JP6330398B2 - 車両誤発進抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに備えた振動検出部からの検出信号に基づいて車両誤発進を抑制する車両誤発進抑制装置に関するものである。

従来、特許文献１において、ドライバによるシフト操作やペダル操作の間違いによる車両の誤発進を抑制する車両誤発進抑制装置が提案されている。この装置では、車載カメラやレーダー等によって車両の前方に壁などの障害物が存在していることを検知し、障害物が存在しているのに車両を発進させようとしている場合に、誤発進しないように制御することで車両が障害物に衝突することを避けるようにしている。

特開２００７−２９１１号公報

しかしながら、カメラやレーダーを用いて車両の前方の障害物を検出して誤発進を抑制する場合、前方発進については誤発進を抑制できるが、後方発進については適用対象外となる。また、カメラやレーダーを用いる場合、霧や煙などによって視野が悪いとき、もしくは、金網などでできたフェンス、模様がない壁および縦じま模様の壁などの状況では画像処理のアルゴリズムによって障害物を検知できない可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤに加わる振動に基づいて誤発進を抑制することで、視野の悪さや画像処理のアルゴリズムにかかわらず誤発進を抑制できる車両誤発進抑制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ないし４に記載の発明における車両誤発進抑制装置は、タイヤ側装置（１）と車両側装置（２）とを有した構成とされており、
タイヤ側装置は、車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、振動検出部の検出信号に基づき、タイヤの衝突による振動を判定すると共に、衝突による振動が発生したことを表す衝突データを出力する振動判定部（１３）と、衝突データを送信する送信機（１４）と、を有し、
車両側装置は、送信機から送信された衝突データを受信する受信機（２１）と、車両が発進開始する状況であることを検知する車両状態検知部（２２）と、車両が発進開始する状況であり、かつ、衝突データを受信したときに車両の誤発進と判定する誤発進判定部（２３）と、を有することを特徴としている。

このように構成される車両誤発進抑制装置では、タイヤ側装置でタイヤ輪留めなどに衝突したときの振動を検出したときに衝突データを送信し、それを車両側装置で受信して車両の誤発進を判定するようにしている。このため、カメラやレーダーのように視野の悪さや画像処理のアルゴリズムにかかわらず誤発進を抑制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。

本発明の第１実施形態にかかる車両誤発進抑制装置１００の全体のブロック構成を示した図である。 タイヤ側装置１が取り付けられたタイヤ３の断面模式図である。 通常のタイヤ回転時とタイヤ３が輪留めなどに衝突したときの出力電圧波形を示した図である。

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３を参照して、本実施形態にかかる車両誤発進抑制装置について説明する。本実施形態にかかる車両誤発進抑制装置は、車両の各車輪に与えられる振動に基づいて車両の誤発進を抑制するものとして用いられる。

図１に示すように車両誤発進抑制装置１００は、タイヤ側に設けられたタイヤ側装置１と、車体側に備えられた車両側装置２とを有する構成とされている。車両誤発進抑制装置１００は、タイヤ側装置１よりタイヤが輪留めなどに衝突したことを示す衝突データを送信すると共に、車両側装置２がタイヤ側装置１から送信された衝突データを受信し、その衝突データに基づいて車両の誤発進を検出する。そして、車両の誤発進を検出すると、車両誤発進抑制装置１００は、誤発進を抑制するための指令を行う。具体的には、タイヤ側装置１および車両側装置２は、以下のように構成されている。

タイヤ側装置１は、図１に示すように、振動発電素子１１、電力供給回路１２、振動判定部１３、および送信機１４を備えた構成とされ、図２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。

振動発電素子１１は、タイヤ３が回転する際にタイヤ側装置１が描く円軌道に対して接する方向、つまりタイヤ接線方向（図２中の矢印Ｘの方向）の振動に応じた検出信号を出力する振動検出部を構成するものである。本実施形態の場合、振動発電素子１１でタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力させるのに加えて、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それに基づいてタイヤ側装置１の電源を生成している。このため、振動発電素子１１は、タイヤ接線方向の振動に対して発電するように配設されている。このような振動発電素子１１としては、例えば静電誘導型の発電素子（エレクトレット）、圧電素子、摩擦式、磁歪式、電磁誘導型の素子を適用できる。また、発電用途を加味しないタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力するだけであれば他のもの、例えば加速度センサなどを用いることもできる。

例えば振動発電素子１１として静電誘導型の発電素子を用いる場合には、マイナスの電荷を帯びる下部電極に対して静電誘導によってプラスに帯電させられる上部電極が水平方向に振動させられると、静電誘導による電荷が変動し、起電力を生じることで発電する。このような振動発電素子１１の発電に基づいて、タイヤ側装置１の電源を生成すると共に、タイヤ接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を生成する。

すなわち、車両誤発進抑制装置１００が備えられた車両が走行する際には、タイヤ３の回転運動や路面の凹凸などの種々の要因によって、タイヤ３のトレッド３１に振動が生じる。この振動が振動発電素子１１に伝わることで、振動発電素子１１による発電が行われ、それが電力供給回路１２に伝えられることでタイヤ側装置１の電源が生成される。また、振動発電素子１１の発電の際の出力電圧が振動の大きさに応じて変化することから、振動発電素子１１の出力電圧をタイヤ接線方向の振動の大きさを表す検出信号として振動判定部１３に伝えるようにしている。なお、振動発電素子１１の出力電圧は、上部電極が振動によって往復動することから、交流電圧となる。

電力供給回路１２は、振動発電素子１１の出力電圧に基づいて蓄電して電源を生成し、電力を振動判定部１３および送信機１４に供給するための回路であり、整流回路１２ａおよび蓄電回路１２ｂを備えた構成とされている。

整流回路１２ａは、振動発電素子１１より出力される交流電圧を直流変換する公知の回路である。振動発電素子１１で出力される交流電圧は、この整流回路１２ａで直流変換され、蓄電回路１２ｂに出力される。整流回路１２ａは、全波整流回路であっても半波整流回路であってもよい。

蓄電回路１２ｂは、整流回路１２ａより印加される直流電圧を蓄電するための回路であり、コンデンサなどによって構成される。振動発電素子１１の出力電圧は、整流回路１２ａを介して蓄電回路１２ｂで蓄電され、ここで蓄電された電圧を電源として、タイヤ側装置１が備える振動判定部１３や送信機１４などへの電力供給を行っている。また、電力供給回路１２が蓄電回路１２ｂを備えることによって、振動発電素子１１が余剰に発電している時にはその余剰分を蓄電しておき、発電量が不足している場合に、その不足分を補えるようになっている。

振動判定部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タイヤ３が輪留めなどに衝突したことを検出し、それを示す衝突データを送信機１４に伝える。具体的には、振動判定部１３は、振動発電素子１１の出力電圧を例えば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タイヤ３が輪留めなどに衝突したときに生じる振動を検出している。すなわち、振動判定部１３は、振動発電素子１１の出力電圧の時間変化を計測し、タイヤ３が輪留めなどに衝突したときに出力電圧が通常のタイヤ回転時よりも大きく変動することに基づいてタイヤ３が輪留めなどに衝突したときに生じる振動を検出している。

例えば、図３に示すように、車両に振動を与えたときに発生する振動に基づく出力電圧波形とタイヤ３が輪留めなどに衝突したときに生じる出力電圧波形が異なり、出力レベルのピークレベルが異なる。このため、車両に振動を与えたときの振動に基づく出力電圧波形として想定されるピークレベルよりも大きく、かつ、タイヤ３が輪留めなどに衝突したときの出力電圧波形として想定されるピークレベルよりも小さな値に閾値を設定している。そして、振動判定部１３は、その閾値を超える出力電圧が発生したときに、タイヤ３が輪留めなどに衝突したことを判定し、それを示す衝突データを送信機１４に伝える。

なお、車両に振動を与えたときに発生する振動とは、停車時に、車両ボディを揺らして振動を与えたときのタイヤ振動を示している。このため、車両発進時に車両ボディの振動、例えば車両内で乗員が動いたときなどに発生する振動がタイヤに伝わっても、上記のように出力電圧波形が異なったものとなるため、タイヤ３が輪留めなどに衝突したと誤判定することはない。

送信機１４は、振動判定部１３から伝えられた衝突データを車両側装置２に対して送信するものである。送信機１４と車両側装置２が備える受信機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。衝突データを送信するタイミングについては任意であるが、例えばタイヤ３が輪留めなどに衝突したことを判定したときに、それをトリガとして衝突データを送信することができる。例えば、本実施形態のように、振動検出部を振動発電素子１１によって構成する場合、無給電振動センサとして機能し、振動判定部１３にてタイヤ３が輪留めなどに衝突したことが検出されたときにのみ送信機１４に対して給電を行う形態とすることもできる。このような形態とすれば、給電が行われたときにのみ送信機１４から衝突データの送信が行われるようにできる。その場合、送信機１４の稼働率を抑制することができるため、送信機１４で消費される電力を低減することができる。また、タイヤ３が輪留めに衝突した時の振動発電素子１１の出力パルスをトリガとして、蓄電回路１２ｂから振動判定部１３や送信機１３への供給をオンさせ、データ送信させる形態とすることもできる。このようにしても、同様に消費電力を低減することができる。

なお、衝突データについては、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認識情報（ＩＤ情報）と共に送るようにしている。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、車両側装置２にＩＤ情報と共に接地時間を表す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、車両側装置２は、受信機２１、車両状態検知部２２、誤発進判定部２３および司令部２４を備えた構成とされており、タイヤ側装置１より送信された衝突データを受信し、この衝突データに基づいて各種処理を行うことで、車両の誤発進を判定する。

受信機２１は、タイヤ側装置１が送信した衝突データを受信するための装置である。受信機２１で受信した衝突データは、受信するたびに誤発進判定部２３に逐次出力される。

車両状態検知部２２、誤発進判定部２３および司令部２４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る各種機能部であり、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種処理を行っている。

車両状態検知部２２は、車両が発進開始する状況であることを検知し、それを誤発進判定部２３に伝える。例えば、エンジンが始動していて、車速が０もしくは一定速度以下（例えば５ｋｍ／ｈ）である状況であれば、車両が発進開始する状況であるとして、それを誤発進判定部２３に伝えている。エンジンの始動情報については、例えば図示しないエンジン制御用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）で取り扱っており、車速情報については、例えば図示しないブレーキ制御用電子制御装置（ブレーキＥＣＵ）で取り扱われている。これらの情報を車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）通信などを通じて取得することにより、車両状態検知部２２で車両が発進開始する状況であることを検知している。

誤発進判定部２３は、受信機２１から送信される衝突データと車両状態検知部２２での検知結果に基づいて車両の誤発進を判定する。例えば、誤発進判定部２３は、受信機２１を通じて衝突データを受け取ったときに、車両状態検知部２２から車両が発進開始する状況であることが伝えられている場合、車両がドライバの意図と異なる方向に誤発進しようとしていると判定する。つまり、車両が発進しようとしているのに、タイヤ３が輪留めなどに衝突して振動が発生したのであれば、誤発進している可能性があることから、そのような条件が成り立つ場合に車両の誤発進と判定している。そして、誤発進判定部２３は、車両の誤発進と判定したときには、それを示す信号を司令部２４に伝える。

司令部２４は、車両の誤発進を抑制するための指示を行う役割を果たす。例えば、エンジンＥＣＵに対して駆動力を減少させる指示信号を出力したり、ブレーキＥＣＵに対して制動力を発生させる指示信号を出力する。これにより、車両が発進すべき方向と異なる方向に誤発進してしまうことを抑制できる。また、司令部２４からの指示信号によって例えば図示しない警報機を通じて警報を行ったり、インストルメントパネルに備えられたディスプレイを通じて車両が誤発進している旨の表示を行うことで、ドライバに車両の誤発進を認識させて車両の誤発進を抑制しても良い。

以上説明したように、本実施形態にかかる車両誤発進抑制装置１００では、タイヤ側装置１でタイヤ３が輪留めなどに衝突したときの振動を検出したときに衝突データを送信し、それを車両側装置２で受信して車両の誤発進を判定するようにしている。このため、カメラやレーダーのように視野の悪さや画像処理のアルゴリズムにかかわらず誤発進を抑制することが可能となる。

（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、上記実施形態では、車両の各車輪に備えられたタイヤ側装置１からの衝突データに基づいて車両の誤発進を判定しているが、衝突データが送られてきた車輪がどの車輪であるかに応じて車両の誤発進の判定基準を設定しても良い。すなわち、衝突データが送られてきたとしても、それがすべての車輪に備えられたタイヤ側装置１から送られてきている場合には、車両の走行路面自体が凹凸路であると考えられる。その場合には、仮に衝突データが送られてきたとしても、車両の誤発進とは判定しないようにすることもできる。

また、衝突データを送るときに、車輪のＩＤ情報も共に送るようにすれば、衝突データを送ったタイヤ側装置１が前輪と後輪のいずれに取り付けられたものであるのかが判る。このため、例えば車両状態検知部２２で車両の進行方向に関するデータとしてシフト位置情報を取得し、シフト位置情報が示す車両進行方向と同一方向の車輪に備えられたタイヤ側装置１から衝突データが送られてきたときに車両の誤発進と判定することもできる。例えば、前向き駐車時にバック発進させるつもりが誤って前進した場合を想定しており、シフト位置は誤って前進方向（Ｄレンジ）に入り、車両が前進した時、車両進行方向と同一方向である前輪のタイヤの輪留めへの衝突を検出することで、誤発進を判定できる。

このようにすれば、発進時に路面の凹凸を乗り越える際に車両の進行方向と同じ側の車輪に備えられたタイヤ側装置１から衝突データが送られてきた場合に、誤って車両が誤発進していると判定しないようにできる。これにより、輪留めなどへの衝突なのか、進行方向に存在する路面の凹凸による振動なのかを切り分けることができ、より精度良く車両の誤発進を判定することが可能となる。

ただし、車両の後方に路面凹凸があり、正しくバック発進したにもかかわらず後輪において振動が検出され、輪留めへの衝突と勘違いするケースも考えられる。そのため、車両誤発進抑制装置を解除するスイッチの付加したり、駐車時の振動データを記憶しておいて、輪留めへの衝突なのか路面凹凸なのかの判定を行うようにすることも可能である。

１…タイヤ側装置、２…車両側装置、３…タイヤ、１１…振動発電素子、１２…電力供給回路、１３…振動判定部、１４…送信機、２１…受信機、２２…車両状態検知部、２３…誤発進判定部、２４…司令部、３１…トレッド

Claims (4)

1. 車両に備えられるタイヤ（３）におけるトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、前記振動検出部の検出信号に基づき、前記タイヤの衝突による振動を判定すると共に、衝突による振動が発生したことを表す衝突データを出力する振動判定部（１３）と、前記衝突データを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）と、
   前記送信機から送信された前記衝突データを受信する受信機（２１）と、前記車両が発進開始する状況であることを検知する車両状態検知部（２２）と、前記車両が発進開始する状況であり、かつ、前記衝突データを受信したときに前記車両の誤発進と判定する誤発進判定部（２３）と、を有する車両側装置（２）とを備えていることを特徴とする車両誤発進抑制装置。
2. 前記振動検出部は振動発電素子で構成されていると共に、前記振動発電素子での発電に基づいて前記送信機への電力供給を行う電力供給回路（１２）を有し、
   前記電力供給回路は、前記振動判定部が衝突による振動が発生したと判定したとき、もしくは、前記振動発電素子の出力パルスをトリガとして前記送信機への給電を行い、
   前記送信機は、前記給電時にのみ前記衝突データの送信を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両誤発進抑制装置。
3. 前記車両状態検知部は、前記車両の進行方向に関するデータを取得して該車両の進行方向を前記誤発進判定部に伝え、
   前記誤発進判定部は、前記車両の進行方向と同一方向の前記タイヤに備えられた前記タイヤ側装置から前記衝突データが送信されてきたときに、前記車両の誤発進と判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両誤発進抑制装置。
4. 前記誤発進判定部は、前記車両の前輪および後輪のすべてのタイヤに備えられる前記タイヤ側装置から前記衝突データが送信されてきたときに、前記車両の誤発進と判定しないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両誤発進抑制装置。

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