JP2014051195A - Road condition determination device and tire-side device for road condition determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される路面状態判定装置及び路面状態判定装置用のタイヤ側装置に関し、より詳細には、タイヤの空気圧の変化から路面状態を判定する装置に関する。 The present invention relates to a road surface state determination device and a tire side device for a road surface state determination device mounted on a vehicle, and more particularly to an apparatus for determining a road surface state from a change in tire air pressure.
近年、走行している車両側で路面の状態を判定する技術が提案されており、特許文献1及び2に技術例が開示されている。特許文献1に開示された路面状況検出装置は、タイヤに固定されてタイヤの振動を電気信号に変換する圧電素子と、電気信号を車両側装置に無線送信する通信部とを備えている。この構成によれば、路面状況に応じてタイヤが振動し、車両側装置で路面状況情報を取得して路面状況を監視できる、とされている。また、道路側に路面状況検出装置を設ける構成と比較して導入コストを低減できる、とされている。さらに、第5の実施形態には、空気圧センサを用いた既存のタイヤ空気圧監視システム(TPMS)に圧電素子を追加することで路面状況監視システムを構成できる、と記載されている。
In recent years, a technique for determining a road surface state on the side of a traveling vehicle has been proposed, and Patent Examples 1 and 2 disclose technical examples. The road surface condition detection device disclosed in
特許文献2に開示されたタイヤ空気圧監視装置は、車輪ごとに車輪振動検出手段を設け、車体速及び車輪径を演算する第1タイヤ空気圧監視手段と、振動周波数スペクトルデータを基準スペクトルデータと比較する第2タイヤ空気圧監視手段とを備え、両手段で同時にタイヤ空気圧を監視している。これにより、タイヤ空気圧の低下を精度よく検知できる、と記載されている。第1タイヤ空気圧監視手段では、前輪側及び後輪側の振動検出値の変化のパターンを抽出しており、路面状態を判定することも可能になっている。空気圧センサを備える直接式TPMSに対して、特許文献2の技術は空気圧センサを備えていない間接式TPMSである。
The tire pressure monitoring device disclosed in
ところで、特許文献1には、電気信号の周波数に基づいて路面状況情報を取得する旨が記載されている。また、特許文献2には、前輪側及び後輪側の振動検出値の変化のパターンに基づいて路面状態情報を取得する旨が記載されており、路面バンプ(突起)の検出などが例示されている。この種の路面状態の一例として、起伏形状の繰り返す波状路面がある。波状路面は、非舗装道路を多数の車両が往来することで自然発生する場合が多い。波状路面では、タイヤのバウンドや浮きが発生してブレーキの効き具合が変動するため、走行速度を低めに制御することが好ましい。したがって、路面状態を判定し、判定結果をブレーキ制御やクルーズ制御に適用することで、車両の走行安定性及び安全性を高めることができると考えられる。
Incidentally,
また、タイヤ側装置として振動センサや空気圧センサを設けるときに、タイヤ側装置の電源は、車両側から電源が供給される給電ケーブルや信号ケーブルをタイヤ側装置に接続できないため、電源用の電池と検出信号を送信する無線通信部とが必要になる。タイヤ空気圧監視システムにおいては、空気圧の検出及び無線通信は秒オーダの長い間隔でも、十分にタイヤの異常を検出することができる。一方、路面状態判定の用途では、より一層短い検出間隔及び無線通信間隔が必要になる。さらに、検出間隔を一定に設定すると、車速が増加したときに路面上の位置に置き換えた測定点のピッチが拡がるため、路面状態判定の精度が低下する。したがって、車速の増加に対応して、検出間隔及び無線通信間隔を短く変更することが好ましい。しかしながら、検出間隔及び無線通信間隔が短いほどセンサ及び無線通信部の消費電力が増加し、電池が速く消耗して、電池交換が頻繁になってしまう。 In addition, when a vibration sensor or a pneumatic sensor is provided as a tire side device, the power source of the tire side device cannot connect a power supply cable or a signal cable supplied with power from the vehicle side to the tire side device. A wireless communication unit that transmits the detection signal is required. In the tire pressure monitoring system, the air pressure detection and the wireless communication can sufficiently detect a tire abnormality even at long intervals of the order of seconds. On the other hand, in the application of road surface condition determination, even shorter detection intervals and wireless communication intervals are required. Furthermore, if the detection interval is set to be constant, the pitch of the measurement points replaced with the position on the road surface increases when the vehicle speed increases, so the accuracy of road surface condition determination decreases. Therefore, it is preferable to shorten the detection interval and the wireless communication interval in response to an increase in the vehicle speed. However, as the detection interval and the wireless communication interval are shorter, the power consumption of the sensor and the wireless communication unit is increased, the battery is quickly consumed, and the battery is frequently replaced.
さらに、特許文献1の第5の実施形態では、空気圧センサとともに圧電素子を備えることになって消費電力が一層増加し、装置コストも上昇する。したがって、TPMSに用いる空気圧センサを道路状態判定の用途に共用できれば、消費電力及び装置コストの両面でメリットが大きい。
Furthermore, in 5th Embodiment of
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、波状路面などの路面状態を精度よく判定するとともに、タイヤ側装置の消費電力が小さくかつ装置コストが低廉な路面状態判定装置及び路面状態判定装置用のタイヤ側装置を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the problems of the background art described above, and accurately determines a road surface state such as a wavy road surface, and the road surface state determination device has low power consumption and low device cost of the tire side device. It is another object of the present invention to provide a tire-side device for a road surface condition determination device.
本発明の路面状態判定装置は、車両に装備されたタイヤに配設され、設定された検出間隔で前記タイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、検出した空気圧検出値に基づいて変動する前記空気圧の振幅及び周期を演算し、演算した振幅及び周期に基づいて前記車両が走行している路面の路面状態を判定する路面状態判定手段と、前記タイヤに配設され、前記空気圧検出値、前記空気圧の振幅及び周期、ならびに前記路面状態からなるデータ群のうち一種以上を無線信号に変換して設定された無線通信間隔で送信する無線送信部と、前記車両に配設され、前記無線送信部から送信された前記無線信号を受信する無線受信部と、前記空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、前記検出間隔及び前記無線通信間隔を前記車両の車速に対応した設定に変更する間隔設定手段と、を備えた。 The road surface condition judging device of the present invention is provided on a tire equipped in a vehicle, and detects air pressure of the tire at a set detection interval, and the air pressure that fluctuates based on the detected air pressure detection value. The road surface state determining means for determining the road surface state of the road surface on which the vehicle is traveling based on the calculated amplitude and period, and the air pressure detection value and the air pressure are disposed on the tire. Of the data group consisting of the amplitude and the period of the road surface, and the road surface state, a radio transmission unit that converts the radio signal into a radio signal and transmits the radio signal at a set radio communication interval; A wireless receiver for receiving the transmitted wireless signal, and when the air pressure detection value changes beyond a threshold, the detection interval and the wireless communication interval correspond to the vehicle speed of the vehicle; And interval setting means for changing a constant, with a.
さらに、前記間隔設定手段は、前記空気圧検出値が前記閾値を越えて変化したときに、装置始動時に設定された初期検出間隔及び初期無線通信間隔よりも短い検出間隔及び無線通信間隔に設定を変更することが好ましい。 Further, the interval setting means changes the setting to a detection interval and a wireless communication interval shorter than the initial detection interval and the initial wireless communication interval set at the time of starting the apparatus when the air pressure detection value changes beyond the threshold value. It is preferable to do.
さらに、前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する周期の1周期が経過した時点で、前記空気圧の振幅及び周期が以前の周期から変化した振幅変化量及び周期変化量の少なくとも一方を演算し、演算した前記振幅変化量及び前記周期変化量が所定量以下であるときに定常状態と判定し、前記間隔設定手段は、前記定常状態において、前記車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更し、あるいは前記初期無線通信周期に設定を戻すことが好ましい。 Further, the road surface condition determination means calculates at least one of an amplitude change amount and a period change amount in which the amplitude and the period of the air pressure have changed from the previous period when one cycle of the period in which the air pressure fluctuates has elapsed. When the calculated amplitude change amount and the periodic change amount are equal to or less than a predetermined amount, it is determined as a steady state, and in the steady state, the interval setting unit changes the setting in accordance with the vehicle speed of the vehicle. It is preferable to change the setting to a wireless communication interval longer than the communication interval or return the setting to the initial wireless communication cycle.
さらに、前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する単一の振幅及び単一の周期を演算し、前記空気圧の単一の振幅及び単一の周期に基づいて、起伏形状が繰り返す波状路面の路面状態として起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定するようにしてもよい。 Further, the road surface condition determining means calculates a single amplitude and a single cycle at which the air pressure varies, and based on the single amplitude and the single cycle of the air pressure, The undulation height and the undulation pitch length may be determined as the road surface state.
また、本発明のタイヤ側装置は、本発明の路面状態判定装置に適用され、前記タイヤに搭載されて、前記空気圧検出手段と前記無線送信部と前記間隔設定手段とからなる。 Moreover, the tire side apparatus of this invention is applied to the road surface state determination apparatus of this invention, is mounted in the said tire, and consists of the said air pressure detection means, the said wireless transmission part, and the said space | interval setting means.
さらに、タイヤ側装置は、車両の複数のタイヤにそれぞれ搭載され、交代で路面状態判定に使用されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the tire-side device is mounted on each of a plurality of tires of the vehicle, and is used alternately for road surface condition determination.
本発明の路面状態判定装置は、空気圧検出手段、路面状態判定手段、無線送信部、無線受信部、及び間隔設定手段を備え、空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、検出間隔及び無線通信間隔を車両の車速に対応した設定に変更する。したがって、空気圧検出値の変化が閾値以下(すなわち路面状態が良好な状態)であるときに、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応した時間間隔よりも長くして、タイヤ側の空気圧検出手段及び無線送信部の消費電力を小さくできる。また空気圧検出値が閾値を越えて変化すると、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応した時間間隔に変更するので、路面状態の判定に関わるデータを適切に取得でき、路面状態の判定を精度よく行うことができる。 The road surface state determination device of the present invention includes an air pressure detection unit, a road surface state determination unit, a wireless transmission unit, a wireless reception unit, and an interval setting unit. When the detected air pressure value changes beyond a threshold value, the detection interval and wireless Change the communication interval to a setting corresponding to the vehicle speed. Therefore, when the change in the air pressure detection value is less than the threshold value (that is, the road surface condition is good), the detection interval and the wireless communication interval are set longer than the time interval corresponding to the vehicle speed, and the tire side air pressure detection is performed. The power consumption of the means and the wireless transmitter can be reduced. Also, if the air pressure detection value changes beyond the threshold, the detection interval and wireless communication interval settings are changed to a time interval corresponding to the vehicle speed, so that data related to the determination of the road surface state can be acquired appropriately, and the determination of the road surface state can be performed. It can be performed with high accuracy.
さらに、間隔設定手段が装置始動時に初期検出間隔及び初期無線通信間隔を設定する態様では、空気圧検出値が閾値を越えて変化するまでの間、タイヤ側の消費電力を顕著に小さくできる。 Further, in the aspect in which the interval setting means sets the initial detection interval and the initial wireless communication interval when the apparatus is started, the power consumption on the tire side can be significantly reduced until the air pressure detection value changes beyond the threshold value.
さらに、路面状態判定手段が定常状態を判定し、間隔設定手段が定常状態において車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更する態様では、定常状態で検出間隔を車速に対応させつつ無線通信間隔を長くする。ここで、空気圧の変動する振幅及び周期が概ね安定した定常状態は、車両が同一な起伏形状を繰り返す波状路面を走行することで発生する。したがって、波状路面を走行している間であっても、車速に対応した検出間隔で路面状態の判定を精度よく行いつつ、タイヤ側の無線通信に要する消費電力を小さくできる。また、波状路面が不規則な起伏形状に変化した場合、無線通信間隔を車速に対応した設定にして、路面状態の判定を遅滞なくかつ精度よく行うことができる。 Further, in the aspect in which the road surface state determining means determines the steady state, and the interval setting means changes the setting to a wireless communication interval longer than the wireless communication interval in which the setting is changed in accordance with the vehicle speed of the vehicle in the steady state, the steady state The wireless communication interval is lengthened while the detection interval corresponds to the vehicle speed. Here, the steady state in which the amplitude and the period of fluctuation of the air pressure are generally stable occurs when the vehicle travels on a wavy road surface that repeats the same undulating shape. Therefore, even while traveling on a wavy road surface, the power consumption required for the wireless communication on the tire side can be reduced while accurately determining the road surface state at the detection interval corresponding to the vehicle speed. In addition, when the wavy road surface changes to an irregular undulation shape, the wireless communication interval can be set to correspond to the vehicle speed, and the road surface state can be determined accurately without delay.
さらに、路面状態判定手段が波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定する態様では、波状路面の判定を精度よく行うことができる。加えて、波状路面の判定結果をクルーズ制御やブレーキ制御などに適用して、車両の走行安定性及び安全性を高めることができる。 Furthermore, in the aspect in which the road surface state determining means determines the undulation height and the undulation pitch length of the wavy road surface, the wavy road surface can be accurately determined. In addition, it is possible to improve the running stability and safety of the vehicle by applying the determination result of the wavy road surface to cruise control or brake control.
また、空気圧検出手段と無線送信部と間隔設定手段とからなるタイヤ側装置の態様では、タイヤ側装置で検出間隔及び無線通信間隔の少なくとも一方の設定を変更して消費電力を小さくできる。 Further, in the aspect of the tire-side device including the air pressure detection unit, the wireless transmission unit, and the interval setting unit, power consumption can be reduced by changing at least one of the detection interval and the wireless communication interval in the tire-side device.
さらに、タイヤ側装置が複数のタイヤにそれぞれ搭載されて交代で路面状態判定に使用される態様では、既存のタイヤ空気圧監視システムに若干の変更を加えるだけでタイヤ側装置を共用できるので、総合的な装置コストが低廉になる。また、複数のタイヤ側装置が交代で使用されるので、それぞれに内蔵された電池の消耗度合いが揃い、電池交換のメンテナンスが容易になる。 Further, in the aspect where the tire side device is mounted on each of the plurality of tires and is used for road surface condition determination in turn, the tire side device can be shared by making a slight change to the existing tire pressure monitoring system. Equipment cost is low. In addition, since a plurality of tire side devices are used alternately, the degree of consumption of the batteries contained in each of them is uniform, and maintenance for battery replacement is facilitated.
本発明の第1実施形態の路面状態判定装置1について、図1〜図4を参考にして説明する。図1は、第1実施形態の路面状態判定装置1を説明する構成図である。路面状態判定装置1は、車両のいずれかのタイヤ2に搭載されたタイヤ側装置3と、車両に搭載された車両側装置4とで構成されている。
A road surface
タイヤ側装置3は、タイヤ2の内部に搭載されており、タイヤ2とともに回転する。図示されるように、タイヤ側装置3は、空気圧センサ31、温度センサ32、無線通信部33、及び制御演算部34などで構成されている。タイヤ側装置3は、既存のタイヤ空気圧監視システムに用いられるタイヤ側装置に若干の変更を加えて実現できる。変更を加える箇所としては、制御演算部34のソフトウェアの機能変更や、空気圧センサ31の検出間隔及び無線通信部33の無線通信間隔の変更などを例示でき、これらに限定されない。
The
空気圧センサ31は空気圧検出手段の一部に相当し、制御演算部34からの検出指令にしたがって、タイヤ2内部の空気圧を検出し、A/D変換後の空気圧P0の検出信号を制御演算部34に送出する。温度センサ32は、制御演算部34からの検出指令にしたがって、タイヤ2内部の空気温度を検出し、A/D変換後の空気温度T0の検出信号を制御演算部34に送出する。
The
無線通信部33は、本発明の無線送信部に相当し、制御演算部34からの通信制御指令にしたがって、車両側装置4の無線通信部41との間で無線通信によるデータ伝送を行う。無線通信部33は、温度補正後の空気圧検出値P1を無線信号に変換して無線送信する。これに加えて、無線通信部33は、路面状態判定ECU42から出力され車両側装置4の無線通信部4を介して送信される通信制御指令を受信し、制御演算部34へとデータ伝送する。つまり、無線通信部33は、双方向通信機能を有している。2つの無線通信部33、41の間の無線通信方式は、特に限定されない。
The
制御演算部34は、マイコン及び記憶部を内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置(ECU)である。制御演算部34は、空気圧センサ31及び温度センサ32に検出指令を送出した後に、空気圧P0及び空気温度T0の検出信号を受け取り、記憶部に記憶する。そして、空気圧P0を空気温度T0で補正して、基準温度における空気圧検出値P1を取得する。したがって、空気圧センサ31、温度センサ32、及び制御演算部34の温度補正演算機能の組合せにより、本発明の空気圧検出手段が構成されている。
The
制御演算部34は、さらに、本発明の間隔設定手段を含んでいる。つまり、制御演算部34は、空気圧センサ31及び温度センサ32に検出指令を送出する検出間隔の設定を路面状態判定ECU42の通信制御指令に基づいて可変する。かつ、制御演算部34は、路面状態判定ECU42からの通信制御指令に基づいて無線通信部33の無線通信間隔の設定を可変する。制御演算部34は、無線通信部33、41を介して車両側装置4の路面状態判定ECU42と協業し、これによって検出間隔及び無線通信間隔を可変に制御する。制御演算部34の間隔設定手段としての詳細な設定機能は、後で図2のフローチャートを参照しながら説明する。
The
空気圧の検出間隔に対して無線通信間隔を同程度の長さに設定した場合、無線通信部33は空気圧検出値P1を取得するたびに無線送信する。この場合、車両側装置4への無線通信によるデータ伝送の遅れを小さくできる。また、空気圧検出手段に検出ロスが少なくなるため効率よく路面状態を検出することが出来る。一方、空気圧の検出間隔に対して無線通信間隔を長く設定した場合、無線通信部33は制御演算部34の記憶部で記憶した複数の空気圧検出値P1をまとめて無線送信することができる。この場合、無線通信に必要な消費電力を小さくできる。
When the wireless communication interval is set to the same length with respect to the air pressure detection interval, the
また、タイヤ側装置3には、電源用電池が交換可能に内蔵されている。電源用電池には、一般的なボタン電池を用いることができる。電源用電池は、空気圧センサ31、温度センサ32、無線通信部33、及び制御演算部34に共通な電源である。
Further, the
車両側装置4は、車両に搭載されており、無線通信部41及び路面状態判定ECU42などで構成されている。車両側装置4は、繰り返し充電の可能な車載バッテリを電源としており、タイヤ側装置3と異なって電池交換を考慮する必要がない。車両側装置4は、既存のタイヤ空気圧監視システムに用いられる車両側装置に若干の変更を加えて実現できる。変更を加える箇所としては、空気圧監視ECUに路面状態判定ECU42の機能を付加することを例示でき、これに限定されない。
The vehicle side device 4 is mounted on a vehicle and includes a
無線通信部41は、本発明の無線受信部に相当し、路面状態判定ECU42からの通信制御指令にしたがって、タイヤ側装置3の無線通信部33との間で無線通信によるデータ伝送を行う。無線通信部41は、温度補正後の空気圧検出値P1に相当する無線信号を受信する。これに加えて、無線通信部41は、路面状態判定ECU42から通信制御信号をタイヤ側装置3の制御演算部34へとデータ伝送する役割も担っている。つまり、無線通信部41は、双方向通信機能を有している。
The
路面状態判定ECU42は、マイコン及び記憶部を内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置であり、本発明の路面状態判定手段を含んでいる。図示されるように、路面状態判定ECU42は、車内ネットワーク5(例えば、CAN)に接続されており、車載の他の電子制御装置(ECU)に連携している。路面状態判定ECU42は、車内ネットワーク5を介して、車速Vの情報を取得する。車速Vの情報は、2つの無線通信部41、33を介して制御演算部34へ無線通信伝送されて共有される。
The road surface
路面状態判定ECU42は、まず、無線通信部33で受け取った空気圧検出値P1に基づいて、時間的に変動する空気圧P(t)の振幅Pw及び周期Tを演算する。振幅Pwは空気圧P(t)の最大値及び最小値から演算される。周期Tは空気圧P(t)の最大値及び最小値の検出間隔を基に演算される。
First, the road surface
本実施形態は、路面状態が波状路面であると判定した場合は路面状態判定装置1の消費電力を抑えることができる。ここでの波状路面とは、起伏形状が600〜800mm程度のピッチで繰り返される路面状態を想定している。路面状態判定ECU42は、この繰り返しピッチを走行する時間以内に検出される空気圧P(t)の最大値及び最小値から振幅Pw及び周期Tを演算する。したがって、本発明の間隔設定手段が車速に応じて検出間隔及び無線通信間隔を変更するときは、車速が増減しても繰り返しピッチ内で得られる空気圧検出値P1の検出数を変動させないように、空気圧の検出間隔及び無線通信間隔を変更する。なお、空気圧P(t)の最大値及び最小値の算出範囲はこの限りではない。
In this embodiment, when it is determined that the road surface state is a wavy road surface, the power consumption of the road surface
路面状態判定ECU42は、次に、振幅Pw及び周期Tに基づいて車両が走行している路面の路面状態を判定する。複数の振幅Pw及び周期Tを演算することで、車両が走行している路面の状態が起伏形状を繰り返す波状路面になっているか否かを判定できる。
Next, the road surface
ところで、波状路面の起伏高さと空気圧P(t)の振幅Pwとの間には因果関係がある。この因果関係を予め実験やシミュレーションなどによって求めておけば、本第1実施形態の路面状態判定ECU42は、空気圧P(t)から演算された振幅Pwに予め設定された係数を乗算することで波状路面の起伏高さを判定できる。また、空気圧P(t)から演算された周期Tに車速を乗算することで波状路面の起伏ピッチ長を判定できる。
Incidentally, there is a causal relationship between the undulating height of the wavy road surface and the amplitude Pw of the air pressure P (t). If this causal relationship is obtained in advance through experiments, simulations, or the like, the road surface
波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長の判定方法はこの限りではなく、例えば一覧表形式のマップとして路面状態判定ECU42の内部に記憶しておくことができる。路面状態判定ECU42は、このマップを用いて起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定してもよい。
The method for determining the undulation height and the undulation pitch length of the wavy road surface is not limited to this, and can be stored in the road surface
次に、第1実施形態の路面状態判定装置1の動作について説明する。図2は、第1実施形態の路面状態判定装置1の動作を説明するフローチャートである。まず、イグニッションスイッチがオン操作されると、車両側装置4は電源が投入されて始動する。ステップS1で、車両側装置4は始動した旨をタイヤ側装置3へ無線通信によりデータ伝送する。これに応じて、タイヤ側装置3の間隔設定手段は、空気圧を検出する初期検出間隔、及び無線通信を行う初期無線通信間隔を設定する。初期検出間隔及び初期無線通信間隔は、互いに同程度の長さで秒オーダ程度に定められており、タイヤ側装置3が動作するときの最も長い時間間隔である。
Next, operation | movement of the road surface
ステップS2〜S3の間は、車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面を走行しているときの動作である。ステップS2で、空気圧検出手段は、設定された検出間隔で空気圧検出値P1を取得する。車両側装置4が始動した直後のステップS2では、最も長い時間間隔で初期検出間隔が設定されている。また、ステップS13から戻った後のステップS2では、ステップS13で設定された時間間隔で検出間隔及び無線通信間隔が設定されている。空気圧検出手段が取得した空気圧検出値P1は、無線通信部33の無線送信ごとに1データずつ車両側装置4に無線通信伝送される。
Steps S2 to S3 are operations when the vehicle is traveling on a good road surface with a small change in undulation height. In step S2, the air pressure detection means acquires the air pressure detection value P1 at the set detection interval. In step S2 immediately after the vehicle side device 4 is started, the initial detection interval is set at the longest time interval. In step S2 after returning from step S13, the detection interval and the wireless communication interval are set at the time interval set in step S13. The air pressure detection value P <b> 1 acquired by the air pressure detection means is wirelessly transmitted to the vehicle side device 4 by one data every time the
ステップS3で、車両側装置4の路面状態判定ECU42は、空気圧検出値P1が閾値ΔPを越えて変化したか否かを判定する。本実施形態の閾値ΔPは、路面状態の判定に必要となる値であり、いわゆる絶対値である。検出した空気圧検出値P1が閾値ΔPを超えたときに路面状態の変化ありと判断してステップS4に進む。また、検出した空気圧検出値P1が閾値ΔP以内であれば、路面状態の変化なしと判断してステップS2に戻る。なお、閾値ΔPを絶対値とする態様に限定されるものではなく例えば、所定変化量を用いることができる。所定変化量を用いた場合は、前回までの所定期間における空気圧検出値の平均値と今回の空気圧検出値との差が閾値ΔPを越えているか否か判定することができる。
In step S3, the road surface
ステップS4〜S9の間は、空気圧検出値P1が変動して、車両が走行している路面の路面状態が変化しているときの動作である。ステップS4で、路面状態判定ECU42は車速Vの情報を取得し、間隔設定手段と車速Vの情報を共有する。次のステップS5で、間隔設定手段は、車速Vに対応した検出間隔及び無線通信間隔の設定に変更する。定性的には、車速Vの増加に対応して検出間隔及び無線通信間隔を短く設定する。さらに、定量的には、車速Vに概ね反比例した検出間隔及び無線通信間隔の設定に変更することが好ましい。これにより、路面上の測定点のピッチを概ね一定に保ち、路面状態判定の精度を確保できる。
Steps S4 to S9 are operations performed when the air pressure detection value P1 fluctuates and the road surface state of the road surface on which the vehicle is traveling changes. In step S4, the road surface
ステップS6で、空気圧検出手段は、車速Vに対応して設定された検出間隔で空気圧検出値P1を取得する。取得した空気圧検出値P1は、車両側装置4へ無線通信によりデータ伝送される。次のステップS7で、路面状態判定ECU42は、取得した空気圧検出値P1から振幅Pw及び周期Tを演算する。より具体的には、振幅Pwは空気圧検出値P1の最大値及び最小値から演算され、周期Tは空気圧検出値P1の最大値及び最小値の検出間隔を基に演算される。ステップS8で、路面状態判定ECU42は、今回演算した周期Tを前回演算した周期と比較する。具体的には、今回演算した周期Tから前回演算した周期を減算して周期変化量を演算し、ステップS9に進む。
In step S6, the air pressure detection means acquires the air pressure detection value P1 at a detection interval set corresponding to the vehicle speed V. The acquired air pressure detection value P1 is transmitted to the vehicle side device 4 by wireless communication. In the next step S7, the road surface
ステップS9で、路面状態判定ECU42は、周期変化量が所定量以下であるか否かを判定する。周期変化量が所定量以下のとき、路面の起伏形状が周期的に変化する波状路面と判定でき、ステップS10に進む。周期変化量が所定量を越えているとき、起伏形状が不規則に変化している路面または起伏の少ない良好な路面と判定し、ステップS4に戻る。初回のステップS9では、空気圧P(t)の変動の今回演算した周期Tと前回演算した周期とが揃っていないので、無条件でステップS4に戻ることになる。
In step S9, the road surface
なお、前回演算した周期とは本発明の以前の周期に相当する。ステップS8では今回演算した周期と前回演算した周期とを比較しているがこれに限定されない。例えば、空気圧P(t)の変動が繰り返して継続しているときに、前回以前の周期は複数個あり、それぞれの周期で演算した周期の平均値を「以前の周期」として用いるようにしてもよい。また、周期Tだけでなく、振幅Pwが変化した振幅変化量を併用してもよい。この場合、路面状態判定ECU42は、ステップS8で今回演算した振幅Pwから前回演算した振幅を減算して振幅変化量を演算し、ステップS9で周期変化量及び振幅変化量の少なくとも一方が所定量を越えているとき、ステップS4に戻る。
Note that the previously calculated cycle corresponds to the previous cycle of the present invention. In step S8, the cycle calculated this time is compared with the cycle calculated last time, but the present invention is not limited to this. For example, when the fluctuation of the air pressure P (t) continues repeatedly, there are a plurality of periods before the previous time, and the average value of the periods calculated in each period may be used as the “previous period”. Good. Further, not only the period T but also an amplitude change amount in which the amplitude Pw is changed may be used in combination. In this case, the road surface
ステップS10〜S12の間は、車両が波状路面を走行しているときの動作である。ステップS10で、ステップS7にて演算された振幅Pw及び周期Tから波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定する。次のステップS11で、間隔設定手段は、検出間隔と比べて無線通信間隔を長く設定する。このときの無線通信間隔は、初期無線通信間隔と同じでもよく、異なっていてもよい。また、無線通信間隔を波状路面の起伏高さを判定できる時間間隔に設定してもよい。検出間隔に対して無線通信間隔が長くなるが、本実施形態では無線通信される空気圧検出値は1データなので、最新の空気圧検出値が路面状態判定ECU42へ無線通信によりデータ伝送される。なお、制御演算部34で空気圧検出値を記憶し、1回の無線通信で複数の空気圧検出値を無線通信によりデータ伝送することもできる。
Steps S10 to S12 are operations when the vehicle is traveling on a wavy road surface. In step S10, the undulation height and the undulation pitch length of the wavy road surface are determined from the amplitude Pw and the period T calculated in step S7. In the next step S11, the interval setting means sets the wireless communication interval longer than the detection interval. The wireless communication interval at this time may be the same as or different from the initial wireless communication interval. Moreover, you may set a radio | wireless communication space | interval to the time interval which can determine the undulation height of a wavy road surface. Although the wireless communication interval becomes longer than the detection interval, in the present embodiment, since the air pressure detection value wirelessly communicated is one data, the latest air pressure detection value is transmitted to the road surface
次のステップS12で、路面状態判定ECU42は、空気圧検出値P1が閾値ΔPを越えて変化しているか否かを判定する。変化がある場合、波状路面が続く定常状態であると判断し、もしくは波状路面が終了して空気圧検出値P1が閾値ΔPを超えている路面であると判断して、ステップS7に戻る。変化が無い場合、波状路面が終了して起伏高さの変化が小さい良好な路面に進入したと判断できる。波状路面が終了したと判断した後、ステップS13へ進む。ステップS13では、ステップS5で変更した検出間隔よりも長い時間間隔に検出間隔を設定して、ステップS2に戻る。このときの長い検出間隔は、初期検出間隔と同じでもよく、異なっていてもよい。
In the next step S12, the road surface
以上の動作を要約すると次のようになる。すなわち、車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面を走行している間は、ステップS2〜S3を長い時間間隔で空気圧の検出及び無線送信を繰り返し、路面に起伏が生じて空気圧検出値P1が閾値ΔPを越えるとステップS4に進む。車両が不規則な起伏形状の路面を走行している間は、ステップS4〜S9を車速に対応した短い時間間隔で空気圧検出及び無線通信を繰り返す。そして、同一な起伏形状が繰り返される波状路面であることが判明するとステップS10に進む。波状路面を走行している間は、ステップS7〜S12を車速に対応した検出間隔とステップS5で設定される無線通信間隔よりも長い無線通信間隔で空気圧検出及び無線通信を繰り返す。波状路面が終わって車両が不規則な起伏形状の路面に進入すると、ステップS9からステップS4に戻る。また、波状路面が終わって車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面に進入すると、ステップS12からステップS13を経由してステップS2に戻る。 The above operation is summarized as follows. That is, while the vehicle is traveling on a good road surface with a small change in undulation height, steps S2 to S3 are repeatedly detected and wirelessly transmitted at long time intervals, and the road surface is undulated to generate a detected air pressure value P1. Proceeds to step S4. While the vehicle is traveling on an irregular undulating road surface, steps S4 to S9 are repeated for air pressure detection and wireless communication at short time intervals corresponding to the vehicle speed. And if it turns out that it is a wavy road surface where the same undulation shape is repeated, it will progress to Step S10. While traveling on a wavy road surface, steps S7 to S12 are repeated for air pressure detection and wireless communication at a detection interval corresponding to the vehicle speed and at a wireless communication interval longer than the wireless communication interval set at step S5. When the wavy road surface ends and the vehicle enters an irregular road surface, the process returns from step S9 to step S4. When the wavy road surface is over and the vehicle enters a good road surface with a small change in undulation height, the process returns from step S12 to step S2 via step S13.
次に、第1実施形態の路面状態判定装置1における実際の波形について例示説明する。図3は、良好な路面の一例である乾燥したアスファルト路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値P1の変化の波形図である。また、図4は、波状路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値P1の変化の波形図である。図3及び図4で、横軸は時間、縦軸は空気圧検出値P1である。
Next, an actual waveform in the road surface
図3の良好な路面では、空気圧検出値P1は、時折わずかに変化する程度で概ね一定となっている。したがって、図2のフローチャートのステップS2〜S3は、長い時間間隔で空気圧検出及び無線通信が繰り返される。 On the good road surface in FIG. 3, the air pressure detection value P <b> 1 is substantially constant with a slight change from time to time. Therefore, in steps S2 to S3 in the flowchart of FIG. 2, air pressure detection and wireless communication are repeated at long time intervals.
一方、図4では、時刻t1に車両が波状路面に進入し、以降は空気圧検出値P1が正弦波状に変化している。また、空気圧検出値P1は、時刻t2に閾値ΔPを越えて増加している。したがって、空気圧検出及び無線通信は、時刻t2まではステップS2〜S3が長い時間間隔で繰り返され、時刻t2以降はステップS4〜S9が車速に対応した時間間隔で繰り返される。さらに、時刻t3までに2つの周期T1、T2が演算され、これらが互いに概ね等しいと(T1≒T2)、波状路面であることが判明する。したがって、時刻t3以降はステップS7〜S12で設定した検出間隔とステップS5で設定した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔とで空気圧検出及び無線通信が繰り返される。 On the other hand, in FIG. 4, the vehicle enters the wavy road surface at time t1, and thereafter, the air pressure detection value P1 changes in a sine wave shape. The air pressure detection value P1 increases beyond the threshold ΔP at time t2. Therefore, in the air pressure detection and the wireless communication, steps S2 to S3 are repeated at a long time interval until time t2, and steps S4 to S9 are repeated at a time interval corresponding to the vehicle speed after time t2. Furthermore, two periods T1 and T2 are calculated by time t3, and when they are approximately equal to each other (T1≈T2), it is determined that the road surface is a wavy road. Therefore, after time t3, air pressure detection and wireless communication are repeated at the detection interval set in steps S7 to S12 and the wireless communication interval longer than the wireless communication interval set in step S5.
第1実施形態の路面状態判定装置1によれば、空気圧検出値P1の変化が閾値ΔP未満で路面状態が良好であるときに、検出間隔及び無線通信間隔の設定を長くして、タイヤ側装置3の消費電力を小さくできる。特に、装置始動時に最も長い初期検出間隔及び初期無線通信間隔を設定するので、タイヤ側装置3の消費電力を顕著に小さくできる。また空気圧検出値P1が閾値ΔPを越えて変化すると、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応して変更するので、路面状態の判定に関わるデータを適切に取得でき、路面状態の判定を精度よく行うことができる。
According to the road surface
さらに、車両が波状路面を走行して空気圧検出値P1が周期的に変化する定常状態では、空気圧の検出間隔を車速に応じた時間間隔に設定し、無線通信間隔の設定をステップS5で設定した無線通信間隔よりも長く変更する。したがって、波状路面を走行している間であっても、車速に対応した検出間隔で路面状態の判定を精度よく行いつつ、タイヤ側装置3の無線通信に要する消費電力を小さくできる。また、不規則な起伏形状に変化した場合、遅滞なく無線通信間隔を車速に対応した設定にして、路面状態の判定を精度よく行うことができる。
Further, in a steady state where the vehicle travels on a wavy road surface and the air pressure detection value P1 changes periodically, the air pressure detection interval is set to a time interval according to the vehicle speed, and the wireless communication interval is set in step S5. Change longer than the wireless communication interval. Therefore, even while traveling on a wavy road surface, the power consumption required for wireless communication of the
さらに、路面状態判定手段が波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定するので、波状路面の判定を精度よく行うことができる。加えて、車内ネットワーク5を介して、波状路面の判定結果をクルーズ制御ECUやブレーキ制御ECUなどに提供できるので、車両の走行安定性及び安全性を高めることができる。
Furthermore, since the road surface state determining means determines the undulation height and the undulation pitch length of the wavy road surface, the wavy road surface can be accurately determined. In addition, since the determination result of the wavy road surface can be provided to the cruise control ECU, the brake control ECU, and the like via the in-
次に、第2実施形態の路面状態判定装置1Aについて、第1実施形態と異なる点を主に説明する。図5は、第2実施形態の路面状態判定装置1Aを説明する構成図である。第2実施形態の路面状態判定装置1Aは、既存のタイヤ空気圧監視システムに一体的に組み込まれている。 Next, the road surface state determination device 1A of the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment. FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a road surface state determination device 1A according to the second embodiment. The road surface condition determination device 1A of the second embodiment is integrated into an existing tire pressure monitoring system.
第2実施形態では、車両の4つのタイヤ2にそれぞれ、タイヤ側装置3A〜3Dが搭載されている。4個のタイヤ側装置3A〜3Dは、第1実施形態のタイヤ側装置3と同一構成であり、各無線送信部33には個体認識用の互いに異なるIDコードが付与されている。各タイヤ側装置3A〜3Dは、空気圧監視及び路面状態判定の用途に共用で使用される。
In the second embodiment, tire-side devices 3A to 3D are mounted on the four
一方、車両側装置4Aは、無線通信部45及び空気圧監視ECU46などで構成されている。無線通信部45は、4個のタイヤ側装置3A〜3Dに対して1:4の一斉無線送信、及びIDコードを指定しての1:1の対向無線通信を行えるようになっている。空気圧監視ECU46には、空気圧を監視する基本機能に加えて、第1実施形態の路面状態判定ECU42の機能が付加されている。さらに、空気圧監視ECU46は、路面状態判定に使用するタイヤ側装置3A〜3Dを交代で指定するようになっている。タイヤ側装置3A〜3Dの交代は、例えば、車両が所定時間だけ走行した時期に行うようにする。
On the other hand, the vehicle-
上述した第2実施形態の路面状態判定装置1Aは、タイヤ空気圧監視システムの一部として動作する。すなわち、イグニッションスイッチがオン操作されて車両側装置4Aが始動すると、空気圧監視ECU46は、4個のタイヤ側装置3A〜3Dから長い時間間隔で空気圧検出値P1を取得して空気圧を監視する。これに並行して、空気圧監視ECU46は、指定した特定のタイヤ側装置から、可変の検出間隔及び無線通信間隔で空気圧検出値P1を受け取り、路面状態判定用に使用する。
The road surface condition determination apparatus 1A of the second embodiment described above operates as part of a tire air pressure monitoring system. That is, when the ignition switch is turned on and the
第2実施形態の路面状態判定装置1Aによれば、既存のタイヤ空気圧監視システムに若干の変更を加えるだけでタイヤ側装置3A〜3Dを共用できるので、総合的な装置コストが低廉になる。また、4個のタイヤ側装置3A〜3Dは、空気圧監視用に揃って使用されるとともに、路面状態判定用に交代で使用されるので、それぞれに内蔵された電源用電池の消耗度合いが揃い、電池交換のメンテナンスが容易になる。 According to the road surface condition determination device 1A of the second embodiment, the tire side devices 3A to 3D can be shared by only making a slight change to the existing tire pressure monitoring system, so the overall device cost is reduced. In addition, the four tire side devices 3A to 3D are used together for air pressure monitoring, and are used alternately for road surface condition determination, so that the degree of consumption of the built-in power supply battery is uniform, Maintenance of battery replacement is facilitated.
なお、第1実施形態で、タイヤ側装置3の制御演算部34が間隔設定手段を含み、車両側装置4の路面状態判定ECU42が路面状態判定手段を含むものとしたが、これに限定されない。すなわち、間隔設定手段及び路面状態判定手段はソフトウェアで実現された機能手段であり、タイヤ側及び車両側のどちらに配置されても構わないし、タイヤ側及び車両側で機能分担するようにしてもよい。これに対応して、無線通信により伝送されるデータの種類も変化する。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態で、路面状態判定ECU42は、空気圧P(t)が変動する単一の振幅Pw及び単一の周期Tを演算するとしたが、これに限定されない。すなわち、フーリエ解析による周波数スペクトラムの演算やその他の演算手法を用いて、波状路面以外の路面状態を判定するようにしてもよい。本発明は、その他さまざまな変形や応用が可能である。
In the first embodiment, the road surface
1、1A:路面状態判定装置
2:タイヤ
3、3A〜3D:タイヤ側装置 31:空気圧センサ
32:温度センサ 33:無線通信部(無線送信部) 34:制御演算部
4、4A:車両側装置
41:無線通信部(無線受信部) 42:路面状態判定ECU
45:無線通信部(無線受信部) 46:空気圧監視ECU
5:車内ネットワーク
ΔP:閾値 T、T1、T2:周期
DESCRIPTION OF
45: Wireless communication unit (wireless reception unit) 46: Air pressure monitoring ECU
5: In-vehicle network ΔP: Threshold T, T1, T2: Period
Claims (6)
検出した空気圧検出値に基づいて変動する前記空気圧の振幅及び周期を演算し、演算した振幅及び周期に基づいて前記車両が走行している路面の路面状態を判定する路面状態判定手段と、
前記タイヤに配設され、前記空気圧検出値、前記空気圧の振幅及び周期、ならびに前記路面状態からなるデータ群のうち一種以上を無線信号に変換して設定された無線通信間隔で送信する無線送信部と、
前記車両に配設され、前記無線送信部から送信された前記無線信号を受信する無線受信部と、
前記空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、前記検出間隔及び前記無線通信間隔を前記車両の車速に対応した設定に変更する間隔設定手段と、を備えた路面状態判定装置。 An air pressure detecting means disposed on a tire mounted on the vehicle and detecting the air pressure of the tire at a set detection interval;
Road surface state determination means for calculating the amplitude and period of the air pressure that varies based on the detected air pressure detection value, and determining the road surface state of the road surface on which the vehicle is traveling based on the calculated amplitude and period;
A wireless transmission unit that is disposed on the tire and transmits at least one wireless communication interval set by converting one or more of the data group consisting of the detected air pressure value, the amplitude and period of the air pressure, and the road surface condition into a wireless signal When,
A radio receiving unit disposed in the vehicle for receiving the radio signal transmitted from the radio transmitting unit;
A road surface condition determination device comprising: interval setting means for changing the detection interval and the wireless communication interval to a setting corresponding to the vehicle speed of the vehicle when the air pressure detection value changes beyond a threshold value.
前記間隔設定手段は、前記定常状態において、前記車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更し、あるいは前記初期無線通信周期に設定を戻す請求項1または2に記載の路面状態判定装置。 The road surface condition determining means calculates at least one of an amplitude change amount and a cycle change amount in which the amplitude and cycle of the air pressure have changed from the previous cycle when one cycle of the cycle in which the air pressure fluctuates has passed, When the amplitude change amount and the period change amount are equal to or less than a predetermined amount, the steady state is determined,
The interval setting means, in the steady state, changes the setting to a radio communication interval longer than the radio communication interval whose setting has been changed corresponding to the vehicle speed of the vehicle, or returns the setting to the initial radio communication cycle. The road surface condition determination apparatus according to 1 or 2.
前記タイヤに搭載されて、前記空気圧検出手段と前記無線送信部と前記間隔設定手段とからなる路面状態判定装置用のタイヤ側装置。 Applied to the road surface condition determination device according to any one of claims 1 to 4,
A tire-side device for a road surface condition determination device that is mounted on the tire and includes the air pressure detection unit, the wireless transmission unit, and the interval setting unit.
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-
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