JP7483124B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに対して作用する物理量を検出する物理量検出装置に関する。

近年、自動運転の実現に向けて、より安全な走行状態を提供するためにタイヤから得られる情報をもとに路面のすべりやすさやタイヤに加わる荷重などを検知するタイヤセンサ技術の開発が盛んに行われている。より安全な走行状態を提供することで過荷重などによるバーストなどのタイヤトラブルや荷重アンバランスによる車両転倒を未然に防止するためである。このような安全制御システムを構築するためには、タイヤが検知する荷重や空気圧などの物理量を精度よく検知する必要がある。例えば、４輪の荷重バランスを知らせるシステムでは、トラック等で発生している偏荷重による横転等の事故防止を目的としたシステムであり、例えば４輪に対して１００ｋｇの荷重アンバランスが発生した状態でカーブを走行した場合、横転の可能性があり、４輪の荷重を例えば１０％以下の精度で測定する必要がある。

タイヤの歪みセンサは、タイヤの歪み変形を検出することにより、タイヤに対して作用する荷重やタイヤの摩耗を検出することができる。これにより、車両トラブルの未然防止や走行・路面状態検知による走行安全性の向上が期待される。

歪みセンサは、歪み以外の物理量（例：車速、温度、空気圧、荷重、など）を歪みと同時に検出する場合がある。したがって、歪みセンサが歪みを検出した結果を表す検出信号は、これらの物理量に起因する成分を含んでいる可能性がある。これらの歪み以外の物理量に起因する成分により、歪みの検出精度が低下する。

下記特許文献１は、歪みセンサに関する技術を記載している。同文献は、『車両のタイヤに加わる荷重を推定できる方法及びシステムを提供する。』ことを課題として、『車両タイヤに加わる荷重を推定するシステム及び方法であって、タイヤに取り付けられ、タイヤキャビティの空気圧レベルを測定する空気圧測定センサと、タイヤサイドウォールに取り付けられた１つまたは２つ以上のピエゾフィルム変形測定センサとを含む。変形測定センサは、フットプリント接触面近くのサイドウォールの変形レベルを示す信号パワーレベルを有する、タイヤフットプリントにおける変形信号を生成する。タイヤ空気圧による補正後ベースで信号パワーレベルから荷重レベルを特定できるように、タイヤ空気圧で補正される、所定範囲の荷重レベルと信号パワーレベルとを関連付けた信号パワー対荷重マップが生成されて保存される。』という技術を記載している（要約参照）。

特開２０１４－０５４９７８号公報

特許文献１記載の技術においては、タイヤ空気圧の変化が荷重センサの信号振幅を変化させることに鑑み、空気圧測定センサが測定したタイヤ空気圧を用いて、荷重センサの信号パワーレベルを補正する。しかし荷重センサの検出信号は、空気圧以外の物理量に起因する成分も含んでいる可能性がある。したがって同文献記載の技術は、荷重センサの検出精度に関して向上する余地があると考えられる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、タイヤの歪み以外の物理量が歪みセンサの測定結果に対して与える影響を緩和し、歪みセンサの測定精度を向上させることを目的とする。

本発明に係る歪み量検出装置は、実測歪み量、タイヤ空気圧、車速、タイヤ温度、およびタイヤ荷重の間の関係を記述したデータを用いて、タイヤに対して加わる荷重の推定値を算出する。

本発明に係る歪み量検出装置によれば、タイヤの歪み以外の物理量が歪みセンサの測定結果に対して与える影響を緩和し、歪みセンサの測定精度を向上させることができる。

実施形態１に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。 演算部１５がタイヤに対して作用する荷重を計算する手順を説明するフローチャートである。 Ｓ２０１において演算部１５が取得するデータの例である。 基準車速、基準荷重、基準温度の下において、タイヤ空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化を示すデータである。 Ｓ２０２において演算部１５が作成するデータの例である。 Ｓ２０３において演算部１５が取得するデータの例である。 Ｓ２０４において演算部１５が荷重を求める手順を説明する模式図である。 実施形態２に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。 実施形態３に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。 実施形態４に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。 実施形態５に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。 ひずみ信号とタイヤ状態の関係を示す。 代表的なひずみ信号波形を示す。 パラメータ変動による誤差発生メカニズムを示す。 従来の荷重演算推定結果を示す。 MATLAB Simulinkで作成した荷重抽出モデルでシミュレーションした結果をもとに荷重検知の効果を示す。 荷重検知の車速感度を示す。

＜従来技術の課題について＞
発明者らは、ひずみ信号に混在する温度、車速、空気圧信号が荷重抽出演算精度に及ぼす影響度合いについて考察した。

図１１上にひずみ信号の周期波形を、図１１下にひずみ信号とタイヤ状態の関係を示す。まず、タイヤに装着した物理量センサの出力信号とタイヤ状態の関係について説明する。タイヤ内に配置された物理量センサは、回転するタイヤの状態により変化する信号を出力する。センサが路面に接したり離れたりする変位点でピーク１が現れ、路面に接地している状態ではピーク２が現れ、接地していないときは定常レベルを維持している。つまり、ピーク１やピーク２が検出した物理量により変化する。

図１２は、代表的なひずみ信号波形を示す。センサの検知感度を確認するにあたり、タイヤに関係するパラメータと走行条件を確認した。タイヤのパラメータは、空気圧、温度、タイヤ摩耗であり、走行条件は、車速、乗員数（荷重）と考えた。例えば、空気圧、温度、車速、荷重の依存性を確認すると、そのすべてに感度があり、ひずみ信号のピーク１、ピーク２に空気圧、温度、車速、荷重が混在することが分かった。

図１３は、パラメータ変動による誤差発生メカニズムを示す。図１２で説明した混在信号が荷重検知に及ぼす影響を、図１３にしたがって確認した。横軸荷重で縦軸ひずみ信号に対する感度グラフのイメージ図である。条件１（車速＝５ｋｍ／ｈ、空気圧＝２２０ｋＰａ）のグラフを見ると、荷重とひずみ信号が線形に変化しており、ひずみ信号の大きさで荷重を検知できることが分かる。一方、条件２（車速＝３０ｋｍ／ｈ、空気圧＝２２０ｋＰａ）や条件３（車速＝５ｋｍ／ｈ、空気圧＝１４０ｋＰａ）のように車速、空気圧の違いで荷重とひずみ信号の感度特性に違いが発生し、条件１を基準にしたひずみ信号で荷重を求めると、条件１の５５０ｋｇに対して条件２と３では、荷重が小さくなり、混在信号のままで荷重を求めると誤差が発生することが分かる。

図１４は、従来の荷重演算推定結果を示す。実車実験から求めた荷重の各パラメータの感度特性から演算した結果である。基準条件１（温度＝３０℃、車速＝５ｋｍ／ｈ、空気圧＝２２０ｋＰａ）に対して条件２では空気圧を１４０ｋＰａに、条件３では空気圧を１４０ｋＰａ、温度を０℃に、条件４では空気圧を１４０ｋＰａ、温度を０℃、車速を３０ｋｍ／ｈとしたときの荷重とひずみ信号（ピーク１）との感度特性を示す。条件１に対して空気圧、温度、車速と順次条件変動を加算していくにつれて感度の差が広がることが分かる。例えば、条件２の空気圧を変更したときの特性では、デジタルコードで表したひずみ信号が－４００（条件１:－２９５）のときに荷重３４０ｋｇである。また、空気圧のみを補正演算して荷重を抽出する場合には、条件２に対して条件３と４のように感度特性がばらつくので、条件４で３４０ｋｇを示すひずみ信号－４５５のときの条件２の感度特性に対応する荷重を求めると４５０ｋｇとなり、誤差が３２％と大きいことが分かる。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。物理量検出装置１は、車両が装着しているタイヤに対して作用する物理量を検出する装置である。物理量検出装置１は、歪みセンサ１１、圧力センサ１２、車速センサ１３、温度センサ１４、演算部１５、記憶部１６を備える。

歪みセンサ１１は、例えばタイヤの内壁面に装着され、タイヤの歪み量を検出してその結果を表す歪み測定信号を出力する。圧力センサ１２は、タイヤの空気圧を測定してその結果を表す圧力測定信号を出力する。車速センサ１３は、例えばタイヤの回転数などを用いて車両の車速を検出してその結果を表す車速測定信号を出力する。温度センサ１４は、タイヤの温度を検出してその結果を表す温度測定信号を出力する。

演算部１５は、各センサが出力する測定信号を用いて、タイヤに対して作用する荷重を計算する。計算手順については後述する。記憶部１６は、各センサが測定する物理量と、タイヤに対して作用する荷重との間の関係を記述したデータを格納する。データの具体例については後述する。

図２は、演算部１５がタイヤに対して作用する荷重を計算する手順を説明するフローチャートである。以下図２の各ステップについて説明する。

（図２：ステップＳ２０１）
演算部１５は、車速・荷重・空気圧それぞれの変化に対する歪みセンサ１１の感度を取得する。本ステップの具体例については後述する。本ステップは、車速・荷重・空気圧の実測値に対する歪み測定信号の想定値を計算するための準備としての意義がある。歪み測定信号の想定値については後述する。本ステップは、歪みセンサ１１の標準仕様を規定する基準温度の下で実施することが望ましいが、基準温度以外の温度の下で実施した結果を基準温度相当の値に変換してもよい。

（図２：ステップＳ２０２）
演算部１５は、基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれに対して車速、荷重、空気圧がそれぞれ変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係を取得し、その結果を記述したデータを記憶部１６に格納する。本ステップの具体例については後述する。本ステップは、車速、荷重、空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化を、基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれに対する差分および基準信号値からの変化を用いて表す意義がある。

（図２：ステップＳ２０２：補足）
車速、荷重、空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化は、必ずしも基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれからの差分と基準信号値からの差分を用いて表さなくともよい。ただし、車種やタイヤ種ごとに信号値の絶対値は異なるので、その絶対値ごとに本ステップと同様のデータをあらかじめ作成する必要が生じ、データ量が大幅に増える。そこで本実施形態においては、基準値からの差分を用いてデータを記述することにより、後述するステップＳ２０３と併せて、データ量を抑制することとした。

（図２：ステップＳ２０３）
演算部１５は、物理量検出装置１を搭載している車両を、基準車速、基準荷重、基準空気圧の下で運用することにより、当該車両における歪み測定信号の振幅を取得し、その結果を記述したデータを記憶部１６に格納する。Ｓ２０２において取得したデータは、車種とタイヤ種の組み合わせごとに取得した代表値であり、実際の車両における信号値はこのデータとは異なる可能性がある。そこで本ステップにおいて、実車両の歪み測定信号の振幅を得ることにより、Ｓ２０２のデータを当該車両における歪み測定信号と対応させるための補正値を得ることとした。本ステップの具体例については後述する。

（図２：ステップＳ２０４）
演算部１５は、歪みセンサ１１が出力すると想定される歪み測定信号を計算する。この歪み測定信号は、車速、空気圧、荷重それぞれによって生じる成分を含んでいる。演算部１５はこれらを個別に算出して合算することにより、歪み測定信号の想定値を計算することができる。演算部１５は、計算によって得られた歪み測定信号の荷重特性に対して、歪みセンサ１１が実際に出力する歪み測定信号を当てはめることにより、タイヤに対して作用する荷重を得る。本ステップの詳細は後述する。

（図２：ステップＳ２０５）
演算部１５は、歪みセンサ１１の温度特性を補正する。歪みセンサ１１は、例えば起歪体に対して加えられる力にしたがって電気抵抗が変化する素子によって構成することができる。歪みセンサ１１が出力する歪み測定信号は、同じ歪みを測定する場合であっても、素子の温度によって変動する場合がある。そこで演算部１５は、その変動と温度との間の関係（温度特性）を記述したデータをあらかじめ保持しておき、これにしたがって歪み測定信号を補正する。

図３Ａは、Ｓ２０１において演算部１５が取得するデータの例である。ここでは荷重の変化に対する歪み測定信号の変化を例示する。演算部１５は、基準空気圧、基準車速、基準温度の下で、タイヤに対して作用する荷重とそのときの歪み測定信号値との間の関係を取得する。例えば車両の車種とタイヤ種類の組み合わせごとに、図３Ａのような関係を取得する。この関係は実測によって取得してもよいし、適当なシミュレーションなどその他手段によって取得してもよい。ここでは基準荷重を３４０ｋｇ（２人乗車に相当）、基準空気圧を２２０ｋＰａ、基準温度を３０℃とした。基準車速は例えば７ｋｍ／ｈなどとすることができる。基準車速以外の車速についても同様の関係を取得してもよい。図３Ａにおいてはその例を示した。

演算部１５は同様に以下の関係を取得する：（ａ）基準車速、基準荷重、基準温度の下において、タイヤ空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化を表す関係；（ｂ）基準荷重、基準空気圧、基準温度の下において、車速が変化したときにおける歪み測定信号の変化を表す関係。以上によって演算部１５は、車速・荷重・空気圧それぞれの変化に対する歪み測定信号の変動量（各物理量に対する歪みセンサ１１の感度）を得ることができる。

図３Ｂは、基準車速、基準荷重、基準温度の下において、タイヤ空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化を示すデータである。図３Ａと同様に、基準車速以外の車速についても同様の関係を取得した例を示した。

図４は、Ｓ２０２において演算部１５が作成するデータの例である。ここでは基準空気圧からの差分に対する歪み測定信号の基準値からの差分を例示する。Ｓ２０１において、基準車速、基準荷重、基準空気圧、基準温度の下で歪みセンサ１１が出力する歪み測定信号の信号値（基準信号値）を得ることができる。演算部１５は、Ｓ２０１の結果にしたがって、基準車速、基準荷重、基準温度の下で、タイヤ空気圧が基準空気圧から変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係を表すデータを、図４のように作成する。したがって図４においては、空気圧が２２０ｋＰａのとき歪み測定信号は基準信号値と一致する（差分＝０）こととした。データ形式は例えばルックアップテーブル形式など任意のものでよい。

演算部１５は同様に以下の関係を表すデータを作成する：（ａ）基準荷重、基準空気圧、基準温度の下で、車速が基準車速から変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係；（ｂ）基準車速、基準空気圧、基準温度の下で、荷重が基準荷重から変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係。以上によって演算部１５は、基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれに対して車速、荷重、空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係を得ることができる。

図５は、Ｓ２０３において演算部１５が取得するデータの例である。Ｓ２０２においては、基準空気圧などからの変化に対する歪み測定信号の基準信号値からの変化を取得したが、これは車種とタイヤ種の組み合わせごとに取得した代表値であり、実際の車両における信号値はこれとは異なる可能性がある。例えば、実際の車両を基準車速、基準荷重、基準空気圧の下で運用させたとき、歪み測定信号はＳ２０２における基準信号値とは異なる可能性がある。そこでＳ２０３において、両者の差分を補正することとした。

歪み測定信号の信号値は、信号振幅によって表すことができる。図３Ａ～図４においても振幅によって歪み測定信号を表している。ここでいう信号振幅は、歪み測定信号の振れ幅を表す値であればよい。歪み測定信号は、図５のように立ち上がり波形の前後に立ち下がり波形が連続するような波形を有する。例えば１つ目の立ち下がり波形の振幅を、歪み測定信号の振幅として取り扱うことができる。以下ではこれを前提とする。

図５に示す歪み測定信号は、１つ目の立ち下がり波形において、信号値が定常レベルから２００コード低下している（すなわち信号振幅は－２００コードである）。他方でＳ２０１～Ｓ２０２において取得するデータにおいて、基準信号値は－２００ではない場合がある。そこで演算部１５は、両者の間の差分を取得し、その差分を用いて、歪み測定信号を当該車両固有の信号値へ補正することとした。

図６は、Ｓ２０４において演算部１５が荷重を求める手順を説明する模式図である。タイヤに対して荷重が加わると、歪みセンサ１１は、その荷重に応じて図６の信号（３）を出力することが、本来であれば期待されている。しかし歪みセンサ１１が実際に出力する歪み測定信号は、車速やタイヤ空気圧に起因して生じる成分を含んでいる（図６の信号（１）と（２））。したがって歪みセンサ１１は、これらを合算した歪み測定信号（４）を出力することが想定される。

そこで演算部１５は、歪みセンサ１１が出力すると想定される信号（図６の信号（４））を演算によって求めることにより、車速とタイヤ空気圧による成分を含む歪み測定信号（４）の荷重特性（荷重値ごとの対応する信号値、すなわち図６に示す信号（４）全体）を推定することとした。演算部１５は、その推定した荷重特性に対して、歪みセンサ１１から得られた実際の歪み測定信号の信号値を当てはめることにより、荷重値を得ることができる。

信号（１）は、歪み測定信号のうち車速によって生じる成分であるので、車両の現在車速と基準車速との間の差分を用いて、Ｓ２０２において取得したデータ（図４の横軸が車速になっているデータ）を参照することにより、車速によって生じる成分の基準信号値からの差分を得ることができる。

信号（２）は、歪み測定信号のうち空気圧によって生じる成分であるので、タイヤの現在空気圧と基準空気圧との間の差分を用いて、Ｓ２０２において取得したデータ（図４に例示している、横軸が空気圧になっているデータ）を参照することにより、空気圧によって生じる成分の基準信号値からの差分を得ることができる。

信号（３）は、歪み測定信号のうち荷重によって生じる成分であるので、タイヤの現在荷重と基準荷重との間の差分を用いて、Ｓ２０２において取得したデータ（図４の横軸が荷重になっているデータ）を参照することにより、荷重によって生じる成分の基準信号値からの差分を得ることができる。

演算部１５は、上記のようにして算出した信号（１）（２）（３）を合算することにより、信号（４）を得ることができる。ただし基準信号値は、車種とタイヤ種の組み合わせごとに取得したデータであるので、当該車両固有の基準信号値からずれている可能性がある。そこで演算部１５は、さらにＳ２０３において取得した当該車両用の補正値を、さらに合算する。これにより、Ｓ２０２のデータを基準として、当該車両における歪み測定信号の振幅特性を、信号（４）に対して反映することができる。

以上をまとめると、演算部１５はＳ２０４において、以下の計算式によって信号（４）を算出する：
信号（４）＝
信号（１）（基準車速と現在車速との間の差分により生じる成分）＋
信号（２）（基準空気圧と現在空気圧との間の差分により生じる成分）＋
信号（３）（基準荷重と現在荷重との間の差分により生じる成分）＋
当該車両固有の補正値（Ｓ２０３において得る補正値）

演算部１５は、信号（３）のみを取得する場合は、上記計算式のうち信号（３）以外の成分を他辺に移した計算式によって、信号（３）を計算すればよい。

図１５は、MATLAB（登録商標） Simulinkで作成した荷重抽出モデルでシミュレーションした結果をもとに荷重検知の効果を示す。図１５上はモデルシミュレーションによる荷重検知の空気圧感度を示す。図１５下は荷重検知誤差の空気圧感度を示す。車速２．４ｍ／ｓ(約９ｋｍ／ｈ)、２人乗車、３０℃の条件の実車データで演算した結果、実測３４０ｋｇの荷重に対して空気圧の低いほうで精度が悪い傾向で３１３ｋｇを示し、荷重推定誤差としては８％程度であることを確認した。

図１６は、荷重検知の車速感度を示す。図１６上はモデルシミュレーションによる荷重検知の車速感度を示す。図１６下は荷重検知誤差の車速感度を示す。空気圧２２０ｋＰａ、２人乗車、３０℃の条件の実車データで演算した結果、実測３４０ｋｇの荷重に対して車速が速いほうで精度が悪い傾向で３１２ｋｇを示し、荷重推定誤差としては８％程度であることを確認した。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る物理量検出装置１は、歪み測定信号のうち車速／荷重／空気圧によって生じる成分をそれぞれ計算することによって、歪みセンサ１１が出力すると想定される歪み測定信号の想定値（図６の信号（４））を計算し、歪みセンサ１１が実際に出力する歪み測定信号をその想定値に対して当てはめることによって荷重を計算する。これにより、歪み測定信号が車速やタイヤ空気圧の影響によって変動する場合であっても、タイヤに対して加えられる荷重を正確に測定することができる。

本実施形態１に係る物理量検出装置１は、基準空気圧と現空気圧との間の差分によって歪み測定信号が基準信号値からずれる量を記述したデータ（図４）を用いて、歪み測定信号のうち空気圧によって生じる成分を計算する。基準車速と現車速との間の差分によって歪み測定信号が基準信号値からずれる量についても同様に計算する。基準荷重と現荷重との間の差分によって歪み測定信号が基準信号値からずれる量についても同様に計算する。これらの処理により、演算部１５は車種やタイヤ種ごとの代表的な基準値を用いて、実際の歪み測定信号を推定することができるので、Ｓ２０２におけるデータ量を抑制することができる。

本実施形態１に係る物理量検出装置１は、実際の車両を基準車速／基準荷重／基準空気圧の下で運用することによって、当該車両固有の信号振幅（図５における－２００コードに相当する値）を取得し、これと基準信号値との間の差分を補正する。これにより、車種やタイヤ種ごとの代表的な基準値を用いて歪み測定信号の想定値を計算しつつ、その想定値を当該車両固有の値へ補正することができる。したがって、Ｓ２０２におけるデータ量を抑制しながら、当該車両固有の正確な荷重を得ることができる。

＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施形態２に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。歪みセンサ１１、車速センサ１３、および温度センサ１４は、温度・車速・温度を検出することができる単一の物理量センサ１７として構成してもよい。その他の構成は実施形態１と同じである。

＜実施の形態３＞
図８は、本発明の実施形態３に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。物理量検出装置１は、実施形態１で説明した構成に加えて、摩耗センサ１８を備えてもよい。摩耗センサ１８は、タイヤの摩耗を測定してその結果を表す摩耗測定信号を出力する。タイヤの摩耗も歪み測定信号に対して影響を与えるので、実施形態１で説明したものと同様に、歪み測定信号はその摩耗に起因する成分を含んでいる。

演算部１５は、摩耗測定信号と歪み測定信号との間の関係について、実施形態１と同様に取得し、その結果を用いて、歪み測定信号の想定値を計算する。したがって計算式は以下のようになる。その他の構成は実施形態１と同じである：
信号（４）＝
信号（１）（基準車速と現在車速との間の差分により生じる成分）＋
信号（２）（基準空気圧と現在空気圧との間の差分により生じる成分）＋
信号（３）（基準荷重と現在荷重との間の差分により生じる成分）＋
当該車両固有の補正値（Ｓ２０３において得る補正値）＋
基準摩耗と現在摩耗との間の差分により生じる成分

＜実施の形態４＞
図９は、本発明の実施形態４に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態４においては、実施形態１で説明した構成に加えて、バランス演算部２１を備える。バランス演算部２１は、演算部１５の一部として構成してもよいし、演算部１５とは別の機能部として、さらには物理量検出装置１とは別の機能部として構成してもよい。

演算部１５は、車両の各タイヤに対して加えられている荷重を計算する。バランス演算部２１は、その結果に基づき、各タイヤに対する荷重のバランスを計算する。例えばいずれかのタイヤに対して他のタイヤよりも極端に大きな荷重がかかっている場合は、その旨のアラートを出力してもよい。これにより車両の安全性を高めることができる。

＜実施の形態５＞
図１０は、本発明の実施形態５に係る物理量検出装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態５においては、実施形態１で説明した構成に加えて、積荷演算部２２を備える。積荷演算部２２は、演算部１５の一部として構成してもよいし、演算部１５とは別の機能部として、さらには物理量検出装置１とは別の機能部として構成してもよい。

演算部１５は、車両の各タイヤに対して加えられている荷重を計算する。積荷演算部２２は、その結果に基づき、車両が積載している積荷の重量を計算し、あるいは車両が追加積載することができる積荷の重量を計算する。ここでいう積荷は、車両自体の重量を除いた荷重であり、搭乗者の重量も含む。積荷演算部２２が積荷重量を出力することにより、積荷積載作業をアシストすることができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

以上の実施形態において、Ｓ２０１～Ｓ２０３は、荷重を取得する前にあらかじめ実施してその結果を記述したデータを記憶部１６に格納しておけばよい。

以上の実施形態において、演算部１５は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアによって構成することもできるし、その機能を実装したソフトウェアをプロセッサなどの演算装置が実行することによって構成することもできる。バランス演算部２１についても同様である。

１：物理量検出装置
１１：歪みセンサ
１２：圧力センサ
１３：車速センサ
１４：温度センサ
１５：演算部
１６：記憶部
１７：物理量センサ
１８：摩耗センサ
２１：バランス演算部
２２：積荷演算部

Claims (6)

1. タイヤに対して作用する物理量を検出する物理量検出装置であって、
   前記タイヤの変位を含む複数の物理量によって生じる前記タイヤの歪みを検出してその結果を実測歪み量として出力する歪みセンサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤの空気圧を検出する第１センサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤを装着した車両の車速を検出する第２センサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤの温度を検出する第３センサ、
   前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、および前記温度を用いて、前記タイヤに対して作用する荷重を算出する、演算部、
   前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記荷重の間の関係を記述したデータを格納する記憶部、
   を備え、
   前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出し、
   前記演算部は、前記データを参照することにより、前記空気圧によって生じる前記タイヤの歪み量の第１想定値、前記車速によって生じる前記タイヤの歪み量の第２想定値、および前記温度に起因する前記実測歪み量の補正値を算出し、
   前記演算部は、前記データを参照することにより、前記荷重によって生じる前記タイヤの歪み量の第３想定値を、前記荷重の値ごとに算出し、
   前記演算部は、前記第１想定値、前記第２想定値、および前記補正値を、前記荷重の値ごとに算出した前記第３想定値に対して加算することにより、前記実測歪み量の想定値を前記荷重の値ごとに算出し、
   前記演算部は、前記荷重の値ごとに算出した前記想定値に対して、前記歪みセンサが検出した前記実測歪み量を当てはめることにより、前記荷重の推定値を算出する
   ことを特徴とする物理量検出装置。
2. タイヤに対して作用する物理量を検出する物理量検出装置であって、
   前記タイヤの変位を含む複数の物理量によって生じる前記タイヤの歪みを検出してその結果を実測歪み量として出力する歪みセンサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤの空気圧を検出する第１センサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤを装着した車両の車速を検出する第２センサ、
   前記複数の物理量のうち前記タイヤの温度を検出する第３センサ、
   前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、および前記温度を用いて、前記タイヤに対して作用する荷重を算出する、演算部、
   前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記荷重の間の関係を記述したデータを格納する記憶部、
   を備え、
   前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出し、
   前記データは、
   前記空気圧が基準空気圧であり、前記車速が基準車速であり、かつ前記温度が基準温度であるときにおいて前記歪みセンサが検出することが想定される基準歪み量を記述しており、
   前記データは、
   前記基準歪み量と前記実測歪み量との間の差分を、前記基準空気圧と前記空気圧との間の第１差分の値ごと、前記基準車速と前記車速との間の第２差分の値ごと、および基準荷重と前記荷重との間の第３差分の値ごとに記述しており、
   前記演算部は、
   前記第１差分によって生じる前記タイヤの第１歪み量、前記第２差分によって生じる前記タイヤの第２歪み量、および前記第３差分によって生じる前記タイヤの第３歪み量を算出し、
   前記演算部は、
   前記空気圧が基準空気圧であり、前記車速が基準車速であり、かつ前記温度が基準温度であるときにおいて前記歪みセンサが実際に検出する実歪み量と、前記基準歪み量との間の差分を、基準値補正量として計算し、
   前記演算部は、
   前記第１歪み量、前記第２歪み量、前記第３歪み量、前記基準歪み量、および前記基準値補正量を合算することにより、前記実測歪み量の想定値を前記荷重の値ごとに算出し、
   前記演算部は、
   前記荷重の値ごとに算出した前記想定値に対して、前記歪みセンサが検出した前記実測歪み量を当てはめることにより、前記荷重の推定値を算出する
   ことを特徴とする物理量検出装置。
3. 前記歪みセンサ、前記第２センサ、および前記第３センサは、前記実測歪み量、前記車速、および前記温度を検出する１つの物理量センサによって構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の物理量検出装置。
4. 前記物理量検出装置はさらに、前記タイヤの摩耗を検出する第４センサを備え、
   前記データは、前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、前記荷重、および前記摩耗の間の関係を記述しており、
   前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、前記摩耗、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の物理量検出装置。
5. 前記演算部は、車両の各車輪が装着している前記タイヤそれぞれに対して作用する前記荷重を算出し、
   前記演算部は、各前記タイヤに対して作用する前記荷重を用いて、各前記車輪に対して作用する荷重のバランスを算出する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の物理量検出装置。
6. 前記演算部は、前記荷重を用いて、前記タイヤを装着している車両が積載している積荷の重量または追加積載することができる積荷の重量を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の物理量検出装置。

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