６ｄの双方のみならず、車輪状態検出ユニット１６ｅからも受信する。この場合、車輪状態検出ユニット１６ｃ、１６ｄのそれぞれと発信機２２ｄとの距離の差は比較的大きいが、その中間の距離に車輪状態検出ユニット１６ｅが存在する。このため、車両の走行環境によっては特に車輪状態検出ユニット１６ｃから送信された信号と車輪状態検出ユニット１６ｅから送信された信号との識別や、車輪状態検出ユニット１６ｄから送信された信号と車輪状態検出ユニット１６ｅから送信された信号との識別が困難となる可能性がある。そこで、その信号の送信元が車輪状態検出ユニット１６ｃ、１６ｄであるか、または車輪状態検出ユニット１６ｅであるか、つまり走行車輪であるのかスペア車輪１４ＳＰであるかを後述する車輪判定処理にて判定する。

警報処理部１１０は、各車輪状態検出ユニット１６から送信される車輪情報から、例えばタイヤ空気圧が予め設定した基準値を下回っているか否かを判定する。警報処理部１１０は、タイヤ空気圧が基準値を下回ったと判定すると、その旨を表す警報を報知部２８を介して出力する。

記憶部１１２は、各車輪状態検出ユニット１６の後述するユニットＩＤと、車輪状態検出ユニット１６の取付位置との対応表を格納している。タイヤ交換がなされたときには、後述する車輪判定処理を経て対応表の更新がなされる。

図４は、車輪状態検出ユニットの機能ブロック図である。
車輪状態検出ユニット１６は、車輪側受信機１７０、送信機１７２、空気圧センサ１７４、温度センサ１７６および処理装置１５０を備える。

空気圧センサ１７４および温度センサ１７６は、それぞれ車輪状態を検出する検出部として機能する。空気圧センサ１７４は、タイヤ気室の空気圧（以下、「タイヤ空気圧」という）を検出し、温度センサ１７６は、タイヤ気室の温度を検出する。空気圧センサ１７４および温度センサ１７６は処理装置１５０に接続されており、空気圧センサ１７４および温度センサ１７６による検出結果は処理装置１５０に出力される。送信機１７２は、車輪情報を車体側受信機２０に送信し、車輪側受信機１７０は、発信機２２から発信される送信要求信号を受信する。

処理装置１５０は、マイクロプロセッサによって構成され、要求信号取得部１５２、車輪情報生成部１５４、送信制御部１５６および記憶部１５８を有する。記憶部１５８は、各車輪状態検出ユニット１６を一意に識別するための識別情報として利用されるユニットＩＤを格納する。車輪情報生成部１５４は、空気圧センサ１７４および温度センサ１７６の検出結果を利用して、タイヤ空気圧情報およびタイヤ気室内温度情報（以下、「タイヤ空気圧情報等」ともいう）を取得する。車輪情報生成部１５４は、取得したタイヤ空気圧情報等を含む車輪情報を生成する。この車輪情報は、ユニットＩＤを含んだ所定のデータフォーマットで構成され、記憶部１５８に保持された後、送信制御部１５６からの送信指示により送信機１７２から送信される。

車輪情報生成部１５４は、車両本体１２からの送信要求に応じて車輪情報を生成する。この車輪情報は、送信制御部１５６の指示により送信機１７２から送信される。すなわち、車輪側受信機１７０が、発信機２２からの送信要求信号を受信すると、要求信号取得部１５２が、その送信要求信号を取得する。要求信号取得部１５２は、車輪情報を生成することを車輪情報生成部１５４に指示する。車輪情報生成部１５４は、空気圧センサ１７４および温度センサ１７６の検出結果を受け取り、タイヤ空気圧情報等を含む車輪情報を生成する。送信機１７２は、ＲＦ（Radio Frequency）送信機であり、車輪情報をＲＦ信号にのせて送信できる。送信機１７２は、送信制御部１５６から送信指示をうけると、車両本体１２に対して車輪情報を含む信号を送信する。

図３に戻り、送信要求に応じて送信機１７２から送信された信号が車体側受信機２０にて受信されると、車輪情報取得部１０６がこれを取得する。車輪情報判定部１０８は、その送信要求信号を出力した発信機の情報と車体側受信機２０の受信電圧の振幅の大きさとに基づき、このとき取得された車輪情報が、右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬ、スペア車輪１４ＳＰのいずれの車輪状態検出ユニット１６から送信されたものであるかを特定する。例えば、発信機２２ｂにより送信要求信号が出力されたものである場合、車体側受信機２０で受信した信号（ＲＦ信号）の受信電圧が予め設定された第１判定値よりも大きければ、左前輪１４ＦＬの車輪状態検出ユニット１６ｂから送信されたものであると判定する。一方、受信電圧がその第１判定値よりも小さければ、右前輪１４ＦＲの車輪状態検出ユニット１６ａから送信されたものであると判定する。この第１判定値については、両車輪状態検出ユニットからの受信信号を識別可能とする適切な値が、予め実験等を通じて設定される。

一方、発信機２２ｄにより送信要求信号が出力されたものである場合、車体側受信機２０で受信した信号の受信電圧が予め設定された第２判定値よりも大きければ、左後輪１４ＲＬの車輪状態検出ユニット１６ｄから送信されたものであると推定される。一方、受信電圧がその第２判定値よりも小さければ、右後輪１４ＲＲの車輪状態検出ユニット１６ｃから送信されたものであると推定される。この第２判定値についても適切な値が予め実験等を通じて設定されるが、第１判定値と同じ値が設定されてもよいし、異なる値が設定されてもよい。ただし、スペア車輪１４ＳＰの車輪状態検出ユニット１６ｅから送信される信号も存在するため、この第２判定値のみでは正確な判定を行うことができない。そこで、車輪情報判定部１０８は、取得された車輪情報が車輪状態検出ユニット１６ｅから送信されたものであるか否かを含めて判定する車輪判定処理を実行する。

なお、送信要求信号が発信機２２ｂにより出力されたものか、発信機２２ｄにより出力されたものであるのかについては、各発信機２２からの送信要求信号の出力タイミングを異ならせることで把握できる。しかし、高精度な識別を行うために、各発信機２２の識別情報を送り返す構成としてもよい。すなわち、発信機２２ｂ、２２ｄにそれぞれ発信機ＩＤを設定しておき、記憶部１１２が各発信機ＩＤとその設置位置との対応表を保持していてもよい。そして、発信機２２からの送信要求信号にその発信機ＩＤを含ませて送信し、車輪状態検出ユニット１６が車両情報とともにこれを送り返すように構成してもよい。

図５〜図７は、走行車輪かスペア車輪かを判定する車輪判定方法の説明図である。図５は、走行車輪からの受信電圧の車輪回転位相に対する変化の例を表している。横軸が車輪の回転位相を表し、縦軸が車体側受信機２０における受信電圧を表している。

車輪状態検出ユニット１６から送信される電波の強度はほぼ一定であるため、本来ならば車輪の回転位相によらず受信電圧はほぼ一定となるはずである。しかし、車輪が１回転（３６０°回転）する間に車輪状態検出ユニット１６の位置が変化するため、その瞬間的な位置関係によっては車輪状態検出ユニット１６から車体側受信機２０への電波の伝搬経路に遮蔽物や反射物が介在することがある。その結果、ある回転位相（位相角）で受信電圧の落ち込み（極値）が発生する。図示の例では、受信電圧が最大値をとるある基準位置から車輪が８０°程度回転したとき、２４０°程度回転したときのそれぞれにおいて、受信電圧の落ち込みが発生している。

図６は、走行車輪からの受信電圧の変化とスペア車輪からの受信電圧の変化の例を表している。横軸が走行車輪の回転位相を表し、縦軸が車体側受信機２０における受信電圧を表している。図中実線は周囲環境の影響がない場合の走行車輪からの受信電圧の変化を表し、図中破線は周囲環境の影響がある場合の走行車輪からの受信電圧の変化を表している。図中一点鎖線は周囲環境の影響がない場合のスペア車輪からの受信電圧の変化を表し、二点鎖線は周囲環境の影響がある場合のスペア車輪からの受信電圧の変化を表している。図中点線は受信電圧のサンプリング周期を表している。なお、スペア車輪は回転しないが、説明の便宜上、走行車輪の回転位相を基準とした受信電圧の変化が示されている。

上述した受信電圧の変化は、車輪の回転による車輪状態検出ユニット１６の変位によるものであるため、走行車輪１４ＦＲ〜１４ＲＬ（単に「走行車輪」ともいう）については各車輪ごとに回転周期単位でほぼ同様の変化を繰り返すことになる。したがって、例えば車輪の回転位相がθ１のときの受信電圧とθ２のときの受信電圧との変化量Δｄは、基本的に回転ごとにほぼ一定の値をとると推定される。これに対し、スペア車輪１４ＳＰは回転しないため、その受信電圧は回転位相によらずほぼ一定値となる。周囲環境の影響がない場合においては、例えば回転位相がθ０のときのように、走行車輪とスペア車輪１４ＳＰとの受信電圧の差は大きくなり、両者の識別も容易となる。

しかし、例えば図示のように回転位相がθ３のときに周囲環境の変化が生じた場合、スペア車輪１４ＳＰにおいてもその前後で変化量が発生する。しかも、回転位相がθ４のときのように走行車輪からの受信電圧に落ち込みが発生した場合、スペア車輪１４ＳＰからの受信電圧との差は小さくなり、両者を識別するのが困難となる。しかし、スペア車輪１４ＳＰからの受信電圧は、車輪の回転位相とは無関係であるため、走行車輪のような周期的な変化は現れない。本実施の形態ではこの点に着目し、車輪の回転周期ごとに受信電圧が特定の変化量を示すものを走行車輪と判定し、その周期的な変化のないものをスペア車輪１４ＳＰと判定する。

図７は、車速の変化による受信電圧の変化の様子を時系列的に表している。（Ａ）は、車速がある速度Ｖ１のときの受信電圧の変化の例を表している。（Ｂ）は、車速が速度Ｖ１よりも高いときの受信電圧の変化の例を表している。各図の横軸は時間を表し、縦軸は受信電圧を表している。図中実線は走行車輪からの受信電圧の変化を表し、一点鎖線がスペア車輪からの受信電圧の変化を表している。

同図（Ａ）に示すように、車速が一定の場合、走行車輪についてはその回転周期Ｔ１ごとの受信電圧の変化量Δｄがほぼ一定となる。同図において、時刻ｔ１，ｔ２１，ｔ３１はいずれも走行車輪の回転位相（回転位相）θ１に対応しており、時刻ｔ２，ｔ２２，ｔ３２はいずれも回転位相θ２に対応している。一方、同図（Ｂ）に示すように車速が高くなって回転周期がＴ２（＜Ｔ１）になっても、同じ回転位相θ１、θ２に着目すれば、受信電圧の変化量はほぼ同じとなる。同図において、時刻ｔ４１，ｔ５１，ｔ６１はいずれも走行車輪の回転位相θ１に対応しており、時刻ｔ４２，ｔ５２，ｔ６２はいずれも回転位相θ２に対応している。このため、車速に応じて回転位相を算出し、同じ回転位相において受信電圧を取得すれば、走行車輪についてはほぼ受信電圧の変化量はほぼ同じになる。誤差の範囲を考慮しても、実質的に特定の変化量となる。

一方、スペア車輪１４ＳＰについては、走行車輪の回転周期は関係しない。車両の周囲環境の影響の有無により受信電圧の絶対値が変化しても、その変化量そのものは実質的にゼロとなる。図示の例では、時刻ｔｘおよびｔｙにおいてそれぞれ周囲環境の変化が生じているが、その前後を除けばその変化量は実質的にゼロとなる。したがって、同じ回転位相θ１、θ２において受信電圧を取得し、その受信電圧の変化量が回転周期ごとに特定の変化量Δｄを示せば走行車輪と判定することができ、特定の変化量Δｄを示さなければスペア車輪１４ＳＰと判定することができる。ただし、本実施の形態の回転位相θ１、θ２としては、受信電圧が極値や最大値、最小値をとらない位相が設定される。

次に、車輪判定処理の流れについて説明する。図８〜図１０は、車輪判定処理の流れを表すフローチャートである。図８および図９は、車両本体１２のＥＣＵ１００が実行する処理を表している。図１０は、車輪状態検出ユニット１６の処理装置１５０が実行する処理を表している。本処理は、車両において図示しないイグニッションスイッチがオンにされるごとに繰り返し実行される。なお、通常の車輪情報の監視処理は本実施の形態の主要部ではないため、その説明については省略する。

図８に示すように、まず、車輪情報判定部１０８が、走行車輪とスペア車輪とを識別するための車輪判定が既に完了しているか否かを判定する（Ｓ１０）。車輪判定が未完了であれば（Ｓ１０のＮ）、車両状態判定部１０２が、車輪速センサ２４の出力信号に基づき車速がゼロよりも大きい、つまり車両走行中であるか否かを判定する（Ｓ１２）。車両走行中であれば（Ｓ１２のＹ）、発信制御部１０４が車輪状態検出ユニット１６へ向けて送信要求信号を発信する送信要求タイミングであるか否かを算出する（Ｓ１４）。この送信要求タイミングは、上述の例でいえば車輪の回転位相が特定の回転位相θ１およびθ２のいずれかとなるタイミングである。判定対象となる車輪の現在の回転位相は、現在の車速に基づく走行車輪の回転速度と、その車輪が基準位置を経過してからの時間から算出される。なお、基準位置については、例えば車両走行開始時のいずれかの車輪からの受信電圧のピーク位置等に基づいて設定される。

送信要求タイミングになると（Ｓ１４のＹ）、発信制御部１０４が、判定対象となる車輪に対応する発信機２２を介して送信要求信号を発信させる（Ｓ１６）。つまり、前輪への送信要求タイミングである場合には発信機２２ｂから送信要求信号が出力され、後輪への送信要求タイミングである場合には発信機２２ｄから送信要求信号が出力される。

この送信要求に応じて判定対象となる車輪の車輪状態検出ユニット１６から車輪情報が送信され、車体側受信機２０にてこれが受信されると（Ｓ１８のＹ）、車輪情報判定部１０８が、その受信電圧情報を記憶部１１２の所定の記憶領域に記憶させる（Ｓ２０）。例えば、上述した回転位相θ１における受信電圧情報が記憶される。同様にＳ１０〜Ｓ２０の処理が繰り返されることにより、上述した回転位相θ２における受信電圧情報も記憶される。このようにして回転周期の特定の回転位相θ１，θ２の受信電圧の組が検出された後、その変化量が特定の変化量Δｄを示すか否かを判定するために、次回以降の回転周期においても同様の処理が繰り返される。このようにして複数の回転周期において同位相の受信電圧の組が検出されると、車輪情報判定部１０８は、送信情報の受信完了とし（Ｓ２２のＹ）、次述する車輪判別処理を実行する（Ｓ２４）。

なお、Ｓ１０において既に車輪判定が完了していれば（Ｓ１０のＹ）、そのまま処理を終了する。また、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１８、Ｓ２２のいずれかにおいて否定判定された場合には（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１８またはＳ２２のＮ）、一旦処理を終了する。

車輪判別処理においては、図９に示すように、車輪情報判定部１０８が、Ｓ２０にて記憶した受信電圧情報を記憶部１１２から読み出し、複数の回転周期における同位相の受信電圧の変化量をそれぞれ算出する。つまり、各回転周期における特定の回転位相θ１，θ２についてその受信電圧の変化量を算出する（Ｓ３０）。そして、その変化量差が特定の変化量Δｄを示す場合に（Ｓ３２のＹ）、判定対象となる車輪は走行車輪であると判定する（Ｓ３４）。一方、Ｓ３２において特定の変化量Δｄを示さない場合には（Ｓ３２のＮ）、判定対象となる車輪はスペア車輪１４ＳＰであると判定する（Ｓ３６）。なお、このように走行車輪とスペア車輪１４ＳＰとを判別するのは、基本的には上述のように後輪についてのみでよい。このとき走行車輪であると判定された場合、それが左右いずれの車輪であるかについては、受信電圧が上記第２判定値よりも大きいか小さいかによって判定することができる。

以上のようにして走行車輪かスペア車輪１４ＳＰかが判定されると、車輪情報判定部１０８は、その車輪のユニットＩＤと車輪の設置位置とを対応づけ、その情報を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ３８）。

一方、車輪状態検出ユニット１６においては、図１０に示すように、車両本体１２からの送信要求信号を受信しない間は（Ｓ４０のＮ）、待機状態となる。車輪側受信機１７０が送信要求信号を受信すると（Ｓ４０のＹ）、要求信号取得部１５２がこれを取得する。そして、車輪情報生成部１５４が車両情報を生成し、送信制御部１５６が送信機１７２を介して直ちに車輪情報を送信させる（Ｓ４２）。

以上に説明したように、本実施の形態の車輪判定処理によれば、走行車輪における回転位相と受信電圧との対応関係の規則性に着目し、その規則性が得られる車輪が走行車輪と判定され、その規則性が得られない車輪がスペア車輪と判定される。このような規則性の有無は周囲環境の有無にかかわらず基本的に判定可能である。このため、車両が置かれる環境にかかわらず、車輪情報の送信元である車輪が走行車輪かスペア車輪かを正確に判別することができる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上記実施の形態では、送信要求に応じて車輪状態検出ユニット１６から送信された信号（ＲＦ信号）を車体側受信機２０にて受信した際に発生した受信電圧に基づいて車輪判定を行う例を示した。変形例においては、送信要求信号（ＬＦ信号）を受け取った車輪側受信機１７０にて発生した受信電圧に基づいて車輪判定を行うようにしてもよい。その場合、車両本体１２からの送信要求信号に応答する形で、車輪状態検出ユニット１６からその受信電圧情報が返信されることになる。

上記実施の形態では、送信要求に応じて車輪状態検出ユニット１６から送信される信号に車両情報を含めた例を示した。変形例においては、車両情報を含まない車輪判別専用の信号を送信させるようにしてもよい。

上記実施の形態では、車輪の回転周期において特定の回転位相θ１とθ２との変化量に基づいて判定処置を行う例を示した。変形例においては、さらに別の回転位相θ２１とθ２２との変化量についても算出し、双方の変化量がそれぞれに設定された特定の変化量を示すか否かにより走行車輪か否かを判定するようにしてもよい。このように、判定基準となる回転位相の組を複数設定することにより、その判定精度をさらに向上させることができる。

なお、上記実施の形態では述べなかったが、判定処理を行う際の車速を小さくしたほうが演算過程において車両が周囲環境の変化を受けにくくなり、判定精度を向上させることができる。したがって、そのような判定精度を向上させる基準速度を予め設定し、その基準速度以下の車速下において判定処理を行うようにしてもよい。また、発信機２２を送信および受信の機能を兼ね備えた送受信機として構成してもよい。

本発明の実施の形態に係る車輪状態監視システムを模式的に示す図である。 図１の車両に設けられる車輪の部分断面図である。 車輪状態監視システムにおける車両本体の機能ブロック図である。 車輪状態検出ユニットの機能ブロック図である。 走行車輪かスペア車輪かを判定する車輪判定方法の説明図である。 走行車輪かスペア車輪かを判定する車輪判定方法の説明図である。 走行車輪かスペア車輪かを判定する車輪判定方法の説明図である。 車輪判定処理の流れを表すフローチャートである。 車輪判定処理の流れを表すフローチャートである。 車輪判定処理の流れを表すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車両本体、 １４ 車輪、 １４ＳＰ スペア車輪、 １６ 車輪状態検出ユニット、 ２０ 車体側受信機、 ２２ 発信機、 ２４ 車輪速センサ、 ３０ タイヤ、 １００ ＥＣＵ、 １０２ 車両状態判定部、 １０４ 発信制御部、 １０６ 車輪情報取得部、 １０８ 車輪情報判定部、 １１０ 警報処理部、 １１２ 記憶部、 １５０ 処理装置、 １５２ 要求信号取得部、 １５４ 車輪情報生成部、 １５６ 送信制御部、 １５８ 記憶部、 １７０ 車輪側受信機、 １７２ 送信機、 １７４ 空気圧センサ、 １７６ 温度センサ、 ２００ 車輪状態監視システム。

Claims (5)

1. 複数の車輪のそれぞれに設けられ、対応する車輪の車輪状態を検出して車輪情報として無線で送信する車輪状態検出ユニットと、
   前記複数の車輪が装着される車両本体に設けられ、車輪情報の送信要求信号を無線で発信する発信機と、
   前記車両本体に設けられ、前記車輪状態検出ユニットから無線で送信された車輪情報を受信する車体側受信機と、
   前記車両本体に設けられ、前記発信機を介した送信要求信号の出力タイミングを制御するとともに、前記車体側受信機にて受信された信号から前記車輪情報を取得する制御部と、を備え、
   前記制御部は、車両走行時に各車輪に対して複数の回転周期にわたり複数の特定の回転位相に対応するタイミングでそれぞれ送信要求信号を出力させ、その応答として前記車輪状態検出ユニットから送信されてきた信号から得られる各タイミング間の受信電圧の変化量を取得し、その複数の回転周期における受信電圧の変化量が特定の変化量を示す場合に、その送信元の車輪を装着輪と判定することを特徴とする車輪情報取得システム。
2. 前記制御部は、各車輪の回転周期ごとに前記特定の回転位相となるタイミングを算出し、算出されたタイミングで送信要求信号を出力させることを特徴とする請求項１に記載の車輪情報取得システム。
3. 各車輪の車輪速を検出する車輪検出部を備え、
   前記制御部は、車輪速の変化に応じて前記特定の回転位相となるタイミングを算出し、算出されたタイミングで送信要求信号を出力させることを特徴とする請求項２に記載の車輪情報取得システム。
4. 前記制御部は、前記車輪状態検出ユニットから送信された信号を前記車体側受信機にて受信したときの受信電圧の変化量に基づいて判定処理を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車輪情報取得システム。
5. 前記車輪状態検出ユニットは、前記送信要求信号を受信したときの受信電圧の情報を送信し、
   前記制御部は、前記車輪状態検出ユニットから送信された受信電圧の変化量に基づいて判定処理を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車輪情報取得システム。

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