(57)【要約】【課題】消費電力の軽減を図りつつ、路面状態を的確に判別することが可能な路面状態判別装置を提供する。【解決手段】各車輪のタイヤ側装置１に対してすべて同じ役割を果たさせるのではなく、異なる役割分担となるような「センシング条件」を設定する。これにより、各車輪のタイヤ側装置１に対してすべて同じ役割を果たさせる場合と比較して、例えば各タイヤ側装置１での演算負荷の低減や路面データのデータ量を少なくできるなど、省電力化を図ることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられる複数のタイヤ（３）それぞれに取り付けられたタイヤ側装置（１）と、車体に備えられた車体側システム（２）とを有する路面状態判別装置であって、
前記タイヤ側装置は、
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（１０）と、
前記検出信号の波形に現れる路面状態を示す路面データを作成するというセンシングを行う制御部（１１）と、
前記路面データを送信する第１データ通信部（１２）と、を備え、
前記車体側システムは、
前記第１データ通信部から送信された前記路面データを受信する第２データ通信部（２４）と、
前記路面データに基づいて前記車両の走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５）と、を備え、
前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置と、前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置とで、前記制御部による前記センシングが異なるセンシング条件で行われ、該異なるセンシング条件に基づいて作成した前記路面データが前記第１データ通信部より送信される路面状態判別装置。
【請求項２】
前記制御部は、
外部機器（２００）から伝えられる前記センシング条件を含む指示信号を受信する指示受信部（１１ａ）と、
前記指示受信部が受信した前記指示信号に含まれる前記センシング条件に基づいて、該制御部による前記検出信号のセンシングを行うときの前記センシング条件を設定する条件設定部（１１ｂ）と、
前記条件設定部で設定された前記センシング条件に基づいて前記センシングを行って前記路面データを作成する波形処理部（１１ｃ）と、を有している請求項１に記載の路面状態判別装置。
【請求項３】
前記車体側システムは、
前記センシング条件を記憶すると共に該センシング条件を含む指示信号を送信させる指示送信部（２６）を備えていると共に、前記第２データ通信部が前記第１データ通信部との間において双方向通信を行い、
前記制御部は、
前記センシング条件を含む指示信号を受信する指示受信部（１１ａ）と、
前記指示受信部が受信した前記指示信号に含まれる前記センシング条件に基づいて、該制御部による前記センシングを行うときの前記センシング条件を設定する条件設定部（１１ｂ）と、
前記条件設定部で設定された前記センシング条件に基づいて前記センシングを行って前記路面データを作成する波形処理部（１１ｃ）と、を有している請求項１に記載の路面状態判別装置。
【請求項４】
前記波形処理部は、前記検出信号からタイヤ振動の特徴量を抽出すると共に該特徴量を含めた前記路面データを作成するものであり、
前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、前記タイヤの１回転中における前記検出信号のうちの特定の領域の特徴量を抽出し、該特定の領域の特徴量を含めた前記路面データを作成し、
前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、前記タイヤの１回転中における前記検出信号のうちの前記特定の領域と異なる領域の特徴量を抽出し、該異なる領域の特徴量を含めた前記路面データを作成する請求項２または３に記載の路面状態判別装置。
【請求項５】
前記特定の領域は、前記タイヤのうち前記タイヤ側装置が配置された装置搭載位置が路面に接地した瞬間を含む領域（Ｒ２）であり、
前記異なる領域は、前記装置搭載位置が接地中の領域（Ｒ３）の少なくとも一部を含む領域である請求項４に記載の路面状態判別装置。
【請求項６】
前記波形処理部は、前記検出信号からタイヤ振動の特徴量を抽出すると共に該特徴量を含めた前記路面データを作成するものであり、
前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、前記タイヤの１回転中における前記検出信号のうちの所定周波数よりも低い低周波数帯の特徴量を抽出し、該低周波数帯の特徴量を含めた前記路面データを作成し、
前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、前記タイヤの１回転中における前記検出信号のうちの前記所定周波数よりも高い高周波数帯の特徴量を抽出し、該高周波数帯の特徴量を含めた前記路面データを作成する請求項２または３に記載の路面状態判別装置。
【請求項７】
前記波形処理部は、前記検出信号からタイヤ振動の特徴量を抽出すると共に該特徴量を含めた前記路面データを作成するものであり、
前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、所定車速よりも低い低車速域において、前記タイヤの１回転中における前記検出信号から前記特徴量を抽出し、該低車速域での前記特徴量を含めた前記路面データを作成し、
前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記波形処理部は、前記所定車速よりも高い高車速域において、前記タイヤの１回転中における前記検出信号から前記特徴量を抽出し、該高車速域での前記特徴量を含めた前記路面データを作成する請求項２または３に記載の路面状態判別装置。
【請求項８】
車両に備えられる複数のタイヤ（３）それぞれに取り付けられたタイヤ側装置（１）と、車体に備えられた車体側システム（２）とを有し、路面状態の判別を行うのに加えて前記タイヤが取り付けられた車輪に加えられる荷重を検出する荷重検出機能を有した路面状態判別装置であって、
前記タイヤ側装置は、
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（１０）と、
前記検出信号の波形に現れる路面状態を示す路面データもしくは前記荷重に関するデータを作成するというセンシングを行う制御部（１１）と、
前記路面データもしくは前記荷重に関するデータを送信する第１データ通信部（１２）と、を備え、
前記車体側システムは、
前記第１データ通信部から送信された前記路面データもしくは前記荷重に関するデータを受信する第２データ通信部（２４）と、
前記路面データに基づいて前記車両の走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５）と、
前記荷重に関するデータに基づいて前記荷重を検出する荷重検出部（２６）と、を備え、
前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置と、前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置とで、前記制御部による前記センシングが異なるセンシング条件で行われ、前記複数のタイヤのうちの少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記制御部にて前記荷重に関するデータを作成し、前記複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つの前記タイヤ側装置では、前記制御部にて前記路面データを作成する路面状態判別装置。
【請求項９】
車両に備えられる複数のタイヤ（３）それぞれに取り付けられたタイヤ側装置（１）と、車体に備えられた車体側システム（２）とを有し、路面状態の判別を行うのに加えて前記タイヤが取り付けられた車輪に加えられる荷重を検出する荷重検出機能を有した路面状態判別装置であって、
前記タイヤ側装置は、
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（１０）と、
前記検出信号の波形に現れる路面状態を示す路面データと前記荷重に関するデータの少なくとも一つを作成するというセンシングを行う制御部（１１）と、
前記路面データもしくは前記荷重に関するデータを送信する第１データ通信部（１２）と、を備え、
前記車体側システムは、
前記第１データ通信部から送信された前記路面データと前記荷重に関するデータを受信する第２データ通信部（２４）と、
前記路面データに基づいて前記車両の走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５）と、
前記荷重に関するデータに基づいて前記荷重を検出する荷重検出部（２６）と、を備え、
前記複数のタイヤすべての前記タイヤ側装置で、前記制御部にて前記路面データと前記荷重に関するデータのうちのいずれか一方を作成し、前記複数のタイヤの一部の前記タイヤ側装置のみで、前記制御部にて前記路面データと前記荷重に関するデータのうちのいずれか他方を作成する路面状態判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ側装置にてタイヤが受ける振動を検出すると共に、振動データに基づいて路面状態を示す路面データを作成して車体側システムに伝え、その路面データに基づいて路面状態を判別する路面状態判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、タイヤトレッドの裏面に加速度センサを備え、加速度センサにてタイヤに加えられる振動を検出すると共に、その振動の検出結果に基づいて路面状態の推定を行う路面状態判別装置が提案されている。この路面状態判別装置では、加速度センサが検出したタイヤの振動波形に基づいて路面状態に関するデータを作成し、各車輪それぞれのデータを車体側の受信機などに伝えることで、路面状態の推定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３５２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加速度センサなどのタイヤ側装置がタイヤ内に備えられていて容易に電池交換を行うことができないため、限られた電力でセンシングやデータ通信を行う必要がある。各車輪に取り付けられたタイヤ側装置から制限なくデータ通信を行うようにすると電池寿命の低下を招くため、電池寿命を考慮して、センシングやデータ通信の間隔を長くすることが必要になり、路面状態の変化を迅速に判別できない。
【０００５】
また、電池の他にも、発電装置および蓄電池等によってタイヤ側装置の電源部が構成される場合もある。この場合、電池の場合と比較すると電池寿命の問題は少なくなるものの、大きな電力の発電は難しいため、消費電力の低減が必要になるという課題は同様に発生する。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、タイヤ側装置の消費電力の軽減を図りつつ、路面状態を的確に判別することが可能な路面状態判別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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の路面状態判別装置は、車両に備えられる複数のタイヤ（３）それぞれに取り付けられたタイヤ側装置（１）と、車体に備えられた車体側システム（２）とを有し、タイヤ側装置は、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（１０）と、検出信号の波形に現れる路面状態を示す路面データを作成するというセンシングを行う制御部（１１）と、路面データを送信する第１データ通信部（１２）と、を備え、車体側システムは、第１データ通信部から送信された路面データを受信する第２データ通信部（２４）と、路面データに基づいて車両の走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５）と、を備えている。このような構成において、複数のタイヤのうちの少なくとも１つのタイヤ側装置と、複数のタイヤのうちの他の少なくとも１つのタイヤ側装置とで、制御部によるセンシングが異なるセンシング条件で行われ、該異なるセンシング条件に基づいて作成した路面データが第１データ通信部より送信される。
【０００８】
このような構成の路面状態判別装置では、各車輪のタイヤ側装置に対してすべて同じ役割を果たさせるのではなく、異なる役割分担となるような「センシング条件」が設定される。したがって、各車輪のタイヤ側装置に対してすべて同じ役割を果たさせる場合と比較して、例えば各タイヤ側装置での演算負荷の低減や路面データのデータ量を少なくできるなど、省電力化を図ることが可能となる。そして、異なる役割分担としても、いずれかのタイヤ側装置からの路面データに基づいて、的確に路面状態を判別できる。よって、消費電力の軽減を図りつつ、路面状態を的確に判別することが可能となる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】第１実施形態にかかるタイヤシステム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】タイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。
【図３】タイヤ側装置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振動センサ部の出力電圧波形図である。
【図５】振動センサ部の検出信号を所定の時間幅Ｔの時間窓毎に区画した様子を示す図である。
【図６】タイヤの今回の回転時の時間軸波形と１回転前のときの時間軸波形それぞれを所定の時間幅Ｔの時間窓で分割した各区画での行列式Ｘｉ（ｒ）、Ｘｉ（ｓ）と距離Ｋｙｚとの関係を示した図である。
【図７】領域Ｒ２の特徴量での類似度の算出方法を説明した行列式Ｘｉ（ｒ）、Ｘｉ（ｓ）と距離Ｋｙｚとの関係を示した図である。
【図８】第２実施形態にかかるタイヤシステムに備えられるタイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。
【図９】第３実施形態にかかるタイヤシステムに備えられるタイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、本実施形態にかかる路面状態判別機能を有するタイヤシステム１００について説明する。本実施形態にかかるタイヤシステム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判別すると共に、路面状態に基づいて車両の危険性の報知や車両運動制御などを行うものである。
【００１３】
図１および図２に示すようにタイヤシステム１００は、車輪側に設けられたタイヤ側装置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、ブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ブレーキＥＣＵという）２２、報知装置２３などが備えられている。なお、このタイヤシステム１００のうち路面状態判別機能を実現する部分が路面状態判別装置に相当する。本実施形態の場合、タイヤ側装置１と車体側システム２のうちの受信機２１が路面状態判別装置を構成している。
【００１４】
本実施形態のタイヤシステム１００は、タイヤ側装置１よりタイヤ３が走行中の路面状態に応じたデータ（以下、路面データという）を送信すると共に、受信機２１で路面データを受信して路面状態の判別を行う。また、タイヤシステム１００は、受信機２１での路面状態の判別結果を報知装置２３に伝え、報知装置２３より路面状態の判別結果を報知させる。これにより、例えばドライ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。また、タイヤシステム１００は、車両運動制御を行うブレーキＥＣＵ２２などに路面状態を伝えることで、危険を回避するための車両運動制御が行われるようにする。例えば、凍結時には、ドライ路の場合と比較してブレーキ操作量に対して発生させられる制動力が弱められるようにすることで、路面摩擦係数μが低いときに対応じた車両運動制御となるようにする。具体的には、タイヤ側装置１および車体側システム２は、以下のように構成されている。
【００１５】
タイヤ側装置１は、図２に示すように、振動センサ部１０、制御部１１、データ通信部１２および電源部１３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】
振動センサ部１０は、タイヤ３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、振動センサ部１０は、加速度センサによって構成される。その場合、振動センサ部１０は、例えば、タイヤ３が回転する際にタイヤ側装置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の大きさ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、振動センサ部１０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などを検出信号として発生させる。例えば、振動センサ部１０は、タイヤ３が１回転するよりも短い周期に設定される所定のサンプリング周期ごとに加速度検出を行い、それを検出信号として出力している。なお、振動センサ部１０の検出信号は、出力電圧もしくは出力電流として表されるが、ここでは出力電圧として表される場合を例に挙げる。
【００１７】
制御部１１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検出信号の信号処理を行い、検出信号に現れる路面状態を示す路面データを生成する。そして、制御部１１は、それらの処理を行う機能部として指示受信部１１ａ、条件設定部１１ｂおよび波形処理部１１ｃを備えた構成とされている。
【００１８】
指示受信部１１ａは、データ通信部１２を通じて後述する車両外のツール２００から送られてくる指示信号を受信すると、指示信号に含まれるデータを条件設定部１１ｂに伝える役割を果たす。具体的には、指示信号には、各車輪それぞれでの「センシング条件」を示すデータが含められており、指示受信部１１ａは指示信号に含まれる「センシング条件」を示すデータを条件設定部１１ｂに伝えるようになっている。なお、ここでいう「センシング条件」の詳細については後述する。
【００１９】
条件設定部１１ｂは、指示受信部１１ａから伝えられた指示信号に含まれる「センシング条件」のデータに基づき、波形処理部１１ｃによる振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」を設定する。
【００２０】
なお、各タイヤ側装置１には、固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）が割り当てられている。指示信号には、「センシング条件」を示すデータに加えてＩＤ情報が付されており、各タイヤ側装置１は、指示信号に付されたＩＤ情報に基づいて、自身に対する指示信号であるか否かを識別できるようになっている。このため、指示受信部１１ａは、自身のＩＤ情報が付された指示信号を受信したときに、その内容を示す信号を条件設定部１１ｂに伝えるようにしている。
【００２１】
波形処理部１１ｃは、振動センサ部１０が出力する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、この検出信号が示す振動波形の波形処理を行うことで路面データを作成するという路面状態判別のためのセンシングを行う。波形処理部１１ｃによるセンシングについては、条件設定部１１ｂで設定される「センシング条件」に沿って行われる。そして、本実施形態の場合、波形処理部１１ｃは、タイヤ３の加速度（以下、タイヤＧという）の検出信号を信号処理することでタイヤＧの特徴量を抽出し、この特徴量を含むデータを路面データとしている。さらに、波形処理部１１ｃは、路面データを作成すると、それをデータ通信部１２に伝えている。なお、ここでいう特徴量の詳細については後で説明する。
【００２２】
また、波形処理部１１ｃは、データ通信部１２からのデータ送信を制御しており、データ送信を行わせたいタイミングでデータ通信部１２に対して路面データを伝えることで、データ通信部１２からデータ通信が行われるようにする。例えば、波形処理部１１ｃは、タイヤ３が１回転するごとにタイヤＧの特徴量の抽出を行い、タイヤ３の1回転もしくは複数回転する毎に１回もしくは複数回の割合で、データ通信部１２に対して路面データを伝えている。例えば、波形処理部１１ｃは、データ通信部１２に対して路面データを伝えるときのタイヤ３の１回転中に、所定の「センシング条件」に基づいて抽出されたタイヤＧの特徴量を含んだ路面データをデータ通信部１２に対して伝えている。
【００２３】
データ通信部１２は、データ送信部を構成する部分であり、例えば、波形処理部１１ｃから路面データが伝えられると、そのタイミングで路面データの送信を行う。データ通信部１２からのデータ送信のタイミングについては波形処理部１１ｃによって制御され、波形処理部１１ｃからタイヤ３が１回転もしくは複数回転して路面データが送られてくるたびに、データ通信部１２からのデータ送信が行われるようになっている。
【００２４】
また、データ通信部１２は、双方向通信可能とされており、車体側システム２から送られてくるデータを受信する役割も果たす。さらに、その受信機能に基づいて、データ通信部１２は、ツール２００などのタイヤ側装置１以外の機器からのデータを受信することも可能となっている。本実施形態の場合、データ通信部１２は、ツール２００から送信されたセンシング条件を示す指示信号を受信し、それを指示受信部１１ａに伝える。
【００２５】
なお、データ通信部１２は、ここでは１つの構成として記載されているが、送信部と受信部それぞれ別々に構成されたものであっても良い。また、双方向通信の形態については、様々なものを適用することができ、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energyの略）通信を含むブルートゥース通信、wifiなどの無線LAN（Local Area Networkの略）、Sub-GHz通信、ウルトラワイドバンド通信、ZigBeeなどを適用できる。なお、ブルートゥースは「登録商標」である。
【００２６】
電源部１３は、タイヤ側装置１の電源となるものであり、タイヤ側装置１に備えられる各部への電力供給を行うことで、各部が作動させられるようにしている。電源部１３は、例えばボタン電池等の電池で構成される。タイヤ側装置１がタイヤ３内に備えられることから、容易に電池交換を行うことができないため、消費電力の軽減を図ることが必要となっている。また、電池の他にも、発電装置および蓄電池等によって電源部１３を構成することもできる。電源部１３が発電装置を有した構成とされる場合、電池とされる場合と比較すると電池寿命の問題は少なくなるが、大きな電力の発電は難しいため、消費電力の低減を図るという課題は電池とされる場合と同様である。
【００２７】
一方、車体側システム２を構成する受信機２１やブレーキＥＣＵ２２および報知装置２３は、図示しないイグニッションスイッチなどの起動スイッチがオンされると駆動されるものである。
【００２８】
受信機２１は、図２に示すように、データ通信部２４と路面判別部２５とを有した構成とされている。
【００２９】
データ通信部２４は、データ受信部を構成する部分であり、タイヤ側装置１のデータ通信部１２より送信された特徴量を含む路面データを受信し、路面判別部２５に伝える役割を果たす。
【００３０】
路面判別部２５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各種処理を行って、路面状態を判定する。具体的には、路面判別部２５は、サポートベクタを保存しており、波形処理部１１ｃから伝えられる路面データとサポートベクタとを比較することで路面状態の判別を行っている。
【００３１】
サポートベクタは、路面の種類ごとに記憶され、保存されている。サポートベクタは、手本となる特徴量のことであり、例えばサポートベクタマシンを用いた学習によって得ている。タイヤ側装置１を備えた車両を実験的に路面の種類別に走行させ、そのときに波形処理部１１ｃで抽出した特徴量を所定のタイヤ回転数分学習し、その中から典型的な特徴量を所定数分抽出したものがサポートベクタとされる。例えば、路面の種類別に、１００万回転分の特徴量を学習し、その中から１００回転分の典型的な特徴量を抽出したものをサポートベクタとしている。
【００３２】
そして、路面判別部２５は、データ通信部２４が受信したタイヤ側装置１より送られてきた特徴量と、保存された路面の種類別のサポートベクタとを比較することで、路面状態を判別する。例えば、今回受信した路面データに含まれる特徴量を路面の種類別のサポートベクタと対比して、その特徴量が最も近いサポートベクタの路面を現在の走行路面と判別している。
【００３３】
また、路面判別部２５は、路面状態を判別すると、判別した路面状態を報知装置２３に伝え、必要に応じて報知装置２３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２３を通じて判別された路面状態を常に表示するようにしても良いし、判別された路面状態がウェット路や凍結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ＥＣＵ２２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ており、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している。
【００３４】
なお、ブレーキＥＣＵ２２は、様々なブレーキ制御を行う制動制御装置を構成するものである。具体的には、ブレーキＥＣＵ２２は、ブレーキ液圧制御用のアクチュエータを駆動することでホイールシリンダ圧を増減して制動力を制御する。また、ブレーキＥＣＵ２２は、各車輪の制動力を独立して制御することもできる。このブレーキＥＣＵ２２により、受信機２１から路面状態が伝えられると、それに基づいて車両運動制御として制動力の制御を行っている。例えば、ブレーキＥＣＵ２２は、伝えられた路面状態が凍結路であることを示していた場合、ドライ路面と比較して、ドライバによるブレーキ操作量に対して発生させる制動力を弱めるようにする。これにより、車輪スリップを抑制でき、車両の危険性を回避することが可能となる。
【００３５】
また、報知装置２３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２３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。
【００３６】
なお、報知装置２３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２３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２３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２３を構成しても良い。
【００３７】
このようにして、本実施形態にかかるタイヤシステム１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部は、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。
【００３８】
さらに、本実施形態の場合、タイヤシステム１００に加えて、車両外のツール２００が備えられている。ツール２００は、例えばディーラなどの自動車整備工場において使用される外部機器である。このツール２００により、「センシング条件」を含む指示信号を各タイヤ側装置１に伝え、各タイヤ側装置１での振動センサ部１０の検出信号から路面データを作成する際の「センシング条件」が設定される。
【００３９】
以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤシステム１００およびツール２００が構成されている。
【００４０】
次に、本実施形態にかかるタイヤシステム１００およびツール２００の作動について説明する。
【００４１】
タイヤシステム１００は、波形処理部１１ｃにて振動センサ部１０の検出信号からタイヤ振動の特徴量を抽出したのち、抽出した特徴量と路面判別部２５に保存されたサポートベクタに基づいて路面状態判別を行う。そして、路面状態判別を行う際に、波形処理部１１ｃによる振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」がツール２００からの指示信号に基づいて設定されるようになっている。
【００４２】
ここで、タイヤシステム１００による路面状態判別の手法や振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」について説明する。
【００４３】
最初に、路面状態判別の手法について、波形処理部１１ｃで抽出する特徴量の詳細と共に説明するが、ここで説明する特徴量の抽出および路面状態判別の手法は、振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」を加味していない場合のものである。
【００４４】
まず、波形処理部１１ｃで抽出する特徴量の詳細について説明する。
【００４５】
特徴量とは、振動センサ部１０が取得したタイヤ３に加わる振動の特徴を示す量であり、例えば特徴ベクトルとして表される。
【００４６】
タイヤ回転時における振動センサ部１０の検出信号の出力電圧波形は、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のうち振動センサ部１０の配置箇所と対応する部分（以下、装置搭載位置という）が接地し始めた接地開始時に、振動センサ部１０の出力電圧が極大値をとる。以下、この振動センサ部１０の出力電圧が極大値をとる接地開始時のピーク値を第１ピーク値という。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴って装置搭載位置が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、振動センサ部１０の出力電圧が極小値をとる。以下、この振動センサ部１０の出力電圧が極小値をとる接地終了時のピーク値を第２ピーク値という。
【００４７】
振動センサ部１０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の回転に伴って装置搭載位置が接地する際、振動センサ部１０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、振動センサ部１０の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴って装置搭載位置が接地面から離れる際には、振動センサ部１０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、振動センサ部１０の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、振動センサ部１０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。
【００４８】
ここで、装置搭載位置が路面に接地した瞬間を「踏み込み領域」、路面から離れる瞬間を「蹴り出し領域」とする。「踏み込み領域」には、第１ピーク値となるタイミングが含まれ、「蹴り出し領域」には、第２ピーク値となるタイミングが含まれる。また、踏み込み領域の前を「踏み込み前領域」、踏み込み領域から蹴り出し領域までの領域、つまり装置搭載位置が接地中の領域を「蹴り出し前領域」、蹴り出し領域後を「蹴り出し後領域」とする。このように、装置搭載位置が接地する期間およびその前後を５つの領域に区画することができる。なお、図４中では、検出信号のうちの「踏み込み前領域」、「踏み込み領域」、「蹴り出し前領域」、「蹴り出し領域」、「蹴り出し後領域」を順に５つの領域Ｒ１〜Ｒ５として示してある。
【００４９】
路面状態に応じて、区画した各領域でタイヤ３に生じる振動が変動し、振動センサ部１０の検出信号が変化することから、各領域での振動センサ部１０の検出信号を周波数解析することで、車両の走行路面における路面状態を検出する。例えば、圧雪路のような滑り易い路面状態では蹴り出し時の剪断力が低下するため、蹴り出し領域Ｒ４や蹴り出し後領域Ｒ５において、１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ帯域から選択される帯域値が小さくなる。このように、路面状態に応じて振動センサ部１０の検出信号の各周波数成分が変化することから、検出信号の周波数解析に基づいて路面状態を判定することが可能になる。
【００５０】
このため、波形処理部１１ｃは、連続した時間軸波形となっているタイヤ３の１回転分の振動センサ部１０の検出信号を、図５に示すように所定の時間幅Ｔの時間窓毎に複数の区画に分割し、各区画で周波数解析を行うことで特徴量を抽出している。具体的には、各区画で周波数解析を行うことで、各周波数帯域でのパワースペクトル値、つまり特定周波数帯域の振動レベルを求め、このパワースペクトル値を特徴量としている。
【００５１】
なお、時間幅Ｔの時間窓で分割された区画の数は車速に応じて、より詳しくはタイヤ３の回転速度に応じて変動する値である。以下の説明では、タイヤ１回転分の区画数をｎ（ただし、ｎは自然数）としている。
【００５２】
例えば、各区画それぞれの検出信号を複数の特定周波数帯域のフィルタ、例えば０〜１ｋＨｚ、１〜２ｋＨｚ、２〜３ｋＨｚ、３〜４ｋＨｚ、４〜５ｋＨｚの５つのバンドパスフィルタに通して得られたパワースペクトル値を特徴量としている。この特徴量は、特徴ベクトルと呼ばれるもので、ある区画ｉ（ただし、ｉは１≦ｉ≦ｎの自然数）の特徴ベクトルＸｉは、各特定周波数帯域のパワースペクトル値をａｉｋで示すと、これを要素とする行列として、次式のように表される。
【００５３】
【数１】
2019151217.tif 000003
なお、パワースペクトル値ａｉｋにおけるｋは、特定周波数帯域の数、つまりバンドパスフィルタの数であり、上記のように０〜５ｋＨｚの帯域を５つに分ける場合、ｋ＝１〜５となる。そして、全区画１〜ｎの特徴ベクトルＸ１〜Ｘｎを総括して示した行列式Ｘは、次式となる。
【００５４】
【数２】
2019151217.tif 000004
この行列式Ｘがタイヤ１回転分の特徴量を表した式となる。波形処理部１１ｃでは、この行列式Ｘで表される特徴量を振動センサ部１０の検出信号を周波数解析することによって抽出している。
【００５５】
次に、サポートベクタに基づく路面状態判別の手法について説明する。
【００５６】
上記したように、路面状態の判別については、タイヤ側装置１から送信された路面データに含まれる特徴量と、サポートベクタ保存部に保存された路面の種類別のサポートベクタとを比較することで、路面状態を判別する。例えば、特徴量を路面の種類別の全サポートベクタとの類似度を求め、最も類似度が高かったサポートベクタの路面を現在の走行路面と判別することができる。
【００５７】
特徴量を路面の種類別の全サポートベクタとの類似度の算出は、例えば、次のような手法によって行うことができる。
【００５８】
上記したように特徴量を表す行列式Ｘについて、特徴量の行列式をＸ（ｒ）、サポートベクタの行列式をＸ（ｓ）とし、それぞれの行列式の各要素となるパワースペクトル値ａｉｋをａ（ｒ）ｉｋ，ａ（ｓ）ｉｋで表すとする。その場合、特徴量の行列式Ｘ（ｒ）とサポートベクタの行列式Ｘ（ｓ）は、それぞれ次のように表される。
【００５９】
【数３】
2019151217.tif 000005
【００６０】
【数４】
2019151217.tif 000006
類似度は、２つの行列式で示される特徴量とサポートベクタとの似ている度合いを示しており、類似度が高いほどより似ていることを意味している。本実施形態の場合、路面判別部２５は、カーネル法を用いて類似度を求め、その類似度に基づいて路面状態を判定する。ここでは、特徴量の行列式Ｘ（ｒ）とサポートベクタの行列式Ｘ（ｓ）の内積、換言すれば特徴空間内において所定の時間幅Ｔの時間窓毎で分割した区画同士の特徴ベクトルＸｉが示す座標間の距離を算出し、それを類似度として用いている。
【００６１】
例えば、図６示すように、振動センサ部１０の検出信号の時間軸波形について、今回のタイヤ３の回転時の時間軸波形とサポートベクタの時間軸波形それぞれを所定の時間幅Ｔの時間窓で各区画に分割する。図示例の場合、各時間軸波形を５つの区画に分割しているため、ｎ＝５となり、ｉは、１≦ｉ≦５で表される。ここで、図中に示したように、今回のタイヤ３の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉをＸｉ（ｒ）、サポートベクタの各区画の特徴ベクトルをＸｉ（ｓ）とする。その場合、各区画の特徴ベクトルＸｉが示す座標間の距離Ｋｙｚについては、今回のタイヤ３の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｒ）を含む横の升とサポートベクタの各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｓ）を含む縦の升とが交差する升のように示される。なお、距離Ｋｙｚについて、ｙはＸｉ（ｓ）におけるｉを書き換えたものであり、ｚはＸｉ（ｒ）におけるｉを書き換えたものである。実際には、車速に応じて、今回のタイヤ３の回転時とサポートベクタとの区画数は異なったものとなり得るが、ここでは等しくなる場合を例に挙げてある。
【００６２】
本実施形態の場合、５つの特定周波数帯域に分けて特徴ベクトルを取得している。このため、時間軸と合わせた６次元空間において各区画の特徴ベクトルＸｉが表されることとなり、区画同士の特徴ベクトルがＸｉ示す座標間の距離は、６次元空間における座標間の距離となる。ただし、各区画の特徴ベクトルが示す座標間の距離については、特徴量とサポートベクタとが似ているほど小さく、似ていないほど大きくなることから、当該距離が小さいほど類似度が高く、距離が大きいほど類似度が低いことを示している。
【００６３】
例えば、時分割によって区画１〜ｎとされている場合、区画１同士の特徴ベクトルが示す座標間の距離Ｋｙｚについては、次式で示される。
【００６４】
【数５】
2019151217.tif 000007
このようにして、時分割による区画同士の特徴ベクトルが示す座標間の距離Ｋｙｚを全区画について求め、全区画分の距離Ｋｙｚの総和Ｋｔｏｔａｌを演算し、この総和Ｋｔｏｔａｌを類似度に対応する値として用いている。そして、総和Ｋｔｏｔａｌを所定の閾値Ｔｈと比較し、総和Ｋｔｏｔａｌが閾値Ｔｈよりも大きければ類似度が低く、総和Ｋｔｏｔａｌが閾値Ｔｈよりも小さければ類似度が高いと判定する。そして、このような類似度の算出を全サポートベクタに対して行い、最も類似度が高かったサポートベクタと対応する路面の種類が現在走行中の路面状態であると判別する。このようにして、路面状態判別を行うことができる。
【００６５】
なお、ここでは類似度に対応する値として各区画の特徴ベクトルが示す２つの座標間の距離Ｋｙｚの総和Ｋｔｏｔａｌを用いているが、類似度を示すパラメータとして他のものを用いることもできる。例えば、類似度を示すパラメータとして、総和Ｋｔｏｔａｌを区画数で割って求めた距離Ｋｙｚの平均値である平均距離Ｋａｖｅを用いたり、最小二乗法を用いたり、特許文献１に示されているように、様々なカーネル関数を用いて類似度を求めることもできる。また、特徴ベクトルのすべてを用いるのではなく、その中から類似度の低いパスを除いて類似度の演算を行うようにしても良い。
【００６６】
続いて、ツール２００の動作について、ツール２００の指示信号が示す振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」と共に説明する。
【００６７】
ツール２００は、自動車整備工場などにおいて、各車輪のタイヤ側装置１の「センシング条件」を設定する際に使用され、タイヤ側装置１毎に「センシング条件」を設定するための指示信号を送信する。この指示信号が各タイヤ側装置１の指示受信部１１ａを通じて条件設定部１１ｂに伝えられ、各タイヤ側装置１の「センシング条件」が設定される。
【００６８】
「センシング条件」とは、振動センサ部１０の検出信号から路面データを作成する際に行われる検出信号の読み取り条件や特徴量の演算条件、路面データに含めるデータ量などの各種条件を意味している。
【００６９】
上記説明は、タイヤ１回転分の振動センサ部１０の検出信号を用いて、特徴量の抽出やサポートベクタに基づく路面状態判別を行う場合を示している。しかしながら、本実施形態においては、上記したように、ツール２００の指示信号が示す「センシング条件」に基づいて、振動センサ部１０の検出信号の「センシング条件」が設定されるようにしている。このため、特徴量の抽出やサポートベクタに基づく路面状態判別が「センシング条件」に応じた手法とされる。
【００７０】
具体的には、「センシング条件」は、４つの車輪すべてに対して同じ条件とするのではなく、異なる条件が含まれるように設定される。典型的には、車両の走行路面の路面状態は均一な状態となっており、４つの車輪で同じ路面状態を判別することになる。しかしながら、４つの車輪すべてで同じ路面状態を同じ「センシング条件」で判別する必要は無い。すなわち、少なくとも１つの車輪で路面状態を判別できれば良いし、同じ路面状態を検出する場合に「センシング条件」を異ならせても良い。このため、本実施形態では、電源部１３での消費電力低減を考慮し、「センシング条件」として、４つの車輪それぞれのタイヤ側装置１にて異なる役割分担となるような条件、具体的には２つ以上の異なる条件を設定する。例えば、４つの車輪のうちの２輪と残りの２輪とで異なる役割分担としても良いし、４つの車輪の全車輪が異なる役割分担となるようにしても良い。また、４つの車輪のうちの１つのみが他の３つの車輪と異なる役割分担となるようにしても良い。
【００７１】
また、複数種類ある路面状態の中で、特に路面状態判別を行いたいのはウェット路や凍結路のように、車両がスリップし易くなる路面状態となる時である。このため、本実施形態では、異なる役割分担として、少なくとも１輪のタイヤ側装置１ではウェット路がより判別し易くなる条件となり、さらに別の少なくとも１輪のタイヤ側装置１では凍結路がより判別し易くなる条件で「センシング条件」を設定する。ここでは、両前輪のタイヤ側装置１ではウェット路がより判別し易くなり、両後輪のタイヤ側装置１では凍結路がより判別し易くなるように「センシング条件」を設定する。
【００７２】
例えば、タイヤ１回転分の振動センサ部１０の検出信号の中から、特に路面状態を表す特徴度が高くなる部分を用いて特徴量を抽出している。そして、本実施形態の場合、その中でも最も特徴度が高い部分を用いて特徴量を抽出している。
【００７３】
特徴度とは、路面状態の種類に応じて特徴量の差が大きくなる割合のことである。特徴度が高いほど、路面状態の種類に応じた特徴量の差が大きく現れるため、特徴度が高い特徴量を用いて路面状態を判別することで、少ないデータ量であっても路面状態の判別が可能となる。
【００７４】
例えば、特定の路面状態では、タイヤ１回転中における特定の領域において、特徴度が高くなる。上記したように、振動センサ部１０のタイヤ１回転分の検出信号の出力電圧波形は図４のようになる。そして、例えばウェット路では、領域Ｒ２において、ドライ路や凍結路等の他の種類の路面に対する特徴量の差が大きく現れる。これは、ウェット路では、装置搭載位置が路面に接地しようとする直前に生じるスリップ量が他の路面よりも大きくなるためである。また、凍結路では、領域Ｒ３において、ドライ路やウェット路等の他の種類の路面に対する特徴量の差が大きく現れる。これは、凍結路では、装置搭載位置が接地中に最も路面のスリップに起因する振動の影響を受けるためである。さらに、上記したように、圧雪路のように滑りやすい路面では、領域Ｒ４において、ドライ路やウェット路等の他の種類の路面に対する特徴量の差が大きく現れる。このように、路面の種類に応じて、タイヤ１回転中における特定の領域において特徴度が高くなる。
【００７５】
なお、ここでいう特定の領域とは、典型的には領域Ｒ１〜Ｒ５と対応するが、領域Ｒ１のうちの領域Ｒ２寄りの部分などのように、領域Ｒ１〜Ｒ５の一部であったり、領域Ｒ２および領域Ｒ３のように複数の領域に跨がったりしても良い。また、特定の領域は、検出信号を時間幅Ｔで分割した各区画の１つもしくは複数として把握できることから、タイヤ１回転中の検出信号のうちの所定タイミングもしくは所定期間中の検出信号と同意である。
【００７６】
このように、例えば、振動センサ部１０におけるタイヤ１回転分の検出信号の中から特定の領域の特徴量を抽出することができる。そして、本実施形態の場合は、両前輪のタイヤ側装置１ではウェット路がより判別し易くなるように領域Ｒ２の特徴量を抽出し、両後輪のタイヤ側装置１では凍結路がより判別し易くなるように領域Ｒ３の特徴量を抽出する。例えば、領域Ｒ２の特徴量を抽出する場合、数式６に示すように、数式中の一点鎖線で囲んだ枠Ｃ１内の特徴量が抽出されることになる。領域Ｒ３の部分の特徴量を抽出する場合も同様である。
【００７７】
【数６】
2019151217.tif 000008
このように、各車輪のタイヤ側装置１に役割分担させるようにしており、各タイヤ側装置１でタイヤ３の１回転分の振動センサ部１０の検出信号のうちの異なる領域をセンシングして特徴量が抽出されるようにしている。そして、異なる領域をセンシングして抽出した特徴量を路面データとして、各タイヤ側装置１から車体側システム２に送信させるようにしている。
【００７８】
このため、各車輪のタイヤ側装置１は、特徴量の抽出のためのセンシングをタイヤ３の１回転分の振動センサ部１０の検出信号の全領域で行わなくても良くなる。例えば、振動センサ部１０の検出信号のうち所定の領域となる領域Ｒ２、Ｒ３のみについて特徴量の演算を行えば良くなる。
【００７９】
したがって、１輪当たりのタイヤ側装置１の演算負荷を軽減でき、省電力化を図ることが可能となる。さらに、タイヤ３の１回転分の特徴量を含む路面データとする場合には送信する路面データのデータ量が多くなるが、本実施形態の場合にはタイヤ３の１回転分のうちの一部の特徴量のみを含めた路面データにできるため、送信するデータ量が少なくなる。このため、より省電力化を図ることが可能となる。
【００８０】
また、このようにして路面データが作成されると、それが車体側システム２に送信され、路面判別部２５で路面状態判別が行われることになる。このとき、路面データに一部の特徴量しか含まれていないが、以下のようにして路面状態判別が行われる。
【００８１】
具体的には、路面判別部２５は、タイヤ１回転中の一部の特徴量のみが含まれた路面データが伝えられると、路面データに含められたタイヤ１回転中の一部の特徴量と、サポートベクタのうちのそれに対応する部分とを用いて、類似度の算出を行う。
【００８２】
例えば、数式６に示したように、路面データに領域Ｒ２の特徴量が含まれている場合、各路面の種類別の全サポートベクタの中から領域Ｒ２と対応する部分を抽出する。そして、領域Ｒ２の特徴量と、各路面の種類別の全サポートベクタの中から抽出した領域Ｒ２と対応する部分との類似度を算出する。図６に示した例で言えば、領域Ｒ２と対応するのが区画２となることから、図７のように、時分割による区画２の特徴ベクトルＸ２（ｒ）と、サポートベクタの内から抽出した区画２と対応する特徴ベクトルＸ２（ｓ）との類似度を算出する。この場合、区画２同士の特徴ベクトルが示す座標間の距離Ｋ２２が類似度に対応する値となる。
【００８３】
このようにして、タイヤ１回転中の一部の特徴量に基づく類似度の算出が行われ、算出された類似度に基づいて路面状態判別が行われる。そして、走行路面が例えばドライ路からウェット路に変化した場合、両前輪のタイヤ側装置１からの路面データに基づいてウェット路に変化したという路面状態の判別結果が早急に出される。このようにして、ウェット路への変化が確認された場合には、両後輪のタイヤ側装置１からの路面データではウェット路への変化が確認されていなくても、ブレーキＥＣＵ２２や報知装置２３にウェット路になったという判別結果を伝える。同様に、走行路面が例えばドライ路から凍結路に変化した場合、両後輪のタイヤ側装置１からの路面データに基づいて凍結路に変化したという路面状態の判別結果が早急に出される。このようにして、凍結路への変化が確認された場合には、両前輪のタイヤ側装置１からの路面データでは凍結路への変化が確認されていなくても、ブレーキＥＣＵ２２や報知装置２３に凍結路になったという判別結果を伝える。これにより、ウェット路や凍結路になったときに、迅速に、車両運動制御が行われるようにできるし、ドライバに報知することも可能となる。
【００８４】
以上説明したようにして、本実施形態にかかるタイヤシステム１００により、車両の走行路面の路面状態を判別することができる。そして、各車輪のタイヤ側装置１に対してすべて同じ役割を果たさせるのではなく、異なる役割分担となるような「センシング条件」を設定するようにしている。したがって、各車輪のタイヤ側装置１に対してすべて同じ役割を果たさせる場合と比較して、例えば各タイヤ側装置１での演算負荷の低減や路面データのデータ量を少なくできるなど、省電力化を図ることが可能となる。そして、異なる役割分担としても、いずれかのタイヤ側装置１からの路面データに基づいて、的確に路面状態を判別できる。よって、消費電力の軽減を図りつつ、路面状態を的確に判別することが可能となる。
【００８５】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、「センシング条件」として、両前輪で領域Ｒ２の特徴量を抽出し、両後輪で領域Ｒ３の特徴量を抽出するようにしたが、これは「センシング条件」の一例である。
【００８６】
例えば、両右側輪で領域Ｒ２の特徴量を抽出し、両左側輪で領域Ｒ３の特徴量を抽出するようにしても良いし、任意の１輪で領域Ｒ２と領域Ｒ３のいずれか一方の特徴量を抽出し、他の３輪で領域Ｒ２と領域Ｒ３の他方の特徴量を抽出するようにしても良い。また、領域Ｒ２と領域Ｒ３の特徴量を抽出する対象となる車輪を逆にしても良い。
【００８７】
ただし、車両の右側と左側とで路面摩擦係数μが異なっているようなμスプリット路もあるため、好ましくは、両前輪で領域Ｒ２と領域Ｒ３のいずれか一方の特徴量を抽出し、両後輪で領域Ｒ２と領域Ｒ３の他方の特徴量を抽出するようにすると良い。
【００８８】
また、各車輪のタイヤ側装置１での「センシング条件」の内容についても、ウェット路や凍結路を判別し易くする条件に限らず、他の条件を設定することもできる。
【００８９】
例えば、ウェット路や凍結路以外の路面を判別し易くする条件を設定しても良い。特定の路面の特徴度が高くなる条件については、路面毎に異なっており、それについては公知となっているため、その条件に沿って、各タイヤ側装置１で異なる路面を特定し易くする「センシング条件」が設定されるようにすれば良い。なお、ウェット路については領域Ｒ２を例に挙げ、凍結路については領域Ｒ３を例に挙げたが、これらについても一例を挙げたに過ぎない。例えば、ウェット路については装置搭載位置が接地する瞬間のタイミングを含む特定の領域であれば良く、凍結路については装置搭載位置が接地する期間の少なくとも一部を含む特定の領域であれば良い。
【００９０】
また、領域Ｒ２、Ｒ３などの所定の領域のみセンシングが行われるようにするのではなく、全領域をセンシングしつつ、所定の領域のみ詳細なセンシングが行われる形態とすることもできる。例えば、センシング周波数を可変とし、特定の領域についてセンシング周波数を高くし、それ以外の領域ではセンシング周波数を低くすることもできる。このようにしても、全領域について詳細なセンシングが行われる形態とする場合と比較して、特徴量の演算が簡略化できる。
【００９１】
また、特定の路面を判別し易くするのではなく、振動センサ部１０の検出信号のうち特徴量を抽出する際の周波数域をタイヤ側装置１毎に異ならせるようにしても良い。例えば、４つの車輪のうちの少なくとも１つのタイヤ側装置１では検出信号のうちの所定周波数よりも低い低周波数帯について特徴量の抽出を行う。また、残りのタイヤ側装置１では検出信号のうちの所定周波数よりも高い高周波数帯について特徴量の抽出を行うようにする。一例を挙げると、両前輪のタイヤ側装置１では検出信号のうちの０〜２ｋＨｚの周波数帯について特徴量の抽出を行い、両後輪のタイヤ側装置１では検出信号のうちの２ｋＨｚ〜５ｋＨｚの周波数帯について特徴量の抽出を行うようにすることができる。
【００９２】
なお、この場合における類似度の算出方法も、第１実施形態で説明した領域Ｒ２での類似度の算出方法と同様である。例えば、数式５中の所定の周波数域の特徴量と、各路面の種類別の全サポートベクタの中から所定の周波数域と対応する特徴量を抽出し、これらの距離を求めることで類似度に対応する値とすることができる。
【００９３】
さらに、「センシング条件」として、センシングを行うタイミングを各タイヤ側装置１で異ならせるようにすることもできる。例えば、４つの車輪のうちの少なくとも１つのタイヤ側装置１では所定車速、例えば８０ｋｍ／ｈ以下の低車速域で特徴量の抽出を行い、それを超える高車速域では他のタイヤ側装置１で特徴量の抽出を行うようにすることができる。それに加えて、低車速域と比較して高車速域ではタイヤ振動が大きくなることから、波形処理部１１ｃによる検出信号の取込みの垂直分解能を変更することもできる。垂直分解能は、波形処理部１１ｃで検出信号をＡ／Ｄ変換するときのレンジ、つまり１ＬＳＢ当たりの加速度値（以下、最小検出Ｇ値という）である。車速が高いほど垂直分解能を高く、つまり最小検出Ｇ値が大きくなるようにする。車速が高いほど、路面の凹凸による振動が大きくなり、検出信号に現れる振動波形が大きくなるため、その振動波形の大きさに対応して最小検出Ｇ値を大きくすると良い。
【００９４】
なお、車速については、振動センサ部１０の検出信号からタイヤ１回転に掛かる時間を算出し、そこからタイヤ３の円周長さを掛けることなどから算出することができる。タイヤ１回転に掛かる時間は、振動センサ部１０の検出信号の時間軸波形の連続する第１ピーク同士もしくは第２ピーク同士の時間などから算出できる。
【００９５】
（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「センシング条件」の設定をツール２００ではなく車体側システム２で行うようにしたものであり、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。
【００９６】
図８に示すように、本実施形態では、車体側システム２の受信機２１に対して指示送信部２６を備えてある。指示送信部２６は、第１実施形態で説明したツール２００に代えて、「センシング条件」を示す指示信号を各タイヤ側装置１に対して送信させるためのものである。なお、「センシング条件」を示す指示信号については、ツール２００が送信する指示信号と同様である。
【００９７】
指示送信部２６は、各車輪のタイヤ側装置１での「センシング条件」を予め記憶、もしくは、図示しない操作部を通じてドライバや車両の整備者が「センシング条件」を入力したものを記憶するようになっている。そして、指示送信部２６は、記憶した「センシング条件」を含めた指示信号をデータ通信部２４から送信させるようになっている。例えば、操作部を通じてドライバや整備者が「センシング条件」を入力したときや、予め記憶しておいたプログラムに従った所定のタイミング、例えばイグニッションスイッチがオンされて直ぐのタイミングで指示信号が送信されるようにしている。
【００９８】
このように、車体側システム２に指示送信部２６を備え、指示送信部２６から各タイヤ側装置１に対して「センシング条件」を示す指示信号を出力するようにしても良い。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
（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実施形態に対して荷重検出機能を備え、さらに「センシング条件」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。
【０１００】
図９に示すように、本実施形態では、受信機２１に荷重検出部２７が備えられており、タイヤシステム１００により、路面状態の判別だけでなく、各車輪に加えられる荷重についても検出する。
【０１０１】
具体的には、４つの車輪のうちの少なくとも２つのタイヤ側装置１で荷重の検知に用いられるデータ（以下、荷重に関するデータという）を作成し、残りの車輪のタイヤ側装置１で路面データを作成して車体側システム２に伝えるようにする。つまり、４つの車輪の少なくとも２つの車輪のタイヤ側装置１では接地荷重の検知に用いる荷重に関するデータが作成され、残りのタイヤ側装置１では路面データが作成されるように、各車輪で異なる役割分担となるように「センシング条件」を設定する。本実施形態の場合、両前輪のタイヤ側装置１で荷重に関するデータを作成し、両後輪のタイヤ側装置１で路面データを作成して車体側システム２に伝えるような「センシング条件」としている。
【０１０２】
両後輪のタイヤ側装置１については、上記第１実施形態で説明したタイヤ１回転分の振動センサ部１０の検出信号を用いて路面データを作成するようにしているが、左右輪それぞれで異なる役割分担としても良い。例えば、右後輪のタイヤ側装置１ではウェット路の特徴度が高くなる領域Ｒ２の特徴量を抽出して路面データを作成し、左後輪のタイヤ側装置１では凍結路の特徴度が高くなる領域Ｒ３の特徴量を抽出して路面データを作成しても良い。勿論、両後輪のタイヤ側装置１それぞれで、第１実施形態の変形例で説明したように、検出信号のうちの低周波数帯や高周波数帯の特徴量が抽出されるようにしたり、低車速域や高車速域での特徴量が抽出されるようにしても良い。
【０１０３】
両前輪のタイヤ側装置１では、制御部１１は、波形処理部１１ｃにおいて、振動センサ部１０の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における装置搭載位置の接地区間を抽出している。ここでいう接地区間とは、装置搭載位置が路面接地している区間のことを意味している。タイヤ３が１回転する毎に１回ずつ接地区間になるため、接地区間の時間間隔などから単位時間当たりのタイヤ３の回転数、つまり回転速度を算出できる。そして、波形処理部１１ｃは、抽出した接地区間に関するデータやタイヤ３の回転速度に関するデータを荷重に関するデータとして、データ通信部１２に伝えている。
【０１０４】
荷重に関しては、荷重に関するデータに含まれる接地区間の時間とタイヤ３の回転速度に関するデータから得られるタイヤ１回転に掛かる時間に基づいて接地面積を求め、各車輪それぞれの接地面積の面積比から算出することができる。本実施形態のように、両前輪のタイヤ側装置１で荷重に関するデータを作成している場合、受信機２１は荷重検出部２７において、左右前輪それぞれの接地面積に基づいて左右の接地荷重を検出できる。これにより、車両の左右接地荷重の比もしくは差、つまり車両の左右の重量の偏りを検出することができ、左右接地荷重の比もしくは差が所定の閾値よりも大きいときには、報知装置２３を通じてドライバに報知することが可能となる。
【０１０５】
ここで、荷重に関するデータと路面データとは、波形処理部１１ｃで行われる演算などの処理の「センシング条件」が異なったものとなる。したがって、各車輪のタイヤ側装置１で異なる役割分担となる「センシング条件」を設定して、路面データを作成するタイヤ側装置１と荷重に関するデータを作成するタイヤ側装置１とに分けられるようにしている。これにより、すべての車輪のタイヤ側装置１で路面データと荷重に関するデータの両方を作成して車体側システム２に伝える場合と比較して、省電力化を行うことが可能となる。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
（１）例えば、上記各実施形態は互いに無関係では無く、適宜組み合わせることが可能である。一例を示すと、両前輪のタイヤ側装置１それぞれで、第１実施形態で示したようにウェット路の特徴度が高い領域Ｒ２と凍結路の特徴度が高い領域Ｒ３の特徴量を抽出する。また、両後輪のタイヤ側装置１それぞれで、第２実施形態で示したように検出信号から低周波数帯と高周波数帯それぞれの特徴量を抽出する。このように、各実施形態を組み合わせるようにしても良い。
【０１０８】
（２）また、上記実施形態では、振動センサ部１０を加速度センサ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センサ部１０を構成することもできる。
【０１０９】
（３）また、上記実施形態では、タイヤ側装置１から振動センサ部１０の検出信号に現れる路面状態を示す路面データとして、特徴量を含むデータを用いている。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、他のデータを路面データとして用いても良い。例えば、タイヤ３の１回転中の振動データに含まれる５つの領域Ｒ１〜Ｒ５での振動波形の積分値データを路面データとして良いし、検出信号そのものの生データを路面データとしても良い。
【０１１０】
（４）また、上記各実施形態では、車体側システム２に備えられる受信機２１の路面判別部２８ａによって特徴量とサポートベクタとの類似度を求めて路面状態の判別を行っている。
【０１１１】
しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、車体側システム２のいずれかの場所、例えばブレーキＥＣＵ２２などのような他のＥＣＵによって類似度を求めたり、路面状態の判別を行ったりしても良い。また、タイヤ側装置１にサポートベクタを記憶しておき、タイヤ側装置１で路面状態の判別を行えるようにし、路面状態の判別結果を示すデータを路面データとして、車体側システム２に送るようにしても良い。
【０１１２】
（５）さらに、上記各実施形態で説明した各車輪での役割分担については必ずしも固定して行われる必要はなく、その役割分担が切り替わるようにしても良い。例えば、第１実施形態で説明したように両前輪のタイヤ側装置１で振動センサ部１０の検出信号のうちの領域Ｒ２の特徴量を抽出し、両後輪のタイヤ側装置１で振動センサ部１０の検出信号のうちの領域Ｒ３の特徴量を抽出した。これを特定の条件になったとき、例えばツール２００もしくは指示送信部２６からの指示があったときに切り替える。そして、切り替え後には、両後輪のタイヤ側装置１で振動センサ部１０の検出信号のうちの領域Ｒ２の特徴量を抽出し、両前輪のタイヤ側装置１で振動センサ部１０の検出信号のうちの領域Ｒ３の特徴量を抽出する。このように、役割分担の切り替えが行われるようにしても良い。
【０１１３】
（６）また、上記第３実施形態では、荷重検出機能を備えた路面状態判別装置として、４つの車輪のうちの少なくとも２つのタイヤ側装置１で荷重に関するデータを作成し、残りの車輪のタイヤ側装置１で路面データを作成する場合を説明した。これに対して、４つの車輪すべてのタイヤ側装置１で荷重に関するデータを作成しつつ、４つの車輪のうちの少なくとも１つのタイヤ側装置１で路面データが作成されるようにしても良い。逆に、４つの車輪すべてのタイヤ側装置１で路面データを作成しつつ、４つの車輪のうちの少なくとも２つのタイヤ側装置１で荷重に関するデータが作成されるようにしても良い。つまり、４つの車輪すべてのタイヤ側装置１で路面データと荷重に関するデータのうちのいずれか一方を作成し、４つの車輪の一部のタイヤ側装置１のみで路面データと荷重に関するデータのうちのいずれか他方を作成するようにしても良い。
【０１１４】
このようにする場合、荷重に関するデータと路面データの一方を４つの車輪すべてから送信することになるが、両方のデータをすべての車輪から送信する場合と比較すれば、消費電力の軽減に寄与することができる。なお、一部の車輪でのみ作成が行われるデータについては、常に同じ車輪である必要はなく、４つの車輪で切り替わるようにすると好ましい。このようにすれば、４つの車輪のタイヤ側装置１での消費電力の均一化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１            タイヤ側装置
２            車体側システム
１０          振動センサ部
１１          制御部
１１ａ        指示受信部
１１ｂ        条件設定部
１１ｃ        波形処理部
１２、２４    データ通信部
２１          受信機
２５          路面判別部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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