WO2021045050A1 - タイヤ側装置およびそれを含む路面状態判別装置 - Google Patents

タイヤ側装置およびそれを含む路面状態判別装置 Download PDF

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WO2021045050A1
WO2021045050A1 PCT/JP2020/033099 JP2020033099W WO2021045050A1 WO 2021045050 A1 WO2021045050 A1 WO 2021045050A1 JP 2020033099 W JP2020033099 W JP 2020033099W WO 2021045050 A1 WO2021045050 A1 WO 2021045050A1
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WO
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road surface
feature amount
unit
tire
surface condition
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PCT/JP2020/033099
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English (en)
French (fr)
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洋一朗 鈴木
高俊 関澤
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/08—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B60T8/1725—Using tyre sensors, e.g. Sidewall Torsion sensors [SWT]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B60C2019/004—Tyre sensors other than for detecting tyre pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions

Definitions

  • the vibration received by the tire by the tire side device is detected, the road surface data indicating the road surface condition is created based on the vibration data and transmitted to the vehicle body side system, and the road surface condition is determined based on the road surface data.
  • the present invention relates to a road surface condition determination device and a tire side device used for the device.
  • Patent Document 1 a tire-side device having an acceleration acquisition unit on the back surface of the tire tread is provided, the vibration applied to the tire is acquired by the acceleration acquisition unit, and the acquisition result of the vibration is transmitted to the vehicle body-side system.
  • a tire device that estimates the road surface condition has been proposed.
  • data on the road surface condition is created based on the vibration waveform of the tire acquired by the acceleration acquisition unit, and the data on each wheel is transmitted to the receiver on the vehicle body side to estimate the road surface condition.
  • the change in the road surface condition is determined, and the acquisition result of the vibration applied to the tire is transmitted from the tire side device to the vehicle body side system at the timing when the road surface condition changes.
  • communication is minimized and power saving is achieved by allowing data transmission to be performed only at the timing when the road surface condition for which the road surface condition is desired to be determined changes.
  • An object of the present disclosure is to provide a road surface condition discriminating device capable of realizing further power saving and a tire-side device used therein.
  • the tire-side device includes a vibration detection unit that outputs a detection signal according to the magnitude of the tire vibration, and a feature amount extraction unit that extracts the feature amount of the detection signal during one rotation of the tire. It has a control unit and a transmission unit that transmits road surface data including the feature amount extracted by the feature amount extraction unit. Then, the control unit features the feature amount storage unit that stores the past feature amount extracted by the feature amount extraction unit as the past feature amount and the feature amount extracted by the feature amount extraction unit at the time of the current rotation of the tire.
  • the presence or absence of a change in the road surface condition is determined based on the feature amount this time and the past feature amount stored in the feature amount storage unit, and if there is a change in the road surface condition, the feature amount this time is determined by the transmission unit.
  • the change determination unit that transmits the road surface data including the road surface data, the vehicle speed estimation unit that estimates the vehicle speed of the vehicle, and the change determination unit determine whether or not there is a change in the road surface condition, and the change determination unit changes the road surface condition. It is estimated by the vehicle speed estimation unit whether the transmission unit transmits the road surface data when the determination is made, or the change determination unit transmits the road surface data without determining whether or not the road surface condition has changed. It is equipped with an algorithm switching unit that performs based on the vehicle speed.
  • the transmission unit transmits the road surface data, or the change determination unit determines whether or not the road surface condition has changed. I am trying to switch whether to send road surface data without doing it. Therefore, if the road surface data is transmitted when the change determination unit determines that the road surface condition has changed, the communication frequency can be reduced and the power saving of the control unit in the tire can be reduced. Can be realized. Further, if the presence or absence of a change in the road surface condition is not determined and the road surface data is transmitted every time the tire makes one or more rotations, the road surface data is frequently transmitted to the vehicle body side system and the road surface condition is transmitted. It is possible to save power compared to the case where the road surface data is transmitted only when the tire changes. Therefore, it is possible to realize further power saving.
  • a tire device having a road surface condition discriminating function according to the present embodiment will be described.
  • the tire device according to the present embodiment determines the road surface condition during traveling based on the vibration applied to the ground contact surface of the tire provided on each wheel of the vehicle, and also notifies the danger of the vehicle and the vehicle movement based on the road surface condition. It controls and so on.
  • the part of the tire device that realizes the road surface condition determination function corresponds to the road surface condition determination device.
  • the tire device 100 has a structure including a tire side device 1 provided on the wheel side and a vehicle body side system 2 including various parts provided on the vehicle body side.
  • the vehicle body side system 2 includes a receiver 21, an electronic control device for brake control (hereinafter referred to as a brake ECU) 22, a notification device 23, and the like.
  • the tire device 100 of the present embodiment transmits data according to the road surface condition while the tire 3 is traveling (hereinafter referred to as road surface data) from the tire side device 1, and receives the road surface data by the receiver 21 to receive the road surface condition. Is determined. Further, the tire device 100 transmits the determination result of the road surface condition by the receiver 21 to the notification device 23, and notifies the determination result of the road surface condition from the notification device 23. As a result, it is possible to inform the driver of the road surface condition such as a dry road, a wet road or an icy road, and it is also possible to warn the driver when the road surface is slippery.
  • road surface data data according to the road surface condition while the tire 3 is traveling
  • the tire device 100 transmits the road surface condition to the brake ECU 22 or the like that controls the vehicle motion so that the vehicle motion control for avoiding danger is performed. For example, when freezing, the braking force generated with respect to the amount of braking operation is weakened as compared with the case of a dry road, so that vehicle motion control corresponding to when the road surface ⁇ is low is achieved. ..
  • the tire-side device 1 and the receiver 21 are configured as follows.
  • the tire-side device 1 is configured to include an acceleration acquisition unit 10, a control unit 11, and a data communication unit 12, and as shown in FIG. 3, is on the back surface side of the tread 31 of the tire 3. Provided.
  • the acceleration acquisition unit 10 constitutes a vibration detection unit for detecting the vibration applied to the tire 3.
  • the acceleration acquisition unit 10 is composed of an acceleration sensor.
  • the acceleration acquisition unit 10 is in contact with the circular orbit drawn by the tire side device 1 when the tire 3 rotates, that is, the tire tangent line indicated by the arrow X in FIG.
  • An acceleration detection signal is output as a detection signal corresponding to the vibration in the direction.
  • the acceleration acquisition unit 10 generates an output voltage or the like in which one of the two directions indicated by the arrow X is positive and the opposite direction is negative as a detection signal.
  • the acceleration acquisition unit 10 performs acceleration detection every predetermined sampling cycle set to a cycle shorter than one rotation of the tire 3, and outputs it as a detection signal.
  • the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 is represented as an output voltage or an output current, but here, a case where it is represented as an output voltage will be given as an example.
  • the control unit 11 corresponds to the first control unit, is composed of a microcomputer equipped with a CPU, ROM, RAM, I / O, etc., and performs the above processing according to a program stored in the ROM or the like.
  • the control unit 11 is configured to include a feature amount extraction unit 11a, a feature amount storage unit 11b, a change determination unit 11c, a vehicle speed estimation unit 11d, and an algorithm switching unit 11e as functional units for performing these processes.
  • the feature amount extraction unit 11a uses the detection signal output by the acceleration acquisition unit 10 as a detection signal representing vibration data in the tire tangential direction, and processes this detection signal to extract the feature amount of the tire vibration.
  • the feature amount of the tire G is extracted by signal processing the detection signal of the acceleration of the tire 3 (hereinafter referred to as the tire G). Further, the feature amount extraction unit 11a transmits the data including the extracted feature amount to the data communication unit 12 as road surface data via the change determination unit 11c. The details of the feature amount referred to here will be described later.
  • the feature amount storage unit 11b stores the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a one rotation before the tire 3 (hereinafter, referred to as the previous feature amount). Since it can be confirmed by the method described later that the tire 3 has made one rotation, the feature amount for one rotation is stored for each rotation of the tire 3. Regarding the feature amount for one rotation of the tire 3, the data may be updated every time the tire 3 makes one rotation, or the data for a plurality of rotations may be stocked and the most every time the tire 3 makes one rotation. You may want to erase the old data. However, from the viewpoint of saving memory of the control unit 11 in the tire 3, it is preferable to reduce the amount of data to be stocked. Therefore, it is preferable to update the data every time the tire 3 rotates.
  • the change determination unit 11c is a part that determines whether or not there is a change in the road surface condition and transmits the road surface data to the data communication unit. Specifically, the change determination unit 11c can switch the algorithm between the case where the presence or absence of the change in the road surface condition is determined and the case where the determination is not made, and the algorithm switching unit 11e transmits the instruction signal for the switching. By doing so, the algorithm is switched.
  • the change determination unit 11c determines the presence or absence of a change in the road surface condition.
  • the change determination unit 11c stores the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a during the current rotation of the tire 3 (hereinafter referred to as the feature amount) and the feature amount storage unit 11b. The judgment is made based on the previous feature amount of the tire 3. The details of this determination will be described later. Then, when it is determined that the road surface condition has changed, the road surface data is transmitted to the data communication unit 12. Further, if it is determined that the road surface condition has not changed, the road surface data is not transmitted to the data communication unit 12.
  • the change determination unit 11c is a "non-determination instruction signal" indicating that the instruction signal does not determine the presence or absence of a change in the road surface condition
  • the change determination unit 11c does not determine the presence or absence of a change in the road surface condition.
  • the road surface data is transmitted to the data communication unit 12. In this case, every time the road surface data is transmitted from the feature amount extraction unit 11a, the road surface data is transmitted from the change determination unit 11c to the data communication unit 12, but the power consumption due to the determination of the presence or absence of the change in the road surface condition is eliminated. ..
  • the vehicle speed estimation unit 11d estimates the vehicle speed in the vehicle on which the tire device 100 is mounted.
  • the vehicle speed estimation unit 11d estimates the vehicle speed based on the detection signal of the acceleration acquisition unit 10.
  • the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 indicates an output voltage waveform shown in FIG. 5, which will be described later, when the tire 3 makes one rotation. Therefore, the change in the output voltage waveform of the acceleration acquisition unit 10 is taken as one rotation of the tire 3, and the time taken to show the change is the time for one rotation of the tire 3. Therefore, 1 of the tire 3
  • the vehicle speed can be estimated from the length of the circumference and the time for one rotation of the tire 3.
  • the algorithm switching unit 11e switches between the case where the change determination unit 11c determines whether or not there is a change in the road surface condition and the case where the change determination unit 11c does not, based on the vehicle speed estimation result by the vehicle speed estimation unit 11d. That is, in the tire side device 1, road surface data can be obtained every time the tire 3 makes one rotation, but if the road surface data is output every time the tire 3 makes one rotation, the power consumption required for data transmission is large. Become. Then, since the road surface data is mainly required in the vehicle body side system 2 when the road surface condition changes, when the change determination unit 11c determines that the road surface condition has changed, the road surface data is used on the vehicle body side. Just tell system 2.
  • power consumption also occurs to determine the presence or absence of a change in the road surface condition, and it is more power to transmit the road surface data from the tire side device 1 to the vehicle body side system 2 than to determine the presence or absence of the change in the road surface condition. In some cases, consumption can be reduced.
  • a program for determining whether or not there is a change in the road surface condition is continuously started during the period during which the tire 3 makes one rotation, or during a part of the necessary period. It will be. Therefore, the longer the activation period of the program for changing the road surface condition during one rotation of the tire, the greater the power consumption required to determine the change in the road surface condition when the tire 3 rotates once. In that case, the change in the road surface condition when the tire 3 makes one rotation is more than the power consumption required to transmit the road surface data from the tire side device 1 to the vehicle body side system 2 every time the tire 3 makes one rotation. The power consumption required to determine can be higher.
  • the algorithm switching unit 11e stores a determination threshold value in which the power consumption is smaller when determining the presence or absence of a change in the road surface state than when not determining, and whether or not it is larger than the determination threshold value. Based on this, an algorithm switching instruction is issued.
  • case 1 When the road surface data is transmitted only when the road surface condition changes while determining whether or not the road surface condition has changed (hereinafter referred to as case 1), the tire 3 rotates once without determining whether or not the road surface condition has changed.
  • case 2 The required power when the road surface data was transmitted each time (hereinafter referred to as case 2) was investigated. Specifically, a simulation was performed by changing the vehicle speed on a road surface in which the road surface condition was changed every 100 m.
  • FIG. 4 is a diagram showing the result.
  • the determination threshold value does not necessarily have to be set to 60 km / h at which the power consumptions of Case 1 and Case 2 are equal, and may be set to any vehicle speed before or after that. Further, since the vehicle speed at which the required powers of Case 1 and Case 2 are equal differs depending on various conditions such as the vehicle type, for example, it is experimentally obtained for each vehicle type, and the vehicle speed in the vicinity thereof is used as the determination threshold value. It may be stored in the algorithm switching unit 11e.
  • the data communication unit 12 is a part constituting the transmission unit. For example, when the road surface data is transmitted from the change determination unit 11c, the road surface data including the feature amount is transmitted at that timing.
  • the timing of data transmission from the data communication unit 12 is determined based on the instruction signal from the algorithm switching unit 11e. That is, when the vehicle speed is equal to or less than the determination threshold value, the road surface data is transmitted every time the tire 3 makes one rotation, and when the vehicle speed exceeds the determination threshold value, the road surface data is transmitted only when the road surface condition changes.
  • the receiver 21 has a configuration including a data communication unit 24 and a control unit 25.
  • the data communication unit 24 is a part constituting the reception unit, and plays a role of receiving the road surface data including the feature amount transmitted this time from the data communication unit 12 of the tire side device 1 and transmitting it to the control unit 25.
  • the control unit 25 corresponds to the second control unit, is composed of a microcomputer equipped with a CPU, ROM, RAM, I / O, etc., and performs various processes according to a program stored in the ROM or the like.
  • the control unit 25 includes a support vector storage unit 25a and a state determination unit 25b as functional units for performing various processes.
  • the support vector storage unit 25a stores and stores the support vector for each type of road surface.
  • the support vector is a feature quantity that serves as a model, and is obtained by learning using, for example, a support vector machine.
  • a vehicle equipped with the tire-side device 1 is experimentally run according to the type of road surface, and the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a at that time is learned for a predetermined tire rotation number, and a typical feature amount is learned from the feature amount. Is extracted for a predetermined number of minutes and is used as a support vector.
  • a support vector is obtained by learning a feature amount for 1 million rotations for each type of road surface and extracting a typical feature amount for 100 rotations from the feature amount.
  • the state determination unit 25b compares the feature amount sent from the tire-side device 1 received by the data communication unit 24 with the support vector for each type of road surface stored in the support vector storage unit 25a. Determine the road surface condition. For example, the feature amount this time is compared with the support vector for each type of road surface, and the road surface of the support vector having the closest feature amount this time is determined as the current traveling road surface.
  • the control unit 25 determines the road surface condition in this way, the determined road surface condition is transmitted to the notification device 23, and the road surface condition is transmitted from the notification device 23 to the driver as necessary.
  • the driver will try to drive according to the road surface condition, and it will be possible to avoid the danger of the vehicle.
  • the road surface condition determined through the notification device 23 may always be displayed, or the road surface condition may be determined only when the driving needs to be performed more carefully, such as on a wet road or an icy road. The status may be displayed to warn the driver.
  • the receiver 21 transmits the road surface condition to the ECU for executing the vehicle motion control such as the brake ECU 22, and the vehicle motion control is executed based on the transmitted road surface condition.
  • the brake ECU 22 constitutes a braking control device that performs various brake controls. Specifically, the brake ECU 22 controls the braking force by increasing or decreasing the wheel cylinder pressure by driving an actuator for controlling the brake fluid pressure. Further, the brake ECU 22 can independently control the braking force of each wheel.
  • the braking force is controlled as vehicle motion control based on the road surface condition. For example, when the transmitted road surface condition indicates that the road surface condition is a frozen road, the brake ECU 22 weakens the braking force generated with respect to the amount of brake operation by the driver as compared with the dry road surface. As a result, wheel slip can be suppressed and the danger of the vehicle can be avoided.
  • the notification device 23 is composed of, for example, a meter display or the like, and is used when notifying the driver of the road surface condition.
  • the notification device 23 is composed of a meter display
  • the driver is placed in a place where the driver can see while driving the vehicle, for example, in the instrument panel of the vehicle.
  • the meter display can visually notify the driver of the road surface condition by displaying the road surface condition in a manner that allows the driver to grasp the road surface condition.
  • the notification device 23 can also be configured by a buzzer, a voice guidance device, or the like. In that case, the notification device 23 can aurally notify the driver of the road surface condition by a buzzer sound or voice guidance. Further, although the meter display is taken as an example of the notification device 23 that performs visual notification, the notification device 23 may be configured by a display that displays information such as a head-up display.
  • each part constituting the vehicle body side system 2 is connected through an in-vehicle LAN (abbreviation of Local Area Network) by, for example, CAN (abbreviation of Controller Area Network) communication. Therefore, each part can transmit information to each other through the in-vehicle LAN.
  • LAN abbreviation of Local Area Network
  • CAN abbreviation of Controller Area Network
  • the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a is a quantity indicating the feature of the vibration applied to the tire 3 acquired by the acceleration acquisition unit 10, and is represented as, for example, a feature vector.
  • the output voltage waveform of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 when the tire is rotating is, for example, the waveform shown in FIG.
  • the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 reaches a maximum value at the start of ground contact when the portion of the tread 31 corresponding to the arrangement location of the acceleration acquisition unit 10 begins to touch the ground as the tire 3 rotates.
  • the peak value at the start of grounding at which the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes a maximum value is referred to as a first peak value.
  • the acceleration acquisition unit 10 is not in contact with the ground.
  • the output voltage of is the minimum value.
  • the peak value at the end of grounding where the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes a minimum value is referred to as a second peak value.
  • the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes a peak value at the above timing for the following reasons. That is, when the portion of the tread 31 corresponding to the arrangement portion of the acceleration acquisition portion 10 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 acceleration acquisition portion 10 is formed. It is pressed and deforms into a flat shape. By receiving the impact at this time, the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes the first peak value. Further, when the portion of the tread 31 corresponding to the arrangement portion of the acceleration acquisition portion 10 is separated from the ground contact surface as the tire 3 rotates, the pressure of the tire 3 is released in the vicinity of the acceleration acquisition portion 10 to form a flat surface. Return to a substantially cylindrical shape.
  • the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes the second peak value by receiving the impact when the shape of the tire 3 returns to its original shape. In this way, the output voltage of the acceleration acquisition unit 10 takes the first and second peak values at the start of touchdown and at the end of touchdown, respectively. Further, since the direction of impact when the tire 3 is pressed and the direction of impact when released from pressing are opposite, the sign of the output voltage is also opposite.
  • the moment when the portion of the tire tread 31 corresponding to the location where the acceleration acquisition unit 10 is arranged touches the road surface is referred to as the “stepping area”, and the moment when the tire tread 31 is separated from the road surface is referred to as the “kicking area”.
  • the "stepping area” includes the timing of the first peak value
  • the "kicking area” includes the timing of the second peak value.
  • the area in front of the stepping area is the "pre-stepping area”
  • the area from the stepping area to the kicking area that is, the area of the tire tread 31 where the portion corresponding to the arrangement location of the acceleration acquisition unit 10 is in contact with the ground is "before kicking".
  • the area after the kicking area is referred to as the area after the kicking area.
  • the period during which the portion of the tire tread 31 corresponding to the arrangement portion of the acceleration acquisition unit 10 touches the ground and the period before and after the contact can be divided into five regions.
  • five regions R1 to R5 of the detection signals, "pre-stepping region”, “stepping region”, “pre-kicking region”, “kicking region”, and “post-kicking region”, are arranged in this order. It is shown as.
  • the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 in each region is frequency-analyzed. , Detects the road surface condition on the road surface of the vehicle. For example, in a slippery road surface such as a snow-packed road, the shearing force at the time of kicking decreases, so that the band value selected from the 1 kHz to 4 kHz band becomes small in the kicking region R4 and the kicking region R5. In this way, since each frequency component of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 changes according to the road surface condition, it is possible to determine the road surface condition based on the frequency analysis of the detection signal.
  • the feature amount extraction unit 11a transmits the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 for one rotation of the tire 3, which has a continuous time axis waveform, for each time window having a predetermined time width T as shown in FIG.
  • the features are extracted by dividing into a plurality of sections and performing frequency analysis in each section. Specifically, by performing frequency analysis in each section, the power spectrum value in each frequency band, that is, the vibration level in a specific frequency band is obtained, and this power spectrum value is used as a feature quantity.
  • the number of sections divided by the time window of the time width T is a value that fluctuates according to the vehicle speed, and more specifically, according to the rotation speed of the tire 3.
  • the number of compartments for one rotation of the tire is n (where n is a natural number).
  • the power obtained by passing the detection signal of each section through a plurality of specific frequency band filters for example, five bandpass filters of 0 to 1 kHz, 1 to 2 kHz, 2 to 3 kHz, 3 to 4 kHz, and 4 to 5 kHz.
  • the spectrum value is used as a feature quantity.
  • This feature amount is called a feature vector, and the feature vector Xi of a certain section i (where i is a natural number of 1 ⁇ i ⁇ n) is expressed by a ik indicating the power spectrum value of each specific frequency band.
  • This determinant X is an equation expressing the feature amount for one rotation of the tire.
  • the feature amount extraction unit 11a extracts the feature amount represented by the determinant X by frequency analysis of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10.
  • This determination is made by calculating the degree of similarity using the current feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a and the previous feature amount stored in the feature amount storage unit 11b.
  • the determinant of the feature amount this time is X (r)
  • the determinant of the previous feature amount is X (r-1)
  • the power that is each element of each matrix expression is a ik a (r) ik, and expressed by a (r-1) ik.
  • the determinant X (r) of the feature amount this time and the determinant X (r-1) of the feature amount of the previous time are expressed as follows, respectively.
  • the degree of similarity indicates the degree of similarity between the features represented by the two determinants, and the higher the degree of similarity, the more similar they are.
  • the change determination unit 11c determines the degree of similarity using the kernel method, and determines the change in the road surface condition based on the degree of similarity.
  • the determinant X (r) at the time of this rotation of the tire 3 and the determinant one rotation before are the inner product of X (r-1), in other words, for each time window having a predetermined time width T in the feature space.
  • the distance between the coordinates indicated by the feature vector Xi between the sections divided by is calculated and used as the similarity.
  • the feature vector Xi of each section at the time of this rotation is Xi (r)
  • the feature vector of each section at the time of one rotation before is Xi (r-1).
  • y is a rewrite of i in Xi (r-1)
  • z is a rewrite of i in Xi (r).
  • the feature vector is acquired by dividing into five specific frequency bands. Therefore, the feature vector Xi of each section is represented in the 6-dimensional space aligned with the time axis, and the distance between the coordinates indicated by the feature vector Xi between the sections is the distance between the coordinates in the 6-dimensional space.
  • the distance between the coordinates indicated by the feature vectors of each section is smaller as the features are similar and larger as they are not similar. Therefore, the smaller the distance, the higher the similarity, and the larger the distance, the more similar. It shows that the degree is low.
  • the distance Kyz between the coordinates indicated by the feature vectors of the divisions 1 is expressed by the following equation.
  • the distance K yz between coordinates indicated by the feature vector of the compartment between time-division determined for all sections and calculates the distance K yz sum K total of all sections fraction, the sum K total similarity It is used as the corresponding value.
  • the total K total is compared with a predetermined threshold Th, and if the total K total is larger than the threshold Th, it is determined that the similarity is low and there is a change in the road surface condition, and the total K total is smaller than the threshold Th. For example, it is determined that the similarity is high and there is no change in the road surface condition.
  • the sum K total of the distance Kyz between the two coordinates indicated by the feature vector of each section is used as the value corresponding to the similarity, but other parameters may be used as the parameter indicating the similarity. ..
  • the average distance Kave which is the average value of the distance Kyz obtained by dividing the total K total by the number of sections, can be used. It is also possible to obtain the similarity using various kernel functions, and instead of using all of the feature vectors, the similarity may be calculated by excluding the paths having low similarity from them. ..
  • control unit 11 executes the data transmission process shown in FIG. This process is executed at predetermined control cycles.
  • step S100 the detection signal input process of the acceleration acquisition unit 10 is performed. This process is continued for a period until the tire 3 makes one revolution in the subsequent step S110. Then, when the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 is input for one rotation of the tire, the process proceeds to the subsequent step S120, and the feature amount of the time axis waveform of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 for one rotation of the input tire is extracted.
  • the above steps S100 to S120 are performed by the feature amount extraction unit 11a.
  • the fact that the tire 3 has made one rotation is determined based on the time-axis waveform of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10. That is, since the detection signal draws the time axis waveform shown in FIG. 5, one rotation of the tire 3 can be grasped by checking the first peak value and the second peak value of the detection signal. Further, the vehicle speed can be obtained from the time required for one rotation of the tire 3.
  • the road surface condition appears as a change in the time axis waveform of the detection signal in the period before and after the "stepping area”, "pre-kicking area”, and “kicking area”. Therefore, it is sufficient that the data during this period is input, and it is not always necessary to input all the data of the detection signals of the acceleration acquisition unit 10 during one rotation of the tire. For example, for the "pre-stepping area” and the "post-kicking area”, it is sufficient that there is data in the vicinity of the "stepping area” and the vicinity of the "kicking area”. Therefore, the region where the vibration level of the detection signal of the acceleration acquisition unit 10 is smaller than the threshold value is detected as a period in the "pre-depression region” and "post-kick region” that is not easily affected by the road surface condition. The signal may not be input.
  • step S120 is performed by the method as described above.
  • step S130 it is determined whether or not the vehicle speed exceeds the determination threshold value. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to step S140 and a "determination instruction signal" is output in order to determine whether or not there is a change in the road surface condition and transmit the road surface data only when the road surface condition changes. Further, if a negative determination is made here, the process proceeds to step S150 and a "non-determination instruction signal" is output so that the road surface data is transmitted every time the tire 3 makes one rotation without determining whether or not there is a change in the road surface condition. .. The processing of steps S130 to S150 is performed by the algorithm switching unit 11e.
  • step S140 the process proceeds to step S160, and the similarity is obtained by the above-mentioned method based on the current feature amount and the previous feature amount, and the similarity is compared with the threshold value Th, for example. Therefore, it is determined whether or not there is a change in the road surface condition.
  • This process is executed by the change determination unit 11c, and is executed based on the current feature amount extracted by the feature amount extraction unit 11a and the previous feature amount stored in the feature amount storage unit 11b in step S180 described later. Will be done.
  • step S160 the change determination unit 11c transmits the road surface data including the feature amount to the data communication unit 12 in order to execute the data transmission in step S170.
  • the data communication unit 12 transmits the road surface data including the feature amount this time. In this way, the road surface data including the feature amount is transmitted from the data communication unit 12 only when there is a change in the road surface condition, and the data is not transmitted when there is no change in the road surface condition. I have to. Therefore, it is possible to reduce the communication frequency, and it is possible to realize power saving of the control unit 11 in the tire 3.
  • the change determination unit 11c transmits the road surface data including the feature amount to the data communication unit 12 in order to proceed to step S170 and execute the data transmission. .. In this case, the road surface data is transmitted every time the tire 3 makes one rotation without determining whether or not the road surface condition has changed.
  • step S180 the feature amount is saved as the previous feature amount in the feature amount storage unit 11b, and the process is completed.
  • control unit 25 performs the road surface condition determination process shown in FIG. This process is executed at predetermined control cycles.
  • step S200 data reception processing is performed. This processing is performed by the control unit 25 taking in the road surface data when the data communication unit 24 receives the road surface data. When the data communication unit 24 is not receiving data, the control unit 25 ends this process without taking in any road surface data.
  • step S210 it is determined whether or not the data has been received, and if it has been received, the process proceeds to step S220, and if it has not been received, the processes of steps S200 and S210 are repeated until it is received.
  • step S220 determines the road surface condition.
  • the road surface condition is determined by comparing the feature amount included in the received road surface data with the support vector for each type of road surface stored in the support vector storage unit 25a. For example, this time, the degree of similarity between the feature amount and all the support vectors for each type of road surface is obtained, and the road surface of the support vector having the highest degree of similarity is determined as the current running road surface.
  • the same method as the calculation of the similarity between the current feature amount and the previous feature amount may be used in step S160 of FIG.
  • the tire device 100 can determine the road surface condition of the traveling road surface of the vehicle.
  • the road surface data including the feature amount this time is transmitted from the tire side device 1 only at the change timing of the road surface condition. There is. Therefore, it is possible to reduce the communication frequency, and it is possible to realize power saving of the control unit 11 in the tire 3.
  • the vehicle speed is equal to or less than the determination threshold value, it is not determined whether or not the road surface condition is changed, and the road surface data is transmitted every time the tire 3 makes one rotation.
  • the road surface data is frequently transmitted to the vehicle body side system 2, and the power saving is realized as compared with the case where the road surface data is transmitted only when the road surface condition changes. Is possible.
  • the tire device 100 does not need to include the support vector storage unit for storing the support vector in the control unit 11 of the tire side device 1, the memory of the control unit 11 in the tire 3 can be saved. ..
  • the data processing of the similarity calculation by the control unit 11 of the tire side device 1 only needs to be performed for the current feature amount and the previous feature amount, and the similarity calculation between the current feature amount and all the support vectors is performed.
  • the vehicle body side system 2 may be used. Therefore, it is possible to further reduce the amount of memory consumed by the control unit 11 in the tire 3, and it is possible to realize memory saving.
  • a tire side device 1 capable of realizing memory saving and power saving of the control unit 11 in the tire 3 and a tire device 100 including the tire side device 1.
  • the feature amount before one rotation is stored as the feature amount at the time of the past rotation of the tire 3, but it is not always necessary to store only the feature amount before one rotation. That is, not only the previous feature amount is stored in the feature amount storage unit 11b as the feature amount during the past rotation of the tire 3 (hereinafter referred to as the past feature amount), but also the feature amount before a plurality of rotations is stored as the past feature amount. Or, the average value of the past features for a plurality of rotations may be saved. Then, for the calculation of the degree of similarity with the previous feature amount, the previous feature amount of the past feature amount may be used, or the average value of a plurality of past features including the previous feature amount may be used. However, from the viewpoint of memory saving, it is preferable to store as few features as possible.
  • the vibration detection unit is configured by the acceleration acquisition unit 10
  • the vibration detection unit can also be configured by another element capable of performing vibration detection, such as a piezoelectric element.
  • the road surface data including the feature amount is transmitted from the tire side device 1 this time, but the previous feature amount may also be included in the road surface data.
  • the road surface condition before the change can also be determined by comparing the previous feature amount with the support vector. Therefore, it is possible to discriminate both the road surface condition before and after the change and to recognize the change in the road surface condition more accurately.
  • control unit 25 of the receiver 21 provided in the vehicle body side system 2 obtains the similarity between the feature amount and the support vector this time, and determines the road surface condition.
  • the degree of similarity may be obtained or the road surface condition may be determined by the control unit of another ECU, for example, the brake ECU 22.
  • the road surface data is transmitted every time the tire 3 makes one rotation, but this is also only an example. That is, when the vehicle speed is equal to or less than the determination threshold value, determining whether or not there is a change in the road surface condition is the cause of the increase in power consumption, and the road surface data should be transmitted without making this determination.
  • the transmission interval can be set arbitrarily.
  • the road surface data may be transmitted once or a plurality of times each time the tire 3 rotates a plurality of times.
  • the vehicle speed estimation unit 11d estimates the vehicle speed based on the detection signal of the acceleration acquisition unit 10.
  • this is also only an example, enabling bidirectional communication in which data can be transmitted from the vehicle body side system 2 to the tire side device 1, and causing the vehicle body side system 2 to transmit data on the vehicle speed based on the data.
  • the vehicle speed estimation unit 11d can also estimate the vehicle speed.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

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Abstract

タイヤ側装置（１）の制御部（１１）に、特徴量抽出部（１１ａ）、特徴量保存部（１１ｂ）、変化判定部（１１ｃ）、車速推定部（１１ｄ）、アルゴリズム切替部（１１ｅ）を備える。特徴量抽出部は、タイヤの振動の大きさに応じた検出信号の特徴量を抽出する。特徴量保存部は、抽出された過去の特徴量を過去特徴量として保存する。変化判定部は、タイヤの今回の回転時に抽出された特徴量を今回特徴量として、今回特徴量と過去特徴量とに基づいて、路面状態の変化の有無を判定すると共に、路面状態の変化が有ると今回特徴量を含む路面データの送信を行わせる。アルゴリズム切替部は、変化判定部により路面状態の変化の有無を判定して路面状態が変化したことが判定されたときに路面データの送信を行わせるか、変化判定部により路面状態の変化の有無を判定することなく路面データの送信を行わせるかの切り替えを、車速推定部で推定された車速に基づいて行う。

Description

タイヤ側装置およびそれを含む路面状態判別装置 関連出願への相互参照
　本出願は、２０１９年９月４日に出願された日本特許出願番号２０１９－１６１３３２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とそれに用いられるタイヤ側装置に関する。
　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取得部を有するタイヤ側装置を備え、加速度取得部でタイヤに加えられる振動を取得すると共に、その振動の取得結果を車体側システムに伝えることで路面状態の推定を行うタイヤ装置が提案されている。このタイヤ装置では、加速度取得部で取得したタイヤの振動波形に基づいて路面状態に関するデータを作成し、各車輪それぞれのデータを車体側の受信機などに伝えることで、路面状態の推定を行っている。そして、タイヤ側装置の省電力を実現すべく、路面状態の変化を判定し、路面状態が変化したタイミングにタイヤ側装置から車体側システムにタイヤに加えられる振動の取得結果が伝えられるようにしている。つまり、路面状態判別を行いたいと考えられる路面状態が変化したタイミングにのみデータ伝達が行われるようにすることで、通信を最小限に抑え、省電力化を図っている。
特開２０１８－１８４１０１号公報
　しかしながら、近年、通信電力の省電力化が進み、データ伝達を単に路面状態が変化したタイミングにのみに限定しただけでは、十分な省電力化が行えない場合があることが確認された。
　本開示は、より省電力化を実現することができる路面状態判別装置およびそれに用いられるタイヤ側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と、タイヤの１回転中における検出信号の特徴量を抽出する特徴量抽出部を有する制御部と、特徴量抽出部で抽出された特徴量を含む路面データを送信する送信部と、を有している。そして、制御部は、特徴量抽出部で抽出された過去の特徴量を過去特徴量として保存する特徴量保存部と、特徴量抽出部でタイヤの今回の回転時に抽出された特徴量を今回特徴量として、該今回特徴量と特徴量保存部に保存された過去特徴量とに基づいて、路面状態の変化の有無を判定すると共に、該路面状態の変化が有ると送信部より今回特徴量を含む路面データの送信を行わせる変化判定部と、車両の車速を推定する車速推定部と、変化判定部により路面状態の変化の有無を判定して変化判定部にて路面状態が変化したことが判定されたときに送信部より路面データの送信を行わせるか、変化判定部により路面状態の変化の有無を判定することなく路面データの送信を行わせるかの切り替えを、車速推定部で推定された車速に基づいて行うアルゴリズム切替部と、を備えている。
　このように、車速に基づき、変化判定部にて路面状態が変化したことが判定されたときに、送信部より路面データの送信を行わせるか、変化判定部により路面状態の変化の有無を判定することなく路面データの送信を行わせるかを切り替えるようにしている。このため、変化判定部にて路面状態が変化したことが判定されたときに路面データの送信が行われるようにすれば、通信頻度を低下させることが可能となり、タイヤ内の制御部の省電力化を実現できる。また、路面状態の変化の有無を判定しないようにして、タイヤが１回転または複数回転する毎に路面データを送信するようにすれば、路面データを高頻度で車体側システムに伝えつつ、路面状態の変化時のみに路面データの送信を行う場合よりも省電力化できる。よって、より省電力化を実現することが可能となる。
　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。 路面状態の変化時にのみ路面データを送信した場合と、路面状態の変化の有無の判定を行わずにタイヤが１回転する毎に路面データを送信した場合の必要電力を調べた結果を示す図である。 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Ｋｙｚとの関係を示した図である。 タイヤ側装置の制御部が実行するデータ送信処理のフローチャートである。 車体側システムの制御部が実行する路面状態判別処理の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）
　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について説明する。本実施形態にかかるタイヤ装置は、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。タイヤ装置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。
　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。
　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が走行中の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。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が低いときに対応じ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および受信機２１は、以下のように構成されている。
　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およびデータ通信部１２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、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。なお、加速度取得部１０の検出信号は、出力電圧もしくは出力電流として表されるが、ここでは出力電圧として表される場合を例に挙げる。
　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、車速推定部１１ｄ、アルゴリズム切替部１１ｅ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、変化判定部１１ｃ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、路面状態の変化の有無を判定したり、路面データをデータ通信部に伝えたりする部分である。具体的には、変化判定部１１ｃでは、路面状態の変化の有無を判定する場合と判定しない場合とにアルゴリズムの切り替えが行えるようになっており、アルゴリズム切替部１１ｅからその切り替えの指示信号が伝えられることで、アルゴリズムの切り替えを行う。
　変化判定部１１ｃは、指示信号が路面状態の変化の有無を判定する場合を示す「判定指示信号」であれば、変化判定部１１ｃは路面状態の変化の有無を判定する。路面状態の変化の有無については、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判定している。この判定の詳細については後述する。そして、路面状態の変化が有ったと判定すると、路面データをデータ通信部１２に伝える。また、路面状態の変化が無かったと判定すると、路面データをデータ通信部１２に伝えないようにする。
　また、変化判定部１１ｃは、指示信号が路面状態の変化の有無を判定しない場合を示す「非判定指示信号」であれば、変化判定部１１ｃは路面状態の変化の有無を判定することなく、路面データをデータ通信部１２に伝える。この場合、特徴量抽出部１１ａから路面データが伝えられるたびに、変化判定部１１ｃからデータ通信部１２に路面データが伝えられることになるが、路面状態の変化の有無の判定による電力消費は無くなる。
　車速推定部１１ｄは、タイヤ装置１００が実装された車両における車速を推定する。ここでは、車速推定部１１ｄは、加速度取得部１０の検出信号に基づいて車速を推定している。例えば、加速度取得部１０の検出信号は、タイヤ３が１回転する際に後述する図５に示される出力電圧波形を示す。このため、この加速度取得部１０の出力電圧波形の変化をタイヤ３の１回転分として、その変化を示すのに掛かった時間がタイヤ３の１回転分の時間となることから、タイヤ３の１周の長さとタイヤ３の１回転分の時間とから車速を推定できる。
　アルゴリズム切替部１１ｅは、車速推定部１１ｄでの車速の推定結果に基づいて、変化判定部１１ｃでの路面状態の変化の有無を判定する場合としない場合との切り替えを行う。すなわち、タイヤ側装置１ではタイヤ３が１回転する毎に路面データを得ることができるが、タイヤ３が１回転する毎に路面データを出力していると、データ送信に掛かる電力消費量が多くなる。そして、路面データが車体側システム２で主に必要になるのは路面状態が変化したときであるため、変化判定部１１ｃにおいて路面状態の変化があったと判定されたときに、路面データを車体側システム２に伝えればよい。
　しかしながら、路面状態の変化の有無を判定するのにも電力消費が発生し、路面状態の変化の有無を判定するよりも、タイヤ側装置１から車体側システム２に路面データを送信した方が電力消費量を少なくできることもある。
　例えば、路面状態の変化の有無を判定するには、タイヤ３が１回転する期間中、もしくはそのうちの必要な一部の期間中、路面状態の変化の有無を判定するためのプログラムを起動し続けることになる。このため、タイヤ１回転中における路面状態の変化を行うためのプログラムの起動期間が長いほど、タイヤ３が１回転する際に路面状態の変化を判定するのに掛かる電力消費量が多くなる。その場合、タイヤ３が１回転する毎にタイヤ側装置１から車体側システム２に対して路面データを送信するのに掛かる電力消費量よりも、タイヤ３が１回転する際に路面状態の変化を判定するのに掛かる電力消費量の方が多くなり得る。
　このような場合には、路面状態の変化の有無を判定することを優先せずに、タイヤ３が１回転する毎に路面データを送信する方が消費電力の低減につながる。したがって、アルゴリズム切替部１１ｅには、路面状態の変化の有無を判定する場合の方が判定しない場合よりも電力消費量が少なくなる判定閾値を記憶してあり、その判定閾値より大きいか否かに基づいて、アルゴリズムの切り替え指示が出されるようになっている。
　路面状態の変化の有無を判定しつつ、路面状態の変化時にのみ路面データを送信した場合（以下、ケース１という）と、路面状態の変化の有無の判定を行わずにタイヤ３が１回転する毎に路面データを送信した場合（以下、ケース２という）の必要電力を調べた。具体的には、１００ｍごとに路面状態を変化させた路面において、車速を変化させてシミュレーションを行った。図４は、その結果を示した図である。
　このシミュレーションモデルでは、車速が６０ｋｍ／ｈのときにケース１とケース２の必要電力が等しくなり、６０ｋｍ／ｈ未満だとケース２の方がケース１よりも必要電力が小さく、それを超えると、ケース１の方がケース２よりも必要電力が小さかった。このシミュレーションからも、上述した通りであることが判る。このため、このシミュレーションモデルの場合には、例えば車速が６０ｋｍ／ｈを判定閾値に設定する。そして、車速が判定閾値以下であれば、路面状態の変化の有無の判定を行わずに、タイヤ３が１回転する毎に路面データを送信するアルゴリズムとし、車速が判定閾値を超えると、路面状態の変化時にのみ路面データを送信するアルゴリズムとすれば良い。このような切替えを行った場合、図中に実線で示したように小さな必要電力に抑えることが可能となる。
　なお、車速が６０ｋｍ／ｈ近傍においては、ケース１とケース２との必要電力の差は小さい。このため、判定閾値については、ケース１とケース２の消費電力が等しくなる６０ｋｍ／ｈに必ずしも設定する必要はなく、その前後のいずれかの車速に設定すれば良い。また、ケース１とケース２との必要電力が等しくなる車速については、車種等の諸々の条件によって異なっていることから、例えば車種ごとで実験的に求めておき、その近傍の車速を判定閾値としてアルゴリズム切替部１１ｅに記憶させておけばよい。
　データ通信部１２は、送信部を構成する部分であり、例えば、変化判定部１１ｃ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、アルゴリズム切替部１１ｅからの指示信号に基づいて決定される。すなわち、車速が判定閾値以下の場合にはタイヤ３が１回転する毎に路面データを送信し、車速が判定閾値を超えると、路面状態の変化時にのみ路面データを送信するようになっている。
　一方、受信機２１は、図２に示すように、データ通信部２４と制御部２５とを有した構成とされている。
　データ通信部２４は、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２５に伝える役割を果たす。
　制御部２５は、第２制御部に相当し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた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２５は、各種処理を行う機能部としてサポートベクタ保存部２５ａと状態判別部２５ｂとを備えている。
　サポートベクタ保存部２５ａ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。
　状態判別部２５ｂは、データ通信部２４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２５ａ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２５は、このようにし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 AreaNetworkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local AreaNetwork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５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５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５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６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ａｉｋ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　なお、パワースペクトル値ａｉｋ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　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ａｉｋ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　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７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Ｋｙｚ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Ｋｙｚ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を取得している。このため、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り、区画同士の特徴ベクトルがＸｉ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Ｋｙｚについては、次式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　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Ｋｙｚを全区画について求め、全区画分の距離Ｋｙｚの総和Ｋｔｏｔａｌを演算し、この総和Ｋｔｏｔａｌを類似度に対応する値として用いている。そして、総和Ｋｔｏｔａｌを所定の閾値Ｔｈと比較し、総和Ｋｔｏｔａｌ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Ｋｔｏｔａｌ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Ｋｙｚの総和Ｋｔｏｔａｌ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Ｋｔｏｔａｌを区画数で割って求めた距離Ｋｙｚの平均値である平均距離Ｋａｖｅを用いることができる。また、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し、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８を参照して説明する。
　各車輪のタイヤ側装置１では、制御部１１にて、図８に示すデータ送信処理を実行している。この処理は、所定の制御周期ごとに実行される。
　まず、ステップＳ１００では、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Ｓ１１０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Ｓ１２０に進み、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。以上のステップＳ１００～Ｓ１２０の処理は、特徴量抽出部１１ａによって行われる。
　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５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の１回転に掛かる時間から、車速を求めることもできる。
　また、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Ｓ１２０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Ｓ１３０に進み、車速が判定閾値を超えているか否かを判定する。ここで肯定判定されれば、路面状態の変化の有無を判定して路面状態の変化時にのみ路面データを送信させるべく、ステップＳ１４０に進んで「判定指示信号」を出力する。また、ここで否定判定されれば、路面状態の変化の有無を判定せずにタイヤ３が１回転する毎に路面データを送信させるべく、ステップＳ１５０に進んで「非判定指示信号」を出力する。なお、これらステップＳ１３０～Ｓ１５０の処理は、アルゴリズム切替部１１ｅによって行われる。
　そして、ステップＳ１４０で「判定指示信号」が出されると、ステップＳ１６０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、変化判定部１１ｃによって実行されるもので、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Ｓ１８０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Ｓ１６０で肯定判定されると、ステップＳ１７０においてデータ送信を実行すべく、変化判定部１１ｃ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。
　一方、ステップＳ１５０で「非判定指示信号」が出されたときにも、ステップＳ１７０に進み、データ送信を実行すべく、変化判定部１１ｃ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。この場合には、路面状態の変化の有無を判定することなく、タイヤ３が１回転する毎に路面データが送信されることになる。
　最後に、ステップＳ１８０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。
　一方、受信機２１では、制御部２５にて、図９に示す路面状態判別処理を行う。この処理は、所定の制御周期ごとに実行される。
　まず、ステップＳ２００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２４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２５が取り込むことによって行われる。データ通信部２４がデータ受信を行っていないときには、制御部２５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Ｓ２１０に進み、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Ｓ２２０に進み、受信していなければ受信するまでステップＳ２００、Ｓ２１０の処理が繰り返される。
　そして、ステップＳ２２０に進み、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２５ａ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、今回特徴量と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Ｓ１６０において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。
　以上説明したようにして、本実施形態にかかるタイヤ装置１００により、車両の走行路面の路面状態を判別することができる。このような路面状態の判別を行うに際し、車速が判定閾値を超えている場合には、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。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。また、車速が判定閾値以下のときには、路面状態の変化の有無を判定しないようにし、タイヤ３が１回転する毎に路面データを送信するようにしている。これにより、車速が判定閾値以下の場合には、路面データを高頻度で車体側システム２に伝えつつ、路面状態の変化時のみに路面データの送信を行う場合よりも省電力化を実現することが可能となる。
　また、タイヤ装置１００は、タイヤ側装置１の制御部１１にサポートベクタを保存するためのサポートベクタ保存部を備えないで済むため、タイヤ３内の制御部１１の省メモリ化を図ることもできる。
　さらに、タイヤ側装置１の制御部１１による類似度計算のデータ処理については、今回特徴量と前回特徴量とに対してのみ行えば良く、今回特徴量と全サポートベクタとの類似度計算については車体側システム２で行えば良い。このため、更にタイヤ３内の制御部１１でのメモリの消費量を抑えることが可能となり、省メモリ化を実現することが可能となる。
　よって、タイヤ３内の制御部１１の省メモリおよび省電力を実現できるタイヤ側装置１およびそれを含むタイヤ装置１００と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。
　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ようにしたが、必ずしも１回転前の特徴量のみである必要はない。すなわち、特徴量保存部１１ｂにタイヤ３の過去の回転時の特徴量（以下、過去特徴量という）として前回特徴量を保存するのに限らず、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しても良い。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しても良い。ただし、省メモリの観点からは、できるだけ少ない数の特徴量を保存させるだけにする方が好ましい。
　また、上記実施形態では、振動検出部を加速度取得部１０によって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。
　また、路面状態の変化が有ったときに、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。
　また、上記実施形態では、車体側システム２に備えられる受信機２１の制御部２５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。
　さらに、上記実施形態では、車速が判定閾値以下のときには、タイヤ３が１回転する毎に路面データを送信するようにしたが、これも一例を挙げたに過ぎない。つまり、車速が判定閾値以下の場合には、路面状態の変化の有無を判定することが消費電力の増加原因になっているのであり、この判定を行わないようにして路面データを送信するのであれば、送信間隔については任意に設定できる。例えば、タイヤ３が複数回転する毎に１回もしくは複数回、路面データを送信するようにしても良い。
　また、上記実施形態では、車速推定部１１ｄは、加速度取得部１０の検出信号に基づいて車速を推定している。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、車体側システム２からもタイヤ側装置１にデータ送信が行える双方向通信を可能とし、車体側システム２から車速に関するデータを送信させ、そのデータに基づいて車速推定部１１ｄで車速を推定することもできる。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

Claims (6)

  1. 　車両に備えられるタイヤ（３）に取り付けられ、前記車両の走行路面の路面状態を判別するタイヤ装置に用いられるタイヤ側装置であって、
    　前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１０）と、
    　前記タイヤの１回転中における前記検出信号の特徴量を抽出する特徴量抽出部（１１ａ）を有する制御部（１１）と、
    　前記特徴量抽出部で抽出された特徴量を含む路面データを送信する送信部（１２）と、を有し、
    　前記制御部は、
    　前記特徴量抽出部で抽出された過去の前記特徴量を過去特徴量として保存する特徴量保存部（１１ｂ）と、
    　前記特徴量抽出部で前記タイヤの今回の回転時に抽出された前記特徴量を今回特徴量として、該今回特徴量と前記特徴量保存部に保存された前記過去特徴量とに基づいて、路面状態の変化の有無を判定すると共に、該路面状態の変化が有ると前記送信部より前記今回特徴量を含む前記路面データの送信を行わせる変化判定部（１１ｃ）と、
    　前記車両の車速を推定する車速推定部（１１ｄ）と、
    　前記変化判定部により前記路面状態の変化の有無を判定して前記変化判定部にて前記路面状態が変化したことが判定されたときに前記送信部より前記路面データの送信を行わせるか、前記変化判定部により前記路面状態の変化の有無を判定することなく前記路面データの送信を行わせるかの切り替えを、前記車速推定部で推定された車速に基づいて行うアルゴリズム切替部（１１ｅ）と、を備えているタイヤ側装置。
  2. 　前記アルゴリズム切替部は、判定閾値を記憶しており、前記車速が前記判定閾値以下のときには、前記変化判定部により前記路面状態の変化の有無を判定することなく前記路面データの送信を行わせ、前記車速が前記判定閾値を超えているときには、前記変化判定部により前記路面状態の変化の有無を判定して、前記変化判定部にて前記路面状態が変化したことが判定されたときに、前記送信部より前記路面データの送信を行わせる、請求項１に記載のタイヤ側装置。
  3. 　前記アルゴリズム切替部は、前記判定閾値として、前記タイヤの１回転毎に前記変化判定部による前記路面状態の変化の有無を判定するときの必要電力と、前記変化判定部により前記路面状態の変化の有無を判定することなく前記路面データの送信を行わせるときの必要電力とが等しくなる車速を記憶している、請求項２に記載のタイヤ側装置。
  4. 　前記変化判定部は、前記今回特徴量と前記過去特徴量との類似度を演算し、該類似度に基づいて前記路面状態が変化したことを判定する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤ側装置。
  5. 　前記特徴量抽出部が抽出する前記特徴量は、前記検出信号の時間軸波形の特徴ベクトルにて表される請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤ側装置。
  6. 　前記制御部を第１制御部とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のタイヤ側装置と、
    　前記送信部から送信された前記今回特徴量を含む前記路面データを受信する受信部（２１）と、前記受信部で受信した前記路面データに基づいて前記路面状態を判別する第２制御部（２５）と、を有する車体側システム（２）と、を有し、
    　前記第２制御部は、前記路面状態の種類ごとに前記特徴量のサポートベクタを保存したサポートベクタ保存部（２５ａ）と、前記路面データに含まれる前記今回特徴量と前記サポートベクタ保存部に保存された前記サポートベクタとに基づいて前記路面状態の判別を行う状態判別部（２５ｂ）と、を備えている路面状態判別装置。
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