WO2017221578A1 - 路面状況推定装置 - Google Patents

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WO2017221578A1
WO2017221578A1 PCT/JP2017/017874 JP2017017874W WO2017221578A1 WO 2017221578 A1 WO2017221578 A1 WO 2017221578A1 JP 2017017874 W JP2017017874 W JP 2017017874W WO 2017221578 A1 WO2017221578 A1 WO 2017221578A1
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tire
vehicle
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PCT/JP2017/017874
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洋一朗 鈴木
高俊 関澤
Original Assignee
株式会社Soken
株式会社デンソー
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    • B60W40/06Road conditions
    • B60W40/068Road friction coefficient

Definitions

  • the present disclosure relates to a road surface state estimation device that estimates a road surface state based on vibrations received by a tire.
  • Patent Document 1 a tire-side device is provided on the back surface of a tire tread, and vibration applied to the tire is detected by the tire-side device, and the detection result of the vibration is transmitted to the vehicle-side device to estimate the road surface condition.
  • a road surface condition estimating apparatus has been proposed.
  • this road surface condition estimation device when a portion of the tire tread corresponding to the location of the vibration power generation element is grounded on the road surface as the tire rotates, the level of the high frequency component in the detection signal of the vibration power generation element is It depends on. Therefore, when the portion of the tire tread corresponding to the location of the vibration power generation element is in contact with the road surface, the level of the high frequency component in the detection signal of the vibration power generation element in the grounding section is determined as road surface condition data.
  • road surface condition data is transmitted from the tire side device to the vehicle side device, and the vehicle side device estimates the road surface state based on the road surface state data. More specifically, an integrated voltage value obtained by integrating a high-frequency component of a detection signal indicated as a voltage value is used as road surface condition data.
  • a road surface friction coefficient (hereinafter referred to as road surface ⁇ ) is based on the magnitude of the integrated voltage value. ).
  • a road surface condition estimation apparatus is attached to a back surface of a tread of a tire provided in a vehicle and detects a vibration detection unit that outputs a detection signal corresponding to the magnitude of tire vibration, and the vibration detection unit.
  • a signal processing unit that processes a signal to be transmitted, a transmitter that transmits a signal based on the signal processing unit as road surface data representing road surface conditions, and a tire-side device, and road surface state data transmitted from the transmitter
  • a vehicle-side device having a receiver for receiving, and a road surface state estimating unit that estimates a road surface state of a tire traveling road surface based on road surface state data.
  • the signal processing unit is provided with a transmission operation control unit that stops transmission of road surface condition data by the transmitter based on the transmission stop condition of the signal processing unit.
  • a road surface condition estimation apparatus is attached to a back surface of a tread of a tire provided in a vehicle, and outputs a detection signal corresponding to the magnitude of tire vibration, and one rotation of the tire.
  • a signal having a section extracting section for extracting a ground section in which a portion corresponding to the arrangement position of the vibration detecting section in the tread is grounded, and a level calculating section for calculating a level of a high-frequency component of the detection signal in the ground section
  • a tire side device having a processing unit, a transmitter that transmits a calculation result of a level of a high frequency component as road surface state data indicating a road surface state every time the tire rotates a predetermined number of times, and a road surface transmitted from the transmitter
  • a vehicle-side apparatus comprising: a receiver that receives situation data; and a road surface state estimation unit that estimates a road surface state of a tire traveling road surface based on the road surface state data It is equipped with a.
  • the signal processing unit estimates that the vehicle is in acceleration / deceleration by the acceleration / deceleration estimation unit that estimates that the vehicle is in acceleration / deceleration based on the detection signal of the vibration detection unit.
  • a transmission operation control unit that stops transmission of road surface condition data by the transmitter.
  • the road surface condition of the traveling road surface can be estimated based on information that can be acquired on the vehicle side only by the vehicle side device, and therefore data transmission by the transmitter is not performed.
  • data transmission by the transmitter is not always performed, but is not performed at the time of acceleration / deceleration of the vehicle, so that electric power necessary for data transmission can be reduced.
  • the road surface state estimation device is used for estimating a road surface state during traveling based on vibrations on a ground contact surface of a tire provided in each wheel of the vehicle.
  • the road surface state estimating device 100 is configured to include a tire side device 1 provided on the tire side and a vehicle side device 2 provided on the vehicle body side. And the road surface condition estimation apparatus 100 transmits the data showing the road surface condition during driving
  • the tire side device 1 and the vehicle side device 2 are configured as follows.
  • the tire-side device 1 is configured to include a vibration power generation element 11, a power supply circuit 12, a signal processing circuit unit 13, and a transmitter 14, and as shown in FIG. 2, the tire 3 Provided on the back side of the tread 31.
  • the vibration power generation element 11 generates a detection signal corresponding to the vibration in the tire tangential direction indicated by the direction of the arrow X in FIG. 2 in the direction in contact with the circular orbit drawn by the tire side device 1 when the tire 3 rotates. It constitutes a vibration detection unit that outputs.
  • the vibration energy is converted into electric energy, and the power source of the tire side device 1 is generated based on the vibration energy. ing.
  • the vibration power generation element 11 is disposed so as to generate power with respect to vibration in the tire tangential direction.
  • an electrostatic induction type power generation element for example, electret
  • a piezoelectric element for example, a friction type, a magnetostriction type, or an electromagnetic induction type element
  • the vibration power generation element 11 may be another element such as an acceleration sensor as long as it outputs a detection signal corresponding to the vibration in the tire tangential direction without taking into account the power generation application.
  • an electrostatic induction type power generation element when used as the vibration power generation element 11, if the upper electrode charged positively by electrostatic induction is vibrated in the horizontal direction with respect to the lower electrode having a negative charge, Electricity is generated by changing the electric charge due to electrical induction and generating electromotive force. Based on such power generation by the vibration power generation element 11, the power source of the tire side device 1 is generated, and a detection signal corresponding to the magnitude of vibration in the tire tangential direction is generated.
  • the vibration power generation element 11 when the vehicle equipped with the road surface condition estimation device 100 travels, vibrations occur in the tread 31 of the tire 3 due to various factors such as the rotational movement of the tire 3 and the unevenness of the road surface.
  • this vibration is transmitted to the vibration power generation element 11, power generation by the vibration power generation element 11 is performed, and when this vibration is transmitted to the power supply circuit 12, a power source for the tire side device 1 is generated.
  • the signal processing circuit since the output voltage at the time of power generation by the vibration power generation element 11 changes according to the magnitude of vibration, uses the output voltage of the vibration power generation element 11 as a detection signal representing the magnitude of vibration in the tire tangential direction. I tell it to the part 13.
  • the output voltage of the vibration power generation element 11 is an alternating voltage because the upper electrode reciprocates due to vibration.
  • the power supply circuit 12 is a circuit for storing power based on the output voltage of the vibration power generation element 11 to generate a power source and supplying power to the signal processing circuit unit 13 and the transmitter 14. 16 is provided.
  • the rectifier circuit 15 is a known circuit that converts an alternating voltage output from the vibration power generation element 11 into a direct current.
  • the AC voltage output from the vibration power generation element 11 is DC converted by the rectifier circuit 15 and output to the power storage circuit 16.
  • the rectifier circuit 15 may be a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit.
  • the accumulator circuit 16 is a circuit for accumulating the DC voltage applied from the rectifier circuit 15, and is constituted by a capacitor or the like.
  • the output voltage of the vibration power generation element 11 is stored in the power storage circuit 16 via the rectifier circuit 15, and the voltage stored here is used as a power source to the signal processing circuit unit 13 and the transmitter 14 provided in the tire side device 1. Power is being supplied. Further, since the power supply circuit 12 includes the power storage circuit 16, when the vibration power generation element 11 is generating excessive power, the surplus is stored, and when the power generation amount is insufficient, the shortage is stored. It comes to be able to compensate.
  • the signal processing circuit unit 13 is a part corresponding to the signal processing unit, and uses the output voltage of the vibration power generation element 11 as a detection signal representing vibration data in the tire tangential direction, and processes this detection signal to thereby determine the road surface condition. It is responsible for obtaining the data it represents and communicating it to the transmitter 14. That is, the signal processing circuit unit 13 extracts the ground contact section of the vibration power generation element 11 when the tire 3 rotates based on the time change of the output voltage of the vibration power generation element 11.
  • the contact section here means a section in which a portion of the tread 31 of the tire 3 corresponding to the place where the vibration power generation element 11 is disposed is grounded on the road surface.
  • the place where the vibration power generation element 11 is placed is the place where the tire-side device 1 is placed. Therefore, the grounding section is a portion corresponding to the place where the tire-side device 1 is placed in the tread 31 of the tie tire 3. Is the same as the section where the road is grounded.
  • a portion of the tread 31 of the tire 3 corresponding to the placement location of the vibration power generation element 11 or the tire-side device 1 is referred to as a device placement location.
  • the high frequency component included in the detection signal in the ground contact section of the vibration power generation element 11 represents the road surface condition
  • the high frequency component is extracted and data representing the road surface condition is generated based on the extracted high frequency component.
  • the signal processing circuit unit 13 is configured by a known microcomputer having various circuits, a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, and the like, and performs the above processing based on the output voltage of the vibration power generation element 11. Is going.
  • the signal processing circuit unit 13 includes a section extraction unit 17, a level calculation unit 18, and a transmission control unit 19 as parts for performing these processes.
  • the section extraction unit 17 detects the peak value of the detection signal represented by the output voltage of the vibration power generation element 11 to extract the ground section of the vibration power generation element 11, and the level calculation unit 18 indicates that it is in the grounding section. To tell.
  • the section extraction unit 17 also causes the transmitter 14 to generate a transmission trigger that causes the vehicle-side device 2 to transmit the calculation result of the level calculation unit 18 as road surface state data representing the road surface state.
  • the function of the section extraction unit 17 will be specifically described.
  • the output voltage waveform of the vibration power generation element 11 when the tire rotates is, for example, a waveform shown in FIG.
  • the output voltage of the vibration power generation element 11 takes a maximum value at the start of grounding when the device arrangement portion starts to ground as the tire 3 rotates.
  • the section extraction unit 17 detects the timing of the first peak value at which the output voltage of the vibration power generation element 11 takes the maximum value as the start of grounding. Further, as shown in FIG. 3, the output voltage of the vibration power generation element 11 takes a minimum value at the time of termination of grounding from the state in which the device placement location is grounded as the tire 3 rotates.
  • the section extraction unit 17 detects the timing of the second peak value at which the output voltage of the vibration power generation element 11 takes the minimum value as the end of grounding.
  • the reason why the vibration power generation element 11 takes the peak value at the above timing is as follows. That is, when the device arrangement place comes into contact with the rotation of the tire 3, the portion of the tire 3 that has been a substantially cylindrical surface in the vicinity of the vibration power generation element 11 is pressed and deformed into a planar shape. By receiving the impact at this time, the output voltage of the vibration power generation element 11 takes the first peak value. In addition, when the device arrangement part moves away from the ground contact surface with the rotation of the tire 3, the tire 3 is released from pressing in the vicinity of the vibration power generation element 11 and returns from a planar shape to a substantially cylindrical shape. By receiving an impact when the shape of the tire 3 returns to the original shape, the output voltage of the vibration power generation element 11 takes the second peak value.
  • the vibration power generation element 11 takes the first and second peak values when the grounding starts and when the grounding ends, respectively. Moreover, since the direction of the impact when the tire 3 is pressed and the direction of the impact when released from the press are opposite directions, the sign of the output voltage is also opposite.
  • the section extraction unit 17 transmits the timings of the first and second peak values to the level calculation unit 18, and sets the output voltage of the vibration power generation element 11 during the period from the timing of the first peak value to the timing of the second peak value.
  • An instruction to rectify and integrate the high-frequency components contained is issued. In this way, the section extraction unit 17 extracts the grounding section of the vibration power generation element 11 and notifies the level calculation unit 18 that it is in the grounding section.
  • the section extraction unit 17 sends a transmission trigger to the transmitter 14 at this timing. Based on this, the calculation result transmitted from the level calculation unit 18 is transmitted from the transmitter 14 as road surface condition data. In this way, data transmission by the transmitter 14 is not always performed, but only when the vibration power generation element 11 is grounded, so that power consumption can be reduced.
  • the transmission control unit 19 described later detects a timing at which data transmission is not necessary, and at that time, data transmission by the transmitter 14 is not performed.
  • the level calculation unit 18 calculates the level of the high frequency component caused by the vibration of the tire 3 included in the output voltage of the vibration power generation element 11 during the period. .
  • the level calculation unit 18 transmits the calculation result to the transmitter 14 as road surface state data representing the road surface state.
  • the level of the high-frequency component is calculated as an index representing the road surface condition, and the reason will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 4A shows a change in the output voltage of the vibration power generation element 11 when traveling on a high ⁇ road surface having a relatively large road surface ⁇ such as an asphalt road.
  • FIG. 4B shows a change in the output voltage of the vibration power generation element 11 when traveling on a low ⁇ road surface having a relatively small road surface ⁇ such as a frozen road.
  • the first and second peak values appear at the beginning and end of the grounding section, that is, at the start and end of the grounding of the device placement location.
  • the road surface ⁇ due to the influence of the road surface ⁇ , when the vehicle is traveling on a low ⁇ road surface, fine high-frequency vibration due to the slip of the tire 3 is superimposed on the output voltage. For this reason, when the frequency analysis of the output voltage in the grounding section is performed for each of the case where the vehicle is traveling on the high ⁇ road surface and the case where the vehicle is traveling on the low ⁇ road surface, the result shown in FIG. 5 is obtained.
  • the level of the high frequency component of the output voltage of the vibration power generation element 11 is an index representing the road surface condition.
  • the level calculation unit 18 calculates the level of the high frequency component of the output voltage of the vibration power generation element 11 during the grounding section by the level calculation unit 18, this can be used as road surface condition data.
  • the level of the high frequency component can be calculated by extracting the high frequency component from the output voltage of the vibration power generation element and integrating the extracted high frequency component during the grounding section.
  • FIG. 6 is a diagram showing a specific circuit configuration of the signal processing circuit unit 13 applied when the level of the high frequency component is calculated by integration of the high frequency component extracted during the grounding section.
  • the section extraction unit 17 inputs the output voltage of the vibration power generation element 11 as a detection signal, outputs an integration instruction signal to the level calculation unit 18 based on the analysis result of the detection signal, and transmits to the transmitter 14. Outputs a transmission trigger.
  • the section extraction unit 17 includes a pulse detection unit 171, and the pulse detection unit 171 detects the peak of the detection signal when the vibration power generation element 11 is grounded and when the grounding is terminated. Then, the pulse detector 171 outputs an integration instruction signal when the detection signal of the vibration power generation element 11 reaches the first peak value, and cancels the integration instruction signal when the detection signal reaches the second peak value.
  • the switch 172 is turned on when a high level is output from the pulse detection unit 171 as an integration instruction signal, and the switch 174 is turned off when it is inverted by the inverter 173 and a low level is transmitted. Integration begins.
  • the switch 172 is turned off, and when it is inverted by the inverter 173 and a high level is transmitted, the switch 174 is turned on and the high frequency component is integrated. Is terminated.
  • the level calculation unit 18 includes a high-pass filter unit 181, a rectification unit 182 and an integration unit 183.
  • the high pass filter unit 181 extracts a high frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11.
  • the high-pass filter unit 181 is configured by a CR filter circuit having capacitors 181a and 181b and a resistor 181c. Only the high-frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11 is adjusted by adjusting the capacitance values of the capacitors 181a and 181b and the resistance value of the resistor 181c. Pass through.
  • the rectifying unit 182 is configured by a full-wave rectifier circuit having diodes 182a to 182d arranged in a bridge shape, and full-wave rectifies the high-frequency component of the detection signal extracted by the high-pass filter unit 181. Thereby, only the positive voltage after full-wave rectification can be applied to the integrating unit 183.
  • the integrating unit 183 is a part that integrates the high-frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11, and in this embodiment, the integrating unit 183 has a configuration including a capacitor 183a and a resistor 183b.
  • the capacitor 183a is charged based on the high-frequency component after full-wave rectification.
  • the charging voltage of the capacitor 183a corresponds to a value obtained by integrating the high frequency component, and the integrated voltage value of the capacitor 183a is input to the transmitter 14 as data representing the road surface condition. That is, as shown in FIG. 5, the level of the high-frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11 differs between the case where the traveling road surface of the vehicle is a low ⁇ road surface and the case where the vehicle is a high ⁇ road surface.
  • the integrated voltage value of the capacitor 183a changes depending on the situation.
  • FIG. 7 shows the state of charging with the capacitor 183a in each case where the traveling road surface is a low ⁇ road surface and an asphalt road which is a high ⁇ road surface.
  • the number of trials N 3.
  • the traveling road surface is a low ⁇ road surface
  • the level of the high frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11 is higher than that of the high ⁇ road surface, so that the integrated voltage value of the capacitor 183a is growing.
  • the integrated voltage value of the capacitor 183a becomes data representing the road surface condition.
  • Resistor 183b is connected to capacitor 183a to discharge capacitor 183a when pulse detector 171 releases the integration instruction signal and switch 174 is turned on. As a result, the voltage of the capacitor 183a can be reset to 0 when the high-frequency component is integrated next time.
  • the signal processing circuit unit 13 can be configured by such a circuit, and the high frequency component of the output voltage of the vibration power generation element 11 is integrated by the integration unit 183, thereby calculating the level of the high frequency component in the grounding section. be able to.
  • the transmission control unit 19 detects when the vehicle is accelerating / decelerating as a timing at which data transmission is not necessary, and prevents data transmission from the transmitter 14 during acceleration / deceleration of the vehicle.
  • the vehicle-side device 2 can estimate the road surface ⁇ based on the detection signal of the wheel speed sensor and the like. Therefore, at this timing, instead of estimating the road surface ⁇ based on the road surface condition data sent from the tire side device 1, the vehicle side device 2 may estimate the road surface ⁇ based on the wheel speed or the like.
  • the transmission control unit 19 estimates that the vehicle is accelerating / decelerating, and at the time of accelerating / decelerating, instructs the transmitter 14 to stop data transmission so that data transmission from the transmitter 14 is not performed. To. As a result, the power consumption can be further reduced, and the power saving of the tire side device 1 can be achieved.
  • the transmission control unit 19 of the present embodiment is configured to include an acceleration / deceleration estimation unit 191 and a transmission operation control unit 192.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 estimates that the vehicle is in acceleration / deceleration based on the detection signal of the vibration power generation element 11. As described above, with the rotation of the tire 3, the output voltage waveform of the vibration power generation element 11 becomes the waveform shown in FIG. When the vehicle is accelerated / decelerated, the rotation of the tire 3 is also accelerated / decelerated, so that the output voltage waveform of the vibration power generation element 11 also changes. Based on the change in the output voltage waveform, the acceleration / deceleration estimation unit 191 estimates that the vehicle is in acceleration / deceleration.
  • the detection signal of the vibration power generation element 11 is input to the acceleration / deceleration estimation unit 191 or the peak of the detection signal of the vibration power generation element 11 detected by the pulse detection unit 171. It is possible to detect by inputting the timing.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 inputs the timing of the peak of the detection signal of the vibration power generation element 11 detected by the pulse detection unit 171 to indicate that the vehicle is in acceleration / deceleration. Detected.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 includes a change calculation unit 191a, and estimates that the vehicle is in acceleration / deceleration based on the calculation result of the change calculation unit 191a.
  • the contact time changes during vehicle acceleration / deceleration.
  • the acceleration / deceleration time of the vehicle can be estimated based on the change in the contact time.
  • the change calculation unit 191a calculates a change in the contact time during the current rotation with respect to the previous contact time, for example, the contact time before one rotation of the tire 3, for example, the time difference between these changes as the contact time change.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 can estimate that the vehicle is accelerating or decelerating by comparing, for example, the change in the contact time calculated by the change calculating unit 191a with a predetermined threshold.
  • the change calculation unit 191a calculates one rotation time based on the detection signal of the vibration power generation element 11. For example, since the output voltage waveform shown in FIG. 3 is shown every time the tire 3 makes one rotation, the time interval between the first peak values that are continuous in time or the time interval between the second peak values is determined by the tire 3. This is the time it takes to make one revolution.
  • the change calculation unit 191a calculates a change in the calculated one rotation time, for example, a time difference of one rotation time as the rotation time change.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 can estimate that the vehicle is accelerating or decelerating by comparing the rotation time change calculated by the change calculating unit 191a with a predetermined threshold.
  • the acceleration / deceleration estimation unit 191 estimates that the vehicle is accelerating / decelerating by comparing the contact time change or the rotation time change calculated by the change calculation unit 191a with a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold here is a different value depending on an object used as a change in contact time or a change in rotation time.
  • the current contact time is longer than the previous contact time during deceleration, and the relationship is reversed during acceleration. . Therefore, for example, when the time difference is a value obtained by subtracting the contact time before one rotation from the current contact time, if the time difference exceeds the first threshold value indicated by a positive value, a negative value is obtained when the vehicle decelerates. If it is smaller than the second threshold value indicated by, it can be estimated that the vehicle is accelerating.
  • the current one rotation time is longer than the one rotation previous time during deceleration, and the relationship is related to acceleration.
  • a value obtained by subtracting one rotation time before one rotation from the current one rotation time is a time difference, if the time difference exceeds a first threshold value indicated by a positive value, a negative value is generated when the vehicle decelerates. If it is smaller than the second threshold value indicated by the value of, it can be estimated that the vehicle is accelerating.
  • the 1st threshold value and 2nd threshold value which are compared with a contact time change and the 1st threshold value and 2nd threshold value which are compared with a rotation time change are values set independently.
  • each threshold value is set to a value assumed when acceleration or deceleration when these operations are performed, for example, 0.1 to 0.21 G is generated.
  • the transmission operation control unit 192 receives the estimation result from the acceleration / deceleration estimation unit 191, and instructs the transmitter 14 to stop data transmission when receiving the estimation result that the vehicle is accelerating / decelerating. Output a signal.
  • the transmission operation control unit 192 continues outputting the command signal during acceleration / deceleration of the vehicle. Based on this, the transmitter 14 does not execute data transmission during the period of receiving the command signal. By doing in this way, it can suppress that road surface condition data are transmitted every time the tire 3 makes one rotation, and while being able to reduce the electric power required for transmission, the enlargement of the power supply of the tire side apparatus 1 is suppressed. It becomes possible to do.
  • the transmitter 14 transmits road surface condition data transmitted from the signal processing circuit unit 13 to the vehicle-side device 2.
  • Communication between the transmitter 14 and the receiver 21 included in the vehicle-side device 2 can be performed by a known short-range wireless communication technology such as Bluetooth (registered trademark).
  • the timing for transmitting the road surface condition data is arbitrary, but as described above, in this embodiment, the road surface condition data is transmitted from the transmitter 14 by sending a transmission trigger from the section extraction unit 17 at the end of the grounding of the device arrangement location. Is to be sent. Further, even when a transmission trigger is sent, the transmitter 14 does not perform data transmission if it receives a command signal instructing to stop data transmission from the transmission control unit 19.
  • the road surface condition data can be sent together with the unique recognition information (hereinafter referred to as ID information) of the wheels provided in advance for each tire 3 provided in the vehicle.
  • ID information unique recognition information
  • the position of each wheel can be specified by a well-known wheel position detection device that detects which position of the vehicle the wheel is attached to. Therefore, by transmitting road surface condition data together with ID information to the vehicle side device 2, which wheel is detected. It is possible to determine whether it is the data.
  • the road surface ⁇ of the road surface is assumed to be uniform, but there are ⁇ split roads with different road surface ⁇ between the left and right wheels of the vehicle, and on such ⁇ split roads road surface condition data is transmitted for each wheel.
  • the average value of the integrated voltage value indicated by the road surface data sent from each wheel is used to estimate the road surface condition. You may make it use for estimation of.
  • the vehicle-side device 2 is configured to include a receiver 21, a situation estimation unit 22, an information acquisition unit 23, and a wheel speed input unit 24.
  • the vehicle side device 2 receives the road surface condition data transmitted from the tire side device 1 and performs various processes based on this data, or the information acquisition unit 23 and the wheel speed input unit 24. Based on the various information obtained from the above, the road surface condition during traveling is detected.
  • the receiver 21 is a device for receiving road surface condition data transmitted by the tire side device 1.
  • the road surface condition data received by the receiver 21 is sequentially output to the situation estimation unit 22 each time it is received.
  • the situation estimation unit 22 is configured by a known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I / O, and the like, and performs processing for detecting road surface conditions according to a program stored in the ROM. Specifically, the situation estimation unit 22 estimates the road surface ⁇ based on the magnitude of the integrated voltage value indicated by the road surface condition data. For example, if the integrated voltage value is larger than the determination threshold, the traveling road surface is a low ⁇ road surface. If it is small, it is determined that the road surface is a high ⁇ road surface. As shown in FIG. 7, the determination threshold is set to an intermediate value between an integrated voltage value assumed when the traveling road surface is a low ⁇ road surface and an integrated voltage value assumed when the traveling road surface is a high ⁇ road surface. For this reason, it is possible to estimate the road surface condition of the traveling road surface by comparing with the determination threshold value.
  • road surface condition data is not sent from the tire side device 1, but on the other hand, based on various information such as wheel speeds that can be acquired on the vehicle side, The road surface condition can be estimated. Since wheel slip occurs during acceleration / deceleration of the vehicle, the situation estimation unit 22 estimates the road surface condition such as the road surface ⁇ based on the wheel speed of each wheel and various information input from the information acquisition unit 23. Since various methods are known for estimating the road surface condition such as the road surface ⁇ by the vehicle-side device 2, a detailed description thereof is omitted, but any of various methods may be used.
  • the road surface ⁇ can be estimated from the wheel acceleration / deceleration calculated from the wheel speed, the wheel load obtained by detecting the wheel load, and the brake fluid pressure or driving torque of each wheel (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-1990). No. 48938). Further, the estimated vehicle body speed is calculated based on the wheel speed, the slip ratio expressed as the deviation of the wheel speed with respect to the estimated vehicle body speed is calculated, and the road surface ⁇ can be estimated based on the slip ratio (for example, (See JP-A-11-334555). Further, the road surface ⁇ can be estimated from the vector sum of the longitudinal acceleration and the lateral acceleration (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-034828). Using any one of these various methods, the vehicle-side device 2 estimates the road surface condition such as the road surface ⁇ during acceleration / deceleration of the vehicle.
  • the information acquisition unit 23 is a part that acquires information necessary for the estimation of the road surface condition such as the road surface ⁇ to the situation estimation unit 22.
  • the information acquisition unit 23 may be configured by various sensors or the like, but can be configured by acquiring various information indicating the traveling state of the vehicle from another electronic control device.
  • the information acquisition unit 23 acquires brake fluid pressure or the like from an electronic control device for brake control (hereinafter referred to as a brake ECU) or a drive torque from an electronic control device for engine control (hereinafter referred to as an engine ECU). To get.
  • the information acquisition unit 23 acquires the result of wheel load detection from an electronic control device for suspension control (hereinafter referred to as suspension ECU).
  • the information acquisition unit 23 and various ECUs such as the brake ECU, the engine ECU, and the suspension ECU are connected by, for example, CAN (abbreviation of Controller Area Network), which is an in-vehicle network, the information acquisition unit 23 receives various information from here. It is taken in.
  • CAN abbreviation of Controller Area Network
  • the wheel speed input unit 24 may be configured by a wheel speed sensor, or may be configured to acquire information related to the wheel speed from the brake ECU. Further, the information acquisition unit 23 may also serve as the wheel speed input unit 24 to acquire information regarding the wheel speed.
  • the vehicle side device 2 is configured. As described above, the vehicle-side device 2 estimates the road surface state based on the road surface state data transmitted from the tire-side device 1 when the vehicle is not at the time of acceleration / deceleration, and can be acquired on the vehicle side during the acceleration / deceleration.
  • the road surface condition of the traveling road surface is estimated based on various information such as wheel speed.
  • the estimation result is put on, for example, CAN communication that is an in-vehicle network.
  • the estimation result of the road surface condition is input to, for example, a brake ECU and used for setting an index for performing vehicle motion control such as antilock brake control, for example, a control start threshold value in antilock brake control.
  • the tire-side device 1 calculates the level of the high-frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11 during the ground contact section of the tire 3, and calculates the road surface state. It is sent as data. More specifically, an integrated voltage value of a high frequency component in the detection signal of the vibration power generation element 11 in the grounding section is acquired, and the integrated voltage value is used as road surface condition data. And the road surface condition data is received by the vehicle side apparatus 2, and the road surface condition of the traveling road surface is estimated. This makes it possible to estimate the road surface condition without performing frequency analysis.
  • the road surface condition of the traveling road surface can be estimated based on various information such as wheel speeds that can be acquired only on the vehicle side only by the vehicle side device 2, and therefore data transmission by the transmitter 14 is not performed. I am doing so. In this way, data transmission by the transmitter 14 is not always performed, but is not performed at the time of acceleration / deceleration of the vehicle, so that the power required for data transmission can be reduced and the power of the tire side device 1 can be reduced. It is possible to suppress the increase in size.
  • the transmission control unit 19 issues a command to stop data transmission so that data transmission is not performed from the transmitter 14.
  • the transmission control unit 19 prevents the data transmission from the transmitter 14 even in a situation where the data obtained by the tire side device 1 is not suitable for estimation of the road surface condition. Issue a command to stop data transmission.
  • the vehicle speed estimation is added to the transmission control unit 19.
  • a unit 195 and an air pressure estimation unit 196 are also included in this embodiment.
  • the road surface detection unit 193 detects that the road surface is not suitable for estimation of the road surface condition, for example, a road surface having a larger unevenness than a reference road surface such as an asphalt road, such as a gravel road. When detected, the detection result is transmitted to the transmission operation control unit 192.
  • the road surface detection unit 193 is a road surface having a larger unevenness than the reference road surface based on the magnitude of the vibration of the low-frequency component in the region that is not the grounding section of the output voltage waveform of the vibration power generation element 11. This is detected, and the detection result is transmitted to the transmission operation control unit 192.
  • the wear detection unit 194 detects the wear of the tire 3, and if the wear detection unit 194 detects that the tire 3 is worn so that it is not suitable for estimation of the road surface condition, the wear detection unit 194 transmits the detection result to the transmission operation control unit 192.
  • the wear of the tire 3 corresponds to the usage amount of the tire 3. Therefore, the wear detection unit 194 counts the cumulative number of rotations of the tire 3, calculates the wear amount of the tire 3 based on the count number, and if the wear amount exceeds a predetermined threshold, the road surface condition It is detected that the tire 3 is so worn that it is not suitable for the estimation of the above.
  • the number of tire rotations can be counted by accumulating the number of extractions.
  • the number of pulses of the detection signal of the vibration power generation element 11 in the section extraction unit 17, that is, every time the detection signal takes the first peak value or the second peak value the number is accumulated to obtain the tire rotation speed count. You can also.
  • the transmission speed control unit 192 sends the detection result.
  • road surface conditions such as road surface ⁇ are used for vehicle motion control such as automatic brake control.
  • the vehicle motion control is executed in a predetermined vehicle speed range, and is set not to be executed when the vehicle speed range is exceeded.
  • the vehicle speed is high, one rotation time is short, and it is not preferable to repeatedly transmit data in such a short time because power consumption is increased. For this reason, when the vehicle speed detected by the vehicle speed estimation unit 195 exceeds a predetermined threshold speed, the detection result is transmitted to the transmission operation control unit 192.
  • the air pressure estimation unit 196 detects the air pressure of the tire 3 and detects that the air pressure is not suitable for the estimation of the road surface condition
  • the air pressure estimation unit 196 transmits the detection result to the transmission operation control unit 192.
  • the air pressure of the tire 3 can be detected by providing a pressure sensor 197 in the tire side device 1 as shown in FIG. If the air pressure of the tire 3 falls outside the normal range, the output voltage waveform shown in FIG. 3 is affected, so that it is impossible to accurately estimate the road surface condition, and the road surface condition estimation result may be incorrect. There is sex. If vehicle motion control is executed based on such an incorrect road surface condition, there is a possibility that problems such as erroneous determination of the control start timing may occur. Accordingly, when the air pressure estimation unit 195 detects that the air pressure of the tire 3 is an abnormal air pressure outside the normal range, for example, the air pressure is lower than the normal range, the detection result is transmitted. This is transmitted to the operation control unit 192.
  • the transmission operation control unit 192 determines whether or not to stop data transmission based on each input result, and if so, instructs the transmitter 14 to stop data transmission.
  • the transmission operation control unit 192 executes the stop determination process shown in FIG. That is, in step S100, it is determined based on the result input from the acceleration / deceleration estimation unit 191 whether or not the vehicle is accelerating / decelerating. In step S110, based on the result input from the road surface detection unit 103, it is determined whether or not the road surface is not suitable for estimation of road surface conditions. In step S120, based on the result input from the wear detection unit 194, it is determined whether or not the tire 3 is worn. In step S130, based on the result input from the vehicle speed estimation unit 195, it is determined whether or not the vehicle speed is out of a predetermined vehicle speed range.
  • step S140 based on the result input from the air pressure estimation unit 196, it is determined whether or not the air pressure of the tire 3 is an abnormal air pressure. If any of steps S100 to S140 is negatively determined, the process proceeds to step S150 to execute a transmission process. If any one is positively determined, the process proceeds to step S160 and the transmission stop process is performed. Execute. In the transmission process, a process for not issuing a command for stopping data transmission to the transmission unit 14 or issuing a command for performing data transmission normally is executed. In the transmission stop process, a process for issuing a command for stopping data transmission to the transmission unit 14 is executed.
  • the transmission operation control unit 192 determines whether to stop data transmission based on each input result. And when the road surface situation can be estimated only by the vehicle side device 2, or when the data obtained by the tire side device 1 is not suitable for the estimation of the road surface state, or when the estimation of the road surface state is not necessary Data transmission from the machine 14 is stopped.
  • the road surface condition is estimated by comparing the integrated voltage value transmitted from the tire-side device 1 with the constant determination threshold value in the vehicle-side device 2, but the determination threshold value is variable. Also good.
  • the vibration generated in the tire 3 changes according to the vehicle speed, and as the vehicle speed increases, the vibration generated in the tire 3 increases even under the same road surface condition. For this reason, as the vehicle speed increases, the high-frequency component included in the detection signal of the vibration power generation element 11 also increases, and the integrated voltage value charged in the capacitor 183a also increases. Therefore, for example, the vehicle speed data can be input to the road surface condition estimation unit 22, and the determination threshold can be changed to a larger value as the vehicle speed indicated by the vehicle speed data increases.
  • the vehicle speed data for example, data calculated by the in-vehicle ECU based on detection signals from the vehicle speed sensor and the wheel speed sensor may be acquired through CAN communication.
  • the integrated voltage value obtained by integrating the high-frequency component of the vibration power generation element 11 is used as a value indicating the road surface condition.
  • the maximum value can also be used as a value indicating the road surface condition.
  • the ground pulse detection unit 171 extracts the high frequency component of the detection signal of the vibration power generation element 11 from the start of grounding of the vibration power generation element 11 to the end of the grounding, that is, during the grounding time. Then, the capacitor 183a was charged by the high frequency component to obtain an integrated voltage value.
  • this shows an example of the charging time when obtaining the integrated voltage value. For example, a certain period from the start of grounding of the vibration power generation element 11 may be set as the charging time when obtaining the integrated voltage value. For example, the charging time can be assumed as the grounding time of the vibration power generation element 11 when the vehicle travels at a speed of 60 km / h.

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Abstract

送信中止条件を満たす場合には、送信機(14)によるデータ送信を行わないようにする。例えば、車両の加減速時には、車両側装置(2)のみによって車両側で取得できる車輪速度等の各種情報に基づいて走行路面の路面状況を推定することができることから、送信機(14)によるデータ送信を行わないようにする。このように、送信機(14)によるデータ送信を常に行うのではなく、車両の加減速時には行われないようにすることで、データ送信のために必要な電力を少なくできるとともに、タイヤ側装置(1)の電源の大型化を抑制することが可能となる。

Description

路面状況推定装置 関連出願への相互参照
 本出願は、2016年6月22日に出願された日本特許出願番号2016-123899号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
 本開示は、タイヤが受ける振動に基づいて路面状況を推定する路面状況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側装置を備え、タイヤ側装置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両側装置に伝え、路面状況の推定を行う路面状況推定装置が提案されている。この路面状況推定装置では、タイヤ回転に伴ってタイヤトレッドのうち振動発電素子の配置箇所と対応する部分が路面に接地しているときに、振動発電素子の検出信号における高周波成分のレベルが路面状況に応じて変わる。このため、タイヤトレッドのうち振動発電素子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、接地区間中の振動発電素子の検出信号における高周波成分のレベルを路面状況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側装置から車両側装置に向けて路面状況データを送信し、車両側装置において路面状況データに基づいて路面状況を推定している。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状況データとして用い、車両側装置において、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側装置から車両側装置に向けて路面状況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、タイヤ側装置の電源の大型化などを招くことになる。このため、タイヤ側装置からの路面状況データの送信を必要なときに限定することで、省電力化を行うことが望まれる。
 本開示は上記点に鑑みて、タイヤ側装置の省電力化を行うことが可能な路面状況推定装置を提供することを目的とする。
本開示の1つの観点における路面状況推定装置は、車両に備えられるタイヤのトレッド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と、振動検出部により検出する信号を処理する信号処理部と、信号処理部に基づく信号を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機と、を有するタイヤ側装置と、送信機から送信された路面状況データを受信する受信機と、路面状況データに基づいて、タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部と、を有する車両側装置とを備えている。そして、信号処理部には、信号処理部が有する送信中止条件に基づいて、送信機による路面状況データの送信を停止する送信動作制御部が備えられている。
 このように、路面状況データの送信中止条件を満たす場合には、送信機によるデータ送信を行わないようにしている。このように、送信機によるデータ送信を常に行うのではなく、送信中止条件を満たす場合には行われないようにしているため、データ送信のために必要な電力を少なくできる。
 本開示のもう1つの観点における路面状況推定装置は、車両に備えられるタイヤのトレッド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と、タイヤの1回転中におけるトレッドのうちの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抽出する区間抽出部および接地区間中における検出信号の高周波成分のレベルを算出するレベル算出部を有する信号処理部と、タイヤが所定数回転する毎に高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機と、を有するタイヤ側装置と、送信機から送信された路面状況データを受信する受信機と、路面状況データに基づいて、タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部と、を有する車両側装置とを備えている。そして、信号処理部には、振動検出部の検出信号に基づいて車両が加減速時であることを推定する加減速推定部と、加減速推定部にて車両が加減速時であると推定されたときに、送信機による路面状況データの送信を停止する送信動作制御部と、が備えられている。
 このように、車両の加減速時には、車両側装置のみによって車両側で取得できる情報に基づいて走行路面の路面状況を推定することができることから、送信機によるデータ送信を行わないようにしている。このように、送信機によるデータ送信を常に行うのではなく、車両の加減速時には行われないようにしているため、データ送信のために必要な電力を少なくできる。
第1実施形態にかかる路面状況推定装置の全体のブロック構成を示した図である。 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振動発電素子の出力電圧波形図である。 アスファルト路のように路面摩擦係数(以下、μという)が比較的大きな高μ路面を走行している場合における振動発電素子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振動発電素子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路面を走行してい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。 高周波成分のレベルを接地区間中に抽出した高周波成分の積分によって算出する場合における信号処理回路部の具体的な回路構成を示した図である。 走行路面が低μ路面の場合と高μ路面の場合それぞれの場合でのコンデンサでの充電の様子を示した図である。 第2実施形態にかかる路面状況推定装置における信号処理回路部の具体的な回路構成を示した図である。 送信制御部が実行する停止判定処理の詳細を示したフローチャートである。
 以下、本開示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況推定装置について説明する。本実施形態にかかる路面状況推定装置は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面における振動に基づいて走行中の路面状況を推定するものとして用いられる。
 図1に示すように路面状況推定装置100は、タイヤ側に設けられたタイヤ側装置1と、車体側に備えられた車両側装置2とを有する構成とされている。そして、路面状況推定装置100は、タイヤ側装置1より走行中の路面状況を表すデータを送信すると共に、車両側装置2がタイヤ側装置1から送信されたデータを受信し、そのデータに基づいて走行中の路面状況を推定する。具体的には、タイヤ側装置1および車両側装置2は、以下のように構成されている。
 タイヤ側装置1は、図1に示すように、振動発電素子11、電力供給回路12、信号処理回路部13、および送信機14を備えた構成とされ、図2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。
 振動発電素子11は、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2中の矢印Xの方向で示されるタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力する振動検出部を構成するものである。本実施形態の場合、振動発電素子11でタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力させるのに加えて、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それに基づいてタイヤ側装置1の電源を生成している。このため、振動発電素子11は、タイヤ接線方向の振動に対して発電するように配設されている。このような振動発電素子11としては、例えば静電誘導型の発電素子(例えば、エレクトレット)、圧電素子、摩擦式、磁歪式、電磁誘導型の素子を適用できる。また、振動発電素子11は、発電用途を加味しないタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号を出力するだけであれば他のもの、例えば加速度センサなどを用いることもできる。
 例えば振動発電素子11として静電誘導型の発電素子を用いる場合には、マイナスの電荷を帯びる下部電極に対して静電誘導によってプラスに帯電させられる上部電極が水平方向に振動させられると、静電誘導による電荷が変動し、起電力を生じることで発電する。このような振動発電素子11の発電に基づいて、タイヤ側装置1の電源を生成すると共に、タイヤ接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を生成する。
 すなわち、路面状況推定装置100が備えられた車両が走行する際には、タイヤ3の回転運動や路面の凹凸などの種々の要因によって、タイヤ3のトレッド31に振動が生じる。この振動が振動発電素子11に伝わることで、振動発電素子11による発電が行われ、それが電力供給回路12に伝えられることでタイヤ側装置1の電源が生成される。また、振動発電素子11の発電の際の出力電圧が振動の大きさに応じて変化することから、振動発電素子11の出力電圧をタイヤ接線方向の振動の大きさを表す検出信号として信号処理回路部13に伝えるようにしている。なお、振動発電素子11の出力電圧は、上部電極が振動によって往復動することから、交流電圧となる。
 電力供給回路12は、振動発電素子11の出力電圧に基づいて蓄電して電源を生成し、電力を信号処理回路部13および送信機14に供給するための回路であり、整流回路15および蓄電回路16を備えた構成とされている。
 整流回路15は、振動発電素子11より出力される交流電圧を直流変換する公知の回路である。振動発電素子11で出力される交流電圧は、この整流回路15で直流変換され、蓄電回路16に出力される。整流回路15は、全波整流回路であっても半波整流回路であってもよい。
 蓄電回路16は、整流回路15より印加される直流電圧を蓄電するための回路であり、コンデンサなどによって構成される。振動発電素子11の出力電圧は、整流回路15を介して蓄電回路16で蓄電され、ここで蓄電された電圧を電源として、タイヤ側装置1が備える信号処理回路部13や送信機14などへの電力供給を行っている。また、電力供給回路12が蓄電回路16を備えることによって、振動発電素子11が余剰に発電している時にはその余剰分を蓄電しておき、発電量が不足している場合に、その不足分を補えるようになっている。
 信号処理回路部13は、信号処理部に相当する部分であり、振動発電素子11の出力電圧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状況を表すデータを得て、それを送信機14に伝える役割を果たす。すなわち、信号処理回路部13は、振動発電素子11の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ3の回転時における振動発電素子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のうち振動発電素子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、振動発電素子11の配置箇所がタイヤ側装置1の配置箇所とされているため、接地区間とはタイタイヤ3のトレッド31のうちタイヤ側装置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。以下、タイヤ3のトレッド31のうち振動発電素子11もしくはタイヤ側装置1の配置箇所と対応する部分のことを装置配置箇所という。
 そして、この振動発電素子11の接地区間中の検出信号に含まれる高周波成分が路面状況を表していることから、この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状況を表すデータを生成し、送信機14に伝えている。
 具体的には、信号処理回路部13は、各種回路やCPU、ROM、RAM、I/Oなどを備えた周知のマイクロコンピュータ等によって構成され、振動発電素子11の出力電圧に基づいて上記処理を行っている。そして、信号処理回路部13は、それらの処理を行う部分として区間抽出部17とレベル算出部18および送信制御部19を備えている。
 区間抽出部17は、振動発電素子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、振動発電素子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18に伝える。また、区間抽出部17は、送信機14に対してレベル算出部18の算出結果を路面状況が表された路面状況データとして車両側装置2に送信させる送信トリガを発生させる。以下、具体的に区間抽出部17の機能について説明する。
 タイヤ回転時における振動発電素子11の出力電圧波形は例えば図3に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ3の回転に伴って装置配置箇所が接地し始めた接地開始時に、振動発電素子11の出力電圧が極大値をとる。区間抽出部17では、この振動発電素子11の出力電圧が極大値をとる第1ピーク値のタイミングを接地開始時として検出している。さらに、図3に示されるように、タイヤ3の回転に伴って装置配置箇所が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、振動発電素子11の出力電圧が極小値をとる。区間抽出部17では、この振動発電素子11の出力電圧が極小値をとる第2ピーク値のタイミングを接地終了時として検出している。
 振動発電素子11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の回転に伴って装置配置箇所が接地する際、振動発電素子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、振動発電素子11の出力電圧が第1ピーク値をとる。また、タイヤ3の回転に伴って装置配置箇所が接地面から離れる際には、振動発電素子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、振動発電素子11の出力電圧が第2ピーク値をとる。このようにして、振動発電素子11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17は、第1、第2ピーク値のタイミングをレベル算出部18に伝え、第1ピーク値のタイミングから第2ピーク値のタイミングまでの期間、振動発電素子11の出力電圧に含まれる高周波成分を整流して積分させる指示を出す。このようにして、区間抽出部17は、振動発電素子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18に伝えている。
 また、振動発電素子11の出力電圧が第2ピーク値をとるタイミングが振動発電素子11の接地終了時となるため、区間抽出部17は、このタイミングで送信機14に送信トリガを送っている。これに基づき、送信機14より、レベル算出部18から伝えられる算出結果を路面状況データとして送信させている。このように、送信機14によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子11の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。ただし、タイヤ3が1回転する毎に路面状況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、タイヤ側装置1の電源の大型化を招くことになるため、省電力化のためには、さらに路面状況データの送信を必要なときに限定することが望ましい。このため、本実施形態では、後述する送信制御部19において、データ送信の必要が無いタイミングを検出し、そのときには送信機14によるデータ送信が行われないようにする。
 レベル算出部18は、区間抽出部17から接地区間中であることが伝えられると、その期間中に振動発電素子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。路面状況が同じ路面を一定速度で直進走行した場合、高周波成分のレベルは概ね一定となることから、高周波成分のレベルを算出することで路面状況を検出できる。このため、レベル算出部18は、その算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信機14に伝える。ここで、路面状況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4および図5を参照して説明する。
 図4A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振動発電素子11の出力電圧の変化を示している。また、図4Bは、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振動発電素子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、つまり装置配置箇所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、車両が低μ路面を走行しているときにはタイヤ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。このため、高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してい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うと、図5に示す結果となる。すなわち、低周波域では高μ路と低μ路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低μ路を走行する場合の方が高μ路を走行する場合よりも高いレベルになる。このため、振動発電素子11の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状況を表す指標となる。
 したがって、レベル算出部18によって接地区間中における振動発電素子11の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これを路面状況データとすることが可能となる。例えば、高周波成分のレベルは、振動発電素子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。
 図6は、接地区間中に抽出した高周波成分の積分によって高周波成分のレベルを算出するときに適用する信号処理回路部13の具体的な回路構成を示した図である。
 図6において、区間抽出部17は、振動発電素子11の出力電圧を検出信号として入力し、検出信号の解析結果に基づいてレベル算出部18に積分指示信号を出力すると共に送信機14に対して送信トリガを出力する。
 具体的には、区間抽出部17は、パルス検出部171を有し、このパルス検出部171にて、振動発電素子11の接地開始時および接地終了時における検出信号のピークを検出している。そして、パルス検出部171は、振動発電素子11の検出信号が第1ピーク値となったタイミングで積分指示信号を出力し、第2ピーク値となったタイミングで積分指示信号を解除する。本実施形態の場合、パルス検出部171から積分指示信号としてハイレベルが出力されるとスイッチ172がオン、それがインバータ173によって反転されてローレベルが伝えられるとスイッチ174がオフされて高周波成分の積分が開始される。また、積分指示信号が解除されてパルス検出部171の出力がローレベルになるとスイッチ172がオフ、それがインバータ173によって反転されてハイレベルが伝えられるとスイッチ174がオンとなって高周波成分の積分が終了される。
 レベル算出部18は、ハイパスフィルタ部181、整流部182および積分部183を有した構成とされている。
 ハイパスフィルタ部181は、振動発電素子11の検出信号の高周波成分を抽出する。ハイパスフィルタ部181は、コンデンサ181a、181bおよび抵抗181cを有するCRフィルタ回路によって構成され、コンデンサ181a、181bの容量値や抵抗181cの抵抗値の調整により、振動発電素子11の検出信号の高周波成分のみを通過させる。
 整流部182は、ブリッジ状に配置したダイオード182a~182dを有する全波整流回路によって構成されており、ハイパスフィルタ部181で抽出された検出信号の高周波成分を全波整流する。これにより、積分部183に対して全波整流後の正電圧のみが印加されるようにできる。
 積分部183は、振動発電素子11の検出信号の高周波成分を積分する部分であり、本実施形態では、積分部183はコンデンサ183aおよび抵抗183bを有した構成とされている。
 コンデンサ183aは、全波整流後の高周波成分に基づいて充電される。このコンデンサ183aの充電電圧が高周波成分を積分した値に相当し、このコンデンサ183aの積分電圧値が路面状況を表すデータとして送信機14に入力される。すなわち、図5に示したように、車両の走行路面が低μ路面である場合と高μ路面である場合とで振動発電素子11の検出信号の高周波成分のレベルが異なっていることから、路面状況に応じてコンデンサ183aの積分電圧値が変化する。
 図7は、走行路面が低μ路面の場合と高μ路面であるアスファルト路の場合それぞれの場合でのコンデンサ183aでの充電の様子を示している。それぞれの場合について、3回ずつ試行、つまり試行回数N=3としている。この図に示されるように、走行路面が低μ路面の場合、高μ路面の場合と比較して振動発電素子11の検出信号の高周波成分のレベルが大きくなるため、コンデンサ183aの積分電圧値が大きくなる。このように、路面状況に応じてコンデンサ183aの積分電圧値の大きさが変化するため、コンデンサ183aの積分電圧値が路面状況を表すデータとなる。
 抵抗183bは、パルス検出部171が積分指示信号を解除してスイッチ174がオンされたときに、コンデンサ183aに接続されることでコンデンサ183aを放電する。これにより、次に高周波成分の積分を行う際に、コンデンサ183aの電圧を0にリセットしておくことが可能となる。
 このような回路により、信号処理回路部13を構成することができ、振動発電素子11の出力電圧の高周波成分を積分部183にて積分することで、接地区間中における高周波成分のレベルを算出することができる。
 送信制御部19は、データ送信の必要が無いタイミングとして、車両の加減速時を検出し、車両の加減速時には送信機14からのデータ送信が行われないようにしている。後述するように、車両の加減速時には、車両側装置2において、車輪速度センサの検出信号等に基づいて路面μを推定することができる。このため、このタイミングでは、タイヤ側装置1から送られてくる路面状況データに基づいて路面μを推定するのではなく、車両側装置2が車輪速度等に基づいて路面μを推定すれば良い。したがって、送信制御部19は、車両の加減速時であることを推定し、加減速時には、送信機14に対してデータ送信の停止を指令し、送信機14からのデータ送信が行われないようにする。これにより、さらに消費電力を低減でき、タイヤ側装置1の省電力化を行うことを可能としている。
 具体的には、図6に示すように、本実施形態の送信制御部19は、加減速推定部191と送信動作制御部192とを有した構成とされている。
 加減速推定部191は、振動発電素子11の検出信号に基づいて、車両が加減速時であることの推定を行う。上記したように、タイヤ3の回転に伴って、振動発電素子11の出力電圧波形は図3に示す波形となる。車両の加減速時には、タイヤ3の回転も加減速するため、振動発電素子11の出力電圧波形も変化する。この出力電圧波形の変化に基づいて、加減速推定部191は、車両が加減速時であることを推定する。車両が加減速時であることについては、加減速推定部191に対して振動発電素子11の検出信号を入力すること、もしくは、パルス検出部171で検出される振動発電素子11の検出信号のピークのタイミングを入力することによって検出可能である。ここでは、加減速推定部191は、図6に示すように、パルス検出部171で検出される振動発電素子11の検出信号のピークのタイミングを入力することによって車両が加減速時であることを検出している。
 具体的には、加減速推定部191には、変化算出部191aが備えられており、この変化算出部191aでの算出結果に基づいて、車両が加減速時であることを推定している。
 例えば、装置配置箇所が路面接地している時間、つまり接地開始から接地終了までの時間を接地時間とすると、車両の加減速時には接地時間が変化する。この接地時間の変化に基づいて車両の加減速時を推定することができる。この場合、変化算出部191aにて、過去の接地時間、例えばタイヤ3の1回転前における接地時間に対する今回の回転時における接地時間の変化、例えばこれらの時間差を接地時間変化として算出する。そして、加減速推定部191は、例えば変化算出部191aで算出した接地時間変化を所定の閾値と比較することで、車両の加減速時であることを推定することができる。
 また、タイヤ3が1回転するのに掛かる時間を1回転時間とすると、車両の加減速時には1回転時間が変化する。この1回転時間の変化に基づいて車両の加減速時を推定することもできる。この場合、変化算出部191aにて、振動発電素子11の検出信号に基づいて1回転時間を算出する。例えば、タイヤ3が1回転する毎に図3に示した出力電圧波形を示すことから、時間的に連続する第1ピーク値同士の時間間隔もしくは第2ピーク値同士の時間間隔は、タイヤ3が1回転するのに掛かる時間となる。このため、変化算出部191aにて、タイヤ3の1回転前と今回の回転の際の第1ピーク値を取ったタイミング同士の時間間隔、もしくは、第2ピーク値を取ったタイミング同士の時間間隔を1回転時間として算出する。さらに、変化算出部191aにて、算出した1回転時間の変化、例えば1回転時間の時間差を回転時間変化として算出する。そして、例えば、加減速推定部191は、変化算出部191aで算出した回転時間変化を所定の閾値と比較することで、車両の加減速時であることを推定することができる。
 ここでは、加減速推定部191は、変化算出部191aで算出した接地時間変化もしくは回転時間変化を所定の閾値と比較することで、車両の加減速時であることを推定している。ここでいう所定の閾値は、接地時間変化もしくは回転時間変化として用いる対象に応じて異なる値となる。
 例えば、接地時間変化として、1回転前と今回の接地時間の時間差が用いられる場合、減速時には今回の接地時間の方が1回転前のものよりも長時間となり、加速時にはその関係が逆になる。したがって、例えば今回の接地時間から1回転前の接地時間を差し引いた値を時間差とした場合に、その時間差が正の値で示される第1閾値を超えていれば車両の減速時、負の値で示される第2閾値より小さければ車両の加速時と推定できる。
 同様に、回転時間変化として、1回転前と今回の1回転時間の時間差が用いられる場合、減速時には今回の1回転時間の方が1回転前のものよりも長時間となり、加速時にはその関係が逆になる。したがって、例えば今回の1回転時間から1回転前の1回転時間を差し引いた値を時間差とした場合に、その時間差が正の値で示される第1閾値を超えていれば車両の減速時、負の値で示される第2閾値より小さければ車両の加速時と推定できる。
 なお、接地時間変化と比較される第1閾値および第2閾値と回転時間変化と比較される第1閾値および第2閾値は独立して設定される値である。また、ここでいう車両の加速時や減速時は、ドライバが図示しないアクセルペダルもしくはブレーキペダルを踏み込んだ場合を想定している。このため、これらの操作が行われたときの加速度もしくは減速度、例えば0.1~0.21Gが発生したときに想定される値に各閾値が設定される。
 送信動作制御部192は、加減速推定部191での推定結果を受け取り、車両の加減速時であるとの推定結果を受け取ったときに、送信機14に対してデータ送信の停止を指令する指令信号を出力する。送信動作制御部192は、車両の加減速時中にこの指令信号の出力を継続している。これに基づき、送信機14は、指令信号を受け取っている期間中には、データ送信を実行しないようにしている。このようにすることで、タイヤ3が1回転する毎に路面状況データが送信されることを抑制でき、送信のために必要な電力を少なくできるとともに、タイヤ側装置1の電源の大型化を抑制することが可能となる。
 送信機14は、信号処理回路部13から伝えられた路面状況データを車両側装置2に対して送信するものである。送信機14と車両側装置2が備える受信機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。路面状況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、装置配置箇所の接地終了時に区間抽出部17から送信トリガが送られることで送信機14から路面状況データが送られるようになっている。また、送信機14は、送信トリガが送られてきても、送信制御部19からデータ送信の停止を指示する指令信号を受け取っていると、データ送信を行わないようにする。このように、送信機14によるデータ送信を常に行うのではなく、振動発電素子11の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。さらに、車両の加減速時にはデータ送信が行われないようにしているため、送信のために必要な電力を少なくできるとともに、タイヤ側装置1の電源の大型化を抑制することが可能となる。
 なお、路面状況データについては、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認識情報(以下、ID情報という)と共に送ることもできる。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、車両側装置2にID情報と共に路面状況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。通常、走行路面の路面μは均一であると想定されるが、車両の左右輪で路面μが異なるμスプリット路なども有り、このようなμスプリット路においては各車輪毎に路面状況データが伝えられると好ましい。勿論、各車輪毎に路面状況を推定するのではなく、各車輪から送られてきた路面状況データが示す積分電圧値の平均値を路面状況の推定に用いるなど、複数の路面状況データを路面状況の推定に用いるようにしても良い。
 一方、車両側装置2は、受信機21、状況推定部22、情報取得部23および車輪速度入力部24を備えた構成とされている。このような構成により、車両側装置2は、タイヤ側装置1より送信された路面状況データを受信し、このデータに基づいて各種処理を行うこと、もしくは、情報取得部23や車輪速度入力部24から得た各種情報に基づいて、走行中の路面状況を検出する。
 受信機21は、タイヤ側装置1が送信した路面状況データを受信するための装置である。受信機21で受信した路面状況データは、受信するたびに状況推定部22に逐次出力される。
 状況推定部22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路面状況の検出のための処理を行っている。具体的には、状況推定部22は、路面状況データが示す積分電圧値の大きさに基づいて路面μを推定しており、例えば積分電圧値が判定閾値よりも大きければ走行路面が低μ路面、小さければ走行路面が高μ路面と判定する。判定閾値は、図7に示すように走行路面が低μ路面であるときに想定される積分電圧値と高μ路面であるときに想定される積分電圧値の中間値に設定される。このため、この判定閾値との大小比較によって、走行路面の路面状況を推定することが可能となる。
 一方、車両の加減速時には、タイヤ側装置1から路面状況データが送られて来ないが、その反面、車両側で取得できる車輪速度等の各種情報に基づいて車両側装置2のみで走行路面の路面状況を推定することができる。車両の加減速時には車輪スリップが発生することから、状況推定部22は、各車輪の車輪速度や情報取得部23から入力される各種情報に基づいて、路面μなどの路面状況を推定する。車両側装置2による路面μなどの路面状況の推定方法については種々の方法が公知となっているため、詳細については説明を省略するが、種々の方法のいずれを用いても良い。例えば、車輪速度から演算される車輪加減速度と、輪荷重検出により得られる輪荷重と、各輪のブレーキ液圧もしくは駆動トルクとから、路面μを推定することができる(例えば、特開平11-48938号公報参照)。また、車輪速度に基づいて推定車体速度を演算すると共に、推定車体速度に対する車輪速度の偏差として表されるスリップ率を演算し、このスリップ率に基づいて路面μを推定することもできる(例えば、特開平11-334555号公報参照)。さらに、前後加速度と横加速度のベクトル和から路面μを推定することもできる(例えば、特開平11-034828号公報参照)。このような種々の方法のいずれかを用いて、車両の加減速時には、車両側装置2において路面μなどの路面状況を推定する。
 情報取得部23は、状況推定部22に対して路面μなどの路面状況の推定に用いるのに必要な情報を取得する部分である。情報取得部23は、各種センサ類などによって構成されていても良いが、他の電子制御装置から車両の走行状態を示す各種情報を取得するもので構成することができる。例えば、情報取得部23は、ブレーキ制御用の電子制御装置(以下、ブレーキECUという)からブレーキ液圧などを取得したり、エンジン制御用の電子制御装置(以下、エンジンECUという)から駆動トルクなどを取得する。また、情報取得部23は、サスペンション制御用の電子制御装置(以下、サスペンションECUという)などより、輪荷重検出の結果を取得する。情報取得部23とブレーキECU、エンジンECUおよびサスペンションECUなどの各種ECUとは、例えば車載ネットワークであるCAN(Controller Area Networkの略)通信によって繋がっているため、ここから情報取得部23は各種情報を取り込んでいる。
 車輪速度入力部24は、車輪速度センサによって構成されていても良いし、ブレーキECUから車輪速度に関する情報を取得するもので構成されていても良い。また、情報取得部23にて、車輪速度入力部24を兼ねるようにし、車輪速度に関する情報を取得するようにしても良い。
 このようにして車両側装置2が構成されている。そして、上記したように、車両側装置2では、車両の加減速時以外のときにはタイヤ側装置1から送信されてきた路面状況データに基づいて路面状況を推定し、加減速時には車両側で取得できる車輪速度等の各種情報に基づいて走行路面の路面状況を推定している。
 なお、このようにして車両側装置2によって路面状況が推定されると、その推定結果を例えば車載ネットワークであるCAN通信に載せている。この路面状況の推定結果が例えばブレーキECUなどに入力され、アンチロックブレーキ制御などの車両運動制御を行う際の指標、例えばアンチロックブレーキ制御における制御開始閾値の設定に用いられる。
 以上説明したように、本実施形態にかかる路面状況推定装置100では、タイヤ側装置1においてタイヤ3の接地区間中における振動発電素子11の検出信号の高周波成分のレベルを算出させ、それを路面状況データとして送信している。より詳しくは、接地区間中の振動発電素子11の検出信号における高周波成分の積分電圧値を取得し、その積分電圧値を路面状況データとしている。そして、その路面状況データを車両側装置2で受信し、走行路面の路面状況を推定している。これにより、周波数解析を行わなくても路面状況を推定することが可能となる。
 そして、車両の加減速時には、車両側装置2のみによって車両側で取得できる車輪速度等の各種情報に基づいて走行路面の路面状況を推定することができることから、送信機14によるデータ送信を行わないようにしている。このように、送信機14によるデータ送信を常に行うのではなく、車両の加減速時には行われないようにしているため、データ送信のために必要な電力を少なくできるとともに、タイヤ側装置1の電源の大型化を抑制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実施形態に対して送信制御部19の構成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。
 上記実施形態では、車両側装置2のみによって路面状況の推定が行えるときには送信機14からデータ送信が行われないように、送信制御部19からデータ送信の停止の指令を出すようにしていた。これに加えて、本実施形態では、タイヤ側装置1で得られるデータが路面状況の推定に適していない状況などにおいても、送信機14からデータ送信が行われないように、送信制御部19からデータ送信の停止の指令を出すようにする。
 具体的には、図8に示すように、本実施形態では、送信制御部19に、加減速推定部191と送信動作制御部192に加えて、路面検出部193、摩耗検出部194、車速推定部195および空気圧推定部196を備えている。
 路面検出部193は、路面状況の推定に適さない走行路面、例えば砂利道などのようにアスファルト路などの基準路面よりも凹凸が大きい路面であることを検出し、そのような路面であることを検出すると、その検出結果を送信動作制御部192に伝える。基準路面より凹凸が大きい路面を走行するときには、図3に示した出力電圧波形のうち、接地区間ではない領域での低周波成分の振動が大きな値として表れる。これに基づき、例えば路面検出部193は、振動発電素子11の出力電圧波形のうち、接地区間ではない領域での低周波成分の振動の大きさに基づいて、基準路面より凹凸が大きい路面であることを検出し、その検出結果を送信動作制御部192に伝えている。
 摩耗検出部194は、タイヤ3の摩耗を検出し、路面状況の推定に適しないほどタイヤ3が摩耗した状態であることを検出した場合には、その検出結果を送信動作制御部192に伝える。例えば、タイヤ3の摩耗は、タイヤ3の使用量に対応している。このため、摩耗検出部194は、タイヤ3の累積回転数をカウントし、そのカウント数に基づいてタイヤ3の摩耗量を算出して、当該摩耗量が所定の閾値を超えていれば、路面状況の推定に適しないほどタイヤ3が摩耗した状態であることを検出する。例えば、上記した区間抽出部17での接地区間の抽出回数がタイヤ回転数に相当することから、その抽出回数を累積していくことでタイヤ回転数のカウントとすることができる。または、区間抽出部17で振動発電素子11の検出信号のパルス数、つまり検出信号が第1ピーク値もしくは第2ピーク値をとる毎にその数を累積することでタイヤ回転数のカウントとすることもできる。
 車速推定部195は、車速を検出し、路面状況の推定に適しない、もしくは推定を行う必要がないと想定される車速であることを検出した場合には、その検出結果を送信動作制御部192に伝える。例えば、路面μなどの路面状況は、自動ブレーキ制御などの車両運動制御に用いられる。しかしながら、車両運動制御として、所定の車速範囲において実行され、その車速範囲から外れると実行されない設定とされるものものある。また、車速が高い場合、1回転時間が短時間となり、そのような短時間に繰り返しデータ送信を行うことも消費電力の増大を招いて好ましくない。このため、車速推定部195で検出した車速が所定の閾速度を超えている場合には、その検出結果を送信動作制御部192に伝えている。
 空気圧推定部196は、タイヤ3の空気圧を検出し、路面状況の推定に適しない異常空気圧であることを検出した場合には、その検出結果を送信動作制御部192に伝える。例えば、図8に示すようにタイヤ側装置1内に圧力センサ197を備えておくことで、タイヤ3の空気圧を検出することができる。タイヤ3の空気圧が正常範囲外になった場合、図3に示す出力電圧波形に影響を及ぼすため、路面状況の推定を正確に行うことができなくなって、路面状況の推定結果に誤りが出る可能性がある。このような誤った路面状況に基づいて車両運動制御を実行すると、制御開始タイミングを誤判定するなどの問題を発生させる可能性がある。したがって、空気圧推定部195にて、タイヤ3の空気圧が正常範囲外となる異常空気圧であること、例えば空気圧が正常範囲よりも低下していることが検出された場合には、その検出結果を送信動作制御部192に伝えている。
 このように、本実施形態では、送信動作制御部192に、加減速推定部191に加えて、路面検出部193、摩耗検出部194、車速推定部195で得た結果が入力されるようになっている。そして、送信動作制御部192において、入力された各結果に基づいて、データ送信を停止するか否かを判定し、停止する場合には、送信機14に対してデータ送信の停止を指令する。
 具体的には、送信動作制御部192は、図9に示す停止判定処理を実行している。すなわち、ステップS100では、加減速推定部191から入力される結果に基づいて車両の加減速時であるか否かを判定する。ステップS110では、路面検出部103から入力される結果に基づいて、路面状況の推定に適さない走行路面である否かを判定する。ステップS120では、摩耗検出部194から入力される結果に基づいて、タイヤ3が摩耗している状況であるか否かを判定する。ステップS130では、車速推定部195から入力される結果に基づいて、車速が所定の車速範囲外であるか否かを判定する。ステップS140では、空気圧推定部196から入力される結果に基づいて、タイヤ3の空気圧が異常空気圧であるか否かを判定する。そして、ステップS100~S140のいずれも否定判定された場合には、ステップS150に進んで送信処理を実行し、いずれか1つでも肯定判定された場合には、ステップS160に進んで送信停止処理を実行する。そして、送信処理では、送信部14に対してデータ送信を停止するための指令を出さない、もしくは、データ送信を通常通り行うための指令を出す処理を実行する。また、送信停止処理では、送信部14に対してデータ送信を停止するための指令を出す処理を実行する。
 このように、送信動作制御部192において、入力された各結果に基づいて、データ送信を停止するか否かを判定している。そして、車両側装置2のみによって路面状況の推定が行えるときや、タイヤ側装置1で得られるデータが路面状況の推定に適していない状況、路面状況の推定が必要ではない状況のときに、送信機14からのデータ送信が停止されるようにしている。
 このようにすれば、さらにデータ送信のために必要な電力を少なくできるとともに、タイヤ側装置1の電源の大型化を抑制することが可能となる。
 (他の実施形態)
 本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
 (1)例えば、上記実施形態では、車両側装置2においてタイヤ側装置1から送信された積分電圧値を一定の判定閾値と比較することで路面状況を推定しているが、判定閾値を可変としても良い。
 例えば、タイヤ3に生じる振動は車速に応じて変化し、車速が大きいほど同じ路面状況であってもタイヤ3に生じる振動が大きくなる。このため、車速が大きいほど、振動発電素子11の検出信号に含まれる高周波成分も大きくなり、コンデンサ183aに充電される積分電圧値も大きくなる。したがって、例えば路面状況推定部22に車速データを入力し、車速データが示す車速が大きくなるほど判定閾値を大きな値に変化させることもできる。なお、車速データについては、例えば車速センサや車輪速度センサの検出信号に基づいて車載ECUで演算されたものをCAN通信を通じて取得すれば良い。
 (2)また、上記各実施形態では、振動発電素子11の高周波成分を積分した積分電圧値を路面状況を示す値として用いたが、接地区間中における高周波成分のレベルの値、例えば平均値や最大値を路面状況を示す値として用いることもできる。
 (3)また、上記実施形態では、接地パルス検出部171にて振動発電素子11の接地開始時から接地終了時までの間、つまり接地時間中の振動発電素子11の検出信号の高周波成分を抽出し、その高周波成分によってコンデンサ183aに充電させて積分電圧値を得た。しかしながら、これは積分電圧値を得るときの充電時間の一例を示したものであり、例えば振動発電素子11の接地開始から一定期間を積分電圧値を得るときの充電時間としても良い。例えば、車両が時速60km/hで走行する際の振動発電素子11の接地時間として想定される時間を充電時間とすることができる。その場合、車両が時速60km/h以上で走行する際に、充電時間中に振動発電素子11が接地区間以外に位置している期間が存在し、その期間中にも振動発電素子11の検出信号の高周波成分がコンデンサ183aに充電されることになる。したがって、その場合には、車速データを入力し、充電時間として振動発電素子11の接地時間として想定している車速を超えている場合には、路面状況推定を行わないようにするのが好ましい。
 (4)また、上記実施形態では、タイヤ3が1回転する毎にタイヤ側装置1から車両側装置2に向けて路面状況データを送信する場合について説明したが、タイヤ3が複数回転する毎にデータ送信が行われるようにすることも可能である。この場合、タイヤ3が1回転する毎にデータ送信が行われる場合と比較して、消費電力の低減を図ることができるが、このような場合であっても、さらにデータ送信を必要時等に限定することが望ましい。したがって、タイヤ3が所定数回転する毎にデータ送信が行われる場合において、必要時や正確な路面状況の推定が行えないときに、上記実施形態で説明したようなデータ送信の停止を行うことで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (5)さらに、上記実施形態では、信号処理回路部13による路面状況データの送信を停止する送信中止条件の一例を挙げた。具体的には、車両の加減速時に加えて、車両の走行路面の凹凸が基準路面よりも大きい場合、タイヤ3が摩耗している場合、車速が所定の速度範囲から外れている場合、タイヤ3が異常空気圧である場合を例に挙げた。しかしながら、これらは一例を示したのであり、他にも送信中止条件を満たした場合に、路面状況データの送信を停止するようにしても良い。送信中止条件については、1つのみ設定してあっても良く、複数設定してあっても良い。また、送信中止条件を複数設定する場合、複数のうちのいずれか1つもしくは複数が成り立つ場合に、路面状況データの送信を停止することができる。

Claims (15)

  1.  車両に備えられるタイヤ(3)のトレッド(31)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、前記振動検出部により検出する信号を処理する信号処理部(13)と、該信号処理部に基づく信号を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機(14)と、を有するタイヤ側装置(1)と、
     前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機(21)と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部(22)と、を有する車両側装置(2)とを備え、
     前記信号処理部には、前記信号処理部が有する送信中止条件に基づいて、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する送信動作制御部(192)が備えられている路面状況推定装置。
  2.  前記信号処理部には、前記振動検出部の検出信号に基づいて車両が加減速時であることを推定する加減速推定部(191)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記加減速推定部にて前記車両が加減速時であると推定されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項1記載の路面状況推定装置。
  3.  前記加減速推定部は、前記振動検出部の検出信号から前記トレッド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時間である接地時間を推定し、前記タイヤが回転する毎の前記接地時間の変化を算出する変化算出部(191a)を有し、前記接地時間の変化に基づいて前記車両が加減速時であることを推定する請求項2に記載の路面状況推定装置。
  4.  前記加減速推定部は、前記振動検出部の検出信号から前記タイヤが1回転するのに掛かる時間である1回転時間を推定し、前記タイヤが回転する毎の前記1回転時間の変化を算出する変化算出部(191a)を有し、前記1回転時間の変化に基づいて前記車両が加減速時であることを推定する請求項2に記載の路面状況推定装置。
  5.  前記信号処理部には、前記車両の走行路面の凹凸が基準路面よりも大きいことを検出する路面検出部(193)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記路面検出部にて、前記車両の走行路面の凹凸が基準路面よりも大きいことが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  6.  前記信号処理部には、前記タイヤが摩耗していることを検出する摩耗検出部(194)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記摩耗検出部にて、前記タイヤが摩耗していることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  7.  前記信号処理部には、前記車両の速度である車速を推定し、該車速が所定の車速範囲から外れていることを検出する車速推定部(195)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記車速推定部にて、前記車速が前記車速範囲から外れていることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項1ないし6のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  8.  前記信号処理部には、前記タイヤの空気圧を検出し、該空気圧が異常空気圧であることを検出する空気圧推定部(196)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記空気圧推定部にて、前記空気圧が前記異常空気圧であることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項1ないし7のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  9.  車両に備えられるタイヤ(3)のトレッド(31)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、前記タイヤの1回転中における前記トレッド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抽出する区間抽出部(17)および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レベル算出部(18)を有する信号処理部(13)と、前記タイヤが所定数回転する毎に前記高周波成分のレベルの算出結果を路面状況が表された路面状況データとして送信する送信機(14)と、を有するタイヤ側装置(1)と、
     前記送信機から送信された前記路面状況データを受信する受信機(21)と、前記路面状況データに基づいて、前記タイヤの走行路面の路面状況を推定する路面状況推定部(22)と、を有する車両側装置(2)とを備え、
     前記信号処理部には、前記振動検出部の検出信号に基づいて車両が加減速時であることを推定する加減速推定部(191)と、前記加減速推定部にて前記車両が加減速時であると推定されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する送信動作制御部(192)と、が備えられている路面状況推定装置。
  10.  前記加減速推定部は、前記振動検出部の検出信号から前記トレッド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時間である接地時間を推定し、前記タイヤが回転する毎の前記接地時間の変化を算出する変化算出部(191a)を有し、前記接地時間の変化に基づいて前記車両が加減速時であることを推定する請求項9に記載の路面状況推定装置。
  11.  前記加減速推定部は、前記振動検出部の検出信号から前記タイヤが1回転するのに掛かる時間である1回転時間を推定し、前記タイヤが回転する毎の前記1回転時間の変化を算出する変化算出部(191a)を有し、前記1回転時間の変化に基づいて前記車両が加減速時であることを推定する請求項9に記載の路面状況推定装置。
  12.  前記信号処理部には、前記車両の走行路面の凹凸が基準路面よりも大きいことを検出する路面検出部(193)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記路面検出部にて、前記車両の走行路面の凹凸が基準路面よりも大きいことが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項9ないし11のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  13.  前記信号処理部には、前記タイヤが摩耗していることを検出する摩耗検出部(194)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記摩耗検出部にて、前記タイヤが摩耗していることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項9ないし12のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  14.  前記信号処理部には、前記車両の速度である車速を推定し、該車速が所定の車速範囲から外れていることを検出する車速推定部(195)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記車速推定部にて、前記車速が前記車速範囲から外れていることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項9ないし13のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
  15.  前記信号処理部には、前記タイヤの空気圧を検出し、該空気圧が異常空気圧であることを検出する空気圧推定部(196)が備えられ、
     前記送信動作制御部は、前記空気圧推定部にて、前記空気圧が前記異常空気圧であることが検出されたときに、前記送信機による前記路面状況データの送信を停止する請求項9ないし14のいずれか1つに記載の路面状況推定装置。
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