JP5803710B2 - 車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象車輪が車両のどの位置に搭載されている車輪かを自動的に検出する車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサの検出結果を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に適用して好適である。

従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび受信機が備えられており、センサからの検出信号が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われる。

このようなダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置では、送信されてきたデータが自車両のものであるかどうか及び送信機がどの車輪に取り付けられたものかを判別できるように、送信機が送信するデータ中に、自車両か他車両かを判別するため及び送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を個々に付与している。

送信データに含まれるＩＤ情報から送信機の位置を特定するためには、各送信機のＩＤ情報を各車輪の位置と関連づけて受信機側に予め登録しておく必要がある。このため、タイヤのローテーション時には、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録し直す必要がある。この登録を自動的に行えるようにする技術として、例えば特許文献１に記載の方法が提案されている。

具体的には、特許文献１に記載の方法では、車輪側の送信機に備えた加速度センサの加速度検知信号に基づいて車輪が所定の回転位置になったことを検出すると共に車体側でも送信機からの無線信号を受信したときの車輪の回転位置を検出し、これらの相対角度の変化を監視することで車輪位置を特定している。この方法では、所定数のデータの偏差に基づいて車輪側で検出された車輪の回転位置と車体側で検出された車輪の回転位置の相対角度の変化を監視し、初期値に対してバラツキが許容値を超えていることを判定することで車輪位置を特定している。より詳しくは、各車輪に対応して備えられた車輪速度センサの出力する車輪速パルスから歯車（ロータ）の歯数を求め、加速度センサの加速度検知信号に基づいて車輪側で検出された回転位置と、車輪速度センサの車輪速パルスから求めた歯車の歯数が示す回転角度との相対角度から車輪位置を特定している。

特開２０１０−１２２０２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、初期値に対してバラツキが所定の許容値で規定される許容範囲内に入っているか否かに基づいて車輪位置特定を行っているため、そのバラツキが許容範囲内に含まれている期間中は車輪位置を特定できない。また、車輪速度センサの出力する車輪速パルスは、低速度域ではバラツキが大きくなったり、歯数のカウントが正確に行えなくなったりする。このため、実際はタイヤが回転しているものの、求められた歯車の歯数と加速度センサの加速度検知信号に基づいて検出された車輪の回転位置とが大きくずれてしまい、正確に車輪位置を特定できなくなるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、より短時間かつ正確に低速度域に至った場合でも車輪位置の特定が行える車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出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に記載の発明では、送信機（２）は、該送信機（２）が取り付けられた車輪の回転に伴って変化する重力加速度成分を含む加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサ（２２）を有し、第１制御部（２３）は、送信機（２）が取り付けられた車輪の中心軸を中心とし、かつ、該車輪の周方向の任意の位置を角度０°として、加速度センサ（２２）の検出信号に含まれる重力加速度成分に基づき、送信機（２）の角度を検出すると共に、該角度が所定の送信角度になるタイミングで繰り返しフレームを送信させている。また、受信機（３）に備えられた第２制御部（３３）は、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）と連動して回転させられると共に導体とされた歯の部分と歯の間に位置する部分が交互に繰り返される磁気抵抗の異なる外周面を有する歯車（１２ａ〜１２ｄ）の歯の通過を検出する車輪速度センサ（１１ａ〜１１ｄ）の検出信号に基づいて、歯車（１２ａ〜１２ｄ）の歯のエッジ数もしくは歯数を取得すると共に、フレームを受信すると繰り返し当該受信タイミングのときのエッジ数もしくは歯数を取得し、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに対して識別情報毎に受信タイミングのときの当該車輪（５ａ〜５ｄ）の歯車（１２ａ〜１２ｄ）のエッジ数もしくは歯数のデータを蓄積していき、エッジ数もしくは歯数となった頻度が所定の閾値を超えた数値と、該数値が増加したか否かに基づいて車輪位置検出を行うことを特徴としている。

このように、蓄積されたエッジ数もしくは歯数の頻度およびそのエッジ数もしくは歯数の数値のカウントアップの有無を解析し、その結果に基づいて車輪位置を確定するようにしている。これにより、正確に車輪位置を特定することが可能となる。また、車速が低速度域に入ったとしても、車輪位置検出を継続することが可能である。このため、より短時間かつ正確に低速度域に至った場合でも車輪位置の特定が可能となる。

請求項１に記載の発明では、第２制御部（３３）は、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうちのいずれかの車輪において、識別情報毎に蓄積されたエッジ数もしくは歯数のデータに基づき、頻度が所定の閾値を超えた数値が１以上であり、かつ、該数値が増加したという条件を満たしたときに、当該車輪が条件を満たした識別情報を含むフレームを送信した送信機（２）の取り付けられた車輪であると特定して登録している。

具体的には、請求項１に記載の発明では、第２制御部（３３）は、頻度が所定の閾値を超えた数値が１以上であり、かつ、該数値が増加したという条件を満たしてから、所定時間が経過した後にも数値が増加したという条件を満たしたときに、登録を行うようにしている。

車両が走行を開始した当初には、左右対称に位置している車輪については挙動が似ているため、特定のエッジ数もしくは歯数の頻度が高くなる可能性がある。このため、より正確に車輪位置を特定するために、頻度が所定の閾値を超えた数値が１以上であり、かつ、該数値が増加したという条件を満たしてから、所定時間が経過した後にも数値が増加したという条件を満たしたときに登録を行うと良い。

以上説明した請求項１では、本発明を車輪位置検出装置として把握する場合について説明したが、請求項２に示されるように、この車輪位置検出装置をタイヤ空気圧検出装置に組み込むことも可能である。すなわち、送信機（２）に、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、第１制御部（２３）によってセンシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納して受信機（３）に送信されるようにし、受信機（３）では、第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧を検出するようにすることができる。

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。

本発明の第１実施形態にかかる車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示す図である。 送信機２およびＴＰＭＳ−ＥＣＵ３のブロック構成を示す図である。 車輪位置検出を説明するためのタイミングチャートである。 歯車情報の変化を示したイメージ図である。 フレームの受信タイミングでの歯車情報を車輪毎にまとめた図表である。 車速の変化と車輪位置確定処理のタイミングとの関係を示したタイミングチャートである。 左前輪ＦＬでの識別情報ＩＤ１のフレームについての時間経過毎の頻度グラフの推移と頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）との関係等を示した図表である。 左前輪ＦＬでの車輪位置確定処理を示したフローチャートである。

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、同一符号で説明してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態における車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示す図である。図１の紙面左方向が車両１の前方、紙面右方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。

図１に示すように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機の役割を果たすタイヤ空気圧検出装置用ＥＣＵ（以下、ＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）−ＥＣＵという）３およびメータ４を備えて構成されている。車輪位置検出装置は、タイヤ空気圧検出装置に備えられる送信機２およびＴＰＭＳ−ＥＣＵ３を用いると共に、ブレーキ制御用ＥＣＵ（以下、ブレーキＥＣＵという）１０から各車輪５（５ａ〜５ｄ）に対応して備えられた車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号より得られる歯車情報を取得することで、車輪位置の特定を行っている。

図１に示すように、送信機２は、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示すタイヤ空気圧に関する情報をフレーム内に格納して送信する。ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２から送信されたフレームを受信すると共に、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことで車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行う。送信機２は、例えばＦＳＫ（周波数偏移変調）によりフレームを作成し、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、そのフレームを復調することでフレーム内のデータを読取り、車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行っている。図２に送信機２およびＴＰＭＳ−ＥＣＵ３のブロック構成を示す。

図２（ａ）に示すように、送信機２は、センシング部２１、加速度センサ２２、マイクロコンピュータ２３、送信回路２４および送信アンテナ２５を備えた構成となっており、図示しない電池からの電力供給に基づいて各部が駆動される。

センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサ２１ａや温度センサ２１ｂを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力する。加速度センサ２２は、送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄでのセンサ自身の位置検出、つまり送信機２の位置検出や車速検出を行うために用いられる。本実施形態の加速度センサ２２は、例えば、車輪５ａ〜５ｄの回転時に車輪５ａ〜５ｄに働く加速度のうち、各車輪５ａ〜５ｄの径方向、つまり周方向に垂直な両方向の加速度に応じた検出信号を出力する。

マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）などを備えた周知のもので、制御部内のメモリに記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。制御部内のメモリには、各送信機２を特定するための送信機固有の識別情報と自車両を特定するための車両固有の識別情報とを含む個別のＩＤ情報が格納されている。

マイクロコンピュータ２３は、センシング部２１からのタイヤ空気圧に関する検出信号を受け取り、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、そのタイヤ空気圧に関する情報を各送信機２のＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。また、マイクロコンピュータ２３は、加速度センサ２２の検出信号をモニタし、各送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄでの送信機２の位置検出を行ったり、車速検出を行っている。そして、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、送信機２の位置検出の結果や車速検出の結果に基づいて、送信回路２４を介して送信アンテナ２５よりＴＰＭＳ−ＥＣＵ３に向けてフレーム送信（データ送信）を行う。

具体的には、マイクロコンピュータ２３は、車両１が走行中であることを条件としてフレーム送信を開始しており、加速度センサ２２の検出信号に基づいて加速度センサ２２の角度が所定角度になるタイミングで繰り返しフレーム送信を行っている。走行中であることについては、車速検出の結果に基づいて判定しており、加速度センサ２２の角度については加速度センサ２２の検出信号に基づく送信機２の位置検出の結果に基づいて判定している。

すなわち、マイクロコンピュータ２３で加速度センサ２２の検出信号を利用して車速検出を行い、車速が所定速度（例えば３ｋｍ／ｈ）以上になると車両１が走行中であると判定している。加速度センサ２２の出力には遠心力に基づく加速度（遠心加速度）が含まれる。この遠心加速度を積分して係数を掛けることにより、車速を演算することが可能となる。このため、マイクロコンピュータ２３では、加速度センサ２２の出力から重力加速度成分を取り除いて遠心加速度を演算し、その遠心加速度に基づいて車速の演算を行っている。

また、加速度センサ２２によって各車輪５ａ〜５ｄの回転に応じた検出信号を出力させていることから、走行時には、その検出信号に重力加速度成分が含まれることになり、車輪回転に応じた振幅を有する信号となる。例えば、検出信号の振幅は、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの中心軸を中心として上方位置に位置しているときには負の最大振幅、水平位置に位置しているときにはゼロ、下方位置に位置しているときには正の最大振幅となる。このため、この振幅に基づいて加速度センサ２２の位置検出を行え、送信機２の位置の角度、例えば各車輪５ａ〜５ｄの中心軸を中心として、加速度センサ２２が上方位置に位置しているときを０°としたときの加速度センサ２２の成す角度を把握できる。

したがって、車速が所定速度に達すると同時もしくは車速が所定速度に達したのち加速度センサ２２が所定角度になったときを開始タイミングとして、各送信機２からのフレーム送信を行うようにしている。そして、加速度センサ２２の成す角度が１回目のフレーム送信のときと同じ角度になるタイミングに、それを送信タイミングとして繰り返しフレーム送信を行うようにしている。なお、送信タイミングについては、加速度センサ２２の成す角度が１回目のフレーム送信のときと同じ角度になる毎としても良いが、電池寿命を考慮して、その角度になる毎に常にフレーム送信を行わず、例えば所定時間（例えば１５秒間）に１回のみフレーム送信を行うようにすると好ましい。

送信回路２４は、送信アンテナ２５を通じて、マイクロコンピュータ２３から送られてきたフレームをＴＰＭＳ−ＥＣＵ３に向けて送信する出力部としての機能を果たす。フレーム送信には、例えばＲＦ帯の電波を用いている。

このように構成される送信機２は、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。そして、送信機２は、送信機２が取り付けられた車輪のタイヤ空気圧を検出し、上記したように車速が所定速度を超えると、各車輪５ａ〜５ｄの加速度センサ２２の角度が所定角度になるタイミングで繰り返し各送信機２に備えられた送信アンテナ２５を通じてフレーム送信を行う。その後も、送信機２から各車輪５ａ〜５ｄの加速度センサ２２の角度が所定角度になるタイミングでフレーム送信を行うようにすることもできるが、電池寿命を考慮して送信間隔を長くした方が良いため、車輪位置特定に必要と想定される時間が経過すると車輪位置確定モードから定期送信モードに切り替わり、より長い一定周期毎（例えば１分毎）にフレーム送信を行うことで、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３側にタイヤ空気圧に関する信号を定期送信する。このとき、例えば送信機２毎にランダムディレイを設けることで、各送信機２の送信タイミングがずれるようにすることができ、複数の送信機２からの電波の混信によってＴＰＭＳ−ＥＣＵ３側で受信できなくなることを防止することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、受信アンテナ３１、受信回路３２およびマイクロコンピュータ３３などを備えた構成とされている。ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、ＣＡＮなどの車内ＬＡＮを通じて、後述するようにブレーキＥＣＵ１０から歯車情報を取得することで各車輪５ａ〜５ｄと共に回転させられる歯車の歯のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置を取得している。

受信アンテナ３１は、各送信機２から送られてくるフレームを受信するためのものである。受信アンテナ３１は、車体６に固定されており、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３の本体内に配置された内部アンテナでも良いし、本体から配線を引き伸ばした外部アンテナとされていても良い。

受信回路３２は、受信アンテナ３１によって受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、そのフレームをマイクロコンピュータ３３に送る入力部としての機能を果たす。受信回路３２は、受信アンテナ３１を通じて信号（フレーム）を受信すると、その受信した信号をマイクロコンピュータ３３に伝えている。

マイクロコンピュータ３３は、第２制御部に相当するもので、マイクロコンピュータ３３内のメモリに記憶されたプログラムに従って車輪位置検出処理を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ３３は、ブレーキＥＣＵ１０から取得する情報と、各送信機２からの送信フレームを受信した受信タイミングとの関係に基づいて車輪位置検出を行っている。ブレーキＥＣＵ１０からは、各車輪５ａ〜５ｄに対応して備えられた車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの歯車情報を所定周期（例えば１０ｍｓ）毎に取得している。

歯車情報とは、各車輪５ａ〜５ｄと共に回転させられる歯車（ギア）の歯位置を示す情報である。車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄは、例えば歯車の歯に対向して配置される電磁ピックアップ式センサによって構成され、歯車の歯の通過に伴って検出信号を変化させる。このようなタイプの車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄでは、検出信号として歯の通過に対応する方形パルス波を出力していることから、その方形パルス波の立上りおよび立下りが歯車の歯のエッジの通過を表すことになる。したがって、ブレーキＥＣＵ１０では、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号の立上りおよび立下りの数から歯車の歯のエッジ数、つまりエッジの通過数をカウントし、所定周期毎に、そのときの歯のエッジ数を、歯位置を示す歯車情報としてマイクロコンピュータ３３に伝えている。これにより、マイクロコンピュータ３３では、歯車のどの歯が通過したタイミングであるかを把握することが可能になっている。

歯のエッジ数は、歯車が１回転する毎にリセットされる。例えば、歯車に備えられた歯の数が４８歯である場合、エッジ数は０〜９５の合計９６個でカウントされ、カウント値が９５に至ると再び０に戻ってカウントされる。

なお、ここではブレーキＥＣＵ１０から歯車情報として歯車の歯のエッジ数をマイクロコンピュータ３３に伝えるようにしたが、歯の通過数のカウント値である歯数であっても良い。また、所定周期の間に通過したエッジ数もしくは歯数をマイクロコンピュータ３３に伝え、マイクロコンピュータ３３で前回までのエッジ数もしくは歯数に所定周期の間に通過したエッジ数もしくは歯数を加算させ、その周期でのエッジ数もしくは歯数をカウントさせるようにしても良い。つまり、マイクロコンピュータ３３で最終的に歯車情報としてその周期でのエッジ数もしくは歯数が取得できれば良い。また、ブレーキＥＣＵ１０では、歯車の歯のエッジ数（もしくは歯数）を電源オフのたびにリセットすることになるが、電源オンすると同時もしくは電源オンしてから所定車速になったときから再び計測している。このため、電源オフのたびにリセットされたとしても、電源オン中には基本的には同じ歯が同じエッジ数（もしくは歯数）で表されることになる。

そして、マイクロコンピュータ３３は、各送信機２から送信されたフレームを受信したときにその受信タイミングを計測し、取得している歯車のエッジ数（もしくは歯数）の中からフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）に基づいて車輪位置検出を行っている。これにより、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行うことが可能となる。この車輪位置検出の具体的な方法については後で詳細に説明する。

また、マイクロコンピュータ３３は、車輪位置検出の結果に基づいて、各送信機２のＩＤ情報と各送信機２が取り付けられている各車輪５ａ〜５ｄの位置とを関連づけて記憶（登録）する。そして、その後は各送信機２からの送信フレーム内に格納されたＩＤ情報およびタイヤ空気圧に関するデータに基づいて、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行い、タイヤ空気圧に応じた電気信号をＣＡＮなどの車内ＬＡＮを通じてメータ４に出力する。例えば、マイクロコンピュータ３３は、タイヤ空気圧を所定のしきい値Ｔｈと比較することでタイヤ空気圧の低下を検知し、タイヤ空気圧の低下を検知するとその旨の信号をメータ４に出力する。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄのいずれかのタイヤ空気圧が低下したことがメータ４に伝えられる。

メータ４は、警報部として機能するものであり、図１に示されるように、ドライバが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ディスプレイ等によって構成される。このメータ４は、例えばＴＰＭＳ−ＥＣＵ３におけるマイクロコンピュータ３３からタイヤ空気圧が低下した旨を示す信号が送られてくると、車輪５ａ〜５ｄを特定しつつタイヤ空気圧の低下を示す表示を行うことでドライバに特定車輪のタイヤ空気圧の低下を報知する。

続いて、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。以下、タイヤ空気圧検出装置の作動について説明するが、タイヤ空気圧検出装置で行われる車輪位置検出とタイヤ空気圧検出とに分けて説明する。

まず、車輪位置検出について説明する。図３は、車輪位置検出を説明するためのタイミングチャートである。図４は、歯車情報の変化を示したイメージ図である。これらの図を参照して車輪位置検出の具体的な方法を説明する。

送信機２側では、マイクロコンピュータ２３が電池からの電力供給に基づいて所定のサンプリング周期毎に加速度センサ２２の検出信号をモニタすることで車速および車輪５ａ〜５ｄそれぞれでの加速度センサ２２の角度を検出している。そして、マイクロコンピュータ２３は、車速が所定速度に達すると、加速度センサ２２の角度が所定角度になるタイミングで繰り返しフレーム送信を行う。例えば、車速が所定速度に達した時を所定角度として、もしくは車速が所定速度に達したのち加速度センサ２２が所定角度になったときを開始タイミングとして、各送信機２からのフレーム送信を行うようにしている。そして、加速度センサ２２の成す角度が１回目のフレーム送信のときと同じ角度になるタイミングに、それを送信タイミングとして繰り返しフレーム送信を行うようにしている。

すなわち、加速度センサ２２の検出信号の重力加速度成分を抽出すると、図３に示すようなｓｉｎ波となる。このｓｉｎ波に基づいて加速度センサ２２の角度が分かる。このため、ｓｉｎ波に基づいて加速度センサ２２が同じ角度になるタイミングで、フレーム送信を行うようにしている。

一方、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３側では、ブレーキＥＣＵ１０から各車輪５ａ〜５ｄに対応して備えられた車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの歯車情報を所定周期（例えば１０ｍｓ）毎に取得している。そして、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、各送信機２から送信されたフレームを受信したときにその受信タイミングを計測し、取得している歯車のエッジ数（もしくは歯数）の中からフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を取得する。

このとき、各送信機２から送信されたフレームの受信タイミングとブレーキＥＣＵ１０から歯車情報を取得している周期とが一致するとは限らない。このため、ブレーキＥＣＵ１０から歯車情報を取得した周期の中からフレームの受信タイミングに最も近い周期、つまりその直前または直後の周期に取得した歯車情報が示す歯車のエッジ数（もしくは歯数）を、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）として用いることができる。また、ブレーキＥＣＵ１０から歯車情報を取得した周期の中からフレームの受信タイミングの直前および直後の周期に取得した歯車情報が示す歯車のエッジ数（もしくは歯数）を用いて、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を演算しても良い。例えば、フレームの受信タイミングの直前および直後の周期に取得した歯車情報が示す歯車のエッジ数（もしくは歯数）の中間値を、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）として用いることができる。

このようなフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を取得する動作がフレームを受信する毎に繰り返されるため、取得したフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を記憶し、その頻度に基づいて車輪位置検出を行う。

すなわち、フレームを受信した車輪については、加速度センサ２２の角度が所定角度になるタイミングでフレーム送信を行っていることから、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置が前回のときとほぼ一致する。このため、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）のバラツキが小さく、所定範囲内に収まることになる。このことは、複数回フレームを受信した場合でも成り立ち、各フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）のバラツキは、１回目のフレーム受信タイミングのときに決められる所定範囲内に収まる。一方、フレームを受信した車輪とは異なる車輪については、単発的に他の車輪の送信機２から送信されたフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置がばらつく。

つまり、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの歯車の回転は各車輪５ａ〜５ｄと連動しているため、フレームを受信した車輪については、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置がほぼ一致する。しかし、道路状況や旋回もしくは車線変更などによって各車輪５ａ〜５ｄの回転状態が変動したりするため、車輪５ａ〜５ｄの回転状態が完全に同じになることはあり得ない。このため、フレームを受信した車輪とは異なる車輪については、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置がばらつくのである。

したがって、図４に示したように、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンした当初に歯車１２ａ〜１２ｄのエッジ数が０であった状態から、走行開始後に徐々にフレームを受信した車輪とは異なる車輪については、フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）で示される歯位置にバラツキが生じる。このため、取得したフレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）の頻度は、フレームを受信した車輪と一致する車輪については高くなり、異なる車輪については低くなる。この現象を利用して、車輪位置検出を行う。

具体的には、ブレーキＥＣＵ１０から車輪毎の歯車情報を取得できることから、受信した全フレームの受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を車輪毎に記憶していく。図５は、識別情報ＩＤ１〜ＩＤ４が含まれたフレームの受信タイミングでの左前輪ＦＬの歯位置のデータを記憶して集計した頻度グラフである。このような頻度グラフを各車輪５ａ〜５ｄそれぞれに対応して作成する。

このとき、図５に示すようにフレームを受信する毎に徐々に車輪５ａ〜５ｄそれぞれの歯位置のデータが蓄積されていくが、歯位置の頻度にバラツキが出始める。

すなわち、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが一致している場合には、加速度センサ２２の角度が所定角度になったときに送信されるフレームの送信タイミングとブレーキＥＣＵ１０で求められている歯位置とがリンクし、ほぼ一致する。このため、フレームの受信タイミングのときの歯位置のバラツキが少なく、毎回ほぼ同じになる。したがって、歯位置のデータを蓄積していくと、特定の歯位置の頻度が高くなる。

また、このデータ蓄積の途中で、例えば図６に示すように車速が増減した場合、車速が低速度域に入ることで歯位置が正確に検出できなくなる可能性がある。しかしながら、車速が低速度域を外れて再びある程度の速度に至ると、再び特定の歯位置の頻度が高くなる。このとき、頻度が高くなる歯位置は、車速が低速度域に入る前の歯位置と異なった歯位置になることがあるが、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが一致している場合には、異なった歯位置であっても特定の歯位置の頻度が高くなる。このため、特定の歯位置の頻度に基づいて車輪位置検出を行う場合には、全速度域で車輪位置検出を行うことが可能となる。

一方、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが不一致の場合には、加速度センサ２２の角度が所定角度になったときに送信されるフレームの送信タイミングとブレーキＥＣＵ１０で求められている歯位置とがリンクしない。このため、加速度センサ２２の角度が所定角度になったときに送信されるフレームの送信タイミングと、ブレーキＥＣＵ１０で求められている歯位置とが部分的に一致したとしても、それが続かない。したがって、フレームの受信タイミングのときの歯位置がばらつくことになり、歯位置のデータを蓄積しても、特定の歯位置の頻度が高くなり難い。

なお、車両が走行を開始した当初には、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが不一致の場合であっても、左右対称に位置している車輪については挙動が似ているため、特定の歯位置の頻度が高くなる可能性がある。例えば、図５の例で言えば、識別情報がＩＤ１とＩＤ２のフレームについて、特定の歯位置の頻度が高くなっているが、ＩＤ２のフレームについては時間の経過と共に受信タイミングのときの歯位置がばらついていく。このため、特定の歯位置の頻度が高くなる状態が続かない。

これらの現象を利用し、受信した全フレームの受信タイミングのときの歯位置を車輪毎に記憶していき、その頻度に基づいて車輪位置検出を行う。図７は、左前輪ＦＬでの識別情報ＩＤ１のフレームについての時間経過毎の頻度グラフの推移と頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）との関係等を示した図表である。図８は、左前輪ＦＬでの車輪位置確定処理を示したフローチャートである。ここでは左前輪ＦＬを代表例として示してあるが、他の車輪についても同様の車輪位置確定処理を実行している。

まず、フレームを受信する毎に徐々に歯位置のデータが蓄積されていくため、所定時間が経過する毎（Ｔ＝０、１、２、３・・・）に頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）の数値と、その数値のカウントアップ（増加）があったか否かの判定を行う。そして、その結果を経過時間と関連付けて記憶する。例えば、図７に示すように、最初の測定の時点Ｔ＝０のときに頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）の数値が２で、次の測定の時点Ｔ＝１のときに頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）が３であった場合、カウントアップが“あり”としてその旨を記憶する。同様に、続く測定の時点Ｔ＝２の頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）が６であった場合、カウントアップが“あり”としてその旨を記憶する。さらに、その次の測定の時点Ｔ＝３の頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）が９であった場合、カウントアップが“あり”としてその旨を記憶する。このように、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが一致している場合には、頻度が閾値を超えるエッジ数（もしくは歯数）が存在し、車両の走行に伴ってその数値も増加していく。

これに対して、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが不一致の場合には、頻度が閾値を超えるエッジ数（もしくは歯数）が存在したとしても、その数値の増加は限定的であり、カウントアップはあまり生じない。

したがって、各車輪５ａ〜５ｄについて、各識別情報ＩＤ１〜ＩＤ４それぞれに対して、蓄積されたデータに基づいて車輪位置確定処理を実行する。例えば、例えば左前輪ＦＬでの車輪位置確定処理として図７に示す各処理を行う。本処理は、例えばイグニッションスイッチがオフからオンに切替えられたときに所定の制御周期毎に実行される。

まず、ステップ１００において、頻度が閾値を超えたエッジ数（もしくは歯数）があるか否かを判定する。ここで否定判定されれば、当該識別情報のフレームは左前輪ＦＬに取り付けられた送信機２から送られてきたとは確定できないため再度処理が繰り返されるようにし、肯定判定されればステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、頻度が閾値を超えた歯数の数値のカウントアップが“あり”になっているか否かを判定する。ここで否定判定された場合にも、当該識別情報のフレームは左前輪ＦＬに取り付けられた送信機２から送られてきたとは確定できないため再度処理が繰り返されるようにし、肯定判定されればステップ１２０に進む。

そして、ステップ１２０では、所定時間が経過した後に、再び頻度が閾値を超えた歯数の数値のカウントアップが“あり”になっているという条件を満たしているか否かを判定する。このように、繰り返し頻度が閾値を超えた歯数の数値のカウントアップが“あり”になっているような場合には、その識別情報（ここではＩＤ１）のフレームを送信してきた送信機２が左前輪ＦＬに取り付けられたものであると確定し、処理が完了する。このような車輪位置確定処理が各車輪５ａ〜５ｄについて、各識別情報ＩＤ１〜ＩＤ４それぞれに対して実行され、識別情報ＩＤ１〜ＩＤ４のフレームを送信した各送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものであるかが特定される。

このようにして、各フレームを送信した送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定する。そして、マイクロコンピュータ３３は、フレームを送信してきた各送信機２のＩＤ情報を、それが取り付けられた車輪の位置と関連付けて登録する。なお、ステップ１２０のように、ステップ１００、１１０の条件を満たした後、所定時間経過後に再度数値のカウントアップがあった場合に初めてＩＤ情報を送信機２が取り付けられた車輪の位置と関連付けて登録するようにしているが、ステップ１００、１１０の条件を満たした時点で登録しても良い。ただし、車両が走行を開始した当初には、ブレーキＥＣＵ１０で特定されている車輪とフレームを送信した車輪とが不一致の場合であっても、左右対称に位置している車輪については挙動が似ているため、特定の歯位置の頻度が高くなる可能性がある。このため、より正確に車輪位置を特定するために、ステップ１２０の判定を行うようにすると好ましい。

このようにして車輪位置検出が行われると、その後は、タイヤ空気圧検出が行われる。具体的には、タイヤ空気圧検出の際には、一定周期毎に各送信機２からフレームが送信され、各送信機２からフレームが送信されるたびに、４輪分のフレームがＴＰＭＳ−ＥＣＵ３で受信される。そして、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３では、各フレームに格納されたＩＤ情報に基づいて車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたいずれの送信機２から送られてきたフレームであるかを特定し、タイヤ空気圧に関する情報より各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧を検出する。これにより、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧の低下を検出でき、車輪５ａ〜５ｄのいずれのタイヤ空気圧が低下しているかを特定することが可能となる。そして、タイヤ空気圧の低下が検出されると、その旨をメータ４に伝えることで、メータ４によって車輪５ａ〜５ｄを特定しつつタイヤ空気圧の低下を示す表示を行い、ドライバに特定車輪のタイヤ空気圧の低下を報知する。

以上説明したように、車輪５ａ〜５ｄと連動して回転させられる歯車１２ａ〜１２ｄの歯の通過を検出する車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づいて、歯車１２ａ〜１２ｄの歯位置を示す歯車情報を所定周期毎に取得している。また、受信した各フレームの識別情報それぞれについて、受信タイミングのときの歯車のエッジ数（もしくは歯数）を車輪毎に蓄積していく。そして、蓄積されたエッジ数（もしくは歯数）の頻度およびそのエッジ数（もしくは歯数）の数値のカウントアップの有無を解析し、その結果に基づいて車輪位置を確定するようにしている。これにより、正確に車輪位置を特定することが可能となる。また、車速が低速度域に入ったとしても、車輪位置検出を継続することが可能である。このため、より短時間かつ正確に低速度域に至った場合でも車輪位置の特定が可能となる。

また、車速が所定速度以上になったことをフレーム送信の条件にしたり、加速度センサ２２を用いて各車輪５ａ〜５ｄでの送信機２の位置検出を行っているため、車両１が走行し始めてからしか車輪位置検出を行えないものの、走行後直ぐに車輪位置検出を行うことができる。さらに、トリガ機が出力した信号の受信強度などに基づいて車輪位置検出を行う場合のように、トリガ機などを必要としなくても車輪位置検出を行うことが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、フレーム送信を行う角度として、角度が０°の位置を各車輪５ａ〜５ｄの中心軸を中心として加速度センサ２２が上方位置に位置しているときとしている。しかしながら、これは単なる一例であり、車輪の周方向の任意の位置を角度０°とすればよい。

上記実施形態では、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３がブレーキＥＣＵ１０から歯車情報を取得するようにしている。しかしながら、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３が歯車情報として歯車の歯のエッジ数もしくは歯数を取得できればよいことから、他のＥＣＵから取得しても良いし、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号を入力し、その検出信号から歯車の歯のエッジ数もしくは歯数を取得するようにしても良い。特に、上記実施形態では、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３とブレーキＥＣＵ１０を別々のＥＣＵで構成する場合について説明したが、これらが一体化された単独のＥＣＵで構成される場合もあり得る。その場合には、そのＥＣＵが直接車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号を入力し、その検出信号から歯車の歯のエッジ数もしくは歯数を取得することになる。また、その場合には、歯車の歯のエッジ数もしくは歯数を常時取得することができるため、これらの情報を所定周期毎に取得する場合と異なり、フレームの受信タイミング丁度の歯車情報に基づいて車輪位置検出を行うことが可能となる。

また、上記実施形態では、４つの車輪５ａ〜５ｄが備えられた車両１に対して備えられた車輪位置検出装置について説明したが、さらに車輪数が多い車両についても、同様に本発明を適用することができる。

なお、本発明では、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄにより車輪５ａ〜５ｄの回転に連動して回転させられる歯車の歯の通過を検出できれば良い。このため、歯車としては、外周面が導体とされた歯の部分と歯の間に位置する部分が交互に繰り返される磁気抵抗の異なる構造であれば良い。つまり、外縁部が凹凸とされることで外周面が導体となる凸部と非導体となる空間で構成された一般的なもののみではなく、例えば外周面が導体となる部分と非導体となる絶縁体で構成されたロータスイッチ等も含まれる（例えば特開平１０−０４８２３３号公報参照）。

１ 車両
２ 送信機
３ ＴＰＭＳ−ＥＣＵ（受信機）
４ メータ
５（５ａ〜５ｄ） 車輪
６ 車体
１０ ブレーキＥＣＵ
１１ａ〜１１ｄ 車輪速度センサ
１２ａ〜１２ｄ 歯車
２１ センシング部
２２ 加速度センサ
２３ マイクロコンピュータ
２４ 送信回路
２５ 送信アンテナ
３１ 受信アンテナ
３２ 受信回路
３３ マイクロコンピュータ

Claims (2)

1. 車体（６）に対してタイヤを備えた複数の車輪（５ａ〜５ｄ）が取り付けられた車両（１）に適用され、
   前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、固有の識別情報を含めたフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）を有する送信機（２）と、
   前記車体（６）側に設けられ、受信アンテナ（３１）を介して前記送信機（２）から送信されたフレームを受信することで、該フレームに含まれた前記識別情報毎に、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）が前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）と該複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２）の識別情報とを対応づけて登録する車輪位置検出を行う第２制御部（３３）を有する受信機（３）とを備えた車輪位置検出装置であって、
   前記送信機（２）は、該送信機（２）が取り付けられた車輪の回転に伴って変化する重力加速度成分を含む加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサ（２２）を有し、
   前記送信機（２）では、前記第１制御部（２３）は、該送信機（２）が取り付けられた車輪の中心軸を中心とし、かつ、該車輪の周方向の任意の位置を角度０°として、前記加速度センサ（２２）の検出信号に含まれる重力加速度成分に基づいて前記送信機（２）の角度を検出すると共に、該角度が所定の送信角度になるタイミングで繰り返し前記フレームを送信させ、
   前記第２制御部（３３）は、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）と連動して回転させられると共に導体とされた歯の部分と前記歯の間に位置する部分が交互に繰り返される磁気抵抗の異なる外周面を有する歯車（１２ａ〜１２ｄ）の歯の通過を検出する車輪速度センサ（１１ａ〜１１ｄ）の検出信号に基づいて、前記歯車（１２ａ〜１２ｄ）の歯のエッジ数もしくは歯数を取得すると共に、前記フレームを受信すると繰り返し当該受信タイミングのときの前記エッジ数もしくは歯数を取得し、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに対して前記識別情報毎に前記受信タイミングのときの当該車輪（５ａ〜５ｄ）の歯車（１２ａ〜１２ｄ）のエッジ数もしくは歯数のデータを蓄積していき、前記エッジ数もしくは歯数となった頻度が所定の閾値を超えた数値と、該数値が増加したか否かに基づいて車輪位置検出を行っており
   さらに、前記第２制御部（３３）は、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうちのいずれかの車輪において、前記識別情報毎に蓄積された前記エッジ数もしくは歯数のデータに基づき、前記頻度が所定の閾値を超えた数値が１以上であり、かつ、該数値が増加したという条件を満たしてから、所定時間が経過した後にも前記数値が増加したという条件を満たすと、当該車輪が前記条件を満たした識別情報を含むフレームを送信した送信機（２）の取り付けられた車輪であると特定して登録を行うことを特徴とする車輪位置検出装置。
2. 請求項１に記載の車輪位置検出装置を含むタイヤ空気圧検出装置であって、
   前記送信機（２）は、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、前記第１制御部（２３）によって前記センシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納したのち、当該フレームを前記受信機（３）に送信し、
   前記受信機（３）は、前記第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を検出することを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。

Images