(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、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特定する接地区間特定部（１７）および前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルを算出する高周波レベル算出部（１８）を有する信号処理部（１３）と、前記高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）と、
前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機（２１）と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部（２２）と、を有する車両側装置（２）とを備え、
前記接地区間特定部は、
前記検出信号が示すパルス波形のパルスレベルと比較される第１閾値と該第１閾値よりも小さな第２閾値とを前記車両の走行速度に応じて設定する閾値設定部（１７ｄ、１７ｇ、１７ｊ）と、
前記検出信号が示すパルス波形が第１閾値よりも大きくなった次の極大値を接地開始時とすると共に前記パルス波形が第２閾値より小さくなった次の極小値を接地終了時として、前記接地開始時から前記接地終了時までの間を接地区間として抽出する接地区間抽出部（１７ａ）と、
前記車両の走行速度に対応する値として、前記パルス波形の極大値および極小値を検出し、前記タイヤの一回転前の前記極大値および前記極小値をそれぞれ前回の第１ピーク値および第２ピーク値として記憶するピーク値検出部（１７ｂ）と、を有し、
前記閾値設定部は、今回の前記タイヤの回転時における前記極大値が前記第１ピーク値よりも大きければ前記第１閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させると共に前記第１ピーク値よりも小さければ前記第１閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させ、今回の前記タイヤの回転時における前記極小値が前記第２ピーク値よりも小さければ前記第２閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させると共に前記第２ピーク値よりも大きければ前記第２閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させる路面状況推定装置。
【請求項２】
前記閾値設定部（１７ｄ）は、
今回の前記タイヤの回転時における前記極大値が前記第１ピーク値よりも大きく、かつ、今回の前記タイヤの回転時における前記極小値が前記第２ピーク値よりも小さいときにのみ、前記第１閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させ、
今回の前記タイヤの回転時における前記極大値が前記第１ピーク値よりも小さく、かつ、今回の前記タイヤの回転時における前記極小値が前記第２ピーク値よりも大きいときにのみ、前記第１閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させる請求項１に記載の路面状況推定装置。
【請求項３】
車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、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特定する接地区間特定部（１７）および前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルを算出する高周波レベル算出部（１８）を有する信号処理部（１３）と、前記高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）と、
前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機（２１）と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部（２２）と、を有する車両側装置（２）とを備え、
前記接地区間特定部は、
前記検出信号が示すパルス波形のパルスレベルと比較される第１閾値と該第１閾値よりも小さな第２閾値とを前記車両の走行速度に応じて設定する閾値設定部（１７ｄ、１７ｇ、１７ｊ）と、
前記検出信号が示すパルス波形が第１閾値よりも大きくなった次の極大値を接地開始時とすると共に前記パルス波形が第２閾値より小さくなった次の極小値を接地終了時として、前記接地開始時から前記接地終了時までの間を接地区間として抽出する接地区間抽出部（１７ａ）と、
前記車両の走行速度に対応する値として、前記パルス波形の極大値および極小値を検出し、前記タイヤの一回転中における前記極大値となってから前記極小値となるまでの間の時間間隔を接地パルス間隔として、前記タイヤの一回転前の前記接地パルス間隔を記憶するパルス間隔検出部（１７ｅ）と、を有し、
前記閾値設定部（１７ｇ）は、今回の前記タイヤの回転時における前記接地パルス間隔が前記一回転前の前記接地パルス間隔よりも短ければ前記第１閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させ、前記一回転前の前記接地パルス間隔よりも長ければ前記第１閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させる路面状況推定装置。
【請求項４】
前記接地区間特定部は、前記車両の走行速度に対応する値として、前記パルス波形の極大値および極小値を検出し、前記タイヤの一回転中における前記極大値となってから前記極小値となるまでの間の時間間隔を接地パルス間隔として、前記タイヤの一回転前の前記接地パルス間隔を記憶するパルス間隔検出部（１７ｅ）を有し、
前記閾値設定部は、
今回の前記タイヤの回転時における前記極大値が前記第１ピーク値よりも大きく、かつ、今回の前記タイヤの回転時における前記極小値が前記第２ピーク値よりも小さく、さらに今回の前記タイヤの回転時における前記接地パルス間隔が前記一回転前の前記接地パルス間隔よりも短いときにのみ、前記第１閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させ、
今回の前記タイヤの回転時における前記極大値が前記第１ピーク値よりも小さく、かつ、今回の前記タイヤの回転時における前記極小値が前記第２ピーク値よりも大きく、さらに今回の前記タイヤの回転時における前記接地パルス間隔が前記一回転前の前記接地パルス間隔よりも長いときにのみ、前記第１閾値を前記一回転前のときよりも小さい値に変化させると共に前記第２閾値を前記一回転前のときよりも大きい値に変化させる請求項１または２に記載の路面状況推定装置。
【請求項５】
車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、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特定する接地区間特定部（１７）および前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルを算出する高周波レベル算出部（１８）を有する信号処理部（１３）と、前記高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）と、
前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機（２１）と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部（２２）と、を有する車両側装置（２）とを備え、
前記接地区間特定部は、
前記検出信号が示すパルス波形のパルスレベルと比較される第１閾値と該第１閾値よりも小さな第２閾値とを前記車両の走行速度に応じて設定する閾値設定部（１７ｄ、１７ｇ、１７ｊ）と、
前記検出信号が示すパルス波形が第１閾値よりも大きくなった次の極大値を接地開始時とすると共に前記パルス波形が第２閾値より小さくなった次の極小値を接地終了時として、前記接地開始時から前記接地終了時までの間を接地区間として抽出する接地区間抽出部（１７ａ）と、
前記車両の走行速度に対応する値として、前記タイヤ側装置に働く前記タイヤの遠心力を検出する遠心力検出部（１７ｈ）と、を有し、
前記閾値設定部（１７ｊ）は、今回の前記タイヤの回転時における前記遠心力が一回転前の前記タイヤの回転時における前記遠心力よりも大きければ、前記一回転前のときより前記第１閾値を大きい値に変化させると共に前記第２閾値を小さい値に変化させ、一回転前の前記タイヤの回転時における前記遠心力よりも小さければ、前記一回転前のときよりも前記第１閾値を小さい値に変化させると共に前記第２閾値を大きい値に変化させる路面状況推定装置。
【請求項６】
車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、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特定する接地区間特定部（１７）および前記接地区間中における前記検出信号の高周波成分のレベルを算出する高周波レベル算出部（１８）を有する信号処理部（１３）と、前記高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機（１４）と、を有するタイヤ側装置（１）と、
前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機（２１）と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部（２２）と、を有する車両側装置（２）とを備え、
前記接地区間特定部は、
前記検出信号が示すパルス波形のパルスレベルと比較される第１閾値と該第１閾値よりも小さな第２閾値とを前記車両の走行速度に応じて設定する閾値設定部（１７ｄ、１７ｇ、１７ｊ）と、
前記検出信号が示すパルス波形が第１閾値よりも大きくなった次の極大値を接地開始時とすると共に前記パルス波形が第２閾値より小さくなった次の極小値を接地終了時として、前記接地開始時から前記接地終了時までの間を接地区間として抽出する接地区間抽出部（１７ａ）と、を有しており、
前記接地区間抽出部は、前記車両の走行速度に対応する値に基づいて、前記接地区間ではないと想定される期間を推定し、該接地区間ではないと想定される期間中に、前記検出信号が示すパルス波形が前記第１閾値よりも大きくなっても前記接地開始時の判定を行わず、前記パルス波形が前記第２閾値より小さくなっても前記接地終了時の判定を行わない路面状況推定装置。
【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に基づいて路面状況を推定する路面状況推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤトレッドの裏面に加速度センサを埋設し、加速度センサの検出信号に基づいて路面状況、例えばアスファルト路、雪路、凍結路などの状況を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、加速度センサをタイヤトレッドの裏面に埋設すると、タイヤ回転に伴ってタイヤトレッドのうち加速度センサの配置箇所と対応する部分が路面に接地しているときに、加速度センサの検出信号に路面状況に応じた振動成分が重畳される。このため、従来では、タイヤトレッドのうち加速度センサの配置箇所と対応する部分が路面に接地している接地区間中での振動の周波数成分を解析することで、路面状況を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４２３０３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、加速度センサが検出する振動のパルス波形のレベル（以下、パルスレベルという）が走行速度によって大きく変動する。このため、タイヤトレッドのうち加速度センサの配置箇所と対応する部分が路面に接地している接地区間をパルスレベルに基づいて判定することが精度良く行えず、路面状況の推定を的確に行えないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、タイヤのうちタイヤの振動を検出する振動検出部の配置箇所と対応する部分が路面に接地している接地区間の判定を精度良く行える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ないし６に記載の発明における路面状況推定装置は、タイヤ側装置（１）と車両側装置（２）とを有した構成とされている。タイヤ側装置は、車両に備えられるタイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられ、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、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特定する接地区間特定部（１７）および接地区間中における検出信号の高周波成分のレベルを算出する高周波レベル算出部（１８）を有する信号処理部（１３）と、高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機（１４）と、を有した構成とされている。また、車両側装置は、送信機から送信された路面状況データを受信する受信機（２１）と、路面状況データに基づいて、タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部（２２）と、を有した構成とされている。そして、タイヤ側装置において、接地区間特定部は、検出信号が示すパルス波形のパルスレベルと比較される第１閾値と該第１閾値よりも小さな第２閾値とを車両の走行速度に応じて設定する閾値設定部（１７ｄ、１７ｇ、１７ｊ）と、検出信号が示すパルス波形が第１閾値よりも大きくなった次の極大値を接地開始時とすると共にパルス波形が第２閾値より小さくなった次の極小値を接地終了時として、接地開始時から接地終了時までの間を接地区間として抽出する接地区間抽出部（１７ａ）と、を有した構成とされている。
【０００７】
このように、路面状態の検出のために接地区間中の振動検出部の検出信号を抽出している。そして、その際の接地区間中であることの判定に用いる第１閾値および第２閾値を車両の走行速度に応じて可変としている。これにより、車両の走行速度に応じて振動検出部の出力電圧のパルスレベルが変化しても、それに対応した閾値を設定できる。このような閾値を用いて接地区間の判定を行うことで、精度良い判定を行うことが可能となる。したがって、精度良く判定された接地区間に基づいて、精度良く路面状態の検出を行うことが可能となる。
【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況推定装置の全体のブロック構成を示した図である。
【図２】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３】タイヤ回転時における振動発電素子の出力電圧波形図である。
【図４（ａ）】走行速度が３０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と閾値の関係を示した図である。
【図４（ｂ）】走行速度が４０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と閾値の関係を示した図である。
【図４（ｃ）】走行速度が６０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と閾値の関係を示した図である。
【図５（ａ）】アスファルト路のように路面摩擦係数（以下、μという）が比較的大きな高μ路面を走行している場合における振動発電素子の出力電圧の変化を示した図である。
【図５（ｂ）】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振動発電素子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】高周波成分のレベルを接地区間中に抽出した高周波成分の積分によって算出する場合における信号処理回路部の具体的な回路構成を示した図である。
【図８】走行路面が低μ路面の場合と高μ路面の場合それぞれの場合でのコンデンサでの充電の様子を示した図である。
【図９】第２実施形態にかかる路面状況推定装置の全体のブロック構成を示した図である。
【図１０（ａ）】走行速度が３０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と接地パルス間隔の関係を示した図である。
【図１０（ｂ）】走行速度が４０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と接地パルス間隔の関係を示した図である。
【図１０（ｃ）】走行速度が６０ｋｍ／ｈのときに振動発電素子に付与される振動加速度の波形と接地パルス間隔の関係を示した図である。
【図１１】第４実施形態にかかる路面状況推定装置の全体のブロック構成を示した図である。
【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路面状況推定装置について説明する。本実施形態にかかる路面状況推定装置は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面における振動に基づいて走行中の路面状況を推定するものとして用いられる。
【００１２】
図１に示すように路面状況推定装置１００は、タイヤ側に設けられたタイヤ側装置１と、車体側に備えられた車両側装置２とを有する構成とされている。そして、路面状況推定装置１００は、タイヤ側装置１より走行中の路面状況を表すデータを送信すると共に、車両側装置２がタイヤ側装置１から送信されたデータを受信し、そのデータに基づいて走行中の路面状況を推定する。具体的には、タイヤ側装置１および車両側装置２は、以下のように構成されている。
【００１３】
タイヤ側装置１は、図１に示すように、振動発電素子１１、電力供給回路１２、信号処理回路部１３、および送信機１４を備えた構成とされ、図２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。
【００１４】
振動発電素子１１は、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２中の矢印Ｘの方向として示したタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力する振動検出部を構成するものである。本実施形態の場合、振動発電素子１１でタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力させるのに加えて、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それに基づいてタイヤ側装置１の電源を生成している。このため、振動発電素子１１は、タイヤ接線方向の振動に対して発電するように配設されている。このような振動発電素子１１としては、例えば静電誘導型の発電素子（例えば、エレクトレット）、圧電素子、摩擦式、磁歪式、電磁誘導型の素子を適用できる。また、発電用途を加味しないタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力するだけであれば、振動発電素子１１として他のもの、例えば加速度センサなどを用いることもできる。
【００１５】
例えば振動発電素子１１として静電誘導型の発電素子を用いる場合には、マイナスの電荷を帯びる下部電極に対して静電誘導によってプラスに帯電させられる上部電極が水平方向に振動させられると、静電誘導による電荷が変動し、起電力を生じることで発電する。このような振動発電素子１１の発電に基づいて、タイヤ側装置１の電源を生成すると共に、タイヤ接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を生成する。
【００１６】
すなわち、路面状況推定装置１００が備えられた車両が走行する際には、タイヤ３の回転運動や路面の凹凸などの種々の要因によって、タイヤ３のトレッド３１に振動が生じる。この振動が振動発電素子１１に伝わることで、振動発電素子１１による発電が行われ、それが電力供給回路１２に伝えられることでタイヤ側装置１の電源が生成される。また、振動発電素子１１の発電の際の出力電圧が振動の大きさに応じて変化することから、振動発電素子１１の出力電圧をタイヤ接線方向の振動の大きさを表す検出信号として信号処理回路部１３に伝えるようにしている。なお、振動発電素子１１の出力電圧は、上部電極が振動によって往復動することから、交流電圧となる。
【００１７】
電力供給回路１２は、振動発電素子１１の出力電圧に基づいて蓄電して電源を生成し、電力を信号処理回路部１３および送信機１４に供給するための回路であり、整流回路１５および蓄電回路１６を備えた構成とされている。
【００１８】
整流回路１５は、振動発電素子１１より出力される交流電圧を直流変換する公知の回路である。振動発電素子１１で出力される交流電圧は、この整流回路１５で直流変換され、蓄電回路１６に出力される。整流回路１５は、全波整流回路であっても半波整流回路であってもよい。
【００１９】
蓄電回路１６は、整流回路１５より印加される直流電圧を蓄電するための回路であり、コンデンサなどによって構成される。振動発電素子１１の出力電圧は、整流回路１５を介して蓄電回路１６で蓄電され、ここで蓄電された電圧を電源として、タイヤ側装置１が備える信号処理回路部１３や送信機１４などへの電力供給を行っている。また、電力供給回路１２が蓄電回路１６を備えることによって、振動発電素子１１が余剰に発電している時にはその余剰分を蓄電しておき、発電量が不足している場合に、その不足分を補えるようになっている。
【００２０】
信号処理回路部１３は、信号処理部に相当する部分であり、振動発電素子１１の出力電圧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状況を表すデータを得て、それを送信機１４に伝える役割を果たす。具体的には、信号処理回路部１３は、振動発電素子１１の出力電圧の時間変化に基づいて接地区間を特定している。ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間を意味している。接地区間については、振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルを閾値と比較することで特定されるが、出力電圧のパルスレベルが走行速度に応じて変化する。このため、後述する接地区間特定部１７によって走行速度に応じた閾値を設定することで、走行速度に対応して的確に接地区間を特定できるようにしている。
【００２１】
そして、この振動発電素子１１の接地区間中の検出信号に含まれる高周波成分が路面状況を表していることから、信号処理回路部１３は、この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状況を表すデータを生成し、送信機１４に伝えている。
【００２２】
具体的には、信号処理回路部１３は、各種回路やＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータ等によって構成され、振動発電素子１１の出力電圧に基づいて上記処理を行っている。そして、信号処理回路部１３は、それらの処理を行う部分として接地区間特定部１７および高周波レベル算出部１８を備えている。
【００２３】
接地区間特定部１７は、接地区間を特定して、接地区間中であることを高周波レベル算出部１８に伝える役割などを果たす。接地区間特定部１７は、接地区間抽出部１７ａ、ピーク値検出部１７ｂと閾値演算部１７ｃおよび閾値設定部１７ｄとを有している。
【００２４】
接地区間抽出部１７ａは、振動発電素子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、接地区間中であることを抽出し、接地区間中であることを高周波レベル算出部１８に伝える。また、接地区間抽出部１７ａは、送信機１４に対して高周波レベル算出部１８の算出結果を路面状況が表された路面状況データとして車両側装置２に送信させる送信トリガを発生させる。以下、具体的に接地区間抽出部１７ａの機能について説明する。
【００２５】
タイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧波形は例えば図３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のうち振動発電素子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、振動発電素子１１の出力電圧が極大値をとる。接地区間抽出部１７ａでは、この振動発電素子１１の出力電圧が極大値をとる第１ピーク値のタイミングを接地開始時として検出している。具体的には、振動発電素子１１の出力電圧が後述するように閾値設定部１７ｄで設定される第１閾値と比較して大きくなった場合に、次の極大値を検出して接地開始時としている。このように、振動発電素子１１の出力電圧が第１閾値よりも大きくなったことを条件として出力電圧の極大値を検出することで、的確に接地開始時を検出することができる。
【００２６】
さらに、図３に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち振動発電素子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、振動発電素子１１の出力電圧が極小値をとる。接地区間抽出部１７ａでは、この振動発電素子１１の出力電圧が極小値をとる第２ピーク値のタイミングを接地終了時として検出している。具体的には、振動発電素子１１の出力電圧が後述するように接地区間特定部１７で特定される第２閾値と比較して小さくなった場合に、次の極小値を検出して接地終了時としている。このように、振動発電素子１１の出力電圧が第２閾値よりも小さくなったことを条件として出力電圧の極小値を検出することで、的確に接地開始時を検出することができる。
【００２７】
振動発電素子１１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のうち振動発電素子１１の配置箇所と対応する部分が接地する際、振動発電素子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、振動発電素子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のうち振動発電素子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、振動発電素子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、振動発電素子１１の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、振動発電素子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。
【００２８】
そして、接地区間抽出部１７ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを高周波レベル算出部１８に伝え、第１ピーク値のタイミングから第２ピーク値のタイミングまでの期間、振動発電素子１１の出力電圧に含まれる高周波成分を整流して積分させる指示を出す。このようにして、接地区間抽出部１７ａは、接地区間を抽出し、接地区間中であることを高周波レベル算出部１８に伝えている。
【００２９】
また、振動発電素子１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが振動発電素子１１の接地終了時となるため、接地区間抽出部１７ａは、このタイミングで送信機１４に送信トリガを送っている。これにより、送信機１４より、高周波レベル算出部１８から伝えられる算出結果を路面状況データとして送信させている。このように、送信機１４によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子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。
【００３０】
ピーク値検出部１７ｂは、振動発電素子１１の出力電圧のピーク値を検出し、そのピーク値を前回のタイヤ回転時、つまり一回転前における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値として記憶する。
【００３１】
閾値演算部１７ｃは、ピーク値検出部１７ｂで記憶した前回のタイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値に基づいて、第１閾値および第２閾値を演算する。すなわち、走行速度に応じて振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが変動する。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、車両の走行速度が低いほど振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが小さくなり、車両の走行速度が高いほど振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが大きくなる。なお、図４（ａ）〜（ｃ）では、縦軸を振動発電素子１１に付与される加速度としているが、振動発電素子１１の出力電圧も同様の波形になる。
【００３２】
したがって、第１閾値および第２閾値を一定値にすると、車両の走行速度が低いときには振動発電素子１１の出力電圧が極大値や極小値をとったとしても第１閾値から第２閾値の間の範囲を超えないことがある。また、第１閾値および第２閾値を一定値にすると、車両の走行速度が高いときには振動発電素子１１の出力電圧が極大値や極小値をとっていないときでも第１閾値から第２閾値の間の範囲を超えてしまうことがある。この場合、図４（ｃ）に示したように、極大値や極小値が誤検知されてしまう。
【００３３】
このため、本実施形態では、前回のタイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値に応じて第１閾値および第２閾値を変化させることで、車両の走行速度に追従した値となるようにする。
【００３４】
具体的には、前回のタイヤ回転時における第１ピーク値に基づいて第１閾値を演算するとともに、前回タイヤ回転時における第２ピーク値に基づいて第２閾値を演算する。
【００３５】
第１閾値については、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第１閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第１閾値は、例えば、前回のタイヤ回転時における第１ピーク値に合わせて、第１ピーク値が大きくなるほど大きくされ、第１ピーク値が小さくなるほど小さくされる。例えば、前回と今回のタイヤ回転時における第１ピーク値同士の差の分だけ、もしくは、その差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第１閾値を大きくもしくは小さくする。
【００３６】
第２閾値についても、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第２閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第２閾値は、第１閾値よりも小さな値とされており、例えば、前回のタイヤ回転時における第２ピーク値に合わせて、第２ピーク値が小さくなるほど小さくされ、第２ピーク値が大きくなるほど大きくされる。例えば、前回と今回のタイヤ回転時における第２ピーク値同士の差の分だけ、もしくは、その差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第２閾値を小さくもしくは大きくする。
【００３７】
このように、第１閾値および第２閾値を前回のタイヤ回転時の第１ピーク値および第２ピーク値に基づいて可変設定としている。これにより、車両の走行速度に応じて振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが変化しても、それに対応した第１閾値および第２閾値を設定できる。したがって、このような第１閾値および第２閾値を用いて接地区間の判定を行うことで、精度良い判定を行うことが可能となる。
【００３８】
なお、第１閾値および第２閾値を初期値から変化させたのち、所定のタイヤ回転数分の振動発電素子１１の出力信号の極大値および極小値が第１閾値から第２閾値の間の範囲を超えない状態になったとき、再び第１閾値および第２閾値を初期値に戻すようにしている。このように、閾値設定部に、変化させた第１閾値および第２閾値を初期値に戻す初期値設定部を備えることで、車両が極めて低速で走行している極低速時や停止時に初期値に戻すことができる。
【００３９】
高周波レベル算出部１８は、接地区間抽出部１７ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に振動発電素子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、高周波レベル算出部１８は、その算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信機１４に伝える。ここで、路面状況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５および図６を参照して説明する。
【００４０】
図５（ａ）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振動発電素子１１の出力電圧の変化を示している。また、図５（ｂ）は、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振動発電素子１１の出力電圧の変化を示している。
【００４１】
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、つまり振動発電素子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、車両が低μ路面を走行しているときにはタイヤ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。このため、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うと、図６に示す結果となる。すなわち、低周波域では高μ路と低μ路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低μ路を走行する場合の方が高μ路を走行する場合よりも高いレベルになる。このため、振動発電素子１１の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状況を表す指標となる。
【００４２】
したがって、高周波レベル算出部１８によって接地区間中における振動発電素子１１の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これを路面状況データとすることが可能となる。例えば、高周波成分のレベルは、振動発電素子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。
【００４３】
図７は、接地区間中に抽出した高周波成分の積分によって高周波成分のレベルを算出するときに適用する信号処理回路部１３の具体的な回路構成を示した図である。
【００４４】
図７において、接地区間抽出部１７ａは、振動発電素子１１の検出信号（出力電圧）を入力し、検出信号の解析結果に基づいて高周波レベル算出部１８に積分指示信号を出力すると共に送信機１４に対して送信トリガを出力する。
【００４５】
具体的には、接地区間抽出部１７ａは、接地パルス検出部１７１を有し、この接地パルス検出部１７１にて、振動発電素子１１の接地開始時および接地終了時における検出信号のピークを検出している。そして、接地パルス検出部１７１は、振動発電素子１１の検出信号が第１ピーク値となったタイミングで積分指示信号を出力し、第２ピーク値となったタイミングで積分指示信号を解除する。本実施形態の場合、接地パルス検出部１７１から積分指示信号としてハイレベルが出力されるとスイッチ１７２がオン、それがインバータ１７３によって反転されてローレベルが伝えられるとスイッチ１７４がオフされて高周波成分の積分が開始される。また、積分指示信号が解除されて接地パルス検出部１７１の出力がローレベルになるとスイッチ１７２がオフ、それがインバータ１７３によって反転されてハイレベルが伝えられるとスイッチ１７４がオンとなって高周波成分の積分が終了される。
【００４６】
高周波レベル算出部１８は、ハイパスフィルタ部１８１、整流部１８２および積分部１８３を有した構成とされている。
【００４７】
ハイパスフィルタ部１８１は、振動発電素子１１の検出信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部を構成する。ハイパスフィルタ部１８１は、コンデンサ１８１ａ、１８１ｂおよび抵抗１８１ｃを有するＣＲフィルタ回路によって構成され、コンデンサ１８１ａ、１８１ｂの容量値や抵抗１８１ｃの抵抗値の調整により、振動発電素子１１の検出信号の高周波成分のみを通過させる。
【００４８】
整流部１８２は、ブリッジ状に配置したダイオード１８２ａ〜１８２ｄを有する全波整流回路によって構成されており、ハイパスフィルタ部１８１で抽出された検出信号の高周波成分を全波整流する。これにより、積分部１８３に対して全波整流後の正電圧のみが印加されるようにできる。
【００４９】
積分部１８３は、振動発電素子１１の検出信号の高周波成分を積分する部分であり、本実施形態では、積分部１８３はコンデンサ１８３ａおよび抵抗１８３ｂを有した構成とされている。
【００５０】
コンデンサ１８３ａは、全波整流後の高周波成分に基づいて充電される。このコンデンサ１８３ａの充電電圧が高周波成分を積分した値に相当し、このコンデンサ１８３ａの積分電圧値が路面状況を表すデータとして送信機１４に入力される。すなわち、図６に示したように、走行路面が低μ路面である場合と高μ路面である場合とで振動発電素子１１の検出信号の高周波成分のレベルが異なっていることから、路面状況に応じてコンデンサ１８３ａの積分電圧値が変化する。
【００５１】
図８は、走行路面が低μ路面の場合と高μ路面であるアスファルト路の場合それぞれの場合でのコンデンサ１８３ａでの充電の様子を示している。それぞれの場合について、３回ずつ試行、つまり試行回数Ｎ＝３としている。この図に示されるように、走行路面が低μ路面の場合、高μ路面の場合と比較して振動発電素子１１の検出信号の高周波成分のレベルが大きくなるため、コンデンサ１８３ａの積分電圧値が大きくなる。このように、路面状況に応じてコンデンサ１８３ａの積分電圧値の大きさが変化するため、コンデンサ１８３ａの積分電圧値が路面状況を表すデータとなる。
【００５２】
抵抗１８３ｂは、接地パルス検出部１７１が積分指示信号を解除してスイッチ１７４がオンされたときに、コンデンサ１８３ａに接続されることでコンデンサ１８３ａを放電する。これにより、次に高周波成分の積分を行う際に、コンデンサ１８３ａの電圧を０にリセットしておくことが可能となる。
【００５３】
このような回路により、信号処理回路部１３を構成することができ、振動発電素子１１の出力電圧の高周波成分を積分部１８３にて積分することで、接地区間中における高周波成分のレベルを算出することができる。
【００５４】
送信機１４は、信号処理回路部１３から伝えられた路面状況データを車両側装置２に対して送信するものである。送信機１４と車両側装置２が備える受信機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。路面状況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、振動発電素子１１の接地終了時に接地区間抽出部１７ａから送信トリガが送られることで送信機１４から路面状況データが送られるようになっている。このように、送信機１４によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子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。
【００５５】
なお、路面状況データについては、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認識情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送ることもできる。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、車両側装置２にＩＤ情報と共に路面状況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。通常、走行路面の路面μは均一であると想定されるが、車両の左右輪で路面μが異なるμスプリット路なども有り、このようなμスプリット路においては各車輪毎に路面状況データが伝えるられると好ましい。勿論、各車輪毎に路面状況を推定するのではなく、各車輪から送られてきた路面状況データが示す積分電圧値の平均値を路面状況の推定に用いるなど、複数の路面状況データを路面状況の推定に用いるようにしても良い。
【００５６】
一方、車両側装置２は、受信機２１と路面状況推定部２２とを備えた構成とされており、タイヤ側装置１より送信された路面状況データを受信し、このデータに基づいて各種処理を行うことで、走行中の路面状況を検出する。
【００５７】
受信機２１は、タイヤ側装置１が送信した路面状況データを受信するための装置である。受信機２１で受信した路面状況データは、受信するたびに路面状況推定部２２に逐次出力される。
【００５８】
路面状況推定部２２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路面状況の検出のための処理を行っている。具体的には、路面状況推定部２２は、路面状況データが示す積分電圧値の大きさに基づいて路面μを推定しており、例えば積分電圧値が判定閾値よりも大きければ走行路面が低μ路面、小さければ走行路面が高μ路面と判定する。判定閾値は、図８に示すように走行路面が低μ路面であるときに想定される積分電圧値と高μ路面であるときに想定される積分電圧値の中間値に設定される。このため、この判定閾値との大小比較によって、走行路面の路面状況を推定することが可能となる。
【００５９】
なお、このようにして車両側装置２によって路面状況が推定されると、その推定結果を例えば車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信に載せている。この路面状況の推定結果が例えばブレーキ制御用の電子制御装置（いわゆるブレーキＥＣＵ）などに入力され、アンチロックブレーキ制御などを行う際の指標、例えばアンチロックブレーキ制御における制御開始閾値の設定に用いられる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態にかかる路面状況推定装置１００では、路面状態の検出のために接地区間中の振動発電素子１１の検出信号を抽出している。そして、その際の接地区間中であることの判定に用いる閾値を車両の走行速度に応じて可変としている。これにより、車両の走行速度に応じて振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが変化しても、それに対応した閾値を設定できる。このような閾値を用いて接地区間の判定を行うことで、精度良い判定を行うことが可能となる。したがって、精度良く判定された接地区間に基づいて、精度良く路面状態の検出を行うことが可能となる。
【００６１】
また、タイヤ側装置１において、接地区間中における振動発電素子１１の検出信号の高周波成分のレベルを算出させ、それを路面状況データとして送信している。そして、その路面状況データを車両側装置２で受信し、走行路面の路面状況を推定している。これにより、周波数解析を行わなくても路面状況を推定することが可能となり、消費電力の低減を図ると共に周波数解析用の部品を削減することが可能となる。したがって、コスト削減を図ることができる。
【００６２】
また、信号処理回路部１３では、振動発電素子１１の検出信号をハイパスフィルタ部１８１に通過させることで高周波成分を抽出したのち、整流後、振動発電素子１１の接地終了時までコンデンサ１８３ａに充電して積分電圧値を得るようにしている。このように、信号処理回路部１３のうち接地パルス検出部１７１以外の部分についてはアナログ回路主体で構成できるため、低コスト、省スペースな回路で信号処理を行うことができる。また、タイヤ側装置１は路面状況データとしてコンデンサ１８３ａによる積分電圧値を送信すれば良いため、タイヤ側装置１から車両側装置２への送信データ量を大幅に減らすことが可能となり、より消費電力を低減できる。したがって、タイヤ側装置１に備える振動発電素子１１の小型化が図れるなど、タイヤ側装置１の小型化が可能となって、よりタイヤ３内への搭載を容易に行うことが可能となる。
【００６３】
なお、ここでは第１閾値を第１ピーク値に基づいて変化させると共に、第２閾値を第２ピーク値に基づいて変化させるという第１閾値と第２閾値の設定を独立して行う場合について説明した。しかしながら、より的確に第１閾値と第２閾値とが設定されるように、これらを関連付けて設定することもできる。
【００６４】
具体的には、今回のタイヤ回転時における極大値が第１ピーク値よりも大きく、かつ、今回のタイヤ回転時における極小値が第２ピーク値よりも小さいときにのみ、一回転前と比較して、第１閾値を大きい値に変化させ、第２閾値を小さい値に変化させる。同様に、今回のタイヤ回転時における極大値が第１ピーク値よりも小さく、かつ、今回のタイヤ回転時における極小値が第２ピーク値よりも大きいときにのみ、一回転前と比較して、第１閾値を小さい値に変化させ、第２閾値を大きい値に変化させる。
【００６５】
このように、極大値と極小値の双方が共に同様の変化を示したときにのみ、第１閾値および第２閾値を変化させるようにすれば、ノイズ的に極大値や極小値が変化した場合に第１閾値や第２閾値が誤変更されることを防止できる。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して接地区間の検出に用いる閾値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。
【００６７】
上記第１実施形態では、前回のタイヤ回転時の第１ピーク値および第２ピーク値に基づいて第１閾値および第２閾値を設定した。これに対して、本実施形態では、前回のタイヤ回転時の第１ピーク値と第２ピーク値の間の時間間隔（以下、接地パルス間隔という）に基づいて第１閾値および第２閾値を設定する。
【００６８】
すなわち、接地パルス間隔は車両の走行速度に応じて変化し、走行速度が低いほど長く、高いほど短くなる。このため、接地パルス間隔が車両の走行速度に応じて変化することになる。したがって、接地パルス間隔に基づいて走行速度に応じた閾値を設定することで、走行速度に対応して的確に接地区間を抽出できるようにする。
【００６９】
具体的には、本実施形態では、接地区間特定部１７を図９のように、パルス間隔検出部１７ｅと閾値演算部１７ｆおよび閾値設定部１７ｇを有した構成としている。
【００７０】
パルス間隔検出部１７ｅは、振動発電素子１１の出力電圧の極大値となる第１ピーク値と極小値となる第２ピーク値を検出し、それらの時間間隔を前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔として記憶する。
【００７１】
閾値演算部１７ｆは、パルス間隔検出部１７ｅで記憶した前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔に基づいて、第１閾値および第２閾値を演算する。走行速度に応じて接地パルス間隔が変動する。例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、車両の走行速度が低いほど接地パルス間隔が短くなり、車両の走行速度が高いほど接地パルス間隔が長くなる。
【００７２】
このため、本実施形態では、前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔に応じて第１閾値および第２閾値を変化させることで、車両の走行速度に追従した値となるようにする。具体的には、以下のようにして第１閾値および第２閾値を可変設定している。
【００７３】
第１閾値については、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第１閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第１閾値は、例えば、前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔が長くなるほど小さくされ、接地パルス間隔が短くなるほど大きくされる。例えば、前回と今回の接地パルス間隔同士の差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第１閾値を大きくもしくは小さくする。
【００７４】
第２閾値についても、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第２閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第２閾値は、第１閾値よりも小さな値とされており、例えば、前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔が長くなるほど大きくされ、接地パルス間隔が短くなるほど小さくされる。例えば、前回と今回のタイヤ回転時における接地パルス間隔同士の差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第２閾値を小さくもしくは大きくする。
【００７５】
このように、第１閾値および第２閾値を前回のタイヤ回転時の接地パルス間隔に基づいて可変設定としている。これにより、車両の走行速度に応じて振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが変化しても、それに対応した第１閾値および第２閾値を設定できる。したがって、このような第１閾値および第２閾値を用いて接地区間の判定を行うことで、精度良い判定を行うことが可能となる。
【００７６】
なお、第１閾値および第２閾値を初期値から変化させたのち、所定のタイヤ回転数分の振動発電素子１１の出力信号の極大値および極小値が第１閾値から第２閾値の間の範囲を超えない状態になったとき、再び第１閾値および第２閾値を初期値に戻すようにしている。このように、閾値設定部に、変化させた第１閾値および第２閾値を初期値に戻す初期値設定部を備えることで、車両が極めて低速で走行している極低速時や停止時に初期値に戻すことができる。
【００７７】
以上説明したように、第１閾値および第２閾値を前回のタイヤ回転時の接地パルス間隔に基づいて可変設定することもできる。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。
【００７８】
なお、本実施形態で説明した接地パルス期間に基づく第１閾値および第２閾値の設定と第１実施形態で説明した第１ピーク値および第２ピーク値に基づく第１閾値および第２閾値の設定を組み合わせて行うこともできる。
【００７９】
すなわち、今回のタイヤ回転時における極大値が第１ピーク値よりも大きく、かつ、今回のタイヤ回転時における極小値が第２ピーク値よりも小さく、さらに今回のタイヤ回転時における接地パルス間隔が一回転前の接地パルス間隔よりも短いかを判定する。そして、これらの条件を満たしたときにのみ、第１閾値を一回転前のときよりも大きい値に変化させると共に第２閾値を一回転前のときよりも小さい値に変化させる。同様に、今回のタイヤ回転時における極大値が第１ピーク値よりも小さく、かつ、今回のタイヤ回転時における極小値が第２ピーク値よりも大きく、さらに今回のタイヤ回転時における接地パルス間隔が一回転前の接地パルス間隔よりも長いかを判定する。そして、これらの条件を満たしたときにのみ、第１閾値を一回転前のときよりも小さい値に変化させると共に第２閾値を一回転前のときよりも大きい値に変化させる。
【００８０】
これにより、より第１閾値および第２閾値が的確に設定されるようにでき、更に接地区間を的確に認識して、より精度良く路面状態の検出を行うことが可能となる。
【００８１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第１閾値および第２閾値の設定方法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。
【００８２】
本実施形態では、第１閾値および第２閾値が誤設定されることを更に抑制できるように、第２実施形態で説明した接地パルス間隔を用いた第１ピーク値および第２ピーク値のマスク処理を行う。
【００８３】
すなわち、接地パルス間隔は、車両の走行速度に対応していることから、接地パルス間隔に基づいて車両の走行速度が推定でき、さらに、次に接地区間になる迄に掛かる時間を推定できる。したがって、接地区間抽出部１７ａにマスク機能を持たせ、次に接地区間になると想定される時間前に第１ピーク値や第２ピーク値が設定されないようにする。
【００８４】
例えば、接地区間抽出部１７ａでは、前回の接地パルス間隔に基づいて今回の接地終了時から次に接地区間に至るまでに掛かると想定される時間を演算する。そして、その時間に至る前の所定期間中に振動発電素子１１の出力電圧が第１閾値より大きくなったり、第２閾値より小さくなったとしても、接地区間抽出部１７ａで第１ピーク値や第２ピーク値が設定されないようにする。このように、接地区間でないと想定されるときに、振動発電素子１１の出力電圧が第１閾値より大きくなったり第２閾値より小さくなったとしても、第１ピーク値や第２ピーク値が設定されないようにしている。これにより、接地区間と誤って判定されたり、第１閾値や第２閾値が誤変更されないようにできる。
【００８５】
これにより、より第１閾値および第２閾値が的確に設定されるようにでき、更に接地区間を的確に認識して、より精度良く路面状態の検出を行うことが可能となる。
【００８６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して第１閾値および第２閾値の設定方法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。
【００８７】
上記第１実施形態では、前回のタイヤ回転時の第１ピーク値および第２ピーク値に基づいて第１閾値および第２閾値を設定した。これに対して、本実施形態では、タイヤ回転によって働く遠心力（以下、タイヤ遠心力という）に基づいて第１閾値および第２閾値を設定する。
【００８８】
すなわち、タイヤ遠心力は車両の走行速度に応じて変化し、走行速度が低いほど小さく、高いほど大きくなる。このため、タイヤ遠心力が車両の走行速度に応じて変化することになる。したがって、タイヤ遠心力に基づいて走行速度に応じた閾値を設定することで、走行速度に対応して的確に接地区間を抽出できるようにする。
【００８９】
具体的には、本実施形態では、接地区間特定部１７を図１１のように、接地区間抽出部１７ａに加えて、遠心力検出部１７ｈと閾値演算部１７ｉおよび閾値設定部１７ｊを有した構成としている。
【００９０】
遠心力検出部１７ｈは、振動検出発電部１１に働く遠心力を検出する。例えば、振動検出発電部１１に、遠心力を検出することができる加速度センサを備えておき、この加速度センサの検出信号を利用することにより、遠心力検出部１７ｈにおいて振動検出発電部１１に働く遠心力を検出することができる。
【００９１】
閾値演算部１７ｆは、遠心力検出部１７で検出した遠心力に基づいて、第１閾値および第２閾値を演算する。走行速度に応じて遠心力が変動し、車両の走行速度が低いほど遠心力が小さくなり、車両の走行速度が高いほど遠心力が大きくなる。
【００９２】
このため、本実施形態では、前回のタイヤ回転時における遠心力に応じて第１閾値および第２閾値を変化させることで、車両の走行速度に追従した値となるようにする。具体的には、以下のようにして第１閾値および第２閾値を可変設定している。
【００９３】
第１閾値については、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第１閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第１閾値は、例えば、前回のタイヤ回転時における遠心力が小さくなるほど小さくされ、遠心力が大きくなるほど大きくされる。例えば、前回と今回の遠心力の差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第１閾値を小さくもしくは大きくする。
【００９４】
第２閾値についても、初期値が設定されており、この初期値を補正することによって新たな第２閾値を設定している。初期値は、センシング対象とする最低走行速度における閾値に設定してある。第２閾値は、第１閾値よりも小さな値とされており、例えば、前回のタイヤ回転時における遠心力が小さいほど大きくされ、遠心力が大きいほど小さくされる。例えば、前回と今回のタイヤ回転時における遠心力の差に対して所定の係数を掛けた分だけ、第２閾値を小さくもしくは大きくする。
【００９５】
このように、第１閾値および第２閾値を前回のタイヤ回転時の遠心力に基づいて可変設定としている。これにより、車両の走行速度に応じて振動発電素子１１の出力電圧のパルスレベルが変化しても、それに対応した第１閾値および第２閾値を設定できる。したがって、このような第１閾値および第２閾値を用いて接地区間の判定を行うことで、精度良い判定を行うことが可能となる。
【００９６】
以上説明したように、第１閾値および第２閾値を前回のタイヤ回転時の遠心力に基づいて可変設定することもできる。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。
【００９７】
（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。
【００９８】
ピーク値検出部１７ｂは、前回のタイヤ回転時における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値を記憶すれば良いが、前回を含めた以前のタイヤ数回転分における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値を記憶しておくこともできる。その場合、タイヤ数回転分における振動発電素子１１の出力電圧のピーク値の平均値を求め、その平均値と今回のタイヤ回転時の振動発電素子１１の出力電圧のピーク値とを比較して、第１閾値および第２閾値を設定するようにしても良い。同様に、パルス間隔検出部１７ｅは、前回のタイヤ回転時における接地パルス間隔を記憶すれば良いが、前回を含めた以前のタイヤ数回転分における接地パルス間隔を記憶しておくこともできる。その場合、タイヤ数回転分における接地パルス間隔の平均値を求め、その平均値と今回の接地パルスとを比較して、第１閾値および第２閾値を設定するようにしても良い。
【００９９】
例えば、上記実施形態では、車両側装置２においてタイヤ側装置１から送信された積分電圧値を一定の判定閾値と比較することで路面状況を推定しているが、判定閾値を可変としても良い。例えば、タイヤ３に生じる振動は車速に応じて変化し、車速が大きいほど同じ路面状況であってもタイヤ３に生じる振動が大きくなる。このため、車速が大きいほど、振動発電素子１１の検出信号に含まれる高周波成分も大きくなり、コンデンサ１８３ａに充電される積分電圧値も大きくなる。したがって、例えば路面状況推定部２２に車速データを入力し、車速データが示す車速が大きくなるほど判定閾値を大きな値に変化させることもできる。なお、車速データについては、例えば車速センサや車輪速度センサの検出信号に基づいて車載ＥＣＵ（つまり電子制御装置）で演算されたものをＣＡＮ通信を通じて取得すれば良い。
【０１００】
また、上記実施形態では、接地パルス検出部１７１にて振動発電素子１１の接地開始時から接地終了時までの間、つまり接地区間中の振動発電素子１１の検出信号の高周波成分を抽出し、その高周波成分によってコンデンサ１８３ａに充電させて積分電圧値を得た。しかしながら、これは積分電圧値を得るときの充電時間の一例を示したものであり、例えば振動発電素子１１の接地開始から一定期間を積分電圧値を得るときの充電時間としても良い。例えば、車両が時速６０ｋｍ／ｈで走行する際の振動発電素子１１の接地時間として想定される時間を充電時間とすることができる。その場合、車両が時速６０ｋｍ／ｈ以上で走行する際に、充電時間中に振動発電素子１１が接地区間以外に位置している期間が存在し、その期間中にも振動発電素子１１の検出信号の高周波成分がコンデンサ１８３ａに充電されることになる。したがって、その場合には、車速データを入力し、充電時間として振動発電素子１１の接地時間として想定している車速を超えている場合には、路面状況推定を行わないようにするのが好ましい。
【０１０１】
また、上記第３実施形態では、車両の走行速度に対応する値として接地パルス間隔を用いる場合に、その接地パルス間隔から接地区間でないと想定される期間を推定している。この考え方については、車両の走行速度に対応する値として用いている他の値についても適用できる。例えば、第１実施形態で説明したパルス波形の極大値もしくは極小値に基づいて接地区間でないと想定される期間を推定することもできる。同様に、第４実施形態で説明した遠心力に基づいて接地区間でないと想定される期間を推定することもできる。これらに基づいて接地区間でないと想定される期間を推定した場合にも、接地区間でないと想定される期間中にパルス波形が第１閾値より大きくなったり、第２閾値より小さくなったとしても、接地開始時や接地終了時の判定を行わないようにする。これにより、より第１閾値および第２閾値が的確に設定されるようにでき、更に接地区間を的確に認識して、より精度良く路面状態の検出を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１０２】
１…タイヤ側装置、２…車両側装置、３…タイヤ、１１…振動発電素子、１２…電力供給回路、１３…信号処理回路部、１４…送信機、１５…整流回路、１６…蓄電回路、１７…接地区間特定部、１７ａ…接地区間抽出部、１７ｂ…ピーク値検出部、１７ｃ、１７ｆ…閾値演算部、１７ｄ、１７ｇ…閾値設定部、１７ｅ…パルス間隔検出部、１８…高周波レベル算出部、２１…受信機、２２…路面状況推定部、３１…トレッド、１００…路面状況推定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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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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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【図１１】
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