JP6372226B2 - 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およびそれが適用されたダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に関するものである。

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ものとして、例えば特許文献１に示す車輪位置検出装置が提案されている。

この車輪位置検出装置では、車輪速度センサの検出信号を利用して、送信機が取り付けられた車輪が車両のどの位置に取り付けられたものであるかを検出する車輪位置検出を行っている。

具体的には、まず車輪回転に伴って回転する歯車の歯の通過を車輪速度センサで検出し、その車輪速度センサの検出信号に基づいて、歯車の歯位置を示す歯車情報を取得する。次に、フレームの受信タイミングのときの歯位置に基づいてバラツキ許容幅を設定し、フレームの受信タイミングのときの歯位置がバラツキ許容幅の範囲外であれば、フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪の候補から除外する。そして、残った車輪をフレームが送信された送信機の取り付けられた車輪として登録する。さらに、フレームの受信タイミングのときの歯位置に基づくバラツキ許容幅と、前回のフレームの受信タイミングに設定されたバラツキ許容幅と重なる部分を新たなバラツキ許容幅として設定することで、新たなバラツキ許容幅を狭めていく。

このように、送信機がタイヤの所定確度の位置となったときにフレーム送信が行われることを利用し、フレームの受信タイミングのときの歯位置を学習して、車輪位置検出を行っている。これにより、より早く正確に車輪位置検出を行うことが可能となる。

特開２０１３−１３３０５８号公報

上記した特許文献１のような車輪位置検出を行う場合、送信機の送信頻度や学習ロジックの方法によっては、数分の走行時間が必要となるため、学習中に信号待ちや車両への乗員の乗り降り、荷物の積み下ろしが行われることがある。車両への乗員の乗り降りが行われた場合、体重により車体やタイヤが動くし、ドアの開閉やトランクへの荷物の積み下ろしでも積載重量の変動によって車体やタイヤが動き、その動きは車両の前進方向と後退方向のいずれにもなり得る。そして、このときのタイヤの動きに伴って歯車も動くため、それが車輪速度センサによって検出される。

ここで、車輪速度センサには、２つのタイプのものが存在している。一方は高機能タイプで、車両が前進方向に進んだ場合に歯車のカウントをインクリメント、後退方向に進んだ場合に歯車のカウントをデクリメントすることで、車両の進行方向を検出できる構成とされている。もう一方は低機能タイプで、車両が前進方向と後退方向のいずれに進んだ場合にも歯車のカウントをインクリメントし、車両の進行方向を検出できない構成とされている。このような低機能タイプの車輪速度センサが用いられた場合において、上記のように車輪位置検出の学習時に車両への乗員の乗り降りもしくは荷物の積み下ろしが行われた場合、車輪速度センサの検出信号によってタイヤが前後方向のいずれに動いたか確認できない。このため、歯車のカウント値を進めてしまい、フレームの受信タイミングと歯車のカウント値とのリンクが崩れ、的確な学習が行えず、車輪位置を誤検出してしまうという問題が発生する。

なお、上記説明では、車輪位置検出における学習中にタイヤが動く一例として、乗員の乗り降りや荷物の積み下ろしを挙げたが、それ以外に、車両が坂路で停止したときなどでも、上記と同様のことが言える。

本発明は上記点に鑑みて、車輪速度センサにて車両の前進方向と後退方向のいずれに進んだか把握できない場合でも、車輪位置の誤検出を防ぐことが可能な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ないし５に記載の発明では、送信機（２）は、該送信機が取り付けられた車輪（５ａ〜５ｄ）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（２２）は、該送信機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、加速度センサの検出信号に含まれる重力加速度成分に基づいて送信機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る手段を有している。

また、受信機（３）に備えられる第２制御部（３３）は、複数の車輪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、歯車の歯のエッジ数もしくは歯数をカウントすると共に、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のカウント値を取得し、複数の車輪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の歯車のエッジ数もしくは歯数のカウント値学習データとして蓄積して、該蓄積された学習データに基づいて車輪位置検出を行う車輪位置学習手段（Ｓ１１０）と、停車中に複数の車輪のうちの一部のみについてエッジ数もしくは歯数のカウント値が変化したことを検出する変化検出手段（Ｓ１３０）と、エッジ数もしくは歯数のカウント値が変化したことが検出されたときに学習データをリセットするリセット手段（Ｓ１４０）と、を有していることを特徴としている。

このように、停車時に複数の車輪のうちの一部、つまり１〜３輪の車輪速度センサの検出信号に基づいてエッジ数もしくは歯数のカウント値がインクリメントされた場合、学習データとして使用しないようにしている。これにより、誤った学習データに基づいて車輪位置を誤検出してしまうことを防止できる。したがって、車輪速度センサにて車両の前進方向と後退方向のいずれに進んだか把握できない場合でも、車輪位置の誤検出を防ぐことが可能な車輪位置検出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。

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のブロック構成を示す図である。 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。 車輪位置確定ロジックを図解した模式図である。 車輪位置の評価結果を示した図表である。 マイクロコンピュータ３３が実行する車輪位置検出処理の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、同一符号を付して説明を行う。

（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。まず、図１を参照して、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について説明する。なお、図１の紙面上方向が車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。

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の検出信号から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。これら送信機２およびＴＰＭＳ−ＥＣＵ３の詳細構成について図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。

図２Ａ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タイヤ内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の径方向の内側および外側、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送信機２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、送信機２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５ｋｍ／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、つまり送信機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、送信機２が上方位置に位置しているときを０°としたときの送信機２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送信機２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、送信機２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、送信機２の角度が１回目のフレーム送信のときと同じ所定角度になる毎としても良い。ただし、電池寿命を考慮して、送信機２の角度が所定角度になる毎に常にフレーム送信を行うのではなく、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、該当するタイヤ空気圧を検出し、上記したように、送信機２は、車速が所定速度を超えると、各車輪５ａ〜５ｄの送信機２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の送信機２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ができる。ただし、電池寿命を考慮して送信間隔を長くした方が良い。このため、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と好ましい。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２Ｂ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から取得する車速情報や歯車情報と、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、車速演算などを行っている。

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インクリメントしていく。そして、ブレーキＥＣＵ１０は、所定周期毎に、そのときの歯のエッジ数（インクリメントしたカウント）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に伝えるようにしても良い。その場合、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することで、その周期でのエッジ数もしくは歯数をカウントすることができる。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。このように、電源オフのたびにリセットされたとしても、電源オフ中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〜図６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それぞれでの送信機２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、送信機２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波に基づいて送信機２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が同じ角度になる度に、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。ここでいう受信タイミングに最も近い周期とは、受信タイミングの直前または直後の周期のいずれであっても良い。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。

そして、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、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）に基づいて車輪位置検出を行う。具体的には、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）のバラツキが前回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）に基づいて設定される所定範囲内であるか否かを判定することにより、車輪位置検出を行う。

フレームを受信した車輪については、送信機２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。

すなわち、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。このバラツキが所定範囲内であるか否かを判定することにより、車輪位置検出を行う。

例えば、図５（ａ）に示すように、１回目のフレーム送信時の送信機２の位置が１回目受信角度であったとする。また、歯車のエッジ数（もしくは歯数）のバラツキとして許容できる幅であるバラツキ許容幅が１回目受信角度を中心とした１８０°の範囲（１回目受信角度±９０°の範囲）相当の値であるとする。エッジ数であれば１回目受信時のエッジ数を中心とした±２４のエッジ数範囲、歯数であれば１回目受信時の歯数を中心とした±１２の歯数範囲であるとする。この場合において、図５（ｂ）に示すように、２回目のフレーム受信時の歯車のエッジ数（もしくは歯数）が１回目のフレーム受信によって決められたバラツキ許容幅の範囲内であれば、その車輪は車輪はフレーム送信が行われた車輪と一致している可能性がある。この場合には、判定結果がＴＲＵＥ（正しい）となる。

ただし、この場合にも２回目のフレーム受信時の送信機２の角度である２回目受信角度を中心としてバラツキ許容幅が決まり、２回目受信角度を中心とした１８０°（±９０°）相当の値となる。このため、前回のバラツキ許容幅となる１回目受信角度を中心とした１８０°（±９０°）のバラツキ許容幅と、２回目受信角度を中心とした１８０°（±９０°）のバラツキ許容幅の重なる部分が新たなバラツキ許容幅（エッジ数範囲が１２〜４８）となり、その重複範囲に新たなバラツキ許容幅を狭めることができる。

したがって、図５（ｃ）に示すように、３回目のフレーム受信時の歯車のエッジ数（もしくは歯数）が１、２回目のフレーム受信によって決められたバラツキ許容幅の範囲外であれば、その車輪はフレーム送信が行われた車輪と一致していない。このため、判定結果がＦＡＬＳＥ（誤り）となる。このとき、たとえ１回目のフレーム受信によって決められたバラツキ許容幅の範囲内であっても、１、２回目のフレーム受信によって決められたバラツキ許容幅の範囲外であれば、ＦＡＬＳＥと判定している。このようにして、受信した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ことが可能となる。

すなわち、図６（ａ）に示すように、識別情報としてＩＤ１が含まれたフレームについては、そのフレームの受信タイミングの毎に歯車のエッジ数（もしくは歯数）を取得し、それを対応する車輪（左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ、右後輪ＲＲ）毎に記憶する。そして、フレームを受信するたびに、取得した歯車のエッジ数（もしくは歯数）がバラツキ許容幅の範囲内であるか否かを判定し、その範囲から外れた車輪をフレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪候補から除外していく。そして、最後まで除外されなかった車輪をフレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪として登録する。ＩＤ１が含まれたフレームの場合、右前輪ＦＲ、右後輪ＲＲ、左後輪ＲＬの順に候補から除外され、最終的に残った左前輪ＦＬをフレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪として登録する。このように学習していくことで、ＩＤ１が含まれたフレームを送信した送信機２の取り付けられた車輪の位置検出が行われる。

そして、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、識別情報としてＩＤ２〜ＩＤ４が含まれたフレームについてもＩＤ１が含まれたフレームと同様に学習していくことで、ＩＤ２〜ＩＤ４が含まれたフレームを送信した送信機２の取り付けられた車輪の位置検出を行う。これにより、各フレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪を特定することができ、送信機２が取り付けられた４輪すべてを特定することが可能となる。

このようにして、各フレームが車輪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記憶する。これにより、車輪位置検出を行うことができる。

なお、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３では、車速が所定速度になったときに送信されたフレームを受信し、その受信タイミングにおける歯車情報を記憶しているが、所定の走行停止判定時速（例えば３ｋｍ／ｈ）以下になると、それまでの歯車情報を破棄している。そして、再び走行開始したときに、新たに上記のようにして車輪位置検出を行うようにしている。

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取得している。また、フレームの受信タイミングのときの歯位置に基づいてバラツキ許容幅を設定し、該バラツキ許容幅を設定した後におけるフレームの受信タイミングのときの歯位置がバラツキ許容幅の範囲外であれば、該フレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪の候補から除外していき、残った車輪をフレームが送信された送信機２の取り付けられた車輪として登録している。このため、多くのデータ量が揃わなくても車輪位置の特定を行うことができる。

さらに、フレームの受信タイミングのときの歯位置に基づくバラツキ許容幅と、前回のフレームの受信タイミングに設定されたバラツキ許容幅と重なる部分を新たなバラツキ許容幅として設定している。このため、これらの重複範囲に新たなバラツキ許容幅を狭めることができる。したがって、より短時間で正確に車輪位置を特定することが可能となる。

ただし、上記したように、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をインクリメントし、エッジ数（もしくは歯数）をカウントしている。この場合において、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づいて車両の進行方向を検出できる場合には、前進方向であればカウント値をインクリメントし、後退方向であればカウント値をデクリメントすれば、エッジ数（もしくは歯数）が正確に得られる。しかしながら、車両の進行方向が検出できない場合、車両への乗員の乗り降りや荷物の積み下ろしがあってタイヤが動いたときに、フレームの受信タイミングとエッジ数（もしくは歯数）のカウント値とのリンクが崩れる。このため、的確な学習が行えず、車輪位置を誤検出してしまうという問題が発生し得る。

したがって、本実施形態では、停車時に１〜３輪の車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づいてエッジ数（もしくは歯数）がインクリメントされた場合、学習データとして使用しないようにする処理を行う。すなわち、停車中にエッジ数（もしくは歯数）がインクリメントされた場合には、車両への乗員の乗り降りや荷物の積み下ろしがあってタイヤが動いたと想定されることから、そのときのエッジ数（もしくは歯数）を学習データとして使用しないようにする。ここで、すべての車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づいてエッジ数（もしくは歯数）がインクリメントされた場合を除外しているのは、通常通りに車両が走行開始した可能性が高いためである。運転席もしくは助手席などから乗員が乗り降りしたときや荷物の積み下ろしを行った場合、その近辺のタイヤが動くがそれ以外のタイヤはあまり動かないため、４輪すべて動いた場合は車両が走行開始したと判定されるようにしている。

具体的には、図７に示す車輪位置検出処理のフローチャートを実行することで、上記処理を行いつつ車輪位置検出を行うようにしている。なお、本処理は、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ３３においてＩＧがオンさ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では、車輪位置検出の学習が完了したか否かを判定する。例えば、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明したように、ＩＤ１〜ＩＤ４が含まれたフレームを送った送信機２がそれぞれどの車輪のものであるかの登録がすべて完了すると肯定判定され、いずれか１つでも登録されていない状態であれば否定判定される。

そして、ステップ１００で否定判定された場合には、ステップ１１０に進み、上記した方法によって車輪位置検出の学習を行う。これにより、図６（ａ）〜（ｄ）に示したように、ＩＤ１〜ＩＤ４を含むフレームが受信される毎に、そのときの各車輪のエッジ数（もしくは歯数）を記憶していき、車輪候補を絞っていく。

この後、ステップ１２０に進み、車速が０ｋｍ／ｈであるか否か、つまり停車中であるか否かを判定する。具体的には、ＴＰＭＳ−ＥＣＵ３は、ブレーキＥＣＵ１０から車速情報を取得し、その車速情報が示す車速が０ｋｍ／ｈであるか否かを判定している。ここで否定判定された場合には、通常通り車輪位置検出の学習を行って良いため、ステップ１００、１１０の処理を繰り返す。ここで肯定判定された場合には、車両への乗員の乗り降りや荷物の積み下ろしが行われる可能性があることから、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づくエッジ数（もしくは歯数）のデータの変化が１〜３輪のいずれかであるか否かを判定する。ここで、エッジ数（もしくは歯数）のデータの変化が無い場合、もしくは、変化が４輪すべてであった場合には、否定判定されてステップ１００〜１２０の処理が繰り返される。そして、肯定判定されるとステップ１４０に進み、車輪位置検出における学習データをリセットする処理を行う。

例えば、現在まで学習している図６（ａ）〜（ｄ）に示す学習データをすべてリセットし、初めから車輪位置検出における学習のやり直しをする。このようにすれば、初めから車輪位置検出を再度行うことが可能となるため、誤った学習データに基づいて車輪位置を誤検出してしまうことを防止できる。

または、現在まで学習している図６（ａ）〜（ｄ）に示す学習データのうち車輪位置が特定されていないもののデータをリセットする。例えば、各送信機２からのフレーム受信回数が３回まで進んでいた場合には、図６（ｃ）、（ｄ）に示すＩＤ３、ＩＤ４の学習データについては、既に車輪位置の特定が完了していることからそのまま利用する。そして、図６（ａ）、（ｂ）に示すＩＤ１、ＩＤ２の学習データのみをリセットする。このようにしても、誤った学習データに関してはリセットしているため、誤った学習データに基づいて車輪位置を誤検出してしまうことを防止できる。また、すべての学習データをリセットして初めから車輪位置検出をやり直さないため、車輪位置が特定されていなかったものについてのみ新たに車輪位置の特定を行えば済み、リセット後に車輪位置検出に掛かる時間を短縮化することが可能となる。

さらに、現在まで学習している図６（ａ）〜（ｄ）に示す学習データのうち、車輪候補として残っているものの学習データをリセットし、車輪候補から除外されたものの学習データはリセットしないようにしても良い。例えば、各送信機２からのフレーム受信回数が２回まで進んでいた場合、図６（ａ）に示すＩＤ１の学習データのうち右前後輪ＦＲ、ＲＲについては、既に車輪候補から除外されていることからそのまま学習データを利用する。そして、左前後輪ＦＬ、ＲＬの学習データについてはリセットする。このようにすれば、現在まで学習している学習データを極力利用しつつ、信頼できない学習データのみをリセットすることになるため、よりリセット後に車輪位置検出に掛かる時間を短縮化することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、停車時に１〜３輪の車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号に基づいてエッジ数（もしくは歯数）がインクリメントされた場合、学習データとして使用しないようにしている。これにより、誤った学習データに基づいて車輪位置を誤検出してしまうことを防止できる。したがって、車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄにて車両の前進方向と後退方向のいずれに進んだか把握できない場合でも、車輪位置の誤検出を防ぐことが可能な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とすることが可能となる。

なお、車両が停止した瞬間や車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄの検出信号にノイズが載った場合にも、タイヤが動く可能性がある。しかしながら、これらの場合にはエッジ数（もしくは歯数）のデータの変化が継続しない。このため、ロバスト性の確保や車輪速度センサ１１ａ〜１１ｄのノイズをフィルタするために、ステップ１２０、１３０の処理が複数回成立したときにステップ１４０に進んで学習データのリセットが行われるようにしても良い。

（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。

また、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。

また、上記実施形態では、フレームの受信タイミング毎にバラツキ許容幅を変更し、徐々にバラツキ許容幅が狭くなるようにしているが、歯位置を中心として設定されるバラツキ許容幅については一定としている。この歯位置を中心として設定されるバラツキ許容幅についても変更可能である。例えば、歯位置のバラツキは、車速が大きいほど大きくなる可能性がある。このため、車速が大きくなるほどバラツキ許容幅を大きくすることで、より的確なバラツキ許容幅を設定できる。また、加速度センサ２２で加速度検出を行うときのサンプリング周期が長いほど、送信機２の角度が所定角度になったタイミングの検出精度が落ちることから、それに応じてバラツキ許容幅を変更することで、より的確なバラツキ許容幅を設定できる。その場合、送信機２側でサンプリング周期などを把握していることから、送信機２が送信するフレーム内にバラツキ許容幅の大きさを決めるデータを含めて送信させるようにすることができる。

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が、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良い。このため、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）。

なお、図７中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。すなわち、ステップ１１０の処理を実行する部分が車輪位置学習手段、ステップ１３０の処理を実行する部分が変化検出手段、ステップ１４０の処理を実行する部分がリセット手段に相当する。

１ 車両
２ 送信機
３ ＴＰＭＳ−ＥＣＵ（受信機）
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、３３ マイクロコンピュータ

Claims (5)

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、
   前記車体側に設けられ、受信アンテナ（３１）を介して前記送信機から送信されたフレームを受信することで、前記フレームを送信してきた前記送信機が前記複数の車輪のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記複数の車輪と該複数の車輪それぞれに設けられた前記送信機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、
   前記送信機は、該送信機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、
   前記第１制御部は、該送信機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る手段を有し、
   前記第２制御部は、前記複数の車輪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、前記歯車の歯のエッジ数もしくは歯数をカウントすると共に、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のカウント値を取得し、前記複数の車輪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の歯車のエッジ数もしくは歯数のカウント値を学習データとして蓄積して、該蓄積された学習データに基づいて前記車輪位置検出を行う車輪位置学習手段（Ｓ１１０）と、停車中に前記複数の車輪のうちの一部のみについて前記エッジ数もしくは前記歯数のカウント値が変化したことを検出する変化検出手段（Ｓ１３０）と、前記エッジ数もしくは前記歯数のカウント値が変化したことが検出されたときに前記学習データをリセットするリセット手段（Ｓ１４０）と、を有していることを特徴とする車輪位置検出装置。
2. 前記第２制御部は、前記エッジ数もしくは前記歯数のカウント値が変化したことが検出されたときには、前記リセット手段にて前記学習データをすべてリセットし、再び、前記学習データの蓄積を行って前記車輪位置検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
3. 前記第２制御部は、前記学習データに基づいてバラツキ許容幅を設定し、該バラツキ許容幅を設定した後における前記フレームの受信タイミングのときの前記エッジ数もしくは歯数のカウント値が前記バラツキ許容幅の範囲外であれば、前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪の候補から除外していくことで前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪を特定し、前記エッジ数もしくは前記歯数のカウント値が変化したことが検出されたときには、前記リセット手段にて前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪が特定されていないフレームについてのみ前記学習データをリセットし、再び、前記学習データの蓄積を行って前記車輪位置検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
4. 前記第２制御部は、前記学習データに基づいてバラツキ許容幅を設定し、該バラツキ許容幅を設定した後における前記フレームの受信タイミングのときの前記エッジ数もしくは歯数のカウント値が前記バラツキ許容幅の範囲外であれば、前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪の候補から除外していくことで前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪を特定し、前記エッジ数もしくは前記歯数のカウント値が変化したことが検出されたときには、前記リセット手段にて前記フレームが送信された送信機の取り付けられた車輪が特定されていないフレームのうち、前記車輪の候補から除外されていない車輪についてのみ前記学習データをリセットし、再び、前記車輪の候補として残っている車輪の前記学習データの蓄積を行って前記車輪位置検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つ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、
   前記送信機は、前記複数の車輪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を備え、前記第１制御部によって前記センシング部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に送信し、
   前記受信機は、前記第２制御部にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、前記複数の車輪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。

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