WO2023067752A1 - 物理量検出装置 - Google Patents

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WO2023067752A1
WO2023067752A1 PCT/JP2021/038899 JP2021038899W WO2023067752A1 WO 2023067752 A1 WO2023067752 A1 WO 2023067752A1 JP 2021038899 W JP2021038899 W JP 2021038899W WO 2023067752 A1 WO2023067752 A1 WO 2023067752A1
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WO
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physical quantity
detection device
signal waveform
tire
quantity detection
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Application number
PCT/JP2021/038899
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English (en)
French (fr)
Inventor
文夫 結城
丈夫 細川
賢次 吉原
敦郎 相馬
博幸 阿部
Original Assignee
日立Astemo株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立Astemo株式会社 filed Critical 日立Astemo株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/12—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to parameters of the vehicle itself, e.g. tyre models
    • B60W40/13—Load or weight

Definitions

  • the present invention relates to a physical quantity detection device.
  • a tire strain sensor can detect the amount of load acting on a tire and the amount of tire wear by detecting strain deformation of the tire. This is expected to prevent vehicle troubles and improve driving safety by detecting driving and road surface conditions.
  • strain sensors may detect physical quantities other than load and wear (eg, speed, temperature, air pressure, load, wear, etc.) as strain at the same time. Therefore, the sensor signal waveform representing the result of strain detection by the strain sensor may contain components resulting from these physical quantities. Components resulting from physical quantities other than the amount of wear and the amount of load lower the detection accuracy of the amount of wear and the amount of load.
  • Patent Literature 1 describes a technique related to a strain sensor.
  • the subject is "to provide a method and system capable of estimating the amount of load applied to a tire of a vehicle.” includes an air pressure measurement sensor for measuring the air pressure level in the tire cavity, and one or more piezo film deformation measurement sensors attached to the tire sidewall, the deformation measurement sensors near the footprint contact surface.
  • a signal power versus weight map is generated and stored that associates a predetermined range of weight levels and signal power levels.”
  • the tire air pressure measured by the air pressure measurement sensor is used to correct the signal power level of the load sensor.
  • the detection signal of the load sensor may include components caused by physical quantities other than air pressure. Therefore, it is considered that the technology described in Patent Document 1 has room for further improving the detection accuracy of the load sensor. Also, no consideration is given to a technique for detecting the amount of load and other physical quantities together using a single sensor.
  • An object of the present invention is to provide a physical quantity detection device that accurately detects a plurality of physical quantities together from a sensor signal waveform containing a plurality of physical quantities output by one sensor element.
  • a physical quantity detection device is a physical quantity detection device that detects a plurality of different physical quantities based on output signal waveforms, comprising: a reference level; a plus level that changes positively from the reference level; a sensor element for outputting a sensor signal waveform having a negative level that changes more negatively than a reference level; and a first physical quantity corresponding to the peak value of the positive level by the sensor signal waveform output by the sensor element and a second physical quantity corresponding to the negative level peak value.
  • a physical quantity detection device that accurately detects a plurality of physical quantities together from a sensor signal waveform containing a plurality of physical quantities output by one sensor element.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle equipped with a physical quantity detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the physical quantity detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A shows the strain sensor according to the first embodiment, and is a configuration diagram of the strain sensor.
  • FIG. 3B shows the strain sensor according to the first embodiment, and is an electric circuit diagram of the strain sensor.
  • FIG. 3C shows the strain sensor according to the first embodiment, and is an output schematic diagram of the strain sensor.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view in the tire width direction showing the arrangement of strain sensors according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view in the tire rotation direction showing the arrangement of strain sensors according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing sensor signal waveforms of the strain sensor according to the tire rotation state according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing sensor signal waveforms of the strain sensor according to the tire rotation state according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing sensor signal waveforms of the strain sensor in one cycle according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing sensitivities of other parameters mixed in the sensor signal waveform of the strain sensor in one period according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor in the initial state of the tire according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor in the wear state of the tire according to the first embodiment.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor depending on the air pressure of the tire according to the first embodiment, and is a cross section of the tire when the air pressure is proper.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor according to the tire air pressure according to the first embodiment, and is a tire cross section in the case of low air pressure.
  • FIG. 12C is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor according to the tire air pressure according to the first embodiment, and is a tire cross section in the case of high air pressure.
  • FIG. 13 is a flowchart for deriving a first table of parameters mixed in the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a first table of parameters mixed in the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a second table of parameters mixed in the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a flow chart for estimating the tire wear amount and load amount from the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for estimating the tire wear amount by applying the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment to the first table.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for estimating the tire load amount by applying the sensor signal waveform of the strain sensor according to the first embodiment to the second table.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the wear amount estimation result according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing load amount estimation results according to the first embodiment.
  • FIG. 21 is a configuration diagram showing a physical quantity detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing an air pressure correlation table of the first table showing the correlation between the plus level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the air pressure.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a speed correlation table of the first table showing the correlation between the positive level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the speed.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing the temperature correlation table of the first table showing the correlation between the positive level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the temperature.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing a load amount correlation table of the first table showing the correlation between the positive level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the load amount.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing a first table including various tables according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing an air pressure correlation table of the second table showing the correlation between the negative level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the air pressure.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing a speed correlation table of the second table showing the correlation between the negative level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the speed.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing a temperature correlation table of the second table showing the correlation between the minus level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the temperature.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram showing a wear amount correlation table of the second table showing the correlation between the minus level peak value of the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment and the wear amount.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing a second table including various tables according to the second embodiment.
  • FIG. 32 is a flow chart for estimating the wear amount and load amount of the tire from the sensor signal waveform of the strain sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 33 is a configuration diagram showing the wear amount processing portion of the physical quantity detection device according to the third embodiment.
  • FIG. 34 is a detailed configuration diagram showing the warning processing unit according to the third embodiment.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram showing an operating state of wear warning according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle 100 equipped with a physical quantity detection device 10 according to the first embodiment.
  • vehicle 100 includes four tires 101 , one ECU 102 and one reporting section 103 .
  • Vehicle 100 includes four air pressure sensors 1 , four temperature sensors 2 , and four strain sensors 3 .
  • the vehicle 100 may be not only a two-wheeled vehicle or a four-wheeled vehicle that runs on the road surface 20, but may also be an airplane that uses a runway or a railroad vehicle that uses tires.
  • the vehicle 100 runs on the road surface 20 by rotating the four tires 101 .
  • a person boards the vehicle 100 .
  • the tire 101 is grounded on the road surface 20 and receives the load of the vehicle 100 .
  • Tire 101 rotates.
  • Tire 101 is a rubber member.
  • the ECU 102 is a control unit that controls the vehicle 100 .
  • the ECU 102 has an arithmetic processing unit, a storage unit, an arithmetic processing unit such as various sensors and a CPU, a storage unit such as a memory, and an input/output port electrically connected to the reporting unit 103 .
  • the reporting unit 103 is a monitor of the car navigation system.
  • the display screen of the report unit 103 is switched to a car navigation screen, a wear amount report screen, and a load amount report screen by interrupt processing from the ECU 102 .
  • the display of the display screen of the reporting unit 103 is controlled under the control of the ECU 102 .
  • the air pressure sensor 1 acquires the air pressure of each tire 101 and outputs it to the ECU 102.
  • the temperature sensor 2 acquires the temperature of each tire 101 and outputs it to the ECU 102 .
  • the strain sensor 3, which is a sensor element, acquires a sensor signal waveform 15 in which various physical quantities are mixed in each tire 101 and outputs it to the ECU 102.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the physical quantity detection device 10 according to the first embodiment.
  • the physical quantity detection device 10 relates to a safe driving support device for the vehicle 100, and in particular, it is intended to prevent tire trouble such as burst due to overload.
  • the physical quantity detection device 10 is a device that detects a physical quantity acting on a tire 101 mounted on the vehicle 100 .
  • the physical quantity detection device 10 includes a strain sensor 3, an estimation unit 4, and a reporting unit 103.
  • the physical quantity detection device 10 detects a plurality of different physical quantities based on the output signal waveform.
  • the strain sensor 3 is a sensor element.
  • One strain sensor 3 is arranged for each tire 101 .
  • the strain sensor 3 outputs a sensor signal waveform 15 having a reference level 151 , a positive level that changes more positively than the reference level 151 , and a negative level that changes more negatively than the reference level 151 .
  • the wear amount is detected by the plus level peak 152, and the load amount is detected by the minus level peak 153, so that both are detected by one strain sensor 3. It is realized to detect together.
  • the strain sensor 3 amplifies a small change in resistance and outputs the amount of strain.
  • the output value of the strain sensor 3 is deviated from the original value because even the resistance value that changes with the ambient temperature affects the output value. Therefore, in order to accurately detect the amount of wear and the amount of load, it is necessary to correct the amount of strain that varies depending on air pressure, speed, temperature, and the like.
  • temperature and speed information owned by each vehicle 100 may be used instead of providing a new sensor. Information on air pressure is obtained from an air pressure sensor 1 .
  • the strain sensor 3 outputs a sensor signal waveform 15 under conditions of at least predetermined parameters such as air pressure, temperature and speed acquired by the estimator 4 .
  • the estimating unit 4 performs the function of the estimating unit 4 by executing a program in the ECU 102 .
  • the estimator 4 receives the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 . Based on the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3, the estimating unit 4 determines the amount of wear, which is the first physical quantity corresponding to the plus level peak value 152, and the load, which is the second physical quantity corresponding to the minus level peak value 153. Estimate the quantity and
  • the estimation unit 4 acquires the air pressure of the tire 101 from the air pressure sensor 1. Estimation unit 4 acquires the temperature of tire 101 from temperature sensor 2 . The estimation unit 4 obtains the speed by subtracting the tire outer circumference from the output cycle of the sensor signal waveform 15 . Note that the estimation unit 4 may acquire the speed from a speed sensor or the like. The estimation unit 4 estimates the amount of wear and the amount of load from the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 under the conditions of the acquired parameters such as air pressure, temperature, speed, amount of load, and amount of wear. The estimation unit 4 transmits the estimated wear amount and load amount to the reporting unit 103 .
  • the estimating unit 4 has two independent wear amount blocks 41 and a load amount block 42 for estimating the amount of wear, which is the first physical quantity, and the amount of load, which is the second physical quantity.
  • the wear amount block 41 has a storage section 411 , a travel condition restriction section 412 and an application section 413 .
  • the storage unit 411 has a first table 5 of first physical quantities corresponding to the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output from the strain sensor 3 .
  • the traveling condition restriction unit 412 restricts the air pressure, speed, temperature, and load, which are parameters of the mixed signal mixed in the sensor signal waveform 15, to a predetermined range as a condition of predetermined parameters corresponding to the first table 5.
  • the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 is transmitted to the fitting unit 413 .
  • the applying unit 413 applies the plus-level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output from the strain sensor 3 and transmitted by the traveling condition restricting unit 412 to the first table 5 stored in the storage unit 411, thereby obtaining the first physical quantity. Estimate a certain amount of wear.
  • the fitting unit 413 transmits the estimated wear amount to the reporting unit 103 .
  • the load amount block 42 has a storage section 421 , a travel condition restriction section 422 and an application section 423 .
  • the storage unit 421 has a second table 6 of second physical quantities corresponding to the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output from the strain sensor 3 .
  • the traveling condition restriction unit 422 restricts the air pressure, speed, temperature, and wear amount, which are parameters of the mixed signal mixed in the sensor signal waveform 15, to a predetermined range as a condition of predetermined parameters corresponding to the second table 6.
  • the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 is transmitted to the fitting unit 423 .
  • the applying unit 423 applies the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output from the strain sensor 3 and transmitted by the traveling condition restricting unit 422 to the second table 6 stored in the storage unit 421, thereby obtaining a second physical quantity. Estimate a load.
  • the fitting unit 423 transmits the estimated weight amount to the reporting unit 103 .
  • FIG. 3A is a configuration diagram of the strain sensor 3
  • FIG. 3B is an electric circuit diagram of the strain sensor 3
  • FIG. is an output schematic diagram of.
  • the strain sensor 3 has multiple detectors 31 to 34 arranged in multiple rows and multiple columns in the X and Y directions that are orthogonal to each other.
  • the strain sensor 3 has four detectors 31 to 34 arranged in two rows and two columns in the X and Y directions that are orthogonal to each other.
  • the strain sensor 3 uses the piezoresistive effect and measures changes in the resistivity of the piezoresistors as electrical signals.
  • the strain sensor 3 is composed of a 2.5 mm square silicon chip.
  • the piezoresistors are arranged in the gauge area in the center of the sensor chip of the strain sensor 3 .
  • a Wheatstone bridge circuit composed of piezoresistors Rv1, Rv2, Rh1, and Rh2, which are two detection units 31 and 32, is configured in the gauge area.
  • the piezoresistors are formed by ion implantation and adjusted so that the initial resistance and piezoresistive coefficient are uniform.
  • the strain sensor 3 has detection axes in the X and Y directions of the sides of the chip. The strain sensor 3 changes its output voltage in proportion to the strain applied to the chip in the X direction or the Y direction. The same strain occurs in the strain sensor 3 in the X and Y directions. The strain sensor 3 does not generate an output for simple shear strain or isotropic strain.
  • the strain sensor 3 generates an output proportional to the difference (Vp ⁇ Vn) between the strains in the X direction and the Y direction when the strains are different. Piezoresistors change the output polarity in the direction of strain in the XY plane.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view in the tire width direction showing the arrangement of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • the strain sensor 3 is arranged at the center in the tire width direction on the inner peripheral side of the tire 101 .
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 so that the Y direction along which the two detection units 31 and 32 and the two detection units 33 and 34 output side by side is along the width direction of the tire 101 .
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view in the tire rotation direction showing the arrangement of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 so that the X-direction, in which the two detectors 31 and 33 and the two detectors 32 and 34 are arranged side by side, is aligned with the rotation direction. .
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the rotation state of the tire 101 according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the strain sensor 3 placed inside the tire 101 outputs a sensor signal waveform 15 that changes according to the state of the rotating tire 101 .
  • the strain sensor 3 outputs a sensor signal waveform 15 having a reference level 151 , a plus level that changes more positively than the reference level 151 , and a minus level that changes more negatively than the reference level 151 .
  • the strain sensor 3 maintains the reference level 151 of the sensor signal waveform 15 when not grounded.
  • the strain sensor 3 outputs the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 while the tire 101 is in contact with the road surface 20 .
  • the strain sensor 3 outputs a minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 at the instant when the tire 101 touches or separates from the road surface 20 .
  • the moment when the tire 101 touches or separates from the road surface 20 is the sensor displacement point.
  • the period between the two sensor displacement points is a contact period during which the tire 101 contacts the road surface 20 .
  • the sensor signal waveform 15 detected in this way changes according to various physical quantities (amount of wear, amount of load, air pressure, speed, temperature).
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the rotation state of the tire 101 according to the first embodiment.
  • the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 since the tire 101 is rotating, the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 has a reference level 151, a negative level that changes more negatively than the reference level 151, and a negative level that changes more negatively than the reference level 151.
  • a positive level that changes positively and a negative level that changes negatively from the reference level 151 are repeated in order.
  • a signal value of the sensor signal waveform 15 can be represented by a signal amplitude. 6 and 7 also represent the sensor signal waveform 15 by amplitude.
  • the signal amplitude referred to here may be any value that represents the amplitude of the sensor signal waveform 15 .
  • the sensor signal waveform 15 has a rising waveform followed by falling waveforms.
  • the amplitude of the second falling waveform can be treated as the amplitude of the sensor signal waveform 15 . This is
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 in one cycle according to the first embodiment. 8 is an enlarged view of part A in FIG. 7. FIG. As shown in FIG. 8, the amount of wear, which is the first physical quantity, is detected at the plus level peak value 152 . A load amount, which is the second physical quantity, is detected at the negative level peak value 153 .
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing sensitivities of other parameters mixed in the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 in one cycle according to the first embodiment.
  • the sensor signal waveform 15 shown in FIG. 8 is superior in detecting the amount of wear and the amount of load.
  • the positive level peak value 152 and the negative level peak value 153 have air pressure, temperature, speed, and wear amount. and load sensitivity.
  • the positive level peak value 152 and the negative level peak value 153 include signals of air pressure, temperature, speed, amount of wear, and amount of load.
  • the reference level 151 has no sensitivity to air pressure, temperature, speed, amount of wear and amount of load. That is, at the reference level 151, signals for air pressure, temperature, speed, amount of wear and amount of load are not mixed.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor 3 in the initial state of the tire 101 according to the first embodiment.
  • the strain sensor 3 is pulled in an upwardly convex shape in line with the plane of the inner circumference of the tire 101 following the initial state of the tire 101 in contact with the road surface 20 .
  • the output of the strain sensor 3 increases in the negative direction.
  • the sensor signal waveform 15 is affected by the output of the strain sensor 3 that increases in the negative direction, and the positive level peak value 152 decreases. Also, the negative level peak value 153 increases.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in the output of the strain sensor 3 when the tire 101 according to the first embodiment is worn.
  • the strain sensor 3 is positioned slightly above the tire 101 in the initial state in accordance with the concave surface that follows the worn tire 101 that is in contact with the road surface 20 and that is downward on the inner periphery of the tire 101 . is pulled into a convex shape. As a result, the output of the strain sensor 3 becomes smaller in the negative direction.
  • the sensor signal waveform 15 is affected by the output of the strain sensor 3 that has decreased in the negative direction, and the positive level peak value 152 increases. Also, the negative level peak value 153 becomes smaller.
  • 12A to 12C are explanatory diagrams showing changes in the output of the strain sensor 3 according to the air pressure of the tire 101 according to the first embodiment.
  • 12C is a cross section of the tire 101 when the air pressure is high.
  • FIG. 12A shows a cross section of the tire 101 with proper air pressure. As shown in FIG. 12A, in the case of the tire 101 at the proper air pressure, the output of the strain sensor 3 is less affected by being pulled in the vertical direction. As a result, the output of the strain sensor 3 is less likely to go in the positive and negative directions.
  • the sensor signal waveform 15 is not affected by the output of the strain sensor 3, which becomes difficult to move in the positive and negative directions, and neither the positive level peak value 152 nor the negative level peak value 153 becomes larger or smaller.
  • FIG. 12B shows the cross section of the tire 101 when the air pressure is low. As shown in FIG. 12B , in the tire 101 at low air pressure, the output of the strain sensor 3 is pulled in an upward convex shape along the upward convex surface of the inner circumference of the tire 101 . As a result, the output of the strain sensor 3 increases in the negative direction.
  • the sensor signal waveform 15 is affected by the output of the strain sensor 3 that increases in the negative direction, and the positive level peak value 152 decreases. Also, the negative level peak value 153 increases.
  • the phenomenon of the tire 101 at low pneumatic pressure also occurs when the temperature of the tire 101 is low, when the speed of the tire 101 is low, or when the load is small.
  • FIG. 12C shows a cross section of the tire 101 with high air pressure.
  • the output of the strain sensor 3 is pulled downward along the concave surface of the inner circumference of the tire 101 in a concave shape.
  • the output of the strain sensor 3 increases in the positive direction.
  • the sensor signal waveform 15 is affected by the output of the strain sensor 3 that increases in the positive direction, and the positive level peak value 152 increases. Also, the negative level peak value 153 becomes smaller.
  • the phenomenon of the tire 101 with high air pressure also occurs when the temperature of the tire 101 is high, when the speed of the tire 101 is high, or when the load is large.
  • the physical quantity detection device 10 detects the amount of wear and the amount of load under predetermined running conditions without varying the air pressure, temperature, speed, amount of load, or amount of wear.
  • the physical quantity detection device 10 specifies at least air pressure, speed, and temperature, which are parameters of mixed signals mixed in the sensor signal waveform 15, as conditions of predetermined parameters corresponding to the first table 5 and the second table 6.
  • the strain sensor 3 is made to output the sensor signal waveform 15 under the condition that the range is restricted.
  • FIG. 13 is a flow chart for deriving the first table 5 of parameters mixed in the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • the predetermined control unit for the table creation test causes the vehicle 100 to travel while maintaining the reference air pressure, temperature, speed, and load amount. Get the output of 3.
  • control unit adjusts the sensor of the strain sensor 3 when the wear amount changes with respect to the reference wear amount when the vehicle 100 is run while maintaining the reference air pressure, temperature, speed, and load amount.
  • a relationship representing a change from the reference waveform is obtained for the signal waveform 15 .
  • control unit stores changes from the reference waveform in the first table 5 for the sensor signal waveform 15 acquired at S102.
  • the change in the sensor signal waveform 15 when the wear amount changes does not necessarily have to be expressed using the difference from the reference wear amount and the difference from the reference signal value.
  • the absolute value of the signal value differs for each vehicle type and tire type, it is necessary to create data similar to the first table 5 for each absolute value in advance, which greatly increases the amount of data. Therefore, the amount of data is reduced by describing the data using the difference from the reference value.
  • the second table 6 can be derived by running the vehicle 100 by fixing the running conditions of the vehicle 100 to the reference air pressure, temperature, speed, and wear amount in the above flowchart.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a first table 5 of parameters mixed in the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • the first table 5 has a correlation with respect to the sensor signal waveform 15, in which the amount of correction is small when the amount of wear is small, and the amount of correction is large when the amount of wear is large. becomes a proportional graph of A first table 5 is stored in the storage unit 411 .
  • the first table 5 subtracts the correction amount of various physical quantities mixed with the air pressure correction, speed correction, temperature correction, and load amount correction lines from the positive level peak value 152 line of the apparent sensor signal waveform 15, A line of the amount of wear that is actually required is derived.
  • the estimation unit 4 acquires the relationship between the amount of wear acting on the tire 101 and the sensor signal waveform 15 at that time under the reference air pressure, speed, temperature, and load amount. For example, the relationship as shown in FIG. 14 is obtained for each combination of vehicle type and tire type of the vehicle 100 . These relationships may be obtained by actual measurement, or may be obtained by other means such as appropriate simulation.
  • the standard wear was 7.2 mm (equivalent to the groove depth of a new tire)
  • the standard load was 340 kg (equivalent to two passengers)
  • the standard air pressure was 220 kPa
  • the standard temperature was 30°C.
  • the reference speed can be set to 7 km/h, for example. A similar relationship may be obtained for speeds other than the reference speed.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a second table 6 of parameters mixed in the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • the second table 6 shows the correlation with respect to the sensor signal waveform 15, in which the amount of correction is negatively small when the load amount is small, and the amount of correction is negatively large when the load amount is large. becomes a proportional graph of A second table 6 is stored in the storage unit 421 .
  • the second table 6 subtracts the correction amount of various physical quantities including the air pressure correction, speed correction, temperature correction, and wear amount correction lines from the negative level peak value 153 line of the apparent sensor signal waveform 15, A line of the amount of wear that is actually required is derived.
  • the second table 6 also sets running conditions under the same reference air pressure, speed, temperature and amount of wear as the first table 6.
  • FIG. 16 is a flowchart for estimating the wear amount and load amount of the tire 101 from the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for estimating the wear amount of the tire 101 by applying the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment to the first table 5.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for estimating the load amount of the tire 101 by applying the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment to the second table 6.
  • FIG. 16 is a flowchart for estimating the wear amount and load amount of the tire 101 from the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for estimating the wear amount of the tire 101 by applying the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first table 5.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for estimating the load amount of the tire 101 by applying the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the first embodiment to the second table 6.
  • the flowchart of the physical quantity detection method shown in FIG. 16 is repeatedly executed while the vehicle 100 is running.
  • the estimating unit 4 determines whether or not the traveling condition constraints in the traveling condition constraint units 412 and 422 are established in the traveling state of the vehicle 100.
  • the travel condition constraint is a condition that matches the travel conditions when deriving the first table 5 and the second table 6 .
  • the process proceeds to S202. If the travel condition constraints in the travel condition constraint units 412 and 422 are not established in S201, the processing of the physical quantity detection method is temporarily terminated.
  • the estimation unit 4 detects the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 . After the processing of S202, the processing shifts to S203.
  • the estimation unit 4 detects the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3. After the processing of S203, the processing shifts to S204.
  • the estimation unit 4 stores the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 detected in S202 in the first table 5 stored in the storage unit 411. Apply. Thereby, the estimation unit 4 estimates the wear amount, which is the first physical quantity. The estimated wear amount is transmitted to the reporting unit 103 . After the processing of S204, the processing shifts to S205.
  • the estimation unit 4 stores the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 detected in S203 in the second table 6 stored in the storage unit 421. Apply. Thereby, the estimating unit 4 estimates the amount of load, which is the second physical quantity. The estimated load amount is transmitted to the reporting unit 103 . After the process of S205, the process of the physical quantity detection method is temporarily terminated.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the wear amount estimation result according to the first embodiment.
  • the result of calculation using actual vehicle data under conditions of air pressure of 220 kPa, speed of 2.4 m/s (approximately 9 km/h), temperature of 30° C., and two passengers shows that the tire groove depth is approximately 5 mm. A good accuracy of 5.4 mm was shown, and it was confirmed that the wear estimation error was 10% or less.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing load amount estimation results according to the first embodiment.
  • the result of calculation using actual vehicle data under conditions of speed 2.4 m/s (approximately 9 km/h), 30°C, two passengers on board, and a tire groove depth of 5 mm shows that the measured load of 340 kg It was confirmed that the load estimation error was 10% or less, showing a trend of almost good accuracy at lower pneumatic pressures, showing 313 kg.
  • FIG. 21 is a configuration diagram showing the physical quantity detection device 10 according to the second embodiment.
  • the estimating unit 4 does not have a running condition restricting unit, and even if the air pressure, temperature, speed, load amount, and wear amount are variable values, the wear amount and the load amount is estimated.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing an air pressure correlation table of the first table showing the correlation between the positive level peak value correction amount of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the air pressure.
  • the table shown in FIG. 22 acquires the correlation that the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 decreases as the air pressure increases.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing the temperature correlation table of the first table 5 showing the correlation between the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the speed.
  • the table shown in FIG. 23 acquires the correlation that the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 increases as the speed increases.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing the temperature correlation table of the first table 5 showing the correlation between the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the temperature.
  • the table shown in FIG. 24 acquires the correlation that the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 increases as the temperature increases.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing a load amount correlation table of the first table 5 showing the correlation between the correction amount of the positive level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the load amount. be.
  • the table shown in FIG. 25 acquires the correlation that the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 increases as the load amount increases.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing the first table 5 including various tables according to the second embodiment.
  • the first table 5 includes the reference first table of the first embodiment and various correlation tables of FIGS. For this reason, by applying the plus-level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 to the first table 5 stored in the storage unit 411 in the vehicle 100 that is traveling in various ways, the wear, which is the first physical quantity, can be calculated. amount can be estimated.
  • the air pressure, speed, temperature, and load amount are respectively applied to various correlation tables, and the correction amount of the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 is derived. Then, the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 is applied to the reference first table. At this time, in the reference first table, the derived correction amount is applied to the correction amount on the reference first table. Thereby, the wear amount, which is the first physical quantity, is estimated.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing an air pressure correlation table of the second table 6 showing the correlation between the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the air pressure.
  • the table shown in FIG. 27 acquires the correlation that the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 decreases as the air pressure increases.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the velocity correlation table of the second table 6 showing the correlation between the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the velocity.
  • the table shown in FIG. 28 acquires the correlation that the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 increases as the speed increases.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the temperature correlation table of the second table 6 showing the correlation between the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the temperature.
  • the table shown in FIG. 29 acquires the correlation when the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 increases as the temperature increases.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram showing a wear amount correlation table of the second table 6 showing the correlation between the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment and the wear amount. be.
  • the table shown in FIG. 30 acquires the correlation that the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 increases as the amount of wear increases.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing the second table 6 including various tables according to the second embodiment and the reference second table of the first embodiment.
  • the second table 6 includes the reference second table and various correlation tables shown in FIGS. Therefore, by applying the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 to the second table 6 stored in the storage unit 421 in the vehicle 100 that is traveling in various ways, the load that is the second physical quantity can be calculated. amount can be estimated.
  • the air pressure, speed, temperature, and amount of wear are respectively applied to various correlation tables to derive the correction amount of the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 .
  • the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 is applied to the reference second table.
  • the derived correction amount is applied to the correction amount on the reference second table.
  • the load amount which is the second physical quantity, is estimated.
  • FIG. 32 is a flowchart for estimating the wear amount and load amount of the tire 101 from the sensor signal waveform 15 of the strain sensor 3 according to the second embodiment.
  • the flowchart of the physical quantity detection method shown in FIG. 32 is repeatedly executed while the vehicle 100 is running. In the second embodiment, there is no process of S201 in the first embodiment.
  • the estimation unit 4 detects the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 . After the processing of S202, the processing shifts to S203.
  • the estimation unit 4 detects the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3. After the processing of S203, the processing shifts to S204a.
  • the estimation unit 4 applies the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 detected in S202 to the first table 5 stored in the storage unit 411. Thereby, the estimation unit 4 estimates the wear amount, which is the first physical quantity. The estimated wear amount is transmitted to the reporting unit 103 . After the processing of S204, the processing shifts to S205a.
  • the first table 5 stores various tables of fluctuating air pressure, speed, temperature, and load amount. Therefore, the wear amount can be estimated without restricting the running conditions.
  • the estimation unit 4 applies the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 detected in S203 to the second table 6 stored in the storage unit 421. Thereby, the estimating unit 4 estimates the amount of load, which is the second physical quantity. The estimated load amount is transmitted to the reporting unit 203 . After the process of S205a, the process of the physical quantity detection method is temporarily terminated.
  • the second table 6 stores various tables of fluctuating air pressure, speed, temperature and wear amount. Therefore, it is possible to estimate the load amount without restricting the running conditions.
  • the third embodiment includes a reporting unit 103 that identifies the range of the amount of wear, which is the first physical quantity, or the amount of load, which is the second physical quantity, into a plurality of stages and warns of the state in each stage.
  • the reporting unit 103 issues a wear amount warning.
  • FIG. 33 is a configuration diagram showing the wear amount estimation part of the physical quantity detection device 10 according to the third embodiment.
  • FIG. 34 is a detailed configuration diagram showing the warning processing unit 43 according to the third embodiment.
  • the physical quantity detection device 10 further includes a warning processor 43 that warns about the amount of wear.
  • the warning processing section 43 includes a groove depth classification determining section 431 , a count-up processing section 432 and a groove depth determining section 433 .
  • the groove depth classification determination unit 431 sorts the groove depths into four groups.
  • the count-up processing unit 432 counts the number of data for each groove depth for determining the groove depth distribution.
  • the groove depth determination unit 433 determines the groove depth with the largest number of data by summing up the number of data for each groove depth, and outputs 1 mm, 3 mm, 5 mm, or 7 mm to the reporting unit 103 according to the groove depth at that time.
  • the warning processing unit 43 identifies the wear amount range into a plurality of stages, and warns the reporting unit 103 of the state in each stage.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram showing the operating state of the wear warning according to the third embodiment.
  • the physical quantity detection device 10 is configured to notify the amount of wear by displaying a warning when the groove depth is reduced. That is, the groove depth is divided into four groups, for example, A "1 to 2 mm", B “2 to 4 mm", C “4 to 6 mm", and D "6 mm or more". Then, a method of summing up on a monthly basis is set for each group.
  • the reporting unit 103 issues a green warning (an alarm that does not require tire replacement).
  • the reporting unit 103 issues a yellow warning (alarm near tire replacement).
  • the reporting unit 103 issues a red warning (tire replacement required alarm).
  • the warning processing unit 43 falls under the groove depth group A “1 to 2 mm”, and the groove depth determination unit 433 Depth output "1 mm" is selected. Then, the reporting unit 104 displays a red warning.
  • the warning processing unit 43 By installing the warning processing unit 43 in the physical quantity detection device 10 in this way, the amount of wear can be detected with high accuracy, and the groove depth can be determined correctly.
  • the physical quantity detection device 10 detects a plurality of different physical quantities based on the output signal waveform.
  • the physical quantity detection device 10 has one sensor element that outputs a sensor signal waveform 15 having a reference level 151, a positive level that changes more positively than the reference level 151, and a negative level that changes more negatively than the reference level 151.
  • the strain sensor 3 is provided.
  • the physical quantity detection device 10 estimates a first physical quantity corresponding to the positive level peak value 152 and a second physical quantity corresponding to the negative level peak value 153 from the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3.
  • a part 4 is provided.
  • At least two detection values are distinguished from one peak 152 and the other peak 153 of the plus level and minus level with respect to the reference level 151 of the sensor signal waveform 15 output by one strain sensor 3 .
  • a plurality of physical quantities are detected together based on two detection values of one strain sensor 3 . Therefore, from the sensor signal waveform 15 including a plurality of physical quantities output by one strain sensor 3, a plurality of physical quantities are detected together with high accuracy.
  • the estimation unit 4 has a storage unit 411 that stores a first table 5 of first physical quantities corresponding to the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 .
  • the estimation unit 4 has a storage unit 421 that stores a second table 6 of second physical quantities corresponding to the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 .
  • the estimation unit 4 estimates the first physical quantity by applying the plus-level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 to the first table 5 stored in the storage unit 411 .
  • the estimation unit 4 estimates the second physical quantity by applying the negative level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output from the strain sensor 3 to the second table 6 stored in the storage unit 421 .
  • the sensor signal waveform 15 including a plurality of physical quantities output by one strain sensor 3 is applied to the first table 5 and the second table 6 of the storage units 411 and 421, respectively, to detect the first physical quantity. and the second physical quantity are detected together with high accuracy.
  • the sensor element is the strain sensor 3 .
  • the sensor element is the strain sensor 3.
  • the estimating unit 4 performs temperature correction on the plus level peak value 152 and the minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 output by the strain sensor 3 .
  • both peak values 152 and 153 are temperature-corrected. This improves the detection accuracy of a plurality of physical quantities to be detected.
  • the estimation unit has two independent wear amount blocks 41 and a load amount block 42 for estimating the first physical quantity and the second physical quantity, respectively.
  • two independent wear block 41 and load block 42 estimate the first physical quantity and the second physical quantity, respectively. This improves the calculation speed and detection accuracy of the first physical quantity and the second physical quantity to be detected.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 .
  • the strain sensor 3 outputs the plus level peak value 152 of the sensor signal waveform 15 while the tire 101 is in contact with the road surface 20 .
  • the strain sensor 3 outputs a minus level peak value 153 of the sensor signal waveform 15 at the instant when the tire 101 touches or separates from the road surface 20 .
  • the first physical quantity and the second physical quantity are accurately detected together in time series from the sensor signal waveform 15 including a plurality of physical quantities output by one strain sensor 3 arranged on the tire 101.
  • the first physical quantity is the amount of wear.
  • the second physical quantity is the load amount.
  • the amount of wear and the amount of load can be accurately detected together from the sensor signal waveform 15 including a plurality of physical quantities output by one strain sensor 3 .
  • the physical quantity detection device 10 causes the strain sensor 3 to output the sensor signal waveform 15 under predetermined parameter conditions corresponding to the first table 5 and the second table 6 .
  • the physical quantity detection device 10 detects at least air pressure, speed, and temperature, which are parameters of mixed signals mixed in the sensor signal waveform 15, under predetermined parameter conditions corresponding to the first table 5 and the second table 6.
  • the strain sensor 3 is caused to output a sensor signal waveform 15 under conditions restricted to a predetermined range.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 .
  • the estimation unit 4 acquires the temperature of the tire 101 .
  • both peak values 152 and 153 are temperature-corrected. This improves the detection accuracy of a plurality of physical quantities to be detected.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 .
  • the estimation unit 4 obtains the speed by subtracting the tire outer circumference from the output cycle of the sensor signal waveform 15 .
  • both peak values 152 and 153 are corrected for speed. This improves the detection accuracy of a plurality of physical quantities to be detected.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 .
  • the estimation unit 4 acquires the air pressure of the tire 101 .
  • both peak values 152 and 153 are corrected for air pressure. This improves the detection accuracy of a plurality of physical quantities to be detected.
  • the physical quantity detection device 10 includes a warning processing unit 43 that identifies the range of the first physical quantity or the second physical quantity into multiple stages and warns of the state in each stage.
  • the warning processing unit 43 warns the user of the state at each stage in which the range of the first physical quantity or the second physical quantity is identified in multiple stages. Thereby, the user can grasp the state of the first physical quantity or the second physical quantity at each stage in the reporting unit 103 .
  • the strain sensor 3 is arranged at the center in the tire width direction on the inner peripheral side of the tire 101 .
  • the sensor signal waveform 15 output by one strain sensor 3 is detected in good balance according to the deformation of the tire 101 on both sides of the strain sensor 3 in the tire width direction. This improves the detection accuracy of a plurality of physical quantities to be detected.
  • One sensor element is the strain sensor 3 having a plurality of detection units 31 to 34 arranged in multiple rows and multiple columns in the X and Y directions that are orthogonal to each other.
  • the strain sensor 3 is arranged on the tire 101 so that either the X-direction or the Y-direction output by the at least two detection units 31 to 34 are aligned with the tire rotation direction.
  • the sensor element is the strain sensor 3
  • plus-level or minus-level output strain corresponding to the deformation of the tire 101 as it rotates is detected. This improves the detection accuracy of the distortions of a plurality of physical quantities to be detected.

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Abstract

物理量検出装置（１０）は、出力した信号波形に基づいて複数の異なる物理量を検出する。１つのセンサ素子である歪みセンサ（３）は、基準レベル（１５１）と、基準レベル（１５１）よりもプラスに変化するプラスレベルと、基準レベル（１５１）よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形（１５）を出力する。推定部（４）は、歪みセンサ（３）が出力したセンサ信号波形（１５）により、プラスレベルのピーク値（１５２）に対応する第１物理量と、マイナスレベルのピーク値（１５３）に対応する第２物理量と、を推定する。

Description

物理量検出装置
　本発明は、物理量検出装置に関する。
　近年、自動運転の実現に向けて、より安全な走行状態を提供するためにタイヤから得られる情報を基に路面の滑り易さやタイヤに加わる荷重量などを検出するタイヤセンサ技術の開発が盛んに行われている。より安全な走行状態を提供することで過荷重などによるバーストなどのタイヤトラブルや荷重アンバランスによる車両転倒を未然に防止するためである。このような安全制御システムを構築するためには、タイヤが検出する荷重量や空気圧などの物理量を精度よく検知する必要がある。
　タイヤの歪みセンサは、タイヤの歪み変形を検出することにより、タイヤに対して作用する荷重量やタイヤの摩耗量を検出することができる。これにより、車両トラブルの未然防止や走行及び路面状態検知による走行安全性の向上が期待される。
　一方、歪みセンサは、荷重量や摩耗量以外の物理量（例：速度、温度、空気圧、荷重量、摩耗量など）を同時に歪み量として混在して検出する場合がある。したがって、歪みセンサが歪みを検出した結果を表すセンサ信号波形は、これらの物理量に起因する成分を含んでいる可能性がある。これらの摩耗量や荷重量以外の物理量に起因する成分により、摩耗量や荷重量の検出精度が低下する。
　このような検出装置の従来技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、歪みセンサに関する技術が記載されている。特許文献１には、「車両のタイヤに加わる荷重量を推定できる方法及びシステムを提供する。」ことを課題として、「車両タイヤに加わる荷重量を推定するシステム及び方法であって、タイヤに取り付けられ、タイヤキャビティの空気圧レベルを測定する空気圧測定センサと、タイヤサイドウォールに取り付けられた１つ又は２つ以上のピエゾフィルム変形測定センサと、を含む。変形測定センサは、フットプリント接触面近くのサイドウォールの変形レベルを示す信号パワーレベルを有する、タイヤフットプリントにおける変形信号を生成する。タイヤ空気圧による補正後ベースに基づいて信号パワーレベルから荷重レベルを特定できるように、タイヤ空気圧で補正される、所定範囲の荷重レベルと信号パワーレベルとを関連付けた信号パワー対荷重マップが生成されて保存される。」という技術が記載されている。
特開２０１４－０５４９７８号公報
　特許文献１記載の技術では、タイヤ空気圧の変化が荷重センサの信号振幅を変化させることに鑑み、空気圧測定センサが測定したタイヤ空気圧を用いて、荷重センサの信号パワーレベルを補正する。しかし、荷重センサの検出信号は、空気圧以外の物理量に起因する成分も混在している可能性がある。したがって、特許文献１記載の技術には、荷重センサの検出精度をより向上する余地があると考えられる。また、１つのセンサを用いて荷重量とそれ以外の物理量とを一緒に検出する技術が考慮されていない。
　本発明は、１つのセンサ素子が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形から、複数の物理量を一緒に精度良く検出する物理量検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による物理量検出装置は、出力した信号波形に基づいて複数の異なる物理量を検出する物理量検出装置であって、基準レベルと、前記基準レベルよりもプラスに変化するプラスレベルと、前記基準レベルよりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形を出力する１つのセンサ素子と、前記センサ素子が出力した前記センサ信号波形により、前記プラスレベルのピーク値に対応する第１物理量と、前記マイナスレベルのピーク値に対応する第２物理量と、を推定する推定部と、を備える。
　本発明によれば、１つのセンサ素子が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形から、複数の物理量を一緒に精度良く検出する物理量検出装置を提供することができる。
図１は、第１実施形態に係る物理量検出装置を搭載した車両を示す構成図である。 図２は、第１実施形態に係る物理量検出装置を示す構成図である。 図３Ａは、第１実施形態に係る歪みセンサを示し、歪みセンサの構成図である。 図３Ｂは、第１実施形態に係る歪みセンサを示し、歪みセンサの電気回路図である。 図３Ｃは、第１実施形態に係る歪みセンサを示し、歪みセンサの出力概要図である。 図４は、第１実施形態に係る歪みセンサの配置を示すタイヤ幅方向縦断面図である。 図５は、第１実施形態に係る歪みセンサの配置を示すタイヤ回転方向縦断面図である。 図６は、第１実施形態に係るタイヤの回転状態に応じた歪みセンサのセンサ信号波形を示す説明図である。 図７は、第１実施形態に係るタイヤの回転状態に応じた歪みセンサのセンサ信号波形を示す波形図である。 図８は、第１実施形態に係る１周期における歪みセンサのセンサ信号波形を示す説明図である。 図９は、第１実施形態に係る１周期における歪みセンサのセンサ信号波形に混在する他のパラメータの感度を示す説明図である。 図１０は、第１実施形態に係るタイヤの初期状態における歪みセンサの出力変化を示す説明図である。 図１１は、第１実施形態に係るタイヤの摩耗状態における歪みセンサの出力変化を示す説明図である。 図１２Ａは、第１実施形態に係るタイヤの空気圧における歪みセンサの出力変化を示す説明図であり、適正空気圧の場合のタイヤ断面である。 図１２Ｂは、第１実施形態に係るタイヤの空気圧における歪みセンサの出力変化を示す説明図であり、低空気圧の場合のタイヤ断面である。 図１２Ｃは、第１実施形態に係るタイヤの空気圧における歪みセンサの出力変化を示す説明図であり、高空気圧の場合のタイヤ断面である。 図１３は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形に混在するパラメータの第１テーブルを導出するフローチャートである。 図１４は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形に混在するパラメータの第１テーブルを示す説明図である。 図１５は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形に混在するパラメータの第２テーブルを示す説明図である。 図１６は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形からタイヤの摩耗量及び荷重量を推定するフローチャートである。 図１７は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形を第１テーブルに当てはめてタイヤの摩耗量を推定する説明図である。 図１８は、第１実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形を第２テーブルに当てはめてタイヤの荷重量を推定する説明図である。 図１９は、第１実施形態に係る摩耗量推定結果を示す説明図である。 図２０は、第１実施形態に係る荷重量推定結果を示す説明図である。 図２１は、第２実施形態に係る物理量検出装置を示す構成図である。 図２２は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のプラスレベルのピーク値と空気圧との相関を示す第１テーブルの空気圧相関テーブルを示す説明図である。 図２３は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のプラスレベルのピーク値と速度との相関を示す第１テーブルの速度相関テーブルを示す説明図である。 図２４は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のプラスレベルのピーク値と温度との相関を示す第１テーブルの温度相関テーブルを示す説明図である。 図２５は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のプラスレベルのピーク値と荷重量との相関を示す第１テーブルの荷重量相関テーブルを示す説明図である。 図２６は、第２実施形態に係る各種テーブルを包含した第１テーブルを示す説明図である。 図２７は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のマイナスレベルのピーク値と空気圧との相関を示す第２テーブルの空気圧相関テーブルを示す説明図である。 図２８は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のマイナスレベルのピーク値と速度との相関を示す第２テーブルの速度相関テーブルを示す説明図である。 図２９は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のマイナスレベルのピーク値と温度との相関を示す第２テーブルの温度相関テーブルを示す説明図である。 図３０は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形のマイナスレベルのピーク値と摩耗量との相関を示す第２テーブルの摩耗量相関テーブルを示す説明図である。 図３１は、第２実施形態に係る各種テーブルを包含した第２テーブルを示す説明図である。 図３２は、第２実施形態に係る歪みセンサのセンサ信号波形からタイヤの摩耗量及び荷重量を推定するフローチャートである。 図３３は、第３実施形態に係る物理量検出装置の摩耗量処理部分を示す構成図である。 図３４は、第３実施形態に係る警告処理部を示す詳細な構成図である。 図３５は、第３実施形態に係る摩耗警告の運用状態を示す説明図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態が説明されている。ただし、本発明は、下記の実施形態に限定解釈されるものではなく、公知の他の構成要素を組み合わせて本発明の技術思想を実現してもよい。なお、各図において同一要素については同一の符号が記載され、重複する説明が省略される。
　＜第１実施形態＞
　＜車両の全体構成＞
　図１は、第１実施形態に係る物理量検出装置１０を搭載した車両１００を示す構成図である。図１に示されるように、車両１００は、４つのタイヤ１０１と、１つのＥＣＵ１０２と、１つの報告部１０３と、を備える。車両１００は、４つの空気圧センサ１と、４つの温度センサ２と、４つの歪みセンサ３と、を備える。なお、車両１００は、路面２０を走行する２輪車や４輪車だけでなく、滑走路を用いる飛行機やタイヤを利用する鉄道車両などのようなものでもよい。
　車両１００は、４つのタイヤ１０１の回転によって路面２０を走行する。車両１００には、人間が搭乗する。
　タイヤ１０１は、路面２０に接地されて車両１００の荷重を受ける。タイヤ１０１は、回転する。タイヤ１０１は、ゴム部材である。
　ＥＣＵ１０２は、車両１００を制御する制御部である。ＥＣＵ１０２は、演算処理部と、記憶部と、各種センサやＣＰＵなど演算処理部、メモリなどの記憶部及び報告部１０３と電気的に接続される入出力ポートと、を有する。
　報告部１０３は、カーナビゲーションシステムのモニタである。報告部１０３の表示画面は、ＥＣＵ１０２からの割り込み処理により、カーナビゲーションの画面と、摩耗量報告画面と、荷重量報告画面と、に切り替わる。報告部１０３は、ＥＣＵ１０２の制御に基づいて、表示画面の表示を制御される。
　空気圧センサ１は、各タイヤ１０１の空気圧を取得し、ＥＣＵ１０２に出力する。温度センサ２は、各タイヤ１０１の温度を取得し、ＥＣＵ１０２に出力する。センサ素子である歪みセンサ３は、各タイヤ１０１において種々の物理量が混在するセンサ信号波形１５を取得し、ＥＣＵ１０２に出力する。
　＜物理量検出装置１０＞
　図２は、第１実施形態に係る物理量検出装置１０を示す構成図である。物理量検出装置１０は、車両１００の安全運転支援装置に関するものであり、特に、過荷重などによるバーストなどのタイヤトラブルを未然に防止するためである。物理量検出装置１０は、車両１００が装着しているタイヤ１０１に対して作用する物理量を検出する装置である。
　図２に示されるように、物理量検出装置１０は、歪みセンサ３と、推定部４と、報告部１０３と、を備える。物理量検出装置１０は、出力した信号波形に基づいて複数の異なる物理量を検出する。
　＜歪みセンサ３＞
　歪みセンサ３は、センサ素子である。歪みセンサ３は、半導体であり、抵抗の変化に応じた歪み量に換算して出力する。歪みセンサ３は、各タイヤ１０１に１つ配置されている。歪みセンサ３は、基準レベル１５１と、基準レベル１５１よりもプラスに変化するプラスレベルと、基準レベル１５１よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形１５を出力する。歪みセンサ３が変化していない基準レベル１５１に対して、プラスレベルのピーク１５２によって摩耗量を検出し、マイナスレベルのピーク１５３によって荷重量を検出することにより、１つの歪みセンサ３での双方を一緒に検出することを実現している。
　歪みセンサ３は、小さな抵抗の変化を増幅して歪み量を出力する。歪みセンサ３は、環境温度で変化する抵抗値でさえも出力値に影響があるため、出力値が本来の値からずれてしまう。よって、精度よく摩耗量や荷重量を検出するためには、空気圧、速度及び温度などによって変化する歪み量を補正する必要がある。なお、温度と速度は、新たにセンサを設けず各車両１００が所有している温度と速度情報を用いてもよい。空気圧は、空気圧センサ１から情報を得ている。
　歪みセンサ３は、推定部４が取得した少なくとも空気圧、温度及び速度などの所定のパラメータの条件下にて、センサ信号波形１５を出力する。
　＜推定部４＞
　推定部４は、ＥＣＵ１０２内のプログラムが実行されて推定部４の機能を発揮する。推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５を受信する。推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５により、プラスレベルのピーク値１５２に対応する第１物理量である摩耗量と、マイナスレベルのピーク値１５３に対応する第２物理量である荷重量と、を推定する。
　推定部４は、空気圧センサ１からタイヤ１０１の空気圧を取得する。推定部４は、温度センサ２からタイヤ１０１の温度を取得する。推定部４は、センサ信号波形１５の出力周期からタイヤ外周を除することで速度を取得する。なお、推定部４は、速度センサなどから速度を取得してもよい。推定部４は、取得した空気圧、温度、速度、荷重量及び摩耗量などのパラメータの条件下にて、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５から摩耗量及び荷重量を推定する。推定部４は、推定した摩耗量及び荷重量を報告部１０３に送信する。
　ここで、推定部４は、第１物理量である摩耗量と第２物理量である荷重量とをそれぞれ推定する独立した２つの摩耗量ブロック４１及び荷重量ブロック４２を有する。
　＜摩耗量ブロック４１＞
　摩耗量ブロック４１は、記憶部４１１と、走行条件制約部４１２と、当てはめ部４１３と、を有する。
　記憶部４１１は、歪みセンサ３の出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２に対応する第１物理量の第１テーブル５を有する。
　走行条件制約部４１２は、第１テーブル５に対応した所定のパラメータの条件下として、センサ信号波形１５に混在する混在信号のパラメータである空気圧と速度と温度と荷重量とを所定範囲に制約した条件下に該当したときに、歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を当てはめ部４１３に送信させる。
　当てはめ部４１３は、走行条件制約部４１２が送信した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を記憶部４１１が記憶した第１テーブル５に当てはめることによって、第１物理量である摩耗量を推定する。当てはめ部４１３は、推定した摩耗量を報告部１０３に送信する。
　＜荷重量ブロック４２＞
　荷重量ブロック４２は、記憶部４２１と、走行条件制約部４２２と、当てはめ部４２３と、を有する。
　記憶部４２１は、歪みセンサ３の出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３に対応する第２物理量の第２テーブル６を有する。
　走行条件制約部４２２は、第２テーブル６に対応した所定のパラメータの条件下として、センサ信号波形１５に混在する混在信号のパラメータである空気圧と速度と温度と摩耗量とを所定範囲に制約した条件下に該当したときに、歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を当てはめ部４２３に送信させる。
　当てはめ部４２３は、走行条件制約部４２２が送信した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を記憶部４２１が記憶した第２テーブル６に当てはめることによって、第２物理量である荷重量を推定する。当てはめ部４２３は、推定した荷重量を報告部１０３に送信する。
　＜歪みセンサ３の詳細＞
　図３Ａ～図３Ｃは、第１実施形態に係る歪みセンサ３を示し、図３Ａが歪みセンサ３の構成図であり、図３Ｂが歪みセンサ３の電気回路図であり、図３Ｃが歪みセンサ３の出力概要図である。
　図３Ａに示されるように、歪みセンサ３は、直交するＸ方向及びＹ方向に複数行複数列に配列された複数の検出部３１～３４を有する。ここでは、歪みセンサ３は、直交するＸ方向及びＹ方向に２行２列に配列された４つの検出部３１～３４を有する。
　歪みセンサ３は、ピエゾ抵抗効果を利用し、ピエゾ抵抗の抵抗率の変化を電気信号として計測する。歪みセンサ３は、２．５ｍｍ角のシリコンチップで構成されている。ピエゾ抵抗は、歪みセンサ３のセンサチップ中央のゲージ領域に配置されている。
　図３Ｂに示されるように、ゲージ領域内に２つの検出部３１、３２であるピエゾ抵抗Ｒｖ１、Ｒｖ２、Ｒｈ１、Ｒｈ２からなるホイートストンブリッジ回路が構成されている。ピエゾ抵抗は、イオン打ち込みにより形成され、初期抵抗やピエゾ抵抗係数が均一になるよう調整されている。歪みセンサ３は、チップの辺のＸ方向及びＹ方向が検出軸となっている。歪みセンサ３は、チップのＸ方向又はＹ方向に加わった歪みに比例して出力電圧が変化する。歪みセンサ３は、Ｘ方向及びＹ方向に同じ歪みが発生する。歪みセンサ３は、単純せん断歪みや等方歪みに対しては出力を発生させない。歪みセンサ３は、Ｘ方向及びＹ方向の歪みが異なる場合に、双方の差分（Ｖｐ－Ｖｎ）に比例した出力を発生させる。ピエゾ抵抗は、ＸＹ平面のひずみの方向にて出力極性を変える。
　図３Ｃに示されるように、例えばＸ方向にセンサ面が膨張するように平面を反らすと、Ｒｈ２とＲｈ１の抵抗が増加するため、Ｖｐ出力が増加してＶｎ出力が減り、Ｖｐ－Ｖｎの出力はプラス出力になる。逆にＸ方向にセンサ面が圧縮するように平面を反らすと、Ｒｈ２とＲｈ１の抵抗が減少するためＶｐ出力が減少してＶｎ出力が増え、Ｖｐ－Ｖｎの出力がマイナス出力になる。
　図４は、第１実施形態に係る歪みセンサ３の配置を示すタイヤ幅方向縦断面図である。図４に示されるように、歪みセンサ３は、タイヤ１０１の内周側のタイヤ幅方向中央に配置されている。歪みセンサ３は、２つの検出部３１、３２及び２つの検出部３３、３４をそれぞれ並んで出力させるＹ方向をタイヤ１０１幅方向に沿わせてタイヤ１０１に配置されている。
　図５は、第１実施形態に係る歪みセンサ３の配置を示すタイヤ回転方向縦断面図である。図５に示されるように、歪みセンサ３は、２つの検出部３１、３３及び２つの検出部３２、３４をそれぞれ並んで出力させるＸ向を回転方向に沿わせてタイヤ１０１に配置されている。
　＜センサ信号波形１５＞
　図６は、第１実施形態に係るタイヤ１０１の回転状態に応じた歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を示す説明図である。図６に示されるように、タイヤ１０１内に配置された歪みセンサ３は、回転するタイヤ１０１の状態により変化するセンサ信号波形１５を出力する。
　歪みセンサ３は、基準レベル１５１と、基準レベル１５１よりもプラスに変化するプラスレベルと、基準レベル１５１よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形１５を出力する。
　歪みセンサ３は、接地していないときにセンサ信号波形１５の基準レベル１５１を維持している。歪みセンサ３は、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２をタイヤ１０１が路面２０に接地している状態で出力する。歪みセンサ３は、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３をタイヤ１０１が路面２０に対して接地又は離間する瞬間に出力する。ここで、タイヤ１０１が路面２０に対して接地又は離間する瞬間とは、センサ変位点である。２つのセンサ変位点の間は、タイヤ１０１が路面２０に対して接地した接地期間である。
　このように検出されるセンサ信号波形１５は、種々の物理量（摩耗量、荷重量、空気圧、速度、温度）によって変化する。
　図７は、第１実施形態に係るタイヤ１０１の回転状態に応じた歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を示す波形図である。図７に示されるように、タイヤ１０１が回転しているので、歪みセンサ３のセンサ信号波形１５は、基準レベル１５１と、基準レベル１５１よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、基準レベル１５１よりもプラスに変化するプラスレベルと、基準レベル１５１よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を順に繰り返す。センサ信号波形１５の信号値は、信号振幅によって表すことができる。図６～図７においても振幅によってセンサ信号波形１５を表している。ここでいう信号振幅は、センサ信号波形１５の振れ幅を表す値であればよい。センサ信号波形１５は、図８のように立ち上がり波形の前後に立ち下がり波形が連続するような波形を有する。例えば２つ目の立ち下がり波形の振幅を、センサ信号波形１５の振幅として取り扱うことができる。以下ではこれを前提とする。
　図８は、第１実施形態に係る１周期における歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を示す説明図である。図８は、図７のＡ部拡大図である。図８に示されるように、プラスレベルのピーク値１５２には、第１物理量である摩耗量が検出されている。マイナスレベルのピーク値１５３には、第２物理量である荷重量が検出されている。
　図９は、第１実施形態に係る１周期における歪みセンサ３のセンサ信号波形１５に混在する他のパラメータの感度を示す説明図である。図８に示されるセンサ信号波形１５が摩耗量及び荷重量を検出することに優位である。しかし、図９に示されるように、走行条件を変更して出力されるセンサ信号波形１５を確認すると、プラスレベルのピーク値１５２及びマイナスレベルのピーク値１５３では、空気圧、温度、速度、摩耗量及び荷重量に感度がある。つまり、プラスレベルのピーク値１５２及びマイナスレベルのピーク値１５３では、空気圧、温度、速度、摩耗量及び荷重量の信号が混在する。
　なお、基準レベル１５１では、空気圧、温度、速度、摩耗量及び荷重量に感度がない。つまり、基準レベル１５１では、空気圧、温度、速度、摩耗量及び荷重量の信号が混在しない。
　＜タイヤ１０１の初期状態又は摩耗状態における歪みセンサ３の出力変化＞
　図１０は、第１実施形態に係るタイヤ１０１の初期状態における歪みセンサ３の出力変化を示す説明図である。図１０に示されるように、歪みセンサ３は、路面２０に対して接地した初期状態のタイヤ１０１に倣ったタイヤ１０１内周の平面に合わせて、上に凸形状に引っ張られる。これにより、歪みセンサ３の出力は、マイナス方向に大きくなる。
　センサ信号波形１５は、マイナス方向に大きくなった歪みセンサ３の出力の影響を受け、プラスレベルのピーク値１５２が小さくなる。また、マイナスレベルのピーク値１５３が大きくなる。
　図１１は、第１実施形態に係るタイヤ１０１の摩耗状態における歪みセンサ３の出力変化を示す説明図である。図１１に示されるように、歪みセンサ３は、路面２０に対して接地した摩耗状態のタイヤ１０１に倣ったタイヤ１０１内周の下への凹面に合わせて、初期状態のタイヤ１０１よりも小さく上に凸形状に引っ張られる。これにより、歪みセンサ３の出力は、マイナス方向に小さくなる。
　センサ信号波形１５は、マイナス方向に小さくなった歪みセンサ３の出力の影響を受け、プラスレベルのピーク値１５２が大きくなる。また、マイナスレベルのピーク値１５３が小さくなる。
　＜空気圧における歪みセンサ３の出力変化＞
　図１２Ａ～図１２Ｃは、第１実施形態に係るタイヤ１０１の空気圧における歪みセンサ３の出力変化を示す説明図であり、図１２Ａが適正空気圧の場合のタイヤ１０１断面であり、図１２Ｂが低空気圧の場合のタイヤ１０１断面であり、図１２Ｃが高空気圧の場合のタイヤ１０１断面である。
　図１２Ａには、適正空気圧の場合のタイヤ１０１断面が示されている。図１２Ａに示されるように、適正空気圧の場合のタイヤ１０１では、歪みセンサ３の出力は、上下方向に引っ張られる影響が少ない。これにより、歪みセンサ３の出力は、プラス方向及びマイナス方向に向かい難い。
　センサ信号波形１５は、プラス方向及びマイナス方向に向かい難くなった歪みセンサ３の出力の影響を受けず、プラスレベルのピーク値１５２もマイナスレベルのピーク値１５３も大きくも小さくもならない。
　図１２Ｂには、低空気圧の場合のタイヤ１０１断面が示されている。図１２Ｂに示されるように、低空気圧の場合のタイヤ１０１では、歪みセンサ３の出力は、タイヤ１０１内周の上への凸面に沿って上に凸形状に引っ張られる。これにより、歪みセンサ３の出力は、マイナス方向に大きくなる。
　センサ信号波形１５は、マイナス方向に大きくなった歪みセンサ３の出力の影響を受け、プラスレベルのピーク値１５２が小さくなる。また、マイナスレベルのピーク値１５３が大きくなる。
　なお、低空気圧の場合のタイヤ１０１の現象は、タイヤ１０１の温度が低温の場合やタイヤ１０１の速度が低速の場合や荷重が小さい場合にも発生する。
　図１２Ｃには、高空気圧の場合のタイヤ１０１断面が示されている。図１２Ｃに示されるように、高空気圧の場合のタイヤ１０１では、歪みセンサ３の出力は、タイヤ１０１内周の下への凹面に沿って下に凹形状に引っ張られる。これにより、歪みセンサ３の出力は、プラス方向に大きくなる。
　センサ信号波形１５は、プラス方向に大きくなった歪みセンサ３の出力の影響を受け、プラスレベルのピーク値１５２が大きくなる。また、マイナスレベルのピーク値１５３が小さくなる。
　なお、高空気圧の場合のタイヤ１０１の現象は、タイヤ１０１の温度が高温の場合やタイヤ１０１の速度が高速の場合や荷重量が大きい場合にも発生する。
　図１２Ａ～図１２Ｃに示されるように、センサ信号波形１５から摩耗量や荷重量を抽出するにあたり、混在する空気圧並びにその他の類似現象を発生させる温度及び速度、その他摩耗量及び荷重量の成分を補正する必要があることが分かる。しかし、本実施形態では、空気圧、温度、速度及び荷重量又は摩耗量を変動させず、物理量検出装置１０が所定の走行条件に制約して摩耗量及び荷重量を検出する。
　つまり、物理量検出装置１０は、第１テーブル５及び第２テーブル６に対応した所定のパラメータの条件下として、センサ信号波形１５に混在する混在信号のパラメータである少なくとも空気圧と速度と温度とを所定範囲に制約した条件下にて、歪みセンサ３にセンサ信号波形１５を出力させる。
　＜第１テーブル５の作成方法＞
　図１３は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５に混在するパラメータの第１テーブル５を導出するフローチャートである。
　図１３に示されるように、Ｓ１０１にて、テーブル作成試験用の所定の制御部は、基準の空気圧、温度、速度及び荷重量に保持して車両１００を走行させ、摩耗量の変化に対する歪みセンサ３の出力を取得する。
　Ｓ１０２にて、制御部は、基準の空気圧、温度、速度及び荷重量に保持して車両１００を走行させたときの、基準の摩耗量に対して摩耗量が変化したときにおける歪みセンサ３のセンサ信号波形１５について基準波形からの変化を表す関係を取得する。
　Ｓ１０３にて、制御部は、Ｓ１０２にて取得したセンサ信号波形１５について基準波形からの変化を第１テーブル５に記憶する。
　摩耗量が変化したときにおけるセンサ信号波形１５の変化は、必ずしも基準摩耗量からの差分と基準信号値からの差分を用いて表さなくともよい。ただし、車種やタイヤ種ごとに信号値の絶対値は異なるので、その絶対値ごとに第１テーブル５と同様のデータを予め作成する必要が生じ、データ量が大幅に増える。そこで、基準値からの差分を用いてデータを記述することにより、データ量が低減されている。
　また、第２テーブル６は、上記のフローチャートにて、車両１００の走行条件を基準の空気圧、温度、速度及び摩耗量に固定して車両１００を走行させると導出できる。
　＜第１テーブル５＞
　図１４は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５に混在するパラメータの第１テーブル５を示す説明図である。図１４に示されるように、第１テーブル５は、センサ信号波形１５に対して、摩耗量が小さいときにプラスに小さな補正量であり、摩耗量が大きいときにプラスに大きな補正量となる相関の比例グラフになる。第１テーブル５は、記憶部４１１に記憶されている。第１テーブル５は、見かけのセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２のラインから空気圧補正、速度補正、温度補正及び荷重量補正のラインの混在する各種物理量の補正量を引く値を引き、実際に求める摩耗量のラインが導出されたものである。
　ここでは、摩耗量の変化に対するセンサ信号波形１５の変化が例示されている。推定部４は、基準の空気圧、速度、温度及び荷重量の下で、タイヤ１０１に対して作用する摩耗量とそのときのセンサ信号波形１５との間の関係を取得する。例えば車両１００の車種とタイヤ種類の組み合わせごとに、図１４のような関係を取得する。これらの関係は、実測によって取得してもよいし、適当なシミュレーションなどその他手段によって取得してもよい。ここでは、基準摩耗を７．２ｍｍ（新品タイヤ溝深さに相当）、基準荷重３４０ｋｇ（乗員２名相当）、基準空気圧を２２０ｋＰａ、基準温度を３０℃とした。基準速度は例えば７ｋｍ／ｈなどと設定できる。基準速度以外の速度についても同様の関係を取得してもよい。
　＜第２テーブル６＞
　図１５は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５に混在するパラメータの第２テーブル６を示す説明図である。図１５に示されるように、第２テーブル６は、センサ信号波形１５に対して、荷重量が小さいときにマイナスに小さな補正量であり、荷重量が大きいときにマイナスに大きな補正量となる相関の比例グラフになる。第２テーブル６は、記憶部４２１に記憶されている。第２テーブル６は、見かけのセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３のラインから空気圧補正、速度補正、温度補正及び摩耗量補正のラインの混在する各種物理量の補正量を引く値を引き、実際に求める摩耗量のラインが導出されたものである。
　第２テーブル６にも、第１テーブル６と同様な基準の空気圧、速度、温度及び摩耗量の下の走行条件を設定している。
　＜物理量検出方法＞
　図１６は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５からタイヤ１０１の摩耗量及び荷重量を推定するフローチャートである。図１７は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を第１テーブル５に当てはめてタイヤ１０１の摩耗量を推定する説明図である。図１８は、第１実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５を第２テーブル６に当てはめてタイヤ１０１の荷重量を推定する説明図である。
　図１６に示される物理量検出方法のフローチャートは、車両１００の走行中に繰り返し実行されている。
　物理量検出方法が実施されると、Ｓ２０１にて、推定部４は、車両１００の走行状態において走行条件制約部４１２、４２２での走行条件制約が成立したか否かを判定する。走行条件制約とは、第１テーブル５及び第２テーブル６を導出する際の走行条件に一致する条件である。Ｓ２０１にて走行条件制約部４１２、４２２での走行条件制約が成立すると、処理がＳ２０２に移行する。Ｓ２０１にて走行条件制約部４１２、４２２での走行条件制約が成立しないと、物理量検出方法の処理が一旦終了する。
　Ｓ２０２にて、推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を検出する。Ｓ２０２の処理の後、処理がＳ２０３に移行する。
　Ｓ２０３にて、推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を検出する。Ｓ２０３の処理の後、処理がＳ２０４に移行する。
　Ｓ２０４にて、図１７に示されるように、推定部４は、Ｓ２０２において検出した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を記憶部４１１が記憶した第１テーブル５に当てはめる。これにより、推定部４は、第１物理量である摩耗量を推定する。推定した摩耗量は、報告部１０３に送信される。Ｓ２０４の処理の後、処理がＳ２０５に移行する。
　Ｓ２０５にて、図１８に示されるように、推定部４は、Ｓ２０３において検出した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を記憶部４２１が記憶した第２テーブル６に当てはめる。これにより、推定部４は、第２物理量である荷重量を推定する。推定した荷重量は、報告部１０３に送信される。Ｓ２０５の処理の後、物理量検出方法の処理が一旦終了する。
　＜摩耗量推定結果＞
　図１９は、第１実施形態に係る摩耗量推定結果を示す説明図である。図１９に示されるように、空気圧２２０ｋＰａ、速度２．４ｍ／ｓ（約９ｋｍ／ｈ）、３０℃、２人乗車の条件の実車データで演算した結果では、タイヤ溝深さ５ｍｍに対してほぼ良い５．４ｍｍの精度を示し、摩耗推定誤差としては１０％以下であることを確認した。
　＜荷重量推定結果＞
　図２０は、第１実施形態に係る荷重量推定結果を示す説明図である。図２０に示されるように、速度２．４ｍ／ｓ（約９ｋｍ／ｈ）、３０℃、２人乗車、タイヤ溝深さ５ｍｍの条件の実車データで演算した結果では、実測３４０ｋｇの荷重に対して空気圧の低い方でほぼ良い精度傾向を示して３１３ｋｇを示し、荷重推定誤差としては１０％以下であることを確認した。
　＜第２実施形態＞
　以下、上記実施形態を変形した実施形態が説明されている。以下では、第１実施形態と同様な事項の説明が同一構成に同じ符号を付して省略され、その特徴部分が説明されている。
　図２１は、第２実施形態に係る物理量検出装置１０を示す構成図である。図２１に示されるように、第２実施形態では、推定部４が走行条件制約部を有さず、空気圧、温度、速度、荷重量及び摩耗量が変動値であっても摩耗量及び荷重量を推定するものである。
　＜第１テーブル５＞
　予め、歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２と空気圧や温度や速度や荷重量との相関関係をこれらの値を変動させて記憶した。
　図２２は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値の補正量と空気圧との相関を示す第１テーブルの空気圧相関テーブルを示す説明図である。図２２に示されるテーブルは、空気圧が大きくなると、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量が小さくなる相関関係を取得している。
　図２３は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量と速度との相関を示す第１テーブル５の温度相関テーブルを示す説明図である。図２３に示されるテーブルは、速度が大きくなると、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量が大きくなる相関関係を取得している。
　図２４は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量と温度との相関を示す第１テーブル５の温度相関テーブルを示す説明図である。図２４に示されるテーブルは、温度が大きくなると、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量が大きくなる相関関係を取得している。
　図２５は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量と荷重量との相関を示す第１テーブル５の荷重量相関テーブルを示す説明図である。図２５に示されるテーブルは、荷重量が大きくなると、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量が大きくなる相関関係を取得している。
　図２６は、第２実施形態に係る各種テーブルを包含した第１テーブル５を示す説明図である。図２６に示されるように、第１テーブル５には、第１実施形態の基準第１テーブル及び図２１～図２５の各種相関関係のテーブルが包含されている。このため、種々に走行中の車両１００において歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を記憶部４１１が記憶した第１テーブル５に当てはめることによって、第１物理量である摩耗量を推定できる。
　具体的には、空気圧、速度、温度及び荷重量が各種相関関係のテーブルにそれぞれ当てはめられて、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２の補正量が導出される。そして、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２が基準第１テーブルに当てはめられる。このとき、基準第１テーブルでは、導出した補正量が基準第１テーブル上の補正量に当てはめられている。これにより、第１物理量である摩耗量が推定される。
　＜第２テーブル６＞
　予め、歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３と空気圧や温度や速度や摩耗量との相関関係をこれらの値を変動させて記憶した。
　図２７は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量と空気圧との相関を示す第２テーブル６の空気圧相関テーブルを示す説明図である。図２７に示されるテーブルは、空気圧が大きくなると、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量が小さくなる相関関係を取得している。
　図２８は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量と速度との相関を示す第２テーブル６の速度相関テーブルを示す説明図である。図２８に示されるテーブルは、速度が大きくなると、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量が大きくなる相関関係を取得している。
　図２９は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量と温度との相関を示す第２テーブル６の温度相関テーブルを示す説明図である。図２９に示されるテーブルは、温度が大きくなると、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量が大きくなると、相関関係を取得している。
　図３０は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量と摩耗量との相関を示す第２テーブル６の摩耗量相関テーブルを示す説明図である。図３０に示されるテーブルは、摩耗量が大きくなると、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量が大きくなる相関関係を取得している。
　図３１は、第２実施形態に係る各種テーブル及び第１実施形態の基準第２テーブルを包含した第２テーブル６を示す説明図である。図３１に示されるように、第２テーブル６には、基準第２テーブル及び図２７～図３０の各種相関関係のテーブルが包含されている。このため、種々に走行中の車両１００において歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を記憶部４２１が記憶した第２テーブル６に当てはめることによって、第２物理量である荷重量を推定できる。
　具体的には、空気圧、速度、温度及び摩耗量が各種相関関係のテーブルにそれぞれ当てはめられて、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３の補正量が導出される。そして、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３が基準第２テーブルに当てはめられる。このとき、基準第２テーブルでは、導出した補正量が基準第２テーブル上の補正量に当てはめられている。これにより、第２物理量である荷重量が推定される。
　＜物理量検出方法＞
　図３２は、第２実施形態に係る歪みセンサ３のセンサ信号波形１５からタイヤ１０１の摩耗量及び荷重量を推定するフローチャートである。
　図３２に示される物理量検出方法のフローチャートは、車両１００の走行中に繰り返し実行されている。第２実施形態では、第１実施形態でのＳ２０１の処理がない。
　物理量検出方法が実施されると、Ｓ２０２にて、推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を検出する。Ｓ２０２の処理の後、処理がＳ２０３に移行する。
　Ｓ２０３にて、推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を検出する。Ｓ２０３の処理の後、処理がＳ２０４ａに移行する。
　Ｓ２０４ａにて、推定部４は、Ｓ２０２において検出した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を記憶部４１１が記憶した第１テーブル５に当てはめる。これにより、推定部４は、第１物理量である摩耗量を推定する。推定した摩耗量は、報告部１０３に送信される。Ｓ２０４の処理の後、処理がＳ２０５ａに移行する。
　ここで、第１テーブル５には、変動する空気圧、速度、温度及び荷重量の各種テーブルが格納されている。このため、走行条件を制約せずに摩耗量が推定できる。
　Ｓ２０５ａにて、推定部４は、Ｓ２０３において検出した歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を記憶部４２１が記憶した第２テーブル６に当てはめる。これにより、推定部４は、第２物理量である荷重量を推定する。推定した荷重量は、報告部２０３に送信される。Ｓ２０５ａの処理の後、物理量検出方法の処理が一旦終了する。
　ここで、第２テーブル６には、変動する空気圧、速度、温度及び摩耗量の各種テーブルが格納されている。このため、走行条件を制約せずに荷重量の推定が可能である。
　＜第３実施形態＞
　第３実施形態では、第１物理量である摩耗量又は第２物理量である荷重量の範囲を複数段階に識別し、各段階における状態を警告する報告部１０３を備える。ここでは、報告部１０３は、摩耗量の警告を実施する。
　図３３は、第３実施形態に係る物理量検出装置１０の摩耗量推定部分を示す構成図である。図３４は、第３実施形態に係る警告処理部４３を示す詳細な構成図である。
　図３３、図３４に示されるように、物理量検出装置１０は、摩耗量を警告する警告処理部４３を更に付加した構成である。警告処理部４３は、溝深さ分類判定部４３１と、カウントアップ処理部４３２と、溝深さ判定部４３３と、を備える。溝深さ分類判定部４３１は、溝深さを４つのグループに振り分ける。カウントアップ処理部４３２は、溝深さの分布をとるための溝深さ毎のデータ数を数える。溝深さ判定部４３３は、溝深さ毎のデータ数の集計で一番データ数の多い溝深さを判定し、その時の溝深さに応じて１ｍｍｏｒ３ｍｍｏｒ５ｍｍｏｒ７ｍｍを報告部１０３に出力する。これにより、警告処理部４３は、摩耗量の範囲を複数段階に識別し、各段階における状態を報告部１０３に警告する。
　図３５は、第３実施形態に係る摩耗警告の運用状態を示す説明図である。図３５に示されるように、タイヤ１０１が新しい状態では、摩耗が進んでいないため、摩耗量検出の必要性が低いと考え、リアルタイムに摩耗量を知らせるシステムが必要ない。そこで、第３実施形態では、物理量検出装置１０は、溝深さが減ってきたときに警告が表示される摩耗量を知らせる構成にした。つまり、溝深さは、例えば、Ａ「１～２ｍｍ」、Ｂ「２～４ｍｍ」、Ｃ「４～６ｍｍ」、Ｄ「６ｍｍ以上」の４つのグループに分けられている。そして、グループ毎に１ヶ月単位で集計する方法が設定されている。例えば、溝深さがＣ「４～６ｍｍ」に相当したときに、グリーン警告（タイヤ交換が必要ないアラーム）が報告部１０３にて警告される。溝深さがＢ「２～４ｍｍ」に相当したときに、イエロー警告（タイヤ交換が近いアラーム）が報告部１０３にて警告される。溝深さがＡ「１～２ｍｍ」に相当したときに、レッド警告（タイヤ交換が必要アラーム）が報告部１０３にて警告される。
　例えば、１ヶ月の集計ごとの溝深さが１．６ｍｍであった場合には、警告処理部４３では、溝深さグループＡ「１～２ｍｍ」に該当し、溝深さ判定部４３３によって溝深さ出力「１ｍｍ」が選択される。そして、報告部１０４では、レッド警告が表示される。
　このように、物理量検出装置１０に警告処理部４３を搭載することにより、精度良く摩耗量を検出でき、正しく溝深さを判断できるため、警告表示によってタイヤ交換タイミングを正しく知ることができる。
　＜効果＞
　（Ａ）物理量検出装置１０は、出力した信号波形に基づいて複数の異なる物理量を検出する。物理量検出装置１０は、基準レベル１５１と、基準レベル１５１よりもプラスに変化するプラスレベルと、基準レベル１５１よりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形１５を出力する１つのセンサ素子である歪みセンサ３を備える。物理量検出装置１０は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５により、プラスレベルのピーク値１５２に対応する第１物理量と、マイナスレベルのピーク値１５３に対応する第２物理量と、を推定する推定部４を備える。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力するセンサ信号波形１５の基準レベル１５１に対するプラスレベル及びマイナスレベルのうち一方のピーク１５２と他方のピーク１５３とから少なくとも２つの検出値が区別される。これにより、１つの歪みセンサ３の２つの検出値に基づいて一緒に複数の物理量が検出される。したがって、１つの歪みセンサ３が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形１５から、複数の物理量が一緒に精度良く検出される。
　（Ｂ）推定部４は、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２に対応する第１物理量の第１テーブル５を記憶した記憶部４１１を有する。推定部４は、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３に対応する第２物理量の第２テーブル６を記憶した記憶部４２１を有する。推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２を記憶部４１１が記憶した第１テーブル５に当てはめることによって、第１物理量を推定する。推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３を記憶部４２１が記憶した第２テーブル６に当てはめることによって、第２物理量を推定する。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形１５を記憶部４１１、４２１の第１テーブル５及び第２テーブル６にそれぞれ当てはめて、検出しようとする第１物理量及び第２物理量が一緒に精度良く検出される。
　（Ｃ）センサ素子は、歪みセンサ３である。
　この構成では、センサ素子が歪みセンサ３である。これにより、センサ信号波形１５が混在する物理量に起因する成分を含んでいても、所定のパラメータの条件下では検出する歪みに影響が及び難い。したがって、検出しようとする複数の物理量の歪みの検出精度が向上する。
　（Ｄ）推定部４は、歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２及びマイナスレベルのピーク値１５３を温度補正する。
　この構成では、センサ信号波形１５が混在する温度に起因する成分を含んでいても、双方のピーク値１５２、１５３が温度補正される。これにより、検出しようとする複数の物理量の検出精度が向上する。
　（Ｅ）推定部は、第１物理量と第２物理量とをそれぞれ推定する独立した２つの摩耗量ブロック４１及び荷重量ブロック４２を有する。
　この構成では、独立した２つの摩耗量ブロック４１及び荷重量ブロック４２が第１物理量と第２物理量とをそれぞれ推定する。これにより、検出しようとする第１物理量及び第２物理量の演算速度及び検出精度が向上する。
　（Ｆ）歪みセンサ３は、タイヤ１０１に配置されている。歪みセンサ３は、センサ信号波形１５のプラスレベルのピーク値１５２をタイヤ１０１が路面２０に接地している状態で出力する。歪みセンサ３は、センサ信号波形１５のマイナスレベルのピーク値１５３をタイヤ１０１が路面２０に対して接地又は離間する瞬間に出力する。
　この構成では、タイヤ１０１に配置された１つの歪みセンサ３が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形１５から、第１物理量と第２物理量とが時系列に一緒に精度良く検出される。
　（Ｇ）第１物理量は、摩耗量である。第２物理量は、荷重量である。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力する複数の物理量を包含するセンサ信号波形１５から、摩耗量と荷重量とが一緒に精度良く検出される。
　（Ｈ）物理量検出装置１０は、第１テーブル５及び第２テーブル６に対応した所定のパラメータの条件下にて、歪みセンサ３にセンサ信号波形１５を出力させる。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５に混在する成分のパラメータの条件を制約して一定の補正処理で済ませられる。これにより、センサ信号波形１５に基づいて複数の物理量が一緒に精度良く検出される。
　（Ｉ）物理量検出装置１０は、第１テーブル５及び第２テーブル６に対応した所定のパラメータの条件下として、センサ信号波形１５に混在する混在信号のパラメータである少なくとも空気圧と速度と温度とを所定範囲に制約した条件下にて、歪みセンサ３にセンサ信号波形１５を出力させる。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力したセンサ信号波形１５に混在する成分のうちの空気圧と速度と荷重量のパラメータの条件を制約して一定の補正処理で済ませられる。これにより、センサ信号波形１５に基づいて複数の物理量が一緒に精度良く検出される。
　（Ｊ）歪みセンサ３は、タイヤ１０１に配置されている。推定部４は、タイヤ１０１の温度を取得する。
　この構成では、センサ信号波形１５が混在する温度に起因する成分を含んでいても、双方のピーク値１５２、１５３が温度補正される。これにより、検出しようとする複数の物理量の検出精度が向上する。
　（Ｋ）歪みセンサ３は、タイヤ１０１に配置されている。推定部４は、センサ信号波形１５の出力周期からタイヤ外周を除することで速度を取得する。
　この構成では、センサ信号波形１５が混在する速度に起因する成分を含んでいても、双方のピーク値１５２、１５３が速度補正される。これにより、検出しようとする複数の物理量の検出精度が向上する。
　（Ｌ）歪みセンサ３は、タイヤ１０１に配置されている。推定部４は、タイヤ１０１の空気圧を取得する。
　この構成では、センサ信号波形１５が混在する空気圧に起因する成分を含んでいても、双方のピーク値１５２、１５３が空気圧補正される。これにより、検出しようとする複数の物理量の検出精度が向上する。
　（Ｍ）物理量検出装置１０は、第１物理量又は第２物理量の範囲を複数段階に識別し、各段階における状態を警告する警告処理部４３を備える。
　この構成では、警告処理部４３は、使用者に第１物理量又は第２物理量の範囲を複数段階に識別した各段階における状態を警告する。これにより、使用者は、報告部１０３にて各段階での第１物理量又は第２物理量の状態を把握できる。
　（Ｎ）歪みセンサ３は、タイヤ１０１の内周側のタイヤ幅方向中央に配置されている。
　この構成では、１つの歪みセンサ３が出力するセンサ信号波形１５がタイヤ１０１におけるタイヤ幅方向の歪みセンサ３の両側の変形に合わせてバランス良く検出される。これにより、検出しようとする複数の物理量の検出精度が向上する。
　（Ｏ）１つのセンサ素子は、直交するＸ方向及びＹ方向に複数行複数列に配列された複数の検出部３１～３４を有する歪みセンサ３である。歪みセンサ３は、少なくとも２つの検出部３１～３４が並んで出力するＸ方向又はＹ方向のどちらかをタイヤ回転方向に沿わせてタイヤ１０１に配置されている。
　この構成では、センサ素子が歪みセンサ３であるので、タイヤ１０１の回転に従った変形に合わせたプラスレベル又はマイナスレベルの出力の歪みが検出される。これにより、検出しようとする複数の物理量の歪みの検出精度が向上する。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　１…空気圧センサ、２…温度センサ、３…歪センサ、４…推定部、５…第１テーブル、６…第２テーブル、１０…物理量検出装置、１５…センサ信号波形、２０…路面、４１…摩耗量ブロック、４２…荷重量ブロック、４３…警告処理部、１００…車両、１０１…タイヤ、１０２…ＥＣＵ、１０３…報告部、１５１…基準レベル、１５２…プラスレベルのピーク値、１５３…マイナスレベルのピーク値、４１１…記憶部、４１２…走行条件制約部、４１３…当てはめ部、４２１…記憶部、４２２…走行条件制約部、４２３…当てはめ部、４３１…溝深さ分類判定部、４３２…カウントアップ処理部、４３３…溝深さ判定部。

Claims (15)

  1. 　出力した信号波形に基づいて複数の異なる物理量を検出する物理量検出装置であって、
    　基準レベルと、前記基準レベルよりもプラスに変化するプラスレベルと、前記基準レベルよりもマイナスに変化するマイナスレベルと、を有するセンサ信号波形を出力する１つのセンサ素子と、
    　前記センサ素子が出力した前記センサ信号波形により、前記プラスレベルのピーク値に対応する第１物理量と、前記マイナスレベルのピーク値に対応する第２物理量と、を推定する推定部と、
    を備える
    物理量検出装置。
  2. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記推定部は、
    前記センサ信号波形の前記プラスレベルのピーク値に対応する前記第１物理量の第１テーブルと、前記センサ信号波形の前記マイナスレベルのピーク値に対応する前記第２物理量の第２テーブルと、を記憶した記憶部を有し、
    前記センサ素子が出力した前記センサ信号波形の前記プラスレベルのピーク値を前記記憶部が記憶した前記第１テーブルに当てはめることによって、前記第１物理量を推定し、
    前記センサ素子が出力した前記センサ信号波形の前記マイナスレベルのピーク値を前記記憶部が記憶した前記第２テーブルに当てはめることによって、前記第２物理量を推定する
    物理量検出装置。
  3. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、歪みセンサである
    物理量検出装置。
  4. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記推定部は、前記センサ素子が出力した前記センサ信号波形の前記プラスレベルのピーク値及び前記マイナスレベルのピーク値を温度補正する
    物理量検出装置。
  5. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記推定部は、前記第１物理量と前記第２物理量とをそれぞれ推定する独立した２つのブロックを有する
    物理量検出装置。
  6. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、
    タイヤに配置され、
    前記センサ信号波形の前記プラスレベルのピーク値を前記タイヤが路面に接地している状態で出力し、
    前記センサ信号波形の前記マイナスレベルのピーク値を前記タイヤが路面に対して接地又は離間する瞬間に出力する
    物理量検出装置。
  7. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記第１物理量は、摩耗量であり、
    　前記第２物理量は、荷重量である
    物理量検出装置。
  8. 　請求項２に記載の物理量検出装置であって、
    　当該物理量検出装置は、前記第１テーブル及び前記第２テーブルに対応した所定のパラメータの条件下にて、前記センサ素子に前記センサ信号波形を出力させる
    物理量検出装置。
  9. 　請求項２に記載の物理量検出装置であって、
    　当該物理量検出装置は、前記第１テーブル及び前記第２テーブルに対応した所定のパラメータの条件下として、前記センサ信号波形に混在する混在信号のパラメータである少なくとも空気圧と速度と温度とを所定範囲に制約した条件下にて、前記センサ素子に前記センサ信号波形を出力させる
    物理量検出装置。
  10. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、タイヤに配置され、
    　前記推定部は、前記タイヤの温度を取得する
    物理量検出装置。
  11. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、タイヤに配置され、
    　前記推定部は、前記センサ信号波形の出力周期からタイヤ外周を除することで速度を取得する
    物理量検出装置。
  12. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、タイヤに配置され、
    　前記推定部は、前記タイヤの空気圧を取得する
    物理量検出装置。
  13. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記第１物理量又は前記第２物理量の範囲を複数段階に識別し、各段階における状態を警告する警告処理部を備える
    物理量検出装置。
  14. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、タイヤの内周側のタイヤ幅方向中央に配置されている
    物理量検出装置。
  15. 　請求項１に記載の物理量検出装置であって、
    　前記センサ素子は、
    直交するＸ方向及びＹ方向に複数行複数列に配列された複数の検出部を有する歪みセンサであり、
    　少なくとも２つの前記検出部が並んで出力する前記Ｘ方向又は前記Ｙ方向のどちらかをタイヤ回転方向に沿わせてタイヤに配置されている
    物理量検出装置。
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