(57)【要約】【課題】トリガ機などの追加の設備や２軸のＧセンサを必要とせず、搭載位置の制約も少なく、通信仕様の複雑化を招かなくても、的確に車輪位置検出を行うことができるようにする。【解決手段】センサ送信機２自身で、車輪５ａ〜５ｄに対するＧセンサ２２の取り付けの傾斜角度θsetを演算し、計算２次関数と計算１次関数および実測２次関数と実測１次関数に基づいて、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを推定する。そして、その推定結果および実効タイヤ半径に基づいて、受信機３側で各センサ送信機２が両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定する。これにより、センサ送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定することが可能となる。【選択図】図１
2018111386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体（６）に対してタイヤを備えた４つの車輪（５ａ〜５ｄ）が取り付けられた車両（１）に適用される車輪位置検出装置であって、
４つの前記車輪それぞれに備えられ、４つの前記車輪それぞれの径方向に対して周方向に任意の角度ずらした方向を検出方向として加速度を検出する加速度センサ（２２）と、前記加速度センサで検出した加速度に基づいて車輪位置検出を行い、該車輪位置検出の結果を示すデータを格納したフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）とを有するセンサ送信機（２、２ａ〜２ｄ）と、
前記車体側に設けられ、受信アンテナ（３１）を介して前記センサ送信機から送信されたフレームを受信する受信部（３２）と、受信した前記フレームから得られる車輪位置検出の結果を示すデータに基づいて、前記フレームを送信してきた前記センサ送信機が４つの前記車輪うちの右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定する第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
前記第１制御部は、
前記加速度センサで検出した加速度に基づいて、前記加速度センサが前記径方向に対して周方向にずらされた前記任意の角度に相当する傾斜角度（θset）を演算し、前記車輪に対して前記傾斜角度で前記加速度センサが取り付けられている場合における加速度の計算値の振幅の中央値を２次関数で近似した計算２次関数と、前記加速度の計算値の微分値の中央値を１次関数で近似した計算１次関数と、前記加速度センサで実際に検出される値の振幅の中央値を２次関数で近似した実測２次関数と、前記加速度センサで実際に検出される値の微分値を１次関数で近似した実測１次関数とに基づいて、該第１制御部が備えられた前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記右車輪と前記左車輪のいずれであるかを推定しており、
前記実測２次関数における２次の項の係数をＣ１、１次の項をＣ２、定数項をＣ３として、前記実測１次関数中の２点における中央値および該中央値となる時間に基づいて前記Ｃ１および前記Ｃ２を算出すると共に、算出された前記Ｃ１および前記Ｃ２と前記実測２次関数中の１点における中央値および該中央値となる時間に基づいて前記Ｃ３を算出し、
前記車体の加速度をａ、車速の初速度をｖ0、前記傾斜角度をθset、前記車両が加速中であるか減速中であるかを示す加減速指示値をＢ、前記加速度センサの検知結果から重力加速度成分と遠心加速度成分を取り除いた方向比例成分をＤとし、前記ｖ0の符号を正として、前記Ｂの関係式であるＢ＝Ｃ２／Ｃ１＝ｖ0／ａに加えて算出した前記Ｃ１および前記Ｃ２に基づいて前記ａの符号が正か負のいずれであるかを判定すると共に、前記Ｄの関係式であるＤ＝−（Ｃ２／２Ｃ１）2＋Ｃ３／Ｃ１に加えて算出した前記Ｃ１と前記Ｃ２および前記Ｃ３に基づいて前記Ｄを算出し、前記θsetから算出されるｔａｎθsetの符号と前記ａと前記Ｄの符号が同じであるか否かに基づいて、前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記右車輪と前記左車輪のいずれであるかを推定する車輪位置検出装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、
前記ｔａｎθsetの符号が正である場合において、前記ａと前記Ｄの符号が同じであれば、前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記右車輪と推定し、前記ａと前記Ｄの符号が異なっていれば、前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記左車輪と推定し、
前記ｔａｎθsetの符号が負である場合において、前記ａと前記Ｄの符号が異なっていれば、前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記右車輪と推定し、前記ａと前記Ｄの符号が同じであれば、前記センサ送信機自身が取り付けられたのが前記左車輪と推定する請求項１に記載の車輪位置検出装置。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記加速度センサで検出した加速度に基づいて車速が一定速度であることを検出したときに、前記傾斜角度の演算を行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪位置検出装置。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記計算２次関数における２次の項の係数と前記実測２次関数における２次の項の係数より実効タイヤ半径に関係する値（ａ／ｒｗ）を演算し、該実効タイヤ半径に関係する値のデータを前記フレームに格納すると共に送信し、
前記第２制御部は、前記フレームに格納された前記実効タイヤ半径に関係する値のデータに基づいて、前記センサ送信機のうち前記右車輪に取り付けられたと特定したもの同士の前記実効タイヤ半径を大小比較することで、前記実効タイヤ半径が小さい方のデータを送信してきた前記センサ送信機を右前輪（５ａ）に取り付けられたものと特定すると共に、前記実効タイヤ半径が大きい方のデータを送信してきた前記センサ送信機を右後輪（５ｃ）に取り付けられたものと特定し、さらに、前記センサ送信機のうち前記左車輪に取り付けられたと特定したもの同士の前記実効タイヤ半径を大小比較することで、前記実効タイヤ半径が小さい方のデータを送信してきた前記センサ送信機を左前輪（５ｂ）に取り付けられたものと特定すると共に、前記実効タイヤ半径が大きい方のデータを送信してきた前記センサ送信機を左後輪（５ｄ）に取り付けられたものと特定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、前記加速度センサの検出した加速度に基づいて加速中および減速中の前記実効タイヤ半径に関係する値を記憶し、加速中および減速中における前記実効タイヤ半径に関係する値の絶対値を比較し、加速中の値の方が減速中の値よりも小さければ、該第１制御部を備える前記センサ送信機が前輪に取り付けられていると判定し、加速中の値の方が減速中の値よりも小さければ、該第１制御部を備える前記センサ送信機が後輪に取り付けられていると判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置に用いられることを特徴とするセンサ送信機。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置を含むタイヤ空気圧検出装置であって、
前記送信機は、４つの前記車輪それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、前記第１制御部によって前記センシング部の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納して、当該フレームを前記受信機に送信し、
前記受信機は、前記第２制御部にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、４つの前記車輪それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を検出することを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出するセンサ送信機や車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤ空気圧の検出を行うタイヤ空気圧検出装置に適用すると好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤ空気圧検出装置（以下、ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring Systemという）の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのＴＰＭＳでは、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられたセンサ送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび受信機が備えられており、センサからの検出信号がセンサ送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われる。
【０００３】
このようなダイレクト式のＴＰＭＳでは、データ送信を行うセンサ送信機がどの車輪に取り付けられたものかを判別できるようにする必要がある。このため、例えば下記の（１）〜（６）に示すような様々な方法によって、センサ送信機が取り付けられた車輪を検出する車輪位置検出が行われている。
【０００４】
（１）センサ送信機にトリガ信号の受信機能を持たせ、トリガ信号を受信したときの受信強度を示したデータを受信機側に伝えるという双方向通信を行うことで、車輪位置検出を行っている。具体的には、各センサ送信機から異なる距離となるようにトリガ機を配置し、トリガ機からトリガ信号を出力すると、各センサ送信機でトリガ信号が異なった受信強度で測定されるようにしている。この受信強度の相違に基づいて、車輪位置検出を行っている。
【０００５】
（２）各センサ送信機からの距離が異なる距離となるように車体側の受信機を配置する手法もある。すなわち、センサ送信機が送信するＲＦ（Radio Frequency）信号の信号強度を受信機側で測定し、その測定結果と、各センサ送信機と受信機との間の距離と予め測定しておいた受信強度パターンとの関係に基づいて、車輪位置検出を行うことができる。
【０００６】
（３）センサ送信機に車輪の回転方向と径方向の加速度を検出できる２軸の加速度センサ（以下、Ｇセンサという）を備える手法もある（例えば、特許文献１参照）。車輪の回転方向で各軸のＧセンサの検出信号の位相差が変わることから、受信機でその位相差を比較することにより送信機が左右いずれの車輪に取り付けられたものであるかを判別し、車輪位置検出を行っている。
【０００７】
（４）操舵輪の方が従動輪よりも移動距離が長くなることを利用して、前後輪のいずれに設置されたセンサ送信機であるかを特定するという車輪位置検出の手法もある。回転するタイヤの遠心力が車輪速度に比例することから、Ｇセンサによって検出した車輪の遠心力を積分することでタイヤの移動距離と比例する値を生成する。この値を受信機が受け取り、タイヤの移動距離が長い方を操舵輪、短い方を従動輪と判定している。
【０００８】
（５）アンチロックブレーキ（以下、ＡＢＳという）制御に用いている車輪速度センサの歯車情報を用いて車輪位置検出を行う手法もある。具体的には、センサ送信機に備えたＧセンサの加速度検知信号に基づいて車輪が所定の回転位置（回転角度）になったことを検出し、車輪側からフレーム送信を行わせる。そして、車輪と連動して回転させられる歯車の歯の通過を車輪速度センサで検出し、フレームの受信タイミングでの歯位置が車輪毎にほぼ一定になることを利用して、歯位置のバラツキ幅に基づいて、車輪位置検出を行っている。
【０００９】
（６）受信機でセンサ送信機から送られてくるタイヤ空気圧に関する情報を受信して、タイヤ空気圧の変化を測定すると共に、そのときの車両の加速度を測定し、タイヤ空気圧の変化が車両の加速度に応じた値となることに基づいて車輪位置検出を行う手法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１１１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、（１）の手法では、トリガ機などの追加の設備が必要になるため、装置構成の複雑化を招くし、コスト増にも繋がる。（２）の手法では、受信機、もしくは受信アンテナの搭載位置に制約が発生し、車両適合を加味すると、その搭載位置が更に限定されてしまう。（３）の手法では、２軸のＧセンサという特殊なセンサが必要になる。（４）の手法では、タイヤ径が前後輪で異なっている場合、操舵輪と従動輪との判別が難しく、誤判定を招く。（５）の手法では、ＡＢＳ制御に用いる車輪速度センサの情報を利用するため、車輪位置検出装置、もしくはタイヤ空気圧検出装置との通信仕様が複雑になる。（６）の手法では、タイヤ空気圧の検出精度を出すことが難しいため、精度良い車輪位置検出を行えない。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、トリガ機などの追加の設備や２軸のＧセンサを必要とせず、搭載位置の制約も少なく、通信仕様の複雑化を招かなくても、的確に車輪位置検出を行うことができるセンサ送信機、車輪位置検出装置およびそれを用いたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の車輪位置検出装置では、第１制御部（２３）において、加速度センサ（２２）で検出した加速度に基づいて、加速度センサが径方向に対して周方向にずらされた角度に相当する傾斜角度（θset）を演算し、車輪（５ａ〜５ｄ）に対して傾斜角度で加速度センサが取り付けられている場合における加速度の計算値の振幅の中央値を２次関数で近似した計算２次関数と、加速度の計算値の微分値の中央値を１次関数で近似した計算１次関数と、加速度センサで実際に検出される値の振幅の中央値を２次関数で近似した実測２次関数と、加速度センサで実際に検出される値の微分値の中央値を１次関数で近似した実測１次関数とに基づいて、該第１制御部が備えられたセンサ送信機（２）自身が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを推定する。
【００１４】
すなわち、実測２次関数における２次の項の係数をＣ１、１次の項をＣ２、定数項をＣ３として、実測１次関数中の２点における中央値および該中央値となる時間に基づいてＣ１およびＣ２を算出すると共に、算出されたＣ１およびＣ２と実測２次関数中の１点における中央値および該中央値となる時間に基づいてＣ３を算出する。さらに、車体の加速度をａ、車速の初速度をｖ0、傾斜角度をθset、車両が加速中であるか減速中であるかを示す加減速指示値をＢ、加速度センサの検知結果から重力加速度成分と遠心加速度成分を取り除いた方向比例成分をＤとし、ｖ0の符号を正として、Ｂの関係式であるＢ＝Ｃ２／Ｃ１＝ｖ0／ａに加えて算出したＣ１およびＣ２に基づいてａの符号が正か負のいずれであるかを判定すると共に、Ｄの関係式であるＤ＝−（Ｃ２／２Ｃ１）2＋Ｃ３／Ｃ１に加えて算出したＣ１とＣ２およびＣ３に基づいてＤを算出する。そして、θsetから算出されるｔａｎθsetの符号とａとＤの符号が同じであるか否かに基づいて、センサ送信機自身が取り付けられたのが右車輪と左車輪のいずれであるかを推定する。
【００１５】
このように、センサ送信機自身で、傾斜角度を演算し、この傾斜角度に加えて計算２次関数や計算１次関数および実測２次関数や実測１次関数に基づいて、右車輪と左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを推定している。このような車輪位置検出手法においては、トリガ機などの追加の設備が必要にならず、装置構成の複雑化、コスト増を防ぐことができる。また、受信機、もしくは受信アンテナの搭載位置の制約も少ない。また、２軸のＧセンサという特殊なセンサを必要としない。さらに、操舵輪と従動輪との判別も可能である。そして、ＡＢＳ制御に用いる車輪速度センサの情報を利用しないため、通信仕様の複雑化を招くこともないし、タイヤ空気圧の検出精度が要求されることなく精度良い車輪位置検出を行うことが可能となる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態にかかる第１実施形態における車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示す図である。
【図２Ａ】送信機のブロック構成を示した図である。
【図２Ｂ】受信機のブロック構成を示した図である。
【図３】車両の右側面から見たＧセンサを内蔵する送信機のある時点での車軸周りの存在角度θを示した図である。
【図４】車両の外側から見たときの車輪に対するＧセンサの取り付けの傾斜角度θsetを示した図である。
【図５】車輪の回転に伴って振幅する加速度Ａsens（ｔ）の振幅の中央値とそれを２次関数近似したときの関係を示した図である。
【図６】車両の諸条件を示した図表である。
【図７】右前輪および右後輪に取り付けられたセンサ送信機のＧセンサの計測値ａsensの波形を示した図である。
【図８Ａ】左右前輪に取り付けられたセンサ送信機のＧセンサの検出信号に基づいて加速度ａを測定したときの波形図である。
【図８Ｂ】左右後輪に取り付けられたセンサ送信機のＧセンサの検出信号に基づいて加速度ａを測定したときの波形図である。
【図９Ａ】左右前輪に取り付けられたセンサ送信機のＧセンサの検出信号に基づいて加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを測定したときの波形図である。
【図９Ｂ】左右後輪に取り付けられたセンサ送信機のＧセンサの検出信号に基づいて加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを測定したときの波形図である。
【図１０Ａ】右前輪の加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの波形とその中央値を直線近似したときの様子を示す図である。
【図１０Ｂ】左前輪の加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの波形とその中央値を直線近似したときの様子を示す図である。
【図１０Ｃ】右後輪の加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの波形とその中央値を直線近似したときの様子を示す図である。
【図１０Ｄ】左後輪の加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの波形とその中央値を直線近似したときの様子を示す図である。
【図１１Ａ】右前輪の実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を示す図である。
【図１１Ｂ】左前輪の実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を示す図である。
【図１１Ｃ】右後輪の実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を示す図である。
【図１１Ｄ】左後輪の実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すタイヤ空気圧検出装置に車輪位置検出装置としての機能を持たせたものについて説明するが、車輪位置検出装置のみの構成としても良い。なお、図１の紙面上下方向が車両１の前後方向、紙面左右方向が車両１の左右方向に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。
【００２０】
図１に示すように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、センサ送信機２、受信機３および表示器４を備えて構成されている。
【００２１】
図１に示すように、センサ送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるものであり、本実施形態の場合、４つの車輪５ａ〜５ｄそれぞれにセンサ送信機２ａ〜２ｄが備えられている。センサ送信機２ａ〜２ｄは、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示すタイヤ空気圧に関する情報をフレーム内に格納してＲＦ送信する。一方、受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられる。受信機３は、センサ送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームをＲＦ受信すると共に、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことで車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行う。図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、センサ送信機２ａ〜２ｄおよび受信機３の構成について説明する。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、センサ送信機２は、センシング部２１、Ｇセンサ２２、マイクロコンピュータ２３、送信部２４、電池２５および送信アンテナ２６を備えた構成となっており、電池２５からの電力供給に基づいて各部が駆動される。
【００２３】
センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサ２１ａや温度センサ２１ｂを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力する。Ｇセンサ２２は、一方向の加速度を検出するものである。本実施形態においては、Ｇセンサ２２にて、各車輪５ａ〜５ｄの径方向、つまり、周方向に対する法線方向に対して周方向に任意の角度ずらした方向の加速度が検出されるように、Ｇセンサ２２の取り付け角度を調整している。これについては、後述する。
【００２４】
マイクロコンピュータ２３は、第１制御部に相当する制御部などを備えた周知のもので、制御部内のメモリに記憶されたプログラムに従って、車輪位置検出処理やタイヤ空気圧検出処理を含む所定の処理を実行する。制御部内のメモリには、各センサ送信機２ａ〜２ｄを特定するためのセンサ送信機固有の識別情報と自車両を特定するための車両固有の識別情報とを含む個別のＩＤ情報が格納されている。また、制御部内のメモリには、車輪位置検出に用いるデータとして、例えばセンサ送信機２が取り付けられた車輪のリム径が記憶されている。リム径については、センサ送信機２の製造時にメモリに記憶しておいても良いし、車輪５ａ〜５ｄへの装着時に、通信機器を用いて自動車整備工場などで書き込むようにしても良い。勿論、センサ送信機２と受信機３との間で双方向通信が行える形態とされている場合には、ユーザが表示器４を操作することなどによって受信機３を介してリム径のデータが制御部内のメモリに記憶されるようにしても良い。
【００２５】
マイクロコンピュータ２３は、センシング部２１からのタイヤ空気圧に関する検出信号を受け取り、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、そのタイヤ空気圧に関する情報を各センサ送信機２ａ〜２ｄのＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。また、マイクロコンピュータ２３は、例えば検出された加速度が所定の閾値を超えたときに走行中と判定し、走行中と判定した後に短周期で加速度サンプリングを行う。そして、マイクロコンピュータ２３は、検出した加速度に基づいて車両１の速度（以下、車速という）が一定速度であることを検出したときに、Ｇセンサ２２の取り付け角度演算を行う。このとき、走行中と判定した後に、一定の時間が経過してから短周期での加速度サンプリングを行うようにすると、車速が安定した状態で行えるため好ましい。さらに、マイクロコンピュータ２３は、Ｇセンサ２２の取り付け角度演算を演算すると、Ｇセンサ２２が検出した実際の加速度に基づいて、センサ送信機２自身が取り付けられているのがどの車輪であるかを推定する。この推定は、減速時に行うと好ましい。すなわち、減速時には短周期での加速度サンプリングにおいて大きな加速度変化を得ることができ、より精度良い車輪位置検出が可能になるため好ましい。ここでは、マイクロコンピュータ２３により、自身のセンサ送信機２の取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを推定している。そして、マイクロコンピュータ２３は、自身のセンサ送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかの推定結果や推定の際に得られた値等を示すデータをタイヤ空気圧に関するデータが格納されたフレームに格納している。なお、このマイクロコンピュータ２３で行われる車輪位置の推定の詳細については後で説明する。
【００２６】
また、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、送信部２４を介して送信アンテナ２６より受信機３に向けて送信している。このフレームを受信機３に向けて送信する処理も、上記プログラムに従って行われる。例えば、所定の送信周期毎に繰り返しフレーム送信を行うようにしている。
【００２７】
送信部２４は、送信アンテナ２６を通じて、マイクロコンピュータ２３から送られてきたフレームを受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たす。送信に使用する電波としては、例えばＲＦ帯の電波を用いている。
【００２８】
電池２５は、マイクロコンピュータ２３などに対して電力供給を行うものであり、この電池２５からの電力供給を受けて、センシング部２１でのタイヤ空気圧に関するデータの収集やＧセンサ２２での加速度検出およびマイクロコンピュータ２３での各種演算などが実行される。
【００２９】
このように構成されるセンサ送信機２ａ〜２ｄは、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。つまり、各車輪５ａ〜５ｄの回転中心からリム径に応じた距離、具体的にはリム径の半分の距離だけ離れた位置にセンサ送信機２ａ〜２ｄが取り付けられている。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、各センサ送信機２ａ〜２ｄに備えられた送信アンテナ２６を通じて、所定の送信タイミングの際にフレームを送信することで、受信機３側にタイヤ空気圧に関する信号を定期送信するようになっている。
【００３０】
一方、受信機３は、受信アンテナ３１と受信部３２および制御部３３を備えた構成とされている。
【００３１】
受信アンテナ３１は、各センサ送信機２から送られてくるフレームを総括的に受け取る１本の共通アンテナとなっており、車体６に固定されている。
【００３２】
受信部３２は、各センサ送信機２から送信されたフレームが受信アンテナ３１で受信されると、それを入力して制御部３３に送る入力部としての機能を果たすものである。
【００３３】
マイクロコンピュータ３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。
【００３４】
まず、マイクロコンピュータ３３は、各センサ送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームを用いて、マイクロコンピュータ３３内のメモリに記憶されたプログラムに従って車輪位置検出処理を実行する。これにより、各センサ送信機２ａ〜２ｄが車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出が行われる。すなわち、各センサ送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームに格納された各センサ送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかの推定結果や推定の際に得られた値等を示すデータを読み出す。そして、マイクロコンピュータ３３は、その推定結果を示すデータに基づいてセンサ送信機２が左右いずれの車輪に取り付けられているかを特定し、さらにや推定の際に得られた値等を示すデータに基づいて前後いずれの車輪に取り付けられているかを特定する。そして、その特定結果に基づいて、各センサ送信機２ａ〜２ｄのＩＤ情報と各センサ送信機２ａ〜２ｄが取り付けられている各車輪５ａ〜５ｄの位置とを関連づけて記憶する。
【００３５】
その後は、マイクロコンピュータ３３は、各センサ送信機２ａ〜２ｄからフレームが送信されてきたときに、そのフレーム内に格納されたＩＤ情報およびタイヤ空気圧に関するデータに基づいて、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行う。このとき、既にＩＤ情報と各センサ送信機２ａ〜２ｄが取り付けられている各車輪５ａ〜５ｄの位置とを関連づけて記憶してあるため、車輪５ａ〜５ｄのいずれであるかを特定して、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行うことができる。
【００３６】
表示器４は、図１に示されるように、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプによって構成される。この表示器４は、例えば受信機３における制御部３３からタイヤ空気圧が低下した旨を示す信号が送られてくると、その旨の表示を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を報知する。
【００３７】
続いて、各センサ送信機２に備えられるＧセンサ２２を用いた車輪位置検出について、図３および図４を用いて説明する。
【００３８】
各センサ送信機２に取り付けられたＧセンサ２２は、センサ送信機２と共に各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられている。以下の説明では、図３のように、Ｇセンサ２２の車軸周りの取り付け角度θについては、車両１の前方を０°とし、右車輪５ａ、５ｃだけでなく左車輪５ｂ、５ｄについても、車両１の右側面から見て、車輪５ａ〜５ｄの中心に対する反時計回りを正とする。また、図４のように、車輪５ａ〜５ｄに対するＧセンサ２２の取り付けの傾斜角度θsetについては、車輪５ａ〜５ｄのいずれについても、車両１の外側から見て、車輪５ａ〜５ｄの径方向を０°とし、反時計方向を正として、Ｇセンサ２２の検出方向のなす角度で表す。
【００３９】
本実施形態では、Ｇセンサ２２の検出方向を車輪５ａ〜５ｄの径方向と平行にするのではなく、径方向に対して任意の傾斜角度θsetが付けられるようにしてＧセンサ２２を車輪５ａ〜５ｄに取り付けている。このような取り付け方としておき、この傾斜角度θsetを推定によって既知としておくことで、各センサ送信機２は、自分自身で、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを推定する。詳細は後述するが、計算から得られる加速度から時間に対する周期成分を取り除き２次関数近似した計算２次関数と加速度微分値から時間に対する周期成分を取り除き１次関数近似した計算１次関数、さらに加速度の実測値の中央値を２次関数近似した実測２次関数とその加速度微分値の中央値を１次関数近似した実測１次関数を用いている。そして、計算２次関数、計算１次関数、実測２次関数および実測１次関数に基づいて、をセンサ送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを推定する。
【００４０】
なお、計算２次関数および計算１次関数は、Ｇセンサ２２が傾斜角度θsetで取り付けられている場合に、検出されるであろう計算上の加速度を近似した２次関数と加速度微分値を近似した１次関数である。実測２次関数は、実際にＧセンサ２２で検出された加速度を近似した２次関数および加速度微分値を近似した１次関数である。
【００４１】
さらに、センサ送信機２で自身が左右のいずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定すると、受信機３側において、各センサ送信機２が前後のいずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。具体的には、受信機３では、車輪５ａ〜５ｄの加減速中の荷重移動による実効タイヤ半径の増減など、タイヤ半径の相違を利用して、センサ送信機２が前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを検出する。これによって、車輪位置検出を行っている。以下、この車輪位置検出の詳細について説明する。
【００４２】
最初に、マイクロコンピュータ２３にて、センサ送信機２自身が左右いずれの車輪に取り付けられているかを推定する。上記したように、この推定については、傾斜角度θsetの推定と、計算２次関数や計算１次関数の算出および実測２次関数や実測１次関数の算出などに基づいて行っている。
【００４３】
まず、傾斜角度θsetの推定と、計算２次関数や計算１次関数の算出については、次のような手法によって行っている。
【００４４】
車速ｖ（ｔ）は、車輪位置検出を行いたいタイミングでの車速の初速度をｖ0、そのときの車両１の加速度、換言すれば車体６の加速度をａ、時間をｔとして、数式１で表される。また、車両１の移動距離Ｌ（ｔ）については、数式２で表される。
【００４５】
【数１】
2018111386.tif 000003
【００４６】
【数２】
2018111386.tif 000004
【００４７】
そして、そのタイミングでの各車輪５ａ〜５ｄそれぞれに取り付けられたＧセンサ２２の車軸周りの存在角度θ、つまりＧセンサ２２の現在位置については、円弧法表記で次の数式３−１〜３−４が成り立つ。なお、以下の説明において、添え字の“ｆｒｏｎｔ”は前輪、“ｒｅａｒ”は後輪であることを示し、“ｒｉｇｈｔ”は右輪、“ｌｅｆｔ”は左輪であることを示している。θ0は、ｔ＝０のとき、つまり車輪位置検出の開始のときにおけるＧセンサ２２の車軸周りの存在角度θを示している。ｒwは、車輪５ａ〜５ｄにおける実効タイヤ半径を示している。
【００４８】
【数３】
2018111386.tif 000005
【００４９】
また、ｒrを車輪５ａ〜５ｄにおけるタイヤのリム径とすると、各車輪５ａ〜５ｄの傾斜角度θsetを用いて、Ｇセンサ２２の計測値ａsensの基本式を表すことができる。
【００５０】
【数４】
2018111386.tif 000006
【００５１】
ここで、数式４−１〜４−４に基づいて、各車輪５ａ〜５ｄに対するＧセンサ２２の傾斜角度θsetを推定する。傾斜角度θsetの推定は、車両１の加速度が０、つまりａ＝０のときに行われる。車両１の加速度が０であることについては、Ｇセンサ２２で検出される加速度の重力成分に基づいて検出している。加速度の重力成分は、車輪一回転毎に振幅波形として表れる。この振幅波形の極大値と極大値との間の時間間隔が一定である場合、もしくは、極小値と極小値との間の時間間隔が一定になる場合など、振幅波形に変化が無いときを車両１の加速度が０であると検出している。
【００５２】
例えば、右前輪５ａにおいて車両１の加速度が０の場合を想定して、数式４−１中の加速度ａに０を代入すると、数式５が導出される。
【００５３】
【数５】
2018111386.tif 000007
【００５４】
また、加速度ａ＝０のときに、車速ｖ（ｔ）は一定となるため、ｖ（ｔ）＝ｖとすると、数式５より数式６が導出される。
【００５５】
【数６】
2018111386.tif 000008
【００５６】
この数式６より、ａsens_front_right（ｔ）の極大値と極小値の平均Ａavgは、数式７のように表されることになる。
【００５７】
【数７】
2018111386.tif 000009
【００５８】
ここで、数式６で示したａsens_front_right（ｔ）が極大となるときの時間ｔをｔMとし、その後、極小となるまでの時間について、回転の周期をＴfront_rightとすると、数式８が成り立つ。すなわち、極大値をとるときの角度θfront_right（ｔM）＋θset_front_rightを角度的に半周期π進めたものと、ｔMからタイヤ回転の半周期を経過した後の角度θfront_right（ｔM＋Ｔfront_right／２）＋θset_front_rightは同じ値になる。このため、数式８の等式が成り立つ。そして、数式８より、Ｔfront_rightが数式９のように表されることが判る。
【００５９】
【数８】
2018111386.tif 000010
【００６０】
【数９】
2018111386.tif 000011
【００６１】
ａsens_front_right（ｔ）の極大値と極小値の平均Ａavg、つまりａsens_front_right（ｔ）の中央値は、遠心力ｒr（２π／Ｔfront_right）と、Ｇセンサ２２の傾斜角度θset_front_rightより、数式１０のように表すことができる。したがって、傾斜角度θset_front_rightは、数式１１のように導出することができる。
【００６２】
【数１０】
2018111386.tif 000012
【００６３】
【数１１】
2018111386.tif 000013
【００６４】
なお、ここでは右前輪５ａを例に挙げて説明したが、他の車輪５ｂ〜５ｄについても同様の手法によって、傾斜角度θset_front_left、θset_rear_right、θset_rear_leftを導出することができる。すなわち、全Ｇセンサ２２について、傾斜角度θsetを演算により推定することができる。
【００６５】
さらに、数式４−１〜４−４で示したＧセンサ２２の計測値ａsensの基本式において、加速度ａsens（ｔ）から時間ｔに関する周期関数を取り除いた値を加速度Ａsens（ｔ）と表記すると、数式１２−１〜１２−４のようになる。
【００６６】
【数１２】
2018111386.tif 000014
【００６７】
そして、数式１２−１〜１２−４において、車両１の加速度ａを一定として、ｔについて式を整理すると、ｔの２次関数として数式１３−１〜１３−４を導出することができる。
【００６８】
【数１３】
2018111386.tif 000015
【００６９】
この数式１３−１〜１３−４は、車輪５ａ〜５ｄの回転に伴う周期成分を取り除いた式であることから、図５に示すように、車輪５ａ〜５ｄの回転に伴って振幅する加速度Ａsens（ｔ）の振幅の中央値を２次関数で表した式になる。これが、基本式より計算により導出される加速度Ａsens（ｔ）を表す計算２次関数となる。
【００７０】
また、上記した数式１３−１〜１３−４で示される加速度Ａsens（ｔ）の計算２次関数において、係数をＣ１、Ｃ２、Ｃ３とすると、数式４−１〜４−４を以下の数式１４−１〜１４−４のように変換することができる。
【００７１】
【数１４】
2018111386.tif 000016
【００７２】
これら各係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が、計算２次関数の各係数に相当する。つまり、２次の項であるｔ2の係数がＣ１、１次の項であるｔ1の係数がＣ２、０次の項であるｔ0の係数、つまり定数項がＣ３に相当している。数式１４−１〜１４−４それぞれにおけるＣ１、Ｃ２、Ｃ３を数式で表すと、数式１５〜１８のように表される。
【００７３】
【数１５】
2018111386.tif 000017
【００７４】
【数１６】
2018111386.tif 000018
【００７５】
【数１７】
2018111386.tif 000019
【００７６】
【数１８】
2018111386.tif 000020
【００７７】
また、数式４−１〜４−４の基本式を時間ｔで微分すると、次に示す数式１９−１〜１９−４を導出することができる。
【００７８】
【数１９】
2018111386.tif 000021
【００７９】
そして、この数式１９−１〜１９−４から時間ｔに関する周期関数を取り除いた値である加速度微分値Ａsens（ｔ）’は、次に示す数式２０−１〜２０−４のように表されることになる。なお、上記した数式１３−１〜１３−４について、時間ｔで微分しても、数式２０−１〜２０−４を得ることができる。
【００８０】
【数２０】
2018111386.tif 000022
【００８１】
このとき、数式２０−１〜２０−４は、上記した数式１５−１、１５−２、１６−１、１６−２、１７−１、１７−２、１８−１、１８−２を用いて、下記の数式２１−１〜２１−４のように表すことができる。この数式で表される加速度微分値Ａsens（ｔ）’の関数が、加速度微分値ａsens（ｔ）’の関数から時間ｔに関する周期関数を取り除いて１次関数に近似した計算１次関数である。
【００８２】
【数２１】
2018111386.tif 000023
【００８３】
一方、実測２次関数や実測１次関数の算出については、次のような手法によって行っている。
【００８４】
まず、実際にＧセンサ２２で検出される実加速度ａreal（ｔ）の関数から時間ｔに関する周期関数を取り除くことにより、数式１４−１〜１４−４と同様にＣ１、Ｃ２、Ｃ３を係数とする２次関数に近似した実加速度Ａreal（ｔ）が得られる。これが、実測値より導出される実加速度Ａreal（ｔ）を表す実測２次関数である。また、実加速度ａreal（ｔ）を時間ｔについて微分した実加速度微分値ａreal（ｔ）’から時間ｔに関する周期関数を除去することにより、数式２１−１〜２２−４と同様に、Ｃ１、Ｃ２を係数とする実加速度微分値Ａreal（ｔ）’を得ることができる。これが実測値より導出される実加速度微分値Ａreal（ｔ）’を表す実測１次関数である。これら実測２次関数や実測１次関数は、それぞれ、数式２２および数式２３で表される。
【００８５】
【数２２】
2018111386.tif 000024
【００８６】
【数２３】
2018111386.tif 000025
【００８７】
なお、数式２１−１〜２１−４では、各車輪での計算１次関数であるため、加速度微分値Ａsens（ｔ）’やＣ１、Ｃ２等について添え字で各車輪を特定する表記を行ってある。ただし、実加速度Ａreal（ｔ）や実加速度微分値Ａreal（ｔ）’、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等については、どの車輪に取り付けられたＧセンサ２２より得られた値が不明であるため、ここでは添え字を付すことなく総括的な表記としてある。各車輪に取り付けられたＧセンサ２２それぞれの検出信号に基づいて、実加速度Ａreal（ｔ）や実加速度微分値Ａreal（ｔ）’、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等が演算されることから、どのＧセンサ２２の検出信号に基づいて演算した値であるかが分かるようにしてある。
【００８８】
ここで、Ｇセンサ２２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかは、Ｇセンサ２２の検出信号に含まれる成分に基づいて特定することができる。具体的には、Ｇセンサ２２の検出信号には、重力加速度成分と遠心加速度成分に加えて、左右いずれの車輪に取り付けられているかに応じて加わる加速度、つまり取付方向に起因する加速度に比例した成分（以下、方向比例成分という）が含まれている。この方向比例成分をＤで表すと、Ｇセンサ２２の検出信号から重力加速度成分と遠心加速度成分を取り除いた成分が、Ｇセンサ２２が感知している方向比例成分Ｄとなる。この方向比例成分Ｄは、Ｇセンサ２２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかに応じて正負の符号が異なって現れる。このため、方向比例成分Ｄの符号を確認することで、Ｇセンサ２２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを特定できる。この方向比例成分Ｄの演算において、上記した計算２次関数や計算１次関数および実測２次関数や実測１次関数に加えて傾斜角度θsetを用いている。以下、この方向比例成分の演算方法について説明する。
【００８９】
上記のようにして、計算２次関数や計算１次関数および実測２次関数や実測１次関数が表されることから、まず、実測１次関数に基づいて、Ｃ１、Ｃ２を演算する。
【００９０】
具体的には、実加速度ａreal（ｔ）の微分値である実加速度微分値ａreal（ｔ）’を演算し、実加速度微分値ａreal（ｔ）’から時間ｔに関する周期関数を除去することで、実加速度微分値Ａreal（ｔ）’を表す実測１次関数を求める。
【００９１】
すなわち、各車輪のＧセンサ２２で検出された実加速度ａreal（ｔ）の実加速度微分値ａreal（ｔ）’を演算し、その極大値と極小値とから実加速度微分値ａreal（ｔ）’の振幅の中央値を少なくとも２点演算する。ここでいう２点については、例えば、極大値と次の極小値との平均値や極小値と次の極大値との平均値を中央値として演算することができる。この２点が実測１次関数中に含まれる２点となっている。したがって、演算した２点それぞれについて、その中央値および中央値になるときの時間ｔを上記の数式２３に代入する。
【００９２】
これにより、各車輪に取り付けられたＧセンサ２２で検出される実加速度ａrealおよび実加速度微分値ａreal（ｔ）’から得られたＣ１、Ｃ２が演算される。すなわち、数式２３中のＡreal（ｔ）’およびｔに対して、中央値および中央値になるときの時間ｔを代入することで、求めたいＣ１、Ｃ２を含む連立方程式が得られるため、この連立方程式を解くことにより、Ｃ１、Ｃ２を求めることができる。そして、このようにして各Ｇセンサ２２の検出信号に基づいてＣ１、Ｃ２を特定して実測１次関数である実加速度微分値Ａreal（ｔ）’を得ることができる。
【００９３】
次に、特定したＣ１、Ｃ２を数式２２に取り入れ、さらに各車輪のＧセンサ２２で検出された実加速度Ａrealや時間ｔを数式２２に代入することにより、Ｃ３を演算する。例えば、各車輪のＧセンサ２２で検出された実加速度ａreal（ｔ）の極大値と極小値とから中央値を１点求める。この１点が実測２次関数中に含まれる１点となっている。したがって、演算した１点について、その中央値および中央値となるときの時間ｔを上記の数式２２に代入する。
【００９４】
これにより、Ｃ１、Ｃ２に加えて、各車輪に取り付けられたＧセンサ２２で検出される実加速度ａrealから得られたＣ３が演算される。そして、このようにして各Ｇセンサ２２の検出信号に基づいて容易かつ正確にＣ１〜Ｃ３を特定することができると共に、Ｃ１〜Ｃ３を特定した計算２次関数である加速度Ａsens（ｔ）を得ることができる。
【００９５】
なお、ここでは中央値として、極大値と次の極小値との平均値や極小値と次の極大値との平均値を用いる例を示したが、これに限るものではない。例えば、隣り合う極大値を結ぶ直線を極大値直線として求め、隣り合う極大値の間に位置している極小値を取るときの時間ｔにおける極大値直線上の値を仮想極大値として、仮想極大値と極小値との平均値を中央値とすることができる。同様に、隣り合う極小値を結ぶ直線を極小値直線として求め、隣り合う極小値の間に位置している極大値を取るときの時間ｔにおける極小値直線上の値を仮想極小値として、仮想極小値と極大値との平均値を中央値とすることができる。
【００９６】
続いて、上記した数式１４−１〜１４−４で表される計算２次関数について、次に示す数式２４のように変形する。さらに、数式２４の第３式の一部をＤとすることで数式２５のように変形する。この数式２５において定義したＤが、上述した方向比例成分Ｄであり、数式２６のように表される。なお、数式２４〜２６は、全車輪５ａ〜５ｄについて総括的に表した式であり、搭載位置識別子として各車輪５ａ〜５ｄに対応する添え字を付すことで、各車輪５ａ〜５ｄそれぞれのＧセンサ２２との対応関係を表すことができる。
【００９７】
【数２４】
2018111386.tif 000026
【００９８】
【数２５】
2018111386.tif 000027
【００９９】
【数２６】
2018111386.tif 000028
【０１００】
そして、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、上記した数式１５〜１８のように表されることから、数式２６中のＣ１、Ｃ２、Ｃ３に代入することにより、Ｄは数式２７のように表され、さらにこれを簡略化すると、数式２８−１のように表される。なお、ここでは右前輪５ａを例にして数式２７、２８−１を導出したが、左前輪５ｂ、右後輪５ｃおよび左後輪５ｄについても同様の手法によって導出され、数式２８−２〜２８−４のように表される。
【０１０１】
【数２７】
2018111386.tif 000029
【０１０２】
【数２８】
2018111386.tif 000030
【０１０３】
さらに、上記した数式２１−１〜２１−４で表される計算１次関数について、次式に示す数式２９のように変形する。さらに、数式２９の第３式の一部をＢとすることで数式３０のように変形する。この数式３０において定義したＢは、車両１が加速中であるか減速中であるかを示す加減速指示値であり、数式３１のように表される。そして、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、上記した数式１５〜１８のように表されることから、数式２９中のＣ１、Ｃ２に代入することにより、Ｂは数式３２のように表され、さらにこれを簡略化すると、数式３３−１のように表される。なお、ここでは右前輪５ａを例にして数式３２、３３−１を導出したが、左前輪５ｂ、右後輪５ｃおよび左後輪５ｄについても同様の手法によって導出され、数式３３−２〜３３−４のように表される。なお、車速Ｖ０は、車輪位置検出が行われるタイミングのときの車速Ｖを意味している。
【０１０４】
【数２９】
2018111386.tif 000031
【０１０５】
【数３０】
2018111386.tif 000032
【０１０６】
【数３１】
2018111386.tif 000033
【０１０７】
【数３２】
2018111386.tif 000034
【０１０８】
【数３３】
2018111386.tif 000035
【０１０９】
ここで、上記した加減速指示値Ｂのついて説明する。加減速指示値Ｂは、車速が０になるのが何時のタイミングであるかを示している。すなわち、数式３０に示されるように、時間ｔが−Ｂとなるときに車速が０になることを示している。そして、−Ｂが正の値であれば、現時点よりも後のタイミング、すなわち将来的に車速が０になることを示しており、−Ｂが負の値であれば、現時点よりも前のタイミング、すなわち過去に車速が０になっていたことを示している。そして、将来的に車速が０になるということは、現時点では車両１が減速中で減速度が発生しているため加速度ａは負の値となり、過去に車速が０になっていたということは、現時点では車両１は加速中で加速度が発生しているため加速度ａは正の値となる。したがって、加減速指示値Ｂによって、車両１が加速中であるか減速中であるかを把握することが可能となる。
【０１１０】
具体的には、車輪位置検出が行われるタイミングでは、ほとんどの場合、車両１は前進中であることから、車速Ｖ０は正の値となる。そして、加減速指示値Ｂについては、数式３２のように表され、Ｃ１、Ｃ２を代入することによって求められる。したがって、数式３３−１〜３３−４において、車速Ｖ０が正の値となり、Ｃ１、Ｃ２の代入によって加減速指示値Ｂを求めることで加減速指示値Ｂの符号の正負が確認できることから、加速度ａの符号の正負を判定することができる。
【０１１１】
一方、上記したように、数式４−１〜４−４に基づいて、各車輪５ａ〜５ｄに対するＧセンサ２２の傾斜角度θsetを推定することができる。したがって、数式２８−１〜２８−４において、ｒwについては車輪５ａ〜５ｄにおける実効タイヤ半径を示していて正の値であり、加速度ａの符号の正負については上記のように判定できる。このため、傾斜角度θsetについて推定値を使用すれば、方向比例成分Ｄの符号が分かる。この方向比例成分Ｄの正負の符号に基づいて、Ｇセンサ２２を含むセンサ送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃであるか左車輪５ｂ、５ｄであるのかを特定することができる。
【０１１２】
まず、数式２６に示したように、方向比例成分ＤはＣ１〜Ｃ３によって表される。このため、Ｃ１〜Ｃ３を算出することによって、方向比例成分Ｄについても算出できる。また、方向比例成分Ｄは、数式２８−１〜２８−４のようにも表される。これらの式については、総括して表すと、下記の数式３４となる。
【０１１３】
【数３４】
2018111386.tif 000036
【０１１４】
Ｄ／ｔａｎθset＝±ｒw／ａ
この数式３４に、数式２６に対してＣ１〜Ｃ３を代入して算出した方向比例成分Ｄと、傾斜角度θsetの推定値と、実効タイヤ半径ｒwを代入すると共に、判定済みの加速度ａの符号を参照することで、数式３４の右辺の符号が正と負のいずれであるかを判定できる。例えば、ｔａｎθsetが正の値であった場合、数式３４の等式が成立することに基づくと、方向比例成分Ｄと加速度ａの符号が同じであれば数式３４の右辺の符号が正になり、符号が異なっていれば数式３４の右辺の符号が負になる。そして、数式３４の右辺の符号が正になるのはセンサ送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられている場合であり、符号が負になるのはセンサ送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられている場合である。これに基づいて、センサ送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを判定することが可能となる。
【０１１５】
なお、ここでは傾斜角度θsetの推定値に基づいて得られるｔａｎθsetが正の値となる場合を例に挙げたが、負になる場合もある。その場合、方向比例成分Ｄと加速度ａの符号が同じであればセンサ送信機３が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられ、符号が異なっていればセンサ送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられていると判定できる。
【０１１６】
そして、このようにしてセンサ送信機２が左右いずれの車輪に取り付けられているかが推定されると、その推定結果と推定の際に得られた値等のデータを含むフレームがセンサ送信機２から送信され、これが受信機３で受信される。受信機３は、このフレームに格納された推定結果に基づいて、受信機３は、フレームを送信したセンサ送信機２が左右いずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。さらに、受信機３は、フレームに格納された推定の際に得られた値等に基づいて、センサ送信機２が前後いずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。
【０１１７】
例えば、フレームには、推定の際に得られた値として実効タイヤ半径に関係するａ／ｒｗが格納されている。この実効タイヤ半径に関係するａ／ｒｗの値に基づいて、センサ送信機２が前後いずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。
【０１１８】
すなわち、センサ送信機２が前後輪のいずれに取り付けられたかによって、Ｇセンサ２２の測定値にずれが生じる。仮に、右側の前後輪５ａ、５ｃに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２であったとすると、測定値は図７の波形のようになる。この図に示されるように、右側の前後輪５ａ、５ｃに取り付けられたセンサ送信機２においては、車両１の同じ側に配置されていることから振幅の差が出難いが、実効タイヤ半径の差に応じた位相差が発生する。一般的には、実効タイヤ半径は、前輪側の方が後輪側よりも小さいことから、Ｇセンサ２２の振幅の位相は前輪側において後輪側よりも早くなる。
【０１１９】
前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄでタイヤ半径が異なる車両１であれば、元々実効タイヤ半径に差があるため、実効タイヤ半径に基づいて測定値の波形に位相差が出る。それに基づいて前後いずれの車輪に取り付けられたセンサ送信機２かを特定することができる。また、静止時のタイヤ半径が異なっていなくても、車両１の加減速中の荷重移動によって、前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄで実効タイヤ半径に差が発生する。このため、実効タイヤ半径の相違に基づいて、前後いずれの車輪に取り付けられたセンサ送信機２かを特定することができる。
【０１２０】
したがって、受信機３にて自身が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられたものであるという推定結果のデータを含むセンサ送信機２同士の実効タイヤ半径に関係するａ／ｒｗの値を大小比較する。そして、小さい方のデータを送信してきたセンサ送信機２が右前輪５ａに取り付けられたものであると特定し、大きい方のデータを送信してきたセンサ送信機２が右後輪５ｃに取り付けられたものと特定する。同様に、自身が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられたものであるという推定結果のデータを含むセンサ送信機２同士の実効タイヤ半径に関係するａ／ｒｗの値を大小比較する。そして、小さい方のデータを送信してきたセンサ送信機２が左前輪５ｂに取り付けられたものであると特定し、大きい方のデータを送信してきたセンサ送信機２が左後輪５ｄに取り付けられたものと特定する。
【０１２１】
さらに、センサ送信機２自身で加速中および減速中のａ／ｒｗを記憶しておき、それの絶対値を比較することでセンサ送信機２自身で前後輪いずれに搭載されているかを判定することもできる。具体的には加速中すなわちａ＞０のときのａ／ｒｗの絶対値が、減速中すなわちａ＜０のときのａ／ｒｗの絶対値より小さければ前輪に搭載されていると判定できる。なお、車両が加速中なのか減速中なのかはａ／ｒｗの符号などで判定できる。
【０１２２】
以上のように、センサ送信機２自身で、傾斜角度θsetを演算し、この傾斜角度θsetに加えて計算２次関数や計算１次関数および実測２次関数や実測１次関数に基づいて、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを推定する。そして、その推定結果および実効タイヤ半径に基づいて、受信機３側で各センサ送信機２が両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定する。これにより、センサ送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定することが可能となる。
【０１２３】
このような車輪位置検出手法においては、トリガ機などの追加の設備が必要にならず、装置構成の複雑化、コスト増を防ぐことができる。また、受信機３、もしくは受信アンテナ３１の搭載位置の制約も少ない。また、２軸のＧセンサという特殊なセンサを必要としない。さらに、操舵輪と従動輪との判別も可能である。そして、ＡＢＳ制御に用いる車輪速度センサの情報を利用しないため、通信仕様の複雑化を招くこともないし、タイヤ空気圧の検出精度が要求されることなく精度良い車輪位置検出を行うことが可能となる。
【０１２４】
参考として、例えば図６に示す諸条件とされた車両１において、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２の検出信号を解析した場合を例に挙げて、具体的にどのように車輪位置検出を行うかについて説明する。
【０１２５】
左右前輪５ａ、５ｂに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２の検出信号に基づいて加速度ａを測定したところ図８Ａの結果が得られた。また、左右後輪５ｃ、５ｄに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２の検出信号に基づいて加速度ａを測定したところ図８Ｂの結果が得られた。さらに、左右前輪５ａ、５ｂに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２の検出信号に基づいて加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを測定したところ図９Ａの結果が得られた。また、左右後輪５ｃ、５ｄに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２の検出信号に基づいて加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを測定したところ図９Ｂの結果が得られた。
【０１２６】
図９Ａ中から右前輪５ａの加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを抽出し、極大値および極小値に基づいて加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの中央値を求め、それを繋ぐと図１０Ａのような結果が得られる。この中央値を繋いだ直線が実測１次関数を示す直線となる。また、この実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を図に示すと、図１１Ａのような結果となる。
【０１２７】
これらの結果より、実測１次関数を示す直線中の２点を用いて、当該２点における加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの中央値とその中央値のときの時間ｔを数式２３に代入することでＣ１_front_right、Ｃ２_front_rightの連列方程式を得て、それを解くことでＣ１_front_right、Ｃ２_front_rightを算出する。そして、実測２次関数が上記した数式２２で表されることから、図８Ａ中の加速度ａから中央値を１点求め、中央値とその中央値のときの時間ｔを数式２２に代入すると共に、先ほど求めたＣ１_front_right、Ｃ２_front_rightを代入することでＣ３_front_rightを算出する。ここでの例では、Ｃ１_front_rightが０．６９１２、Ｃ２_front_rightが−６．３１３、Ｃ３_front_rightが１２．２３となった。
【０１２８】
また、数式３３−１を用いてＢfront_rightを算出すると−４．５６７となり、θset_front_rightが８５°のときにｔａｎ（θset_front_right）が１１．４３になるため、数式２８−１を用いてＤfront_rightを算出すると３．１６３となった。また、Ｄfront_right／ｔａｎ（θset_front_right）は−０．２７６８となった。
【０１２９】
仮に、右前輪５ａに備えられたセンサ送信機２がＧセンサ２２の検出信号に基づいて各値を算出したときには、上記のような値で算出されることになる。このため、算出したＢに基づいて加速度ａ＜０と推定でる。さらに、ｔａｎθsetが正であり、かつ、方向比例成分Ｄ＜０となっていて、加速度ａと方向比例成分Ｄの符号が同じであることから、センサ送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃであると判定することができる。
【０１３０】
同様に、左前輪５ｂ、右後輪５ｃおよび左後輪５ｄに関しても、加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを抽出し、加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔの中央値を求め、それを繋ぐと図１０Ｂ〜図１０Ｄのような結果が得られる。各中央値を繋いだ直線が実測１次関数を示す直線となる。また、実測１次関数を示す直線と、加速度ａの中央値を図に示すと、図１１Ｂ〜図１１Ｄのような結果となる。
【０１３１】
これらの結果に基づいて、右前輪５ａと同様に、左前輪５ｂ、右後輪５ｃおよび左後輪５ｄに関しても各値を求めると以下のような値となった。
【０１３２】
具体的には、左前輪５ｂについては、Ｃ１_front_leftが０．８１２０、Ｃ２_front_leftが−６．３９３、Ｃ３_front_leftが１４．７６，Ｂfront_leftが−４．５６７、Ｄfront_leftが２．６８０、Ｄfront_left／ｔａｎ（θset_front_left）は０．２３４５となった。このため、算出したＢに基づいて加速度ａ＜０と推定できる。さらに、ｔａｎθsetが正であり、かつ、方向比例成分Ｄ＞０となっていて、加速度ａと方向比例成分Ｄの符号が異なっていることから、センサ送信機２が取り付けられたのが左車輪５ｂ、５ｄであると判定することができる。
【０１３３】
また、右後輪５ｃについては、Ｃ１_rear_rightが０．６５３５、Ｃ２_rear_rightが−６．０８５、Ｃ３_rear_rightが１１．７６，Ｂrear_rightが−４．６５６、Ｄrear_rightが−３．６８３、Ｄrear_right／ｔａｎ（θset_rear_right）は−０．３２２３となった。このため、算出したＢに基づいて加速度ａ＜０と推定できる。さらに、ｔａｎθsetが正であり、かつ、方向比例成分Ｄ＜０となっていて、加速度ａと方向比例成分Ｄの符号が同じであることから、センサ送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃであると判定することができる。
【０１３４】
さらに、左後輪５ｄについては、Ｃ１_rear_leftが０．６７０４、Ｃ２_rear_leftが−６．１３９、Ｃ３_rear_leftが１４．３８，Ｂrear_leftが−４．５７８、Ｄrear_leftが０．４９１、Ｄrear_left／ｔａｎ（θset_rear_left）は０．０４３１０となった。このため、算出したＢに基づいて加速度ａ＜０と推定できる。さらに、ｔａｎθsetが正であり、かつ、方向比例成分Ｄ＞０となっていて、加速度ａと方向比例成分Ｄの符号が異なっていることから、センサ送信機２が取り付けられたのが左車輪５ｂ、５ｄであると判定することができる。
【０１３５】
このようにしてセンサ送信機２が左右いずれの車輪に取り付けられているかが推定されると、その推定結果と推定の際に得られた値等のデータを含むフレームがセンサ送信機２から送信され、これが受信機３で受信される。そして、受信機３において、フレームに格納された推定結果に基づいて、フレームを送信したセンサ送信機２が左右いずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。さらに、受信機３は、フレームに格納された推定の際に得られた値等に基づいて、センサ送信機２が前後いずれの車輪に取り付けられたものであるかを特定する。これにより、各センサ送信機２が取り付けられているのが車輪５ａ〜５ｄのいずれであるかを特定することが可能となる。
【０１３６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、受信アンテナ３１が１本の共通アンテナとされる形態について説明したが、複数本、例えば各車輪５ａ〜５ｄそれぞれに対応して４本設けられるような形態であっても構わない。ただし、受信アンテナ３１が共通アンテナとされた場合に、特に、センサ送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄの特定が困難となることから、共有アンテナとされる場合に有効である。
【０１３７】
また、上記実施形態では、タイヤ空気圧検出装置に車輪位置検出装置を適用しているため、車輪位置検出の結果を示すデータをタイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに格納して送信されるようにしている。しかしながら、これはフレーム構成の一例を示したに過ぎず、車輪位置検出の結果を示すデータを格納するフレームとタイヤ空気圧に関する情報を格納するフレームを別々のフレームとしても構わない。ただし、タイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに各車輪位置検出の結果を示すデータを格納することで、車輪位置検出とタイヤ空気圧検出の両方が行える共通フレームとすることが可能となる。
【０１３８】
また、上記実施形態では、センサ送信機２が両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられているかの検出手法の一例として実効タイヤ半径に関係する値ａ／ｒｗの値を用いる場合を例に挙げた。しかしながら、上記実施形態で説明した手法以外の手法を採用しても構わない。例えば、Ｇセンサ２２による加速度の検出結果をフレームに格納し、右車輪５ａ、５ｃもしくは左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられたセンサ送信機２のＧセンサ２２が示す加速度の波形の位相を比較することで、前後いずれの車輪であるかを特定するようにしても良い。また、フレームに実効タイヤ半径に関係する値としてａ／ｒｗを格納したが、実効タイヤ半径に関係する値として実効タイヤ半径そのものを格納しても良い。
【０１３９】
また、上記実施形態では、車輪位置検出が行われるタイミングでは、ほとんどの場合に車両１が前進中であることに基づいて、加速度ａの正負の符号を判定している。これに代えて、他の手法によって加速度ａの正負の符号を判定することもできる。例えば、Ｇセンサ２２の検出信号が示す振幅波形の周期が減少傾向にある場合はタイヤ回転周期が短くなっていく加速中、逆に拡大傾向にある場合はタイヤ回転周期が長くなっていく減速中と判定できる。このため、例えば極大値同士もしくは極小値同士の時間間隔から振幅波形の周期を求め、これが減少傾向にあるか拡大傾向にあるかに基づいて、加速度ａの符号が正か負かを判定することもできる。
【符号の説明】
【０１４０】
１                車両
２、２ａ〜２ｄ    センサ送信機
３                受信機
４                表示器
５ａ〜５ｄ        車輪
６                車体
２１              センシング部
２２              Ｇセンサ
２３              マイクロコンピュータ
３３              マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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