(57)【要約】【課題】波状路面などの路面状態を精度よく判定するとともに、タイヤ側装置の消費電力が小さくかつ装置コストが低廉な路面状態判定装置及び路面状態判定装置用のタイヤ側装置を提供する。【解決手段】タイヤに配設されて設定された検出間隔でタイヤの空気圧を検出する（Ｓ２、Ｓ６、Ｓ１２）空気圧検出手段と、検出した空気圧検出値Ｐ１に基づいて変動する空気圧の振幅Ｐｗ及び周期Ｔを演算し（Ｓ７）、路面状態を判定する（Ｓ１０）路面状態判定手段と、タイヤに配設されて設定された無線通信間隔で無線信号を送信する無線送信部と、車両に配設されて無線信号を受信する無線受信部と、空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを越えて変化したときに検出間隔及び無線通信間隔を車両の車速Ｖに対応した設定に変更する（Ｓ５）間隔設定手段と、を備えた。【選択図】図２
2014051195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装備されたタイヤに配設され、設定された検出間隔で前記タイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、
検出した空気圧検出値に基づいて変動する前記空気圧の振幅及び周期を演算し、演算した振幅及び周期に基づいて前記車両が走行している路面の路面状態を判定する路面状態判定手段と、
前記タイヤに配設され、前記空気圧検出値、前記空気圧の振幅及び周期、ならびに前記路面状態からなるデータ群のうち一種以上を無線信号に変換して設定された無線通信間隔で送信する無線送信部と、
前記車両に配設され、前記無線送信部から送信された前記無線信号を受信する無線受信部と、
前記空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、前記検出間隔及び前記無線通信間隔を前記車両の車速に対応した設定に変更する間隔設定手段と、を備えた路面状態判定装置。
【請求項２】
前記間隔設定手段は、前記空気圧検出値が前記閾値を越えて変化したときに、装置始動時に設定された初期検出間隔及び初期無線通信間隔よりも短い検出間隔及び無線通信間隔に設定を変更する請求項１に記載の路面状態判定装置。
【請求項３】
前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する周期の１周期が経過した時点で、前記空気圧の振幅及び周期が以前の周期から変化した振幅変化量及び周期変化量の少なくとも一方を演算し、演算した前記振幅変化量及び前記周期変化量が所定量以下であるときに定常状態と判定し、
前記間隔設定手段は、前記定常状態において、前記車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更し、あるいは前記初期無線通信周期に設定を戻す請求項１または２に記載の路面状態判定装置。
【請求項４】
前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する単一の振幅及び単一の周期を演算し、前記空気圧の単一の振幅及び単一の周期に基づいて、起伏形状が繰り返す波状路面の路面状態として起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の路面状態判定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載された路面状態判定装置に適用され、
前記タイヤに搭載されて、前記空気圧検出手段と前記無線送信部と前記間隔設定手段とからなる路面状態判定装置用のタイヤ側装置。
【請求項６】
前記車両の複数のタイヤにそれぞれ搭載され、交代で路面状態判定に使用される請求項５に記載の路面状態判定装置用のタイヤ側装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される路面状態判定装置及び路面状態判定装置用のタイヤ側装置に関し、より詳細には、タイヤの空気圧の変化から路面状態を判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行している車両側で路面の状態を判定する技術が提案されており、特許文献１及び２に技術例が開示されている。特許文献１に開示された路面状況検出装置は、タイヤに固定されてタイヤの振動を電気信号に変換する圧電素子と、電気信号を車両側装置に無線送信する通信部とを備えている。この構成によれば、路面状況に応じてタイヤが振動し、車両側装置で路面状況情報を取得して路面状況を監視できる、とされている。また、道路側に路面状況検出装置を設ける構成と比較して導入コストを低減できる、とされている。さらに、第５の実施形態には、空気圧センサを用いた既存のタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）に圧電素子を追加することで路面状況監視システムを構成できる、と記載されている。
【０００３】
特許文献２に開示されたタイヤ空気圧監視装置は、車輪ごとに車輪振動検出手段を設け、車体速及び車輪径を演算する第１タイヤ空気圧監視手段と、振動周波数スペクトルデータを基準スペクトルデータと比較する第２タイヤ空気圧監視手段とを備え、両手段で同時にタイヤ空気圧を監視している。これにより、タイヤ空気圧の低下を精度よく検知できる、と記載されている。第１タイヤ空気圧監視手段では、前輪側及び後輪側の振動検出値の変化のパターンを抽出しており、路面状態を判定することも可能になっている。空気圧センサを備える直接式ＴＰＭＳに対して、特許文献２の技術は空気圧センサを備えていない間接式ＴＰＭＳである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２５９８４号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、電気信号の周波数に基づいて路面状況情報を取得する旨が記載されている。また、特許文献２には、前輪側及び後輪側の振動検出値の変化のパターンに基づいて路面状態情報を取得する旨が記載されており、路面バンプ（突起）の検出などが例示されている。この種の路面状態の一例として、起伏形状の繰り返す波状路面がある。波状路面は、非舗装道路を多数の車両が往来することで自然発生する場合が多い。波状路面では、タイヤのバウンドや浮きが発生してブレーキの効き具合が変動するため、走行速度を低めに制御することが好ましい。したがって、路面状態を判定し、判定結果をブレーキ制御やクルーズ制御に適用することで、車両の走行安定性及び安全性を高めることができると考えられる。
【０００６】
また、タイヤ側装置として振動センサや空気圧センサを設けるときに、タイヤ側装置の電源は、車両側から電源が供給される給電ケーブルや信号ケーブルをタイヤ側装置に接続できないため、電源用の電池と検出信号を送信する無線通信部とが必要になる。タイヤ空気圧監視システムにおいては、空気圧の検出及び無線通信は秒オーダの長い間隔でも、十分にタイヤの異常を検出することができる。一方、路面状態判定の用途では、より一層短い検出間隔及び無線通信間隔が必要になる。さらに、検出間隔を一定に設定すると、車速が増加したときに路面上の位置に置き換えた測定点のピッチが拡がるため、路面状態判定の精度が低下する。したがって、車速の増加に対応して、検出間隔及び無線通信間隔を短く変更することが好ましい。しかしながら、検出間隔及び無線通信間隔が短いほどセンサ及び無線通信部の消費電力が増加し、電池が速く消耗して、電池交換が頻繁になってしまう。
【０００７】
さらに、特許文献１の第５の実施形態では、空気圧センサとともに圧電素子を備えることになって消費電力が一層増加し、装置コストも上昇する。したがって、ＴＰＭＳに用いる空気圧センサを道路状態判定の用途に共用できれば、消費電力及び装置コストの両面でメリットが大きい。
【０００８】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、波状路面などの路面状態を精度よく判定するとともに、タイヤ側装置の消費電力が小さくかつ装置コストが低廉な路面状態判定装置及び路面状態判定装置用のタイヤ側装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の路面状態判定装置は、車両に装備されたタイヤに配設され、設定された検出間隔で前記タイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、検出した空気圧検出値に基づいて変動する前記空気圧の振幅及び周期を演算し、演算した振幅及び周期に基づいて前記車両が走行している路面の路面状態を判定する路面状態判定手段と、前記タイヤに配設され、前記空気圧検出値、前記空気圧の振幅及び周期、ならびに前記路面状態からなるデータ群のうち一種以上を無線信号に変換して設定された無線通信間隔で送信する無線送信部と、前記車両に配設され、前記無線送信部から送信された前記無線信号を受信する無線受信部と、前記空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、前記検出間隔及び前記無線通信間隔を前記車両の車速に対応した設定に変更する間隔設定手段と、を備えた。
【００１０】
さらに、前記間隔設定手段は、前記空気圧検出値が前記閾値を越えて変化したときに、装置始動時に設定された初期検出間隔及び初期無線通信間隔よりも短い検出間隔及び無線通信間隔に設定を変更することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する周期の１周期が経過した時点で、前記空気圧の振幅及び周期が以前の周期から変化した振幅変化量及び周期変化量の少なくとも一方を演算し、演算した前記振幅変化量及び前記周期変化量が所定量以下であるときに定常状態と判定し、前記間隔設定手段は、前記定常状態において、前記車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更し、あるいは前記初期無線通信周期に設定を戻すことが好ましい。
【００１２】
さらに、前記路面状態判定手段は、前記空気圧が変動する単一の振幅及び単一の周期を演算し、前記空気圧の単一の振幅及び単一の周期に基づいて、起伏形状が繰り返す波状路面の路面状態として起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定するようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明のタイヤ側装置は、本発明の路面状態判定装置に適用され、前記タイヤに搭載されて、前記空気圧検出手段と前記無線送信部と前記間隔設定手段とからなる。
【００１４】
さらに、タイヤ側装置は、車両の複数のタイヤにそれぞれ搭載され、交代で路面状態判定に使用されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の路面状態判定装置は、空気圧検出手段、路面状態判定手段、無線送信部、無線受信部、及び間隔設定手段を備え、空気圧検出値が閾値を越えて変化したときに、検出間隔及び無線通信間隔を車両の車速に対応した設定に変更する。したがって、空気圧検出値の変化が閾値以下（すなわち路面状態が良好な状態）であるときに、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応した時間間隔よりも長くして、タイヤ側の空気圧検出手段及び無線送信部の消費電力を小さくできる。また空気圧検出値が閾値を越えて変化すると、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応した時間間隔に変更するので、路面状態の判定に関わるデータを適切に取得でき、路面状態の判定を精度よく行うことができる。
【００１６】
さらに、間隔設定手段が装置始動時に初期検出間隔及び初期無線通信間隔を設定する態様では、空気圧検出値が閾値を越えて変化するまでの間、タイヤ側の消費電力を顕著に小さくできる。
【００１７】
さらに、路面状態判定手段が定常状態を判定し、間隔設定手段が定常状態において車両の車速に対応して設定を変更した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔に設定を変更する態様では、定常状態で検出間隔を車速に対応させつつ無線通信間隔を長くする。ここで、空気圧の変動する振幅及び周期が概ね安定した定常状態は、車両が同一な起伏形状を繰り返す波状路面を走行することで発生する。したがって、波状路面を走行している間であっても、車速に対応した検出間隔で路面状態の判定を精度よく行いつつ、タイヤ側の無線通信に要する消費電力を小さくできる。また、波状路面が不規則な起伏形状に変化した場合、無線通信間隔を車速に対応した設定にして、路面状態の判定を遅滞なくかつ精度よく行うことができる。
【００１８】
さらに、路面状態判定手段が波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定する態様では、波状路面の判定を精度よく行うことができる。加えて、波状路面の判定結果をクルーズ制御やブレーキ制御などに適用して、車両の走行安定性及び安全性を高めることができる。
【００１９】
また、空気圧検出手段と無線送信部と間隔設定手段とからなるタイヤ側装置の態様では、タイヤ側装置で検出間隔及び無線通信間隔の少なくとも一方の設定を変更して消費電力を小さくできる。
【００２０】
さらに、タイヤ側装置が複数のタイヤにそれぞれ搭載されて交代で路面状態判定に使用される態様では、既存のタイヤ空気圧監視システムに若干の変更を加えるだけでタイヤ側装置を共用できるので、総合的な装置コストが低廉になる。また、複数のタイヤ側装置が交代で使用されるので、それぞれに内蔵された電池の消耗度合いが揃い、電池交換のメンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の路面状態判定装置を説明する構成図である。
【図２】第１実施形態の路面状態判定装置の動作を説明するフローチャートの図である。
【図３】良好な路面の一例である乾燥したアスファルト路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値の変化の波形図である。
【図４】波状路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値の変化の波形図である。
【図５】第２実施形態の路面状態判定装置を説明する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１実施形態の路面状態判定装置１について、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の路面状態判定装置１を説明する構成図である。路面状態判定装置１は、車両のいずれかのタイヤ２に搭載されたタイヤ側装置３と、車両に搭載された車両側装置４とで構成されている。
【００２３】
タイヤ側装置３は、タイヤ２の内部に搭載されており、タイヤ２とともに回転する。図示されるように、タイヤ側装置３は、空気圧センサ３１、温度センサ３２、無線通信部３３、及び制御演算部３４などで構成されている。タイヤ側装置３は、既存のタイヤ空気圧監視システムに用いられるタイヤ側装置に若干の変更を加えて実現できる。変更を加える箇所としては、制御演算部３４のソフトウェアの機能変更や、空気圧センサ３１の検出間隔及び無線通信部３３の無線通信間隔の変更などを例示でき、これらに限定されない。
【００２４】
空気圧センサ３１は空気圧検出手段の一部に相当し、制御演算部３４からの検出指令にしたがって、タイヤ２内部の空気圧を検出し、Ａ／Ｄ変換後の空気圧Ｐ０の検出信号を制御演算部３４に送出する。温度センサ３２は、制御演算部３４からの検出指令にしたがって、タイヤ２内部の空気温度を検出し、Ａ／Ｄ変換後の空気温度Ｔ０の検出信号を制御演算部３４に送出する。
【００２５】
無線通信部３３は、本発明の無線送信部に相当し、制御演算部３４からの通信制御指令にしたがって、車両側装置４の無線通信部４１との間で無線通信によるデータ伝送を行う。無線通信部３３は、温度補正後の空気圧検出値Ｐ１を無線信号に変換して無線送信する。これに加えて、無線通信部３３は、路面状態判定ＥＣＵ４２から出力され車両側装置４の無線通信部４を介して送信される通信制御指令を受信し、制御演算部３４へとデータ伝送する。つまり、無線通信部３３は、双方向通信機能を有している。２つの無線通信部３３、４１の間の無線通信方式は、特に限定されない。
【００２６】
制御演算部３４は、マイコン及び記憶部を内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御演算部３４は、空気圧センサ３１及び温度センサ３２に検出指令を送出した後に、空気圧Ｐ０及び空気温度Ｔ０の検出信号を受け取り、記憶部に記憶する。そして、空気圧Ｐ０を空気温度Ｔ０で補正して、基準温度における空気圧検出値Ｐ１を取得する。したがって、空気圧センサ３１、温度センサ３２、及び制御演算部３４の温度補正演算機能の組合せにより、本発明の空気圧検出手段が構成されている。
【００２７】
制御演算部３４は、さらに、本発明の間隔設定手段を含んでいる。つまり、制御演算部３４は、空気圧センサ３１及び温度センサ３２に検出指令を送出する検出間隔の設定を路面状態判定ＥＣＵ４２の通信制御指令に基づいて可変する。かつ、制御演算部３４は、路面状態判定ＥＣＵ４２からの通信制御指令に基づいて無線通信部３３の無線通信間隔の設定を可変する。制御演算部３４は、無線通信部３３、４１を介して車両側装置４の路面状態判定ＥＣＵ４２と協業し、これによって検出間隔及び無線通信間隔を可変に制御する。制御演算部３４の間隔設定手段としての詳細な設定機能は、後で図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２８】
空気圧の検出間隔に対して無線通信間隔を同程度の長さに設定した場合、無線通信部３３は空気圧検出値Ｐ１を取得するたびに無線送信する。この場合、車両側装置４への無線通信によるデータ伝送の遅れを小さくできる。また、空気圧検出手段に検出ロスが少なくなるため効率よく路面状態を検出することが出来る。一方、空気圧の検出間隔に対して無線通信間隔を長く設定した場合、無線通信部３３は制御演算部３４の記憶部で記憶した複数の空気圧検出値Ｐ１をまとめて無線送信することができる。この場合、無線通信に必要な消費電力を小さくできる。
【００２９】
また、タイヤ側装置３には、電源用電池が交換可能に内蔵されている。電源用電池には、一般的なボタン電池を用いることができる。電源用電池は、空気圧センサ３１、温度センサ３２、無線通信部３３、及び制御演算部３４に共通な電源である。
【００３０】
車両側装置４は、車両に搭載されており、無線通信部４１及び路面状態判定ＥＣＵ４２などで構成されている。車両側装置４は、繰り返し充電の可能な車載バッテリを電源としており、タイヤ側装置３と異なって電池交換を考慮する必要がない。車両側装置４は、既存のタイヤ空気圧監視システムに用いられる車両側装置に若干の変更を加えて実現できる。変更を加える箇所としては、空気圧監視ＥＣＵに路面状態判定ＥＣＵ４２の機能を付加することを例示でき、これに限定されない。
【００３１】
無線通信部４１は、本発明の無線受信部に相当し、路面状態判定ＥＣＵ４２からの通信制御指令にしたがって、タイヤ側装置３の無線通信部３３との間で無線通信によるデータ伝送を行う。無線通信部４１は、温度補正後の空気圧検出値Ｐ１に相当する無線信号を受信する。これに加えて、無線通信部４１は、路面状態判定ＥＣＵ４２から通信制御信号をタイヤ側装置３の制御演算部３４へとデータ伝送する役割も担っている。つまり、無線通信部４１は、双方向通信機能を有している。
【００３２】
路面状態判定ＥＣＵ４２は、マイコン及び記憶部を内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置であり、本発明の路面状態判定手段を含んでいる。図示されるように、路面状態判定ＥＣＵ４２は、車内ネットワーク５（例えば、ＣＡＮ）に接続されており、車載の他の電子制御装置（ＥＣＵ）に連携している。路面状態判定ＥＣＵ４２は、車内ネットワーク５を介して、車速Ｖの情報を取得する。車速Ｖの情報は、２つの無線通信部４１、３３を介して制御演算部３４へ無線通信伝送されて共有される。
【００３３】
路面状態判定ＥＣＵ４２は、まず、無線通信部３３で受け取った空気圧検出値Ｐ１に基づいて、時間的に変動する空気圧Ｐ（ｔ）の振幅Ｐｗ及び周期Ｔを演算する。振幅Ｐｗは空気圧Ｐ（ｔ）の最大値及び最小値から演算される。周期Ｔは空気圧Ｐ（ｔ）の最大値及び最小値の検出間隔を基に演算される。
【００３４】
本実施形態は、路面状態が波状路面であると判定した場合は路面状態判定装置１の消費電力を抑えることができる。ここでの波状路面とは、起伏形状が６００〜８００ｍｍ程度のピッチで繰り返される路面状態を想定している。路面状態判定ＥＣＵ４２は、この繰り返しピッチを走行する時間以内に検出される空気圧Ｐ（ｔ）の最大値及び最小値から振幅Ｐｗ及び周期Ｔを演算する。したがって、本発明の間隔設定手段が車速に応じて検出間隔及び無線通信間隔を変更するときは、車速が増減しても繰り返しピッチ内で得られる空気圧検出値Ｐ１の検出数を変動させないように、空気圧の検出間隔及び無線通信間隔を変更する。なお、空気圧Ｐ（ｔ）の最大値及び最小値の算出範囲はこの限りではない。
【００３５】
路面状態判定ＥＣＵ４２は、次に、振幅Ｐｗ及び周期Ｔに基づいて車両が走行している路面の路面状態を判定する。複数の振幅Ｐｗ及び周期Ｔを演算することで、車両が走行している路面の状態が起伏形状を繰り返す波状路面になっているか否かを判定できる。
【００３６】
ところで、波状路面の起伏高さと空気圧Ｐ（ｔ）の振幅Ｐｗとの間には因果関係がある。この因果関係を予め実験やシミュレーションなどによって求めておけば、本第１実施形態の路面状態判定ＥＣＵ４２は、空気圧Ｐ（ｔ）から演算された振幅Ｐｗに予め設定された係数を乗算することで波状路面の起伏高さを判定できる。また、空気圧Ｐ（ｔ）から演算された周期Ｔに車速を乗算することで波状路面の起伏ピッチ長を判定できる。
【００３７】
波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長の判定方法はこの限りではなく、例えば一覧表形式のマップとして路面状態判定ＥＣＵ４２の内部に記憶しておくことができる。路面状態判定ＥＣＵ４２は、このマップを用いて起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定してもよい。
【００３８】
次に、第１実施形態の路面状態判定装置１の動作について説明する。図２は、第１実施形態の路面状態判定装置１の動作を説明するフローチャートである。まず、イグニッションスイッチがオン操作されると、車両側装置４は電源が投入されて始動する。ステップＳ１で、車両側装置４は始動した旨をタイヤ側装置３へ無線通信によりデータ伝送する。これに応じて、タイヤ側装置３の間隔設定手段は、空気圧を検出する初期検出間隔、及び無線通信を行う初期無線通信間隔を設定する。初期検出間隔及び初期無線通信間隔は、互いに同程度の長さで秒オーダ程度に定められており、タイヤ側装置３が動作するときの最も長い時間間隔である。
【００３９】
ステップＳ２〜Ｓ３の間は、車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面を走行しているときの動作である。ステップＳ２で、空気圧検出手段は、設定された検出間隔で空気圧検出値Ｐ１を取得する。車両側装置４が始動した直後のステップＳ２では、最も長い時間間隔で初期検出間隔が設定されている。また、ステップＳ１３から戻った後のステップＳ２では、ステップＳ１３で設定された時間間隔で検出間隔及び無線通信間隔が設定されている。空気圧検出手段が取得した空気圧検出値Ｐ１は、無線通信部３３の無線送信ごとに１データずつ車両側装置４に無線通信伝送される。
【００４０】
ステップＳ３で、車両側装置４の路面状態判定ＥＣＵ４２は、空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを越えて変化したか否かを判定する。本実施形態の閾値ΔＰは、路面状態の判定に必要となる値であり、いわゆる絶対値である。検出した空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを超えたときに路面状態の変化ありと判断してステップＳ４に進む。また、検出した空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰ以内であれば、路面状態の変化なしと判断してステップＳ２に戻る。なお、閾値ΔＰを絶対値とする態様に限定されるものではなく例えば、所定変化量を用いることができる。所定変化量を用いた場合は、前回までの所定期間における空気圧検出値の平均値と今回の空気圧検出値との差が閾値ΔＰを越えているか否か判定することができる。
【００４１】
ステップＳ４〜Ｓ９の間は、空気圧検出値Ｐ１が変動して、車両が走行している路面の路面状態が変化しているときの動作である。ステップＳ４で、路面状態判定ＥＣＵ４２は車速Ｖの情報を取得し、間隔設定手段と車速Ｖの情報を共有する。次のステップＳ５で、間隔設定手段は、車速Ｖに対応した検出間隔及び無線通信間隔の設定に変更する。定性的には、車速Ｖの増加に対応して検出間隔及び無線通信間隔を短く設定する。さらに、定量的には、車速Ｖに概ね反比例した検出間隔及び無線通信間隔の設定に変更することが好ましい。これにより、路面上の測定点のピッチを概ね一定に保ち、路面状態判定の精度を確保できる。
【００４２】
ステップＳ６で、空気圧検出手段は、車速Ｖに対応して設定された検出間隔で空気圧検出値Ｐ１を取得する。取得した空気圧検出値Ｐ１は、車両側装置４へ無線通信によりデータ伝送される。次のステップＳ７で、路面状態判定ＥＣＵ４２は、取得した空気圧検出値Ｐ１から振幅Ｐｗ及び周期Ｔを演算する。より具体的には、振幅Ｐｗは空気圧検出値Ｐ１の最大値及び最小値から演算され、周期Ｔは空気圧検出値Ｐ１の最大値及び最小値の検出間隔を基に演算される。ステップＳ８で、路面状態判定ＥＣＵ４２は、今回演算した周期Ｔを前回演算した周期と比較する。具体的には、今回演算した周期Ｔから前回演算した周期を減算して周期変化量を演算し、ステップＳ９に進む。
【００４３】
ステップＳ９で、路面状態判定ＥＣＵ４２は、周期変化量が所定量以下であるか否かを判定する。周期変化量が所定量以下のとき、路面の起伏形状が周期的に変化する波状路面と判定でき、ステップＳ１０に進む。周期変化量が所定量を越えているとき、起伏形状が不規則に変化している路面または起伏の少ない良好な路面と判定し、ステップＳ４に戻る。初回のステップＳ９では、空気圧Ｐ（ｔ）の変動の今回演算した周期Ｔと前回演算した周期とが揃っていないので、無条件でステップＳ４に戻ることになる。
【００４４】
なお、前回演算した周期とは本発明の以前の周期に相当する。ステップＳ８では今回演算した周期と前回演算した周期とを比較しているがこれに限定されない。例えば、空気圧Ｐ（ｔ）の変動が繰り返して継続しているときに、前回以前の周期は複数個あり、それぞれの周期で演算した周期の平均値を「以前の周期」として用いるようにしてもよい。また、周期Ｔだけでなく、振幅Ｐｗが変化した振幅変化量を併用してもよい。この場合、路面状態判定ＥＣＵ４２は、ステップＳ８で今回演算した振幅Ｐｗから前回演算した振幅を減算して振幅変化量を演算し、ステップＳ９で周期変化量及び振幅変化量の少なくとも一方が所定量を越えているとき、ステップＳ４に戻る。
【００４５】
ステップＳ１０〜Ｓ１２の間は、車両が波状路面を走行しているときの動作である。ステップＳ１０で、ステップＳ７にて演算された振幅Ｐｗ及び周期Ｔから波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定する。次のステップＳ１１で、間隔設定手段は、検出間隔と比べて無線通信間隔を長く設定する。このときの無線通信間隔は、初期無線通信間隔と同じでもよく、異なっていてもよい。また、無線通信間隔を波状路面の起伏高さを判定できる時間間隔に設定してもよい。検出間隔に対して無線通信間隔が長くなるが、本実施形態では無線通信される空気圧検出値は１データなので、最新の空気圧検出値が路面状態判定ＥＣＵ４２へ無線通信によりデータ伝送される。なお、制御演算部３４で空気圧検出値を記憶し、１回の無線通信で複数の空気圧検出値を無線通信によりデータ伝送することもできる。
【００４６】
次のステップＳ１２で、路面状態判定ＥＣＵ４２は、空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを越えて変化しているか否かを判定する。変化がある場合、波状路面が続く定常状態であると判断し、もしくは波状路面が終了して空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを超えている路面であると判断して、ステップＳ７に戻る。変化が無い場合、波状路面が終了して起伏高さの変化が小さい良好な路面に進入したと判断できる。波状路面が終了したと判断した後、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、ステップＳ５で変更した検出間隔よりも長い時間間隔に検出間隔を設定して、ステップＳ２に戻る。このときの長い検出間隔は、初期検出間隔と同じでもよく、異なっていてもよい。
【００４７】
以上の動作を要約すると次のようになる。すなわち、車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面を走行している間は、ステップＳ２〜Ｓ３を長い時間間隔で空気圧の検出及び無線送信を繰り返し、路面に起伏が生じて空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを越えるとステップＳ４に進む。車両が不規則な起伏形状の路面を走行している間は、ステップＳ４〜Ｓ９を車速に対応した短い時間間隔で空気圧検出及び無線通信を繰り返す。そして、同一な起伏形状が繰り返される波状路面であることが判明するとステップＳ１０に進む。波状路面を走行している間は、ステップＳ７〜Ｓ１２を車速に対応した検出間隔とステップＳ５で設定される無線通信間隔よりも長い無線通信間隔で空気圧検出及び無線通信を繰り返す。波状路面が終わって車両が不規則な起伏形状の路面に進入すると、ステップＳ９からステップＳ４に戻る。また、波状路面が終わって車両が起伏高さの変化が小さい良好な路面に進入すると、ステップＳ１２からステップＳ１３を経由してステップＳ２に戻る。
【００４８】
次に、第１実施形態の路面状態判定装置１における実際の波形について例示説明する。図３は、良好な路面の一例である乾燥したアスファルト路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値Ｐ１の変化の波形図である。また、図４は、波状路面を車両が走行しているときのタイヤの空気圧検出値Ｐ１の変化の波形図である。図３及び図４で、横軸は時間、縦軸は空気圧検出値Ｐ１である。
【００４９】
図３の良好な路面では、空気圧検出値Ｐ１は、時折わずかに変化する程度で概ね一定となっている。したがって、図２のフローチャートのステップＳ２〜Ｓ３は、長い時間間隔で空気圧検出及び無線通信が繰り返される。
【００５０】
一方、図４では、時刻ｔ１に車両が波状路面に進入し、以降は空気圧検出値Ｐ１が正弦波状に変化している。また、空気圧検出値Ｐ１は、時刻ｔ２に閾値ΔＰを越えて増加している。したがって、空気圧検出及び無線通信は、時刻ｔ２まではステップＳ２〜Ｓ３が長い時間間隔で繰り返され、時刻ｔ２以降はステップＳ４〜Ｓ９が車速に対応した時間間隔で繰り返される。さらに、時刻ｔ３までに２つの周期Ｔ１、Ｔ２が演算され、これらが互いに概ね等しいと（Ｔ１≒Ｔ２）、波状路面であることが判明する。したがって、時刻ｔ３以降はステップＳ７〜Ｓ１２で設定した検出間隔とステップＳ５で設定した無線通信間隔よりも長い無線通信間隔とで空気圧検出及び無線通信が繰り返される。
【００５１】
第１実施形態の路面状態判定装置１によれば、空気圧検出値Ｐ１の変化が閾値ΔＰ未満で路面状態が良好であるときに、検出間隔及び無線通信間隔の設定を長くして、タイヤ側装置３の消費電力を小さくできる。特に、装置始動時に最も長い初期検出間隔及び初期無線通信間隔を設定するので、タイヤ側装置３の消費電力を顕著に小さくできる。また空気圧検出値Ｐ１が閾値ΔＰを越えて変化すると、検出間隔及び無線通信間隔の設定を車速に対応して変更するので、路面状態の判定に関わるデータを適切に取得でき、路面状態の判定を精度よく行うことができる。
【００５２】
さらに、車両が波状路面を走行して空気圧検出値Ｐ１が周期的に変化する定常状態では、空気圧の検出間隔を車速に応じた時間間隔に設定し、無線通信間隔の設定をステップＳ５で設定した無線通信間隔よりも長く変更する。したがって、波状路面を走行している間であっても、車速に対応した検出間隔で路面状態の判定を精度よく行いつつ、タイヤ側装置３の無線通信に要する消費電力を小さくできる。また、不規則な起伏形状に変化した場合、遅滞なく無線通信間隔を車速に対応した設定にして、路面状態の判定を精度よく行うことができる。
【００５３】
さらに、路面状態判定手段が波状路面の起伏高さ及び起伏ピッチ長を判定するので、波状路面の判定を精度よく行うことができる。加えて、車内ネットワーク５を介して、波状路面の判定結果をクルーズ制御ＥＣＵやブレーキ制御ＥＣＵなどに提供できるので、車両の走行安定性及び安全性を高めることができる。
【００５４】
次に、第２実施形態の路面状態判定装置１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図５は、第２実施形態の路面状態判定装置１Ａを説明する構成図である。第２実施形態の路面状態判定装置１Ａは、既存のタイヤ空気圧監視システムに一体的に組み込まれている。
【００５５】
第２実施形態では、車両の４つのタイヤ２にそれぞれ、タイヤ側装置３Ａ〜３Ｄが搭載されている。４個のタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄは、第１実施形態のタイヤ側装置３と同一構成であり、各無線送信部３３には個体認識用の互いに異なるＩＤコードが付与されている。各タイヤ側装置３Ａ〜３Ｄは、空気圧監視及び路面状態判定の用途に共用で使用される。
【００５６】
一方、車両側装置４Ａは、無線通信部４５及び空気圧監視ＥＣＵ４６などで構成されている。無線通信部４５は、４個のタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄに対して１：４の一斉無線送信、及びＩＤコードを指定しての１：１の対向無線通信を行えるようになっている。空気圧監視ＥＣＵ４６には、空気圧を監視する基本機能に加えて、第１実施形態の路面状態判定ＥＣＵ４２の機能が付加されている。さらに、空気圧監視ＥＣＵ４６は、路面状態判定に使用するタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄを交代で指定するようになっている。タイヤ側装置３Ａ〜３Ｄの交代は、例えば、車両が所定時間だけ走行した時期に行うようにする。
【００５７】
上述した第２実施形態の路面状態判定装置１Ａは、タイヤ空気圧監視システムの一部として動作する。すなわち、イグニッションスイッチがオン操作されて車両側装置４Ａが始動すると、空気圧監視ＥＣＵ４６は、４個のタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄから長い時間間隔で空気圧検出値Ｐ１を取得して空気圧を監視する。これに並行して、空気圧監視ＥＣＵ４６は、指定した特定のタイヤ側装置から、可変の検出間隔及び無線通信間隔で空気圧検出値Ｐ１を受け取り、路面状態判定用に使用する。
【００５８】
第２実施形態の路面状態判定装置１Ａによれば、既存のタイヤ空気圧監視システムに若干の変更を加えるだけでタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄを共用できるので、総合的な装置コストが低廉になる。また、４個のタイヤ側装置３Ａ〜３Ｄは、空気圧監視用に揃って使用されるとともに、路面状態判定用に交代で使用されるので、それぞれに内蔵された電源用電池の消耗度合いが揃い、電池交換のメンテナンスが容易になる。
【００５９】
なお、第１実施形態で、タイヤ側装置３の制御演算部３４が間隔設定手段を含み、車両側装置４の路面状態判定ＥＣＵ４２が路面状態判定手段を含むものとしたが、これに限定されない。すなわち、間隔設定手段及び路面状態判定手段はソフトウェアで実現された機能手段であり、タイヤ側及び車両側のどちらに配置されても構わないし、タイヤ側及び車両側で機能分担するようにしてもよい。これに対応して、無線通信により伝送されるデータの種類も変化する。
【００６０】
また、第１実施形態で、路面状態判定ＥＣＵ４２は、空気圧Ｐ（ｔ）が変動する単一の振幅Ｐｗ及び単一の周期Ｔを演算するとしたが、これに限定されない。すなわち、フーリエ解析による周波数スペクトラムの演算やその他の演算手法を用いて、波状路面以外の路面状態を判定するようにしてもよい。本発明は、その他さまざまな変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ：路面状態判定装置
２：タイヤ
３、３Ａ〜３Ｄ：タイヤ側装置    ３１：空気圧センサ
３２：温度センサ    ３３：無線通信部（無線送信部）    ３４：制御演算部
４、４Ａ：車両側装置
４１：無線通信部（無線受信部）    ４２：路面状態判定ＥＣＵ
４５：無線通信部（無線受信部）    ４６：空気圧監視ＥＣＵ
５：車内ネットワーク
ΔＰ：閾値    Ｔ、Ｔ１、Ｔ２：周期
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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