JP2018009974A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】データ送信に必要な電力を低減でき、かつ、路面状態の変化を迅速に車体側システムに伝えることができるタイヤマウントセンサを提供する。
【解決手段】路面状態の無変化時には電源の消費電力が少なくなるようにタイヤ３が複数回転する毎に１回の割合でタイヤマウントセンサ１より路面データを送信する。また、路面状態の変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くしてタイヤマウントセンサ１より路面データを送信する。このように、路面状態の無変化時に、路面データの送信を少なくすることで、データ送信に必要な電力を低減することが可能となる。また、変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くすることで、路面状態の変化を迅速に車体側システム２に伝えることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤが受ける振動を検出し、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。

従来、特許文献１において、タイヤトレッドの裏面にタイヤマウントセンサを備え、タイヤマウント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を車体側システムに伝え、路面状態の推定を行う路面状態推定装置が提案されている。この路面状態推定装置では、タイヤマウントセンサに備えられる振動検出部の検出信号に基づいて路面状態を推定している。具体的には、路面状態に応じて振動検出部の検出信号における高周波成分のレベルが変わる。このため、タイヤトレッドのうちタイヤマウント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を接地区間中として、接地区間中の振動検出部の検出信号における高周波成分のレベルを、路面状態を示す路面データとして用いる。そして、タイヤが１回転する毎にタイヤマウントセンサから車体側システムに向けて路面データを送信し、車体側システムにおいて路面データに基づいて路面状態を推定している。より詳しくは、電圧値として示される検出信号の高周波成分を積分した積分電圧値を路面データとして用い、車体側システムにおいて、積分電圧値の大きさに基づいて路面摩擦係数（以下、路面μという）の推定などを行っている。

特開２０１５−１７４６３６号公報

しかしながら、タイヤが１回転する毎にタイヤマウントセンサから車体側システムに向けて路面データを送信すると、送信のために必要な電力が多くなり、タイヤマウントセンサの電源の大型化などを招くことになる。このため、タイヤマウントセンサからの路面データの送信に必要な電力を低減することが望まれる。

これを実現するには、タイヤが複数回転する毎に路面データの送信を行うようにすることで送信間隔を長くして送信回数を減らすことが考えられる。ところが、単に送信間隔を長くしたのでは、路面状態が変わったときにそれを迅速に車体側システムに伝えることができない。

本発明は上記点に鑑みて、データ送信に必要な電力を低減でき、かつ、路面状態の変化を迅速に車体側システムに伝えることが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。

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は、タイヤ（３）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、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、振動検出部の検出信号が示す振動データから路面状態を検出する信号処理部（１３）と、路面状態が表された路面データを送信する送信部（１４）と、を有し、信号処理部は、タイヤの回転に伴う路面状態の変化に応じて路面データの送信間隔を設定し、送信部より送信させる送信制御部（１３ｄ）を備えている。

このように、路面状態の変化に応じて路面データの送信間隔を設定することで、送信間隔を変化させることができ、送信間隔を長くするタイミングを含めることができる。このため、送信間隔を常に一定にする場合と比較して、少なくとも送信間隔を長くするタイミングにおいてデータ送信に必要な電力を低減することが可能となる。

例えば、請求項６に記載のタイヤマウントセンサのように、送信制御部は、タイヤの回転に伴って路面状態が変化した変化時と路面状態が変化していない無変化時とを検出し、無変化時にはタイヤが複数回転すると送信部より路面データを送信させると共に、変化時には無変化時よりも送信間隔を短くして送信部より路面データを送信させる。

このように、路面状態の無変化時に、路面データの送信を少なくすることで、データ送信に必要な電力を低減することが可能となる。また、変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くすることで、路面状態の変化を迅速に車体側システムに伝えることが可能となる。

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。

第１実施形態にかかる車両用危険回避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。 タイヤマウントセンサのブロック図である。 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。 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。 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。 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。 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。 路面データの送信間隔を決める間隔設定処理のフローチャートである。 無変化時における路面データの送信の様子を示したタイムチャートである。 変化時における路面データの送信の様子を示したタイムチャートである。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜図８Ａおよび図８Ｂを参照して、本実施形態にかかる路面状態推定装置を含む車両用危険回避装置１００について説明する。本実施形態にかかる車両用危険回避装置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を行うものである。

図１および図２に示すように車両用危険回避装置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、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、車両通信装置２３、報知装置２４などが備えられている。

車両用危険回避装置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、路面状態を表すデータのことを路面データという。

本実施形態の場合、車両用危険回避装置１００は、図１に示すように、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２４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。また、車両用危険回避装置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、乾燥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μが低いときに対応した車両運動制御となるようにする。また、車両用危険回避装置１００は、車両通信装置２３を通じて路面データを通信センター２００に送ることで、後述するように路面状態のマッピングが行えるようにしている。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。

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および電源１５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。

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。

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。

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。

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。

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、路面状態の検出を行ったり、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。

このようにして、制御部１３は、路面状態の検出を行うと、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。このとき、タイヤ３が１回転する毎にＲＦ回路１４から路面データを送信すると消費電力が大きくなる。このため、送信間隔を長くして送信回数を減らすようにしている。ただし、単に送信間隔を長くしたのでは、路面状態が変化したときに迅速に車体側システム２にその変化を伝えられない。このため、路面状態の変化に応じて送信間隔を設定するようにしている。

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および送信制御部１３ｄを備えている。

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。

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。

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。

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、このタイミングで送信制御部１３ｄに検出信号を送っている。これにより、送信制御部１３ｄに対して、タイヤ３が１回転したことが伝えられる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、路面状態の検出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。

送信制御部１３ｄは、データ生成部１３ｃが生成した路面データに基づいて、路面状態の変化を検出している。そして、送信制御部１３ｄは、検出した路面状態の変化に応じて、ＲＦ回路１４による路面データの送信間隔、換言すれば送信周期を設定し、その間隔に応じてＲＦ回路１４に対して送信トリガを出力する。例えば、乾燥路からウェット路に変化した場合、逆にウェット路から乾燥路に変化した場合、高μ路から低μ路に変化したり、低μ路から高μ路に変化した場合などが、路面状態の変化として検出される。そして、その路面状態の変化に応じて、例えば変化したときに、送信制御部１３ｄから送信トリガが出力される。なお、本実施形態では、後述するように、送信トリガについては、路面状態の変化に応じて、例えばタイヤ３の１回転毎もしくは複数回転毎に出力されるようにしている。送信トリガをタイヤ３の回転のどのタイミングで出力するかについては任意であるが、例えば接地終了時、つまり加速度センサ１１の出力電圧が極小値の第２ピーク値となるタイミングなどに送信トリガが出力されるようにしている。

具体的には、送信制御部１３ｄは、データ生成部１３ｃが生成したデータが示す路面状態が変化していない無変化時には、定期送信として所定の送信間隔で路面データの送信が行われるように送信トリガを発生させる。この無変化時には、消費電力低減による電池寿命の向上を図るためや、他車輪とのデータ送信の重複によって受信機２１が受信できなくなることを防止するために、タイヤ３が複数回転する毎に路面データが１回送信される送信間隔としている。例えば、タイヤ３が５回転する毎に１回の割合で路面データを送信する。この場合、およそ１０ｍ走行する毎に路面データが車体側システム２に伝えられることになる。

また、送信制御部１３ｄは、データ生成部１３ｃが生成したデータが示す路面状態が変化した変化時には、短周期送信として無変化時よりも短い所定の送信間隔で路面データの送信が行われるように送信トリガを発生させる。例えば、変化時には、タイヤ３が１回転する毎に路面データが送信される送信間隔としている。このとき、タイヤ３が１回転する毎に１回だけ路面データが送信される送信間隔としても良いし、さらに、タイヤ３が１回転する毎に同じ路面データを複数回送信されるようにすることもできる。このように、タイヤ３が１回転する毎に路面データを複数回送信すれば、ヌルなどで複数回の送信データのうちのいずれかが受信機２１で受信できなかったとしても、残りの送信データが受信機２１で受信されるようにできる。したがって、より確実に車体側システム２に送信データを伝えることが可能となる。

なお、本実施形態の場合、区間抽出部１３ａから加速度センサ１１が接地終了するタイミング毎に検出信号が送信制御部１３ｄに送られてくることから、送信制御部１３ｄはその検出信号に基づいてタイヤ３の回転数を検出することができる。勿論、それ以外の手法、例えば区間抽出部１３ａから加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値を取る毎に検出信号が送られるようにしたり、接地区間の抽出が行われる毎に検出信号が送られるようにしても、同様にタイヤ３の回転数を検出できる。

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り、本実施形態の場合、送信制御部１３ｄからの送信トリガに基づいて路面データの送信を行っている。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、路面状態の無変化時にはタイヤ３が複数回転する毎に１回の割合で路面データが送信されるようにしている。そして、路面状態の変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くしてタイヤ３が１回転する毎に路面データが送信されるようにしている。このように、路面状態の無変化時には、路面データの送信が少なくなるようにすることで消費電力を低減することが可能となり、変化時には、路面データの送信を無変化時より多くすることで迅速に車体側システム２に路面状態の変化を伝えることが可能となる。

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。

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。

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２４に伝え、必要に応じて報知装置２４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２４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。さらに、受信機２１は、路面データを車両通信装置２３に出力する処理を行っている。これに基づき、車両通信装置２３から道路情報などを収集している通信センター２００に路面データが送られるようになっている。

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、路面μが大きい場合と比較して、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。

車両通信装置２３は、路車間通信を行うことができるものであり、例えば道路などに設置されている図示しない通信システムを介して、通信センター２００との情報交換を行う。本実施形態の場合、車両通信装置２３は、受信機２１から伝えられた路面データを通信センター２００に送信している。逆に、車両通信装置２３は、通信センター２００からより正確な路面データを受信することもできる。

報知装置２４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２４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。

なお、報知装置２４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２４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２４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２４を構成しても良い。

以上のようにして、本実施形態にかかる車両用危険回避装置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。

一方、車両用危険回避装置１００と路面データに関する情報交換を行う通信センター２００は、道路情報の収集を行うと共に道路情報を車両などに提供する事業を行っている。通信センター２００と車両通信装置２３とが直接通信を行える形態とされていても良いが、通信センター２００は道路などの各所に設置された通信システムを通じて車両通信装置２３との通信が可能となっている。

本実施形態の場合、通信センター２００は、地図データ中の各道路の場所ごとの路面状態の情報をデータベースとして管理しており、受信した路面データに基づいて時々刻々と変化する路面状態のマッピングを行っている。つまり、通信センター２００は、受信した路面データに基づいて地図データ中の各道路の場所ごとの路面状態の情報を更新している。そして、通信センター２００は、そのデータベースから車両に対して路面データを提供している。

具体的には、通信センター２００は、車両から送られてくる車両が走行した道路の路面データを収集し、その路面データに基づいて地図データ中の各道路の路面データを更新している。また、通信センター２００は、天気情報等も収集しており、天気情報等に基づいて各路面データを補正し、より確かな路面データとして更新している。例えば、通信センター２００は、天気情報として積雪量や凍結路面に関する情報を取得しており、積雪路面や凍結路面については、それに対応する路面データに更新することでより正確な路面データが逐次記憶されるようにしている。そして、通信センター２００は、データベースに記憶してある路面データを車両に提供することで、より正確な路面データを車両に伝えるようにしている。このとき、通信センター２００では、多数の車両から路面データを収集してデータベースに記憶している地図データ中の各道路の路面データを更新していることから、各車両は、現在位置の路面データだけでなく、走行予定の道路の路面データについても取得できる。

続いて、本実施形態にかかる車両用危険回避装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について、図７、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。

各車輪のタイヤマウントセンサ１では、制御部１３にて、図７に示す路面データ送信処理を実行している。この処理は、電源１５からの電力供給に基づいて、例えばタイヤ３が１回転する毎に実行される。

まず、ステップＳ１００では、路面状態検出の処理を行う。具体的には、加速度センサ１１の検出信号、つまり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に基づいて路面μの検出を行ったり、路面の種類の検出を行うことで、路面状態を検出する。そして、路面μを示すμデータもしくは路面の種類を含む路面データを作成する。

次に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で得た路面状態と前回のタイヤ回転時に得た路面状態とを比較し、路面状態に変化があったか否かを判定する。例えば、ウェット路から乾燥路に切り替わるように路面の種類が変わった場合や、路面μが所定の閾値よりも高い状態から低い状態に切り替わるように路面μが変わった場合に、路面状態に変化があったと判定している。

そして、ステップＳ１１０で否定判定された場合には、ステップＳ１２０に進み、路面状態の無変化時の送信間隔で路面データの送信が行われるようにする定期送信処理を行う。すなわち、図８Ａに示すように、定期送信として設定される所定の送信間隔毎、例えばタイヤ３が複数回転する毎に１回の割合で路面データがＲＦ回路１４から受信機２１に向けて送信されるようにする。なお、図８Ａは、無変化時の一例として、車両が乾燥路を継続して走行した場合を示している。

一方、ステップＳ１１０で肯定判定された場合には、ステップＳ１３０に進み、無変化時よりも送信間隔が短くされた変化時の送信間隔で路面データの送信が行われるようにする短周期送信処理を行う。すなわち、図８Ｂに示すように、短周期送信として設定される所定の送信間隔毎、例えばタイヤ３が１回転する毎に１回もしくは複数回の割合で路面データがＲＦ回路１４から受信機２１に向けて送信されるようにする。なお、図８Ｂは、変化時の一例として、車両が乾燥路からウェット路に切り替わり、さらに乾燥路に切り替わる路面を走行した場合を示している。

このようにして、路面状態の無変化時にはタイヤ３が複数回転する毎に１回もしくは複数回の割合で路面データが送信され、路面状態の変化時には無変化時よりも送信間隔を短くして路面データが送信されるようにできる。

以上説明したように、本実施形態にかかる車両用危険回避装置１００は、路面状態の変化に応じて路面データの送信間隔を設定している。このように、路面状態の変化に応じて路面データの送信間隔を設定することで、送信間隔を変化させることができ、送信間隔を送信間隔を長くするタイミングを含めることができる。このため、送信間隔を常に一定にする場合と比較して、少なくとも送信間隔を長くするタイミングにおいてデータ送信に必要な電力を低減することが可能となる。

具体的には、本実施形態の車両用危険回避装置１００では、路面状態の無変化時には電源１５の消費電力が少なくなるようにタイヤ３が複数回転する毎に１回の割合で路面データが送信されるようにしている。また、車両用危険回避装置１００は、路面状態の変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くして路面データが送信されるようにしている。このように、路面状態の無変化時に、路面データの送信が少なくなるようにすることで、データ送信に必要な電力を低減することが可能となる。また、変化時には、無変化時よりも送信間隔を短くし、例えばタイヤ３が１回転する毎に１回もしくは複数回路面データを送信するようにしている。このため、路面状態の変化を迅速に車体側システム２に伝えることが可能となる。

さらに、路面状態の変化時に、タイヤ３が１回転する毎に同じ路面データを複数回送信されるようにすれば、ヌルなどで複数回の送信データのうちのいずれかが受信機２１で受信できなかったとしても、残りの送信データが受信機２１で受信されるようにできる。したがって、より確実に車体側システム２に送信データを伝えることが可能となる。

（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。

例えば、上記実施形態では、路面状態の変化に応じて路面データの送信間隔を設定する一例として、路面状態の変化時と無変化時とを検出し、変化時に無変化時よりも送信間隔を短くする例を示した。これは路面データの送信間隔の設定例の一例を示したに過ぎず、他の形態としても良い。例えば、路面状態の無変化時に変化時よりも路面データの送信間隔が短くなるようにしても良い。このようにしても、送信間隔を長くするタイミングを含めることができることから、送信間隔を常に一定にする場合と比較して、少なくとも送信間隔を長くするタイミングにおいてデータ送信に必要な電力を低減することが可能となる。さらに、路面状態の変化について、変化時と無変化時の双方を検出するようにしているが、変化時のみを検出し、変化時に路面データの送信間隔を検出前と比較して短くするなど、変化させるようにしても良い。

また、上記実施形態では、路面状態の変化が１回検出されると、その変化に応じて路面データの送信間隔が設定されるようにしている。しかしながら、ノイズなどによって路面状態の変化が検出されることもあるため、路面状態の変化が検出されたのち、続くタイヤ回転の際にも変化した路面状態が継続した場合に、路面状態の変化に応じた送信間隔が設定されるようにしても良い。このようにすれば、ノイズ的に路面状態の変化が検出されたような場合にまでドライバに報知することを防ぐことができる。

ただし、車両運動制御については、路面状態の変化に早急に対応した制御が行われるようにする方が好ましい場合もある。したがって、報知装置２４による報知と、車両運動制御における路面状態に対応した制御が行われるタイミングを異ならせるようにしても良い。すなわち、報知装置２４による報知については、路面状態の変化が検出されて直ぐに報知を行うのではなく、変化した路面状態がタイヤ３の複数回転分継続した場合に行われるようにする。そして、車両運動制御については、路面状態の変化を検出して直ぐに変化後の路面状態に応じて車両運動制御が行われるようにしても良い。

また、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、これも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。

また、上記実施形態の場合、受信機２１にて、路面データに基づく路面状態の変化の判定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ＥＣＵ２２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。

さらに、上記実施形態では、路面状態推定装置を車両用危険回避装置に組み込んだ場合について説明した。この車両用危険回避装置のうち路面状態の推定を行っている部分、例えば上記実施形態の場合であればタイヤマウントセンサ１および受信機２１が路面状態推定装置に相当するが、この路面状態推定装置のみの構成としても良い。

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
２１ 受信機
２２ ブレーキＥＣＵ
２４ 報知装置
１００ 車両用危険回避装置
２００ 通信センター

Claims (11)

1. タイヤ（３）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、
   前記振動検出部の検出信号が示す振動データから路面状態を検出する信号処理部（１３）と、
   前記路面状態が表された路面データを送信する送信部（１４）と、を有し、
   前記信号処理部は、前記タイヤの回転に伴う前記路面状態の変化に応じて前記路面データの送信間隔を設定し、前記送信部より送信させる送信制御部（１３ｄ）を備えているタイヤマウントセンサ。
2. 前記送信制御部は、前記路面状態が変化すると、前記路面データの送信間隔を変化させる請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
3. 前記送信制御部は、前記路面状態が変化した変化時を検出し、該変化時を検出すると、該変化時の検出前よりも前記路面データの送信間隔を短く設定する請求項１または２に記載のタイヤマウントセンサ。
4. 前記送信制御部は、前記変化時の検出前には前記タイヤが複数回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させ、前記変化時には前記タイヤが１回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させる請求項３に記載のタイヤマウントセンサ。
5. 前記送信制御部は、前記変化時の検出前には前記タイヤが複数回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させ、前記変化時には前記タイヤが１回転する毎に複数回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させる請求項３に記載のタイヤマウントセンサ。
6. 前記送信制御部は、前記路面状態が変化した変化時と前記路面状態が変化していない無変化時とを検出し、前記無変化時には前記タイヤが複数回転すると前記送信部より前記路面データを送信させると共に、前記変化時には前記無変化時よりも送信間隔を短くして前記送信部より前記路面データを送信させる請求項１または２に記載のタイヤマウントセンサ。
7. 前記送信制御部は、前記無変化時には前記タイヤが複数回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させ、前記変化時には前記タイヤが１回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させる請求項６に記載のタイヤマウントセンサ。
8. 前記送信制御部は、前記無変化時には前記タイヤが複数回転する毎に１回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させ、前記変化時には前記タイヤが１回転する毎に複数回の割合で前記送信部より前記路面データを送信させる請求項６に記載のタイヤマウントセンサ。
9. 前記信号処理部は、
   前記タイヤの１回転中における該タイヤ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（１３ａ）と、
   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（１３ｂ）と、を有し、
   前記送信部は、前記高周波成分のレベルの算出結果を前記路面状態が表された路面データとして送信する請求項１ないし８のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
10. 請求項１ないし９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。
11. 請求項１０に記載の路面状態推定装置を含み、
    前記車体側システムには、ドライバへの報知を行う報知装置（２５）が備えられ、
    前記制御部は、前記報知装置を通じて、推定した前記路面状態に応じた報知を行う車両用危険回避装置。

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