JP2019089532A - 路面状態判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ内の制御部の消費電力の低減を図ることができる路面状態判別装置を提供する。【解決手段】路面状態の判別を行うに際し、起動スイッチ３０がオンされると各タイヤ側装置１と車体側システムとの間にコネクションを構築してデータ通信を行う。そして、起動スイッチ３０がオフに切り替わると車体側システムから各タイヤ側装置１に対して切断要求信号を送信する。これにより、各タイヤ側装置１でも起動スイッチ３０がオフされたことを把握できる。したがって、起動スイッチ３０がオフに切り替わってからも各タイヤ側装置１がコネクションを維持しようとすることを抑制でき、各タイヤ側装置１においてコネクションを切断して消費電力の低減を図ることができる。【選択図】図２

Description

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。

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判別を行う路面状態判別方法が提案されている。この路面状態判別方法では、加速度センサが検出したタイヤの振動波形から特徴ベクトルを抽出し、抽出した特徴ベクトルと路面の種類ごとに記憶しておいた全サポートベクタとの類似度を計算することで、路面状態を判別する。例えば、カーネル関数を用いて、抽出した特徴ベクトルと全サポートベクタとの類似度が計算され、最も類似度が高い路面の種類、例えばドライ路面、ウェット路面、凍結路、積雪路などが現在走行中の路面状態であると判別される。このような路面状態判別方法により、ロバスト性の高い路面判定を行うことが可能となる。

特開２０１６−１０７８３３号公報

上記のような路面状態判別方法によって路面状態を判別する場合、路面状態の判別のためのデータをタイヤ側装置から車体側システムに送信する必要があるが、データ送信のための消費電力が大きい。しかし、タイヤ側装置は車体側システムから物理的に離れた位置に備えられるものであることから電源部での消費電力の低減が求められる。特に、電源部として電池が用いられる場合には、電池交換が容易ではなく、より消費電力の低減が求められる。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤ側装置の消費電力の低減を図ることができる路面状態判別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に記載の路面状態判別装置は、タイヤ（３）に配置されたタイヤ側装置（１）と車体側に配置された車体側システム（２）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、検出信号に基づいて路面データの作成する第１制御部（１１）と、車体側システムとの間においてデータ通信を行う第１送受信部（１２）と、を有し、車体側システムは、タイヤ側装置との間におけるデータ通信を行う第２送受信部（２５）と、第２送受信部が受信した路面データに基づく路面状態の判別と、車両を発進可能な状態にする起動スイッチ（３０）のオンオフ状態の判定を行い、起動スイッチがオフからオンに切り替えられると第１送受信部と第２送受信部との間での通信のコネクションを構築し、起動スイッチがオンからオフに切り替えられるとタイヤ側装置に対してコネクションの切断を指示する切断要求信号を第２送受信部から送信させる第２制御部（２６）と、を有した構成とされている。

このように、起動スイッチがオフに切り替わると車体側システムから各タイヤ側装置に対して切断要求信号を送信するようにしている。各タイヤ側装置は、タイヤの内部に備えられていることから、起動スイッチのオンオフ状態を把握することができないが、車体側システムから各タイヤ側装置に切断要求信号を送ることで、各タイヤ側装置でも起動スイッチがオフされたことを把握できる。したがって、起動スイッチがオフに切り替わってからも各タイヤ側装置がコネクションを維持しようとすることを抑制でき、各タイヤ側装置においてコネクションを切断することができる。これにより、タイヤ側装置の消費電力の低減を図ることができる路面状態判別装置にできる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかるタイヤ側装置が適用されたタイヤ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。 タイヤ側装置および車体側システムの詳細構成を示したブロック図である。 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。 タイヤ回転時における加速度取得部の出力電圧波形図である。 加速度取得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。 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（ｒ−１）と距離_ｙｚとの関係を示した図である。 車体側システムの制御部が実行する車体側処理のフローチャートである。 タイヤ側装置の制御部が実行するタイヤ側処理のフローチャートである。 第２実施形態にかかるタイヤ装置に備えられるタイヤ側装置が実行するタイヤ側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８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装置１００について説明する。本実施形態にかかるタイヤ装置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。

図１および図２に示すようにタイヤ装置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、このタイヤ装置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。

本実施形態のタイヤ装置１００は、タイヤ側装置１よりタイヤ３の走行路面における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。具体的には、タイヤ側装置１は、路面状態に変化があったことを判定したときに、路面データの送信を行う。そして、受信機２１では、路面状態の変化があったときに送られてくる路面データが受信され、受信した路面データに基づいて路面状態の判別が行われるようになっている。

また、タイヤ装置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、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。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。

タイヤ側装置１は、各タイヤ３それぞれに配置され、車体側システム２との間において双方向通信が可能とされている。具体的には、タイヤ側装置１は、図２に示すように、加速度取得部１０、制御部１１、データ通信部１２、電源部１３および起動制御部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。

加速度取得部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、加速度取得部１０は、加速度センサによって構成される。加速度取得部１０が加速度センサとされる場合、加速度取得部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、加速度取得部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、加速度取得部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。

制御部１１は、第１制御部に相当し、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う部分である。そして、制御部１１は、それらの処理を行う機能部として特徴量抽出部１１ａ、特徴量保存部１１ｂ、変化判定部１１ｃおよび通信制御部１１ｄを備えた構成とされている。

特徴量抽出部１１ａは、加速度取得部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用いて、この検出信号を処理することで、タイヤ振動の特徴量を抽出する。本実施形態の場合、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の特徴量を抽出する。また、特徴量抽出部１１ａは、通信制御部１１ｄを介して、抽出した特徴量を含むデータを路面データとしてデータ通信部１２に伝える。なお、ここでいう特徴量の詳細については後で説明する。

特徴量保存部１１ｂは、タイヤ３の１回転前に特徴量抽出部１１ａで抽出された特徴量（以下、前回特徴量という）を保存している。タイヤ３が１回転したことについては後述する手法によって確認できることから、タイヤ３が１回転するごとに、１回転分の特徴量を保存している。なお、タイヤ３の１回転分の特徴量については、タイヤ３が１回転するごとにデータ更新するようにしても良いし、複数回転分をストックしておき、タイヤ３が１回転するごとに最も古いデータを消去するようにしても良い。ただし、タイヤ３内での制御部１１の省メモリ化の観点からは、ストックするデータ量を少なくすることが好ましいため、タイヤ３が１回転するごとにデータ更新するのが好ましい。

変化判定部１１ｃは、タイヤ３の今回の回転時に特徴量抽出部１１ａが抽出した特徴量（以下、今回特徴量という）と、特徴量保存部１１ｂに保存されているタイヤ３の前回特徴量とに基づいて、路面状態の変化の有無を判定する。そして、変化判定部１１ｃは、路面状態の変化があったと判定すると、それを示す制御信号を通信制御部１１ｄに伝える。

通信制御部１１ｄは、データ通信部１２を通じての車体側システム２との間の通信を制御するものである。具体的には、通信制御部１１ｄは、受信機２１との間において双方向通信を行うためのコネクション、つまり専用の通信経路の構築切断の制御や、データ通信部１２を通じてのデータ通信の制御を行う。

通信制御部１１ｄは、例えば特徴量抽出部１１ａに入力される加速度取得部１０の検出信号の出力電圧波形に基づいて、タイヤ３が回転したこと、つまり車両が走行したことを検知する。なお、車両が走行したことの検知の方法については後述する。そして、通信制御部１１ｄは、車両が走行し始めると、受信機２１との間においてコネクションを構築するための処理を行い、受信機２１からの切断要求信号に基づいてコネクションの切断を行う。また、通信制御部１１ｄは、コネクションの構築を行ったのち、変化判定部１１ｃから路面状態の変化が有ったことを示す制御信号が伝えられると、そのときに特徴量抽出部１１ａで抽出された今回特徴量を含む路面データをデータ通信部１２に伝える。

データ通信部１２は、第１送受信部を構成する部分であり、車体側システム２における受信機２１の後述するデータ通信部２５との間においてデータ通信を行う。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。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。

例えば、データ通信部１２は、通信制御部１１ｄから路面データが伝えられると、そのタイミングで今回特徴量を含む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、通信制御部１１ｄによって制御されることから、タイヤ３が１回転するごとにデータ送信が行われる訳ではなく、路面状態の変化が有ったときにのみデータ送信が行われるようになっている。

また、データ通信部１２は、データ通信部２５からコネクションの切断を指示する切断要求信号が伝えられると、それを受信して通信制御部１１ｄに伝える。これにより、通信制御部１１ｄは、伝えられた切断要求信号に基づいて、受信機２１との間の通信のコネクションを切断する。

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。このため、各タイヤ側装置１は、切断要求信号に付された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、データ通信部１２は、自身のＩＤ情報が付されたスリープ指示信号等の指示信号を受信したときに、その内容を示す信号を通信制御部１１ｄに伝えるようにしている。

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。
起動制御部１４は、タイヤ側装置１の各部の機能の起動およびスリープの制御を行う。ここでは、起動制御部１４を制御部１１とは別構成として図示してあるが、制御部１１に内蔵した構成としても良い。具体的には、起動制御部１４は、加速度取得部１０の検出信号に基づいて起動状態への切り替えを行い、後述するように受信機２１とのコネクションが切断されるとスリープ状態への切り替えを行う。起動状態においては、加速度取得部１０、制御部１１、データ通信部１２および起動制御部１４は、電源部１３からの電力供給に基づいて各機能が起動させられる。スリープ状態においては、制御部１１およびデータ通信部１２はスリープさせられている。起動制御部１４は、加速度取得部１０の検出信号を入力し、検出信号の波形が所定の閾値を超えることに基づいてタイヤ３の回転、つまり車両の走行を検知し、車両の走行を検知すると、スリープされていた各部を起動状態に切り替える。例えば、加速度取得部１０の検出信号は、加速度取得部１０の出力電圧もしくは出力電流であり、起動制御部１４に入力される電圧もしくは電流が所定の閾値を超えると、起動制御部１４が各部を起動させる。また、起動制御部１４は、コネクションが切断されると、起動されていた制御部１１およびデータ通信部１２をスリープ状態に切り替える。

これにより、タイヤ側装置１の一部、ここでは制御部１１およびデータ通信部１２がスリープ状態になっているときには、これらでの電力消費が無くなるため、タイヤ側装置１での消費電力の軽減が図れることになる。

なお、タイヤ側装置１のうちスリープ状態になるのは波形処理などの各種演算機能やデータ送信機能を実現する部分であり、加速度取得部１０や起動制御部１４についてはスリープ状態とならないため、これらでは電力が消費される。しかしながら、電力消費が大きい波形処理などの各種演算機能やデータ送信機能を実現する部分をスリープ状態とすることから、消費電力の軽減には有効である。

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２に示す起動スイッチ３０がオンされるとバッテリ４０からの電力供給に基づいて作動させられる。また、これらは、基本的には、起動スイッチ３０がオフされるとバッテリ４０からの電力供給がオフされて作動が停止される。ただし、受信機２１については、起動スイッチ３０がオフされてもバッテリ４０からの電力供給が所定時間継続されたり、図示しないコンデンサ等に蓄電された電力を用いて所定期間中は作動させられるようになっている。なお、バッテリ４０からの電力供給を継続する所定時間については、余裕を持って後述する切断要求信号を送信できる時間に設定されれば良い。本実施形態の場合は、切断要求信号が出されことが確認されてからバッテリ４０等からの受信機２１への電力供給が停止されるように順番を決めてある。このため、切断要求信号が送信されるまでは受信機２１への電力供給が継続され、切断要求信号の送信後に受信機２１への電力供給が停止されるようにしている。

受信機２１は、図２に示すように、データ通信部２５と制御部２６とを有した構成とされている。

データ通信部２５は、タイヤ側装置１との間においてデータ通信を行う第２送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より送信された今回特徴量を含む路面データを受信し、制御部２６に伝える役割を果たす。データ通信部２５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。

制御部２６は、第２制御部に相当し、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いる。そして、制御部２６は、各種処理を行う機能部として、オンオフ判定部２６ａ、通信制御部２６ｂ、サポートベクタ保存部２６ｃおよび路面判別部２６ｄを備えている。

オンオフ判定部２６ａは、車両における起動スイッチ３０、すなわちイグニッションスイッチのように車両を発進可能な状態にするためのスイッチのオンオフ状態を示すスイッチ信号を入力し、スイッチ信号に基づいて起動スイッチ３０のオンオフを判定する。そして、オンオフ判定部２６ａは、起動スイッチ３０がオフからオンに切り替わったことや、オンからオフに切り替わったことを通信制御部２６ｂに対し伝える。なお、オンオフ判定部２６ａは、起動スイッチ３０がオンされる前のときには受信機２１への電力供給が行われていないため作動していないが、起動スイッチ３０がオンされて受信機２１への電力供給が行われると作動する。このため、オンオフ判定部２６ａは、作動開始して直ぐにスイッチ信号に基づいて起動スイッチ３０がオフからオンに切り替わったと判定する。また、本実施形態の場合、受信機２１は、起動スイッチ３０がオンからオフに切り替わった後にも、所定時間は起動されるようになっていることから、スイッチ信号に基づいて起動スイッチ３０がオンからオフに切り替わったと判定する。

通信制御部２６ｂは、起動スイッチ３０がオフからオンに切り替わると、各タイヤ側装置１との間の通信のコネクションを構築する処理を行う。また、通信制御部２６ｂは、起動スイッチ３０がオンからオフに切り替わると、各タイヤ側装置１との間の通信のコネクションを切断すべく、データ通信部２５に対して切断要求信号の送信を行わせる制御信号を出力する。これに基づき、データ通信部２５から切断要求信号が送信され、各タイヤ側装置１との間の通信のコネクションが切断されるようになっている。

サポートベクタ保存部２６ｃは、路面の種類ごとにサポートベクタを記憶して保存している。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、そのときに特徴量抽出部１１ａ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。

路面判別部２６ｄは、データ通信部２５が受信したタイヤ側装置１より送られてきた今回特徴量と、サポートベクタ保存部２６ｃ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、今回特徴量を路面の種類別のサポートベクタと対比して、今回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。

また、制御部２６は、路面判別部２６ｄにて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。

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。

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。

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。

以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤ装置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。
次に、上記した特徴量抽出部１１ａで抽出する特徴量や、変化判定部１１ｃによる路面状態の変化の判定の詳細について説明する。

まず、特徴量抽出部１１ａで抽出する特徴量について説明する。ここでいう特徴量とは、加速度取得部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。

タイヤ回転時における加速度取得部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のうち加速度取得部１０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、加速度取得部１０の出力電圧が極大値をとる。以下、この加速度取得部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の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０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、加速度取得部１０の出力電圧が極小値をとる。以下、この加速度取得部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。

加速度取得部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の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地する際、加速度取得部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、加速度取得部１０の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、加速度取得部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、加速度取得部１０の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度取得部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。

ここで、タイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０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、つまりタイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０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」とする。このように、タイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０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。

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、加速度取得部１０の検出信号が変化することから、各領域での加速度取得部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、路面状態に応じて加速度取得部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。

このため、特徴量抽出部１１ａは、連続した時間軸波形となっているタイヤ３の１回転分の加速度取得部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。

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。

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ａ_ｉｋ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。

なお、パワースペクトル値ａ_ｉｋ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。

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。特徴量抽出部１１ａでは、この行列式Ｘで表される特徴量を加速度取得部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。

続いて、変化判定部１１ｃによる路面状態の変化の判定について説明する。この判定は、特徴量抽出部１１ａが抽出した今回特徴量と、特徴量保存部１１ｂに保存された前回特徴量とを用いて類似度を算出することにより行われる。

上記したように特徴量を表す行列式Ｘについて、今回特徴量の行列式をＸ（ｒ）、前回特徴量の行列式をＸ（ｒ−１）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ａ_ｉｋをａ（ｒ）_ｉｋ，ａ（ｒ−１）_ｉｋで表すとする。その場合、今回特徴量の行列式Ｘ（ｒ）と前回特徴量の行列式Ｘ（ｒ−１）は、それぞれ次のように表される。

類似度は、２つの行列式で示される特徴量同士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、変化判定部１１ｃ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の変化の判定を行う。ここでは、タイヤ３の今回の回転時の行列式Ｘ（ｒ）と１回転前の行列式をＸ（ｒ−１）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。

例えば、図６に示すように、加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形について、タイヤ３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、今回の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉをＸｉ（ｒ）、１回転前のときの各区画の特徴ベクトルをＸｉ（ｒ−１）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Ｋ_ｙｚについては、今回の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｒ）を含む横の升と１回転前のときの各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｒ−１）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Ｋ_ｙｚについて、ｙはＸｉ（ｒ−１）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。また、車速については、今回の回転時と１回転前とで大きな変化はないため、基本的には各回転時の区画数は等しくなる。

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Ｘｉを取得しているため、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る。このため、区画同士の特徴ベクトルＸｉが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Ｘｉが示す座標間の距離については、特徴量同士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。

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Ｋ_ｙｚについては、次式で示される。

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Ｋ_ｙｚを全区画について求め、全区画分の距離Ｋ_ｙｚの総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を演算し、この総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が類似度に対応する値として用いている。そして、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を所定の閾値Ｔｈと比較し、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が閾値Ｔｈよりも大きければ、類似度が低く、路面状態の変化が有ったと判定し、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が閾値Ｔｈよりも小さければ、類似度が高く、路面状態の変化は無かったと判定する。

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Ｋ_ｙｚの総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}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Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を区画数で割って求めた距離Ｋ_ｙｚの平均値である平均距離Ｋ_ａｖｅを用いることができる。また、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。

続いて、本実施形態にかかるタイヤ装置１００の作動について、図７〜図８を参照して説明する。

まず、停車している状態からドライバが起動スイッチ３０をオンして車両が走行を開始したのち、停車してドライバが起動スイッチ３０をオフしたときの作動について説明する。

車体側システム２では、受信機２１の制御部２６にて図７に示す車体側処理が実行される。この処理は、起動スイッチ３０がオンされることでバッテリ４０からの電力供給が行われて受信機２１などが起動させられると、所定の制御周期毎に実行される。一方、各タイヤ側装置１では、図８に示すタイヤ側処理が実行される。なお、以下では、図７および図８の各処理を時系列に沿って順番に説明していく。

まず、起動スイッチ３０がオンされることでバッテリ４０からの電力供給が行われて受信機２１などが起動させられ、図７に示す車体側処理が実行されると、制御部２６は、ステップＳ１００において、コネクション中であるか否かを判定する。受信機２１が起動させられて直ぐのときには、まだコネクション中ではないためステップＳ１０５に進む。また、後述する処理に基づいてコネクション中になっていれば、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１０５では、制御部２６は、スキャニング周期になったか否かを判定する。スキャニングは、タイヤ側装置１から送信されたデータの読み取りを行う処理である。制御部２６は、所定のスキャニング周期毎に繰り返しスキャニングを行うようにしており、ステップＳ１０５で否定判定されると当該処理が繰り返され、肯定判定されるとステップＳ１１０以降に進む。

一方、各タイヤ側装置１では、車両が走行を開始し、例えば加速度取得部１０の検出信号の出力電圧が所定の閾値を超えると、起動制御部１４が制御部１１やデータ通信部１２を起動させる。これにより、図８に示すタイヤ側処理が実行される。

まず、ステップＳ２００において、制御部１１は、走行中であるか否かを判定する。この処理は、加速度取得部１０の検出信号に基づいて行われる。例えば、検出信号の出力電圧波形がタイヤ１回転分の波形を示すと走行中であると判定している。なお、タイヤ３が１回転したことについては、加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形に基づいて判定している。すなわち、検出信号は図４に示した時間軸波形を描くことから、検出信号の第１ピーク値や第２ピーク値を確認することでタイヤ３の１回転を把握することができる。また、タイヤ３が回転したことは、車両が走行していることと同意であることから、タイヤ３の回転に基づいて車両走行中であるか停車中であるかを検知できる。

ここで、車両が走行を開始したときや走行が継続されているときには肯定判定されてステップＳ２０５に進み、否定判定されるとステップＳ２００の処理を繰り返す。なお、車両が走行を開始したときに、起動制御部１４において制御部１１などが起動されて、タイヤ側処理が実行されることになるため、タイヤ側処理が実行された場合はすなわち車両が走行を開始したと同意である。このため、本ステップの処理を省略して、次のステップＳ２０５の処理が実行されるようにしても良い。ただし、起動制御部１４にノイズ的に閾値を超える電圧が入力されても、タイヤ側処理が実行され得るし、制御部１１やデータ通信部１２をスリープ状態にしないままとすることもできる。このような場合には、ステップＳ２００の処理を実行するのが好ましい。

次に、ステップＳ２０５では、コネクション中であるか否かを判定する。この段階ではまだコネクション中ではないため、本処理で否定判定されてステップＳ２１０に進むことになるが、後述するステップＳ２２５においてコネクションが形成されると本処理で肯定判定されてステップＳ２３０に進む。

続くステップＳ２１０では、アドバタイズ信号の送信処理が行われる。この処理により、各タイヤ側装置１は、アドバタイズ信号の送信を行ったのち、後で車体側システム２から送られてくる予定の後述する接続要求信号を受信できるように受信待機状態となる。アドバタイズ信号は、タイヤ側装置１と受信機２１とのコネクションを構築する際に用いられるキーワードとなる信号であり、受信機２１に対して接続要求信号の送信を求める信号となる。例えば、双方向通信としてＢＬＴ通信が適用される場合、２．４ＧＨｚの周波数帯のアドバタイズ信号とされ、短周期で複数回送信が行われる。アドバタイズ信号には、自車両のタイヤ側装置１からの信号であることが確認できるようにＩＤ情報が含まれている。

また、図７の車体側処理に戻り、ステップＳ１１０において、制御部２６は、各タイヤ側装置１からのアドバタイズ信号を受信したか否かを判定する。上記したように、各タイヤ側装置１からアドバタイズ信号が送信されていると、受信機２１で４輪すべてのタイヤ側装置１からのアドバタイズ信号が受信され、ステップＳ１１０で肯定判定されてステップＳ１１５に進む。なお、基本的には、制御部２６は、４輪すべてのタイヤ側装置１からのアドバタイズ信号を受信するとステップＳ１１０で肯定判定する。ただし、路面状態の判別を行う場合には少なくとも１つのタイヤ側装置１からの路面データが得られれば良いため、少なくとも１つのタイヤ側装置１からのアドバタイズ信号を受信するとステップＳ１１０で肯定判定するようにしても良い。

そして、ステップＳ１１５において、各タイヤ側装置１とコネクションを構築するための接続要求信号を送信する。接続要求信号は、各タイヤ側装置１に対してコネクションを構築する処理を行わせるための指示信号であり、該当するタイヤ側装置１のＩＤ信号を含めた信号とされる。この処理が実行されることにより、データ通信部２５を通じて各タイヤ側装置１に向けて接続要求信号が送信される。なお、この処理によってコネクションが構築されることから、それを示すフラグをセットするなどしておくことで、その後はステップＳ１００の判定においてコネクション中であると判定されるようにする。

一方、図８のタイヤ側処理では、ステップＳ２１５において、制御部１１は、接続要求信号を受信するためにデータ待ち受け状態となる。そして、上記したように、受信機２１から接続要求信号が送信されていれば、ステップＳ２２０で肯定判定されてステップＳ２２５に進み、コネクションを形成する。これにより、各タイヤ側装置１と受信機２１との間において専用の通信経路が形成され、大容量データであっても通信可能となる。

この後、ステップＳ２３０に進み、切断要求信号を受信したか否かを判定する。この処理では、後述する図７のステップＳ１４０で受信機２１から切断要求信号が送信されて、これが受信されていると肯定判定されるが、ここではまだ切断要求信号が送信されていないため否定判定される。このため、ステップＳ２３５に進み、加速度取得部１０の検出信号の入力処理を行う。この処理は、続くステップＳ２４０において、タイヤ３が１回転するまでの期間継続される。そして、加速度取得部１０の検出信号をタイヤ１回転分入力すると、その後のステップＳ２４５に進み、今回特徴量として、入力したタイヤ１回転分の加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形の特徴量を抽出する。なお、タイヤ３が1回転したことについては、上記した方法に基づいて判定できる。

なお、路面状態が検出信号の時間軸波形の変化として特に現れるのが、「踏み込み領域」、「蹴り出し前領域」、「蹴り出し領域」を含めたその前後の期間である。このため、この期間中のデータが入力されていれば良く、必ずしもタイヤ１回転中における加速度取得部１０の検出信号すべてのデータを入力していなくても良い。例えば、「踏み込み前領域」や「蹴り出し後領域」については、「踏み込み領域」の近傍や「蹴り出し領域」の近傍のデータがあれば良い。このため、加速度取得部１０の検出信号のうちの振動レベルが閾値よりも小さくなる領域については、「踏み込み前領域」や「蹴り出し後領域」の中でも路面状態の影響を受け難い期間として、検出信号の入力を行わないようにしても良い。

また、ステップＳ２４５で行う特徴量の抽出については、上述した通りの手法によって行っている。

この後、ステップＳ２５０に進み、今回特徴量と前回特徴量とに基づいて、上述した手法によって類似度を求め、例えば類似度を閾値Ｔｈと比較することで、路面状態の変化が有ったか否かを判定する。この処理は、特徴量抽出部１１ａで抽出した今回特徴量と、後述するステップＳ２６０において特徴量保存部１１ｂに保存された前回特徴量とに基づいて実行される。

そして、ステップＳ２５０で肯定判定されると、ステップＳ２５５においてデータ送信の処理を行う。すなわち、通信制御部１１ｄにより今回特徴量を含む路面データをデータ通信部１２に伝える。これにより、データ通信部１２より、今回特徴量を含む路面データが送信される。このように、路面状態の変化が有った時にのみデータ通信部１２から今回特徴量を含む路面データが送信されるようにしてあり、路面状態の変化が無かったときにはデータ送信が行われないようにしている。このため、通信頻度を低下させることが可能となり、タイヤ３内の制御部１１の省電力化を実現することが可能となる。

さらに、ステップＳ２６０に進み、今回特徴量を前回特徴量として特徴量保存部１１ｂに保存して、処理を終了する。この後は、所定の制御周期毎に再びステップＳ２００からの各処理が実行される。そして、既にコネクション中であることから、コネクションの構築のためのステップＳ２１０〜Ｓ２２５の処理を省略して特徴量の抽出が行われ、路面状態の変化があるたびに特徴量を含む路面データが車体側システム２に向けて送信されることになる。

一方、図７の車体側処理では、ステップＳ１２０において、制御部２６は、起動スイッチ３０がオフに切り替わったか否かを判定し、オフに切り替わっていなければステップＳ１２５に進む。

ステップＳ１２５では、データ受信処理が行われる。この処理は、データ通信部２５が路面データを受信したときに、その路面データを制御部２６が取り込むことによって行われる。データ通信部２５がデータ受信を行っていないときには、制御部２６は何も路面データを取り込むことなく本処理を終えることになる。

この後、ステップＳ１３０に進み、制御部２６は、データ受信が有ったか否かを判定し、受信していた場合にはステップＳ１３５に進み、受信していなければ受信するまで上記各ステップの処理が繰り返される。

そして、ステップＳ１３５において、制御部２６は、路面状態の判別を行う。路面状態の判別については、受信した路面データに含まれる今回特徴量と、サポートベクタ保存部２６ｃ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行う。例えば、今回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している。このときの類似度の演算については、図８のステップＳ２５０で行った今回特徴量と前回特徴量との類似度の演算と同じ手法を用いれば良い。

また、ドライバが停車したのち起動スイッチ３０をオフにすることによって、ステップＳ１２０において起動スイッチ３０がオフに切り替わったと判定されると、ステップＳ１４０に進む。そして、ステップＳ１４０において、各タイヤ側装置１とのコネクションを切断するための切断要求信号を送信する。切断要求信号は、タイヤ側装置１に対してコネクションを切断する処理を行わせるための指示信号であり、該当するタイヤ側装置１のＩＤ信号を含めた信号とされる。この処理が実行されることにより、データ通信部２５を通じて各タイヤ側装置１に向けて切断要求信号が送信される。なお、この処理によってコネクションが切断されることから、その後はステップＳ１００の判定においてコネクション中ではないと判定される。

その後、ステップＳ１４５に進み、バッテリ４０などからの受信機２１への電力供給が停止されて受信機２１も電源がオフとなり、車体側処理が終了となる。

また、切断要求信号が送信されると、図８のタイヤ側処理では、ステップＳ２３０において切断要求信号を受信したと判定されてステップＳ２６５に進む。そして、ステップＳ２６５において、各タイヤ側装置１から自身以外の他のタイヤ側装置１に対しての切断要求信号の送信を行ったのち、ステップＳ２７０に進んで自身もデータ通信を切断する。これにより、コネクションが切断されると共に、起動制御部１４によって制御部１１やデータ通信部１２がスリープ状態に切り替えられ、タイヤ側処理が終了となる。

このように、起動スイッチ３０がオフされたらコネクションを切断するようにしているため、消費電力の低減を図ることができる。また、コネクションの切断に加えて、制御部１１やデータ通信部１２をスリープ状態にするため、より消費電力の低減を図ることができる。

また、各タイヤ側装置１において、コネクションの切断を行う際に、他のタイヤ側装置１に対する切断要求信号の送信を行わせているため、より確実にすべてのタイヤ側装置１でコネクションを切断できる。例えば、受信機２１から切断要求信号が送信されたときに、すべてのタイヤ側装置１に届くとは限らない。つまり、いずれかのタイヤ側装置１が受信機２１からの電波が届きにくいＮｕｌｌの位置にある可能性も有る。したがって、各タイヤ側装置１から他のタイヤ側装置１に対して切断要求信号を送る処理を加えることで、より確実に各タイヤ側装置１と受信機２１とのコネクションを切断することが可能となる。
なお、各タイヤ側装置１から自身以外の他のタイヤ側装置１に対しての切断要求信号の送信を行う際には、各タイヤ側装置１において他のタイヤ側装置１のＩＤ情報を把握し、切断要求信号に他のタイヤ側装置１のＩＤ情報を含めて送信するのが好ましい。このようにすることで、各タイヤ側装置１は、切断要求信号に含まれたＩＤ情報に基づいて自身に送られてきた切断要求信号であることを把握することが可能となる。つまり、各タイヤ側装置１は、切断要求信号が自車両のタイヤ側装置１から送られてきたものであるのか、他車両のタイヤ側装置１から送られてきたものであるのかを判別できる。受信機２１は、自車両のすべてのタイヤ側装置１のＩＤ情報を記憶しているため、受信機２１から各タイヤ側装置１に自車両の他のタイヤ側装置１のＩＤ情報を送信して記憶させるようにすれば、各タイヤ側装置１に他のタイヤ側装置１のＩＤ情報を把握できる。このように、切断要求を行う際に、自車両のタイヤ側装置１のＩＤ情報を含めることで、他車両のタイヤ側装置１からの切断要求信号によって誤ってコネクションを切断してしまわないようにできる。

なお、各タイヤ側装置１から他のタイヤ側装置１に対して切断要求信号を送ることは必須ではなく、単に各タイヤ側装置１はコネクションの切断を行うだけでも良い。また、各タイヤ側装置１との間において、大容量データの通信を行う場合には予めコネクションを構築しておくことになる。ただし、切断要求信号を伝えるだけであれば、必要とするデータ量も少ないため、コネクションを構築しておく必要はなく、他のタイヤ側装置１からのデータを受信できるように、受信モードにしておけばよい。
以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤ装置１００による路面状態の判別が行われる。このような路面状態の判別を行うに際し、起動スイッチ３０がオンされると各タイヤ側装置１と車体側システム２との間にコネクションを構築してデータ通信を行っている。そして、起動スイッチ３０がオフに切り替わると車体側システム２から各タイヤ側装置１に対して切断要求信号を送信するようにしている。

各タイヤ側装置１は、タイヤ３の内部に備えられていることから、起動スイッチ３０のオンオフ状態を把握することができないため、コネクションを維持しようとする。しかしながら、起動スイッチ３０がオフされたときに、双方向通信を用いて、車体側システム２から各タイヤ側装置１に切断要求信号を送ることで、各タイヤ側装置１でも起動スイッチ３０がオフされたことを把握できる。したがって、起動スイッチ３０がオフに切り替わってからも各タイヤ側装置１がコネクションを維持しようとすることを抑制でき、各タイヤ側装置１においてコネクションを切断することができる。これにより、タイヤ側装置１の消費電力の低減を図ることができる路面状態判別装置を含むタイヤ装置１００とすることが可能となる。

また、起動スイッチ３０がオフされると、各タイヤ側装置１はコネクションを切断させるだけでなく、制御部１１やデータ通信部１２をスリープ状態にする。これにより、さらにタイヤ側装置１の消費電力の低減を図ることができる。

また、各タイヤ側装置１から路面データを送信するタイミングについても、タイヤ側装置１からの今回特徴量を含む路面データの送信が路面状態の変化タイミングのみとなるようにしている。具体的には、タイヤ側装置１にて路面状態の変化があったと判定されたタイミングにのみ、タイヤ側装置１からの路面データの送信が行われるようにしている。このため、通信頻度を低下させることが可能となり、さらにタイヤ３内の制御部１１の省電力化を実現することが可能となる。

（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実施形態に対して各タイヤ側装置１が自身の判定に基づくコネクションの切断も可能にしたものであり、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。

本実施形態のタイヤ側装置１および車体側システム２を含むタイヤ装置１００の構成については第１実施形態と同様であるが、タイヤ側装置１の制御部１１および受信機２１の制御部２６で実行する処理が異なっている。

具体的には、制御部１１では、図９に示すように、ステップＳ２００において、走行中であるか否かの判定、つまり走行中であるか停車中であるかの判定を行い、停車中と判定した場合に、ステップＳ２７５に進むようになっている。そして、ステップＳ２７５において所定時間経過したかを判定する。ここでいう所定時間は、信号機などでの停車時間よりも長い時間、すなわちドライバが運転を終了したと想定される時間に設定される。そして、所定時間経過するまでの間はステップＳ２００の処理を繰り返して時間計測を行う。例えば、ステップＳ２７５で否定判定されるたびにインクリメントされるカウンタを備えるようにし、カウンタのカウント値が所定値に至ると所定時間経過したと判定されるようにし、ステップＳ２７５で肯定判定されるとカウント値がリセットされるようにする。このようにすることで、停車してから所定時間経過したことの判定が可能となる。そして、停車してから所定時間が経過すると、ステップＳ２６５、Ｓ２７０の処理を実行する。

このように、タイヤ側装置１において、停車したことを検知し、信号機などでの停車ではなくドライバが運転を終了したと想定される時間経過すると、自身でコネクションの切断を行ったり、制御部１１やデータ通信部１２をスリープ状態にできるようにしている。これにより、仮に、受信機２１からの切断要求信号がタイヤ側装置１に届かないことがあったとしても、タイヤ側装置１は自身で確実にコネクションの切断を行うことが可能となる。

ただし、ドライバが長時間起動スイッチ３０をオフすることなく停車状態を続け、その後、車両の走行を再開するような状況においても、タイヤ側装置１が自身でコネクションの切断を行う可能性がある。したがって、本実施形態の場合、図７のステップＳ１００においてコネクション中であるか否かを判定する際に、制御部２６は、各タイヤ側装置１との実際のコネクションの状況を調べ、その結果に基づいて判定を行うようにする。このように、ステップＳ１００で実際のコネクションの状況を調べてコネクション中であるか否かを判定すれば、仮に、タイヤ側装置１が自身でコネクションの切断を行っていたとしても、ステップＳ１００で否定判定される。これにより、ステップＳ１０５〜Ｓ１１５の各処理が実行されることで、コネクションの再構築がなされるようにできる。

（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、上記各実施形態では、振動検出部を構成する振動センサ部１ａ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構成することもできる。

（２）また、上記各実施形態では、タイヤ側装置１から振動センサ部１ａ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それぞれの振動波形の積分値データを路面データとしても良いし、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。

（３）また、上記各実施形態では、タイヤ側装置１の消費電力の低減を図るために、路面状態の変化があったときに路面データを送信するようにした。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、他のタイミングで路面データの送信が行われるようにするようにしても良い。例えば、路面状況の変化にかかわらず、タイヤ３が１回転もしくは所定回転するごと、もしくは一定の時間間隔毎に路面データを送信しても良い。

（４）また、路面状態の変化の判定についても、上記したような今回特徴量と前回特徴量との類似度に基づくものではなく、前回特徴量を含めた過去のタイヤ３の回転時の特徴量（以下、過去特徴量）というに基づいて行うこともできる。

例えば、特徴量保存部１１ｂでは、タイヤ３の過去の回転時における特徴量として、１回転前の特徴量を保存するだけでなく、１回転前の特徴量以外にも保存する。すなわち、特徴量保存部１１ｂに過去特徴量として前回特徴量を保存するだけでなく、複数回転前の特徴量を過去特徴量として保存したり、複数回転分の過去特徴量の平均値を保存したりする。そして、前回特徴量との類似度の計算については、過去特徴量のうちの前回特徴量を用いたり、前回特徴量を含めた過去複数分の平均値を用いたりする。このようにして路面状態の変化を判定しても良い。

さらに、特徴量の類似度に基づいて路面状態の変化の判定を行う場合だけでなく、他の様々な手法によって路面状態の変化の判定を行うようにしても良い。

また、路面状態の変化があったときに、タイヤ側装置１から今回特徴量を含む路面データを送信するようにしているが、前回特徴量についても路面データに含めるようにしても良い。その場合、車体側システム２において、前回特徴量をサポートベクタと比較することで、変化前の路面状態についても判別できる。したがって、変化前後の路面状態の両方を判別し、より的確に路面状態の変化を認識することが可能となる。

（５）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の制御部２６によって今回特徴量とサポートベクタとの類似度を求め、路面状態の判別を行うようにしている。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、他のＥＣＵ、例えばブレーキＥＣＵ２２の制御部によって類似度を求めたり、路面状態の判別を行うようにしても良いし、複数のＥＣＵで共同して路面状態の判別などの各処理を実行するようにしても良い。すなわち、車体側システム２のどこかで制御部２６と同様の役割を果たせればよい。

さらに、タイヤ側装置１にサポートベクタ保存部を備え、タイヤ側装置１で路面状態の判別が行えるようにし、受信機２１では、その判別結果を示す路面データを受信し、その路面データを読み取ることで路面状態の判別が行われるようにしても良い。

（６）また、上記各実施形態では、車両が走行を開始すると、タイヤ側装置１からアドバタイズ信号を送信し、それを受信した受信機２１から接続要求信号を送ることで、両者の間の通信のコネクションが構築されるようにしている。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、通信のコネクションを構築する様々な手法を適用できる。例えば、起動スイッチ３０がオンされたら受信機２１側からアドバタイズ信号を送り、各タイヤ側装置１から接続要求信号を受信機２１側に伝えることでコネクションが構築されるようにしても良い。ただし、その場合には、各タイヤ側装置１がアドバタイズ信号を受信できるように、スキャニング周期毎にスキャニングを行う必要があるため、消費電力の低減の観点からは、上記実施形態のようにするのが好ましい。

（７）また、上記各実施形態において、車体側システム２に図示しない通信センターとの通信を行える外部通信装置を備え、制御部２６での路面状態の判別結果を示すデータを判別結果データとして走行中の位置情報と共に通信センターに伝えるようにしても良い。

通信センターは、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、受信した判別結果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う施設である。つまり、通信センターは、受信した判別結果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する。そして、通信センターは、そのデータベースから車両に対して路面データを提供する。また、通信センターは、天気情報等を収集することもでき、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することもできる。このような通信センターに対して路面状態の判別結果データを伝えることで、より正確な路面状態を得ることができるし、現在走行中の路面だけでなく走行予定の路面における路面状態も先行して得ることができる。

また、上記各実施形態では、複数のタイヤ３のそれぞれに対してタイヤ側装置１を備えるようにしたが、少なくとも１つに備えられていればよい。

１ タイヤ側装置
２ 車体側システム
１０ 加速度取得部
１１ 制御部
１２ データ通信部
１３ 電源部
１４ 起動制御部
２１ 受信機
２５ データ通信部
２６ 制御部

Claims (8)

1. 車両に備えられるタイヤ（３）に配置され、路面状態に関するデータである路面データを送信するタイヤ側装置（１）、および、前記車両における車体側に配置され、前記路面データを受信して前記路面状態を判別する車体側システム（２）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、前記検出信号に基づいて前記路面データの作成する第１制御部（１１）と、前記車体側システムとの間においてデータ通信を行う第１送受信部（１２）と、を有し、
   前記車体側システムは、
   前記タイヤ側装置との間におけるデータ通信を行う第２送受信部（２５）と、前記第２送受信部が受信した前記路面データに基づく路面状態の判別と、前記車両を発進可能な状態にする起動スイッチ（３０）のオンオフ状態の判定を行い、前記起動スイッチがオフからオンに切り替えられると前記第１送受信部と前記第２送受信部との間での通信のコネクションを構築し、前記起動スイッチがオンからオフに切り替えられると前記タイヤ側装置に対して前記コネクションの切断を指示する切断要求信号を前記第２送受信部から送信させる第２制御部（２６）と、を有している路面状態判別装置。
2. 前記第１制御部は、前記検出信号に基づいて前記車両が走行中であるか停車中であるかを判定し、所定時間継続して停車中であるとき、自身で前記第１送受信部と前記第２送受信部との間での通信のコネクションを切断する請求項１に記載の路面状態判別装置。
3. 前記第２制御部は、前記起動スイッチがオンされているときには、前記第１送受信部と前記第２送受信部との間の通信のコネクションが構築された後にも、前記第１送受信部と前記第２送受信部との間の通信がコネクション中であるか否かを判定し、前記コネクション中でなければ、前記第１送受信部と前記第２送受信部との間での通信のコネクションを構築する請求項２に記載の路面状態判別装置。
4. 前記タイヤは複数備えられ、該複数のタイヤそれぞれに前記タイヤ側装置が配置され、
   前記複数のタイヤそれぞれに配置された前記タイヤ側装置は、互いに通信可能とされており、前記第２制御部からの前記切断要求信号を受信すると、他の前記タイヤ側装置に向けて前記コネクションの切断の指示を指示する切断要求信号を伝える請求項１ないし３のいずれか１つに記載の路面状態判別装置。
5. 前記第１制御部は、前記車両が走行を開始すると、前記第１送受信部を通じてアドバタイズ信号を送信し、
   前記第２制御部は、前記第２送受信部を通じて前記アドバタイズ信号を受信すると、前記第２送受信部から前記複数のタイヤそれぞれに配置された前記タイヤ側装置に対して前記コネクションを構築するための接続要求信号を送信する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の路面状態判別装置。
6. 前記タイヤ側装置は、前記第１制御部と前記第１送受信部とにおける起動状態とスリープ状態との切り替えの制御を行う起動制御部（１４）を有し、
   前記起動制御部は、前記コネクションが切断されると前記第１制御部と前記第１送受信部とを前記起動状態から前記スリープ状態に切り替える請求項１ないし５のいずれか１つに記載の路面状態判別装置。
7. 前記起動制御部は、前記振動検出部の検出信号を入力し、該検出信号に基づいて前記車両の走行を検知すると、前記第１制御部と前記第１送受信部とを前記スリープ状態から前記起動状態に切り替える請求項６に記載の路面状態判別装置。
8. 前記第２制御部は、前記起動スイッチがオンからオフに切り替えられてからも電力供給が継続されることで作動を続けて前記切断要求信号を送信し、該切断要求信号を送信してから電力供給が停止される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の路面状態判別装置。

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