(57)【要約】【課題】消費電力を低減できるタイヤマウントセンサおよびそれを含む路面状態推定装置を提供する。【解決手段】加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングで制御部１３を起動させる。また、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値となるタイミングで制御部１３を停止させる。つまり、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値となってから第１ピーク値となるまでの間は制御部１３の起動を停止する。これにより、制御部１３の起動時間を短縮化することが可能となり、消費電力の低減を図ること可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサであって、
前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、
前記検出信号から、前記タイヤの１回転中における前記トレッドのうちの前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出し、該接地区間中における前記検出信号に基づいて路面状態が表された路面データを生成する信号処理部（１３）と、
前記路面データを送信する送信部（１４）と、
前記信号処理部の起動の開始を制御する起動制御部（１６）と、を有し、
前記起動制御部は、前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地し始める接地開始時と関連付けて前記信号処理部の起動を開始するタイヤマウントセンサ。
【請求項２】
前記起動制御部は、前記接地開始時の所定時間前もしくは所定時間後を含めた期間中を起動開始タイミングとして、前記信号処理部の起動を開始する請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項３】
前記起動制御部は、前記振動検出部の検出信号を示す出力電圧が所定の開始閾値以上になったときを前記接地開始時として、該接地開始時と関連付けて前記信号処理部の起動を開始する請求項１または２に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項４】
前記起動制御部は、前記振動検出部の検出信号を示す出力電圧が所定の開始閾値以上になったときを前記接地開始時として記憶させると共に前記信号処理部に前記接地開始時と関連付けた起動開始タイミングを設定させ、
前記起動開始タイミングに至ると前記信号処理部が起動を開始する請求項１または２に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項５】
前記起動制御部は、前記振動検出部の検出信号を表す出力電圧と前記開始閾値に相当する参照電圧（Ｖｒｅｆ）とを大小比較するコンパレータ（１６０）によって構成されている請求項３または４に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項６】
前記起動制御部は、タイヤ接線方向の振動に応じて撓む梁部（１６３ａ）と該梁部に備えられ該梁部の撓みによって移動させられる可動接点（１６３ｂ）とを有する可動部（１６３）と、前記接地開始時に発生する加速度により前記梁部の撓みによって移動した前記可動接点が当接する固定接点（１６４）と、を有する機械スイッチ（１６１）によって構成され、該機械スイッチがオンされたときが前記接地開始時とされる請求項３に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記振動検出部の検出信号を示す出力電圧に基づいて、前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地を終了する接地終了時と関連付けて前記信号処理部の起動を停止する停止制御部（１３ｄ）を有している請求項１ないし６のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記接地終了時の所定時間前もしくは所定時間後を含めた期間中を起動終了タイミングとして、前記信号処理部の起動を終了する請求項７に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項９】
前記起動制御部は、前記振動検出部の検出信号を示す出力電圧に基づいて、前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地を終了する接地終了時と関連付けて前記信号処理部の起動を停止する請求項１ないし６のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項１０】
前記起動制御部は、前記接地終了時の所定時間前もしくは所定時間後を含めた期間中を起動終了タイミングとして、前記信号処理部の起動を終了する請求項９に記載のタイヤマウントセンサ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載されたタイヤマウントセンサと、
車体側に備えられ、前記送信部から送信された前記路面データを受信すると共に、前記路面データに基づいて路面状態を推定する制御部（２１）を有する車体側システム（２）と、を備えた路面状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤが受ける振動を検出し、振動データとして車体側システムに伝えるタイヤマウントセンサおよびその振動データに基づいて路面状態を推定する路面状態推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、タイヤの内側、例えばタイヤのトレッドの裏面に取り付けるようにしたタイヤマウントセンサを用いて路面状態を検出する路面状態検出装置が提案されている。この路面状態検出装置では、タイヤマウントセンサに備えられた加速度センサを用いてタイヤに伝わる振動を検出し、この振動波形を解析することで路面状態を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際特許公開第２００６／１３５０９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タイヤマウントセンサは、車体とは切り離されたタイヤ側に取り付けられる。このため、タイヤマウントセンサ内に電源を設ける必要がある。例えば、タイヤマウントセンサにコイン電池を備えることで電源とする場合や、発電素子を備えて電源とする場合があるが、いずれの場合であってもコイン電池等の限られた電源に基づいてタイヤマウントセンサを駆動する必要がある。その一方で、タイヤマウントセンサはタイヤ内に備えられることから、交換が容易ではない。このため、消費電力の低減が重要であり、特にタイヤマウントセンサの中で電力消費が大きいマイクロコンピュータなどの信号処理部での消費電力の低減が必要である。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、消費電力を低減できるタイヤマウントセンサおよびそれを含む路面状態推定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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のタイヤマウントセンサでは、タイヤ（３）の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、検出信号から、タイヤの１回転中におけるトレッドのうちの振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出し、該接地区間中における検出信号に基づいて路面状態が表された路面データを生成する信号処理部（１３）と、路面データを送信する送信部（１４）と、信号処理部の起動の開始を制御する起動制御部（１６）と、を有し、起動制御部は、振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地し始める接地開始時と関連付けて信号処理部の起動を開始する。
【０００７】
このように、振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地し始める接地開始時と関連付けて信号処理部の起動を開始させるようにしている。これにより、信号処理部の起動時間を短縮化することが可能となり、消費電力の低減を図ること可能となる。したがって、電源をコイン電池で構成する場合であれば、電池寿命の向上を図ることが可能になるし、電源を発電素子などで構成する場合であれば、発電素子による発電量が少なくても路面状態検出の電力を得ることが可能となる。
【０００８】
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】
【０００９】
【図１】第１実施形態にかかる路面状態推定装置の車両搭載状態でのブロック構成を示した図である。
【図２】タイヤマウントセンサのブロック図である。
【図３】タイヤマウントセンサが取り付けられたタイヤの断面模式図である。
【図４】タイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形図である。
【図５Ａ】アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。
【図５Ｂ】凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。
【図６】高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。
【図７】起動制御部の具体的構成を示した図である。
【図８】タイヤマウントセンサでシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。
【図９】第２実施形態で説明する起動制御部の具体的構成を示した図である。
【図１０】第４実施形態で説明するタイヤマウントセンサでシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。
【図１１】第５実施形態で説明するタイヤマウントセンサでシステム的に行われる接地開始時および接地終了時の記憶処理のフローチャートである。
【図１２】起動開始および起動終了の制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（第１実施形態）
図１〜図８を参照して、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ１を用いた路面状態推定装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態推定装置１００は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面に加わる振動に基づいて走行中の路面状態を推定するものである。
【００１２】
図１および図２に示すように路面状態推定装置１００は、車輪側に設けられたタイヤマウントセンサ１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１や報知装置２２などが備えられている。
【００１３】
路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１よりタイヤ３と走行中の路面との間の路面μを示すデータなどの走行中の路面状態を表すデータを送信する。以下、路面μのデータのことをμデータといい、μデータなどの路面状態を表すデータのことを路面データという。
【００１４】
本実施形態の場合、路面状態推定装置１００は、受信機２１にてタイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信し、路面データに示される路面状態を報知装置２２より伝えている。これにより、例えば路面μが低いことや乾燥路やウェット路もしくは凍結路であることなど、路面状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合にはドライバに警告することも可能となる。具体的には、タイヤマウントセンサ１および受信機２１は、以下のように構成されている。
【００１５】
タイヤマウントセンサ１は、タイヤ側に備えられるタイヤ側装置である。タイヤマウントセンサ１は、図２に示すように、加速度センサ１１、温度センサ１２、制御部１３、ＲＦ回路１４、電源１５および起動制御部１６を備えた構成とされ、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。
【００１６】
加速度センサ１１は、タイヤに加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、加速度センサ１１は、タイヤ３が回転する際にタイヤマウントセンサ１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。より詳しくは、加速度センサ１１は、矢印Ｘで示す二方向のうちの一方向を正、反対方向を負とする出力電圧を検出信号として発生させる。
【００１７】
温度センサ１２は、温度に応じた検出信号を出力するもので、タイヤ３のうちのタイヤマウントセンサ１の取り付け位置の温度を検出することで、走行路面の温度を測定している。
【００１８】
制御部１３は、信号処理部に相当する部分であり、加速度センサ１１の検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面データを得て、それをＲＦ回路１４に伝える役割を果たす。具体的には、制御部１３は、加速度センサ１１の検出信号、つまり加速度センサ１１の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における加速度センサ１１の接地区間を抽出している。なお、ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間のことを意味している。本実施形態の場合、加速度センサ１１の配置箇所がタイヤマウントセンサ１の配置箇所とされているため、接地区間とはタイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間と同意である。
【００１９】
そして、接地区間中における加速度センサ１１の検出信号に含まれる高周波成分が路面状態を表していることから、後述するように、制御部１３は、検出信号から高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面μなどの路面状態を検出している。なお、路面状態推定については、接地区間の全期間中の加速度センサ１１の検出信号に基づいて行われるのが好ましいが、必ずしも接地区間の全期間中の検出信号を用いなくても、その少なくとも一部の期間の検出信号を用いて行うことができる。また、接地区間中の加速度センサ１１の検出信号のみを用いるのではなく、接地区間の前の期間や後の期間の少なくとも一方を含めた検出信号を用いて路面状態推定を行うこともできる。本実施形態では路面状態推定を接地区間の全期間中における加速度センサ１１の検出信号を用いて行う場合を例に挙げて説明するが、接地区間中の少なくとも一部の検出信号を用いて行えば良い。
【００２０】
また、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定していることから、制御部１３は、走行路面の温度に基づいて、路面状態の推定を行ったり、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めた路面状態の補正などを行っている。
【００２１】
このようにして、制御部１３は、路面状態の推定を行うと、その路面状態を示した路面データを生成し、それをＲＦ回路１４に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ回路１４を通じて受信機２１に路面データが伝えられるようになっている。
【００２２】
また、制御部１３は、後述する起動制御部１６によって起動されることで路面状態の推定を行うが、路面状態の推定のために常に起動状態とされていると電力消費が大きくなるため、所定の条件を満たすと起動停止されるようになっている。
【００２３】
具体的には、制御部１３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上記した処理を行っている。そして、制御部１３は、それらの処理を行う機能部として区間抽出部１３ａ、レベル算出部１３ｂ、データ生成部１３ｃおよび停止制御部１３ｄを備えている。
【００２４】
区間抽出部１３ａは、加速度センサ１１の出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出することで接地区間を抽出する。タイヤ回転時における加速度センサ１１の出力電圧波形は例えば図４に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、加速度センサ１１の出力電圧が極大値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１１の出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度センサ１１の出力電圧が極小値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１１の出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。
【００２５】
加速度センサ１１の出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地する際、加速度センサ１１の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、加速度センサ１１の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度センサ１１の出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。
【００２６】
そして、区間抽出部１３ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出することで加速度センサ１１の接地区間を抽出し、接地区間中であることをレベル算出部１３ｂに伝える。
【００２７】
また、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが加速度センサ１１の接地終了時となるため、区間抽出部１３ａは、このタイミングでＲＦ回路１４に送信トリガを送っている。これにより、ＲＦ回路１４より、後述するようにデータ生成部１３ｃで作成されるμデータなどの路面データを送信させている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。なお、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングをＲＦ回路１４からのデータ送信タイミングの一例として挙げたが、勿論、他のタイミングであっても良い。また、データ送信をタイヤ３の１回転ごとに１回行うという形態ではなく、複数回転ごとに１回、もしくは１回転ごとに複数回のデータ送信が行われる形態とされても良い。
【００２８】
レベル算出部１３ｂは、区間抽出部１３ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に加速度センサ１１の出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、レベル算出部１３ｂは、その算出結果をμデータなどの路面データとしてデータ生成部１３ｃに伝える。ここで、路面μなどの路面状態を表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図５Ａ、図５Ｂおよび図６を参照して説明する。
【００２９】
図５Ａは、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサ１１の出力電圧の変化を示している。また、図５Ｂは、凍結路の相当する程度に路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサ１１の出力電圧の変化を示している。
【００３０】
これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり加速度センサ１１の接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、路面μの影響で、加速度センサ１１の出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように路面μが低いときには、タイヤ３のスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように路面μが高い場合にはあまり重畳されない。
【００３１】
このため、路面μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図６に示す結果となる。すなわち、低周波域では路面μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では路面μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、加速度センサ１１の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状態を表す指標となる。
【００３２】
したがって、レベル算出部１３ｂによって接地区間中における加速度センサ１１の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。また、μデータから、例えば路面μが低い場合に凍結路と判定するなど、路面μと対応する路面の種類を路面状態として検出することもできる。
【００３３】
例えば、高周波成分のレベルは、加速度センサ１１の出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分することで算出することができる。具体的には、路面状態や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように路面μが高い場合よりも低μ路面を走行している場合のように路面μが低い場合の方がチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように路面μを推定できる。
【００３４】
データ生成部１３ｃは、基本的には、レベル算出部１３ｂでの算出結果に基づいて路面データを生成している。例えば、データ生成部１３ｃは、μデータをそのまま路面データとして採用したり、μデータから凍結路やアスファルト路のような路面状態を求めて、それを示すデータを路面データとして生成している。
【００３５】
また、上記したように、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定している。これに基づき、データ生成部１３ｃは、温度センサ１２の検出信号を入力することで路面温度を取得し、取得した路面温度から路面の種類を検出したり、μデータの補正もしくはμデータから得た路面の種類の補正を行っている。
【００３６】
例えば、温度センサ１２で検出された路面温度が０℃よりも低いマイナスであった場合には、データ生成部１３ｃは、路面の種類として路面が凍結状態であることを検出している。さらに、データ生成部１３ｃは、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めたμデータもしくはμデータが示す路面の種類が温度センサ１２で検出された路面温度と合致しない場合には、それを補正したり、路面状態の推定結果として採用しないようにする。例えば、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めた路面の種類が凍結状態であった場合において、温度センサ１２で検出された路面温度が４０℃であったときには、凍結状態という路面の種類の検出結果に誤りがあると考えられる。この場合には、データ生成部１３ｃは、レベル算出部１３ｂから伝えられる結果を路面の種類の検出結果としては採用しないようにする。同様に、μデータが示す路面μが路面温度から得た路面の種類と合致しない場合、例えば路面温度から凍結状態と検出されているのにμデータが示す路面μが高い場合には、μデータが示す路面μを補正して補正前よりも低い値にしたりする。
【００３７】
停止制御部１３ｄは、制御部１３の起動停止を制御する部分である。後述するように、起動制御部１６によって制御部１３の起動開始が制御され、停止制御部１３ｄは、所定の条件を満たしたときに起動中の制御部１３を停止する。
【００３８】
具体的には、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下であった場合に、停止制御部１３ｄは起動中の制御部１３を停止する。ここでいう所定の停止閾値とは、接地終了のタイミング、つまり第２ピーク値を検出するための閾値であり、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下になるときは第２ピーク値のタイミングである。上記したように、本実施形態の場合、加速度センサ１１の検出信号のうち路面状態の推定に用いられるのは第１ピーク値から第２ピーク値までの間の部分である。つまり、第２ピーク値に至ったタイミング以降は、加速度センサ１１の検出信号は路面状態の推定に用いていない。
【００３９】
このため、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下になる前には加速度センサ１１の検出信号に基づく路面状態の推定が行われるように制御部１３の起動を継続し、所定の停止閾値以下になると制御部１３の起動を停止している。
【００４０】
ＲＦ回路１４は、データ生成部１３ｃから伝えられたμデータなどの路面データを受信機２１に対して送信する送信部を構成するものである。ＲＦ回路１４と受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。路面データを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、加速度センサ１１の接地終了時に区間抽出部１３ａから送信トリガが送られることでＲＦ回路１４から路面データが送られるようになっている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。
【００４１】
また、路面データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、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周知の車輪位置検出装置によって特定できることから、受信機２１にＩＤ情報と共に路面データを伝えることで、どの車輪のデータであるかが判別可能になる。
【００４２】
電源１５は、例えば電池などによって構成され、タイヤマウントセンサ１の各部を駆動するための電源供給を行っている。
【００４３】
起動制御部１６は、制御部１３の起動を制御する部分である。起動制御部１６は、電源１５での消費電力を抑制すべく、制御部１３を制限して起動させる役割を果たす。制御部１３にて路面状態の推定を行うためには、接地開始から接地終了までの接地区間中、つまり加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値から第２ピーク値となる期間中に制御部１３が起動されている必要がある。このため、起動制御部１６は、接地開始のタイミング、つまり加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングを検出し、そのタイミングに関連付け、例えばそのタイミングで制御部１３の起動を開始する。本実施形態では、図７に示す回路によって起動制御部１６を構成している。
【００４４】
具体的には、起動制御部１６を加速度センサ１１の出力電圧と参照電圧Ｖｒｅｆとの大小比較を行うコンパレータ１６０によって構成している。コンパレータ１６０には加速度センサ１１の出力電圧が印加されており、加速度センサ１１の出力電圧が参照電圧Ｖｒｅｆ、すなわち所定の開始閾値以上になったときに、コンパレータ１６０の出力がローレベルからハイレベルに変わる。このコンパレータ１６０の出力がハイレベルに切り替わったことが制御部１３のポートに入力されることで、制御部１３が起動されるようになっている。これにより、制御部１３は、電源１５からの電力供給に基づいて起動され、加速度センサ１１の出力電圧に基づいて路面状態の推定を行うようになっている。なお、制御部１３の起動の停止については、起動制御部１６ではなく上記した停止制御部１３ｄによって行っており、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値となるタイミングで制御部１３の起動が停止させられるようになっている。
【００４５】
一方、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信された路面データを受信し、これに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝え、必要に応じて報知装置２２より路面状態をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになり、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２２を通じて推定された路面状態を常に表示するようにしても良いし、推定された路面状態がウェット路や凍結路や低μ路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。また、受信機２１からブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えれば、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにすることもできる。
【００４６】
報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態を報知する際に用いられる。報知装置２２をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態が伝えられると、その路面状態が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。
【００４７】
なお、報知装置２２をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２２は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２２としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２２を構成しても良い。
【００４８】
以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。
【００４９】
続いて、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について、図８を参照して説明する。図８は、タイヤマウントセンサ１でシステム的に行われる処理をフローチャートとして示したものである。
【００５０】
各車輪のタイヤマウントセンサ１では、ステップＳ１００に示されるように、加速度センサ１１が電源１５からの電力供給に基づいて加速度検出を行っており、タイヤ３に加わる振動に応じた出力電圧を発生させている。続いて、ステップＳ１１０に示されるように、起動制御部１６によって加速度センサ１１の出力電圧が所定の開始閾値以上であるか否かの判定、つまり加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングになったことの判定が行われる。本実施形態の場合、加速度センサ１１の出力電圧がコンパレータ１６０の参照電圧Ｖｒｅｆ以上になったことを判定することにより、本ステップの判定を行っている。そして、加速度センサ１１の出力電圧が所定の開始閾値以上であると、ステップＳ１２０に示されるように、制御部１３がウェイクアップモードとされて起動させられる。
【００５１】
その後、ステップＳ１３０に示されるように、停止制御部１３ｄにて、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下であるか否かの判定、具体的には加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値のタイミングになったことの判定が行われる。そして、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下になると、ステップＳ１４０に示されるように、制御部１３をスリープモードに切替えて起動を停止する。なお、ステップＳ１３０で肯定判定されるまでは、制御部１３はウェイクアップモードが継続されることになる。
【００５２】
このような動作が繰り返されることで、加速度センサ１１の出力電圧が路面状態の推定に用いられる第１ピーク値から第２ピーク値となる期間だけ制御部１３が起動させられるようにできる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００では、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングで制御部１３を起動させるようにしている。これにより、制御部１３の起動時間を短縮化することが可能となる。
【００５４】
より詳しくは、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングで制御部１３を起動させたのち、第２ピーク値となるタイミングで制御部１３を停止させることで、第２ピーク値となってから第１ピーク値となるまでの間は制御部１３の起動を停止している。これにより、制御部１３の起動時間を短縮化することが可能となり、消費電力の低減を図ること可能となる。したがって、電源１５をコイン電池で構成する場合であれば、電池寿命の向上を図ることが可能になるし、電源１５を発電素子などで構成する場合であれば、発電素子による発電量が少なくても路面状態検出の電力を得ることが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して起動制御部１６の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
図９に示すように、本実施形態では、起動制御部１６を機械スイッチ１６１によって構成している。具体的には、起動制御部１６は、パッケージ１６２と、梁部１６３ａおよび可動接点１６３ｂを有する可動部１６３と、固定接点１６４を有した構成とされている。
【００５７】
パッケージ１６２は、中空状のケースを構成するものであり、裏面と上面および側壁を有している。パッケージ１６２の裏面がタイヤ３のトレッド３１の裏面に貼り付けられることで、起動制御部１６がタイヤ３に取り付けられている。
【００５８】
可動部１６３は、梁部１６３ａの一端がパッケージ１６２の裏面に固定されており、梁部１６３ａの他端に可動接点１６３ｂが取り付けられた構造とされ、タイヤ接線方向の振動に応じて梁部１６３ａが撓んで可動接点１６３ｂが移動するようになっている。また、パッケージ１６２の内壁面のうち可動接点１６３ｂと対応する位置には固定接点１６４が備えられ、梁部１６３ａの撓みによって可動接点１６３ｂが移動させられると、可動接点１６３ｂが固定接点１６４に当接し、機械スイッチ１６１がオンするようになっている。
【００５９】
ここで、梁部１６３ａの撓み量については、タイヤ接線方向の振動の大きさに応じて設定できる。このため、接地開始のタイミング、つまり加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値を取るのときに相当する振動が発生したときに、可動接点１６３ｂが固定接点１６４に当接するように梁部１６３ａの撓み量が設定されている。
【００６０】
このような起動制御部１６を用いれば、接地開始のタイミングで可動接点１６３ｂが固定接点１６４に当接してスイッチをオンさせられ、スイッチがオンしたときに制御部１３が起動させることができる。このような構成の起動制御部１６としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して起動制御部１６の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６２】
本実施形態では、起動制御部１６を制御部１３に内蔵させ、加速度センサ１１の出力電圧が起動制御部１６に入力されるようにしている。そして、起動制御部１６に対して入力される加速度センサ１１の出力電圧を起動電圧として、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値に対応する開始閾値を超えると制御部１３が起動されるようにする。
【００６３】
このように、起動制御部１６を制御部１３に内蔵させるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して制御部１３の起動開始タイミングや起動停止タイミングを変更したものであり、その他については第１〜第３実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
上記第１〜第３実施形態では、接地開始時を制御部１３の起動開始タイミングとし、接地終了時を制御部１３の起動停止タイミングとした。しかしながら、これらは起動開始タイミングや起動停止タイミングの一例を示したに過ぎず、起動開始タイミングや起動停止タイミングは接地開始時や接地終了時となるタイミングと関連付けて設定されれば良い。
【００６６】
具体的には、本実施形態では、制御部１３の起動開始タイミングを接地開始時として検出されたタイミングから所定期間遅れた時間としており、起動終了タイミングを接地終了時として検出されたタイミングから所定期間遅れた時間としている。
【００６７】
例えば、起動制御部１６もしくは制御部１３に図示しないタイマを備えるようにしている。そして、図１０に示すように、本実施形態の路面状態推定装置でも、図８に示したステップＳ１００〜Ｓ１４０と同様の処理を行うが、ステップＳ１１５、Ｓ１３５の処理を加えている。
【００６８】
具体的には、ステップＳ１１０で肯定判定された後にステップＳ１１５に進み、図示しないタイマのカウントが所定時間Ｔαに至ってから、ステップＳ１２０にて制御部１３がウェイクアップモードに移行させられるようにしている。同様に、ステップＳ１３０で肯定判定された後にステップＳ１３５に進み、図示しないタイマのカウントが所定時間Ｔβに至ってから、ステップＳ１４０にて制御部１３がスリープアップモードに移行させられるようにしている。
【００６９】
このように、制御部１３の起動開始タイミングを接地開始時として検出されたタイミングから所定期間遅れた時間としており、起動終了タイミングを接地終了時として検出されたタイミングから所定期間遅れた時間としている。このようにしても、接地区間の全期間中の少なくとも一部の期間における加速度センサ１１の検出信号を用いて路面状態推定を行うことができ、第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接地区間よりも後の期間を含めて制御部１３の起動を継続できるため、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値となった後の振動データも路面状態推定に用いたい場合に好適である。
【００７０】
なお、ここでいう所定時間Ｔαと所定時間Ｔβは、それぞれ独立した時間であり、同じ時間とされていても良いし、異なる時間とされていても良い。また、所定時間ＴαやＴβについては、予め設定しておいた規定値としても良いし、可変値としても良い。例えば、予め路面状態推定を行いたい車速を決めておいて、その車速において想定される接地区間の期間に基づいて設定した規定値とすることができる。また、加速度センサ１１の検出信号からタイヤ３の回転速度、換言すれば車速が推定され、接地区間の期間が推定可能であることから、推定した接地区間の期間に基づいて設定した規定値とすることもできる。所定時間Ｔαについては、接地区間の期間よりも短時間で、かつ、路面状態推定が行える程度の期間、加速度センサ１１の検出信号が制御部１３に伝えられるような時間に設定される。所定時間Ｔβについては、特に制限はないが、消費電力低減の観点からは、より短い時間となるようにするのが好ましい。
【００７１】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第４実施形態に対して制御部１３の起動開始タイミングや起動停止タイミングの設定手法を変更したものであり、その他については第１〜第４実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】
本実施形態では、タイヤ３の過去の回転、ここでは１回転前での加速度センサ１１の検出信号に基づいて、起動開始タイミングや起動停止タイミングを設定している。これについて、図１１および図１２を参照して説明する。なお、図１１は、接地開始時および接地終了時の記憶処理のフローチャート、図１２は、起動開始および起動終了の制御処理のフローチャートを示している。これら各処理は、所定の制御周期ごとに独立して実行され、例えばタイヤ３の１回転毎に１回の処理が実行されるようになっている。
【００７３】
各車輪のタイヤマウントセンサ１では、図１１のステップＳ２００に示されるように、加速度センサ１１が電源１４からの電力供給に基づいて加速度検出を行っており、タイヤ３に加わる振動に応じた出力電圧を発生させている。続いて、ステップＳ２１０に示されるように、起動制御部１６によって加速度センサ１１の出力電圧が所定の開始閾値以上であるか否かの判定、つまり加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングになったことの判定が行われる。そして、ステップＳ２１０で肯定判定されるとステップＳ２２０に進み、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるタイミングを過去の接地開始時、ここではタイヤ３の１回転前の接地開始時として記憶しておく。なお、接地開始時については、起動制御部１６に図示しないメモリを備えることで記憶するようにしても良いが、後述するように接地開始時が記憶される際に既に制御部１３が起動された状態になっているようにすると好ましい。
【００７４】
次に、ステップＳ２３０に進み、停止制御部１３ｄにて、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下であるか否かの判定、具体的には加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値のタイミングになったことの判定が行われる。そして、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下になるとステップＳ２４０に進み、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値となるタイミングを過去の接地終了時、ここではタイヤ３の１回転前の接地終了時として記憶しておく。なお、接地終了時については、制御部１３の図示しないメモリに記憶するようにしている。
【００７５】
このように、タイヤマウントセンサ１にメモリ等の記憶部を備えるようにし、過去の接地開始時や接地終了時を記憶させるようにしている。
【００７６】
一方、図１２に示す起動開始および起動終了の制御処理は、図１１に示した接地開始時および接地終了時の記憶処理で記憶した内容に基づいて実行される。まず、図１２のステップＳ３００に示されるように、起動開始タイミングに至ったことを検知する。具体的には、タイヤ３の１回転前における制御部１３の起動中に、タイヤ３が１回転するのに掛かる時間を演算しておき、ステップＳ２２０で記憶した接地開始時からタイヤ３が１回転するのに掛かる時間を加算することで、今回の回転の際の接地開始時を演算できる。このため、演算した今回の回転の際の接地開始時に関連付けて、その接地開始時自体を起動開始タイミングとして設定したり、接地開始時から所定時間早める繰上時間もしくは遅くする遅延時間を設けたタイミングを起動開始タイミングとして設定している。この起動開始タイミングに至った場合、ステップＳ３１０に進み、制御部１３が自動的にウェイクアップモードに切り替わる。
【００７７】
この後、ステップＳ３２０に進み、起動終了タイミングに至ったことを検知する。具体的には、タイヤ３の１回転前における制御部１３の起動中に、タイヤ３が１回転するのに掛かる時間を演算しておき、ステップＳ２４０で記憶した接地終了時からタイヤ３が１回転するのに掛かる時間を加算することで、今回の回転の際の接地終了時を演算できる。このため、演算した今回の回転の際の接地終了時に関連付けて、その接地終了時自体を起動終了タイミングとして設定したり、接地終了時から所定時間早める繰上時間もしくは遅くする遅延時間を設けたタイミングを起動終了タイミングとして設定している。この起動終了タイミングに至った場合、ステップＳ３３０に進み、制御部１３が自動的にスリープモードに切り替わる。
【００７８】
なお、タイヤ３の回転が停止した状態においては、タイヤ３が１回転するのに掛かる時間が無限大などとして演算され、次の起動開始タイミングや起動終了タイミングが設定されなくなるか、もしくは無限大時間後に設定される。このため、タイヤ３が停止しているのにもかかわらず、制御部１３の起動開始や起動終了が行われることはない。
【００７９】
ここで、起動開始タイミングや起動終了タイミングについては、接地開始時もしくは接地終了時に関連して、任意に設定可能である。ただし、起動開始タイミングについてはステップＳ２２０で記憶した接地開始時に対して繰上時間だけ早めた時間に設定するのが好ましい。また、起動終了タイミングについてはステップＳ２４０で記憶した記憶終了時に対して遅延時間だけ遅めた時間に設定するのが好ましい。このようにすると、制御部１３が起動中の期間内に、今回のタイヤ３の１回転中における接地区間となる期間が含まれるようにできる。このため、制御部１３の起動中に、制御部１３においてステップＳ２２０における接地開始時の記憶や、ステップＳ２４０における接地終了時の記憶を行うことが可能となり、起動制御部１６に図示しないメモリを備えることで記憶しなくても済むようにできる。
【００８０】
以上説明したように、タイヤ３の過去の回転、例えば１回転前での加速度センサ１１の検出信号に基づいて、起動開始タイミングや起動停止タイミングを設定するようにしても良い。このようにしても、第１〜第４実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接地区間よりも前の期間から制御部１３を起動開始できるため、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値となるよりも前の振動データも路面状態推定に用いたい場合に好適である。
【００８１】
なお、本実施形態のように制御部１３の起動開始を行う場合、タイヤ３が回転し始めて未だ制御部１３が起動させられていないときには、１回転前の接地開始時や接地終了時が記憶されていないため、１回転前の情報に基づいて制御部１３が起動させられない。このため、タイヤ３が回転し始めて最初に制御部１３を起動させる際には、第１実施形態の手法などを適用することによって制御部１３を起動させると良い。
【００８２】
また、第３実施形態のように、制御部１３内に起動制御部１６を内蔵させる場合、起動制御部１６にメモリを備えるのではなく、制御部１３のメモリに接地開始時を記憶させるようにしても良い。例えば、起動制御部１６に入力される加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値に対応する開始閾値を超えると、制御部１３内のメモリに接地開始時として記憶されるようにしても良い。
【００８３】
また、第２実施形態のように、起動制御部１６を機械スイッチ１６１で構成する場合でも、機械スイッチ１６１がオンされたときを接地開始時として制御部１３に記憶させ、それに関連付けて制御部１３において起動開始タイミングが設定されるようにすれば良い。
【００８４】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００８５】
例えば、上記実施形態においては、振動検出部を構成する加速度センサ１１の検出信号から接地区間を特定し、接地区間中の検出信号における高周波成分のレベルの算出結果を路面状態が示された路面データとして用いている。しかしながら、これは振動検出部での検出信号を用いて路面状態を検出する手法の一例を示したに過ぎず、振動検出部での検出信号を用いた他の手法によって路面状態を検出しても良い。また、振動検出部を加速度センサ１１によって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。また、電源１５についても、電池に限らず、発電素子などによって構成することもできる。例えば、振動検出素子を用いれば、振動検出素子によって振動検出部を構成しつつ電源１５を構成することもできる。
【００８６】
また、上記実施形態の場合、μデータや路面状態、より詳しくは路面の種類を示した路面データとしているが、路面状態を示すデータであれば良く、振動検出部の出力電圧波形のうちの第１ピーク値から第２ピーク値までのデータをそのまま路面データとしても良い。
【００８７】
また、上記実施形態の場合、受信機２１にて、路面データの受信に加えて報知装置２２への路面状態の通知などを行う制御部としての役割を果たしている。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、受信機２１とは別に制御部を備えても良いし、ブレーキＥＣＵなどの他のＥＣＵを制御部として機能させるようにしても良い。
【００８８】
また、上記実施形態では、制御部１３に対して停止制御部１３ｄを備え、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下であった場合に、停止制御部１３ｄにて、起動中の制御部１３を停止するようにした。これに対して、起動制御部１６にて、加速度センサ１１の出力電圧が所定の停止閾値以下になったことを検出し、起動中の制御部１３を停止するようにしても良い。
【００８９】
なお、上記各実施形態では、起動開始タイミングや起動停止タイミングを接地開始時や接地終了時となるタイミングと関連付けて設定されるようにしている。ここでの起動開始タイミングや起動停止タイミングは、接地開始時や接地終了時に基づいて決められるタイミングであれば良い。すなわち、接地開始時自体や接地終了時自体のみならず、その前後の期間を含めて、接地開始時や接地終了時に基づいて決められるタイミングを起動開始タイミングや起動停止タイミングとすることができる。また、意図しない制御部１３の処理にかかる遅延などが含まれて、起動開始タイミングや起動停止タイミングとなっても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１      タイヤマウントセンサ
２      車体側システム
１１    加速度センサ
１３    制御部
１３ａ  区間抽出部
１３ｂ  レベル算出部
１３ｃ  データ生成部
１３ｄ  停止制御部
１６    起動制御部
２１    受信機
【図１】
2018017721.tif 000003
【図２】
2018017721.tif 000004
【図３】
2018017721.tif 000005
【図４】
2018017721.tif 000006
【図５Ａ】
2018017721.tif 000007
【図５Ｂ】
2018017721.tif 000008
【図６】
2018017721.tif 000009
【図７】
2018017721.tif 000010
【図８】
2018017721.tif 000011
【図９】
2018017721.tif 000012
【図１０】
2018017721.tif 000013
【図１１】
2018017721.tif 000014
【図１２】
2018017721.tif 000015