JP2017198507A - 路面状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取得周波数範囲が狭い振動検出部でも、滑り易い路面の検出を行うことが可能な路面状態検出装置を提供する。【解決手段】タイヤマウントセンサ１に備えられる加速度センサ１１の検出信号に基づいて圧雪路や凍結路のような滑り易い路面状態の検出を行う。具体的には、例えば５ｋＨｚ以下という比較的低い周波数領域のみを解析することで路面状態の検出を行う。このため、加速度センサ１１として、１０ｋＨｚ程度の高周波成分まで振動検出が可能な高性能のものを用いる必要がない。したがって、路面状態検出装置を、取得周波数範囲が狭い加速度センサ１１を用いても、滑り易い路面の検出を行うことが可能なものにできる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の走行路面の路面状態を検出する路面状態検出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を車体側に伝え、路面状態の推定を行う路面状態推定システムが提案されている。この路面状態推定システムでは、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するときの振動波形が路面状態に応じて変わることに基づいて、路面状態を検出している。

具体的には、加速度センサの検出信号は、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するタイミング（以下、接地タイミングという）およびその前後において大きく変化するが、このときの変化が路面状態に応じて変わる。このため、上記システムでは、加速度センサの検出信号のうち接地タイミングおよびその前後の期間の部分を複数の領域に区画し、タイヤに生じる振動が路面状態に応じて変動したときに各区画での周波数特性が変化することに基づいて、路面状態を検出している。

より詳しくは、特許文献１に記載のシステムでは、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」として区画している。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」として区画している。このように、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接地する期間およびその前後を５つの領域に区画している。そして、路面状態に応じて、区画した各領域でタイヤに生じる振動が変動し、加速度センサの検出信号が変化することから、各領域での加速度センサ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している。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、蹴り出し領域や蹴り出し後領域において、１ｋＨｚ〜４ｋＨｚ帯域から選択される帯域値が小さくなる。これにより、圧雪路であることを検出している。

特開２０１１−２４２３０３号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、１０ｋＨｚ程度の高周波成分まで振動検出が行える加速度センサを用いて路面状態の検出を行うことが必要となるなど、高性能な振動検出部が必須となって、高コスト化を招くことになる。一方、様々な路面状態の検出を行えることが好ましいものの、車両の制御においては特に滑り易い路面、例えば圧雪路を検出できれば良い。

本発明は上記点に鑑みて、取得周波数範囲が狭い振動検出部でも、滑り易い路面の検出を行うことが可能な路面状態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に記載の路面状態検出装置は、車両に備えられるタイヤ（３）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、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（１２）と、路面状態が表された路面データを送信する送信部（１３）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）と、車体側に備えられ、送信部から送信された路面データを受信する受信機（２１）を有する車体側システム（２）と、を備えている。このような構成において、信号処理部は、タイヤが１回転する際に、タイヤのうち振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地開始時および接地終了時に検出信号に発生するピークを検出し、接地終了時に発生するピークより後の領域（Ｒ５）における１ｋＨｚ以下の周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、路面状態が圧雪路であることの検出を行う。

このように、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、すなわち１ｋＨｚ以下という比較的低い周波数領域を取得周波数範囲として含む振動検出部の検出信号に基づいて、圧雪路のような滑り易い路面状態の検出を行うようにしている。このように、１ｋＨｚ以下という比較的低い周波数領域を解析することで路面状態の検出を行っていることから、振動検出部として、１０ｋＨｚ程度の高周波成分まで振動検出が可能な高性能のものを用いる必要がない。したがって、取得周波数範囲が狭い振動検出部を用いても、滑り易い路面の検出を行うことが可能な路面状態検出装置とすることができる。

請求項７に記載の路面状態検出装置では、受信機は、路面データに基づいて、タイヤが１回転する際に、タイヤのうち振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地終了時に検出信号に発生するピークより後の領域（Ｒ５）における１ｋＨｚ以下の周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、路面状態が圧雪路であることの検出を行う。

このように、受信機にて路面状態検出を行うようにすることもできる。このようにしても、請求項１と同様の効果を得ることができる。

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実施形態にかかる路面状態検出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と波形を区画する各領域Ｒ１〜Ｒ５との関係を示した図である。 圧雪路と凍結路それぞれにおいて加速度センサの検出信号の出力電圧を周波数解析した結果を示した図である。 凍結路とアスファルト路それぞれにおいて加速度センサの検出信号の出力電圧を周波数解析した結果を示した図である。 路面状態検出処理のフローチャートである。 第２実施形態にかかる路面状態検出装置に備えられるタイヤマウントセンサのブロック図である。 路面状態検出処理のフローチャートである。

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７を参照して、本実施形態にかかる路面状態検出装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態検出装置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検出し、この検出結果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に示すように路面状態検出装置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および報知装置２２などが備えられている。

本実施形態の場合、路面状態検出装置１００は、タイヤマウントセンサ１にて車両走行中にタイヤ３が受ける振動を検出すると共に、それに基づいて路面状態を検出し、路面状態を表すデータとしてその検出結果を示したデータを送信する。以下、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、タイヤマウントセンサ１から送信される路面データは、路面状態の検出結果そのもの、例えば圧雪路などの路面状態の種類を直接的に表すデータとなる。ただし、路面データは、路面状態を直接的に示すデータに限るものではない。すなわち、路面データには、路面状態に応じた成分が含まれる信号、例えば後述する加速度センサ１１の検出信号の生データや検出信号を信号処理したデータも含まれる。

また、本実施形態の場合、路面状態検出装置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たのち、路面データに基づいて車両の危険性の判定を行っている。そして、車両の危険性があると判定されると、路面状態検出装置１００は、受信機２１から報知装置２２などにその旨を伝え、危険性の報知などを行っている。また、受信機２１から図示しないブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ブレーキＥＣＵという）などに路面データを伝え、路面状態に応じた車両運動制御を行うことも可能である。

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、図２に示すように、加速度センサ１１、制御部１２、ＲＦ回路１３および電源１４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。タイヤトレッド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る区間、つまり接地長分の区間を接地区間として、加速度センサ１１の検出信号は接地区間およびその前後においてタイヤ３の変形による影響を受けて変化する。

制御部１２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１３に伝える役割を果たす。具体的には、制御部１２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路面データを得ている。本実施形態の場合、加速度センサ１１の検出信号から、タイヤトレッド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接地区間を含めた前後のどの領域に位置しているかを区画している。本実施形態の場合、タイヤ３の回転中の領域とは、「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」の５つに区画される各領域のことを意味している。また、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、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とは、加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分と同意である。

加速度センサ１１の検出信号に含まれる振動成分、換言すれば振動レベルが路面状態を表しており、各領域においてその路面状態を表す振動成分の表れ方が異なっている。例えば「蹴り出し後領域」での検出信号の振動成分に路面の滑り易さが顕著に現れている。このため、本実施形態では、加速度センサ１１の検出信号から「蹴り出し後領域」の部分を抽出し、その部分を周波数解析することで、圧雪路などの滑り易い路面であるか、それ以外の路面であるかという路面状態の検出を行っている。

さらに、制御部１２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１３に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ回路１３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。

具体的には、制御部１２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１２は、それらの処理を行う機能部として領域区画部１２ａ、路面状態検出部１２ｂおよびデータ生成部１２ｃを備えている。

領域区画部１２ａは、加速度センサ１１の出力電圧で表される検出信号から各領域の区画を行う。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。なお、図４は、圧雪路と凍結路それぞれでの加速度センサ１１の出力波形を示している。

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始める少し前からタイヤ３の変形による影響を受け始め、接地終了して少し後までタイヤ３の変形による影響を受ける。領域区画部１２ａは、このタイヤ３の変形による影響を受ける範囲を複数の領域に区画する。

具体的には、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。領域区画部１２ａ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。領域区画部１２ａ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。図４から判るように、路面状態に応じて波形が示す振動成分の大きさに差が出るが、波形の発生の様子については同様になる。

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。

領域区画部１２ａは、第１、第２ピーク値のタイミングに基づき、図４に示すように検出信号を「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」に相当する５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区画する。そして、領域区画部１２ａは、各領域Ｒ１〜Ｒ５に区画したのち、加速度センサ１１の検出信号のうちの所望の領域の振動成分の積分値、つまり加速度センサ１１の出力電圧の積分値を求めている。例えば、領域Ｒ５の振動成分の積分値を求めたり、接地区間中、つまりタイヤトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所が接地中の区間となる領域Ｒ３の振動成分の積分値を求めている。

領域Ｒ５では、圧雪路のような滑り易く、かつ、路面の凹凸による衝撃が大きい路面状態においては、加速度センサ１１の検出信号のうち高周波領域の中でも比較的低い周波数帯の領域、例えば０．１〜０．２ｋＨｚのような１ｋＨｚ以下での振動成分が大きくなる。例えば、車両が圧雪路と凍結路を走行した場合について、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ５における振動成分を離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transformの略）すると、図５に示す結果となる。このように、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ５における比較的低い周波数帯（以下、この領域のことを低周波領域という）で振動成分の変化が顕著になる。このため、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ５の振動成分の大きさが滑り易さと路面の凹凸の度合いを示す指標となる。したがって、ここでは加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ５での低周波領域の振動成分の大きさとして、振動成分の積分値を演算している。

振動成分については、加速度センサ１１をより高性能なものとすれば、より高い周波数帯（例えば、〜１０ｋＨｚ）の振動成分を精度良く検出できるが、領域Ｒ５の振動成分については、低周波領域（例えば、〜１ｋＨｚ）を検出できればよい。したがって、領域Ｒ５の振動成分の検出のために加速度センサ１１を高性能なものとする必要はない。

一方、領域Ｒ３では、路面摩擦係数（以下、摩擦係数のことをμという）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領域の振動成分は、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。例えば、車両が凍結路とアスファルト路を走行した場合について、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ３における振動成分を離散フーリエ変換すると、図６に示す結果となる。このように、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ３の振動成分の変化が顕著になる。このため、加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ３の振動成分の大きさが路面μを示す指標となる。したがって、ここでは加速度センサ１１の検出信号のうちの領域Ｒ３の振動成分の大きさとして、振動成分の積分値を演算している。

ただし、路面状態として特に検出したいのは、上記した圧雪路や表面が凍結している凍結路であり、凍結路においては高周波領域の中でも比較的低い周波数帯（例えば、２〜５ｋＨｚ）の振動成分の大きさを検出できれば良い。したがって、領域Ｒ３の振動成分の検出のために加速度センサ１１を高性能なものとする必要もない。

このようにして、加速度センサ１１の検出信号を領域Ｒ１〜Ｒ５に区画し、検出信号のうちの領域Ｒ３、Ｒ５の振動成分の積分値を求めると、領域区画部１２ａは、その結果を路面状態検出部１２ｂに伝えている。

路面状態検出部１２ｂは、領域区画部１２ａから領域Ｒ３、Ｒ５の振動成分の積分値が伝えられると、それに基づいて路面状態の検出を行う。例えば、路面状態検出部１２ｂは、領域Ｒ５の振動成分の積分値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。そして、路面状態検出部１２ｂは、領域Ｒ５の振動成分の積分値が所定の閾値以上であれば圧雪路であることを検出し、そうでなければその他の路面状態であることを検出する。また、路面状態検出部１２ｂは、その他の路面状態であることを検出したときには、領域Ｒ３の振動成分の積分値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。そして、路面状態検出部１２ｂは、領域Ｒ３の振動成分の積分値が所定の閾値以上であれば凍結路であることを検出し、そうでなければアスファルト路などの他の路面状態であることを検出する。このようにして、車両の走行路面の路面状態を検出すると、その検出結果をデータ生成部１２ｃに伝えている。

データ生成部１２ｃは、基本的には、路面状態検出部１２ｂでの検出結果に基づいて、所定の送信プロトコルに従った路面データを生成している。本実施形態の場合、データ生成部１２ｃは、例えば、路面状態を２進数の数値化したデータとすることで路面データを生成している。

このようにして、本実施形態に掛かる制御部１２が構成されている。なお、この制御部１２が実際に行う処理の詳細については後で説明する。

ＲＦ回路１３は、データ生成部１２ｃから伝えられた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１３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、例えば、路面データが生成されるタイヤ３の１回転ごとに、ＲＦ回路１３から路面データが送信されるようになっている。なお、タイヤ３の１回転については、加速度センサ１１の検出信号に基づいて検出可能であり、上記したように区画される領域Ｒ１〜Ｒ５の波形の発生が終了する毎に、タイヤ３が１回転したと検出できる。

また、路面データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め決め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。

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、取得した路面データから車両の走行路面の危険性を判定する。例えば、路面データが圧雪路や凍結路を示していた場合には、危険性があると判定し、その旨を示す制御信号を報知装置２２に伝える。そして、報知装置２２を通じて、危険性の報知を行うことで、ドライバに走行路面が圧雪路や凍結路であることを伝える。これに基づいて、ドライバは車両を減速するなどの適切な対応をとることが可能になる。また、必要に応じて、受信機２１からブレーキＥＣＵ等に路面データを伝え、車両の危険性を回避するための車両運動制御を実行することで、ドライバが車両の危険性に対して瞬時に対応できなかったとしても、車両の危険性を回避することが可能となる。

報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して車両に危険性があることの報知に用いられる。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。メータ表示器は、受信機２１から車両に危険性がある旨の制御信号が伝えられると、その危険性の内容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危険性を報知することができる。

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危険性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。

以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態検出装置１００が構成されている。続いて、本実施形態にかかる路面状態検出装置１００の作動について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、各車輪に備えられた送信機１の制御部１２が個々に行う路面状態検出処理の詳細を示したフローチャートである。本処理は、タイヤ３の１回転中に１回実行される。

加速度センサ１１の検出信号に基づいてタイヤ３の回転が検出されると、それに基づいて制御部１２が路面状態検出処理を実行する。

まず、ステップＳ１００では、領域Ｒ５の振動成分の積分値を求める。例えば、所定のサンプリング周期毎に加速度センサ１１の検出信号における振動成分の大きさをサンプリングし、領域Ｒ５中にサンプリングされた全値を足し合わせることによって、領域Ｒ５の振動成分の積分値を求めている。

続いて、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１００で求めた領域Ｒ５の振動成分の積分値が所定の上限値ｔ３［ｍＶ］、例えば１００００［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。所定の上限値ｔ３は、加速度センサ１１の検出信号から得られる振動成分の積分値の通常範囲を超える値に設定されており、この値を超える積分値は信頼性に乏しいデータと言える。このため、ステップＳ１１０で肯定判定された場合にはステップＳ１２０に進み、今回の制御周期の際に得られた領域Ｒ５の振動成分の積分値をデータとして用いないようにする。具体的には、今回の制御周期の際に得られた積分値を無効にし、前回の制御周期の際に得られた積分値を引き継いで、今回の制御周期の際に得られた積分値の代わりとする。これにより、信頼性の乏しいデータに基づいて路面状態の検出が行われないようにして、信頼性の向上を図っている。

そして、ステップＳ１１０で否定判定された場合およびステップＳ１２０の処理を行った後、ステップＳ１３０に進んで領域Ｒ５の振動成分の積分値について、タイヤ３の２回転分の移動平均値を演算する。すなわち、前回の制御周期の際に得られた積分値と今回の制御周期の際に得られた積分値の平均値を算出する。このとき、ステップＳ１２０において、今回の制御周期の際に得られた積分値として、前回の制御周期の際に得られた積分値が用いられる場合には、タイヤ３の２回転分の移動平均値が前回の制御周期の際に得られた積分値と同値になる。

なお、今回の制御周期の際に得られた積分値が無効にされる場合、前回の移動平均値、すなわち前々回の制御周期の際に得られた積分値と前回の制御周期の際に得られた積分値の平均値を、今回の制御周期の際の移動平均値として用いるようにしても良い。

この後、ステップＳ１４０に進み、移動平均値が第１閾値に相当する所定の閾値ｔ１［ｍＶ］、例えば１５［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。そして、ここで肯定判定されると、ステップＳ１５０に進んで路面状態が圧雪路であることを検出し、否定判定されると、路面状態が圧雪路とは異なる他の路面であることを検出する。

このように、領域Ｒ５の振動成分の積分値に基づいて、車両の走行路面の路面状態が圧雪路であることを検出することができる。そして、このときにタイヤ３の１回転分の領域Ｒ５の振動成分の積分値のみに基づいて路面状態を検出するのではなく、移動平均値を用いていることから、路面状態の検出結果の信頼性を高めることが可能となる。さらに、領域Ｒ５の振動成分の積分値が所定の上限値ｔ３以上である場合には、信頼性の乏しいデータとして、積分値のデータを無効にしているため、より信頼性の向上を図ることができる。

続いて、ステップＳ１４０において否定判定された場合にはステップＳ１６０に進み、アスファルト路であるか凍結路であるかの判定の為に、領域Ｒ３の振動成分の積分値を求める。そして、ステップＳ１７０に進み、領域Ｒ３の振動成分の積分値が第２閾値に相当する所定の閾値ｔ２［ｍＶ］、例えば３００［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。そして、ここで肯定判定されると、ステップＳ１８０に進んで路面状態が凍結路であることを検出し、否定判定されると、ステップＳ１９０に進んで路面状態がアスファルト路などの他の路面であることを検出する。

このように、領域Ｒ３の振動成分の積分値に基づいて、車両の走行路面の路面状態が凍結路であることやアスファルト路などの他の路面であることを検出することができる。

この後の処理については図示していないが、車両の走行路面の路面状態が検出されると、その検出結果を路面データとしてＲＦ回路１３に伝える。これがＲＦ回路１３より送信されることで、受信機２１に伝えられる。

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、取得した路面データから車両の走行路面の危険性を判定する。そして、路面データが圧雪路や凍結路を示していた場合には、危険性があると判定し、その旨を示す制御信号を報知装置２２に伝える。そして、報知装置２２を通じて、危険性の報知が行われる。また、必要に応じて、受信機２１からブレーキＥＣＵ等に路面データが伝えられ、車両の危険性を回避するための車両運動制御が実行されることで、ドライバが車両の危険性に対して瞬時に対応できなかったとしても、車両の危険性を回避することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態にかかる路面状態検出装置１００では、タイヤマウントセンサ１で圧雪路や凍結路のような滑り易い路面状態の検出を行うようにしている。そして、例えば５ｋＨｚ以下という比較的低い周波数領域のみを解析することで路面状態の検出を行っていることから、加速度センサ１１として、１０ｋＨｚ程度の高周波成分まで振動検出が可能な高性能のものを用いる必要がない。したがって、路面状態検出装置１００を、取得周波数範囲が狭い加速度センサ１１を用いても、滑り易い路面の検出を行うことが可能なものにできる。

特に、滑り易い路面の中でも検出を行いたい圧雪路については、加速度センサ１１として、１ｋＨｚ以下の周波数帯が検出できれば良いため、より取得周波数範囲が狭い加速度センサ１１を用いても、圧雪路の検出を行うことが可能となる。

（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実施形態に対して路面状態検出処理など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。

本実施形態では、より精度良く路面状態を検出するために、左右輪のデータを用いて路面状態を検出する。このため、本実施形態においては、各車輪に備えられた送信機１では路面状態を検出しておらず、送信機１で路面データの生成を行ってそれを受信機２１に送信し、受信機２１で路面状態を検出している。

具体的には、図８に示すように、本実施形態の送信機１は、制御部１２の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、制御部１２は、領域区画部１２ａとデータ生成部１２ｃのみを有した構成とされている。領域区画部１２ａでは、第１実施形態と同様に、加速度センサ１１の検出信号から各領域Ｒ１〜Ｒ５を区画している。そして、加速度センサ１１の検出信号から領域Ｒ３、Ｒ５の部分を抽出した生データをデータ生成部１２ｃに伝えている。もしくは、領域区画部１２ａでは、信号処理によって加速度センサ１１の検出信号から領域Ｒ３、Ｒ５の振動成分のみを抽出し、それをデータ生成部１２ｃに伝えても良い。そして、データ生成部１２ｃにおいて、領域Ｒ３、Ｒ５の部分を抽出した生データなどを所定の送信プロトコルに従った路面データにする。このように、本実施形態の送信機１は、路面状態を表すデータとして、領域Ｒ３、Ｒ５の部分を抽出した生データもしくは振動成分のデータを受信機２１に送信している。

そして、受信機２１において、領域Ｒ３、Ｒ５の振動成分の積分値を求め、これらに基づいて路面状態の検出を行う。

図９は、受信機２１が行う路面状態検出処理の詳細を示したフローチャートである。本処理は、左右の車輪に取り付けられた各送信機１からの信号を受け取る毎に実行される。なお、ここでは、左右の車輪を、例えば左右前輪もしくは左右後輪のように、同じ車軸に備えられた車輪としているが、その限りではない。

受信機２１は、送信機１から領域Ｒ３、Ｒ５の部分を抽出した生データなどを示す路面データを受信すると、それに基づいて路面状態検出処理を実行する。

まず、ステップＳ２００では、領域Ｒ５の振動成分の積分値を求める。例えば、領域Ｒ５の振動成分の生データから所定のサンプリング周期相当の位置での振動成分の大きさをサンプリングし、領域Ｒ５中にサンプリングされた全値を足し合わせることによって、領域Ｒ５の振動成分の積分値を求めている。

続いて、ステップＳ２１０に進み、ステップＳ２００で求めた領域Ｒ５の振動成分の積分値が所定の上限値ｔ３［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。所定の上限値ｔ３については、図７のステップＳ１１０と同様の値を用いている。ここで、ステップＳ２１０で肯定判定された場合にはステップＳ２２０に進み、今回得られた領域Ｒ５の振動成分の積分値をデータとして用いないようにする。

そして、ステップＳ２１０で否定判定された場合およびステップＳ２２０の処理を行った後、ステップＳ２３０に進んで領域Ｒ５の振動成分の積分値について、タイヤ３の２回転分の移動平均値を求める。この移動平均値の求め方についても図７のステップＳ１３０と同様である。

この後、ステップＳ２４０に進み、左右輪について、ステップＳ２３０で求めた移動平均値を用いて、左右輪において移動平均値の平均値である左右輪平均値を演算する。続いて、ステップＳ２５０に進み、左右輪平均値が第１閾値に相当する所定の閾値ｔ１［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。所定の閾値ｔ１については、図７のステップＳ１４０と同様の値を用いている。そして、ここで肯定判定されると、ステップＳ２６０に進んで路面状態が圧雪路であることを検出し、否定判定されると、路面状態が圧雪路とは異なる他の路面であることを検出する。

さらに、ステップＳ２５０において否定判定された場合にはステップＳ２７０に進み、アスファルト路であるか凍結路であるかの判定の為に、領域Ｒ３の振動成分の積分値を求める。そして、ステップＳ２８０に進み、領域Ｒ３の振動成分の積分値が第２閾値に相当する所定の閾値ｔ２［ｍＶ］以上であるか否かを判定する。所定の閾値ｔ２については、図７のステップＳ１７０と同様の値を用いている。そして、ここで肯定判定されると、ステップＳ２９０に進んで路面状態が凍結路であることを検出し、否定判定されると、ステップＳ３００に進んで路面状態がアスファルト路などの他の路面であることを検出する。

このように、領域Ｒ３の振動成分の積分値に基づいて、車両の走行路面の路面状態が凍結路であることやアスファルト路などの他の路面であることを検出することができる。

この後の処理については図示していないが、車両の走行路面の路面状態が検出されると、受信機２１は、検出した路面状態から車両の走行路面の危険性を判定する。そして、路面状態が圧雪路や凍結路であることを検出した場合には、危険性があると判定し、その旨を示す制御信号を報知装置２２に伝える。そして、報知装置２２を通じて、危険性の報知が行われる。また、必要に応じて、受信機２１からブレーキＥＣＵ等に路面データが伝えられ、車両の危険性を回避するための車両運動制御が実行されることで、ドライバが車両の危険性に対して瞬時に対応できなかったとしても、車両の危険性を回避することが可能となる。

以上説明した本実施形態の路面状態検出装置１００においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の路面状態検出装置１００では、受信機２１にて路面状態検出処理を行うようにし、領域Ｒ５の振動成分の積分値について、左右輪平均値を求め、左右輪平均値に基づいて路面状態を検出している。このように、左右輪平均値を用いることで、より信頼性の高い路面状態検出を行うことが可能となる。

（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。

（１）例えば、上記した第１実施形態と第２実施形態は互いに無関係なものではなく、組み合わせたり、部分的に共通の技術を用いることも可能である。例えば、第１実施形態では、送信機１において領域Ｒ３、Ｒ５の振動成分の積分値を求めているが、第２実施形態と同様に、加速度センサ１１の生データなどを路面データとして受信機２１に送信し、受信機２１側で求めるようにしても良い。そして、図７に示す各種処理を受信機２１で実行させることで、路面状態の検出を行うようにしても良い。

（２）また、上記実施形態においては、加速度センサ１１の検出信号を５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区画する場合について説明したが、必ずしも５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区画する必要はない。すなわち、上記したように、加速度センサ１１の検出信号は図４のようは波形となる。このため、第１ピーク値のタイミングを接地開始時とし、第２ピーク値のタイミングを接地終了時として、接地開始時より前の領域を「接地前領域」、接地終了時より後の領域を「接地後領域」、その間を「接地区間領域」として３つの領域に区画することもできる。その場合、圧雪路については、領域Ｒ５を含む「接地後領域」の振動成分の大きさに基づいて検出できる。同様に、凍結路については、領域Ｒ３を含む「接地区間領域」の振動成分の大きさに基づいて検出できる。これらの場合でも、第１実施形態のように、振動成分の積分値を用いたり、その移動平均を用いて送信機１側で路面状態の検出を行うことができる。また、第２実施形態のように、振動成分の積分値を用いたり、左右輪平均値を用いて受信機２１側で路面状態の検出を行うこともできる。

さらに、圧雪路の検出の為に、領域Ｒ５における振動成分の積分値を求めるようにしたが、領域Ｒ５に加えて領域Ｒ１における振動成分の積分値も加味して圧雪路の検出を行うようにしても良い。

（３）また、上記実施形態では、第１閾値となる所定の閾値ｔ１や第２閾値となる所定の閾値ｔ２を一定値としているが、これらを可変値とすることもできる。すなわち、加速度センサ１１の検出信号の波形はタイヤの種類やトレッドパターンにおける溝深さなどによって異なり得る。このため、車両の走行中に、加速度センサ１１の検出信号の波形を学習し、その学習結果に基づいて第１閾値や第２閾値を可変させても良い。

（４）さらに、上記実施形態においては、振動検出部として加速度センサ１１を例に挙げ、加速度センサ１１の検出信号を路面状態の検出のために用いている。しかしながら、これも振動検出部の一例を示したにすぎず、加速度センサ１１以外の振動検出を行う装置によって振動検出部を構成することもできる。例えば、印加される振動に応じた出力電圧を検出信号として発生させる圧電素子などによって振動検出部を構成しても良い。このように、加速度センサ１１以外の振動検出部を用いる場合においても、取得周波数範囲が狭くても、滑り易い路面の検出を行うことが可能となるため、加速度センサ１１を振動検出部として適用する場合と同様の効果を得ることができる。

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
１２ 制御部
２１ 受信機
２２ 報知装置

Claims (12)

1. 車両の走行路面の路面状態を検出する路面状態検出装置であって、
   前記車両に備えられるタイヤ（３）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（１２）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（１３）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）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受信機（２１）を有する車体側システム（２）と、を備え、
   前記信号処理部は、前記タイヤが１回転する際に、前記タイヤのうち前記振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地開始時および接地終了時に前記検出信号に発生するピークを検出し、前記接地終了時に発生するピークより後の領域（Ｒ５）における１ｋＨｚ以下の周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が圧雪路であることの検出を行う路面状態検出装置。
2. 前記信号処理部は、前記接地終了時に発生するピークより後の領域における０．１〜０．２ｋＨｚの周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が圧雪路であることの検出を行う請求項１に記載の路面状態検出装置。
3. 前記信号処理部は、前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値が所定の閾値以上であると前記圧雪路であることを検出する請求項１または２に記載の路面状態検出装置。
4. 前記信号処理部は、前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値と、その前の前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値との平均値となる移動平均値を演算し、該移動平均値が前記所定の閾値以上であると前記圧雪路であることを検出する請求項３に記載の路面状態検出装置。
5. 前記信号処理部は、前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値が前記所定の閾値よりも大きな所定の上限値以上であると、該所定の上限値以上であった前記積分値を前記移動平均値の演算において無効とし、前の前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値を前記所定の上限値以上であった前記積分値の代わりとする請求項４に記載の路面状態検出装置。
6. 前記信号処理部は、前記接地開始時から前記接地終了時までの間に含まれる領域（Ｒ３）における２〜５ｋＨｚの周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が凍結路であることの検出を行う請求項１ないし５のいずれか１つに記載の路面状態検出装置。
7. 車両の走行路面の路面状態を検出する路面状態検出装置であって、
   前記車両に備えられるタイヤ（３）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表す路面データを生成する信号処理部（１２）と、前記路面データを送信する送信部（１３）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）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受信機（２１）を有する車体側システム（２）と、を備え、
   前記受信機は、前記路面データに基づいて、前記タイヤが１回転する際に、前記タイヤのうち前記振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地終了時に前記検出信号に発生するピークより後の領域（Ｒ５）における１ｋＨｚ以下の周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が圧雪路であることの検出を行う路面状態検出装置。
8. 前記受信機は、前記接地終了時に発生するピークより後の領域における０．１〜０．２ｋＨｚの周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が圧雪路であることの検出を行う請求項７に記載の路面状態検出装置。
9. 前記受信機は、前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値が所定の閾値以上であると前記圧雪路であることを検出する請求項７または８に記載の路面状態検出装置。
10. 前記受信機は、左右輪の前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値の平均値となる左右輪平均値を演算し、該移動平均値が前記所定の閾値以上であると前記圧雪路であることを検出する請求項９に記載の路面状態検出装置。
11. 前記受信機は、前記左右輪それぞれについて、前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値と、その前の前記タイヤの１回転中における前記振動成分の大きさの積分値との平均値となる移動平均値を演算し、前記左右輪平均値として、前記左右輪それぞれの前記移動平均値の平均値を用いる請求項１０に記載の路面状態検出装置。
12. 前記受信機は、前記接地開始時から前記接地終了時までの間に含まれる領域（Ｒ３）における２〜５ｋＨｚの周波数帯での振動成分の大きさに基づいて、前記路面状態が凍結路であることの検出を行う請求項７ないし１１のいずれか１つに記載の路面状態検出装置。

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