JP2010122023A

JP2010122023A - タイヤ空気圧モニター装置およびタイヤ空気圧モニター方法

Info

Publication number: JP2010122023A
Application number: JP2008295007A
Authority: JP
Inventors: Masashi Terada; 昌司寺田; Kazuo Sakaguchi; 一夫坂口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-19
Also published as: JP5182030B2

Abstract

【課題】送信機の車輪位置を精度良く判別できるタイヤ空気圧モニター装置およびタイヤ空気圧モニター方法を提供する。
【解決手段】各車輪FL,FR,RL,RRの回転位置を車輪側と車体側とでそれぞれ検出すると共に、車輪側で検出した回転位置をセンサIDと共に無線信号にて受信機３へ送信し、送信機２ａから受信した回転位置と、この回転位置を受信したときに車体側で検出した各車輪の回転位置との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に相対角度変化が最も小さな回転位置を検出した車輪位置を当該送信機２ａの車輪位置と判別し、車輪位置を判別した送信機２ａから受信したセンサIDを、当該車輪位置のタイヤのセンサIDとしてメモリ１１への記憶更新により登録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各タイヤの車両に対する取り付け位置である車輪位置を判別し、車輪位置に対応して個別にタイヤ識別符号(ID:identification)の登録を行うタイヤ空気圧モニター装置およびタイヤ空気圧モニター方法の技術分野に属する。

特許文献１には、各タイヤに傾斜センサを設けて車輪位置に対応する回転角度を傾斜角としてそれぞれ登録しておき、傾斜センサによって検出される傾斜角と、登録されている車輪位置と傾斜角との対応関係とに基づいて、タイヤに取り付けた送信機の車輪位置を判別する技術が開示されている。
特開２００７−２４５９８２号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、走行時の４輪の回転数が常に一致する場合には成立するが、実際は旋回時の内外輪差や車輪のロックおよびスリップ等によって４輪の回転数は一致しないため、送信機の車輪位置を精度良く判別できないという問題があった。

本発明の目的は、送信機の車輪位置を精度良く判別できるタイヤ空気圧モニター装置およびタイヤ空気圧モニター方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、各車輪の回転角度を車輪側と車体側とでそれぞれ検出すると共に、車輪側で検出した回転角度をタイヤ識別符号と共に無線信号にて受信機へ送信し、送信機から受信した回転角度と、この回転角度を受信したときに車体側で検出した各車輪の回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に相対角度変化が最も小さな回転角度を検出した車輪位置を当該送信機の車輪位置と判別し、車輪位置を判別した送信機から受信したタイヤ識別符号を、当該車輪位置のタイヤのタイヤ識別符号としてメモリへの記憶更新により登録する。

同一車輪で車輪側と車体側とで同時に検出した車輪の回転角度は、走行距離にかかわらず常に一致するため、本発明のように所定距離走行後に車輪側と車体側で同時に検出した回転角度変化が最も小さな回転角度を検出した車輪位置を当該送信機の車輪位置と判別することで、送信機の車輪位置を精度良く判別できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例を用いて説明する。

図１は、実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の構成図である。
各タイヤ（左前輪タイヤFL,右前輪タイヤFR,左後輪タイヤRL,右後輪タイヤRR）に設けられたTPMS(Tire Pressure Monitoring System)センサ（タイヤ空気圧検出手段，圧力センサ，車輪側回転角度検出手段）２（左前輪TPMSセンサ2FL,右前輪TPMSセンサ2FR,左後輪TPMSセンサ2RL,右後輪TPMSセンサ2RR）は、各タイヤFL,FR,RL,RRの空気バルブ（不図示）位置に取り付けており、タイヤの空気圧とタイヤの回転方向（遠心方向と垂直方向）の加速度を検出する。

つまり、タイヤの回転方向に加減速が発生していない一定速走行時、タイヤの回転方向に作用する加速度はタイヤ真上または真下の場合0[G]となる。また、車両前後方向（図１の左右方向）の場合はそれぞれ1[G]または-1[G]となる。TPMSセンサ２は、電波を出力する送信機２ａを有し、送信機２ａから電波でTPMSデータを出力する。TPMSデータは、センサID（タイヤ識別符号）、タイヤの空気圧および回転角度（車輪の回転角度に相当する加速度信号）を含む。

受信機３は、TPMSセンサ２から出力した電波を受信してデコード（符号化されて送られたデータを復号）し、TPMSECU１へ出力する。
TPMSECU１は、TPMSセンサ２からのTPMSデータと操舵角センサ８からの操舵角、各車輪速センサ（車体側回転角度検出手段）４，５，６，７からの各車輪速、自動変速機(AT)９からのレンジ信号等を入力し、これらの情報に基づいて各TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRの位置を判別する。
ディスプレイ１５には、各車輪位置にタイヤ空気圧を表示させる。

図２は、実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の制御ブロック図である。
TPMSセンサ２は、センサID、タイヤ空気圧および回転方向加速度を電波で送信する。受信機３は、受信したTPMSセンサ２からの電波をデコードしてTPMSECU１へ出力する。
車輪速センサ４〜７は、ロータ歯パルサ（不図示）をカウントし、車輪速パルスとしてTPMSECU１へ出力する。操舵角センサ８は、ハンドルの操舵角を検出し、TPMSECU１へ出力する。AT９は、レンジ信号をTPMSECU１へ出力する。

TPMSECU１は、車輪位置判断部（車輪位置判別手段）１０と、メモリ１１と、車輪位置・空気圧表示／警報処理部１２とを有する。

車輪位置判断部１０は、センサID、回転方向加速度、空気圧、各車輪速パルス、操舵角およびレンジ信号に基づいて、各センサIDがどの車輪位置にあるのかを判別し、メモリ１１に記憶した登録済みIDおよび登録済み位置情報の更新による自動ID登録を行う。

車輪位置・空気圧表示／警報処理部１２は、車輪位置判断部１０の判断結果に基づいて、ディスプレイ１５に各車輪位置のタイヤ空気圧を表示させる。また、タイヤ空気圧の低下またはタイヤ内温度の異常上昇を判断した場合には、ディスプレイ１５に警報を表示する。

図３は、実施例１の車輪位置判断部１０の制御ブロック図である。
サンプリングバッファ１０ａは、それぞれのセンサIDとそのセンサIDを受信したときに各車輪速センサ４〜７が出力した車輪速パルスから求まるロータ歯数を記憶し、初期値として保存する。ここで、「ロータ歯数」とは、ID受信時に車輪速センサ4から７がロータ歯パルサのどの歯をカウントしているか、すなわち、ID受信時の車輪の回転角度を表すもので、例えば、所定時刻からの車輪速パルスのカウント数（＝累積歯数）をタイヤ１回転分のカウント数（＝１回転分の歯数）で割ることで算出できる。

サンプリングバッファ１０ｂは、所定距離走行後、各車輪の回転角度がある程度ばらついた後、サンプリングバッファ１０ａに保存した初期値と照合するためのセンサIDと歯数を記憶する。サンプリングバッファ１０ｂに記憶するセンサIDと歯数は、センサIDを受信する毎に更新する。

車輪位置判断ブロック１０ｃでは、サンプリングバッファ１０ａに保存した初期値とサンプリングバッファ１０ｂに保存したセンサIDと歯数とを比較し、一致するセンサIDと各輪の歯数の組み合わせを判定し、各センサIDがどの車輪位置にあるのかを判別する。

回転角度情報取得可否判定ブロック１０ｄでは、車両の前後方向加速度、操舵角やレンジ信号に基づいて各車輪速パルスの取得可否判断を行う。車輪位置判断部１０は、回転角度情報取得可否判定ブロック１０ｄが取得許可している場合のみセンサIDとロータ歯数を記憶する。

［回転角度情報取得可否判断処理］
図４は、実施例１の回転角度情報取得可否判定ブロック１０ｄで実行する回転角度情報取得可否判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、所定の演算周期で繰り返し実行する。

ステップS1では、各車輪速センサ４〜７から得られた各車輪速から車速（車体速）を算出し、算出した車速が0km/hよりも高いか否か、すなわち、車両が走行中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。車速は、例えば、従動輪である後輪RL,RRの車輪速の平均値とする。

ステップS2では、車両の前後方向加速度の絶対値が10m/s²よりも小さいか否か、すなわち車両がほぼ一定速で走行中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。ここで、車両の前後方向加速度は、例えば、車速の単位時間当たりの変化量から算出する。

ステップS3では、操舵角センサ８から得られた操舵角が10degよりも小さいか否か、すなわち、直線走行中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。

ステップS4では、AT９からのレンジ信号がDレンジ信号であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。

ステップS5では、車輪位置取得許可フラグK=1（許可）とし、リターンへ移行する。
ステップS6では、車輪位置取得許可フラグK=0（不許可）とし、リターンへ移行する。

すなわち、回転角度情報取得可否判断処理では、Dレンジで一定速直線走行している場合に限り、車輪位置取得許可フラグKをセットして回転角度取得を許可し、それ以外の場合（旋回時、加減速時）は車輪位置取得許可フラグKをリセットして回転角度取得を不許可とする。

［回転角度同期データ受信処理／車輪位置確定処理］
図５，６は、実施例１の車輪位置判断部１０で実行する回転角度同期データ受信処理および車輪位置確定処理の流れを示すフローチャートで、図５のステップS7〜ステップS13は回転角度同期データ受信処理部分であり、図６のステップS14〜ステップS23は車輪位置確定処理部分である。これらの処理は、所定の演算周期で繰り返し実行する。

まず、図５の回転角度同期データ受信処理から説明する。
ステップS7では、TPMSセンサ２から出力したTPMSデータ（センサID、タイヤの空気圧および回転方向加速度）を受信し、ステップS8へ移行する。

ステップS8では、車輪位置取得許可フラグK=1（許可）であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS9へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。

ステップS9では、TPMSセンサ信号受信時の各輪の歯数をサンプリングバッファ１０ａに保存し、ステップS10へ移行する。

ステップS10では、サンプリングバッファ１０ａに保存したセンサIDが４輪分揃ったか否かを判定する。YESの場合にはステップS11へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。

ステップS11では、サンプリングバッファ１０ａに保存した４つのセンサIDは、メモリ１１に記憶した登録済みセンサIDと同じであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS13へ移行し、NOの場合にはステップS12へ移行する。

ステップS12では、センサIDは４個であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合にはステップS14（図６）へ移行する。
ステップS13では、各車輪速センサ４〜７から入力した歯数を保存し、ステップS14（図６）へ移行する。

続いて、図６の車輪位置確定処理を説明する。
ステップS14では、TPMSセンサ２から出力したTPMSデータ（センサID、タイヤの空気圧および回転方向加速度）を受信し、ステップS15へ移行する。

ステップS15では、車輪位置取得許可フラグK=1（許可）であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS16へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

ステップS16では、ステップS14で受信したセンサIDが新規のセンサIDか否かを、同期済みIDと同じか否かにより判定する。YESの場合には新規のIDではないと判定してステップS17へ移行し、NOの場合には新規のIDであると判定してステップS11（図５）へ移行する。

ステップS17では、TPMSセンサ信号受信時の各輪の歯数をサンプリングバッファ１０ｂに読み込み、ステップS18へ移行する。

ステップS18では、サンプリングバッファ１０ａに保存した初期値とステップS17でサンプリングバッファ１０ｂに読み込んだ候補輪の歯数とをセンサID毎に比較し、一致しない輪があるか否かを判定する。YESの場合にはステップS19へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

初期値との比較には、バラツキ許容値を用いる。初期値に対するバラツキ（歯数差）がバラツキ許容値以内の場合には、一致と判定し、初期値に対するバラツキがバラツキ許容値を超える場合には、不一致と判定する。バラツキ許容値は、図７，８に示すように、車速またはタイヤの空気圧に応じて可変としても良い。

図７は、実施例１の車速に応じたバラツキ許容値の設定マップであり、バラツキ許容値は、車速が低くなるほど減少させる。例えば、車輪速センサの総ロータ歯数が46である場合、車速50k/h以上ではバラツキ許容値を12/46とし、車速が低くなるほどバラツキ許容値を減少させ、車速3km/hではバラツキ許容値を1/46とする。

図８は、実施例１のタイヤの空気圧に空気圧に応じたバラツキ許容値の設定マップであり、バラツキ許容値は、適正圧との偏差が大きくなるほど減少させる。例えば、車輪速センサのロータ歯数が46である場合、適正圧との偏差(%)が±25%のときのバラツキ許容値を1/46とし、偏差(%)が小さくなるほどバラツキ許容値を増加させる。

なお、車速とタイヤの空気圧を共に考慮し、例えば、最小値1/46、最大値12/46の間で車速が低くなるほど、かつ、タイヤの空気圧の適正圧との偏差が大きくなるほどバラツキ許容値を減少させても良い。

ステップS19では、ステップS18で一致しないと判定した輪を候補から削除し、ステップS20へ移行する。

ステップS20では、候補輪が残り１輪であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS21へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

ステップS21では、残った候補輪の車輪位置を当該TPMSセンサ２の車輪位置として確定し、ステップS21へ移行する。

ステップS22では、４つのTPMSセンサ（左前輪TPMSセンサ2FL,右前輪TPMSセンサ2FR,左後輪TPMSセンサ2RL,右後輪TPMSセンサ2RR）の車輪位置が全て確定したか否かを判定する。YESの場合にはステップS23へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

ステップS23では、メモリ１１に記憶した登録済みIDおよび登録済み位置情報の更新による自動ID登録を行うと共に、ディスプレイ１５に更新後のタイヤ空気圧情報を表示し、リターンへ移行する（タイヤ識別符号登録手段に相当）。

すなわち、回転角度同期データ受信処理では、各TPMSセンサを取り付けた車輪位置を判別するための初期値である車輪速センサ４〜７の歯数を記憶する。続いて、車輪位置確定処理では、初期値と所定距離走行後の歯数とを比較し、候補輪（初めは４輪全てが候補輪である。）の中から不一致輪（歯数が不一致となった輪）を削除していき、最後まで残った候補輪を当該TPMSセンサの車輪位置として確定する。この処理を全てのTPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRについて実施後、自動ID登録を行ってメモリ１１を更新する。

次に、作用を説明する。
［TPMSセンサと車輪速センサによる車輪位置の判別作用］
実施例１では、一定速で直進走行中に各TPMSセンサ２の出力と各車輪速センサ４〜７の車輪速パルスとの同期を取る。
一定速走行中、TPMSセンサ２により検出されるタイヤの回転方向加速度は、
gθ=cosθ（θは、水平方向に対するTPMSセンサ２の角度）
となり、図９に示すように、車輪の回転に応じて1G→0G→-1G→0G→1Gを繰り返す。

そこで、実施例１では、TPMSセンサ２において、図１０のようにTPMSセンサ２に作用する回転方向加速度が上下方向（鉛直方向）となるタイミング、すなわち、回転方向加速度が1Gもしくは-1GとなったタイミングでTPMSデータを送信するものとし、TPMSECU１がこれを受信したタイミングで車輪速センサ４〜７から出力した車輪速パルスから得られる歯数を共に記憶する。

その後、車両が旋回や加減速を繰り返すことで、各TPMSセンサ２の出力に対する各車輪速パルスから得られる歯数の関係が変化し、あるTPMSセンサ２の出力に対して、各車輪速センサ４〜７の出力から得られる回転角度のうち１輪だけ回転角度がずれない輪があらわれる。

つまり、各車輪の回転数は、カーブ走行時の内外輪差、車輪のロックおよびスリップ、タイヤ空気圧差によって変化するが、TPMSセンサ２と車輪速センサ（のロータ歯）は一体に回転するため、あるTPMSセンサ２の出力周期に対し、同一輪の車輪速センサの出力周期は、車輪速、カーブやタイヤ空気圧等に影響を受けず、常に同期（一致）する。

そこで、実施例１のタイヤ空気圧モニター装置では、あるTPMSセンサ２が所定の回転角度を示す信号（加速度信号1Gまたは-1G）を出力したときに同一輪の車輪速センサが出力する車輪速パルスから求まる車輪の回転角度は走行状態にかかわらず常に一致することを利用し、各TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRの車輪位置を判別しようとするものである。

具体例を示すと、車速3km/h（バラツキ許容値1）、車輪位置取得許可フラグK=1を前提とし、あるセンサID(ID=1)のTPMSデータを出力したとき、各車輪速センサ４〜７から歯数FL=14,FR=2,RL=31,RR=43を読み込み、初期値としてサンプリングバッファ１０ａに保存する。

続いて、同一IDのTPMSセンサが加速度信号1Gを出力する毎に各歯数をサンプリングバッファ１０ｂに読み込み、初期値との比較を行う。例えば、各歯数FL=14,FR=2,RL=31,RR=40である場合、右後輪RRの歯数40が初期値RR=43±1を超えているため、右後輪RRを車輪位置候補から除外する。

次に、各歯数FL=14,FR=5,RL=29である場合、右前輪FRの歯数5が初期値FR=2±1を超え、左後輪RLの歯数29が初期値RL=31±1を超えているため、右前輪FRおよび左後輪RLを車輪位置候補から除外する。

これにより、車輪位置候補として左前輪FLのみが残るため、左前輪FLを当該TPMSセンサの車輪位置として確定する。
残り３つのセンサIDについても上記手順により車輪位置を確定することで、各TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRの精度良く車輪位置を判別できる。

［バラツキ許容値変更作用］
実施例１では、車速が低いほどバラツキ許容値を減少させる。これは、高速走行時よりも低速走行時の方がカーブの旋回半径が小さく、各輪の車輪速差が発生しやすいためである。低車速時にバラツキ許容値を小さくすることで、車輪位置を精度良く早期に確定できる。

また、実施例１では、タイヤの空気圧が適正圧から外れている場合、適正値との偏差が大きいほどバラツキ許容値を減少させる。これは、空気圧が適正圧から外れている場合、タイヤの動半径が変化し、各輪の車輪速差が発生しやすいためである。また、異常をより早期に知らせる必要があるからである。タイヤの空気圧が異常である場合にはバラツキ許容値を小さくすることで、車輪位置を精度良く早期に確定でき、ドライバにどの車輪位置のタイヤ空気圧が異常であるのかを迅速に知らせることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のタイヤ空気圧モニター装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 各車輪FL,FR,RL,RRに装着したタイヤにそれぞれ取り付け、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ（TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RR）と、車輪の回転角度を検出する車輪側回転角度検出手段（TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RR）と、検出したタイヤ空気圧と車輪の回転角度を各タイヤ個別のセンサIDと共に無線信号にて送信する送信機２ａと、を有するTPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRと、車体側に取り付け、TPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRから送られる無線信号を受信する受信機３と、各車輪FL,FR,RL,RRに対応して車体側に取り付け、対応する車輪の回転角度を検出する車輪速センサ４〜７と、送信機２ａから受信した回転角度と、この回転角度を受信したときに各車輪速センサ４〜７から入力した各回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に相対角度変化が最も小さな回転角度を出力した車輪速センサ４〜７の車輪位置を当該送信機２ａの車輪位置と判別する車輪位置判断部１０と、車輪位置判断部１０により車輪位置を判別した送信機２ａから受信したセンサIDを、当該車輪位置のタイヤのセンサIDとしてメモリ１１への記憶更新により登録するタイヤ識別符号登録手段（ステップS23）と、を備えた。これにより、送信機２ａの車輪位置を精度良く判別できる。

(2) 車輪位置判断部１０は、車両の走行時、送信機２ａから所定の回転方向加速度（1Gまたは-1G）を受信したときに各車輪速センサ４〜７から入力した各歯数を初期値として記憶し、所定距離走行後に送信機２ａから所定の回転方向加速度（1Gまたは-1G）を受信したときに各車輪速センサ４〜７から入力した各歯数の初期値に対するバラツキ（歯数差）が最も小さな歯数を出力した車輪速センサの車輪位置を、当該送信機２ａの車輪位置として判別する。TPMSセンサ２では、所定の回転方向加速度のみを検出すればよいため、TPMSセンサ２を簡素かつ安価に構成でき、コストを抑えることができる。

(3) 車輪位置判断部１０は、初期値に対するバラツキがバラツキ許容値を超える歯数に対応した車輪位置を車輪位置候補から除外していき、最後に残った車輪位置を当該送信機２ａの車輪位置として判別する。これにより、候補輪として最も不適な車輪位置から順に除外でき、車輪位置の判別精度を高めることができる。

(4) 車輪位置判断部１０は、車速が低いほどバラツキ許容値を減少補正するため。車速が低い場合には車輪位置を精度良く早期に確定できる。

(5) 車輪位置判断部１０は、タイヤ空気圧の少なくとも１つが適正圧から外れている場合、当該空気圧と適正圧との偏差が大きいほど、バラツキ許容値を減少補正するため、タイヤ空気圧の異常を精度良く早期にドライバへ知らせることができる。

(6) 各車輪FL,FR,RL,RRに対応する車輪の回転角度を検出する車体側回転角度検出手段として、車輪速センサ４〜７を用いた。アンチスキッド制御等に用いられる車輪速センサ４〜７を用いることで、新たなセンサを追加することなく車体側から車輪の回転角度を検出できる。

(7) 各車輪FL,FR,RL,RRの送信機２ａから車体側の受信機３へ各タイヤ空気圧と共に無線信号にて送信する各タイヤ個別のセンサIDを、メモリ１１への更新により登録するタイヤ空気圧モニター方法であって、各車輪FL,FR,RL,RRの回転角度を車輪側と車体側とでそれぞれ検出すると共に、車輪側で検出した回転角度をセンサIDと共に無線信号にて受信機３へ送信し、送信機２ａから受信した回転角度と、この回転角度を受信したときに車体側で検出した各車輪の回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に相対角度変化が最も小さな回転角度を検出した車輪位置を当該送信機２ａの車輪位置と判別し、車輪位置を判別した送信機２ａから受信したセンサIDを、当該車輪位置のタイヤのセンサIDとしてメモリ１１への記憶更新により登録する。これにより、送信機２ａの車輪位置を精度良く判別できる。

実施例２のタイヤ空気圧モニター装置では、TPMSセンサ２として、タイヤの空気圧とタイヤ遠心方向の加速度を検出するセンサを用いている。実施例２のTPMSセンサ２は、定期的に電波を出力している。
また、図１１に示すように、実施例２の車輪位置判断部１０では、車両の直進走行判定が不要であるため、操舵角およびレンジ信号の入力を省いている。

図１２は、実施例２の車輪位置判断部１０の制御ブロック図である。
車速による遠心力成分の加速度算出ブロック１０ｅは、各車輪速から算出した車速に基づいて、車輪の回転に伴いTPMSセンサ２に作用する遠心方向加速度を算出する。これは、走行時にTPMSセンサ２の検出した加速度に含まれる遠心力成分である。
TPMSセンサ補正ブロック１０ｆは、TPMSセンサ２の検出した遠心方向加速度から車速による遠心力成分の加速度算出ブロック１０ｅで算出した遠心力成分を減算補正する。

サンプリングバッファ１０ｇでは、それぞれのセンサIDと、センサIDと共に受信した、TPMSセンサ２からの遠心方向加速度（TPMSセンサ補正ブロック１０ｆによる補正した値）から求めた回転角度（以下、TPMSセンサ角度）と、当該センサIDを受信したときに各車輪速センサ４〜７が出力した車輪速パルスから求めた回転角度（以下、車輪速角度）とを、走行前（停車時）と走行後（走行時）にそれぞれ記憶する。

図１３は、実施例２の回転角度検出方法を示す図である。
停車中、TPMSセンサ２により検出される遠心方向加速度は、重力加速度のみに依存し、TPMSセンサ２の位置がTPMSセンサ２の軌跡上で最下点の場合は1Gとなり、最上点の場合は-1Gとなる。また、最下点および最上点に対し90度の位置である場合は0Gとなる。

今、TPMSセンサ２が図１３のＡの位置にあるとき、遠心方向加速度Gx₀はcosθ₀となる。また、Ｂの位置では、遠心方向加速度Gx₁=cosθ₁となる。次に、TPMSセンサ２がＣの位置にある場合、遠心方向加速度はcosθ₁となり、Ａの位置と区別できない。そこで、実施例１では、遠心方向加速度の変化方向を見ることで、２つの位置Ａ，Ｃを判別することができる。

すなわち、図１４に示すように、遠心方向加速度は、第１象限と第２象限で＋（プラス）となり、第３象限と第４象限で−（マイナス）となる。そして、その変化方向は、第２象限と第３象限で＋となり、第１象限と第４象限で−となる。よって、図１３の例で、TPMSセンサ２の検出値がcosθ₁である場合、遠心方向加速度が増加している場合にはＡの位置、遠心方向加速度が減少している場合にはＣの位置であることがわかる。

車輪位置判断ブロック１０ｈは、センサID毎に走行前後の車輪速角度の角度差が走行前後のTPMSセンサ角度の角度差に一致するものを当該センサIDの車輪位置と判別し、各センサIDがどの車輪位置にあるのかを判断する。

［車輪位置判別処理］
図１５は、実施例２の車輪位置判断部１０で実行する車輪位置判別処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップS31では、４つのTPMSセンサ（左前輪TPMSセンサ2FL,右前輪TPMSセンサ2FR,左後輪TPMSセンサ2RL,右後輪TPMSセンサ2RR）の車輪位置が全て確定したか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS32へ移行する。

ステップS32では、車輪速角度を全て0度にリセット済みであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS33へ移行し、NOの場合にはステップS42へ移行する。

ステップS33では、TPMSセンサ２からTPMSデータ（センサID、タイヤの空気圧および遠心方向加速度）を受信し、ステップS34へ移行する。

ステップS34では、車輪速角度をサンプリングバッファ１０ｇに保存し、ステップS35へ移行する。

ステップS35では、車速がゼロ未満であるか否か、すなわち、車両が後退しているか否かを判定する。YESの場合にはステップS36へ移行し、NOの場合にはステップS40へ移行する。

ステップS36では、所定距離（または所定時間）走行後、TPMSセンサ角度を算出および保存し、ステップS37へ移行する。

ステップS37では、走行前後のTPMSセンサ角度の角度差を算出し、ステップS38へ移行する。

ステップS38では、ステップS37で算出したTPMSセンサ角度差と各車輪速角度の角度差で一致するものを探し、一致する車輪速角度と対応する車輪位置を当該TPMSセンサ２の車輪位置として確定し、ステップS39へ移行する。

ステップS39では、４つのTPMSセンサ（左前輪TPMSセンサ2FL,右前輪TPMSセンサ2FR,左後輪TPMSセンサ2RL,右後輪TPMSセンサ2RR）の車輪位置が全て確定したか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS33へ移行する。

ステップS40では、車速から遠心力成分を算出し、ステップS41へ移行する。

ステップS41では、TPMSセンサ２により検出された遠心方向加速度からステップS49で算出した遠心力成分を減算補正し、ステップS37へ移行する。

ステップS42では、保存している車輪速角度を全て0度にリセットし、ステップS43へ移行する。

ステップS43では、TPMSセンサ２からTPMSデータを受信し、ステップS44へ移行する。

ステップS44では、走行前（停車時）、TPMSセンサ角度を算出および保存し、ステップS45へ移行する。

ステップS45では、４つのTPMSセンサの車輪位置が全て確定したか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS43へ移行する。

すなわち、車輪位置判別処理では、走行前のTPMSセンサ角度と各車輪速角度とを記憶する。続いて、走行後のTPMSセンサ角度と各車輪速角度を読み込み、走行前後のTPMSセンサ角度変化と、車輪速角度変化とを比較し、TPMSセンサ角度変化と一致する車輪速角度変化を示した車輪速角度に対応する車輪位置を当該TPMSセンサの車輪位置として確定する。この処理を全てのTPMSセンサ2FL,2FR,2RL,2RRについて実施後、自動ID登録を行ってメモリ１１を更新する。

次に、作用を説明する。
［TPMSセンサと車輪速センサによる車輪位置の判別作用］
実施例２では、TPMSセンサ２に内蔵した遠心方向加速度センサにより重力加速度の余弦(cos)成分を求めることで、TPMSセンサ角度を検出している。ここで、遠心方向加速度センサは、既存のタイヤ空気圧モニター装置において、停車および走行判定に用いられているため、既存のTPMSセンサを流用でき、新たなセンサを追加するコストを省くことができる。

また、重力加速度からTPMSセンサ角度を算出しているため、停車中にTPMSセンサ角度を検出できる。ここで、走行時に遠心方向加速度を検出する場合、TPMSセンサ２の検出値が車輪の回転に伴う遠心力や路面ノイズ等の外乱の影響を受ける。一方、停車中に遠心方向加速度を検出した場合、上記外乱の影響を排除でき、TPMSセンサ角度を精度良く検出できる。

なお、実施例１では、走行中にTPMSセンサ角度を算出する際、TPMSセンサ２の検出値から車速に応じて遠心力成分を減算し、車輪の回転に伴う遠心力成分を除去しているため、走行中であってもTPMSセンサ角度を算出できる。

ここで、遠心方向加速度センサでは、TPMSセンサ２の傾きは検出できるが、TPMSセンサ２の位置を確定することはできない。そこで、実施例２では、タイヤ回転数（走行／停止間際）の重力加速度を複数測定することによってTPMSセンサ２が車軸の前方側（図１４の第２および第３象限）と後方側（図１４の第１および第４象限）のどちら側に位置するのか検出している。

次に、効果を説明する。
実施例２のタイヤ空気圧モニター装置にあっては、実施例１の効果(1),(6),(7)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(8) 車輪位置判断部１０は、送信機２ａから受信したTPMSセンサ角度と、そのときに各車輪速センサ４〜７から入力した各車輪速角度とを合わせて記憶し、受信したTPMSセンサ角度が所定角度変化したときに各車輪速センサ４〜７から入力した各車輪速角度のうち所定角度変化している車輪速角度を出力した車輪速センサの車輪位置を、当該送信機２ａの車輪位置として判別する。すなわち、実施例２では、TPMSセンサ角度が所定角度変化したときの各車輪速角度からTPMSセンサ２の車輪位置を判別しているため、TPMSセンサ角度が同一の角度を示したときの各車輪速角度のバラツキからTPMSセンサ２の車輪位置を判別する実施例１と比較して、TPMSセンサ２の車輪位置をより早期に判別できる。

(9) TPMSセンサ２は、車輪遠心方向の加速度を検出する加速度センサであり、車輪位置判断部１０は、TPMSセンサ２により検出した遠心方向加速度とその変化方向とに基づいてTPMSセンサ角度を算出する。これにより、既存のTPMSセンサを流用でき、新たなセンサを追加するコストを省くことができる。また、停車中のTPMSセンサ角度を算出できるため、TPMSセンサ角度の検出精度を高めることができる。

(10) 車輪位置判断部１０は、車速に基づいて、TPMSセンサ２により検出した遠心方向加速度から車輪の回転位置に応じた遠心力成分を除去するため、走行中であっても、TPMSセンサ角度を精度良く算出できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、車体側回転角度検出手段として車輪速センサを用いた例を示したが、駆動源としてインホイールモータを備えた車両では、モータのレゾルバを用いて回転角度を検出しても良い。

さらに、車体側回転角度検出手段および車輪側回転角度検出手段は、車輪の回転角度を検出可能であれば、任意の角度センサ（ポテンショメータ、磁気抵抗素子やフォトダイオード等を用いた角度センサ）を用いることができる。

また、実施例では、送信機から受信した回転角度を基準として送信機の車輪位置を判別する例を示したが、車体側回転角度検出手段から入力した回転角度を基準として送信機の車輪位置を判別しても良い。すなわち、車体側回転角度検出手段から入力した回転角度と、この回転角度を入力したときに各送信機から受信した回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に前記相対角度変化が最も小さな回転角度を受信した送信機を、当該車体側回転角度検出手段の車輪位置にある送信機と判別しても良い。

実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の構成図である。実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の制御ブロック図である。実施例１の車輪位置判断部１０のブロック図である。実施例１の回転角度情報取得可否判定ブロック１０ｄで実行する回転位置情報取得可否判断処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の車輪位置判断部１０で実行する回転位置同期データ受信処理および車輪位置確定処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の車輪位置判断部１０で実行する回転位置同期データ受信処理および車輪位置確定処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の車速に応じたバラツキ許容値の設定マップである。実施例１のタイヤの空気圧に空気圧に応じたバラツキ許容値の設定マップである。一定速走行時にTPMSセンサ２で検出されるタイヤの回転方向加速度のタイムチャートである。実施例１のTPMSデータの送信タイミングを示す図である。実施例２のタイヤ空気圧モニター装置の制御ブロック図である。実施例２の車輪位置判断部１０の制御ブロック図である。実施例２の回転角度検出方法を示す図である。実施例２の回転角度検出方法を示す図である。実施例２の車輪位置判断部１０で実行する車輪位置判別処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

FL,FR,RL,RR タイヤ
１ TPMSECU
２ TPMSセンサ（タイヤ空気圧検出手段，圧力センサ，車輪側回転角度検出手段）
２ａ送信機
３受信機
４〜７車輪速センサ（車体側回転角度検出手段）
８操舵角センサ
１０車輪位置判断部（車輪位置判別手段）
１１メモリ
１２警報処理部
１５ディスプレイ

Claims

各車輪に装着したタイヤにそれぞれ取り付け、タイヤ空気圧を検出する圧力センサと、車輪の回転角度を検出する車輪側回転角度検出手段と、検出したタイヤ空気圧と車輪の回転角度を各タイヤ個別のタイヤ識別符号と共に無線信号にて送信する送信機と、を有するタイヤ空気圧検出手段と、
車体側に取り付け、前記タイヤ空気圧検出手段から送られる無線信号を受信する受信機と、
各車輪に対応して車体側に取り付け、対応する車輪の回転角度を検出する車体側回転角度検出手段と、
送信機から受信した回転角度と、この回転角度を受信したときに各車体側回転角度検出手段から入力した各回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に前記相対角度変化が最も小さな回転角度を出力した車体側回転角度検出手段の車輪位置を当該送信機の車輪位置と判別する車輪位置判別手段と、
前記車輪位置判別手段により車輪位置を判別した送信機から受信したタイヤ識別符号を、当該車輪位置のタイヤのタイヤ識別符号としてメモリへの記憶更新により登録するタイヤ識別符号登録手段と、
を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項１に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、車両の走行時、送信機から所定回転角度を受信したときに各車体側回転角度検出手段から入力した各回転角度を初期値として記憶し、所定距離走行後に前記送信機から前記所定回転角度を受信したときに各車体側回転角度検出手段から入力した各回転角度の前記初期値に対するバラツキが最も小さな回転角度を出力した車体側回転角度検出手段の車輪位置を、当該送信機の車輪位置として判別することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項２に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、前記初期値に対するバラツキがバラツキ許容値を超える回転角度に対応した車輪位置を車輪位置候補から除外していき、最後に残った車輪位置を当該送信機の車輪位置として判別することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項３に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、車速が低いほど前記バラツキ許容値を減少補正することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項３または請求項４に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、タイヤ空気圧の少なくとも１つが適正圧から外れている場合、当該空気圧と適正圧との偏差が大きいほど、前記バラツキ許容値を減少補正することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項１に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、送信機から受信した回転角度と、そのときに各車体側回転角度検出手段から入力した各回転角度とを合わせて記憶し、受信した回転角度が所定角度変化したときに各車体側回転角度検出手段から入力した各回転角度のうち前記所定角度変化している回転角度を出力した車体側回転角度検出手段の車輪位置を、当該送信機の車輪位置として判別することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項６に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪側回転角度検出手段は、車輪遠心方向の加速度を検出する加速度センサであり、
前記車輪位置判別手段は、前記加速度センサにより検出した遠心方向加速度とその変化方向とに基づいて回転角度を算出することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項７に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車輪位置判別手段は、車速に基づいて、前記加速度センサにより検出した遠心方向加速度から車輪の回転に応じた遠心力成分を除去することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
前記車体側回転角度検出手段は、車輪速センサであることを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
各車輪の送信機から車体側の受信機へ各タイヤ空気圧と共に無線信号にて送信する各タイヤ個別のタイヤ識別符号を、メモリへの更新により登録するタイヤ空気圧モニター方法であって、
各車輪の回転角度を車輪側と車体側とでそれぞれ検出すると共に、車輪側で検出した回転角度を前記タイヤ識別符号と共に無線信号にて受信機へ送信し、
送信機から受信した回転角度と、この回転角度を受信したときに車体側で検出した各車輪の回転角度との各相対角度の変化を監視し、所定距離走行後に前記相対角度変化が最も小さな回転角度を検出した車輪位置を当該送信機の車輪位置と判別し、
車輪位置を判別した送信機から受信したタイヤ識別符号を、当該車輪位置のタイヤのタイヤ識別符号としてメモリへの記憶更新により登録することを特徴とするタイヤ空気圧モニター方法。