JPWO2012157306A1 - タイヤ空気圧モニター装置 - Google Patents

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Abstract

Gセンサ2bの検出に基づいて推定した第１回転周期Tpと車輪速センサ8の検出値に基づいて推定した第２回転周期Taとの偏差が所定値α以下の場合には、所定の回転位置で送信された無線信号に対応する各車輪の回転位置を車輪位置判定に用い、偏差が所定値αを超える場合には、所定の回転位置から外れた回転位置で送信された無線信号に対応する各車輪の回転位置を車輪位置判定に用いない。

Description

本発明は、タイヤ空気圧モニター装置に関する。
特許文献１に記載されたタイヤ空気圧モニター装置では、送信機が常に一定の回転位置で無線信号を出力し、車両側で当該無線信号を受信したときの各車輪の回転位置を検出し、各車輪の回転位置のうち、当該無線信号の出力周期と最も同期する回転位置に対応した車輪位置を当該送信機の車輪位置と判定している。
特開２０１０−１２２０２３号公報
上記従来技術において、送信機は自身の回転位置を加速度センサの検出値から判断し、加速度センサの検出値が所定値となったタイミングで無線信号を出力している。このため、加速度センサの検出値に路面入力等に起因するノイズが含まれる場合、送信機が回転位置を誤判断し、所定の回転位置と異なる回転位置で無線信号を出力するおそれがある。この場合、誤った回転位置のデータを用いて送信機の車輪位置が判定されるため、車輪位置の判定精度低下を招く。
本発明の目的は、送信機の車輪位置を精度良く判定できるタイヤ空気圧モニター装置を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明では、加速度センサの検出に基づいて推定した第１回転周期と車輪速センサの検出値に基づいて推定した第２回転周期との偏差が所定値以下の場合には、当該無線信号が所定の回転位置で送信されたと判定し、無線信号が送信されたときの各車輪の回転位置に基づいて、当該識別情報に対応する送信機の車輪位置を判定する。
第１回転周期と第２回転周期との偏差が所定値以下である場合には、当該無線信号が所定の回転位置で送信された可能性が高く、前記偏差が所定値を超える場合には、当該無線信号が所定の回転位置から外れた回転位置で送信された可能性が高い。よって、前記偏差が所定値以下の場合にのみ各車輪の回転位置を車輪位置判定に用い、前記偏差が所定値を超える場合には各車輪の回転位置を車輪位置判定に用いないことにより、送信機の車輪位置を精度良く判定できる。
実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の構成図である。 TPMSセンサ2の構成図である。 実施例１の車輪位置判定制御を実施するためのTPMSCU4の制御ブロック図である。 各車輪1の回転位置算出方法を示す図である。 分散特性値の算出方法を示す図である。 実施例１の車輪位置判定制御処理の流れを示すフローチャートである。 左前輪1FLのTPMSセンサ2FLの回転位置が最上点となったときの各車輪1FL,1FR,1RL,1RRの回転位置（ロータの歯数）とTPMSデータの受信回数との関係を示す図である。 ある車輪のGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分Ggと、各車輪速パルスのカウント値から求めた当該車輪の回転位置RPの時間変化を示す図である。 実施例２の車輪位置判定制御を実施するためのTPMSCU4の制御ブロック図である。 ある車輪のGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分Ggと、各車輪速パルスのカウント値から求めた当該車輪の回転位置RPの時間変化を示す図である。
1 車輪
2a 圧力センサ（タイヤ空気圧検出手段）
2b Gセンサ（加速度センサ）
2d 送信機
3 受信機
4a 回転位置演算部（回転位置検出手段）
4c 車輪位置判定部（車輪位置判定手段）
4e 第２回転周期推定部（送信位置判定手段）
4f 有効データ判定部（送信位置判定手段）
4g 第１回転周期推定部（送信位置判定手段）
8 車輪速センサ
11 第１回転周期推定部（送信位置判定手段）
以下、本発明を実施するため形態を、図面に基づく実施例を用いて説明する。
〔実施例１〕
図１は、実施例１のタイヤ空気圧モニター装置の構成図である。図において、各符号の末尾のFLは左前輪、FRは右前輪、RLは左後輪、RRは右後輪に対応することを示す。以下の説明では、個別に説明する必要がない場合にはFL,FR,RL,RRの記載を省略する。
実施例１のタイヤ空気圧モニター装置は、TPMS(Tire Pressure Monitoring System)センサ2と、受信機3と、TPMSコントロールユニット(TPMSCU)4と、ディスプレイ5と、車輪速センサ8とを備える。TPMSセンサ2は各車輪1に装着され、受信機3、TPMSCU4、ディスプレイ5および車輪速センサ8は車体側に設けられている。
TPMSセンサ2は、タイヤの空気バルブ（不図示）位置に取り付けられている。図２は、TPMSセンサ2の構成図である。TPMSセンサ2は、圧力センサ（タイヤ空気圧検出手段）2aと、加速度センサ（Gセンサ）2bと、センサコントロールユニット（センサCU）2cと、送信機2dと、ボタン電池2eとを備える。
圧力センサ2aは、タイヤの空気圧[kPa]を検出する。
Gセンサ2bは、タイヤに作用する遠心方向加速度[G]を検出する。
センサCU2cは、ボタン電池2eからの電力により動作し、圧力センサ2aにより検出されたタイヤの空気圧情報とセンサID（識別情報）を含むTPMSデータを無線信号により送信機2dから送信する。実施例１では、センサIDを1〜4とする。
センサCU2cは、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度とあらかじめ設定された走行判定しきい値とを比較し、遠心方向加速度が走行判定しきい値未満の場合は車両停止と判定してTPMSデータの送信を停止する。一方、遠心方向加速度が走行判定しきい値以上の場合は車両が走行していると判定し、所定のタイミングでTPMSデータの送信を行う。
受信機3は、各TPMSセンサ2から出力された無線信号を受信してデコードし、TPMSCU4へ出力する。
TPMSCU4は、各TPMSデータを読み込み、TPMSデータのセンサIDから、不揮発性のメモリ4d（図３参照）に記憶した各センサIDと各車輪位置との対応関係を参照して当該TPMSデータがどの車輪位置に対応するものであるのかを判定し、当該TPMSデータに含まれるタイヤの空気圧を対応する車輪位置の空気圧としてディスプレイ5に表示する。また、タイヤの空気圧が下限値を下回った場合には、表示色変更、点滅表示や警告音などによりドライバに空気圧の低下を知らせる。
ABSCU6は、各車輪速センサ8からの車輪速パルスに基づいて、各車輪1の車輪速を検出し、ある車輪がロック傾向にある場合、図外のABSアクチュエータを作動させて当該車輪のホイルシリンダ圧を増減または保持してロック傾向を抑制するアンチスキッドブレーキ制御を実施する。ABSCU6は、所定周期（例えば、20msec）で車輪速パルスのカウント値をCAN通信線7に出力している。
各車輪速センサ8は、車輪1の1回転について所定数z（例えば、z=48）の車輪速パルスを発生するパルス発生器であり、車輪1と同期して回転する歯車状のロータと、車体側であってロータの外周に対向配置された永久磁石およびコイルとから構成される。ロータが回転すると、ロータの凹凸面が車輪速センサ8の周りに形成された磁界を横切ることによりその磁束密度が変化してコイルに起電力が生じ、この電圧変化を車輪速パルス信号としてABSCU6に出力する。
上記のように、TPMSCU4は、メモリ4dに記憶した各センサIDと各車輪位置との対応関係に基づいて、受信したTPMSデータがどの車輪のデータであるのかを判定しているため、車両停止中にタイヤローテーションが行われた場合、メモリ4dに記憶された各センサIDと各車輪位置との対応関係が実際の対応関係と合致せず、TPMSデータがどの車輪のデータであるのかがわからなくなる。ここで、「タイヤローテーション」とは、タイヤのトレッド摩耗を均一にし、寿命（トレッドライフ）を延ばすため、タイヤの装着位置を変えることをいう。例えば、乗用車では、一般的に、左右のタイヤ位置をクロスして前後輪を入れ替える。
そこで、実施例１では、タイヤローテーション後の各センサIDと各車輪位置との対応関係をメモリ4dへの記憶更新により登録するために、タイヤローテーションが行われた可能性がある場合、各TPMSセンサ2側ではTPMSデータの送信周期を変更し、TPMSCU4側ではTPMSデータの送信周期と各車輪速パルスに基づいて各TPMSセンサ2がどの車輪のものであるのかを判定する。
［定位置送信モード］
TPMSセンサ2のセンサCU2cは、走行開始直前の車両停止判定時間が所定時間（例えば、15分）以上である場合、タイヤローテーションが行われた可能性があると判断する。
センサCU2cは、走行開始直前の車両停止判定時間が所定時間未満である場合、一定間隔（例えば、1分間隔）でTPMSデータを送信する「通常モード」を実施する。一方、車両停止判定時間が所定時間以上である場合、通常モードの送信間隔よりも短い間隔（例えば、約16秒間隔）であって、一定の回転位置でTPMSデータを送信する「定位置送信モード」を実施する。
定位置送信モードは、TPMSデータの送信回数が所定回数（例えば、40回）に達するまで実施し、送信回数が所定回数に達した場合、通常モードへ移行する。TPMSデータの送信回数が所定回数に達する前に車両停止と判定した場合、車両停止判定時間が所定時間（15分）未満であるときは送信回数が所定回数に達するまで車両停止前の定位置送信モードを継続し、車両停止判定時間が所定時間以上であるときは車両停止前の定位置送信モードの継続をキャンセルして新たに定位置送信モードを開始する。
センサCU2cは、定位置送信モード中、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分に基づいて、定位置送信モードにおけるTPMSデータの送信タイミングを決定する。TPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度は、車輪1の加減速によって変化するが、その重力加速度依存成分は常に一定であり、最上点で+1[G]、最下点で-1[G]、最上点および最下点に対し90度の位置で0[G]となる波形を示す。すなわち、遠心方向加速度の重力加速度成分の大きさ、方向をモニターすることで、TPMSセンサ2の回転位置を把握できる。よって、例えば、重力加速度依存成分のピークでTPMSデータを出力することで、常に最上点でTPMSデータを出力できる。
センサCU2cは、第１回転周期推定部11を備える。第１回転周期推定部11は、定位置送信モード中、TPMSデータを送信したときの自輪（当該TPMSセンサ2が装着された車輪）の回転周期（第１回転周期）を推定する。第１回転周期は、TPMSデータを送信した時刻と、その直前にGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分のピークの時刻との間隔とする。
センサCU2cは、第１回転周期推定部11により推定された第１回転周期をTPMSデータに加えて送信する。
［オートラーニングモード］
TPMSCU4は、イグニッションスイッチのOFFからONまでの経過時間が所定時間（例えば、15分）以上である場合、タイヤローテーションが行われた可能性があると判断する。
TPMSCU4は、イグニッションスイッチのOFFからONまでの経過時間が所定時間未満である場合、各TPMSセンサ2から送信されたTPMSデータの空気圧情報に基づいて各車輪1のタイヤの空気圧を監視する「モニターモード」を実施する。一方、イグニッションスイッチのOFFからONまでの経過時間が所定時間以上である場合、各TPMSセンサ2の車輪位置を判定する「オートラーニングモード」を実施する。オートラーニングモードは、すべてのTPMSセンサ2の車輪位置を判定するまで、または、当該モードの開始から所定の累積走行時間（例えば、8分）が経過するまで実施し、すべてのTPMSセンサ2の車輪位置を判定した場合、または所定の累積走行時間が経過した場合、モニターモードへ移行する。
なお、オートラーニングモード中であっても、TPMSデータに含まれる空気圧情報からタイヤの空気圧の監視は可能であるため、オートラーニングモード中は現在メモリ4dに記憶されている各センサIDと各車輪位置との対応関係に基づいて空気圧の表示、空気圧低下の警告を行う。
TPMSCU4は、オートラーニングモード中、ABSコントロールユニット(ABSCU)6からCAN通信線7を介して車輪速パルスのカウント値を入力し、以下に示すような車輪位置判定制御を実施する。
［車輪位置判定制御］
図３は、実施例１の車輪位置判定制御を実施するためのTPMSCU4の制御ブロック図であり、TPMSCU4は、回転位置演算部（回転位置検出手段）4aと、分散演算部4bと、車輪位置判定部（車輪位置判定手段）4cと、メモリ4dと、第２回転周期推定部4eと、有効データ判定部（判定部）4fと、を備える。
回転位置演算部4aは、受信機3から出力されたデコード後のTPMSデータと、ABSCU6からCAN通信線7に出力された各車輪速パルスのカウント値を入力し、各TPMSセンサ2の回転位置が最上点となったときの各車輪1の回転位置（ロータの歯数）を演算する。ここで、「ロータの歯数」とは、車輪速センサ8がロータのどの歯をカウントしているかを示すもので、車輪速パルスのカウント値をタイヤ1回転分のカウント値（＝1回転分の歯数z=48）で除算して求めることができる。実施例１では、オートラーニングモードを開始してから1回目の各車輪速パルスのカウント値を入力したとき、カウント値を1回転分の歯数で除算した余りに1を加算した値を基準歯数とし、2回目以降は基準歯数からの車輪速パルスのカウント数（現在のカウント値-1回目のカウント値）に基づいて歯数を決定する。
図４は、各車輪1の回転位置算出方法を示す図である。
図４において、車輪速パルスのカウント値を入力した時刻をt1、TPMSセンサ2の回転位置が最上点となったときの時刻をt2、TPMSセンサ2が実際にTPMSデータの送信を開始した時刻をt3、TPMSCU4がTPMSデータの受信を完了した時刻をt4、車輪速パルスのカウント値を入力した時刻をt5とする。このとき、t1,t4,t5は実際に測定でき、t3はt4からTPMSデータのデータ長（規定値であり、例えば、約10msec）を減算して算出でき、t2はt3から送信時のタイムラグ（あらかじめ実験等により求めることができる。）を減算して算出できる。
よって、t1の歯数をzt1、t2の歯数をzt2、t5の歯数をzt5とすると、
(t2 - t1) / (t5 - t1) = (zt2 - zt1) / (zt5 - zt1)
が成立し、
zt2 - zt1 = (zt5 - zt1) * (t2 - t1) / (t5 - t1)
であるから、TPMSセンサ2の回転位置が最上点となった時刻t2の歯数zt2は、
zt2 = zt1 + (zt5 - zt1) * (t2 - t1) / (t5 - t1)
となる。
分散演算部4bは、回転位置演算部4aで演算された各車輪1の回転位置のうち、有効データ判定部4fにより有効データと判定された各車輪1の回転位置をセンサID毎にそれぞれ蓄積して回転位置データとし、センサID毎の各回転位置データのばらつき度合いを分散特性値として演算する。分散特性値の演算は、回転位置演算部4aにより同一センサIDの回転位置が算出される都度実施する。
図５は、分散特性値の算出方法を示す図であり、実施例１では、２次元平面上に原点(0,0)を中心とした単位円（半径が1の円）を考え、各車輪1の回転位置θ[deg]（= 360 × ロータの歯数 / 48）を、単位円の円周上の座標(cosθ,sinθ)に変換する。つまり、各車輪1の回転位置を、原点(0,0)を始点、座標(cosθ,sinθ)を終点とする長さ1のベクトルとみて、同じ回転位置データの各ベクトルの平均ベクトル(ave_cosθ,ave_sinθ)を求め、平均ベクトルのスカラー量を回転位置データの分散特性値Xとして算出する。
(cosθ,sinθ) = (cos((zt2+1)*2π/48),sin((zt2+1)*2π/48))
よって、同一センサIDのTPMSデータの受信回数をn(nは正の整数)とすると、平均ベクトル(ave_cosθ,ave_sinθ)は、
(ave_cosθ,ave_sinθ) = ((Σ(cosθ))/n,(Σ(sinθ))/n)
となり、分散特性値Xは、
X = ave_cosθ2 + ave_sinθ2
で表すことができる。
車輪位置判定部4cは、分散演算部4bで演算された同一センサIDの各回転位置データの分散特性値Xを比較し、分散特性値Xの最高値が第１しきい値（例えば、0.57）よりも大きく、かつ、残り３つの分散特性値Xの値がすべて第２しきい値（例えば、0.37）未満となった場合、最高値の分散特性値Xと対応する回転位置データの車輪位置、すなわち、当該回転位置データを検出した車輪速センサ8の車輪位置を、当該回転位置データのセンサIDと対応するTPMSセンサ2の車輪位置と判定する。この判定をすべてのセンサIDで実施することで、各センサIDと各車輪位置との対応関係を求め、メモリ4dへの記憶更新により登録する。
第２回転周期推定部4eは、デコード後のTPMSデータと、各車輪速パルスのカウント値とに基づいて、当該TPMSデータが送信されたときの自輪（当該TPMSセンサ2が装着された車輪）の回転周期（第２回転周期）を推定する。第２回転周期は、各車輪1の回転周期の平均値とする。
有効データ判定部4fは、TPMSデータに含まれる第１回転周期と第２回転周期とを比較し、当該TPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置が有効データであるか無効データであるかを判定する。実施例１では、第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの関係が下記の式(1)を満たす場合には有効データと判定し、満たさない場合には無効データと判定する。
| Tp - Ta| ≦ α …(1)
ここで、αは所定値（例えば、0.1）とするが、αは、車両の状態、通信や演算等の遅れ時間を考慮して可変としてもよい。
第１回転周期推定部11、第２回転周期推定部4eおよび有効データ判定部4fにより、当該無線信号が既定（所定）の回転位置（最上点）で送信されたか否かを判定する送信位置判定手段が構成される。
［車輪位置判定制御処理］
図６は、実施例１の車輪位置判定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、センサID=1の場合について説明するが、他のID(ID=2,3,4)についても並列して車輪位置判定制御処理を行う。
ステップS1では、回転位置演算部4aにおいて、センサID=1のTPMSデータを受信する。
ステップS2では、回転位置演算部4aにおいて、各車輪1の回転位置を演算する。
ステップS3では、第２回転周期推定部4eにおいて、第２回転周期を推定する。
ステップS4では、有効データ判定部4fにおいて、ステップS2で演算された各車輪1の回転位置が有効データであるか否かを判定し、YESの場合にはステップS5へ進み、NOの場合にはステップS1へ戻る。
ステップS5では、分散演算部4bにおいて、各車輪1の回転位置データの分散特性値Xを演算する。
ステップS6では、センサID=1のTPMSデータを所定回数（例えば、10回）以上受信したか否かを判定し、YESの場合にはステップS7へ進み、NOの場合にはステップS1へ戻る。
ステップS7では、車輪位置判定部4cにおいて、分散特性値の最高値が第１しきい値0.57よりも大きく、かつ、残りの分散特性値の値が第２しきい値0.37未満であるか否かを判定し、YESの場合にはステップS8へ進み、NOの場合にはステップS9へ進む。
ステップS8では、車輪位置判定部4cにおいて、最高値の分散特性値と対応する回転位置データの車輪位置を、当該センサIDの車輪位置と判定し、オートラーニングモードを終了する。
ステップS9では、車輪位置判定部4cにおいて、オートラーニングモードを開始してから所定の累積走行時間（例えば、8分）が経過したか否かを判定し、YESの場合にはオートラーニングモードを終了し、NOの場合にはステップS1へ戻る。
車輪位置判定部4cは、所定の累積走行時間内にすべてのセンサIDについて車輪位置が判定できた場合は、各センサIDと各車輪位置との対応関係をメモリ4dへの記憶更新により登録する。一方、所定の累積走行時間内にすべてのセンサIDについて車輪位置が判定できなかった場合は、現在メモリ4dに記憶された各センサIDと各車輪位置との対応関係を継続して使用する。
次に、作用を説明する。
［回転位置データのばらつき度合いによる車輪位置判定作用］
各TPMSセンサ2は、走行開始直前の車両停止判定時間が15分以上である場合、タイヤローテーションが行われた可能性があると判定し、通常モードから定位置送信モードへ移行する。定位置送信モードにおいて、各TPMSセンサ2は、前回の送信時刻から16秒経過し、かつ、自身の回転位置が最上点となったときにTPMSデータを送信する。
一方、TPMSCU4は、イグニッションスイッチのOFFからONまでの経過時間が15分以上である場合、モニターモードからオートラーニングモードへ移行する。オートラーニングモードにおいて、TPMSCU4は、各TPMSセンサ2からTPMSデータを受信する都度、車輪速パルスのカウント値の入力時刻、当該TPMSデータの受信完了時刻等から、当該TPMSセンサ2の回転位置が最上点となったときの各車輪1の回転位置（ロータの歯数）を演算し、これを10回以上繰り返して回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのうち最もばらつき度合いが小さな回転位置データに対応する車輪位置を当該TPMSセンサ2の車輪位置と判定する。
車両の走行時、各車輪1の回転数は、旋回時の内外輪差、車輪1のロックおよびスリップ、タイヤの空気圧差によって差が生じる。なお、直進走行中であっても、ドライバによる微少な修正舵や左右路面状態の違い等により、前後輪1FL,1FR間および左右輪1RL,1RR間に回転数差が生じることがわかっている。つまり、各車輪1の回転数は、走行に応じて差が生じるのに対し、TPMSセンサ2と車輪速センサ8（のロータの歯）は一体に回転するため、あるTPMSセンサ2の出力周期に対し、同一輪の車輪速センサ8の出力周期は、走行距離や走行状態にかかわらず常に同期（一致）する。
よって、TPMSデータの送信周期に対する各車輪1の回転位置データのばらつき度合いを見ることで、各TPMSセンサ2の車輪位置を精度良く判定できる。
図７は、左前輪1FLのTPMSセンサ2FLの回転位置が最上点となったときの各車輪1FL,1FR,1RL,1RRの回転位置（ロータの歯数）とTPMSデータの受信回数との関係を示す図であり、(a)は左前輪1FLの車輪速センサ8FL、(b)は右前輪1FRの車輪速センサ8FR、(c)は左後輪1RLの車輪速センサ8RL、(d)は右後輪1RRの車輪速センサ8RRに対応する。
図７から明らかなように、他輪（右前輪1FR,左後輪1RL,右後輪1RR）の車輪速センサ8FR,8RL,8RRから得られた車輪位置（歯数）はばらつき度合いが大きいのに対し、自輪（左前輪1FL）の車輪速センサ8FLから得られた車輪位置はばらつき度合いが最小となり、TPMSセンサ2FLの出力周期と車輪速センサ8FLの出力周期とがほぼ同期している。
従来のタイヤ空気圧モニター装置のうち、各TPMSセンサに傾斜センサを設け、各TPMSセンサの車輪位置と傾斜角との関係を用いて各TPMSセンサの車輪位置を判定するものは、走行に応じて４輪の回転数差が生じることで、各TPMSセンサの車輪位置と傾斜角との対応関係が変化するため、各TPMSセンサの車輪位置を精度良く判定できない。
また、従来のタイヤ空気圧モニター装置のうち、受信機をTPMSセンサと同数設けて各受信機と近接配置し、受信した無線信号の電波強度に基づいて各TPMSセンサの車輪位置を判定するものは、センサ出力、受信機感度ばらつき、ハーネスアンテナ効果を考慮した受信機のレイアウトが必要となり、受信環境やレイアウトによって性能が左右されてしまう。また、４つの受信機が必要であるため、コストが高くなる。
これに対し、実施例１のタイヤ空気圧モニター装置では、電波強度を用いることなく各TPMSセンサ2の車輪位置を判別できるため、受信環境やレイアウトに依らず各TPMSセンサ2の車輪位置を判定できる。また、受信機3が１つで済むため、コストを低く抑えることができる。
また、実施例１では、TPMSセンサ2において、TPMSセンサ2の回転位置が最上点にあることを、Gセンサ2bにより検出される遠心方向加速度の重力加速度依存成分から算出している。Gセンサ2bは、既存のタイヤ空気圧モニター装置において、停車および走行判定に用いられているため、既存のTPMSセンサを流用でき、TPMSセンサ2側に新たなセンサを追加するコストを省くことができる。
さらに、実施例１では、TPMSCU4において、各車輪1の回転位置を、車輪速センサ8の車輪速パルスから算出している。ABSユニットは、車両のほとんどに搭載されており、車輪速センサ8は、ABSユニットに必須の構成であるから、車両側に新たなセンサを追加するコストを省くことができる。
［分散特性値によるばらつき度合い判定作用］
車輪1の回転位置は周期性のある角度データであるため、回転位置のばらつき度合いを、「平均との差の2乗」の平均で定義される、一般的な分散の式から求めることはできない。
そこで、実施例１では、分散演算部4bにおいて、各車輪速センサ8から得られた各車輪1の回転位置θを、原点(0,0)を中心とした単位円の円周上の座標(cosθ,sinθ)に変換し、座標(cosθ,sinθ)をベクトルとみて、同じ回転位置データの各ベクトルの平均ベクトル(ave_cosθ,ave_sinθ)を求め、平均ベクトルのスカラー量を分散特性値Xとして算出することで、周期性を回避して回転位置のばらつき度合いを求めることができる。
［有効データ判定作用］
TPMSセンサ2のセンサCU2cは、定位置送信モード中、Gセンサにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分に基づいてTPMSセンサ2の回転位置を検出し、重力加速度依存成分のピークでTPMSデータを送信することで、常に既定の回転位置（最上点）でTPMSデータを送信している。ここで、TPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度は、車輪1の加減速により変化するが、その重力加速度依存成分は常に一定幅(-1〜1[G])の波形を描き、かつ、車両の加減速に伴う遠心方向加速度の編加速度に対して非常に短い周期で変化するため、遠心方向加速度から重力加速度依存成分の変化を把握するのは容易である。
ところが、Gセンサ2bの検出値に路面入力等に起因するノイズが含まれる場合、遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が乱れ、TPMSセンサ2が最上点となる前の回転位置、または最上点を超えた回転位置でピーク(1[G])に達した場合、送信機2dが回転位置を誤判断し、最上点と異なる回転位置でTPMSデータが送信される。
ここで、TPMSCU4の回転位置演算部4aは、TPMSデータの受信タイミングと、そのときの各車輪速パルスのカウント値に基づいて、各TPMSセンサ2の回転位置が最上点となったときの各車輪1の回転位置を演算している。このため、回転位置演算部4aは、最上点以外の回転位置で送信されたTPMSデータを最上点で送信されたTPMSデータとして各車輪1の回転位置を演算し、分散演算部4bは、当該回転位置を回転位置データに含めて各車輪1の分散特性値Xを算出することになる。よって、各回転位置データの中に誤った回転位置のデータが含まれることで、各分散特性値Xの最高値と他の値とに差が生じるのが遅れ、車輪位置判定が遅延する。
これに対し、実施例１では、有効データ判定部4fにおいて、第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値α以下である場合、TPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置が有効データであると判定し、第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値αを超える場合、TPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置が無効データであると判定する。
分散演算部4bは、有効データと判定された各車輪1の回転位置のみを蓄積した回転位置データに基づいて各車輪1の分散特性値Xを算出する。
すなわち、第１回転周期Tpを求めることでTPMSデータが実際に送信されたタイミングが分かり、第２回転周期Taを求めることでTPMSデータを送信すべきタイミングが分かる。よって、両回転周期Tp,Taを比較し、その差が小さい（差の絶対値が所定値α以下）場合には当該TPMSデータが既定の回転位置で送信されたと判断でき、その差が大きい（差の絶対値が所定値αよりも大きい）場合には当該TPMSデータが既定の回転位置で送信されていないと判断できる。
図８は、ある車輪のGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分Ggと、各車輪速パルスのカウント値から求めた当該車輪の回転位置RPの時間変化を示す図である。
第１回転周期Tpは、TPMSデータを送信したときの時刻とその直前にGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分のピークの時刻との間隔であるから、図８(a)に示すように、TPMSセンサ2が最上点のときにTPMSデータが送信された場合、第１回転周期Tpは自輪の回転周期とほぼ一致する。ここで、第２回転周期Taは、車輪速パルスに基づいて自輪の回転周期を推定したものであり、自輪の回転周期とみなすことができる。つまり、図８(a)のように第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値α以下である場合には、TPMSデータが既定の回転位置（最上点）で送信されていると判断できる。
一方、図８(b)に示すように、ノイズによってTPMSセンサ2が既定の回転位置となる前の位置で重力加速度依存成分Ggがピーク(1[G])に達し、当該位置でTPMSデータが送信された場合、第１回転周期Tpは第２回転周期Ta（≒自輪の回転周期）よりも短くなり、両者の差は大きくなる。つまり、図８(b)のように第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値αを超える場合には、TPMSデータが既定の回転位置で送信されていないと判断できる。
以上のように、第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値α以下である場合に限り、TPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置が有効データであると判定し、有効データと判定された各車輪1の回転位置を用いて各車輪1の分散特性値Xを算出することで、誤ったデータを用いて分散特性値Xが算出されるのを抑制でき、精度良く、かつ、早期に各センサIDと各車輪位置との対応関係を判定できる。
次に、効果を説明する。
実施例１のタイヤ空気圧モニター装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 各タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧モニター装置であって、各車輪1のタイヤに装着され、タイヤの空気圧を検出する圧力センサ2aと、各車輪1のタイヤに装着され、タイヤに作用する遠心方向加速度を検出するGセンサ2bと、各車輪1に設けられ、Gセンサ2bの検出値に基づいて車輪の回転位置を検出し、既定の回転位置のとき空気圧をセンサIDと共にTPMSデータにて送信する送信機2dと、車体側に設けられ、TPMSデータを受信する受信機3と、各車輪1に対応して車体側に設けられ、対応する車輪の速度を検出する車輪速センサ8と、車体側に設けられ、あるセンサIDを含むTPMSデータが送信されたときの各車輪1の回転位置を検出する回転位置演算部4aと、Gセンサ2bの検出値に基づいて、当該TPMSデータが送信されたときの当該センサIDと対応する車輪の回転周期を第１回転周期Tpとして推定する第１回転周期推定部11と、車輪速センサ8の検出値に基づいて、当該TPMSデータが送信されたときの当該センサIDと対応する車輪の回転周期を第２回転周期Taとして推定する第２回転周期推定部4eと、第１回転周期Tpと第２回転周期Taとの差の絶対値が所定値α以下である場合、当該TPMSデータが既定の回転位置で送信されたと判定する有効データ判定部4fと、を有する送信位置判定手段（第１回転周期推定部11、第２回転周期推定部4eおよび有効データ判定部4f）と、既定の回転位置で送信されたと判定されたTPMSデータが送信されたときの各車輪の回転位置に基づいて、当該センサIDに対応する送信機の車輪位置を判定する車輪位置判定部4cと、を備えた。
これにより、精度良く、かつ、早期に各センサIDと各車輪位置との対応関係を判定できる。
(2) 第１回転周期推定部11を車輪1側に設け、送信機2dは、TPMSデータに第１回転周期Tpを加えて送信する。
これにより、車輪1側に設けられた既存のGセンサ2bを用いて第１回転周期Tpを推定できるため、車輪側に新たなセンサを追加するコストを省くことができる。
〔実施例２〕
実施例２は、第１回転周期推定部を車体側に設けた点で実施例１と相違する。以下、実施例１と異なる部分のみ説明する。
［定位置送信モード］
TPMSセンサ2のセンサCU2cは、一定間隔（例えば、16秒）毎にTPMSデータを送信するが、TPMSセンサ2の回転位置が最上点となる都度、すなわち、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分がピーク(1[G])となる都度、同一のTPMSデータを3回送信する。以下、3つのTPMSデータを送信順に1フレーム目のTPMSデータ、2フレーム目のTPMSデータ、3フレーム目のTPMSデータと称す。
［車輪位置判定制御］
図９は、実施例２の車輪位置判定制御を実施するためのTPMSCU4の制御ブロック図であり、実施例２では、第１回転周期推定部4g（送信位置判定手段）をTPMSCU4内に設けた点で実施例１と異なる。よって、実施例２のTPMSセンサ2の構成は、図２に示した実施例１に対して、第１回転周期推定部11を省いた構成となる。
第１回転周期推定部4gは、1フレーム目のTPMSデータが送信されてから2フレーム目のTPMSデータが送信されるまでの時間を第１回転周期Tp1、2フレーム目のTPMSデータが送信されてから3フレーム目のTPMSデータが送信されるまでの時間を第１回転周期Tp2として算出する。
次に、作用を説明する。
［有効データ判定作用］
図１０は、ある車輪のGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分Ggと、各車輪速パルスのカウント値から求めた当該車輪の回転位置RPの時間変化を示す図である。
第１回転周期Tp1,Tp2は、TPMSデータの各フレームの送信間隔であるから、図１０(a)に示すように、すべてのフレームでTPMSセンサ2が最上点のときにTPMSデータが送信された場合、第１回転周期Tp1,Tp2はいずれも第２回転周期Ta1,Ta2とほぼ一致する。つまり、図１０(a)のように第１回転周期Tp1と第２回転周期Ta1との差の絶対値、第１回転周期Tp2と第２回転周期Ta2との差の絶対値が共に所定値α以下である場合には、すべてのフレームのTPMSデータが既定の回転位置（最上点）で送信されていると判断できる。よって、すべてのフレームのTPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置を有効データと判定する。
一方、図１０(b)に示すように、2フレーム目のTPMSデータの送信後にノイズによってTPMSセンサ2が既定の回転位置となる前の位置で重力加速度依存成分Ggがピーク(1[G])に達し、当該位置で3フレーム目のTPMSデータが送信された場合、第１回転周期Tp2は第２回転周期Ta2よりも短くなり、両者の差は大きくなる。つまり、図１０(b)のように第１回転周期Tp1と第２回転周期Ta1との差の絶対値が所定値α以下であり、第１回転周期Tp2と第２回転周期Ta2との差の絶対値が所定値αを超える場合には、3フレーム目のTPMSデータが既定の回転位置で送信されていないと判断できる。よって、1フレーム目と2フレーム目のTPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置を有効データと判定し、3フレーム目のTPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置が無効データと判定する。
また、図１０(c)に示すように、1フレーム目のTPMSデータの送信後にノイズによってTPMSセンサ2が既定の回転位置となる前の位置で重力加速度依存成分Ggがピーク(1[G])に達し、当該位置で2フレーム目のTPMSデータが送信された場合、第１回転周期Tp1は第２回転周期Ta1よりも短くなり、第１回転周期Tp2は第２回転周期Ta2よりも長くなる。ここで、実際は、3フレーム目のTPMSデータは既定の回転位置で送信されているが、これをTPMSCU4側で判定することは不可能であるため、図１０(c)のように第１回転周期Tp1と第２回転周期Ta1との差の絶対値、第１回転周期Tp2と第２回転周期Ta2との差の絶対値が共に所定値αを超える場合には、すべてのフレームのTPMSデータが送信されたときに検出された各車輪1の回転位置を無効データと判定する。
次に、効果を説明する。
実施例２のタイヤ空気圧モニター装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果を奏する。
(3) 第１回転周期推定部4gを車体側に設けた。
これにより、TPMSセンサ2側の演算負荷を低くできるため、消費電力を抑制できる。
〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

Claims (3)

  1. 各タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧モニター装置であって、
    各車輪のタイヤに装着され、タイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段と、
    各車輪のタイヤに装着され、タイヤに作用する所定方向の加速度を検出する加速度センサと、
    各車輪に設けられ、前記加速度センサの検出値に基づいて車輪の回転位置を検出し、所定の回転位置のとき前記空気圧を各送信機固有の識別情報と共に無線信号にて送信する送信機と、
    車体側に設けられ、前記無線信号を受信する受信機と、
    各車輪に対応して車体側に設けられ、対応する車輪の速度を検出する車輪速センサと、
    車体側に設けられ、ある識別情報を含む無線信号が送信されたときの各車輪の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    前記加速度センサの検出値に基づいて、当該無線信号が送信されたときの当該識別情報と対応する車輪の回転周期を第１回転周期として推定する第１回転周期推定部と、前記車輪速センサの検出値に基づいて、当該無線信号が送信されたときの当該識別情報と対応する車輪の回転周期を第２回転周期として推定する第２回転周期推定部と、前記第１回転周期と前記第２回転周期との差が所定値以下である場合、当該無線信号が前記所定の回転位置で送信されたと判定する判定部と、を有する送信位置判定手段と、
    前記所定の回転位置で送信されたと判定された無線信号が送信されたときの各車輪の回転位置に基づいて、当該識別情報に対応する送信機の車輪位置を判定する車輪位置判定手段と、
    を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  2. 請求項１に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    前記第１回転周期推定部を車輪側に設け、
    前記送信機は、前記無線信号に前記第１回転周期を加えて送信することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  3. 請求項１に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    前記第１回転周期推定部を車体側に設けたことを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
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