JP2018027770A - 路面状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ交換を行う場合に、交換前のタイヤに取り付けていたタイヤマウントセンサを再利用する際にも、路面状態の推定が的確に行えるようにする。【解決手段】タイヤマウントセンサ１の制御部１３においてタイヤ３の交換が行われたことを判定する。そして、タイヤ３の交換が行われたときに、制御部１３において、タイヤマウントセンサ１の加速度センサ１２で検出したタイヤ３の振動データから路面状態を検出するときに用いる路面状態判定条件の閾値を変更する。例えば、自動車整備工場等においてツール２００を通じてタイヤマウントセンサ１に対して指示コマンドを送ることで、タイヤ３の交換が行われとして路面状態判定条件の閾値を再設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤが受ける振動を検出し、振動データとして車体側システムに伝えるタイヤマウントセンサを含み、振動データに基づいて路面状態を推定する路面状態推定装置に関するものである。

従来より、タイヤトレッドの裏面にタイヤマウントセンサを備え、タイヤマウントセンサにてタイヤに加えられる振動を検出すると共に、その振動の検出結果を車体側システムに伝え、路面状態の推定を行う路面状態推定装置がある。この装置では、タイヤマウントセンサの振動検出部が検出する振動波形から路面状態の推定に用いる指標、例えば振動波形の積分電圧値を求め、この指標を閾値と比較することで、路面状態の推定を行っている。

しかしながら、振動検出部が検出する振動波形がタイヤの状態によって変化することから、その状態に応じて路面状態の推定に用いる指標と比較するための閾値を変更することが好ましい。

このようなタイヤの状態を検出するものとして、特許文献１に、タイヤの摩耗度合いを推定するタイヤ摩耗推定装置が提案されている。

特許第５６２０２６８号公報

しかしながら、タイヤ交換時には、タイヤの摩耗のように徐々に振動検出部が検出する振動波形が変化するのではなく、交換前後で異なった振動波形となる。このため、タイヤ交換を行ったときに、路面状態の推定に用いる指標と比較するための閾値は、交換前に使用していたものと全く異なったものになる。タイヤマウントセンサを再利用する場合、以前使用していたタイヤに取り付けられていたタイヤマウントセンサを交換後のタイヤに取り付けることになるが、その場合、交換前のタイヤを基準として設定された閾値では路面状態の推定を的確に行えない。

また、特許文献１に示される装置は、摩耗度合いを検出しているだけであり、タイヤが摩耗しても路面状態を的確に推定することができるものではない。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤ交換を行う場合に、交換前のタイヤに取り付けていたタイヤマウントセンサを再利用する際にも、路面状態の推定を的確に行うことが可能な路面状態推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の路面状態推定装置は、タイヤ（３）の振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１２）と、振動検出部の検出信号が示す振動データから路面状態を検出する信号処理部（１３）と、路面状態が表された路面データを送信する送信部（１５）と、を有し、タイヤの裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサ（１）と、車体側に備えられ、送信部から送信された路面データを受信すると共に、路面データに基づいて路面状態を推定する制御部（２１）を有する車体側システム（２）と、を備え、信号処理部は、タイヤの交換が行われると、振動データから路面状態を検出するときに用いる路面状態判定条件の閾値を変更する。

このように、タイヤの交換が行われたときに路面状態判定条件の閾値が自動的に再設定されるようにしている。これにより、タイヤ交換を行う場合に、交換前のタイヤに取り付けていたタイヤマウントセンサを再利用する際にも、路面状態の推定を的確に行うことが可能な路面状態推定装置とすることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる路面状態推定装置のブロック構成を示した図である。 タイヤマウントセンサのブロック図である。 タイヤマウントセンサが取り付けられたタイヤの断面模式図である。 タイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形図である。 アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。 タイヤ交換時の閾値再設定処理の詳細を示したフローチャートである。 第２実施形態で説明するタイヤ交換時の閾値再設定処理の詳細を示したフローチャートである。 第３実施形態で説明するタイヤマウントセンサのブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜図８を参照して、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ１が適用される路面状態推定装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態推定装置１００は、車両の走行中の路面状態を推定するものであるが、本実施形態では、この路面状態推定装置１００に適用されるタイヤマウントセンサ１に、路面状態の推定に用いる閾値の学習機能を持たせる。以下、具体的に、本実施形態の路面状態推定装置１００について説明する。

図１および図２に示すように路面状態推定装置１００は、車輪側に設けられたタイヤマウントセンサ１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１や報知装置２２などが備えられている。

路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１にて各車輪に備えられるタイヤ３の振動を検出し、この振動に基づいてタイヤ３と走行中の路面との間の路面μを示すデータなど、走行中の路面状態を表すデータを生成して受信機２１側に送信する。以下、路面μのデータのことをμデータといい、μデータを含む路面状態を表すデータのことを路面データという。また、路面状態推定装置１００は、受信機２１にてタイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信し、路面データに示される路面状態を報知装置２２より伝える。これにより、例えば路面μが低いことや乾燥路やウェット路もしくは凍結路であることなど、路面状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合にはドライバに警告することも可能となる。具体的には、タイヤマウントセンサ１および受信機２１は、以下のように構成されている。

タイヤマウントセンサ１は、タイヤ側に備えられるタイヤ側装置である。タイヤマウントセンサ１は、図２に示すように、電源１１、加速度センサ１２、制御部１３、ＬＦ（Low Frequencyの略）受信回路１４、ＲＦ（Radio Frequencyの略）送信回路１５を備え、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。例えば、タイヤマウントセンサ１は、トレッド３１の裏面に接着されたゴムブラケット３２に対して嵌合させられることでタイヤ３に固定されている。タイヤマウントセンサ１は、ゴムブラケット３２に対して着脱可能とされ、タイヤ交換時にゴムブラケット３２から取り外されることで、交換後のタイヤ３に取り付けられているゴムブラケット３２に再度嵌合させられる。

電源１１は、例えば電池などによって構成され、タイヤマウントセンサ１の各部を駆動するための電源供給を行っている。

加速度センサ１２は、タイヤに加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、加速度センサ１２は、タイヤ３が回転する際にタイヤマウントセンサ１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。より詳しくは、加速度センサ１２は、矢印Ｘで示す二方向のうちの一方向を正、反対方向を負とする出力電圧を検出信号として発生させる。

制御部１３は、信号処理部に相当する部分であり、加速度センサ１２の検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面データを得て、それをＲＦ送信回路１５に伝える役割を果たす。

具体的には、制御部１３は、加速度センサ１２の検出信号、つまり加速度センサ１２の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における加速度センサ１２の接地区間を抽出している。なお、ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち加速度センサ１２の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間のことを意味している。本実施形態の場合、加速度センサ１２の配置箇所がタイヤマウントセンサ１の配置箇所とされているため、接地区間とはタイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間と同意である。以下、タイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所、換言すれば加速度センサ１２の配置箇所のことを装置配置箇所という。

そして、例えば接地区間中における加速度センサ１２の検出信号に含まれる高周波成分が路面状態を表していることから、後述するように、制御部１３は、検出信号から高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面μなどの路面状態を検出している。

このようにして、制御部１３は、路面状態の検出を行うと、その路面状態を示した路面データを生成し、それをＲＦ送信回路１５に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ送信回路１５を通じて受信機２１に路面データが伝えられるようになっている。

より詳しくは、制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って上記した処理を行っている。そして、制御部１３は、それらの処理を行う機能部として区間抽出部１３ａ、レベル算出部１３ｂおよびデータ生成部１３ｃを備えている。

区間抽出部１３ａは、加速度センサ１２の出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出することで接地区間を抽出する。タイヤ回転時における加速度センサ１２の出力電圧波形は例えば図４に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、加速度センサ１２の出力電圧が極大値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１２の出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度センサ１２の出力電圧が極小値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１２の出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。

加速度センサ１２の出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地する際、加速度センサ１２の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、加速度センサ１２の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地面から離れる際には、加速度センサ１２の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度センサ１２の出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。

そして、区間抽出部１３ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出することで加速度センサ１２の接地区間を抽出し、接地区間中であることをレベル算出部１３ｂに伝える。

また、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが加速度センサ１２の接地終了時となるため、区間抽出部１３ａは、このタイミングでＲＦ送信回路１５に送信トリガを送っている。これにより、ＲＦ送信回路１５より、後述するようにデータ生成部１３ｃで作成されるμデータなどの路面データを送信させている。このように、ＲＦ送信回路１５によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１２の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。なお、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングをＲＦ回路１５からのデータ送信タイミングの一例として挙げたが、勿論、他のタイミングであっても良い。また、データ送信をタイヤ３の１回転ごとに１回行うという形態ではなく、複数回転ごとに１回、もしくは１回転ごとに複数回のデータ送信が行われる形態とされても良い。

レベル算出部１３ｂは、区間抽出部１３ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に加速度センサ１２の出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、レベル算出部１３ｂは、その算出結果をμデータなどの路面データとしてデータ生成部１３ｃに伝える。ここで、路面μなどの路面状態を表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図５Ａ、図５Ｂおよび図６を参照して説明する。

図５Ａは、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサ１２の出力電圧の変化を示している。また、図５Ｂは、凍結路の相当する程度に路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサ１２の出力電圧の変化を示している。

これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり加速度センサ１２の接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、路面μの影響で、加速度センサ１２の出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように路面μが低いときには、タイヤ３のスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように路面μが高い場合にはあまり重畳されない。

このため、路面μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図６に示す結果となる。すなわち、低周波域では路面μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では路面μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状態を表す指標となる。

したがって、レベル算出部１３ｂによって接地区間中における加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。また、μデータから、例えば路面μが低い場合に凍結路と判定するなど、路面μと対応する路面の種類を路面状態として検出することもできる。

例えば、高周波成分のレベルは、加速度センサ１２の出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分した積分電圧値として算出することができる。具体的には、路面状態や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分して積分電圧値を取得する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように路面μが高い場合よりも低μ路面を走行している場合のように路面μが低い場合の方がチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように路面μを推定できる。

データ生成部１３ｃは、レベル算出部１３ｂでの算出結果に基づいて路面データを生成している。例えば、データ生成部１３ｃは、μデータをそのまま路面データとして採用したり、μデータから凍結路やアスファルト路のような路面状態を求めて、それを示すデータを路面データとして生成している。本実施形態の場合、データ生成部１３ｃにおいて、路面状態の推定を行っている。このため、データ生成部１３ｃには、路面状態の推定を行うために用いられる路面状態判定条件の閾値を記憶しており、タイヤ交換が行われたときには、その閾値が再設定されて記憶されるようになっている。

ＬＦ受信回路１４は、受信部に相当し、ツール２００などを通じてのコマンド入力などを受信する回路である。例えば、自動車整備工場等においてツール２００を通じて指示コマンドを含むＬＦ波がタイヤマウントセンサ１に伝えられると、ＬＦ受信回路１４を通じて指示コマンドが制御部１３に伝えられる。そして、指示コマンドが後述する学習モード遷移信号であった場合、制御部１３は、タイヤ交換が行われたときであるとして、加速度センサ１２の出力電圧の読み取りを行うと共に、データ生成部１３ｃにおいて、路面状態判定条件の閾値の再設定を行う。具体的には、制御部１３は、データ生成部１３ｃがタイヤ交換が行われたことを示す情報を取得したとき、より詳しくはタイヤ交換が行われたと判定したときに、路面状態判定条件の閾値の再設定を行う。この路面状態判定条件の閾値の再設定の手法については、後で説明する。

ＲＦ送信回路１５は、データ生成部１３ｃから伝えられたμデータなどの路面データを受信機２１に対して送信する送信部を構成するものである。ＲＦ送信回路１５と受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。路面データを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、加速度センサ１２の接地終了時に区間抽出部１３ａから送信トリガが送られることでＲＦ送信回路１５から路面データが送られるようになっている。このように、ＲＦ送信回路１５によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１２の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。

また、路面データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出する周知の車輪位置検出装置によって特定できることから、受信機２１にＩＤ情報と共に路面データを伝えることで、どの車輪のデータであるかが判別可能になる。

一方、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信された路面データを受信し、これに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝え、必要に応じて報知装置２２より路面状態をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになり、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２２を通じて推定された路面状態を常に表示するようにしても良いし、推定された路面状態がウェット路や凍結路や低μ路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。また、受信機２１からブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えれば、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにすることもできる。

報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態を報知する際に用いられる。報知装置２２をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態が伝えられると、その路面状態が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。

なお、報知装置２２をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２２は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２２としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２２を構成しても良い。

以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。

続いて、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について説明する。

上記したように、タイヤマウントセンサ１では、加速度センサ１２の検出信号に基づいて、制御部１３でタイヤ３が１回転する毎に出力電圧波形を解析し、路面データを得ている。そして、出力電圧波形が第２ピーク値となるタイミングで制御部１３からＲＦ送信回路１５に送信トリガが出され、路面データが送信される。

一方、受信機２１は、ＲＦ送信回路１５からデータ送信が行われると、それを受信し、路面データに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝える。これにより、ドライバに路面状態を報知することができる。

さらに、自動車整備工場等においてツール２００を通じてタイヤマウントセンサ１に対して指示コマンドが送られると、ＬＦ受信回路１４でその指示コマンドが受信される。この指示コマンドが制御部１３に伝わり、指示コマンドが学習モード遷移信号であった場合、制御部１３は、加速度センサ１２の出力電圧の読み取りを行うと共に、路面状態判定条件の閾値の再設定を行う。ここでいう指示コマンド、具体的には学習モード遷移信号が、本実施形態における「タイヤ交換が行われたことを示す情報」に相当する。そして、制御部１３は、加速度センサ１２の出力電圧のデータをタイヤ３が複数回転する期間中集計し、その集計結果に基づいて、路面状態判定条件の閾値の再設定を行う。

例えば、自動車整備工場等では、学習用の路面として、通常最も走行頻度が高いアスファルト路、つまり高μ路を選択し、高μ路を走行したときに得られる振動データに基づいて路面状態判定に用いる様々な閾値を再設定する。これにより、本実施形態の場合であれば、データ生成部１３ｃに記憶してある様々な閾値が新しい閾値に再設定される。

この閾値の再設定の手法について、図７に示す閾値再設定処理のフローチャートを参照して説明する。なお、図７に示す閾値再設定処理については、制御部１３が電源１１からの電力供給に基づいて所定の制御周期毎に実行する。

まず、ステップＳ１００では、タイヤ交換時にツール２００を通じて伝えられる指示コマンドとして、学習モード遷移信号を受信したか否か、つまりタイヤ交換が行われたか否かを判定する。ここで、受信していればステップＳ１１０以降の処理に進み、受信していなければ受信したと判定されるまでは本処理を繰り返す。そして、ステップＳ１１０において学習モードに遷移し、ステップＳ１２０〜ステップＳ１７０において、路面状態判定条件として用いる閾値の再設定を行う。なお、制御部１３は、学習モードに遷移すると、その期間中は路面状態判定を中断し、路面データの送信を行わず、閾値の再設定のための各種処理を実行する。

具体的には、ステップＳ１２０において、車体側システム２に対して、学習モード遷移信号を送信するための処理を行う。すなわち、制御部１３からＲＦ送信回路１５に、学習モードに遷移したことを示す学習モード遷移信号を出力し、ＲＦ送信回路１５から学習モード遷移信号を送信する。これにより、車体側システム２でもタイヤマウントセンサ１が学習モードに遷移したことを把握できるため、その期間中は路面状態推定を行わないようにする。また、ドライバに対しても学習モードに遷移したことを知らせるべく、報知装置２２を通じて学習モード中であることを報知するようにしても良い。

続く、ステップＳ１３０では、加速度センサ１２の出力電圧波形を信号処理し、接地区間中の高周波成分を積分することで積分電圧値を算出すると共に、積分電圧値を集計する。さらに、ステップＳ１４０では、タイヤ３の回転数が所定回転、例えば２０回転に至ったか否かを判定し、所定回転に至るまでステップＳ１３０の処理を繰り返す。これにより、タイヤ３の回転数が所定回転に至るまでの期間中の積分電圧値が集計される。

その後、ステップＳ１５０に進み、制御部１３内において、路面状態判定条件の閾値を再設定する。例えば、ステップＳ１４０で集計を取った積分電圧値の平均値を演算し、平均値に対して所定値加算した数値、もしくは所定の係数掛け合わせた値を閾値に設定する。この閾値に基づいて、今後取得した積分電圧値が閾値以下であれば高μ路、閾値を超えていれば低μ路というようにして、路面状態を判定することができる。

また、閾値を再設定する際に、車速ごとに閾値を再設定したり、基準車速のときの閾値を設定しておくようにすると好ましい。このように、車速ごとの閾値もしくは基準車速のときの閾値を設定しておき、路面状態の判定を行うときに、得られた積分電圧値を車速に対応する閾値と比較するようにしたり、得られた積分電圧値を基準車速に換算した値に補正して閾値と比較する。このようにすることで、より正確に路面状態を判定できる。すなわち、車速が高いほど、第１ピーク値や第２ピーク値も大きくなるし、加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分の積分電圧値も大きくなるため、車速が高くなるほど閾値が大きくなるように補正を掛けたり、積分電圧値を基準車速に対応する値に補正する。このようにすれば、車速による積分電圧値の変化にも対応して路面状態を判定することが可能となる。

なお、ここでは高μ路と低μ路との判定を行う閾値についてのみ例に挙げてあるが、例えば積雪路やウェット路などのように、路面の種類の判定を行うための閾値の設定を行うこともできる。積雪路の場合、路面の凹凸が大きいことから、接地区間中よりもそれ以外の領域、つまり第２ピーク値から第１ピーク値までの間において加速度センサ１２の出力電圧の振動が大きくなる。このため、第２ピーク値から第１ピーク値までの間において、加速度センサ１２の検出信号を周波数解析することで、積雪路とアスファルト路など通常路とを判定するための閾値を再設定できる。また、ウェット路の場合、第１ピーク値や第２ピーク値が急峻でなくなり、第１ピーク値や第２ピーク値に達する際の加速度センサ１２の出力電圧の変化の仕方が変わる。さらに、ウェット路の場合、滑り易いことから、接地区間中においてスリップに基づく振動が大きくなる。したがって、第１ピーク値や第２ピーク値に達する際の加速度センサ１２の出力電圧の変化割合の閾値である変化量閾値と、接地区間中における積分電圧値の閾値である積分値閾値を再設定する。そして、今後例えば、変化割合が変化量閾値よりも小さく、かつ、積分電圧値が積分値閾値よりも大きければウェット路と判定することができる。

続いて、ステップＳ１６０に進み、学習モードから通常モードへ遷移する。これにより、し、路面状態判定が再開される。このとき、路面状態の判定に用いる閾値には、ステップＳ１５０で再設定された閾値が用いられる。そして、ステップＳ１７０に進み、車体側システム２に対して、通常モード遷移信号を送信するための処理を行う。すなわち、制御部１３からＲＦ送信回路１５に、学習モードから通常モードに遷移したことを示す通常モード遷移信号を出力し、ＲＦ送信回路１５から通常モード遷移信号を送信する。これにより、車体側システム２にも、タイヤマウントセンサ１が通常モードに遷移したこと、つまり路面状態判定が行われるモードに遷移したことが伝わる。したがって、車体側システム２では、各タイヤマウントセンサ１から送信されてくる路面データに基づいて路面状態推定が行われることになる。

以上説明したように、タイヤ交換時に、自動車整備工場等においてツール２００を通じてタイヤマウントセンサ１にタイヤ交換が行われたことを示す情報となる指示コマンドを送ることで、路面状態判定条件の閾値を自動的に再設定することができる。これにより、タイヤ交換を行う場合に、交換前のタイヤ３に取り付けていたタイヤマウントセンサ１を再利用する際にも、路面状態の推定を的確に行うことが可能な路面状態推定装置とすることが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して車体側システム２で路面状態の判定を行うようにしたものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、タイヤマウントセンサ１において路面状態の判定を行うと共にその結果を示す路面データを車体側システム２に送信し、車体側システム２で最終的に路面状態を推定するようにしている。これに対して、タイヤマウントセンサ１では加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分の積分電圧値などを路面データとして送信させ、車体側システム２において路面データに基づいて路面状態の判定を行うという形態とすることもできる。例えば、車体側システム２に路面状態判定条件となる閾値を記憶しておき、路面データに示される積分電圧値などを閾値と比較することで、高μ路であるか低μ路であるかなどの路面状態を判定することができる。この場合、閾値については、車体側システム２において記憶しておくことになる。したがって、タイヤ交換時などにおける路面状態判定条件の閾値の再設定に関しても、車体側システム２で行うようにする。

このように、車体側システム２において路面状態判定条件となる閾値を記憶し、加速度センサ１２の路面状態の判定を行うこともできる。その場合、第１実施形態で説明した制御部１３が実行する閾値再設定処理については、図８のフローチャートに示す処理となる。すなわち、ステップＳ２００〜ステップＳ２３０において、図７のステップＳ１００〜ステップＳ１３０と同様の処理を行い、ステップＳ２４０において車体側システム２へ積分電圧値などの路面データを送信する処理を行う。そして、ステップＳ２５０において、図７のステップＳ１４０と同様の処理を行う。これにより、ステップＳ２４０に示した車体側システム２へ路面データを送る処理がタイヤ３の所定回転数分行われることになる。

これに基づいて、車体側システム２で積分電圧値などが集計される。そして、例えば積分電圧値の平均値が演算され、平均値に対して所定値加算した数値、もしくは所定の係数掛け合わせた値が閾値に設定される。

この後、ステップＳ２６０およびステップＳ２７０において、図７のステップＳ１６０およびステップＳ１７０と同様の処理を行う。以上のようにして、車体側システム２において、タイヤ交換時などにおける路面状態判定条件の閾値の再設定を行うことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対して車体側システム２で路面状態の判定を行うようにしたものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記実施形態では、ツール２００を用いなくても、タイヤ交換時にタイヤマウントセンサ１を再利用すると、タイヤ交換が行われたことを示す情報が取得されるようにすることで、自動的に路面状態判定条件の閾値が再設定されるようにする。

図９に示すように、タイヤマウントセンサ１がゴムブラケット３２に嵌合させられたことを検知する嵌合検知部１６を備えてある。嵌合検知部１６は、交換後のタイヤ３にタイヤマウントセンサ１が取り付けられたことを検知する交換検知部に相当する。

嵌合検知部１６は、例えば、ゴムブラケット３２のうちタイヤマウントセンサ１との接触面に備えられる図示しない導体部と接触することで導通する検知回路などで構成される。すなわち、タイヤマウントセンサ１に備えた検知回路は、ゴムブラケット３２から取り外されたときに導通部から離れるため、検知回路が電気的に遮断され、再びゴムブラケット３２に取り付けられたときに導通部と接触して導通させられる。このため、検知回路により、非導通状態から導通状態に切り替わることによって、タイヤマウントセンサ１が交換後のタイヤ３に取り付けられたことを検知することができる。そして、制御部１３は、非導通状態と導通状態との切り替わりをタイヤの交換が行われたことを示す情報として、嵌合検知部１６において非導通状態と導通状態との切り替わりが検知されたことに基づき、タイヤ交換が行われたことを判定できる。

このように、タイヤマウントセンサ１に嵌合検知部１６を備えておき、嵌合検知部１６でタイヤマウントセンサ１がゴムブラケット３２に嵌合させられたことを検知することで、タイヤ交換が行われたことを判定する。このようにして、自動的に路面状態判定条件の閾値が再設定されるようにすることもできる。例えば、図７のステップＳ１００の代わりに嵌合検知部１６でタイヤマウントセンサ１がゴムブラケット３２に嵌合させられたことを検知したか否かを判定する処理を行い、嵌合が検知された場合に、ステップＳ１１０以降の処理を行う。このようにすることで、自動的に路面状態判定条件の閾値が再設定される。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して、トレッド３１の凹凸の変化に基づいて路面状態判定条件の閾値の変更が行われるようにしたものであり、その他については第１〜第３実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、タイヤマウントセンサ１は、加速度センサ１２の出力電圧に基づいてタイヤ３のトレッド３１の凹凸の変化を検出し、凹凸の変化が検知されたときに、自動的に学習モードに切り替わり、路面状態判定条件の閾値の変更を行う。

例えば、タイヤ３が新品の状態のように摩耗が少ないときには、摩耗後の状態と比較して、トレッド３１に形成された溝による凹凸高さが高く、その分、タイヤ３が弾性変形し易い柔らかい状態となっている。このため、タイヤ３による振動の減衰率が大きく、加速度センサ１２の出力電圧波形の振動が小さくなる。そして、タイヤ３の摩耗が進むと、加速度センサ１２の出力電圧波形の振動が徐々に大きくなっていく。

しかしながら、このような加速度センサ１２の出力電圧波形の変化は徐々に進むのであり、同じ種類の路面を走行しているときであれば、急激に変化することはない。このため、タイヤマウントセンサ１の記憶部に過去情報として、例えばアスファルト路を走行したときの加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分の積分電圧値を記憶しておく。例えば、加速度センサ１２の検出信号に基づいてタイヤ３が停止したことを検出することができるため、タイヤ３が停止する前に得られた積分電圧値を過去情報として記憶しておく。その時に得られた積分電圧値が記憶させるのに適した路面状態、例えばアスファルト路ではない場合、タイヤ３が停止する前にアスファルト路を走行していたときに得られた積分電圧値を過去情報として記憶させるようにしても良い。アスファルト路であることについては、例えば記憶してある閾値よりも積分電圧値が小さくなることなどによって判定可能であり、そのときの積分電圧値を記憶している。

そして、過去情報として記憶してある積分電圧値に対して取得した積分電圧値の変化が急激な場合、トレッド３１の溝による凹凸の高さが急に変化したと言える。したがって、積分電圧値の変化が急激であったこと、例えば取得した積分電圧値と過去情報として記憶してある積分電圧値との差が閾値以上になったことをタイヤ交換が行われたことを示す情報として、タイヤ交換が行われたと判定することができる。このようにタイヤ交換が行われたと判定されると、路面状態判定条件の閾値の再設定を行う。このとき、取得した積分電圧値についても過去情報として記憶してある積分電圧値と同様の路面、例えば上記したようなアスファルト路を走行したときのものであることが必要である。このため、取得した積分電圧値が過去情報として記憶してある積分電圧値よりも小さい値である場合にのみ、路面状態判定条件の閾値の再設定するようにすることもできる。

このように、トレッド３１の溝による凹凸高さが急に変化したと想定される場合についても、路面状態判定条件の閾値が自動的に再設定されるようにすることができる。この場合にも、例えば、図７のステップＳ１００の代わりにトレッド３１の溝の凹凸の高さが急に変化したか否かを判定する処理を行い、それが検知された場合に、ステップＳ１１０以降の処理を行う。このようにすることで、自動的に路面状態判定条件の閾値が再設定される。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、路面状態判定条件の閾値の再設定がアスファルト路のときに行われるようにする場合について説明したが、これは車両の最も走行頻度が高い路面がアスファルト路であるためである。このため、アスファルト路以外の路面状態のときに閾値の再設定を行っても良い。例えば、ツール２００によって所望の路面状態を選択できるようにし、加速度センサ１２の出力電圧波形に基づいて、選択された路面形態のときに想定される閾値を設定すれば良い。このようにすれば、様々な路面状態それぞれにおいて、閾値の再設定を行うことが可能となり、より的確に閾値の再設定を行うことが可能となる。

また、上記各実施形態に示した路面状態推定装置１００では、振動検出部を構成する加速度センサ１２の検出信号から接地区間を特定し、接地区間中の検出信号における高周波成分のレベルの算出結果を路面状態が示された路面データとして用いている。しかしながら、これは振動検出部での検出信号を用いて路面状態を検出する手法の一例を示したに過ぎず、振動検出部での検出信号を用いた他の手法によって路面状態を検出しても良い。

また、振動検出部を加速度センサ１２によって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。また、電源１１についても、電池に限らず、発電素子などによって構成することもできる。例えば、振動検出発電素子を用いれば、振動検出発電素子によって振動検出部を構成しつつ電源１１を構成することもできる。

また、上記各実施形態では、受信機２１に制御部としての機能を持たせ、最終的な路面状態推定を行っている。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、受信機２１とは別に制御部を備えても良いし、ブレーキＥＣＵなどの他のＥＣＵを制御部として機能させるようにしても良い。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。例えば、第１実施形態または第２実施形態と第３実施形態または第４実施形態とを組み合わせることができる。

１ タイヤマウントセンサ
２ 車体側システム
１２ 加速度センサ
１３ 制御部
１４ ＬＦ受信回路
１５ ＲＦ送信回路
１６ 嵌合検知部
２１ 受信機
１００ 路面状態推定装置
２００ ツール

Claims (14)

1. 車両の走行路面における路面状態の推定を行う路面状態推定装置であって、
   タイヤ（３）の振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１２）と、前記振動検出部の検出信号が示す振動データから路面状態を検出する信号処理部（１３）と、前記路面状態が表された路面データを送信する送信部（１５）と、を有し、前記タイヤの裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサ（１）と、
   車体側に備えられ、前記送信部から送信された前記路面データを受信すると共に、前記路面データに基づいて路面状態を推定する制御部（２１）を有する車体側システム（２）と、を備え、
   前記信号処理部は、前記タイヤの交換が行われると、前記振動データから路面状態を検出するときに用いる路面状態判定条件の閾値を変更する路面状態推定装置。
2. 前記信号処理部は、前記タイヤの交換が行われたことを示す情報を取得すると、前記路面状態判定条件の閾値を変更する請求項１に記載の路面状態推定装置。
3. 前記信号処理部は、前記タイヤの交換が行われたか否かを判定し、該タイヤの交換が行われたと判定したときに、前記路面状態判定条件の閾値を変更する請求項１に記載の路面状態推定装置。
4. 前記タイヤマウントセンサは、ツール（２００）より送られる指示コマンドを入力する受信部（１４）を有し、
   前記信号処理部は、前記受信部より指示コマンドを受信すると、学習モードに遷移して前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項１ないし３のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
5. 前記タイヤマウントセンサは、前記タイヤより着脱可能とされていると共に、前記タイヤの交換が行われて、交換後の前記タイヤに対して取り付けられたことを検知する交換検知部（１６）を有し、
   前記信号処理部は、前記交換検知部にて、前記タイヤマウントセンサが交換後の前記タイヤに取り付けられたことが検知されると、学習モードに遷移して前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項１ないし４のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
6. 前記信号処理部は、所望の路面を走行しているときの前記路面データの過去情報を記憶し、走行中に得られた前記路面データから前記所望の路面を走行していることが検出されたときに、該走行中に得られた前記路面データと前記過去情報とに基づいて、前記タイヤのトレッド（３１）の溝の凹凸高さが変化したことを検知すると、学習モードに遷移して前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項１ないし５のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
7. 前記信号処理部は、前記タイヤの１回転中における前記トレッドのうちの前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出する区間抽出部（１３ａ）、および、前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルとして前記振動検出部の出力電圧を積分した積分電圧値を算出するレベル算出部（１３ｂ）を有し、前記路面状態判定の閾値として、前記積分電圧値と比較する閾値を変更する請求項１ないし６のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
8. 車両の走行路面における路面状態の推定を行う路面状態推定装置であって、
   タイヤ（３）の振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１２）と、前記振動検出部の検出信号が示す振動データから路面状態を検出する信号処理部（１３）と、前記路面状態が表された路面データを送信する送信部（１５）と、を有し、前記タイヤの裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサ（１）と、
   車体側に備えられ、前記送信部から送信された前記路面データを受信すると共に、前記路面データに基づいて路面状態を推定する制御部（２１）を有する車体側システム（２）と、を備え、
   前記制御部は、前記タイヤの交換が行われると、前記振動データから路面状態を検出するときに用いる路面状態判定条件の閾値を変更する路面状態推定装置。
9. 前記制御部は、前記タイヤの交換が行われたことを示す情報を取得すると、前記路面状態判定条件の閾値を変更する請求項８に記載の路面状態推定装置。
10. 前記制御部は、前記タイヤの交換が行われたか否かを判定し、該タイヤの交換が行われたと判定したときに、前記路面状態判定条件の閾値を変更する請求項８に記載の路面状態推定装置。
11. 前記タイヤマウントセンサは、ツール（２００）より送られる指示コマンドを入力する受信部（１４）を有し、
    前記信号処理部は、前記受信部より指示コマンドを受信すると、学習モードに遷移して、前記送信部を通じて前記路面データを前記車体側システムに送信し、
    前記制御部は、前記学習モード中に前記タイヤマウントセンサから送信されてきた前記路面データに基づいて、前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
12. 前記タイヤマウントセンサは、前記タイヤより着脱可能とされていると共に、前記タイヤの交換が行われて、交換後の前記タイヤに対して取り付けられたことを検知する交換検知部（１６）を有し、
    前記信号処理部は、前記交換検知部にて、前記タイヤマウントセンサが交換後の前記タイヤに取り付けられたことが検知されると、学習モードに遷移して、前記送信部を通じて前記路面データを前記車体側システムに送信し、
    前記制御部は、前記学習モード中に前記タイヤマウントセンサから送信されてきた前記路面データに基づいて、前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
13. 前記信号処理部は、所望の路面を走行しているときの前記路面データの過去情報を記憶し、走行中に得られた前記路面データから前記所望の路面を走行していることが検出されたときに、該走行中に得られた前記路面データと前記過去情報とに基づいて、前記タイヤのトレッド（３１）の溝の凹凸高さが変化したことを検知すると、学習モードに遷移して、前記送信部を通じて前記路面データを前記車体側システムに送信し、
    前記制御部は、前記学習モード中に前記タイヤマウントセンサから送信されてきた前記路面データに基づいて、前記路面状態判定の閾値の変更を行う請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。
14. 前記信号処理部は、前記タイヤの１回転中における前記トレッドのうちの前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出する区間抽出部（１３ａ）、および、前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルとして前記振動検出部の出力電圧を積分した積分電圧値を算出するレベル算出部（１３ｂ）を有し、前記送信部を通じて、前記路面データとして前記積分電圧値を送信し、
    前記制御部は、前記路面状態判定の閾値として、前記積分電圧値と比較する閾値を変更する請求項８ないし１３のいずれか１つに記載の路面状態推定装置。

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