JP2013086661A - 車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリガ機を用いなくても良く、かつ、より短時間で正確に車輪位置の特定が行えるようにする。
【解決手段】受信アンテナ３１を各送信機２から異なる場所に配置し、各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときのＲＳＳＩ値の最大値と最小値を求める。そして、各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差を求め、各送信機２におけるＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、車輪位置検出を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象車輪が車両のどの位置に搭載されている車輪かを自動的に検出する車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサの検出結果を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に適用して好適である。

従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、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。

このようなダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置では、送信されてきたデータが自車両のものであるかどうか及び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、送信機が送信するデータ中に、自車両か他車両かを判別するため及び送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を個々に付与している。

送信データに含まれるＩＤ情報から送信機の位置を特定するためには、各送信機のＩＤ情報を各車輪の位置と関連づけて受信機側に予め登録しておく必要がある。このため、タイヤのローテーション時には、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録し直す必要がある。

これに対して、各送信機に対応して設けられたトリガ機から送信機にトリガ信号を送信し、それに同期して送信機からＩＤ情報を含んだデータを受信機に送信することにより、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、各送信機に付されているバーコードを読み込んで送信機のＩＤ情報を受信機に登録する方法も提案されている。しなしながら、これらの方法では、ＩＤ登録による工数が増加すると共に、トリガ機やバーコードリーダ等の部品点数の増加によってコストが上昇するという問題がある。また、タイヤローテーション時に、ＩＤ情報の登録作業が発生し作業効率が悪くなってしまう等の問題が発生する。このため、送信機のＩＤ情報登録作業を自動的に行うことができるシステムが求められている。

このような自動的な登録作業を行うものとして、２軸の加速度センサを用いて左右輪のいずれであるかを検出すると共に、ＲＦデータの受信強度に基づいて前後輪のいずれであるかを検出することで、４輪それぞれのタイヤ位置を検出する方法がある（特許文献２参照）。また、複数のアンテナで受信した受信強度を累積的に計測し、この受信強度により送信機の位置を判定する方法（特許文献３参照）や、各輪に装着された送信機から送られる信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値の分布により送信機の位置を判定する方法（特許文献４参照）がある。

さらに、車体側に備えたトリガ機からトリガ信号を出力し、そのトリガ信号の受信強度がトリガ機と各送信機との距離に応じて変化することを利用し、トリガ信号の受信強度に基づいて車輪位置の特定を行うものもある（特許文献５参照）。

特許第３２１２３１１号公報 米国特許第７０１０９６８号明細書 米国特許第６０１８９９３号明細書 米国特許第６４８９８８８号明細書 特開２００７−１５４９１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、前後輪のいずれであるかを判定するために、送信機からのＲＦデータのＲＳＳＩ値を比較、もしくは、受信数を比較しているが、ＲＳＳＩ値の比較結果が常に同じになるとは限らない。例えば、製品間バラツキや経年劣化によって送信機の送信出力レベルにバラツキが生じ、送信機からのＲＦデータのＲＳＳＩ値にバラツキが発生することがあり、ＲＳＳＩ値を比較した時に必ず同じ大小関係になるとは限らない。このような場合には、車輪位置を誤判定してしまうことが懸念される。また、特許文献３に記載の方法のように受信強度を累積的に計測するものや、特許文献４に記載の方法のようにＲＳＳＩ値の分布を見るものであっても、上記と同様の問題が発生し得るし、ＲＳＳＩ値を累積しなければならないため車輪位置検出に時間が掛かるという問題もある。

さらに、引用文献５に記載の方法では、車輪位置の特定にトリガ機が必要になるため、部品点数の増加によってコストが上昇するという問題が避けられない。このため、受信強度や受信数によらずに、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行えるようにできるようにすることが望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、トリガ機を用いなくても良く、かつ、より短時間で正確に車輪位置の特定が行える車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車体（６）側に設けられ、１つの受信アンテナ（３１）を４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれから異なる距離に配置し、受信アンテナ（３１）で受信したフレームのＲＳＳＩ値を受信回路（３２）で測定すると共に、該受信回路（３２）で測定したＲＳＳＩ値に基づいて、フレームを送信してきた送信機（２）が４つの車輪（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ようにしており、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに取り付けられた送信機（２）からタイヤ一回転に掛かる時間以上の送信時間でフレームの送信を行わせ、受信機（３）にて、タイヤ一回転分における受信アンテナ（３１）で受信したフレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、フレームを送信してきた送信機（２）がそれぞれ４つの車輪（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を特徴としている。

このように、各送信機（２）におけるＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、車輪位置検出を行うようにしている。このような車輪位置検出装置によれば、製品間バラツキや経年劣化によって送信機（２）の送信出力レベルにバラツキが生じて送信機（２）からの送信フレームのＲＳＳＩ値にバラツキが発生したとしても、正確に車輪位置検出を行うことが可能となる。そして、特許文献２〜４に記載の方法のように、複数のフレームを受信し、累積する必要がないため、車輪位置検出に掛かる時間が短くて済む。さらに、特許文献５に記載の方法のように、車輪位置検出を行うためにトリガ機のような追加デバイスが必要ないため、部品点数の削減が図れ、引いてはコスト削減を図ることが可能となる。

例えば、請求項２に記載したように、受信機（３）は、フレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の小さい順が、当該フレームを送信してきた送信機（２）と受信アンテナ（３１）の距離の近い順となるように、フレームを送信してきた送信機（２）がそれぞれ４つの車輪（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できる。

請求項３に記載の発明では、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに取り付けられた送信機（２）では、当該送信機（２）が車輪（５ａ〜５ｄ）の所定位置にあるときを０°とし、当該所定位置から車輪（５ａ〜５ｄ）が一回転して再び当該所定位置に来たときを３６０°として、当該送信機（２）が車輪（５ａ〜５ｄ）のどの位置にあるかを検出する回転検出を行うと共に、当該送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでと１８０°の位置から３６０°の位置までの期間中を含む送信時間でフレームの送信を行わせ、受信機（３）では、タイヤ一回転分における受信アンテナ（３１）で受信したフレームのＲＳＳＩ値のうち、送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°の位置から３６０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値との差の大小関係に基づいて、フレームを送信してきた送信機（２）がそれぞれ４つの車輪（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を特徴としている。

上記した請求項１では、タイヤ一回転分における受信アンテナ（３１）で受信したフレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差に基づいて車輪位置検出を行う場合について説明したが、請求項３に記載したように、受信アンテナ（３１）で受信したフレームのＲＳＳＩ値のうち、送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°の位置から３６０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値との差の大小関係に基づいて、車輪位置検出を行うようにしても、請求項１と同様の効果を得ることができる。

例えば、請求項４に記載したように、送信機（２）では、フレームとして、当該送信機（２）が０°の位置のときに特別フレームを送信すると共に、それに続けて通常フレームを追加送信し、１８０°の位置に来たときにも特別フレームを送信したのち通常フレームを追加送信し、さらに再び０°の位置に来たときに特別フレームを送信してフレーム送信を終了するようにする。このようにすれば、受信機（３）側で、送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°の位置から３６０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値を演算することができる。

請求項５に記載の発明では、受信アンテナ（３１）は、ホイールハウス内に配置されていることを特徴としている。

このように、ホイールハウス内に受信アンテナ（３１）を配置した場合、受信アンテナ（３１）から遠い位置に配置される送信機（２）までの距離をより遠くすることが可能となる。このため、距離が遠いほどマルチパスの影響を受けてＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差や、送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°の位置から３６０°の位置のときまでのフレームのＲＳＳＩ値の平均値の差が大きく現れるようにできる。

また、フレーム送信については車輪（５ａ〜５ｄ）が回転しているときに行われれば良いが、例えば、請求項６に記載したように、車速が所定速度に至ったことを送信開始の条件としてフレームを送信することができる。

この場合、請求項７に記載したように、送信機（２）の第１制御部（２３）にて、車速が所定速度に至ってからランダムディレイを設けてフレーム送信を行わせると好ましい。このようにすれば、異なるタイミングでフレーム送信が行われるようにでき、複数の送信機（２）からの電波の混信によって受信機（３）側で受信できなくなることを防止することができる。

以上説明した請求項１ないし７では、本発明を車輪位置検出装置として把握する場合について説明したが、請求項８に示されるように、この車輪位置検出装置をタイヤ空気圧検出装置に組み込むことも可能である。すなわち、送信機（２）に、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた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、第１制御部（２３）によってセンシング部（２１）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受信機（３）に送信されるようにし、受信機（３）では、第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧を検出するようにすることができる。

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。

本発明の第１実施形態にかか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。 送信機２および受信機３のブロック構成を示す図である。 加速度センサ２２の出力波形と送信されるフレームとの関係を示した模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときの受信電圧（＝ＲＳＳＩ値）の実測データを示したグラフおよびその最大値や最小値およびそれらの差を示した図表である。 （ａ）、（ｂ）は、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときの受信電圧（＝ＲＳＳＩ値）の実測データを示したグラフおよび車輪５ａ〜５ｄが０°〜１８０°のときのＲＳＳＩ値の平均値や１８０°〜３６０°のときのＲＳＳＩ値の平均値およびそれらの差を示した図表である。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第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１の紙面左方向が車両１の前方、紙面右方向が車両１の後方に一致する。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。

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、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。

図１に示すように、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、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送信する。受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２から送信されたフレームを受信すると共に、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。送信機２は、ＦＳＫ（周波数偏移変調）によりフレームを作成し、受信機３は、そのフレームを復調することでフレーム内のデータを読取り、車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行っている。図２に送信機２および受信機３のブロック構成を示す。

図２（ａ）に示すように、送信機２は、センシング部２１、加速度センサ２２、マイクロコンピュータ２３、送信回路２４および送信アンテナ２５を備えた構成となっており、図示しない電池からの電力供給に基づいて各部が駆動される。

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。加速度センサ２２は、送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄの回転検出や車速検出を行うために用いられる。本実施形態の加速度センサ２２は、例えば、車輪５ａ〜５ｄの回転時に車輪５ａ〜５ｄに働く加速度のうち、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度に応じた検出信号を出力する。

マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１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、所定の処理を実行する。制御部内のメモリには、各送信機２を特定するための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。

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送信機２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、加速度センサ２２の検出信号をモニタし、各送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄの回転検出を行ったり、車速検出を行っている。そして、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、回転検出の結果や車速検出の結果に基づいて、送信回路２４を介して送信アンテナ２５より受信機３に向けてフレーム送信（データ送信）を行う。

具体的には、マイクロコンピュータ２３は、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上になることを送信開始の条件としてフレーム送信を行っており、車輪位置検出を行う際にはタイヤが一回転するのに掛かる時間分の長さ以上となるように送信時間を調整している。例えば、マイクロコンピュータ２３は、加速度センサ２２の出力波形に基づいてフレーム送信の送信時間を調整している。

図３は、加速度センサ２２の出力波形と送信されるフレームとの関係を示した模式図である。送信機２が車輪５ａ〜５ｄの下方位置に位置しているときを０°として、図３に示すように、車輪５ａ〜５ｄが回転中に送信機２の角度がどのように変化しているかが加速度センサ２２の出力波形より確認できる。このため、この出力波形に基づいて、送信機２が０°の位置のときに特別フレームを送信すると共に、それに続けて通常フレームを追加送信し、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの上方位置となる１８０°の位置に来たときにも特別フレームを送信したのち通常フレームを追加送信し、さらに再び送信機２が０°の位置に来たときに特別フレームを送信してフレーム送信を終了する。０°の位置のときに送信される特別フレームは、０°の位置であることを示すデータとフレーム送信の開始と終了を示すデータを含めたものであり、この特別フレームに基づいて受信機３は０°の位置を確認すると共に車輪位置検出を行う際のフレーム送信の開始と終了を確認している。１８０°の位置のときに送信される特別フレームは、１８０°の位置であることを示すデータであり、この特別フレームに基づいて受信機３は１８０°の位置を確認している。つまり、０°の位置と１８０°の位置を確認することで、送信機２が車輪５ａ〜５ｄのどの角度に位置しているかが確認できるようにしてある。通常フレームは、上記したタイヤ空気圧に関するデータを格納したフレームを用いているが、単なるダミーデータであっても構わない。

このように、マイクロコンピュータ２３は、車輪位置検出の際に、タイヤが一回転するのに掛かる時間以上の送信時間でフレーム送信を行うようにしている。このフレーム送信については、車輪５ａ〜５ｄの回転中にタイヤの一回転分をモニタしながら行っているため、マイクロコンピュータ２３で加速度センサ２２の検出信号を利用して回転検出を行うようにしている。すなわち、各車輪５ａ〜５ｄの回転は加速度センサ２２の検出信号の出力波形に表れるため、マイクロコンピュータ２３は、加速度センサ２２の出力波形から送信機２が車輪５ａ〜５ｄの所定位置（本実施形態の場合には下方位置）に位置しているときを０°とし、所定位置から車輪５ａ〜５ｄが一回転して再び所定位置に来たときを３６０°として、送信機２が車輪５ａ〜５ｄのどの角度に位置しているかという回転検出を行っている。また、フレーム送信の開始タイミングを車速が所定速度に達したときとしているため、マイクロコンピュータ２３で加速度センサ２２の検出信号を利用して車速検出を行うようにしている。すなわち、加速度センサ２２の出力には遠心力に基づく加速度（遠心加速度）が含まれる。この遠心加速度を積分して係数を掛けることにより、車速を演算することが可能となる。このため、マイクロコンピュータ２３では、加速度センサ２２の出力から重力加速度成分を取り除いて遠心加速度を演算し、その遠心加速度に基づいて車速の演算を行っている。

なお、各送信機２からのフレーム送信の開始タイミングは、車速が所定速度に達すると同時であっても構わないが、複数の送信機２からの電波の混信によって受信機３側で受信できなくなることを防止すべく、送信機２ごとにランダムディレイを設けるなどにより異なるタイミングとなるようにすると好ましい。

また、各送信機２は複数の送信出力レベルを出力する機能を有しており、適切な送信出力レベルに設定してフレーム送信を行っている。例えば、電波の取り扱いにおいて、法規などにより、単位時間当たりに出力可能な平均電力が決まっている。例えば米国法規格では３１５ＭＨｚにて７５．６ｄＢｕＶ／ｍ＠３ｍと規定されており、これが１００ｍｓで出力可能な平均電力であるため、送信時間に応じて送信出力レベルを変更する必要がある。例えば、タイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５の場合、外周が２．０３４ｍであるため、車速１０ｋｍ／ｈ（＝２．７８ｍ／ｓ）のときに、タイヤが一回転するのに掛かる時間が０．７３ｓとなる。フレーム送信を短時間で行うのであれば送信出力レベルを高く設定できるが、タイヤが一回転する期間中フレーム送信を行うのであれば送信出力レベルを低く設定することが必要になる。このため、マイクロコンピュータ２３にはフレーム送信の送信出力レベルを複数段階で調整できる機能を備えてあり、上記のように決められている単位時間当たりに出力可能な平均電力の条件を満たすように送信出力レベルを調整するようにしている。

さらに、マイクロコンピュータ２３は、車輪位置検出のための１回目のフレーム送信が完了してからの２回目以降のフレーム送信では、通常のフレーム送信を行う。つまり、タイヤ空気圧に関する情報を各送信機２のＩＤ情報と共に格納したフレームをタイヤが一回転するよりも短い送信時間（例えば１０ｍｓ）で送信している。

送信回路２４は、送信アンテナ２５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。フレーム送信には、例えばＲＦ帯の電波を用いている。

このように構成される送信機２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。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、上記したように、車速が所定速度を超えると、各送信機２に備えられた送信アンテナ２５を通じて、車輪位置検出のためのフレーム送信を行う。その後は、送信機２は、一定周期毎（例えば１分毎）にフレーム送信を行うことで、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。このとき、例えば送信機２毎にランダムディレイを設けることで、各送信機２の送信タイミングがずれるようにしてある。

また、図２（ｂ）に示すように、受信機３は、受信アンテナ３１、受信回路３２およびマイクロコンピュータ３３などを備えた構成とされている。

受信アンテナ３１は、各送信機２から送られてくるフレームを受信するためのものである。受信アンテナ３１は、車体６に固定されており、車両１の前方寄りもしくは後方寄りにおける各車輪５ａ〜５ｄから異なる距離となる場所、より詳しくは左前輪５ｂのホイールハウス内に配置し、受信機３の本体から配線を引き伸ばした外部アンテナとしている。なお、ここでは受信機３の本体を車室内に配置した場合を想定したが、受信機３の本体そのものを車両１の前方寄りもしくは後方寄りにおける各車輪５ａ〜５ｄから異なる距離となる場所に配置しても良い。その場合、受信アンテナ３１を外部アンテナとするのではなく、受信機３の本体に内蔵した内部アンテナによって構成しても良い。

受信回路３２は、受信アンテナ３１によって受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、そのフレームをマイクロコンピュータ３３に送る入力部としての機能を果たす。受信回路３２は、受信アンテナ３１を通じて受信した信号（フレーム）のＲＳＳＩ値を測定し、その測定結果をマイクロコンピュータ３３に伝えている。具体的には、受信回路３２には検波回路が備えられており、受信回路３２は、この検波回路のゲインの設定により、受信アンテナ３１でフレームを受信したときの受信レベル（信号強度）に対応したＲＳＳＩ値を出力する。

マイクロコンピュータ３３は、第２制御部に相当するもので、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。具体的には、マイクロコンピュータ３３は、各送信機２からの送信フレームを受信したときに受信回路３２から入力される各ＲＳＳＩ値を計測し、タイヤ一回転分における各ＲＳＳＩ値の最大値および最小値を演算すると共に、その各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差を演算する。そして、マイクロコンピュータ３３は、この各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行う。

一般的に、電波が出力源からの距離が遠くなるほど減衰するという特性があるため、各送信機２の送信出力レベルが等しければ、各送信機２から受信アンテナ３１までの距離に依存してＲＳＳＩ値が決まることになる。しかしながら、送信機２の製造バラツキや経年変化によって各送信機２の送信出力レベルにバラツキが生じることから、ＲＳＳＩ値が各送信機２から受信アンテナ３１までの距離に依存するとは限らない。ところが、各送信機２の送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときのＲＳＳＩ値の最大値と最小値は、製造バラツキや経年劣化に伴って両方共に変化していることから、これらの差はその変化分をキャンセルした値となり、送信出力レベルの大小にかかわらずほぼ等しくなる。このため、マイクロコンピュータ３３は、各送信機２のＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係を記憶しており、各送信機２から送信されたフレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差を演算すると、そのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する。

また、マイクロコンピュータ３３は、車輪位置検出の結果に基づいて、各送信機２のＩＤ情報と各送信機２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。そして、その後は各送信機２からの送信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い、タイヤ空気圧に応じた電気信号を表示器４に出力する。例えば、マイクロコンピュータ３３は、タイヤ空気圧を所定のしきい値Ｔｈと比較することでタイヤ空気圧の低下を検知し、タイヤ空気圧の低下を検知するとその旨の信号を表示器４に出力する。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄのいずれかのタイヤ空気圧が低下したことが表示器４に伝えられる。

表示器４は、警報部として機能するものであり、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メータディスプレイ等によって構成される。この表示器４は、例えば受信機３におけるマイクロコンピュータ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。

続いて、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。以下、タイヤ空気圧検出装置の作動について説明するが、タイヤ空気圧検出装置で行われる車輪位置検出とタイヤ空気圧検出とに分けて説明する。

まず、車輪位置検出について説明する。送信機２側では、電池からの電力供給に基づいて所定のサンプリング周期毎に加速度センサ２２の検出信号をモニタすることで回転検出を行うと共に車速検出を行っている。また、センシング部２１の検出信号に基づいてタイヤ空気圧や温度などのタイヤ空気圧に関する情報を取得し、この情報を各送信機２のＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。

そして、車速検出結果に基づいて車速が所定車速（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上になると、各送信機２は、送信回路２４を介して送信アンテナ２５より受信機３に向けてフレーム送信を行う。

具体的には、加速度センサ２２の検出信号に基づく回転検出結果に基づいてフレーム送信を行う。すなわち、各車輪５ａ〜５ｄの回転は加速度センサ２２の検出信号の出力波形に表れる。このため、各送信機２のマイクロコンピュータ２３は、加速度センサ２２の出力波形から送信機２が車輪５ａ〜５ｄの所定位置（本実施形態の場合には下方位置）に位置している０°のときより特別フレームを送信し、それに続けて通常フレームを追加送信し、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの上方位置となる１８０°の位置に来たときにも特別フレームを送信したのち通常フレームを追加送信し、さらに再び送信機２が０°の位置に来たときに特別フレームを送信してフレーム送信を終了する。これにより、送信機２が０°の位置から１８０°の位置のときまでと１８０°の位置から３６０°の位置までの期間中を含む送信時間、つまり車輪５ａ〜５ｄが一回転するのに掛かる時間分の長さ以上の送信時間でフレーム送信が行われる。

一方、各送信機２からフレーム送信が行われると、受信機３は各送信機２から送信されたフレームを受信アンテナ３１で受信する。これが受信回路３２にそれぞれ入力され、受信した信号（フレーム）のＲＳＳＩ値が測定されてマイクロコンピュータ３３に伝えられる。これに基づき、マイクロコンピュータ３３は、受信回路３２から入力される各ＲＳＳＩ値を計測し、タイヤ一回転分における各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値を演算すると共に、その最大値と最小値の差を演算する。そして、このＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行う。

図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときの受信電圧（＝ＲＳＳＩ値）の実測データを示したグラフおよびその最大値や最小値およびそれらの差を示した図表である。

図４（ａ）に示すように、実測データでは、車輪５ａ〜５ｄの回転に伴って各送信機２の送信フレームのＲＳＳＩ値が変動する。また、図４（ｂ）に示すように、ＲＳＳＩ値の最大値や最小値は車輪５ａ〜５ｄ毎に異なった値となり、これら最大値と最小値の差も車輪５ａ〜５ｄ毎に異なった値となる。そして、受信アンテナ３１を本実施形態のような配置場所にすると、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２の送信フレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の小さい順が受信アンテナ３１からの距離の近い順、つまり左前輪５ｂ、右前輪５ａ、左後輪５ｄ、右後輪５ｃとなる。

このとき、送信機２の製造バラツキや経年変化によって各送信機２の送信出力レベルにバラツキが生じることから、ＲＳＳＩ値が各送信機２から受信アンテナ３１までの距離に依存するとは限らない。このため、ＲＳＳＩ値の最大値や最小値は、送信出力レベルのバラツキに応じて同じ車輪に取り付けられた送信機２であっても異なる値になり得る。しかしながら、各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差は送信出力レベルの大小にかかわらずほぼ等しくなる。このため、マイクロコンピュータ３３は、記憶しておいた各送信機２のＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係、すなわち各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大きさの順番に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定することができる。

このようにして、各フレームが車輪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。そして、マイクロコンピュータ３３は、フレームを送信してきた各送信機２のＩＤ情報を、それが取り付けられた車輪の位置と関連付けて記憶する。

このようにして車輪位置検出が行われると、その後は、一定周期毎に各送信機２からフレームが送信され、各送信機２からフレームが送信されるたびに、４輪分のフレームが受信機３で受信される。このときには、比較的早い送信時間に戻してフレーム送信が行われる。そして、各フレームに格納されたＩＤ情報に基づいて車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたいずれの送信機２から送られてきたフレームであるかを特定し、タイヤ空気圧に関する情報より各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧を検出することが可能となる。

以上説明したように、受信アンテナ３１を各送信機２から異なる場所に配置し、各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときのＲＳＳＩ値の最大値と最小値を求めるようにしている。そして、各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差を求め、各送信機２におけるＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、車輪位置検出を行うようにしている。

このような車輪位置検出装置によれば、製品間バラツキや経年劣化によって送信機２の送信出力レベルにバラツキが生じて送信機２からの送信フレームのＲＳＳＩ値にバラツキが発生したとしても、正確に車輪位置検出を行うことが可能となる。そして、特許文献２〜４に記載の方法のように、複数のフレームを受信し、累積する必要がないため、車輪位置検出に掛かる時間が短くて済む。さらに、特許文献５に記載の方法のように、車輪位置検出を行うためにトリガ機のような追加デバイスが必要ないため、部品点数の削減が図れ、引いてはコスト削減を図ることが可能となる。

また、車速が所定速度以上になったことをフレーム送信の条件にしたり、加速度センサ２２を用いて各車輪５ａ〜５ｄの回転検出を行っているため、車両１が走行し始めてからしか車輪位置検出を行えないものの、走行後直ぐに車輪位置検出を行うことができる。

（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実施形態に対して車輪位置検出に用いるＲＳＳＩ値を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差に基づいて車輪位置検出を行うようにしたが、本実施形態では、車輪５ａ〜５ｄが０°〜１８０°のときのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°〜３６０°のときのＲＳＳＩ値の平均値の差（以下、異なる角度範囲での平均値差という）に基づいて車輪位置検出を行う。第１実施形態で説明したように、ＲＳＳＩ値の最大値や最小値の差については、送信機２の製品間バラツキや経年劣化による影響が少なくなるが、異なる角度範囲での平均値差についても同様のことが言える。

図５（ａ）、（ｂ）は、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からの送信フレームを受信アンテナ３１で受信したときの受信電圧（＝ＲＳＳＩ値）の実測データを示したグラフおよび車輪５ａ〜５ｄが０°〜１８０°のときのＲＳＳＩ値の平均値や１８０°〜３６０°のときのＲＳＳＩ値の平均値およびそれらの差を示した図表である。

図５（ａ）に示すように、車輪５ａ〜５ｄが０°〜１８０°のときのＲＳＳＩ値の平均値や１８０°〜３６０°のときのＲＳＳＩ値の平均値は車輪５ａ〜５ｄ毎に異なった値となり、図５（ｂ）に示すように、異なる角度範囲での平均値差も車輪５ａ〜５ｄ毎に異なった値となる。そして、受信アンテナ３１を図１に示したような配置場所にすると、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２の送信フレームのＲＳＳＩ値の異なる角度範囲での平均値差は、例えば大きい順に左後輪５ｄ、左前輪５ｂ、右前輪５ａ、右後輪５ｃとなる。

このように、各ＲＳＳＩ値の異なる角度範囲での平均値差についても、各ＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の場合と同様のことが言え、送信出力レベルの大小にかかわらずほぼ等しくなる。このため、マイクロコンピュータ３５に、各送信機２のＲＳＳＩ値の異なる角度範囲での平均値差の大小関係を記憶しておけば、その記憶した大小関係に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定することができる。

なお、ここでは、各ＲＳＳＩ値の異なる角度範囲での平均値差が大きい順に左後輪５ｄ、左前輪５ｂ、右前輪５ａ、右後輪５ｃとなる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この順番は車種に応じて変る値であり、ここで例示した大小関係が逆転する場合もあるため、車種毎に設定することになる。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、受信アンテナ３１の配置場所の一例としてホイールハウス内を例に挙げて説明した。これは、ホイールハウス内に受信アンテナ３１を配置した場合、受信アンテナ３１から遠い位置に配置される送信機２までの距離をより遠くすることが可能となり、距離が遠いほどマルチパスの影響を受けてＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差や各ＲＳＳＩ値の異なる角度範囲での平均値差が大きく現れるからである。しかしながら、この配置場所は単なる一例を示したに過ぎず、受信アンテナ３１が各車輪５ａ〜５ｄから異なる距離となる場所に配置されていれば良い。

（２）上記実施形態では、タイヤが一回転するのに掛かる時間分の長さ以上となるようにフレームの送信時間を調整する場合の例として、加速度センサ２２の出力波形からタイヤの回転検出を行い、タイヤの一回転分に相当するフレーム長でフレーム送信を行うようにしている。しかしながら、これも単なる一例を示したに過ぎず、タイヤが一回転するのに掛かる時間分の長さ以上の一定時間、フレーム送信を行うようにしても良い。タイヤが一回転するのに掛かる時間は車速によって異なるが、車速が所定速度に達したときにフレーム送信を行うのであれば、必然的にタイヤが一回転するのに掛かる時間は決まる。このため、その車速の時にタイヤが一回転するのに掛かる時間以上の長さのフレーム送信時間に設定しておけば良い。

（３）上記第１、第２実施形態では、タイヤ一回転分における各送信機２から送信されたフレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差や異なる角度範囲での平均値差に基づいて車輪位置検出を行うようにした。しかしながら、タイヤ一回転分における各送信機２から送信されたフレームのＲＳＳＩ値の最大値、最小値、中央値もしくは特定の角度の値の差に基づいて車輪位置検出を行うようにしても良い。

（４）また、上記実施形態では、各送信機２から送信されたフレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差などに基づいて、各送信機２が４つの車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるかを特定している。しかしながら、この手法によって、フレームを送信してきた送信機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送信機２であるかを特定し、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるかの特定については他の手法によって行うようにしても良い。

例えば、車両１の前方寄りかつ両前輪５ａ、５ｂから異なる位置に第１受信アンテナを配置すると共に車両１の後方寄りかつ両後輪５ｃ、５ｄから異なる位置に第２受信アンテナを配置する。そして、第１、第２受信アンテナそれぞれで受信されるフレームのＲＳＳＩ値に基づいてフレームを送信してきた送信機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送信機２であるかを特定する。

さらに、車輪回転方向検出部を備えることで、送信機２が取り付けられた車輪の回転方向を検出し、この回転方向に関するデータを送信機２の送信フレームに格納する。このようにすれば、マイクロコンピュータ３５が回転方向情報に基づいて、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるかの特定を行うことが可能となる。このような車輪回転方向検出部としては、２つの加速度センサからなる２軸加速度センサを用いることができる。

具体的には、異なる方向の加速度を検出する２つの加速度センサにて２軸加速度センサを構成し、一方の加速度センサにて、車輪５ａ〜５ｄの回転時に車輪５ａ〜５ｄに働く加速度のうち、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度を検出し、他方の加速度センサにて、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出する。そして、これらの加速度センサの出力波形の位相差が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄとで逆になるため、この位相差を求めることにより車輪回転方向を検出することができる。

同様に、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送信機２であるかを特定し、両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるかの特定については他の手法によって行うようにしても良い。

１ 車両
２ 送信機
３ 受信機
４ 表示器
５（５ａ〜５ｄ） 車輪
６ 車体
２１ センシング部
２２ 加速度センサ
２３ マイクロコンピュータ
２４ 送信回路
２５ 送信アンテナ
３１ 受信アンテナ
３２ 受信回路
３３ マイクロコンピュータ

Claims (8)

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、
   前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、固有の識別情報を含めたフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）とを有する送信機（２）と、
   前記車体（６）側に設けられ、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれから異なる距離に配置された１つの受信アンテナ（３１）を介して前記送信機（２）から送信されたフレームを受信し、前記受信アンテナ（３１）で受信した前記フレームのＲＳＳＩ値を測定する受信回路（３２）と、該受信回路（３２）で測定したＲＳＳＩ値に基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）と前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２）の識別情報とを対応づけて記憶する車輪位置検出を行う第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
   前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに取り付けられた前記送信機（２）は、タイヤ一回転に掛かる時間以上の送信時間で前記フレームの送信を行い、
   前記受信機（３）は、タイヤ一回転分における前記受信アンテナ（３１）で受信した前記フレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の大小関係に基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）がそれぞれ前記４つの車輪（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を特徴とする車輪位置検出装置。
2. 前記受信機（３）は、前記フレームのＲＳＳＩ値の最大値と最小値の差の小さい順が、当該フレームを送信してきた前記送信機（２）と前記受信アンテナ（３１）の距離の近い順となるように、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）がそれぞれ前記４つの車輪（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を特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
3. 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、
   前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、固有の識別情報を含めたフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）とを有する送信機（２）と、
   前記車体（６）側に設けられ、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれから異なる距離に配置された１つの受信アンテナ（３１）を介して前記送信機（２）から送信されたフレームを受信し、前記受信アンテナ（３１）で受信した前記フレームのＲＳＳＩ値を測定する受信回路（３２）と、該受信回路（３２）で測定したＲＳＳＩ値に基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）と前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２）の識別情報とを対応づけて記憶する車輪位置検出を行う第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
   前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに取り付けられた前記送信機（２）は、当該送信機（２）が車輪（５ａ〜５ｄ）の所定位置にあるときを０°とし、当該所定位置から前記車輪（５ａ〜５ｄ）が一回転して再び当該所定位置に来たときを３６０°として、当該送信機（２）が車輪（５ａ〜５ｄ）のどの位置にあるかを検出する回転検出を行うと共に、当該送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでと１８０°の位置から３６０°の位置までの期間中を含む送信時間で前記フレームの送信を行い、
   前記受信機（３）は、タイヤ一回転分における前記受信アンテナ（３１）で受信した前記フレームのＲＳＳＩ値のうち、前記送信機（２）が０°の位置から１８０°の位置のときまでの前記フレームのＲＳＳＩ値の平均値と１８０°の位置から３６０°の位置のときまでの前記フレームのＲＳＳＩ値の平均値との差の大小関係に基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）がそれぞれ前記４つの車輪（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を特徴とする車輪位置検出装置。
4. 前記送信機（２）は、前記フレームとして、当該送信機（２）が０°の位置のときに特別フレームを送信すると共に、それに続けて通常フレームを追加送信し、１８０°の位置に来たときにも特別フレームを送信したのち通常フレームを追加送信し、さらに再び０°の位置に来たときに特別フレームを送信してフレーム送信を終了することを特徴とする請求項３に記載の車輪位置検出装置。
5. 前記受信アンテナ（３１）は、ホイールハウス内に配置されてい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。
6. 前記送信機（２）の前記第１制御部（２３）は、車速が所定速度に至ったことを送信開始の条件として、前記フレームを送信することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
7. 前記送信機（２）の前記第１制御部（２３）は、前記車速が所定速度に至ってからランダムディレイを設けて前記フレームを送信することを特徴とする請求項６に記載の車輪位置検出装置。
8. 請求項１ないし７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（２）は、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）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（２３）によって前記センシング部（２１）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たのち、当該フレームを前記受信機（３）に送信し、
   前記受信機（３）は、前記第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）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。

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