JPWO2013132968A1 - タイヤ空気圧モニター装置 - Google Patents

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Abstract

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複数回取得して各車輪の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合い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。

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には、各タイヤに傾斜センサを設けて車輪位置に対応する回転位置を傾斜角としてそれぞれ登録しておき、傾斜センサによって検出される傾斜角と、登録されている車輪位置と傾斜角との対応関係とに基づいて、タイヤに取り付けたタイヤ空気圧センサの送信機の車輪位置を判定する技術が開示されている。
特開２００７−２４５９８２号公報
しかしながら、上記従来技術にあっては、走行時の４輪の回転数が常に一致する場合には成立するが、実際は、特に旋回時の内外輪差や車輪のロックおよびスリップ等によって４輪の回転数には差が生じるため、送信機の車輪位置を精度良く判定できないという問題があった。
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、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複数回取得して各車輪の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合い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。
送信機が常に一定の回転位置で無線信号を送信している場合、そのタイミングで検出された各車輪の回転位置のうち当該送信機が装着された車輪の回転位置はほぼ一定の値を示すのに対し、他の回転位置はばらつきが生じる。よって、各車輪の回転位置データのばらつき度合いに基づいて当該送信機の車輪位置と判定することで、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。 実施例１のTPMSセンサ2のタイヤ内での取り付け位置を示す断面図である。 実施例１のTPMSセンサ2の構成を示す斜視図である。 実施例１の送信タイミング決定処理を実施するためのセンサCU2cの制御ブロック図である。 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。 第１制御部11による第１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。 第２制御部12による第２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。 TPMSデータの受信回数に応じた分散特性値Xの変化を示す図である。 第２車輪位置判定制御による分散特性値算出例である。 車速の違いによる右前輪（または右後輪1RR）のTPMSセンサ2のTPMSデータ送信タイミングの違いを表す図である。 右前輪1FRおよび左前輪1FLの車輪速センサ8FRの回転位置データを車速別にプロットした例である。 車速とTPMSセンサ2の作用する遠心方向加速度との関係図である。 実施例１の重力加速度依存成分補正作用を示す図である。 実施例２の送信タイミング決定処理を実施するためのセンサCU2cの制御ブロック図である。 実施例２の送信判定しきい値補正作用を示す図である。
1 車輪
2 TPMSセンサ
2a 圧力センサ（タイヤ空気圧検出手段）
2b Gセンサ
2c センサCU
2d 送信機
2e ボタン電池
2f 温度センサ
2g 基板
3 受信機
4 TPMSCU
5 ディスプレイ
7 通信線
8 車輪速センサ
9 メモリ
11 第１制御部
11a 回転位置演算部（回転位置検出手段）
11b 分散演算部
11c 車輪位置判定部（車輪位置判定手段）
11d 回転位置補正部
12 第２制御部
12a 回転位置演算部（回転位置検出手段）
12b 分散演算部
12c 車輪位置判定部（車輪位置判定手段）
12d 回転位置補正部
13 傾斜角度推定部（傾斜角度推定手段）
14a 補正量演算部
14b 補正後重力加速度依存成分演算部
14c 送信判定部
15a 判定しきい値設定部
15b 送信判定部
20 空気バルブ
21 タイヤ
22 ホイルリム
23 バルブ孔
24 本体部
24a 中央部
24b 右側部
24c 左側部
25 ウェル
26 ゴム部（弾性体）
27 ケース
28 面
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。
図２は実施例１のTPMSセンサ2のタイヤ内での取り付け位置を示す断面図、図３は実施例１のTPMSセンサ2の構成を示す斜視図である。
TPMSセンサ2は、空気バルブ20と空気バルブ20の一端部に装着された本体部24とを有する。空気バルブ20は、外周を覆うゴム部（弾性体）26がホイルリム22のバルブ孔23に固定されるスナップイン方式の空気バルブである。本体部24は、空気バルブ20のタイヤ21内に位置する側の端部に装着されている。したがって、本体部24は、タイヤ21内においてホイルリム22のウェル25のタイヤ径方向外側に位置する。空気バルブ20は、タイヤ21が回転してバルブ孔23が最上点にあるとき、本体部24が地面に対して水平となるように取り付けられている。
本体部24は、樹脂製のケース27の内部に、基板2gとボタン電池2eが格納されている。本体部24は空気バルブ20の軸方向に対して垂直方向に延び、基板2gは本体部24の中央部24aから右側部24bにかけて配置され、ボタン電池2eは本体部24の左側部24cに配置されている。
基板2gには、圧力センサ（タイヤ空気圧検出手段）2a、加速度センサ（Gセンサ）2b、温度センサ2f、センサコントロールユニット（センサCU）2cおよび送信機2dが実装されている。
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、TPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度[G]を検出する。
温度センサ2fは、タイヤ内の温度[℃]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、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度およびセンサ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。
ボタン電池2eは基板2gと比較して重量が大きいため、本体部24の長さ方向の重心点は、タイヤ回転軸とバルブ孔23とを含む面28よりもボタン電池2e寄りの位置となる。
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。また、センサCU2cは、遠心方向加速度が走行判定しきい値以上となったとき、無線信号の送信開始をTPMSCU4に知らせるモーションフラグのON信号を1回送信し、遠心方向加速度が走行判定しきい値を下回ったとき、無線信号の送信終了をTPMSCU4に知らせるモーションフラグのOFF信号を1回送信する。
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9（図５参照）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9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9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9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数（例えば、40回）に達するまで実施し、送信回数が所定数に達した場合、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。実施例１では、重力加速度依存成分と送信判定しきい値(+1[G])とを比較し、重力加速度依存成分が送信判定しきい値となったときにTPMSデータを送信することで、常に最上点でTPMSデータを送信する。
ここで、センサCU2cは、遠心方向加速度の車輪速依存成分に基づいて遠心方向加速度の重力加速度依存成分を増加補正する。図４は、送信タイミング決定処理を実施するためのセンサCU2cの制御ブロック図である。
補正量演算部14aは、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の車輪速依存成分に基づいて補正量を演算する。補正量は、車速がある速度を超える高車速域にあるとき、車輪速依存成分が大きくなるに連れて大きくなる特性とする。
補正後重力加速度依存成分演算部14bは、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対し、補正量演算部14aで演算された補正量を加えた補正後重力加速度依存成分を演算する。
送信判定部14cは、補正後重力加速度依存成分と送信判定しきい値とを比較し、両者が一致したとき、送信機2dに対し送信トリガを出力する。送信機2dは、送信トリガの入力を受けてTPMSデータを送信する。
［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、またはオートラーニング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9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５は、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、第１車輪位置判定制御を実行する第１制御部11と、第２車輪位置判定制御を実行する第２制御部12と、傾斜角度推定部（傾斜角度推定手段）13と、を備える。
［第１制御部］
第１制御部11は、回転位置演算部（回転位置検出手段）11aと、回転位置補正部（回転位置補正手段）11dと、分散演算部11bと、車輪位置判定部（車輪位置判定手段）11cと、を備える。
回転位置演算部11a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。回転位置演算部11a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６は、各車輪1の回転位置算出方法を示す図である。
図６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。
回転位置補正部11dは、傾斜角度推定部13により推定された本体部24の傾斜角度θを補正歯数Δzに換算し、補正歯数Δzにより回転位置演算部11aで演算された各車輪1の回転位置（歯数zt2）を補正する。ここで、ロータは48歯であるため、傾斜角度θから補正歯数Δzへの変換は、傾斜角度θを7.5[°]で除算することで実現できる。
回転位置補正部11dは、回転位置演算部11aで演算された歯数zt2に対し、補正歯数Δzを加算した第１補正後回転位置zt2+Δzと補正歯数Δzを減算した第２補正後回転位置zt2-Δzとをそれぞれ演算して補正後の回転位置とする。
分散演算部11bは、回転位置補正部11dで補正された各車輪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。１つの車輪について回転位置補正部11dによる補正後の回転位置は2個（第１補正後回転位置、第２補正後回転位置）あるため、分散特性値は同一センサID毎に8個演算する。分散特性値の演算は、回転位置演算部11a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７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11cは、分散演算部11b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判定する。
［第２制御部］
第２制御部12は、回転位置演算部（回転位置検出手段）12aと、回転位置補正部（回転位置補正手段）12dと、分散演算部12bと、車輪位置判定部（車輪位置判定手段）12cとを備え、後述する第２車輪位置判定制御を実行する。以下、第１制御部11の回転位置演算部11a、回転位置補正部11d、分散演算部11b、車輪位置判定部11cと異なる部分についてのみ説明する。
回転位置演算部12aは、モーションフラグのON信号を受信してからOFF信号を受信するまでの期間を1トリップと定義したとき、1トリップの開始から終了までの期間に受信機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。回転位置演算部12aは、1トリップが開始してから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。つまり、基準歯数は、1トリップが開始される都度更新される。
分散演算部12bは、回転位置補正部12dで補正された各車輪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（期間別分散特性値）Xtrpmとして演算する。１つの車輪について回転位置補正部12dによる補正後の回転位置は2個（第１補正後回転位置、第２補正後回転位置）あるため、分散特性値は同一センサID毎に8個演算する。分散特性値Xtrpmは、1トリップ毎に算出する。1トリップの途中で所定の累積走行時間が経過した場合には、その時点を1トリップの終了時点とする。なお、1トリップ内でTPMSデータの受信回数が所定値（例えば、3回）未満である場合は、分散特性値を演算しない。
分散演算部12bは、所定の累積走行時間が経過した場合、1トリップ毎に算出した分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpmに基づいて、最終的な分散特性値（トータル分散特性値）Xを算出する。最終的な分散特性値Xは、各分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpmに重み付け係数K1,K2,…,Km(K1 + K2 +,…, + Km = 1)を乗算した値を加算して求める。
X = K1 × Xtrp1 + K2 × Xtrp2+ ,…,Km × Xtrpm
各重み付け係数K1,K2,…,Kmは、1トリップ内のTPMSデータの受信回数N1,N2,…,Nnを、所定の累積走行時間内のTPMSデータの受信回数Nで除した値Nn/Nとする。すなわち、重み付け係数Kmは、総受信回数Nに対する受信回数Nnの割合であり、受信回数Nnが大きいほど大きな値となる。なお、受信回数が3回未満で分散特性値Xtrpmを演算しなかったトリップ中のTPMSデータはNから除外（減算）する。
車輪位置判定部12cは、分散演算部12bで演算された同一センサIDの各回転位置データの最終的な分散特性値Xを比較し、最高値が1つである場合、当該最高値の分散特性値Xtrpm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判定する。
TPMSCU4は、第１制御部11で判定したセンサIDと車輪位置との対応関係をメモリ9への記憶更新により登録し、各センサIDと各車輪位置との対応関係のうち、第１制御部11で判定できないものがあれば、第２制御部12の判定結果をメモリ9への記憶更新により登録する。
［傾斜角度推定部］
傾斜角度推定部13は、受信機3から出力されたデコード後のTPMSデータに含まれるGセンサ2bにより検出されたTPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度Gs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とを入力する。傾斜角度推定部13は、車輪速ベース加速度演算部（車輪速ベース加速度演算手段）13aを有し、車輪速ベース加速度演算部13aは、車輪速パルスのカウント値の変化速度に基づいてTPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度Gvを演算する。TPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度は、車輪速パルスのカウント値の変化速度、すなわち車輪速と一定の関係性を有するため、あらかじめ実験等により車輪速と遠心方向加速度との関係を求めておくことで、車輪速から容易に推定できる。
傾斜角度推定部13は、車輪速ベース加速度演算部13aで演算された遠心方向加速度GvとGセンサ2bで検出された遠心方向加速度Gsとの偏差ΔGから、本体部24の初期位置に対する傾斜角度θを推定する。偏差Gに応じた傾斜角度θは、あらかじめ実験等により求めることができる。ここで、本体部24は、TPMSセンサ2が最上点に来たとき地面と平行になるように取り付けられているため、傾斜角度θは、TPMSセンサ2が最上点に位置した状態で地面と平行な直線に対して本体部24が成す角度とする。
［第１車輪位置判定制御処理］
図８は、第１制御部11による第１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11a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11a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、傾斜角度推定部13において、遠心方向加速度GvとGsとの偏差ΔGから本体部24の傾斜角度θを演算する。
ステップS4では、回転位置補正部11dにおいて、傾斜角度θを補正歯数Δzに換算する。
ステップS5では、回転位置補正部11dにおいて、補正歯数Δzに応じて各車輪1の回転位置データを補正し、２つの補正後回転位置を演算する。
ステップS6では、分散演算部11b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S7では、車輪位置判定部11cにおいて、センサID=1のTPMSデータを所定数（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S8へ進み、NOの場合にはステップS1へ戻る。
ステップS8では、車輪位置判定部11c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S9へ進み、NOの場合にはステップS10へ進む。
ステップS9では、車輪位置判定部11c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、本制御を終了する。
ステップS10では、車輪位置判定部11c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の場合には本制御を終了し、NOの場合にはステップS1へ戻る。
［第２車輪位置判定制御処理］
図９は、第２制御部12による第２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S11では、回転位置演算部12aにおいて、センサID=1のTPMSデータを受信する。
ステップS12では、回転位置演算部12aにおいて、各車輪1の回転位置を演算する。
ステップS13では、傾斜角度推定部13において、遠心方向加速度GvとGsとの偏差ΔGから本体部24の傾斜角度θを演算する。
ステップS14では、回転位置補正部12dにおいて、傾斜角度θを補正歯数Δzに換算する。
ステップS15では、回転位置補正部12dにおいて、補正歯数Δzに応じて各車輪1の回転位置データを補正し、２つの補正後回転位置を演算する。
ステップS16では、分散演算部12bにおいて、各車輪1の回転位置データの1トリップの分散特性値Xtrpmを演算する。
ステップS17では、分散演算部12b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の場合にはステップS18へ進み、NOの場合にはステップS1へ戻る。
ステップS18では、分散演算部12bにおいて、最終的な分散特性値Xを演算する。
ステップS19では、車輪位置判定部12cにおいて、分散特性値の最高値が1つであるか否かを判定し、YESの場合にはステップS20へ進み、NOの場合には本制御を終了する。本制御の終了により、オートラーニングモードは終了する。
ステップS20では、車輪位置判定部12c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、本制御を終了する。
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、車輪位置判定制御として、第１制御部11による第１車輪位置判定制御と第２制御部12による第２車輪位置判定制御とを並列して実施する。
第１車輪位置判定制御では、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、同一センサIDのTPMSデータを10回以上受信した場合、当該センサ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0.57よりも大きく、かつ、残り３つの分散特性値Xの値がいずれも第２しきい値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を当該センサIDの車輪位置と判定する。
第２車輪位置判定制御では、各車輪1が同一方向に回転している場合、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）を演算して1トリップの各回転位置データのばらつき度合いを求め、これを所定の累積走行時間（8分間）継続して得られた各トリップの各ばらつき度合い（分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpm）からTPMSデータの受信回数Nnによる重み付け処理を行って各車輪の最終的なばらつき度合い（分散特性値X）を演算し、これら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１０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１０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、車両の停止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11b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。
図１１は、TPMSデータの受信回数に応じた分散特性値Xの変化を示す図である。図１１において、自輪はTPMSデータを送信したTPMSセンサ2と同一輪の車輪速センサ8の回転位置データから演算した分散特性値Xを示し、他輪はTPMSデータを送信したTPMSセンサ2と異なる車輪1の車輪速センサ8の回転位置データから演算した分散特性値Xを示す。
図１１に示すように、同一センサIDのTPMSデータの受信回数が増えるにつれて、自輪の分散特性値Xは1に近づき、他輪の分散特性値Xは0に近づく特性を示す。そして、受信回数が増えるほど、自輪の分散特性値と他輪の分散特性値との差は大きくなる。
よって、分散特性値Xを見ることで各車輪１の回転位置データのばらつき度合いを精度よく判定できる。
［TPMSデータの間欠送信作用］
各TPMSセンサ2は、前回のTPMSデータの送信時刻から16秒以上経過し、かつ、自身の回転位置が最上点となったタイミングでTPMSデータの送信を行う。
実施例１では、各回転位置データの分散特性値Xを比較して車輪位置判定を行っているため、あるTPMSデータを送信したTPMSセンサ2に対し、自輪（同一輪）と他輪（他の車輪）の分散特性値Xに差を生じさせるためには、ある程度の累積走行距離を確保する必要がある。
ここで、仮にTPMSデータの回転位置が最上点となる都度、TPMSデータを送信した場合、10回程度の受信回数では自輪と他輪の分散特性値Xに差が生じず、車輪位置判定が困難となる。
よって、TPMSデータの送信間隔を16秒+αとすることで、TPMSデータを10回以上受信するまでにある程度の累積走行距離を確保できるため、自輪と他輪の分散特性値Xに十分な差を出すことができ、車輪位置を精度良く判定できる。
［第１車輪位置判定制御作用］
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判定する車輪位置判定制御として、第１制御部11による第１車輪位置判定制御と第２制御部12による第２車輪位置判定制御との２つの車輪位置判定制御を並行して実施する。そして、第１車輪位置判定制御により車輪位置を判定したセンサIDについては、第１車輪位置判定制御の判定結果を優先し、第１車輪位置判定制御において、所定の累積走行時間内に車輪位置を判定できなかったセンサIDについては、第２車輪位置判定制御の判定結果を採用する。
第１車輪位置判定制御では、同一センサIDのTPMSデータを10回以上受信したときの各分散特性値Xの最高値が第１しきい値0.57よりも大きく、かつ、残り３つの分散特性値Xの値がいずれも第２しきい値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を当該センサIDの車輪位置と判定する。
すなわち、単に分散特性値Xの最高値を選択するのではなく、最高値を第１しきい値(0.57)と比較することで、最高値の分散特性値Xを持つ回転位置データがTPMSデータ出力周期とどの程度同期しているのかを見ることができ、一定の判定精度を確保できる。さらに、最高値以外の分散特性値Xを第２しきい値(0.37)と比較することで、最高値と他の3値とに所定(0.2)以上の差があることを確認でき、判定精度をより高めることができる。
つまり、第１車輪位置判定制御による車輪位置判定は、分散特性値Xの最高値を選択する第２車輪位置判定制御に対して、各車輪1の回転位置データのばらつき度合いの判定精度は高くなる。加えて、第１車輪位置判定制御では、各車輪1の回転位置のデータ数を最低10個集めてから回転位置データのばらつき度合いを判定しているため、回転位置のデータ数が10個未満となる可能性がある第２車輪位置判定制御に対して、各車輪1の回転位置データのばらつき度合いの判定精度は高くなる。
また、TPMSセンサ2側のTPMSデータの送信周期は約16秒間隔であり、車両が継続して走行している場合、オートラーニングモードの開始から約2分半経過後に各車輪1の回転位置のデータ数が10となり、ばらつき度合いの判定を開始できるため、所定の累積走行時間（8分）の経過を待ってばらつき度合いの判定を開始する第２車輪位置判定制御に対して、より早期に各センサIDと各車輪位置との対応関係を判定できる。
［第２車輪位置判定制御作用］
実施例１では、車輪速パルスのカウント値から車輪1の回転位置を検出している。ここで、車輪速センサ8は、パルスカウント式であり、車輪1と一体に回転する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ったときの磁束変化によるコイルの電流変化を車輪速パルスとして出力する。よって、車両停止中にシフトチェンジ、操舵または乗員の乗り降りに起因する車両の振動に伴い車輪1が振動した場合（微小角度で連続して正逆転を繰り返した場合）、実際は車輪1が回転していないにもかかわらず、振動によって車輪速パルスがカウントアップされることがある。
この場合、基準歯数からの車輪速パルスのカウント数により演算された車輪1の回転位置と実際の回転位置との間にズレが生じ、回転位置が誤検出されることで、回転位置データのばらつき度合いの判定精度が低下し、各センサIDと車輪位置との対応関係を精度良く判定できない。また、坂道発進や縁石乗り上げにより車両が後退（ずり下がり）した場合にも、実際は車輪1が逆転しているにもかかわらず、車輪速パルスがカウントアップされるため、上記の問題が生じる。
第１車輪位置判定制御では、車両停止中の車輪速パルスもカウント数に含めて車輪1の回転位置（歯数）を計算しているため、オートラーニングモード中の車両停止時などで上記回転位置のズレが生じた場合、回転位置の誤検出によって各分散特性値Xに違いが表れにくくなり、車輪位置の判定が困難となる。
ここで、TPMSセンサ2側では、ボタン電池2eの電池寿命を長くするために、定位置送信モード時のTPMSデータの送信回数を40回に制限しているため、すべてのセンサIDの車輪位置を判定するまで第１車輪位置判定制御を継続することはできない。
そこで、実施例１では、第１車輪位置判定制御で所定の累積走行時間（8分）が経過しても車輪位置を判定できないセンサIDがある場合、当該センサIDの車輪位置を、第２車輪位置判定制御の判定結果を用いて決定する。
第２車輪位置判定制御では、所定の累積走行時間経過後の各分散特性値Xの最高値を選択してセンサIDの車輪位置を判定している。このとき、最高値が２つ以上となるケースは稀であるから、すべてのセンサIDの車輪位置を判定できる。
また、第２車輪位置判定制御では、各車輪1が同一方向に回転している期間を1トリップとし、1トリップ内の回転位置データに基づいて1トリップ毎に分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpmを求め、各分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpmに基づいて最終的な分散特性値Xを演算している。よって、車両停止時や後退時に生じる車輪速パルスのカウント数と車輪1の実際の回転数とのズレの影響を排除して各分散特性値Xを演算でき、各回転位置のばらつき度合いを精度よく判定できる。
第２車輪位置判定制御では、各分散特性値Xtrp1,Xtrp2,…,Xtrpmに対し、所定の累積走行時間内のTPMSデータの総受信回数Nに対する1トリップ内のTPMSデータの受信回数Nnの割合Nn/Nを重み付け係数K1,K2,…,Kmとして乗算する重み付け処理を行い、重み付け処理後の各分散特性値K1 × Xtrp1, K2 × Xtrp2,…, Km × Xtrpmの和(K1 × Xtrp1 + K2 × Xtrp2 + ,…,Km × Xtrpm)を最終的な分散特性値Xとしている。
図１２は、第２車輪位置判定制御による分散特性値算出例である。図１２では、3番目のトリップ中に所定の累積走行時間（8分）が経過したものとし、1番目のトリップの分散特性値Xtrp1を0.8、2番目のトリップの分散特性値Xtrp2を0.9、3番目のトリップの分散特性値Xtrp3を0.4としている。
ここで、各トリップ内のTPMSデータ受信回数Nn（＝回転位置のデータ数）は、1番目から順に4,9,3回であるから、重み付け係数は、1番目から準にK1=4/16,K2=9/16,K3=3/16となる。
よって、最終的な分散特性値Xは、
X = 4/16 × 0.8 + 9/16 × 0.9 + 3/16 × 0.4
= 0.2 + 0.506 + 0.075
= 0.781
となり、1番目および3番目のトリップの分散特性値Xtrp1,Xtrp2と比較して、TPMSデータ受信回数Nnが最も大きな2番目のトリップの分散特性値Xtrp2に近い値となる。
すなわち、1トリップの分散特性値Xtrpmは、回転位置のデータ数が多いほど高精度となるため、データ数が大きな分散特性値Xtrpmの重み付けを大きくすることで、最終的な分散特性値Xの信頼性を高めることができる。
第２車輪位置判定制御では、1トリップ内でTPMSデータの受信回数Nnが3回未満である場合は、分散特性値Xtrpmを演算せず、1トリップ内でTPMSデータの受信回数Nnが3回以上であるトリップの分散特性値Xtrpmに基づいて、最終的な分散特性値Xを演算する。1トリップ内のTPMSデータの受信回数Nnが少ない場合、各車輪1の分散特性値Xtrpmに差が生じにくい。つまり、データ数が少ない場合には、各車輪1の回転位置のばらつき度合いを判定するための有効な分散特性値Xtrpmが得られないため、これを除外して最終的な分散特性値Xを算出することで、最終的な分散特性値Xの信頼性を高めることができる。
［加速度偏差に応じた回転位置補正作用］
図１３は車速の違いによる右前輪（または右後輪1RR）のTPMSセンサ2のTPMSデータ送信タイミングの違いを表す図であり、(a)は極低速時（例えば、5[km/h]）、(b)は低速走行時（例えば、40[km/h]）、 (c)は高速走行時（例えば、90[km/h]）である。
(a)に示すように、TPMSセンサ2の本体部24は、TPMSセンサ2が最上点に来たとき地面と平行になるようにホイルリム22に配置されている。これにより、Gセンサ2bは、TPMSセンサ2が最上点にあるとき+1Gの値を出力し、TPMSデータが出力される。
ここで、本体部24は、タイヤ回転軸とバルブ孔23とを含む面28（図３参照）よりもボタン電池2e寄りの位置に重心点が設定されている。このため、車速が高くなるほど（タイヤ21の回転速度が高くなるほど）左側部24cに作用する遠心力が大きくなる。このとき、本体部24を支持する空気バルブ20は、柔らかいゴム部26を介してホイルリム22のバルブ孔23に固定されたスナップイン方式を採用しているため、ゴム部26が捩れて本体部24に傾きが生じる。本体部24が傾くと、(b)に示すように、Gセンサ2bが+1Gの値を出力する回転位置、すなわち、本体部24が地面と並行になる位置が本来の位置（最上点）よりも本体部24の傾斜角度θだけ回転角度が進んだ位置となる。
さらに、車速が所定車速以上となる領域では、(c)に示すように、ゴム部26の捩れによる本体部24の傾斜に加え、本体部24の右側部24b自身の変形による本体部24の傾斜によって車速が高いほど本体部24の傾斜角度θは大きくなる。このとき、車速変化に対する本体部24の傾斜角度θの変化量は、車速が所定車速未満の場合よりも大きくなる。
つまり、右輪では、車速が高くなるほどTPMSデータの送信タイミングが規定のタイミング（TPMSセンサ2の回転位置が最上点となったとき）よりも遅くなり、右前輪1FRの車輪速センサ8FRの回転位置データを車速別にプロットすると、図１４(a)に示すような特性となる。また、左輪では、右輪に対して車輪の回転方向に対する本体部24の右側部24bと左側部24cの位置が逆になるため、車速が高くなるほどTPMSデータの送信タイミングが規定のタイミングよりも早くなり、左前輪1FLの車輪速センサ8FLの回転位置データを車速別にプロットすると、図１４(b)に示すような特性となる。
このため、車速が低車速から高車速まで変化する走行シーンでは、第１車輪位置判定制御の場合、各分散特性値Xに違いが表れにくくなり、車輪位置の判定が困難となる。また、第２車輪位置判定制御の場合には、オートラーニングモードの開始から所定の累積走行時間（例えば、8分）経過後に車輪位置の判定は可能であるものの、回転位置データのばらつき度合いの判定精度が低下するため、各センサIDと車輪位置との対応関係を精度良く判定できない。
これに対し、実施例１では、車輪速ベース加速度演算部13aにより演算された遠心方向加速度GvとGセンサ2bにより検出された遠心方向加速度Gsとの偏差ΔGに基づいて本体部24の傾斜角度θを推定し、傾斜角度θに基づいて回転位置を補正する回転位置補正部11d,12dを設けた。
傾斜角度θはTPMSデータが送信されたときのTPMSセンサ2の最上点からのズレ量を表すため、傾斜角度θを歯数換算した補正歯数Δzにより各車輪1の回転位置を補正することで、各車輪1の回転位置をTPMSセンサ2が最上点にあるときの回転位置に補正できる。これにより、TPMSセンサ2の回転位置が最上点にあるときの各車輪1の回転位置を精度良く求めることができるため、車速が停車速から高車速まで変化する走行シーンにおいて、第１車輪位置判定制御および第２車輪位置判定制御の判定精度低下を抑制できる。
傾斜角度推定部13は、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度Gsと車輪速ベース加速度演算部13aにより演算された遠心方向加速度Gvとの偏差ΔGに基づいて傾斜角度θを推定する。
図１５は、車速とTPMSセンサ2に作用する遠心方向加速度との関係図であり、遠心方向加速度Gv,Gsは、どちらも車速が高くなるに連れて大きくなる特性を有するが、本体部24の傾斜角度θが車速上昇と共に大きくなるため、GvとGsとの偏差ΔGは広がって行き、この偏差ΔGは、車速に依存した値をとる。つまり、傾斜角度θおよび偏差ΔGはどちらも車速に依存し、両者は一定の関係性を有するため、偏差ΔGに基づいて傾斜角度θを推定することで、傾斜角度θを精度良く推定できる。
回転位置補正部11d,12dは、検出された回転位置に対し傾斜角度θに応じた補正は数Δzを加算した第１補正後回転位置zt2+Δzと補正歯数Δzを減算した第２補正後回転位置zt2-Δzとを補正後回転位置とする。
本体部24の長さ方向の重心点は、タイヤ回転軸とバルブ孔23とを含む面28よりもボタン電池2e寄り、すなわち左側部24c寄りの位置にあるため、車輪が回転して遠心力が作用すると、本体部24は、左側部24cがタイヤ半径方向の外側へ移動する方向に傾斜する。ここで、左右輪では、本体部24の傾斜方向と車輪の回転方向との関係が逆になるため、車速に応じてTPMSデータの送信タイミングがずれる方向も逆になる。よって、補正歯数Δzを加算および減算した２つの補正後回転位置を用意することで、全ての送信機2dの車輪位置を判定できる。
［重力加速度依存成分補正作用］
TPMSセンサ2のセンサCU2cは、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の重力加速度依存成分が送信判定しきい値(+1[G])となったときTPMSデータを送信する。ここで、上記のように本体部24は車速が高くなるほど大きな遠心力を受けるため、車速がある速度を超えると、本体部24は、バルブ孔23の中心軸線に対して角度を持つ。この角度は、車速が高くなるほど大きくなる。
よって、高速走行時においては、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のピークが+1[G]に達しないため、このままでは定位置送信モードにおいてTPMSデータが送信不能となる。
これに対し、実施例１では、遠心方向加速度の車輪速依存成分が大きくなるに連れて大きくなる補正量を設定し、重力加速度依存成分を増加補正する。
これにより、図１６に示すように、補正後重力加速度依存成分の振幅が増大補正され、高速走行時であっても補正後重力加速度依存成分のピークを送信判定しきい値+1[G]と一致させることができるため、定位置送信モードにおいてTPMSデータが送信不能となるのを防止できる。
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) 各車輪1のホイルリム22に取り付けられる空気バルブ20と、タイヤ21内であって空気バルブ20と一体に形成された基板2g上に、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ2aと、車輪1が回転しているときの遠心方向加速度Gsを検出するGセンサ2bと、遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が+1Gとなったときタイヤ空気圧、遠心方向加速度GsおよびセンサIDを無線信号にて送信する送信機2dとが取り付けられ、タイヤ回転軸とバルブ孔23とを含む面外に重心点を有する本体部24と、車体側に設けられ、無線信号を受信する受信機3と、各車輪1と対応して車体側に設けられ、車輪の回転数に比例した車輪速パルスを出力する車輪速センサ8と、各車輪速パルスのカウント値から各車輪1の回転位置を検出する回転位置演算部11a,12aと、あるセンサIDを含む無線信号が送信されたときの各車輪1の回転位置を複数回取得して各車輪1の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合いに基づいて当該センサIDに対応する送信機2dの車輪位置を判定する車輪位置判定部11c,12cと、を備え、本体部24は、Gセンサ24により検出された遠心方向加速度の車輪速依存成分に応じて重力加速度依存成分の振幅を増大補正する。
送信機2dが常に一定の回転位置で無線信号を送信している場合、そのタイミングで検出された各車輪1の回転位置のうち当該送信機2dが装着された車輪1の回転位置はほぼ一定の値を示すのに対し、他の回転位置はばらつきが生じる。よって、各車輪1の回転位置データのばらつき度合いに基づいて当該送信機2dの車輪位置と判定することで、送信機2dの車輪位置を精度良く判定できる。
また、本体部24は、Gセンサ24により検出された遠心方向加速度の車輪速依存成分に応じて重力加速度依存成分の振幅を増大補正するため、高速走行時であっても補正後重力加速度依存成分のピークを送信判定しきい値+1[G]と一致させることができ、定位置送信モードにおいてTPMSデータが送信不能となるのを防止できる。
(2) 車輪位置判定部11c,12cは、各車輪1の回転位置を、２次元平面上で原点(0,0)を始点、単位円の円周上の点(cosθ,sinθ)を終点とするベクトルに変換し、各回転位置データのベクトルの平均ベクトル(ave_cosθ,ave_sinθ)のスカラー量を分散特性値Xとして算出し、各分散特性値Xを比較して各回転位置データのばらつき度合いを求める。
これにより、回転位置データの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。
(3) 車輪位置判定部11cは、車両の累積走行時間が所定の累積走行時間（8分）に達する前であって、各回転位置データのデータ数が所定数(10)以上となった場合、各車輪位置データのばらつき度合いを算出し、最もばらつき度合いが小さな車輪位置データに対応する車輪位置を当該センサIDに対応する送信機2dの車輪位置と判定する。
よって、車両がほぼ継続して走行している場合は、所定数以上の回転位置のデータを用いて各回転位置データのばらつき度合いを求めるため、各TPMSセンサ2の回転位置を精度よく判定できる。
(4) 車輪位置判定部12cは、車両の累積走行時間が所定の累積走行時間（8分）に達した場合、各車輪位置データのばらつき度合いを算出し、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センサIDに対応する送信機2dの車輪位置と判定する。
車両の累積走行時間が所定走行時間に達した場合は、各回転位置データのばらつき度合いを求めるため、渋滞等により走行距離が稼げないシーンであっても、各TPMSセンサ2の回転位置を確実に判定できる。
(5) 空気バルブ20は、ホイルリム22のバルブ孔23にゴム部26を介して固定されるスナップイン方式である。
スナップイン方式の空気バルブは、ホイルリムにバルブワッシャおよびバルブナットで固定されるクランプイン方式の空気バルブと比較して、車速に対する本体部24の傾斜角度θが大きくなるため、重力加速度依存成分の振幅の増大補正による効果が顕著である。
〔実施例２〕
実施例２のタイヤ空気圧モニター装置は、送信判定しきい値を減少補正する点で実施例１と相違する。
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から重力加速度依存成分を除いた車輪速依存成分に応じて送信判定しきい値を減少補正する。図は、送信タイミング決定処理を実施するためのセンサCU2cの制御ブロック図である。
判定しきい値設定部15aは、Gセンサ2bにより検出された遠心方向加速度の車輪速依存成分に基づいて送信判定しきい値を設定する。送信判定しきい値は、車速がある速度以下である停車速域にあるときは+1[G]であり、車速がある速度を超える高車速域にあるとき、車輪速依存成分が大きくなるに連れて小さくなる特性とする。
送信判定部15bは、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と判定しきい値設定部15aで設定された送信判定しきい値とを比較し、両者が一致したとき、送信機2dに対し送信トリガを出力する。送信機2dは、送信トリガの入力を受けてTPMSデータを送信する。
次に、作用を説明する。
［送信判定しきい値補正作用］
実施例２では、遠心方向加速度の車輪速依存成分が大きくなるに連れて小さくなる送信判定しきい値を設定する。
これにより、図１８に示すように、遠心方向加速度の車輪速依存成分が大きくなるに連れて送信判定しきい値が減少補正され、高速走行時であっても重力加速度依存成分のピークを送信判定しきい値と一致させることができるため、定位置送信モードにおいてTPMSデータが送信不能となるのを防止できる。
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(2)〜(4)に加え、以下に列挙する効果を奏する。
(6) 各車輪1のホイルリム22に取り付けられる空気バルブ20と、タイヤ21内であって空気バルブ20と一体に形成された基板2g上に、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ2aと、車輪1が回転しているときの遠心方向加速度Gsを検出するGセンサ2bと、遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が+1Gとなったときタイヤ空気圧、遠心方向加速度GsおよびセンサIDを無線信号にて送信する送信機2dとが取り付けられ、タイヤ回転軸とバルブ孔23とを含む面外に重心点を有する本体部24と、車体側に設けられ、無線信号を受信する受信機3と、各車輪1と対応して車体側に設けられ、車輪の回転数に比例した車輪速パルスを出力する車輪速センサ8と、各車輪速パルスのカウント値から各車輪1の回転位置を検出する回転位置演算部11a,12aと、あるセンサIDを含む無線信号が送信されたときの各車輪1の回転位置を複数回取得して各車輪1の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合いに基づいて当該センサIDに対応する送信機2dの車輪位置を判定する車輪位置判定部11c,12cと、を備え、本体部24は、Gセンサ24により検出された遠心方向加速度から重力加速度依存成分を除いた車輪速依存成分に応じて送信判定しきい値を減少補正する。
よって、車両がほぼ継続して走行している場合であって、車速が低車速から高車速まで変化していない場合、すなわち、車速の変化幅が小さい場合には、第１車輪位置判定制御により10個以上のTPMSデータを用いて各回転位置データのばらつき度合いを厳密に求めることで、第２車輪位置判定制御よりも各TPMSセンサ2の車輪位置を精度良く判定できる。
一方、渋滞等により車両が発進と停止を繰り返すことで第１車輪位置判定制御による厳密な車輪位置判定が困難な場合には、第２車輪位置判定制御により各回転位置データのばらつき度合いを求めることで、所定の累積走行時間経過後に各TPMSセンサ2の車輪位置を確実に判定でき、TPMSセンサ2の電力消費を抑制できる。
特に、第１車輪位置判定制御による車輪位置判定が困難なケースとしては、車両停止時や後退による回転位置の誤検出が要因となることが多いのに対し、第２車輪位置判定制御では、回転位置の誤検出を抑制できる。よって、車両停止や後退に起因して車輪速パルスのカウント数により演算された車輪1の回転位置と実際の回転位置との間にズレが生じるケースでは、第１車輪位置判定制御よりもTPMSセンサ2の車輪位置を精度良く判定できる。
また、本体部24は、Gセンサ24により検出された遠心方向加速度の車輪速依存成分に応じて送信判定しきい値を減少補正するため、高速走行時であっても重力加速度依存成分のピークを送信判定しきい値と一致させることができ、定位置送信モードにおいてTPMSデータが送信不能となるのを防止できる。
(7) 空気バルブ20は、ホイルリム22のバルブ孔23にゴム部26を介して固定されるスナップイン方式である。
スナップイン方式の空気バルブは、ホイルリムにバルブワッシャおよびバルブナットで固定されるクランプイン方式の空気バルブと比較して、車速に対する本体部24の傾斜角度θが大きくなるため、送信判定しきい値の減少補正による効果が顕著である。
〔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。
例えば、空気バルブは、ホイルリムにバルブワッシャおよびバルブナットで固定されるクランプイン方式の空気バルブとしても良い。
上述の目的を達成するため、本発明では、車輪が回転しているときの遠心方向加速度を検出する加速度検出手段と、遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が所定値となったとき加速度検出手段が所定回転位置であると判断しタイヤ空気圧、遠心方向加速度および各送信機固有の識別情報を無線信号にて送信する送信機とが取り付けられたタイヤ側の本体部と、各車輪速パルスのカウント値から各車輪の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備えたタイヤ空気圧モニター装置において、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複数回取得して各車輪の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合い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。本体部は、加速度検出手段により検出された遠心方向加速度から重力加速度依存成分を除いた車輪速依存成分が大きくなるに連れて大きくなる補正量を設定し、当該補正量により重力加速度依存成分の振幅を増大補正するか、又は前記所定値を減少補正する。



Claims (6)

  1. 各車輪のホイルリムに取り付けられる空気バルブと、
    タイヤ内であって前記空気バルブと一体に形成された基板上に、タイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段と、前記車輪が回転しているときの遠心方向加速度を検出する加速度検出手段と、前記遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が所定値となったとき前記タイヤ空気圧、前記遠心方向加速度および各送信機固有の識別情報を無線信号にて送信する送信機とが取り付けられ、タイヤ回転軸と前記バルブ孔とを含む面外に重心点を有する本体部と、
    車体側に設けられ、前記無線信号を受信する受信機と、
    各車輪と対応して車体側に設けられ、車輪の回転数に比例した車輪速パルスを出力する車輪速センサと、
    前記各車輪速パルスのカウント値から各車輪の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    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複数回取得して各車輪の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合い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、
    前記本体部は、前記加速度検出手段により検出された遠心方向加速度から重力加速度依存成分を除いた車輪速依存成分に応じて前記重力加速度依存成分の振幅を増大補正することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  2. 各車輪のホイルリムに取り付けられる空気バルブと、
    タイヤ内であって前記空気バルブと一体に形成された基板上に、タイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段と、前記車輪が回転しているときの遠心方向加速度を検出する加速度検出手段と、前記遠心方向加速度の重力加速度依存成分の値が所定値となったとき前記タイヤ空気圧、前記遠心方向加速度および各送信機固有の識別情報を無線信号にて送信する送信機とが取り付けられ、タイヤ回転軸と前記バルブ孔とを含む面外に重心点を有する本体部と、
    車体側に設けられ、前記無線信号を受信する受信機と、
    各車輪と対応して車体側に設けられ、車輪の回転数に比例した車輪速パルスを出力する車輪速センサと、
    前記各車輪速パルスのカウント値から各車輪の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    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複数回取得して各車輪の回転位置データとして蓄積し、各回転位置データのばらつき度合い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、
    前記本体部は、前記加速度検出手段により検出された遠心方向加速度から重力加速度依存成分を除いた車輪速依存成分に応じて前記所定値を減少補正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または請求項２に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    車輪位置判定手段は、前記各車輪の回転位置を、２次元平面上で原点を始点、単位円の円周上の点を終点とするベクトルに変換し、各回転位置データのベクトルの平均ベクトルのスカラー量を分散特性値として算出し、各分散特性値を比較して各回転位置データのばらつき度合いを求めることを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    前記車輪位置判定手段は、車両の累積走行時間が所定の累積走行時間に達する前であって、各回転位置データのデータ数が所定数以上となった場合、各車輪位置データのばらつき度合いを算出し、最もばらつき度合いが小さな車輪位置データに対応する車輪位置を当該識別情報に対応する送信機の車輪位置と判定することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    前記車輪位置判定手段は、車両の累積走行時間が前記所定の累積走行時間に達した場合、各車輪位置データのばらつき度合いを算出し、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識別情報に対応する送信機の車輪位置と判定することを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニター装置において、
    前記空気バルブは、前記ホイルリムのバルブ孔に弾性体を介して固定されるスナップイン方式であることを特徴とするタイヤ空気圧モニター装置。
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