JP2014121982A - タイヤ位置判定システム - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤ空気圧検出器の動作モードを空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替え可能とすることにより、タイヤ位置の判定を最適な動作態様で完遂することができるタイヤ位置判定システムを提供する。
【解決手段】タイヤ空気圧検出器4(4a〜4d)の走行状態判定部21は、加速度センサ10によって検出される重力分力を基に、車両1の走行状態を判定する。タイヤ空気圧検出器4の動作モード切替部22は、車速が閾値未満となったとき、タイヤ空気圧検出器4の動作モードを、空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替える。オートロケーション判定モードは、停車寸前又は停車時において再発進するまでの間に重力分力の送信を間に合わせるために、定期の電波送信の間隔が空気圧判定モードのときよりも短く設定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、各タイヤの空気圧を監視するのに必要となる各タイヤの位置を判定するタイヤ位置判定システムに関する。
従来、タイヤ空気圧を検出して無線送信するタイヤ空気圧検出器を各タイヤに取り付けておき、タイヤ空気圧検出器から送信されたタイヤ空気圧信号を車体の受信機で受信して、各タイヤの空気圧を監視する直接式のタイヤ空気圧監視システムが周知である。この種のタイヤ空気圧監視システムの場合、低圧タイヤがどの位置のタイヤであるのかを通知するためにタイヤ位置を把握しておきたいニーズがあるが、タイヤは位置交換されたり、新規タイヤに取り替えられたりするので、タイヤ位置を定期的に確認するオートロケーション機能を搭載することが検討されている。オートロケーション機能としては、例えば各タイヤハウスにイニシエータ(トリガ器)を取り付けておき、イニシエータから送信される電波によってタイヤ空気圧検出器に選択的に電波送信させることにより、タイヤの位置を判定する方法が周知である(特許文献1,2等参照)。
特開2006−062516号公報 特開2012−126341号公報
しかし、イニシエータを使用したオートロケーション機能は、各タイヤハウスにイニシエータを配設する必要となる。よって、イニシエータを使用したオートロケーション機能においては、部品点数増加や部品コスト増加等の問題が懸念されていた。
そこで、本出願人は、イニシエータを使用せず、車軸の回転数情報とタイヤ空気圧検出器の重力情報とを用いてタイヤ位置を判定する技術を考案している。この方法は、例えば、先(1回目)の駐停車時に車軸の回転数情報とタイヤ空気圧検出器の重力情報とを取得し、後(2回目)の駐停車時でも同様に車軸の回転数情報とタイヤ空気圧検出器の重力情報とを比較し、1回目と2回目の車軸の回転数情報の差から求まる回転角と、1回目と2回目のタイヤ空気圧検出器の重力情報の差から求まる回転角とを比較することにより、タイヤ位置を判定する技術である。
ところで、タイヤ空気圧検出器は、定期的(例えば1回/分)にタイヤ空気圧信号を送信する動作をとるのが一般的である。このため、車両の停車としては信号待ち等が想定されるが、本出願人が考案したオートロケーション機能の場合、車両の停車中にタイヤ空気圧信号の電波送信が間に合わないことも想定され、オートロケーション機能を完遂できない状況が懸念される。
以上のように、本発明は、本出願人の出願案件である特願2011−209509、及び特願2012−202243の改良発明であって、タイヤ空気圧検出器を定期的にのみ動作させた場合に懸念される、1)オートロケーション機能を完遂できない、2)タイヤ空気圧検出器の電池寿命が短くなるなどの諸問題を解消することを目的とする発明である。
本発明の目的は、タイヤ空気圧検出器の動作モードを空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替え可能とすることにより、タイヤ位置の判定を最適な動作態様で完遂することができるタイヤ位置判定システムを提供することにある。
前記問題点を解決するタイヤ位置判定システムは、各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器からタイヤ空気圧信号を送信し、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機において受信して前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムの1機能であり、前記タイヤ空気圧検出器の位置から前記タイヤの位置を判定する構成において、1回目停車時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数と2回目停車時に前記車軸回転数検出部により検出された車軸回転数とから算出される車軸回転角と、前記1回目停車時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力と前記2回目停車時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力とから算出される検出器回転角とを基に、タイヤ位置を判定するオートロケーション機能部を備え、前記タイヤ空気圧検出器は、前記重力分力を検出可能な重力分力検出部の検出信号を用いて、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、前記走行状態判定部の判定結果を基に、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替える動作モード切替部とを備えた。
本構成によれば、走行状態判定部の判定結果を基に、タイヤ空気圧検出器の動作モードを、通常とる空気圧判定モードから、タイヤ位置判定の専用モードであるオートロケーション判定モードに切り替え可能とした。よって、オートロケーション機能部によるタイヤ位置判定時、タイヤ空気圧検出器をタイヤ位置判定に適した態様で動作させることが可能となるので、タイヤ位置判定を最適な動作態様で完遂することが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記動作モード切替部は、走行中の前記車両の車速が閾値未満に減速したとき、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、前記空気圧判定モードから前記オートロケーション判定モードに切り替えることが好ましい。この構成によれば、車速が閾値未満に減速したとき、タイヤ空気圧検出器の動作モードを、タイヤ位置判定を行うのに適するオートロケーション判定モードに切り替える。よって、車両減速時に行うタイヤ位置判定を精度よく行うことが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション判定モードは、定期の電波送信又は前記重力分力のセンシングの間隔が、前記空気圧判定モードのときよりも短い間隔に設定され、前記タイヤ空気圧検出器は、前記オートロケーション判定モード時、その短い間隔で前記重力分力をセンシングするとともに、前記定期の電波送信のタイミングにおいて前記車体に送信することが好ましい。この構成によれば、オートロケーション判定モード時の定期の電波送信又は重力分力のセンシングの間隔を、空気圧判定モード時よりも短い間隔としたので、例えば信号待ち等の停車時間が短い場合であっても、その停車の間に電波送信を間に合わせることが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記動作モード切替部は、前記車両が停車寸前又は停車したとき、動作モードを前記オートロケーション判定モードに切り替えることが好ましい。この構成によれば、車両が停車寸前又は停車したとき、タイヤ空気圧検出器をオートロケーション判定モードに移行させるので、タイヤ空気圧検出器の動作モードを最適なタイミングでオートロケーション判定モードに切り替えることが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション判定モードは、前記重力分力の測定間隔が、前記空気圧判定モードのときよりも短い間隔に設定されていることが好ましい。この構成によれば、オートロケーション判定モード時、重力測定を細かく実施するので、オートロケーション判定モードにおいて、重力分力の情報が多数必要となる場合であっても、これに対応することが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション機能部は、前記車両が停車寸前のとき、前記重力分力の変化が単調減少又は単調減少のどちらをとるのかを確認することにより、前記タイヤの中心を通る鉛直方向の基準線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右のどちらに位置するのかを区別することが好ましい。この構成によれば、車両の停車寸前において、タイヤ空気圧検出器がタイヤの鉛直方向の基準線に対して左右のどちらに位置するのかを区別可能としたので、タイヤ位置を精度よく判定することが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記動作モード切替部は、前記オートロケーション判定モード時、当該オートロケーション判定モードの解除条件が成立したとき、前記動作モードを元の前記空気圧判定モードに強制的に戻すことが好ましい。この構成によれば、オートロケーション判定モードの解除条件が成立したとき、タイヤ空気圧検出器の動作モードを空気圧判定モードに強制的に戻すので、重力測定の実施頻度が多く電力消費が大きいオートロケーション判定モードのままタイヤ空気圧検出器を長時間放置しておくことがない。よって、タイヤ空気圧検出器の省電力化を満足することが可能となる。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション判定モードにおける1回の重力測定は、複数のセンシングの結果であり、前記車両が停車寸前のとき、前記1回の重力測定におけるセンシング回数が少なく設定され、前記車両が停車したとき、前記1回の重力測定におけるセンシング回数が多く設定されていることが好ましい。この構成によれば、オートロケーション判定モードにおける1回の重力測定が複数のセンシング結果である場合、タイヤ空気圧検出器は電力消費が大きくなってしまう。しかし、本構成の場合、停車寸前のときはセンシング回数を少なくするので、タイヤ空気圧検出器の省電力化に一層寄与する。
前記問題点を解決するタイヤ位置判定システムは、各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器からタイヤ空気圧信号を送信し、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機において受信して前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムの1機能であり、前記タイヤ空気圧検出器の位置から前記タイヤの位置を判定する構成において、1回目発進時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数と2回目発進時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数とから算出される車軸回転角と、前記1回目発進時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力と前記2回目発進時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力とから算出される検出器回転角とを基に、前記タイヤの位置を判定するオートロケーション機能部を備え、前記タイヤ空気圧検出器は、前記重力分力を検出可能な重力分力検出部の検出信号を用いて、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、前記走行状態判定部の判定結果を基に、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを設定する動作モード切替部とを備えた。この構成の場合も、目的とする効果を満足することが可能となる。
本発明によれば、タイヤ空気圧検出器の動作モードを空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替え可能とすることにより、タイヤ位置の判定を最適な動作態様で完遂することができる。
一実施形態のタイヤ位置判定システムの構成図。 タイヤ空気圧検出器で検出する重力分力の概念図。 タイヤ空気圧検出器のモード切り替わりの動作イメージを示す波形図。 空気圧判定モードの動作内容をまとめた表。 オートロケーション判定モードの動作内容をまとめた表。 オートロケーション判定時に実行されるフローチャート。 (a),(b)は車軸回転角の説明図。 (a),(b)は検出器回転角の説明図。 (a)〜(c)は重力分力が単調減少するときの動きの説明図。 (a)〜(c)は重力分力が単調増加するときの動きの説明図。
以下、タイヤ位置判定システムの一実施形態を図1〜図10に従って説明する。
図1に示すように、車両1には、各タイヤ2(2a〜2d)のタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)3が設けられている。本例のタイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2a〜2dにタイヤ空気圧検出器4(4a〜4d:タイヤバルブとも言う)を設け、これらタイヤ空気圧検出器4a〜4dで検出されたタイヤ空気圧信号Stpを車体5に無線送信することにより、車体5において各タイヤ2a〜2dのタイヤ空気圧を監視する直接式である。
タイヤ空気圧検出器4a〜4dには、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作を制御するコントローラ6が設けられている。コントローラ6のメモリ7には、各タイヤ2a〜4dの固有IDとしてタイヤID(バルブIDとも言う)が書き込み保存されている。タイヤ空気圧検出器4a〜4dには、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ8と、タイヤ温度を検出する温度センサ9と、タイヤ2に発生する加速度(回転)を検出する加速度センサ10とが設けられ、これらがコントローラ6に接続されている。コントローラ6には、UHF(Ultra High Frequency)帯の電波を送信可能な送信アンテナ11が接続されている。なお、加速度センサ10が重力分力検出部の一例である。
車体5には、タイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されたタイヤ空気圧信号Stpを受信してタイヤ空気圧を監視する受信機(以降、TPMS受信機と記す)12が設けられている。TPMS受信機12には、TPMS受信機12の動作を制御するタイヤ空気圧監視ECU(Electronic Control Unit)13と、UHF電波を受信可能な受信アンテナ14とが設けられている。タイヤ空気圧監視ECU13のメモリ15には、各タイヤ2a〜2dのタイヤIDがタイヤ位置(右前、左前、右後、左後)を対応付けられて書き込み保存されている。TPMS受信機12には、例えば車内インストルメントパネル等に設置された表示部16が接続されている。
タイヤ空気圧検出器4は、タイヤ2が回転状態に入ったことを加速度センサ10からの検出信号を基に確認したとき、又は所定時間間隔をおいて定期又は不定期に、タイヤ空気圧信号Stpを車体5に送信する。タイヤ2が回転状態に入ったか否かは、タイヤ空気圧検出器4にかかる加速度(重力)が変化したか否かを確認することにより判定する。また、タイヤ2が回転しないと判断した場合であっても、回転時と同じ、又はそれ以上の間隔にてタイヤ空気圧信号Stpを送信する。
図1に示すように、タイヤ空気圧監視システム3には、各タイヤ2a〜2dが前後左右のどの位置に取り付けられたタイヤなのかを判定するタイヤ位置判定システム17が設けられている。本例の場合、タイヤ空気圧監視ECU13には、タイヤ2a〜2dの各車軸18(18a〜18d)に取り付けられた車軸回転数検出センサ19(19a〜19d)から取得する車軸回転数情報と、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの各加速度センサ10において検出される重力情報とを用いて、タイヤ2a〜2dの前後左右の取付位置を判定するオートロケーション機能部20が設けられている。オートロケーション機能部20は、タイヤ2a〜2Dの位置判定(オートロケーション判定)を所定サイクルで定期的に実行する。なお、車軸回転数検出センサ19(19a〜19d)が車軸回転数検出部の一例である。
車軸回転数検出センサ19a〜19dは、例えばABS(Anti lock Brake System)センサが使用される。例えば、車軸回転数検出センサ19a〜19dは、車軸18a〜18dに取り付けられた複数(例えば48個)の歯を、車体5側のセンシング部で順に検出することにより、矩形波状のパルス信号SplをTPMS受信機12に出力する。車軸回転数検出センサ19a〜19dは、タイヤ1回転当たり、パルスの立ち上がり及び立ち下がりの両方を検出するとして、例えば「96パルス」出力する。
図2に示すように、加速度センサ10は、タイヤ空気圧検出器4にかかる重力として、重力Gに対する車軸方向(タイヤ半径方向)の重力分力Grを検出する。この重力分力Grが分かれば、タイヤ2(車軸18)の中心を通る基準線Lkに対してタイヤ空気圧検出器4のなす回転角が分かる。回転角は、式cos−1(Gr/G)によって求められる。
図1に示すように、タイヤ空気圧検出器4a〜4dのコントローラ6には、加速度センサ10から入力する重力分力Grを基に車両1の走行状態を判定する走行状態判定部21が設けられている。走行状態判定部21は、重力分力Grの変化量を基に、車両1の走行状態(例えば、走行有無、走行速度、一定速度以上の走行、一定速度未満の走行、停車寸前、停車など)を判定する。
コントローラ6には、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを、タイヤ2a〜2dの空気圧異常を判定する空気圧判定モード、又は各タイヤ2a〜2dの取付位置を判定するオートロケーション判定モードのいずれかに設定する動作モード切替部22が設けられている。動作モード切替部22は、空気圧判定モードのとき、車両1が減速して車速Vが閾値Vmin以下となる(車速Vが低速になる)と、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを、一定時間、オートロケーション判定モードにする。動作モード切替部22は、オートロケーション判定モードのとき、タイヤ位置判定が終了したと想定される一定時間経過後、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードをタイヤ空気圧判定モードにする。
タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、タイヤ空気圧検出器4a〜4dが空気圧判定モードのとき、前述のタイヤ空気圧信号Stpを無線送信する。タイヤ空気圧信号Stpは、少なくとも自タイヤの空気圧、温度、タイヤIDが含まれる。タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、タイヤ空気圧検出器4a〜4dがオートロケーション判定モードのとき、タイヤ2a〜2dの位置特定に必要なオートロケーション信号Salを送信する。オートロケーション信号Salは、例えば重力分力データ、タイヤID等が含まれる。なお、オートロケーション信号Salがタイヤ位置判定に使用される電波の一例である。
オートロケーション機能部20には、各車軸回転数検出センサ19a〜19dから出力されるパルス信号Splのパルス数、つまり各車軸18a〜18dの車軸回転数Nを取得する車軸回転数取得部23と、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dから受信したオートロケーション信号Salにおいて、オートロケーション信号Sal内に含まれる重力分力Grを取得する重力分力取得部24とが設けられている。
オートロケーション機能部20には、各車軸回転数検出センサ19a〜19dから取得した車軸回転数Nと、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dから取得した重力分力Grとを基に、各タイヤ2a〜2dの取付位置を特定するタイヤ位置特定部25が設けられている。タイヤ位置特定部25は、各タイヤ2a〜2dにおいて、1回目の駐停車時の車軸回転数N1と2回目の駐停車時の車軸回転数N2とを基に、車軸回転数Nに準ずる回転角(車軸回転角)θaを演算するとともに、1回目の駐停車時の重力分力Gr1と2回目の駐停車時の重力分力Gr2とを基に、重力分力Grに準ずる回転角(検出器回転角)θbを演算する。タイヤ位置特定部25は、車軸回転角θaと検出器回転角θbとを比較することにより、各タイヤ2a〜2dの取付位置を特定する。
次に、図3〜図10を用いて、本例のタイヤ位置判定システム17の動作を説明する。
[空気圧判定モードの動作]
図3は、タイヤ空気圧検出器4の動作のイメージ図である。なお、図3において、グラフ中に電波の送信タイミングと重力のサンプリングタイミングとを図示しているが、同図は概略であるため、各タイミングは模式的に示されている。通常の走行及び停止のときはタイヤ2a〜2dの空気圧異常を検出する必要があるので、動作モード切替部22はタイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを空気圧判定モードに設定している。例えば、停止中の車両1が走行を開始すると、それまで停止していたタイヤ2a〜2dが回転を始めるので、重力分力Grが変化する。このとき、走行状態判定部21は、重力分力Grの変化量が閾値未満となるとき、車速VがVmin未満の「低速(一定速度未満の走行)」と判定し、重力分力Grの変化量が閾値以上となるとき、車速VがVmin以上の「走行(一定速度以上の走行)」と判定する。
図4に、空気圧判定モードのときのタイヤ空気圧検出器4a〜4dの具体的な動作内容を示す。空気圧判定モードのとき、走行時における定期の電波送信(タイヤ空気圧信号Stpの送信)は1回/1分に設定され、非走行時における定期の電波送信(タイヤ空気圧信号Stpの送信)は1回/5分に設定されている。なお、ここで言う「非走行」とは、駐停車及び低速を含むものとする。また、空気圧測定は定期の電波送信ごとに実行され、温度測定は定期の電波送信ごとに実行され、重力測定は1回/10秒ごとに実行される。
図3に示すように、動作モード切替部22は、空気圧判定モード時、非走行時における定期の電波送信を5分間隔の送信に設定し、走行時における定期の電波送信を1分間隔の送信に設定する。このため、空気圧異常の通報完了の法規遵守と、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの電池寿命確保とが両立される。また、空気圧判定モード時、車両1が走行/非走行のいずれにあるのかを定期的に知る必要があるので、走行/非走行を判定するための重力測定は、ある程度短い間隔(10秒ごと)で行う。定期送信時、タイヤ2a〜2dの空気圧や温度など、タイヤ空気圧の監視に必要な情報を送信するので、送信に応じた測定も併せて実施する。
TPMS受信機12は、タイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されたタイヤ空気圧信号Stpを受信アンテナ14で受信すると、タイヤ空気圧信号Stp内のタイヤIDを照合し、ID照合が成立すれば、同じタイヤ空気圧信号Stp内の圧力データを確認する。このとき、TPMS受信機12は、圧力値が低圧閾値以下であれば、この低圧タイヤを、タイヤ位置を対応付けて表示部16に表示する。TPMS受信機12は、このタイヤ空気圧の判定を、受信するタイヤ空気圧信号Stpごとに行って、各タイヤ2a〜2dの空気圧を監視する。
[オートロケーション判定モードの動作]
図3に示すように、車両1が走行状態に入った後、例えば信号等で停車するとき、車速Vが徐々に低下していく。このとき、タイヤ2a〜2dの回転速度が徐々に低くなっていくので、重力分力Grの変化量が減少する。動作モード切替部22は、空気圧判定モード時、重力分力Grの変化量が閾値未満、つまり車速Vが閾値Vmin未満となることを確認すると、車両1が「停車に移行」と判定する。動作モード切替部22は、車両1が停車へ移行と判定すると、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードをオートロケーション判定モードに切り替える。停車移行後に車両1がとる状態としては、停車寸前の「非停車」と、車速Vが「0」となる「停車」とがある。
図5に、オートロケーション判定モードのときのタイヤ空気圧検出器4a〜4dの具体的な動作内容を示す。オートロケーション判定モードのとき、停車時における定期の電波送信(オートロケーション信号Salの送信)は1回/5秒に設定されている。なお、オートロケーション信号Salを10回送信した後、動作モードは空気圧判定モードに戻ることとする。重力測定は、1回/20msごとに設定されている。
また、オートロケーション判定モードは、タイムアウト(制限時間)が設定されている。これは、オートロケーション判定モードの場合、重力測定及び電波送信が頻繁であることから、タイヤ空気圧検出器4a〜4dにおける電池消費が激しく、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの電池寿命確保の観点から、オートロケーション判定が終了したと予想される一定時間経過後、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを強制的に空気圧判定モードに戻すのが好ましいからである。本例の場合、制限時間は3分に設定されている。
図3に示すように、動作モード切替部22は、オートロケーション判定モードの非停車時、割り込みによる定期的な送信動作によってオートロケーション信号Salを送信させる。このため、オートロケーション判定モードの非停車時、必要なタイミングにおいてオートロケーション信号Salが送信される。動作モード切替部22は、オートロケーション判定モードの停車時、定期の電波送信を5秒間隔の送信に設定する。このように、電波送信の間隔が5秒と短いのは、信号待ち等の停車は時間が短いので、信号待ち中に電波送信を間に合わせるためである。また、オートロケーション判定モードのとき、停車寸前及び停車において多数の重力情報を必要とするので、タイヤ2の回転に対して充分に短い時間間隔(20ms)で重力情報を取得する。電波送信時、タイヤ2a〜2dのオートロケーション判定に必要な重力分力Grが必要であるので、送信に応じた測定も併せて実施する。
[オートロケーション判定モードによるタイヤ位置判定の動作]
続いて、図6に示すフローチャートを用いて、オートロケーション判定モードによるタイヤ位置判定の具体的な動作を説明する。
ステップ101において、タイヤ空気圧監視ECU13は、例えばメータECU(図示略)等から取得する車速データを基に、車速Vが閾値Vmin未満か否かを判定する。即ち、車両1が「1回目の停車」に入るか否かを判定する。車両1が1回目の停車に入るのであればステップ102に移行し、車両1が1回目の停車に入らないのであればステップ101で待機する。
一方、タイヤ空気圧検出器4a〜4dにおいて、動作モード切替部22は、減速時において車速Vが閾値Vmin未満になるとき、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを、それまでの空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替える。このとき、重力測定は、20msごとに1回実行される状態に切り替えられる。走行状態判定部21は、20msごとの測定間隔により取得した重力分力Grを基に、車両1が「停車寸前」又は「停車」のいずれにあるのかを判定する。走行状態判定部21は、測定した重力分力Grの前後で差分が生じる場合、「停車寸前」と判定し、測定した重力分力Grの前後で差分がない場合、「停車」と判定する。
動作モード切替部22は、車両1が停車寸前であれば、定期の電波送信を割り込み処理による送信動作に設定する。また、動作モード切替部22は、車両1が停車していれば、定期の電波送信を5秒間隔の送信に設定する。このため、タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、車両1が停車寸前であれば、電波送信の割り込みの実行タイミングにおいてオートロケーション信号Salを送信し、車両1が停車していれば、5秒という短い送信間隔でオートロケーション信号Salを送信する。
ステップ102において、タイヤ空気圧監視ECU13は、1回目の停車時、自車のタイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されたオートロケーション信号Salを受信アンテナ14で受信する。即ち、重力分力取得部24は、1回目停車時にタイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されるオートロケーション信号Salの重力分力データを読み取ることにより、1回目停車時における各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの重力分力Gr1を収集する。
ステップ103において、重力分力取得部24は、一定時間内に全てのタイヤ空気圧検出器4a〜4dから1回目停車時の重力分力Gr1を取得できたか否かを判定する。このとき、一定時間内に全タイヤ空気圧検出器4a〜4dから1回目停車時の重力分力Gr1を取得できれば、ステップ104に移行する。ところで、停車中、その時のタイヤ回転位置によっては、タイヤ空気圧検出器4a〜4dがヌル点に位置している可能性がある。このため、電波受信を一定時間待ち、一定時間待っても4輪分の電波を受信できないのであれば、別の停車タイミングで電波取得を行うべく、ステップ101に戻る。
ステップ104において、車軸回転数取得部23は、各車軸18a〜18dの車軸回転数検出センサ19a〜19dのカウンタ26をクリアする。即ち、車軸回転数取得部23は、車両1が1回目の停車後に走り始めた際、車軸回転数検出センサ19a〜19dから出力される各パルスの計数を開始する。
ステップ105において、重力分力取得部24は、ステップ102において取得した各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの重力分力データを、1回目停車時における各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの重力分力Gr1として、メモリ15に一時記憶する。
一方、タイヤ空気圧検出器4a〜4dにおいて、動作モード切替部22は、オートロケーション判定モードにおいてオートロケーション信号Salを所定回数(例えば10回)送信したとき、又はオートロケーション判定モードがタイムアウトとなったとき、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを空気圧判定モードに戻す。これにより、タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、空気圧判定モードで設定されたタイミングで空気圧測定、温度測定、重力測定を行う状態に戻り、空気圧判定モードで設定された定期の電波送信タイミングでタイヤ空気圧信号Stpを車体5に無線送信する。TPMS受信機12は、受信したタイヤ空気圧信号Stpから各タイヤ2a〜2dのタイヤ空気圧を把握し、空気圧が低圧閾値以下であれば、その低圧タイヤを表示部16で通知する。
ステップ106において、タイヤ空気圧監視ECU13は、メータECU等から取得する車速データを基に、車両1が一定距離走行後、車速Vが閾値Vmin未満になったか否かを判定する。即ち、車両1が「2回目の停車」に入ったか否かを判定する。車両1が2回目の停車に入ればステップ107に移行し、車両1が2回目の停車に入っていないのであればステップ106で待機する。
動作モード切替部22は、1回目停車時と同じように、減速時において車速Vが閾値Vmin未満になるとき、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを、それまでの空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替える。よって、タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、オートロケーション判定モードに準ずる電波送信間隔及び測定間隔で動作し、オートロケーション信号Salを車体5に無線送信する。
ステップ107において、タイヤ空気圧監視ECU13は、2回目の停車時、自車のタイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されたオートロケーション信号Salを受信アンテナ14で受信する。即ち、重力分力取得部24は、2回目停車時にタイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信されるオートロケーション信号Salの重力分力データを読み取ることにより、2回目停車時における各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの重力分力Gr2を収集する。
ステップ108において、重力分力取得部24は、一定時間内に全てのタイヤ空気圧検出器4a〜4dから2回目停車時の重力分力Gr2を取得できたか否かを判定する。このとき、一定時間内に全タイヤ空気圧検出器4a〜4dから2回目停車時の重力分力Gr2を取得できれば、ステップ109に移行し、一定時間内に全タイヤ空気圧検出器4a〜4dから2回目停車時の重力分力Gr2を取得することができなければ、処理を強制終了する。ここで、電波受信を一定時間待つのは、ステップ103と同じ理由であり、一定時間内に全ての重力分力Gr2を得ることができなければ、処理を強制終了して、別の機会に処理を再実行させる。
ステップ109において、タイヤ位置特定部25は、各車軸回転数検出センサ19a〜19dのカウンタ26で計測したパルス(計測パルス数)を、タイヤ1回転当たりに入力する総パルス数で除算することによりカウンタ値の余りを求め、車軸回転数検出センサ19a〜19dごとに車軸回転角θaを演算する。
図7に、車軸回転角θaの一例を図示する。車軸回転角θaは、1回目の停車時に車軸18がとる回転位置を基準として、2回目の停車時に車軸18がとる回転角に相当する。ところで、車両1は例えばカーブ走行するので、各タイヤ2a〜2dは独立して回転する構造をとる。このため、各車軸18a〜18dは異なる回転数をとるので、車軸回転数検出センサ19a〜19dの出力パルスもタイヤ位置に応じた各々個別のパルス数をとる。よって、車軸18a〜18dごとに求めた車軸回転角θaを確認すれば、前後左右の4つの車軸18a〜18dが1回目の停車から2回目の停車にかけて、それぞれどの程度回転したのかが分かる。
図6に示すステップ110において、タイヤ位置特定部25は、1回目停車時及び2回目停車時の各々においてタイヤ空気圧検出器4a〜4dから取得した重力分力Gr1,Gr2を基に、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの検出器回転角θbを演算する。
図8に、検出器回転角θbの一例を図示する。例えば、タイヤ位置特定部25は、1回目停車時の重力分力Gr1を式cos−1(Gr1/G)に代入することにより、1回目停車時における基準線Lkに対するタイヤ空気圧検出器4の回転位置θ1を演算する。また、タイヤ位置特定部25は、同様に、2回目停車時の重力分力Gr2を式cos−1(Gr2/G)に代入することにより、2回目停車時における基準線Lkに対するタイヤ空気圧検出器4の回転位置θ2を演算する。タイヤ位置特定部25は、回転位置θ1,θ2の和をとることにより、検出器回転角θbを演算する。
図9(a)〜(c)は、タイヤ2が紙面時計回りに回転するときの動きを示した図であり、図10(a)〜(c)は、タイヤ2が紙面反時計回りに回転するときの動きを示した図である。検出器回転角θbを演算するとき、タイヤ2の中心を通る基準線Lkに対して左右対称の図9(c)の状態と図10(c)の状態とにおいては、重力分力Grが同じ値をとるので、タイヤ空気圧検出器4の回転位置を特定するとき、これらの重力分力Grを区別する必要がある。
この場合、タイヤ2が停止寸前のときの重力分力Grの変化が増加又は減少のどちらをとるのかを確認すれば、図9(c)の状態と図10(c)の状態とを区別することが可能である。よって、本例の場合は、停車寸前のとき、重力測定を早い間隔(20msごと)で実施することにより、増加減の判定に必要な多数の重力分力Grを取得する。タイヤ回転が図9(b)→図9(c)への動きをとる場合、重力分力Grは単調減少をとる。一方、タイヤ回転が図10(b)→図10(c)への動きをとる場合、重力分力Grは単調増加をとる。よって、タイヤ位置特定部25は、タイヤ2が停車寸前となるときの重力分力Grの変化を確認することにより、左右対称位置にある重力分力Grを区別する。
図6に示すステップ111において、タイヤ位置特定部25は、ステップ109で求めた車軸回転角θaと、ステップ110で求めた検出器回転角θbとを用い、各タイヤ2a〜2dの取付位置を特定する。例えば、タイヤ位置特定部25は、検出器回転角θbがどの車軸回転角θaと一致するかを確認することにより、タイヤ2a〜2dの取付位置、つまりタイヤID及びタイヤ位置の関係を特定する。このとき、車軸回転角θaと検出器回転角θbとが一対一で対応していれば、4輪全ての取付位置が特定される。
ステップ112において、タイヤ位置特定部25は、一定時間内に全タイヤ2a〜2dの位置を特定できたか否かを判定する。このとき、一定時間内に全タイヤ2a〜2dの取付位置を特定できれば、ステップ113に移行し、一定時間内に全タイヤ2a〜2dの取付位置を特定できなければ、処理を強制終了する。
ステップ113において、タイヤ位置特定部25は、タイヤ位置の特定結果を、タイヤ空気圧監視ECU13のメモリ15に登録する。即ち、タイヤ位置特定部25は、どのタイヤIDが、前後左右の4輪のどのタイヤ2a〜2dのものであるのかをメモリ15に記憶する。以上により、タイヤ2a〜2dのオートロケーションが完了する。このオートロケーション機能は、例えば所定サイクルで繰り返し実行される。
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)タイヤ空気圧検出器4a〜4dは、空気圧判定モード又はオートロケーション判定モードの2モードに切り替え可能である。よって、オートロケーション判定時、タイヤ空気圧検出器4a〜4dをタイヤ位置判定に適した態様で動作させることが可能となるので、タイヤ位置判定を最適な動作態様により完遂することができる。
(2)車速Vが閾値Vmin未満に減速したとき、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードを、タイヤ位置判定を行うのに適したオートロケーション判定モードに切り替える。よって、車両減速時に行うタイヤ位置判定を精度よく行うことができる。
(3)オートロケーション判定モードにおいて電波の送信間隔は、空気圧判定モード時に比べて間隔が短く設定されている。このため、例えば信号待ち等の停車時間が短い場合であっても、その停車の間にオートロケーション信号Salの送信を間に合わせることができる。よって、オートロケーション判定を短時間の間に素早く完了することができる。
(4)車両1が停車寸前(停車も可)となるとき、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードがオートロケーション判定モードに移行される。よって、車両1が停車寸前になったという最適なタイミングにおいて、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作モードをオートロケーション判定モードに切り替えることができる。
(5)オートロケーション判定モードの重力測定は、実施頻度を多くするために、短い周期に設定されている。このため、オートロケーション判定モード時、重力分力Grの情報が多数必要になる場合であっても、これに対応することができる。例えば、オートロケーション判定モード時、短い実施周期の重力測定によって重力分力Grを多数得るようにすれば、停車寸前において重力分力Grが単調減少/単調増加のどちらなのかを判定することができる。よって、停車寸前においてタイヤ空気圧検出器4a〜4dがタイヤ2a〜2dの鉛直方向の基準線Lkに対して左右どちらに位置するのかを区別することが可能となるので、タイヤ位置を精度よく判定することができる。
(6)オートロケーション判定モードは、5秒ごとの定期の電波送信が10回実施されたときや、3分というタイムアウトが経過したとき、強制的に元の空気圧判定モードに戻される。よって、重力測定の実施頻度が多く電力消費の大きいオートロケーション判定モードのままタイヤ空気圧検出器4を長時間放置せずに済むので、タイヤ空気圧検出器4の省電力化を満足することができる。
(7)タイヤ空気圧検出器4a〜4dにおいて1回の重力測定が複数のセンシング結果の場合、例えば停車寸前のときはセンシング回数を少なく設定し、停車のときはセンシング回数を多く設定してもよいとした。ところで、停車寸前時はタイヤ空気圧検出器4a〜4dが鉛直方向の基準線Lkに対して左右のどちらにあるのかを判定できればよいので、センシング回数を少なくしても何ら問題はなく、センシング回数を少なく抑えることで、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの電力消費を抑えることができる。また、停車時は検出器回転角θbを算出する必要があるが、このときはセンシング回数が多く設定されるので、検出器回転角θbを精度よく算出することもできる。
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・空気圧判定モードやオートロケーション判定モードの定期の電波送信において、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dの電波が衝突しないように、ランダムなディレイタイムを設定してもよい。
・オートロケーション判定モード時にタイヤ空気圧検出器4が送信する電波は、専用のオートロケーション信号Salに限定されず、例えば通常のタイヤ空気圧信号Stpに重力情報を載せた信号としてもよい。
・停車時、一時的にフレーム数を増やしてオートロケーション信号Salを送信するようにしてもよい。
・タイヤ空気圧検出器4は、停車と判定した際、オートロケーション信号Sa lを直ちに送信してもよい。
・加速度センサ10は、車軸方向の重力分力Grを検出するセンサに限らず、例えば車軸方向に対して直交する方向の重力分力のみ検出できるセンサでもよいし、又は車軸方向及びその直交方向の両方の重力分力を検出できる2軸タイプのセンサとしてもよい。
・検出器回転角θbは、θ1とθ2との和をとることで算出される値に限定されない。例えば、0°〜360°の範囲で検出器回転角θbが取り得る角度を全て抽出し、どれが車軸回転角θaに合致するのかを確認することにより、タイヤ位置を判定してもよい。
・重力分力検出部は、加速度センサ10に限定されず、タイヤ空気圧検出器4に発生する重力を検出できるセンサであれば、種々のものが採用可能である。
・車軸回転数検出部は、ABSセンサに限定されず、車軸18の回転数(回転量)を検出できるセンサであれば、他のセンサに変更可能である。
・タイヤ空気圧測定や温度測定は、定期の電波送信ごとに行うことに限らず、必要に応じて複数回実施してもよい。
・タイヤ空気圧検出器4が基準線Lkに対して左右のどちらに位置するのかの判定は、タイヤ空気圧検出器4側で実行してもよい。
・空気圧判定モードにおける走行/非走行の判定閾値と、オートロケーション判定モードの停車/非停車の判定閾値は、同一の閾値Vminを使用することに限定されず、各々異なる値としてもよい。
・タイヤ空気圧検出器4から定期送信される電波は、各モードでフレーム内容が異なっていてもよいし、或いは同じでもよい。
・オートロケーション判定モード時、割り込み処理によって空気圧判定モードに復帰可能としてもよい。
・重力分力Grの収集は、停車時に実行することに限定されず、例えば駐車時に行うようにしてもよい。
・タイヤ空気圧検出器4は、停車時にオートロケーション判定モードに移行してもよい。
・オートロケーション判定は、スペアタイヤを含んでもよい。
・オートロケーション判定は、車両停車時に実行されることに限定されず、例えば車両1の発進時に実行してもよい。この場合、停車時に発生すると想定されるタイヤ2の逆回転について考慮せずに済むので、タイヤ位置特定の精度確保に効果が高い。
・オートロケーション判定は、停車や駐車の際に行われることに限らず、例えば停車とみなせる程度の低速時に実行されてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(イ)前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション機能部は、前記1回目停車時から前記2回目停車時までの間に前記車軸回転数検出部から入力する前記パルス信号のパルス数を計測し、この計測パルス数をタイヤ1回転当たりに入力する総パルス数で除算することにより求まる余りを基に、前記車軸回転角を演算すること。
(ロ)前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション機能部は、前記1回目停車時に取得する前記重力分力を基に、前記タイヤの中心を通る鉛直方向の基準線に対して1回目停車時に前記タイヤ空気圧検出器がとる第1回転位置を求め、同様に前記2回目停車時において前記タイヤ空気圧検出器がとる第2回転位置を求め、前記第1回転位置及び前記第2回転位置を基に前記検出器回転角を演算すること。
1…車両、2(2a〜2d)…タイヤ、3…タイヤ空気圧監視システム、4(4a〜4d)…タイヤ空気圧検出器、5…車体、10…重力分力検出部としての加速度センサ、12…受信機(TPMS受信機)、17…タイヤ位置判定システム、19(19a〜19d)…車軸回転数検出部としての車軸回転数検出センサ、20…オートロケーション機能部、21…走行状態判定部、22…動作モード切替部、Stp…タイヤ空気圧信号、N(N1,N2)…車軸回転数、Gr(Gr1,Gr2)…重力分力、θa…車軸回転角、θb…検出器回転角、V…車速、Vmin…閾値、Lk…基準線。
前記タイヤ位置判定システムにおいて、前記オートロケーション機能部は、前記車両が停車寸前のとき、前記重力分力の変化が単調減少又は単調増加のどちらをとるのかを確認することにより、前記タイヤの中心を通る鉛直方向の基準線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右のどちらに位置するのかを区別することが好ましい。この構成によれば、車両の停車寸前において、タイヤ空気圧検出器がタイヤの鉛直方向の基準線に対して左右のどちらに位置するのかを区別可能としたので、タイヤ位置を精度よく判定することが可能となる。
タイヤ空気圧検出器4a〜4dには、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの動作を制御するコントローラ6が設けられている。コントローラ6のメモリ7には、各タイヤ2a〜dの固有IDとしてタイヤID(バルブIDとも言う)が書き込み保存されている。タイヤ空気圧検出器4a〜4dには、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ8と、タイヤ温度を検出する温度センサ9と、タイヤ2に発生する加速度(回転)を検出する加速度センサ10とが設けられ、これらがコントローラ6に接続されている。コントローラ6には、UHF(Ultra High Frequency)帯の電波を送信可能な送信アンテナ11が接続されている。なお、加速度センサ10が重力分力検出部の一例である。
タイヤ空気圧検出器4は、タイヤ2が回転状態に入ったことを加速度センサ10からの検出信号を基に確認したとき、所定時間間隔をおいて定期又は不定期に、タイヤ空気圧信号Stpを車体5に送信する。タイヤ2が回転状態に入ったか否かは、タイヤ空気圧検出器4にかかる加速度(重力)が変化したか否かを確認することにより判定する。また、タイヤ2が回転しないと判断した場合であっても、回転時と同じ、又はそれ以上の間隔にてタイヤ空気圧信号Stpを送信する。
図1に示すように、タイヤ空気圧監視システム3には、各タイヤ2a〜2dが前後左右のどの位置に取り付けられたタイヤなのかを判定するタイヤ位置判定システム17が設けられている。本例の場合、タイヤ空気圧監視ECU13には、タイヤ2a〜2dの各車軸18(18a〜18d)に取り付けられた車軸回転数検出センサ19(19a〜19d)から取得する車軸回転数情報と、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの各加速度センサ10において検出される重力情報とを用いて、タイヤ2a〜2dの前後左右の取付位置を判定するオートロケーション機能部20が設けられている。オートロケーション機能部20は、タイヤ2a〜2の位置判定(オートロケーション判定)を所定サイクルで定期的に実行する。なお、車軸回転数検出センサ19(19a〜19d)が車軸回転数検出部の一例である。

Claims (9)

  1. 各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器からタイヤ空気圧信号を送信し、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機において受信して前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムの1機能であり、前記タイヤ空気圧検出器の位置から前記タイヤの位置を判定するタイヤ位置判定システムにおいて、
    1回目停車時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数と2回目停車時に前記車軸回転数検出部により検出された車軸回転数とから算出される車軸回転角と、前記1回目停車時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力と前記2回目停車時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力とから算出される検出器回転角とを基に、タイヤ位置を判定するオートロケーション機能部を備え、
    前記タイヤ空気圧検出器は、
    前記重力分力を検出可能な重力分力検出部の検出信号を用いて、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、
    前記走行状態判定部の判定結果を基に、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、空気圧判定モードからオートロケーション判定モードに切り替える動作モード切替部とを備えた
    ことを特徴とするタイヤ位置判定システム。
  2. 前記動作モード切替部は、走行中の前記車両の車速が閾値未満に減速したとき、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、前記空気圧判定モードから前記オートロケーション判定モードに切り替える
    ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ位置判定システム。
  3. 前記オートロケーション判定モードは、定期の電波送信又は前記重力分力のセンシングの間隔が、前記空気圧判定モードのときよりも短い間隔に設定され、
    前記タイヤ空気圧検出器は、前記オートロケーション判定モード時、その短い間隔で前記重力分力をセンシングするとともに、前記定期の電波送信のタイミングにおいて当該重力分力を前記車体に送信する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤ位置判定システム。
  4. 前記動作モード切替部は、前記車両が停車寸前又は停車したとき、動作モードを前記オートロケーション判定モードに切り替える
    ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定システム。
  5. 前記オートロケーション判定モードは、前記重力分力の測定間隔が、前記空気圧判定モードのときよりも短い間隔に設定されている
    ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定システム。
  6. 前記オートロケーション機能部は、前記車両が停車寸前のとき、前記重力分力の変化が単調減少又は単調減少のどちらをとるのかを確認することにより、前記タイヤの中心を通る鉛直方向の基準線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右のどちらに位置するのかを区別する
    ことを特徴とする請求項5に記載のタイヤ位置判定システム。
  7. 前記動作モード切替部は、前記オートロケーション判定モード時、当該オートロケーション判定モードの解除条件が成立したとき、前記動作モードを元の前記空気圧判定モードに強制的に戻す
    ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定システム。
  8. 前記オートロケーション判定モードにおける1回の重力測定は、複数のセンシングの結果であり、前記車両が停車寸前のとき、前記1回の重力測定におけるセンシング回数が少なく設定され、前記車両が停車したとき、前記1回の重力測定におけるセンシング回数が多く設定されている
    ことを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定システム。
  9. 各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器からタイヤ空気圧信号を送信し、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機において受信して前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムの1機能であり、前記タイヤ空気圧検出器の位置から前記タイヤの位置を判定するタイヤ位置判定システムにおいて、
    1回目発進時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数と2回目発進時に車軸回転数検出部により検出された車軸回転数とから算出される車軸回転角と、前記1回目発進時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力と前記2回目発進時の前記タイヤ空気圧検出器に発生する重力分力とから算出される検出器回転角とを基に、前記タイヤの位置を判定するオートロケーション機能部を備え、
    前記タイヤ空気圧検出器は、
    前記重力分力を検出可能な重力分力検出部の検出信号を用いて、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、
    前記走行状態判定部の判定結果を基に、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを設定する動作モード切替部とを備えた
    ことを特徴とするタイヤ位置判定システム。
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