JP2014008956A - タイヤ位置の判別装置及びこれを用いたタイヤ位置の判別方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤ位置の判別が容易になり、信頼性を高めることができるとともに、費用を低減することができるタイヤ位置の判別装置及びこれを用いたタイヤ位置の判別方法を提供する。
【解決手段】本発明によるタイヤ位置の判別装置１００は、複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部圧力をそれぞれ測定する複数個の圧力測定器１４０と、複数個の圧力測定器１４０から路面のカーブによって発生するそれぞれの圧力信号の伝送を受けて処理する演算部１６０と、を含み、演算部１６０が前記圧力信号の信号値または位相差を互いに比較することでタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ位置の判別装置及びこれを用いたタイヤ位置の判別方法に関する。
タイヤ圧力モニタリング装置（ＴＰＭＳ；Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）において、タイヤの位置を自動区別するＡｕｔｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ（自動車のタイヤ位置の確認）機能に対する要求が増加している。これはタイヤの圧力が正常レベルから離脱した場合、どの位置のタイヤが正常圧力から離脱したかを運転者に知らせることができるためである。
これに関して、Ａｕｔｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ機能をＴＰＭＳに搭載するための多くの方法が導き出されており、一部は実際にＴＰＭＳに適用されている。
しかし、従来公知された方法は全て欠点を有しており、例えば、性能が優秀であっても設置費用がかかったり、設置費用が安くてもＡｕｔｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ機能においてタイヤ位置の認識に対する正確度が低下するなどの問題点を抱えていた。
より実質的な例として、ＬＦ（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）送信機（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）をそれぞれのタイヤホイール（Ｗｈｅｅｌ）の周りに設け、ＬＦ送信機から選択的に特定のタイヤ圧力モニタリング装置に送信される信号と、これに対してＴＰＭＳセンサモジュール（Ｓｅｎｓｏｒ Ｍｏｄｕｌｅ）が反応してセンサモジュールから送信されるＲＦ信号とを分析することでタイヤの位置を判別する方法が挙げられる。
前記方法は、タイヤの位置を大変正確に把握することができるという利点を有するが、それぞれホイールの近くまで信号線を連結し、ＬＦ送信機を設けなければならないため、複雑である。即ち、システムの設置費用が高くつくという欠点がある。
また他のタイヤ位置の確認方法としては、特許文献１に開示されたように、タイヤの前／後を区分するために通常ＴＰＭＳセンサモジュールからＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）に伝達されるＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号の強度で判断する方法が挙げられる。例えば、万が一、ＥＣＵが車両の前バンパに設けられていると、ＥＣＵに伝達されるＲＦ信号の強度が大きい場合には前タイヤと、小さい場合には後タイヤと判断する。
前記ＲＦ信号強度で前／後タイヤを区別する方法が有する問題点は、ＥＣＵの設置場所に制限があるということである。
より詳細に説明すると、通常、車両は金属材質からなっており、ＲＦ信号は、前記車両の金属材質によって歪曲されるが、ＥＣＵを前／後バンパではない他の場所に設ける場合、車体によるＲＦ信号歪曲のため、ＲＦ信号強度で前／後タイヤを区別する方式は正確度が低いという問題がある。
即ち、ＥＣＵの設置場所が自動車両の前／後バンパに制限されると、他の場所に設けることに比べて配線の長さが増加する可能性があり、また防水処理、耐衝撃設計などを施す必要がある。これは、システム（Ｓｙｓｔｅｍ）の設置費用を増加させる問題になる。また、前／後バンパは、車体の他の部分に比べて頻繁に衝撃を受ける可能性のある位置にあるため、ＥＣＵがよく故障するという問題がある。
米国特許第６７２５７１２号明細書
本発明は、タイヤ位置の判別が可能であり、位置判別の信頼性が高いタイヤ位置の判別装置及びこれを用いたタイヤ位置の判別方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置は、複数個のタイヤの内部圧力をそれぞれ測定する複数個の圧力測定器と、前記複数個の圧力測定器から路面のカーブによって発生するそれぞれの圧力信号の伝送を受けて処理する演算部と、を含み、前記演算部が前記圧力信号の信号値または位相差を互いに比較することで前記タイヤの位置を判別するものである。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記圧力測定器は、ＴＰＭＳセンサモジュールからなることが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記圧力測定器は、前記圧力を測定する圧力センサと、前記圧力センサの前記圧力信号を送出する送信部と、を含むことが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記演算部は、同一時間における前記圧力信号の類似性を互いに比較することで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記演算部は、前記圧力信号を乗じて得た値が正の符号を有する前記圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記演算部は、前記圧力信号を互いに乗じて得た値に対する合計の相対値／絶対値が大きい前記圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記演算部は、前記タイヤの前／後輪間の時間遅延を勘案して前記圧力信号の類似性を互いに比較することで、前記タイヤの左／右輪の位置を判別することが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記演算部は、前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号と、を互いに比較することで、少なくとも一つの前記タイヤの位置を判別し、残りの圧力信号が発生される前記圧力測定器の位置を判別することで、残りの前記タイヤの位置を判別することが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別装置において、前記運動センサは、前記タイヤの動きに対応する加速度信号を測定する加速度センサからなることが好ましい。
一方、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、複数個のタイヤの内部圧力を複数個の圧力測定器を用いてそれぞれ測定する圧力測定段階と、前記複数個の圧力測定器で路面のカーブによってそれぞれ発生する圧力信号を収集処理する圧力信号収集処理段階と、演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで前記タイヤの位置を判別する位置判別段階と、を含むものである。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記位置判別段階は、前記演算部により、同一時間で前記圧力信号の類似性が高い信号同士を複数個の類似グループにグルーピングするグルーピング段階と、同一時間で前記複数個の類似グループ同士の前／後輪間の時間遅延を比較することで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別する前／後判別段階と、を含むことが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記グルーピング段階は、前記圧力信号を乗じて得た値が正の符号を有する圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記グルーピング段階は、前記圧力信号を互いに乗じて得た値に対する合計の相対値／絶対値が大きい圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記位置判別段階は、前記演算部により、前／後輪間の時間差を勘案して前記圧力信号のうち類似性が高い圧力信号同士を複数の類似グループにグルーピングするグルーピング段階と、前記演算部が前記複数の類似グループと、加速度センサまたは角速度センサの信号と、を比較することで前記タイヤの左／右輪の位置を判別する左／右判別段階と、を含むことが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記グルーピング段階は、前記圧力信号を合算して得た値が正の符号を有する圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記グルーピング段階は、前記圧力信号を互いに乗じて得た値の相対値／絶対値が大きい圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記位置判別段階は、前記演算部が、前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号と、を比較することで、少なくとも一つのタイヤの位置を判別し、残りの圧力信号が発生される圧力測定器の位置を自動判別することで、残りのタイヤの位置を判別することが好ましい。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記運動センサは、前記タイヤの動きに対応する加速度信号を測定する加速度センサからなることが好ましい。
また、一実施例によるタイヤ位置の判別方法において、前記圧力測定器は、ＴＰＭＳセンサモジュールからなることが好ましい。
一方、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、複数個のタイヤの内部圧力を複数個の圧力測定器を用いてそれぞれ測定する圧力測定段階と、前記複数個の圧力測定器で路面のカーブによってそれぞれ発生する圧力信号を収集処理する圧力信号収集処理段階と、同一時間で、演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで、前記圧力信号間の類似性が高い信号同士を前記タイヤの前輪または後輪の位置に区分し、前／後輪間の時間差の間で、前記演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで、前記圧力信号間の類似性が高い信号同士を前記タイヤの左輪または右輪の位置に区分するグルーピング段階と、前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号とを比較することで、少なくとも一つのタイヤの位置を判別し、残りの圧力信号の位置を自動判別する位置判別段階と、を含むものである。
本発明によると、タイヤ位置の判別が容易になり、信頼性を高めることができる。
また、本発明によると、タイヤ位置を判別するための別途の装置を使用しないため、費用を低減することができる。
本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を示す構成図である。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置の圧力測定器を示す構成図である。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置における圧力測定器を示す断面図である。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を用いたタイヤ位置の判別方法の概略的な概念図である。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を用いたタイヤ位置の判別方法を説明するための信号を示すグラフである。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を用いたタイヤ位置の判別方法における車両の走行時の各タイヤの圧力変化を示すグラフである。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法における位置判別段階を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において圧力信号間に類似性が高い場合を示すグラフである。 本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において圧力信号間に類似性が低い場合を示すグラフである。
本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面による以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって制限されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を示す構成図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置１００は、圧力測定器１４０と、圧力測定器１４０で検出された圧力信号を判別する演算部１６０と、を含み、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別するものである。
図２は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置の圧力測定器を示す構成図であり、図３は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置で圧力測定器を示す断面図である。また、図４は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を用いたタイヤ位置の判別方法の概略的な概念図である。
以下、図１から図６を参照して、本発明の一実施例であるタイヤ位置の判別装置１００について、より詳細に説明する。
先ず、図１及び図４を参照すると、圧力測定器１４０は、車両１１０に装着された複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部圧力をそれぞれ測定する。
ここで、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４は、車両１１０の車体に複数個が装着され、例えば、車両１１０の前、後、左、右にそれぞれ装着することができる。
また、圧力測定器１４０は、複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４に対応するために複数個が備えられ、複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ設けられる。この際、図２を参照すると、タイヤ１２１は、ホイール１３０をカバーし、圧力測定器１４０がホイール１３０に装着される。しかし、本発明の一実施例による圧力測定器１４０の測定位置は、必ずしもこれに限定されるものではない。
なお、図１及び図４を参照すると、圧力測定器１４０は、車両１１０の前、後及び左、右に位置したタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部空気圧力をそれぞれ測定する。この際、圧力測定器１４０は、車両の走行時に路面Ｒのカーブによって各タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部圧力の変化をそれぞれ測定することができる。
また、図３を参照すると、圧力測定器１４０は、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部空気圧力を測定する圧力センサ１４３と、圧力センサ１４３の圧力信号を送出する送信部１４４と、を含むＴＰＭＳセンサモジュールからなるものである。この際、送信部１４４は、圧力信号を送出するアンテナを含むことが好ましい。
また、圧力測定器１４０は、圧力センサ１４３の測定値を送信部１４４を介して圧力信号に送出されるように制御する回路部１４２と、回路部１４２を収束するケース１４１と、をさらに含むことができる。この際、回路部１４２は、回路基板１４２ａと、回路基板１４２ａに設けられる回路部品１４３ｂと、回路基板１４２ａに電気的に連結された電池１４２ｃと、を含む。
しかし、本発明の一実施例による圧力測定器１４０の構成は、必ずしもこれに限定されるものではない。
図１を参照すると、演算部１６０は、圧力測定器１４０から圧力信号の伝送を受けて処理する。ここで、演算部１６０は、圧力測定器１４０の送信部１４４から送出される圧力信号を受信する受信部（不図示）を含む。
なお、演算部１６０は、前、後及び左、右のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ装着された複数個の圧力測定器１４０から伝送されるそれぞれの圧力信号を収集して処理する。
また、演算部１６０は、収集された圧力信号の大きさまたは位相を比較してタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別する。
この際、演算部１６０は、圧力信号の類似性が高い信号同士をグルーピングする。ここで、図１及び図４を参照すると、車両の走行中に発生する複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ装着された圧力測定器１４０の圧力信号は、前方に位置したタイヤ１２１、１２２の圧力信号と、後方に位置したタイヤ１２３、１２４の圧力信号が互いに高い類似性を有する。そのため、演算部１６０によって前方の左、右のタイヤ１２１、１２２に装着された圧力測定器１４０から発生する圧力信号がグルーピングされ、後方の左、右のタイヤ１２３、１２４に装着された圧力測定器１４０から発生する圧力信号が互いに類似グループにグルーピングされる。
図５は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置を用いたタイヤ位置の判別方法を説明するための信号を示すグラフである。
図５を参照すると、車両の走行時に路面のカーブによって前方に位置したタイヤ１２１、１２２と、後方に位置したタイヤ１２３、１２４との空気圧力が類似することが分かる。これにより、前方に位置した左側のタイヤ１２１の圧力信号Ｐ１と、前方に位置した右側のタイヤ１２２の圧力信号Ｐ２は、同一時間に対して同一の位相を有する確率が高い。また、後方に位置した左側のタイヤ１２３の圧力信号Ｐ３と、後方に位置した右側のタイヤ１２４の圧力信号Ｐ４とが同一時間に対して同一の位相を有する確率が高いため、信号波形の類似性が大きくなる可能性がある。
より詳細に説明すると、それぞれのタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４に位置した圧力測定器１４０から収集された信号の増分値を用いて圧力信号を比較することができる。
この際、それぞれの時間区間に対して互いに乗じて得た値が、正の符号を有する場合は信号間の類似性が高いと判断することができ、負の符号を有する場合は信号間の類似性が低いと判断することができる。
例えば、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の位相を有することによって信号間の位相差の類似性が高いと同一の符号値を示す確率が高く、これにより互いに乗じた値が正の符号を有する。
また、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が互いに異なる位相を有することによって信号間の位相差の類似性が低いと一致しない符号値を示す確率が高く、これにより互いに乗じた値が負の符号を有する。
一方、それぞれの時間区間に対して互いに合算して得た値の相対値／絶対値が、大きいほど信号間の類似性が高いと判断することができ、前記相対値／絶対値が小さいほど信号間の類似性が低いと判断することができる。
例えば、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の位相を有することによって信号間の位相差の類似性が高いと同一の符号値を示す確率が高く、これにより互いに合算した値の相対値／絶対値が大きくなる。また、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が互いに異なる位相を有することによって信号間の位相差の類似性が低いため、一致しない符号値を示す確率が高く、これにより互いに合算した値の相対値／絶対値が小さくなる。
従って、前方に位置したタイヤ１２１、１２２の圧力信号Ｐ１及びＰ２は、類似グループにグルーピングされ、後方に位置したタイヤ１２３、１２４の圧力信号Ｐ３及びＰ４は、類似グループにグルーピングされる。
一方、前、後タイヤ間の時間遅延を考慮して、圧力信号Ｐ１と、圧力信号Ｐ３及びＰ４とを比較すると、左側に位置したタイヤ１２１、１２３の圧力信号Ｐ１とＰ３との間に類似性が、前方左側のタイヤ１２１の圧力信号Ｐ１と後方右側タイヤ１２４の圧力信号Ｐ４との間の類似性より高く出力される。
これにより、圧力信号Ｐ１とＰ３が、左右区別のためのグループにグルーピングされ、圧力信号Ｐ２とＰ４が、左右区別のための他のグループにグルーピングされる。
グルーピング段階において、圧力信号Ｐ１とＰ２、Ｐ３とＰ４は、同一の車両の前方に位置する前輪または車両の後方に位置する後輪の位置で区分されており、圧力信号Ｐ１とＰ３、Ｐ２とＰ４は、同一の車両の左側に位置する左輪または車両の右側に位置する右輪の位置で区分されているため、圧力信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のうち何れか一つの圧力信号だけでも車両に設けられた運動センサの運動信号と比較して位置判別が可能になれば、残りの圧力信号は、自動に位置判別が可能になる。
この際、圧力信号と、車両の車両周りに設けられた運動センサの信号とを比較することで、特定の位置を判別することができる。ここで、運動センサは、例えば、垂直方向加速度センサであることが好ましい。
また、垂直方向加速度センサは、車両の左右側それぞれに装着されており、車両の垂直振動による荷重変化は、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の圧力変化においても類似性を有するため、タイヤ圧力と垂直方向の加速度センサの信号を比較すると、類似性の比較により、左右圧力信号のうち何れかが、左側信号または右側信号であるかを判別することができる。
上述した車両内に設けられた運動センサを用いる方法は、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の圧力の左側または右側を判別するためのいくつかの例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
また、図４及び図５を参照して、圧力信号Ｐ１及びＰ２グループと、圧力信号Ｐ３及びＰ４グループとの間の時間遅延＋ｔと−ｔを考慮して信号の類似性を分析すると、時間遅延ｔの符号と信号類似性の値を把握することにより、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の前／後位置を判別することができる。
ここで、前方に位置した左、右側のタイヤ１２１、１２２の圧力信号Ｐ１及びＰ２のグループより、後方に位置した左、右側のタイヤ１２３、１２４の圧力信号Ｐ３及びＰ４のグループの時間遅延がｔほど生じることが分かる。
その結果、圧力信号Ｐ１及びＰ２グループが前方に位置したタイヤ１２１、１２２で発生し、圧力信号Ｐ３及びＰ４グループが後方に位置したタイヤ１２３、１２４で発生することを判別することができる。
前記のような本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置１００は、ＴＰＭＳにおいて多数のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ装着された圧力測定器１４０から発生する圧力信号の大きさまたは位相を用いて各タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を容易に判別することができ、位置判別の信頼性を高くすることができる。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置１００は、ＴＰＭＳにおいてタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置判別のための別途の装置を使用せずにタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別することができる。
図６は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法におけるタイヤの圧力変化を示すグラフである。
ここで、図６は、図４に図示された前／後タイヤの間の間隔であるｓが２．６ｍである車両が３０ｋｍ／ｈまたは６０ｋｍ／ｍで走行した際に測定した路面のカーブによる各タイヤの圧力信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の圧力変化の傾向を示すものである。この際、前／後タイヤ間の時間差は、３１２ｍｍｓｅｃまたは１５６ｍｍｓｅｃである。
図６に図示されたように、同一の時間に対しては圧力信号Ｐ１とＰ２が類似した位相差を示し、圧力信号Ｐ３とＰ４が類似した位相差を示すことが分かる。
従って、車両の前方に位置したタイヤの圧力信号Ｐ１とＰ２が互いに類似した圧力変化を示し、車両の後方に位置したタイヤの圧力信号Ｐ３とＰ４が互いに類似した圧力信号を示すことが分かる。
図７は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法を示すフローチャートである。
図７を参照すると、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、圧力測定段階（Ｓ１０）と、圧力信号収集処理段階（Ｓ２０）と、位置判別段階（Ｓ３０）と、を含む。
本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別装置１００に対するタイヤ位置の判別方法に関し、同一の構成に対しては同一の図面符号を記載し、重複する説明はなるべく省略する。
以下、図１から図１１を参照して、タイヤ位置の判別方法である本発明の一実施例についてより詳細に説明する。
先ず、図１及び図７を参照すると、圧力測定段階（Ｓ１０）は、車両１１０に装着された複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部圧力をそれぞれ圧力測定器１４０を用いて測定する。
ここで、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４は、車両１１０の車体に複数個が装着され、例えば、車両１１０の前、後及び左、右にそれぞれ装着することができる。
また、図１及び図３を参照すると、圧力測定器１４０は、複数個が備えられ、それぞれ複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４に設けられる。ここで、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４は、ホイール１３０を含む。
この際、圧力測定器１４０は、車両１１０の前、後及び左、右に位置したタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部空気圧力をそれぞれ測定する。ここで、車両の走行時に路面Ｒのカーブによって、各タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の内部圧力が変化する。
なお、圧力測定器１４０は、圧力を測定する圧力センサ１４３と、圧力センサ１４３の圧力信号を送出する送信部１４４と、を含むＴＰＭＳセンサモジュールからなることが好ましい。
図１及び図７を参照すると、圧力信号収集処理段階（Ｓ２０）は、圧力測定器１４０から圧力信号の伝送を受けて演算部１６０で演算処理する。
ここで、図３を参照すると、演算部１６０は、圧力測定器１４０の送信部１４４から送出される圧力信号を受信する受信部（不図示）を含む。
また、図１を参照すると、演算部１６０は、前、後及び左、右のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ装着された複数個の圧力測定器１４０から送信されるそれぞれの圧力信号を収集して処理する。
図１及び図７を参照すると、位置判別段階（Ｓ３０）は、収集された圧力信号の大きさまたは位相を演算部１６０で比較してタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別する。
なお、位置判別段階（Ｓ３０）は、前／後グルーピング段階と、前／後（位置）判別段階とを含む。また、位置判別段階（Ｓ３０）は、左／右グルーピング段階と、第１左／右（位置）判別段階とをさらに含む。
図８は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法における位置判別段階を示すフローチャートである。
先ず、図８を参照すると、前／後グルーピング段階（Ｓ３２）において、演算部１６０が圧力信号のうち類似性が高い圧力信号同士をグルーピングする。ここで、車両の走行中に発生する複数個のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の圧力は、前方に位置したタイヤ１２１、１２２と、後方に位置したタイヤ１２３、１２４との圧力が互いに高い類似性を有する。これにより、前方の左、右のタイヤ１２１、１２２に位置した圧力測定器１４０で発生する圧力信号がグルーピングされ、後方の左、右のタイヤ１２３、１２４に位置した圧力測定器１４０で発生する圧力信号が互いにグルーピングされる。
即ち、前方に位置した左側タイヤ１２１の圧力信号Ｐ１と、右側タイヤ１２２の圧力信号Ｐ２は、同一時間に対して同一の位相を有する確率が高い。また、後方に位置した左側タイヤ１２３の圧力信号Ｐ３と、右側タイヤ１２４の圧力信号Ｐ４が同一時間に対して同一の位相を有する確率が高いため、信号波形の類似性が大きい可能性がある。
より詳細に説明すると、それぞれのタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４に位置した圧力測定器１４０から収集された圧力信号の値を比較して、類似性が高い圧力信号同士をグルーピング（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）することができる。
先ず、図６を参照すると、信号の類似性を判断する一つの方法として、それぞれの時間区間に対して圧力信号を互いに乗じて得た値が、正の符号を有する場合には信号間の類似性が高いと、負の符号を有する場合には信号間の類似性が低いと判断する方法が示されている。
例えば、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の位相を有することによって、信号間の位相差の類似性が高くなる。従って、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の符号値を示す確率が高く、これにより圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２を互いに乗じた値が正の符号を有する確率が高くなる。
また、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が互いに異なる位相を有することによって、信号間の位相差の類似性が低くなる。従って、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が一致しない符号値を示す確率が高く、これにより圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３を互いに乗じた値が負の符号を有する確率が高い。
これにより、それぞれの時間区間に対して圧力信号を互いに乗じて得た値の符号を判別することで、圧力信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４において類似性を示す圧力信号同士をグルーピングすることができる。
なお、信号の類似性を判断する他の方法として、それぞれの時間区間に対して圧力信号を互いに合算して得た値の相対値／絶対値が大きいほど信号間の類似性が高いと、相対値／絶対値が小さいほど信号間の類似性が低いと判断する方法がある。
例えば、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の位相を有することによって、信号間の位相差の類似性が高くなる。従って、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ２の値が同一の符号値を示す確率が高く、これによりＰ１と圧力信号Ｐ２を互いに合算した値の相対値／絶対値が大きくなる。
また、圧力信号Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が互いに異なる位相を有することによって、信号間の位相差の類似性が低くなる。従って、Ｐ１と圧力信号Ｐ３の値が一致しない符号値を示す確率が高く、これによりＰ１と圧力信号Ｐ３の互いに合算した値の相対値／絶対値が小さくなる。
従って、それぞれの時間区間に対して圧力信号を互いに合算して得た値の相対値／絶対値を判別することで、圧力信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４で類似性を示す圧力信号同士をグルーピングすることができる。
図９は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において圧力信号間に類似性が高い場合を示すグラフであり、図１０は、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法において圧力信号間に類似性が低い場合を示すグラフである。
また、図９及び図１０を参照すると、信号の類似性を判断するまた他の方法として、圧力信号間の類似性を分析するために、下記の式（１）を利用することができる。ここで、比較される二つの圧力信号のうち一つの圧力信号をａ、残りの圧力信号をｂ、全体または一部時間区間に対する圧力信号数をＮとすると、圧力信号ａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、…）、ｂ（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、…）に対する相互相関係数ｒは、次の式（１）を利用して求めることができる。
前記の式（１）は、平均値を基準に各信号の増分値を求め、前記増分値を時間区間に対する合計により信号間の類似性を判別することができる。
また、信号間の類似性が高い場合、図７を参照すると、各信号（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、…）、（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、…）の増分値の符号が互いに同一である値同士を乗じた値がほとんどを占めるため、合計の値はますます大きくなり、この結果の全体時間区間に対する合計を求めると、その値は１に近くなる。この際、相互相関係数ｒは１に収束する。
ここで、図１を参照すると、例えば、圧力信号Ｐ１とＰ２は、車両の前方側に位置したタイヤ１２１、１２２に装着された圧力測定器１４０から発生し、互いに高い類似性を有する可能性があるため、圧力信号Ｐ１とＰ２の相互相関係数ｒは１に収束する。また、例えば、圧力信号Ｐ３とＰ４は車両の後方側に位置したタイヤ１２３、１２４に装着された圧力測定器１４０から発生し、互いに高い類似性を有する可能性があるため、圧力信号Ｐ１とＰ２の相互相関係数ｒは１に収束する。
一方、信号間の類似性が低い場合、図８を参照すると、各信号（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、…）、（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、…）の増分値の符号が同一である値同士を乗じた値と、符号が異なる値同士を乗じた値が互いに交ざるため、この結果の全体時間区間に対する合計を求めると、その値は０に近くなる。この際、相互相関係数ｒは０に収束する。
ここで、図１を参照すると、例えば、圧力信号Ｐ１とＰ３は車両の左側に位置したタイヤ１２１、１２３に装着された圧力測定器１４０から発生し、互いに低い類似性を有する可能性があるため、圧力信号Ｐ１とＰ２の相互相関係数ｒは０に収束する。また、例えば、圧力信号Ｐ２とＰ４は、車両の右側に位置したタイヤ１２２、１２４に装着された圧力測定器１４０から発生し、互いに高い類似性を有する可能性があるため、圧力信号Ｐ１とＰ２の相互相関係数ｒは０に収束する。
従って、前記の式（１）を用いて求められた相互相関係数ｒの信号間の類似性を判別することで、圧力信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４において類似性を示す圧力信号同士をグルーピングすることができる。
その結果、前方に位置した左、右側のタイヤ１２１、１２２の圧力信号Ｐ１及び圧力信号Ｐ２は類似グループにグルーピングされ、後方に位置した左、右側のタイヤ１２３、１２４の圧力信号Ｐ３及び圧力信号Ｐ４は類似グループにグルーピングされる。
図１及び図８を参照すると、前／後判別段階（Ｓ３３）は、類似グループにグルーピングされた圧力信号Ｐ１及びＰ２グループと、圧力信号Ｐ３及びＰ４グループとの前／後位置を判別する。
先ず、図１、図４及び図６を参照すると、圧力信号Ｐ１とＰ３、圧力信号Ｐ１とＰ４、圧力信号Ｐ２とＰ３、圧力信号Ｐ２とＰ４の間に時間遅延＋ｔと−ｔを考慮して信号の類似性を分析すると、特定組合せで類似性が大きく出力されることが分かる。
ここで、時間遅延ｔは、車両の速度をｖとし、前／後タイヤ間の間隔をｓとすると、以下の式（３）で求めることができる。
この際、前記式（３）から時間遅延ｔの符号と信号類似性の値を把握すると、各タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の前／後位置を判別することができる。
また、前方に位置した左、右側のタイヤ１２１、１２２の圧力信号Ｐ１及びＰ２の類似グループより、後方に位置した左、右側のタイヤ１２３、１２４の圧力信号Ｐ３及びＰ４の類似グループの時間遅延がｔほど生じ、圧力信号Ｐ１及びＰ２類似グループが前方に位置し、圧力信号Ｐ３及びＰ４類似グループが後方に位置することを判別することができる。
図１及び図８を参照すると、左／右グルーピング段階（Ｓ３４）は、前記演算部により時間遅延を勘案して同一位置条件で、圧力信号Ｐ１と、圧力信号Ｐ３及びＰ４とを比較すると、左側のタイヤ１２１、１２３に位置した圧力測定器１４０で発生する圧力信号Ｐ１とＰ３との間の類似性が、右側のタイヤ１２２、１２４に位置した圧力測定器１４０で発生する圧力信号Ｐ１とＰ４との間の類似性より高く出力される。
ここで、車両１１０の後方に位置したタイヤ１２３、１２４の圧力信号Ｐ３とＰ４で時間遅延される程度を勘案すると、前方左側に位置したタイヤ１２１と後方左側に位置したタイヤ１２３がそれぞれ同一の位置に位置した際に各タイヤ１２１、１２３の空気圧力をそれぞれ測定することができ、前方右側に位置したタイヤ１２２と後方右側に位置したタイヤ１２４がそれぞれ同一の位置に位置した際に各タイヤ１２２、１２４の空気圧力を測定することができる。
これにより、車両１１０の左側に位置したタイヤ１２１、１２３の圧力信号Ｐ１とＰ３が類似した信号変化を示す可能性が大きくなり、圧力信号Ｐ１、Ｐ３が左右を区別するための類似グループにグルーピングされる。
なお、車両１１０の右側に位置したタイヤ１２２、１２４の圧力信号Ｐ２とＰ４が類似した信号変化を示す可能性が大きくなり、圧力信号Ｐ２、Ｐ４が左右を区別するための類似グループにグルーピングされる。
ここで、信号の類似性を判断するより具体的な方法は、前／後グルーピング段階（Ｓ３２）に記載した類似性判断方法と同一の方法で判断することができるため、重複する説明は省略する。
第１左／右判別段階（Ｓ３５）は、タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４に装着された圧力測定器１４０の圧力信号Ｐ１及びＰ３グループと、圧力信号Ｐ２及びＰ４グループの左／右発生位置を判別する。
この際、圧力信号と、車両に設けられた運動センサＧ１、Ｇ２の信号とを比較することで左、右位置を判別するが、運動センサＧ１、Ｇ２は、例えば、垂直方向加速度センサであることが好ましい。
ここで、垂直方向加速度センサは、車両の左、右側それぞれに装着され、加速度信号を発生する。この際、車両の垂直振動による荷重変化はタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の圧力変化間にも類似性があるため、タイヤ圧力信号と垂直方向加速度センサの加速度信号とを比較すると、類似性比較により左右圧力信号のうちいずれが左側または右側信号であるかを判別する。
その結果、加速度信号と圧力信号Ｐ１及びＰ３グループと、圧力信号Ｐ２及びＰ４グループとを比較して、各圧力測定器１４０で発生する圧力信号の左、右発生位置を判別することで、各圧力測定器１４０が装着された左、右側に位置したタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別することができる。
また、圧力信号Ｐ１及びＰ３グループまたは圧力信号Ｐ２及びＰ４グループのうち一つのグループの左、右を判別をすると、残りのものは自動に左、右が判別される。
前記のような本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、ＴＰＭＳにおいて多数のタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４にそれぞれ装着された圧力測定器１４０から発生する圧力信号の大きさまたは位相を用いて各タイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を容易に判別することができ、位置判別の信頼性を高めることができる。
また、本発明の一実施例によるタイヤ位置の判別方法は、ＴＰＭＳにおいてタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置判別のための別途の装置を使用せずにタイヤ１２１、１２２、１２３、１２４の位置を判別することができる。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに制限されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、タイヤ位置の判別装置及びこれを用いたタイヤ位置の判別方法に適用可能である。
１００ タイヤ位置の判別装置
１１０ 車両
１２１、１２２、１２３、１２４ タイヤ
１３０ ホイール
１４０ 圧力測定器
１４１ ケース
１４２ 回路部
１４２ａ 回路基板
１４２ｃ 電池
１４３ 圧力センサ
１４３ｂ 回路部品
１４４ 送信部
１６０ 演算部
Ｒ 路面

Claims (20)

  1. 複数個のタイヤの内部圧力をそれぞれ測定する複数個の圧力測定器と、
    前記複数個の圧力測定器から路面のカーブによって発生するそれぞれの圧力信号の伝送を受けて処理する演算部と、を含み、
    前記演算部が前記圧力信号の信号値または位相差を互いに比較することで前記タイヤの位置を判別することを特徴とするタイヤ位置の判別装置。
  2. 前記圧力測定器は、ＴＰＭＳセンサモジュールからなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ位置の判別装置。
  3. 前記圧力測定器は、
    前記圧力を測定する圧力センサと、
    前記圧力センサの前記圧力信号を送出する送信部と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ位置の判別装置。
  4. 前記演算部は、
    同一時間における前記圧力信号の類似性を互いに比較することで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ位置の判別装置。
  5. 前記演算部は、
    前記圧力信号を乗じて得た値が正の符号を有する前記圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ位置の判別装置。
  6. 前記演算部は、
    前記圧力信号を互いに乗じて得た値に対する合計の相対値／絶対値が大きい前記圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ位置の判別装置。
  7. 前記演算部は、
    前記タイヤの前／後輪間の時間遅延を勘案して前記圧力信号の類似性を互いに比較することで、前記タイヤの左／右輪の位置を判別することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ位置の判別装置。
  8. 前記演算部は、
    前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号と、を互いに比較することで、少なくとも一つの前記タイヤの位置を判別し、残りの圧力信号が発生される前記圧力測定器の位置を判別することで、残りの前記タイヤの位置を判別することを特徴とする請求項７に記載のタイヤ位置の判別装置。
  9. 前記運動センサは、
    前記タイヤの動きに対応する加速度信号を測定する加速度センサからなることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ位置の判別装置。
  10. 複数個のタイヤの内部圧力を複数個の圧力測定器を用いてそれぞれ測定する圧力測定段階と、
    前記複数個の圧力測定器で路面のカーブによってそれぞれ発生する圧力信号を収集処理する圧力信号収集処理段階と、
    演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで前記タイヤの位置を判別する位置判別段階と、
    を含むことを特徴とするタイヤ位置の判別方法。
  11. 前記位置判別段階は、
    前記演算部により、同一時間で前記圧力信号の類似性が高い信号同士を複数個の類似グループにグルーピングするグルーピング段階と、
    同一時間で前記複数個の類似グループ同士の前／後輪間の時間遅延を比較することで、前記タイヤの前／後輪の位置を判別する前／後判別段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ位置の判別方法。
  12. 前記グルーピング段階は、
    前記圧力信号を乗じて得た値が正の符号を有する圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ位置の判別方法。
  13. 前記グルーピング段階は、
    前記圧力信号を互いに乗じて得た値に対する合計の相対値／絶対値が大きい圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ位置の判別方法。
  14. 前記位置判別段階は、
    前記演算部により、前／後輪間の時間差を勘案して前記圧力信号のうち類似性が高い圧力信号同士を複数の類似グループにグルーピングするグルーピング段階と、
    前記演算部が前記複数の類似グループと、加速度センサまたは角速度センサの信号と、を比較することで前記タイヤの左／右輪の位置を判別する左／右判別段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ位置の判別方法。
  15. 前記グルーピング段階は、
    前記圧力信号を合算して得た値が正の符号を有する圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることを特徴とする請求項１４に記載のタイヤ位置の判別方法。
  16. 前記グルーピング段階は、
    前記圧力信号を互いに乗じて得た値の相対値／絶対値が大きい圧力信号同士を類似グループにグルーピングすることを特徴とする請求項１４に記載のタイヤ位置の判別方法。
  17. 前記位置判別段階は、
    前記演算部が、前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号と、を比較することで、少なくとも一つのタイヤの位置を判別し、残りの圧力信号が発生される圧力測定器の位置を自動判別することで、残りのタイヤの位置を判別することを特徴とする請求項１４に記載のタイヤ位置の判別方法。
  18. 前記運動センサは、前記タイヤの動きに対応する加速度信号を測定する加速度センサからなることを特徴とする請求項１７に記載のタイヤ位置の判別方法。
  19. 前記圧力測定器は、ＴＰＭＳセンサモジュールからなることを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ位置の判別方法。
  20. 複数個のタイヤの内部圧力を複数個の圧力測定器を用いてそれぞれ測定する圧力測定段階と、
    前記複数個の圧力測定器で路面のカーブによってそれぞれ発生する圧力信号を収集処理する圧力信号収集処理段階と、
    同一時間で、演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで、前記圧力信号間の類似性が高い信号同士を前記タイヤの前輪または後輪の位置に区分し、前／後輪間の時間差の間で、前記演算部が前記圧力信号の大きさまたは位相を互いに比較することで、前記圧力信号間の類似性が高い信号同士を前記タイヤの左輪または右輪の位置に区分するグルーピング段階と、
    前記圧力信号のうち少なくとも一つの圧力信号と、車両に設けられた運動センサの信号とを比較することで、少なくとも一つのタイヤの位置を判別し、残りの圧力信号の位置を自動判別する位置判別段階と、
    を含むことを特徴とするタイヤ位置の判別方法。
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