JP6231310B2 - タイヤ位置判定装置 - Google Patents
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Description
以下、タイヤ位置判定装置の第1実施形態を図1〜図7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(タイヤバルブとも言う:4a〜4d)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を、タイヤ空気圧信号Stpとして車体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。
てアレーアンテナ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は、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dに対して同一距離をとるように、例えば車体5の中央位置に配置されている。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。
(1)4つのタイヤ空気圧検出器4a〜4dのうち特定の1つにヌルが向き他にはビームが向くようなアンテナ複素重み係数ka,kbを、アレーアンテナ14の開発段階においてメモリ15に予め登録しておく。そして、アンテナ複素重み係数ka,kbの設定により、例えば右前タイヤ空気圧検出器4aにヌルが向き他にはビームが向くように指向性が形成されると、右前タイヤ空気圧検出器4aからの送信電波は受信できないものの、他からの電波は受信できる。続いて、左前タイヤ空気圧検出器4bにヌルが向き他にはビームが向くように指向性が設定されると、左前タイヤ空気圧検出器4bからの送信電波は受信できないものの、他からの電波は受信できる。ところで、このときに新たに受信できた電波が、1つ前の指向性パターンの際にヌルが向いていた方向からの電波だと分かる。即ち、右前タイヤ2aのタイヤID1が特定できる。そして、同様の処理を各タイヤ2b〜2dで行えば、全4輪の取付位置を特定することができる。
次に、第2実施形態を図8〜図10に従って説明する。なお、第2実施形態は、指向性(ヌル)を向けた方向のタイヤIDがどのIDであるのかを精度よく判定するための実施例である。よって、第1実施形態と同一部分には同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
図8に示すように、あるタイヤ2にヌルを向けたときの第1アンテナ素子17aの入力をアレー入力「a1+jb1」とし、第2アンテナ素子17bの入力をアレー入力「a2+jb2」とし、第3アンテナ素子17cの入力をアレー入力「a3+jb3」とし、第4アンテナ素子17dの入力をアレー入力「a4+jb4」とすると、アレーゲイン算出部24には、アンテナ素子17a〜17dからアレー入力ベクトルXが入力され、加算器21からアレー出力Yが入力される。
(5)タイヤ位置判定時、ある任意のタイヤ2にヌルを向けつつ、それ以外のタイヤ2にビームを向けたとしても、ヌルを向けたタイヤ2からの電波を受信できてしまう可能性がある。これは、例えばタイヤ2の回転位置を要因とする伝搬環境の変化や、走行時の実環境が様々であることなどが要因として挙げられる。そこで、本例においては、アレーアンテナ14の入出力からアレーゲインGarを求め、アレーゲインGarを基にタイヤ位置を判定する。よって、仮に受信強度の影響を受けても、ヌル方向を向けたタイヤIDを精度よく判定することができる。
次に、第3実施形態を図11〜図16に従って説明する。なお、第3実施形態は、タイヤ空気圧検出器4(4a〜4d)の電波送信タイミングを制御することにより、タイヤ位置判定の精度を確保する実施例である。本例も、異なる部分についてのみ詳述する。
(6)タイヤ空気圧検出器4の加速度センサ10により検出される重力分力Grを基にタイヤ2の回転角を算出し、タイヤ回転角が任意の角度をとるときに、タイヤ空気圧検出器4はタイヤ位置判定のための電波を送信する。このため、アレーアンテナ14の指向性ヌルを所定のタイヤ2に向けたにも関わらず、同タイヤ2にヌルが向かない状況が回避される。よって、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。
次に、第4実施形態を図17〜図19に従って説明する。なお、第4実施形態は、第3実施形態の一部分を変更した実施例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。
(9)車両1が定速走行をとるとき、タイヤ空気圧検出器4からタイヤ位置判定のための電波送信が許可されれば、値が安定したオフセット値から導き出されたタイヤ回転角に準じて、タイヤ位置判定のための電波をタイヤ空気圧検出器4から送信することができる。よって、これはタイヤ位置の判定精度向上に一層寄与する。
次に、第5実施形態を図20〜図24に従って説明する。なお、第5実施形態は、第1〜第4実施形態の変形例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。
ステップ101において、走行状態判定部38は、加速度センサ10により検出される重力分力Grを基に停車を認識していて、そのときの停車時間が所定時間(例えば、10分)以上となったか否かを判断する。停車時間が所定時間以上であれば、駐車と判断し、ステップ102に移行する。駐車時は、タイヤ2が交換されたり、ローテーションされたりする可能性が高い。一方、停車時間が所定時間未満であれば、停車と判断し、ステップ103に移行する。
(10)ビームを各タイヤ2a〜2dに向けてタイヤIDを取得する処理を複数回実行し、このときに取得するタイヤIDの受信傾向の統計を算出し、この統計結果を基にタイヤ位置を判定する。よって、タイヤ位置を精度よく判定することができる。
(13)統計処理方式を平均化方式とした場合、受信したタイヤIDのアレーゲインの平均をとるという簡素な処理により、タイヤ位置を判定することができる。また、実測の結果、多数決方式よりも平均化方式の方がタイヤ位置の判定精度が高くなる傾向が見られたので、この点でも有利である。
次に、第6実施形態を図25及び図26に従って説明する。なお、第6実施形態は、第1〜第5実施形態の変形例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。
(15)タイヤ位置判定の終了後、アレーアンテナ14の受信系統を1系統に絞るので、TPMS受信機12にかかる消費電力を小さく抑えることができる。
・各実施形態において、タイヤ空気圧検出器4a〜4dの所定の1つにヌルを向けて他にビームを向ける各通信を、まずは一通り行い、タイヤID1〜ID4を全て収集した後、どの方向にヌルが向いていたときに、何れのタイヤIDを取得できていなかったのかを確認することにより、全4輪のタイヤ位置を特定することもできる。
・各実施形態において、アレーアンテナ14の電波到来方向の推定方法は、例えばMUSIC法、ビームフォーマ法、Capon法など、種々の手法が採用可能である。
・各実施形態において、オートロケーションの実行時間に制限時間を設け、制限時間を超えても4輪全てを位置特定できない場合は処理を強制終了し、続きを以降に行ってもよい。
・各実施形態において、図27に示すように、アレーアンテナ14は、4つのタイヤ空気圧検出器4a〜4dごとに複数のアンテナ回路ユニット50a〜50dを用意し、これらを同時に動作させることにより、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dから送信される電波を受信してタイヤ位置を判定する並列処理方式でもよい。各アンテナ回路ユニット50a〜50dは、対応するA/Dコンバータ40a,40bを介して各アンテナ素子17a,17bに接続される。並列処理方式の場合、各タイヤ空気圧検出器4a〜4dからいつ電波が送信されても、この電波を受信することが可能となるので、短い時間でタイヤ位置判定を完遂することが可能となる。なお、この方式の場合、各アンテナ回路ユニット50a〜50dのアンテナ複素重みを切り替える必要はなく、定数として各移相器19及びアンプ20に与えておけばよい。
・第5実施形態において、統計処理でタイヤ位置を判定する場合、予め決められた回数のタイヤIDを受信する必要はない。例えば、多数決方式の場合、タイヤIDが所定回数満足したり所定回数連続したりしたとき、その時点で処理を打ち切ってもよい。また、平均化方式の場合、平均値が所定値を満足した時点で処理を打ち切ってもよい。
・各実施形態において、重力分力は、車軸方向の分力に対して直交する方向の分力でもよい。
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、それらの効果とともに以下に追記する。
Claims (14)
- 各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器で検出された空気圧をタイヤ空気圧信号として車体に送信し、当該車体の受信機が前記タイヤ空気圧信号を受信することにより該車体においてタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられ、前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を基に当該タイヤ空気圧検出器の位置を特定して、前記タイヤの取付位置を判定するタイヤ位置判定装置において、
前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を受信可能なアレーアンテナと、
前記アレーアンテナのヌルを複数の前記タイヤ空気圧検出器のうち特定の1つにのみに向けるアンテナ複素重み係数を、前記タイヤ空気圧検出器の方向ごとに予めメモリに登録しておき、当該アンテナ複素重み係数を用い、前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能なヌル方向切替部と、
前記アンテナ複素重み係数の切り替えによりヌルの方向が切り替えられることによって当該切り替え前に受信されず当該切り替え後に新たに受信された電波を基に、前記タイヤ位置を判定するタイヤ位置判定部とを備えたことを特徴とするタイヤ位置判定装置。 - 前記アレーアンテナの入出力を基に、前記タイヤ空気圧検出器から受信した各IDのアレーゲインを算出するアレーゲイン算出部を備え、
前記タイヤ位置判定部は、前記アレーゲインの値から、ヌルを向けた方向のIDを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記タイヤ位置の判定は、特定のタイミングにおいて実行に入り、一度の処理において、タイヤ位置を4輪全て特定する
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装置。 - 前記タイヤ位置の判定に使用する前記電波は、タイヤ空気圧の情報として送信される前記タイヤ空気圧信号である
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装置。 - 前記タイヤ空気圧検出器は、
当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、当該タイヤ空気圧検出器がなすタイヤ中心回りの回転角を求める回転角判定部と、
前記回転角判定部により算出される回転角が特定の角度又は角度範囲をなすときにのみ、電波送信を実行させる電波送信制御部と
を備えた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装置。 - 前記回転角判定部は、前記重力分力の変化が増加又は減少のいずれをとるのかを確認することにより、タイヤ中心を通る鉛直線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右どちらに位置するのかを識別する
ことを特徴とする請求項5に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記タイヤ空気圧検出器は、
前記重力分力検出部から出力される信号を基に、タイヤ回転時において前記タイヤ空気圧検出器に発生する遠心力に起因する重力分力のオフセット値を算出するオフセット値算出部を備え、
前記回転角判定部は、前記重力分力の実値に前記オフセット値を反映した上で、当該重力分力から回転角を算出する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記タイヤ空気圧検出器は、
前記重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が定速走行であるか否かを判定する定速走行判定部を備え、
前記電波送信制御部は、前記車両が定速走行であることも、電波送信の実行条件とする
ことを特徴とする請求項5〜7のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記タイヤ空気圧検出器の各々にヌルを向けて当該タイヤ空気圧検出器のIDを受信する処理を複数回実行し、前記IDの受信数の統計を算出する統計処理部を備え、
前記タイヤ位置判定部は、前記統計処理部による統計結果を基に、前記タイヤ位置を判定する
ことを特徴とする請求項1〜8のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記統計処理部は、各々の前記指向性においてアレーゲインが最大となる前記IDを計数し、前記タイヤ位置判定部は、その計数結果を基に前記タイヤ位置を判定する
ことを特徴とする請求項9に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記統計処理部は、各々の前記指向性において前記IDごとにアレーゲインの平均値を算出し、前記タイヤ位置判定部は、当該アレーゲインの平均値を基に前記タイヤ位置を判定する
ことを特徴とする請求項9に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記タイヤ空気圧検出器は、
当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が駐車から走行に移行したか否かを判定する走行状態判定部と、
前記車両が駐車から走行に移行したと判定された際、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替えるモード切替部と
を備えたことを特徴とする請求項9〜11のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。 - タイヤ位置の判定終了後、前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のうち、必要なもののみ接続状態とすることにより、受信系統を絞る受信系統切替部を備えた
ことを特徴とする請求項1〜12のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。 - 前記アレーアンテナは、移相器群、アンプ群及び加算器の回路群を前記タイヤ空気圧検出器ごとに備えて、各タイヤ空気圧検出器から送信される電波の常時受信が可能な並列処理方式をとる
ことを特徴とする請求項1〜13のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
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