JP6281346B2 - 路面状況推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

従来より、タイヤトレッドの裏面に加速度センサを埋設し、加速度センサの検出信号に基づいて路面状況、例えばアスファルト路、雪路、凍結路などの状況を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、加速度センサをタイヤトレッドの裏面に埋設すると、タイヤ回転に伴ってタイヤトレッドのうち加速度センサの配置箇所と対応する部分が路面に接地しているときに、加速度センサの検出信号に路面状況に応じた振動成分が重畳される。このため、従来では、タイヤトレッドのうち加速度センサの配置箇所と対応する部分が路面に接地しているときの振動の周波数成分を解析することで、路面状況を推定している。

特開２０１１−２４２３０３号公報

しかしながら、タイヤ摩耗が発生した場合に、単に振動の周波数解析を行っただけでは路面状況を的確に推定できないという問題がある。例えば、タイヤ路面間の摩擦係数が下がったことを路面接地中に検出信号に重畳される高周波成分が高くなることに基づいて検出するが、タイヤ摩耗が発生した場合にも高周波成分が高くなる。このような状況では、高周波成分が高くなった要因がタイヤ摩耗であるのか、路面摩擦係数（以下、μという）が小さな低μ路面を走行しているためであるのか切り分けできない。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤ摩耗を加味して、より的確に路面状態を推定する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。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明における路面状況推定装置は、タイヤ側装置（１）と車両側装置（２）とを有した構成とされており、
タイヤ側装置は、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、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、検出信号に基づいて、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接地区間抽出部（１７）、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高周波レベル算出部（１８）、累積のタイヤ回転数をカウントする回転数カウント部（１９ａ）および累積のタイヤ回転数に基づいて高周波成分のレベルを補正するレベル補正部（１９ｂ）を有する信号処理部（１３）と、レベル補正部による補正後の高周波成分のレベル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、を有し、
車両側装置は、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（２１）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（２２）と、を有し、
回転数カウント部は、接地区間抽出部による接地区間の抽出回数をタイヤ回転数としてカウントすることを特徴としている。

このような構成の路面状態推定装置では、タイヤ側装置においてタイヤの磨耗状態に応じて高周波成分のレベルを補正し、その補正後の高周波成分のレベルを路面状況データとして車両側装置に伝えている。このため、高周波成分のレベルが大きくなった要因が低μ路面を走行しているためなのかタイヤ磨耗のためなのかを切り分けることが可能となり、タイヤ磨耗を原因として路面状況を誤って推定することを抑制できる。したがって、タイヤ磨耗を加味して、より的確に路面状況を推定することが可能な路面状況推定装置とすることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる路面状況推定装置１００の全体のブロック構成を示した図である。 タイヤ側装置１が取り付けられたタイヤ３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１１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１１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１１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１３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１８３ａでの充電の様子を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜５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、つまりタイヤ接線方向（図２中の矢印Ｘの方向）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（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、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（つまり、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）を抽出している。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接地区間抽出部１７、高周波レベル算出部１８、回転数カウント部１９ａおよびレベル補正部１９ｂを備えている。

接地区間抽出部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高周波レベル算出部１８に伝える。また、接地区間抽出部１７は、送信機１４に対して高周波レベル算出部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、具体的に接地区間抽出部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。接地区間抽出部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。接地区間抽出部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、接地区間抽出部１７は、第１、第２ピーク値のタイミングを高周波レベル算出部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、接地区間抽出部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高周波レベル算出部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、接地区間抽出部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。これにより、送信機１４より、高周波レベル算出部１８の算出結果をレベル補正部１９ｂで補正した補正後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。

高周波レベル算出部１８は、接地区間抽出部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。そして、高周波レベル算出部１８は、その算出結果をレベル補正部１９ｂに伝え、レベル補正部１９ｂによる補正後算出結果を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４（ａ）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４（ｂ）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、つまり振動発電素子１１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、高周波レベル算出部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、接地区間抽出部１７は、振動発電素子１１の検出信号（出力電圧）を入力し、検出信号の解析結果に基づいて高周波レベル算出部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、接地区間抽出部１７は、接地パルス検出部１７１を有し、この接地パルス検出部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、接地パルス検出部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、接地パルス検出部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接地パルス検出部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。

高周波レベル算出部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高周波成分抽出手段に相当する。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、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（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回ずつ試行している（試行回数Ｎ＝３）。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、接地パルス検出部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。

回転数カウント部１９ａは、タイヤ回転数をカウントしている。タイヤ磨耗はタイヤの使用量に対応していることから、タイヤ回転数はタイヤ磨耗を表すパラメータとなる。このため、回転数カウント部１９ａによってタイヤ磨耗の状態を表すパラメータとなるタイヤ回転数をカウントしている。例えば、上記した接地区間抽出部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、接地区間抽出部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。

レベル補正部１９ｂは、タイヤ磨耗の状態に応じて高周波レベル算出部１８での算出結果、つまり積分電圧値を補正することで、タイヤ磨耗を加味した補正後の積分電圧値とし、それを路面状況データとして送信機１４に送る。具体的には、タイヤ磨耗時にはタイヤ３と路面との間の摩擦係数が下がり、接地区間中における検出信号の周波数成分がタイヤ未磨耗時よりも高くなる。このため、タイヤ磨耗時には、高周波レベル算出部１８で算出された積分電圧値がタイヤ未磨耗時と比較して大きくなる。したがって、例えば、レベル補正部１９ｂでは、高周波レベル算出部１８で算出された積分電圧値に対して１以下の補正係数を掛けることで積分電圧値を補正している。

補正係数については、一定値としても良いがタイヤ磨耗量に応じて可変となる値にすると好ましい。タイヤ磨耗の状態に対するタイヤ３と路面とのグリップ状態の関係はタイヤ３の種類などによって異なっているため、タイヤ３の種類に応じて多少異なるものの、基本的にはタイヤ磨耗量が多くなるほどタイヤ３と路面とのグリップが低下するという関係を有している。このため、タイヤ回転数の累積カウントが大きくなるほど補正係数を小さくするように補正係数を可変にすると良い。

例えば、累積カウントがタイヤ３の保証走行距離と対応する値になるまでは補正係数を１とし、保証走行距離と対応する値が超えたときから補正係数を１未満の値となるようにしたり、保証走行距離にかかわらず累積カウントが多くなるほど補正係数を小さくしても良い。

このようにして、レベル補正部１９ｂにてタイヤ磨耗に応じて高周波レベル算出部１８での算出結果が補正されると、この補正後算出結果が路面状況データとして送信機１４に伝えられる。

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、振動発電素子１１の接地終了時に接地区間抽出部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。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。

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（ＩＤ情報）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るられると好ましい。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と路面状況推定部２２とを備えた構成とされており、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で、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、受信するたびに路面状況推定部２２に逐次出力される。

路面状況推定部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、路面状況推定部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。

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（Controller Area Network）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制御用の電子制御装置（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。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り、消費電力の低減を図ると共に周波数解析用の部品を削減することが可能となる。したがって、コスト削減を図ることができる。

そして、タイヤ側装置１では、タイヤ３の磨耗状態に応じて高周波成分のレベルを補正し、その補正後の高周波成分のレベルを路面状況データとして車両側装置２に伝えるようにしている。このため、高周波成分のレベルが大きくなった要因が低μ路面を走行しているためなのかタイヤ磨耗のためなのかを切り分けることが可能となり、タイヤ磨耗を原因として路面状況を誤って推定することを抑制できる。したがって、タイヤ磨耗を加味して、より的確に路面状況を推定することが可能な路面状況推定装置１００とすることが可能となる。

また、信号処理回路部１３では、振動発電素子１１の検出信号をハイパスフィルタ部１８１に通過させることで高周波成分を抽出したのち、整流後、振動発電素子１１の接地終了時までコンデンサ１８３ａに充電して積分電圧値を得るようにしている。このように、信号処理回路部１３のうち接地パルス検出部１７１以外の部分についてはアナログ回路主体で構成できるため、低コスト、省スペースな回路で信号処理を行うことができる。また、タイヤ側装置１は路面状況データとしてコンデンサ１８３ａによる積分電圧値を送信すれば良いため、タイヤ側装置１から車両側装置２への送信データ量を大幅に減らすことが可能となり、より消費電力を低減できる。したがって、タイヤ側装置１に備える振動発電素子１１の小型化が図れるなど、タイヤ側装置１の小型化が可能となって、よりタイヤ３内への搭載を容易に行うことが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

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（電子制御装置）で演算されたものをＣＡＮ通信を通じて取得すれば良い。

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。

１…タイヤ側装置、２…車両側装置、３…タイヤ、１１…振動発電素子、１２…電力供給回路、１３…信号処理回路部、１４…送信機、１５…整流回路、１６…蓄電回路、１７…接地区間抽出部、１８…高周波レベル算出部、２１…受信機、２２…路面状況推定部、３１…トレッド、１００…路面状況推定装置、１７１…接地パルス検出部、１７２…スイッチ、１７３…インバータ、１７４…スイッチ、１８１…ハイパスフィルタ部、１８２…整流部、１８３…積分部

Claims (2)

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、
   前記検出信号に基づいて、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接地区間抽出部（１７）、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高周波レベル算出部（１８）、累積のタイヤ回転数をカウントする回転数カウント部（１９ａ）および前記累積のタイヤ回転数に基づいて前記高周波成分のレベルを補正するレベル補正部（１９ｂ）を有する信号処理部（１３）と、
   前記レベル補正部による補正後の高周波成分のレベル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、
   前記回転数カウント部は、前記接地区間抽出部による前記接地区間の抽出回数を前記タイヤ回転数としてカウントすることを特徴とする路面状況推定装置。
2. 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、
   前記検出信号に基づいて、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接地区間抽出部（１７）、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高周波レベル算出部（１８）、累積のタイヤ回転数をカウントする回転数カウント部（１９ａ）および前記累積のタイヤ回転数に基づいて前記高周波成分のレベルを補正するレベル補正部（１９ｂ）を有する信号処理部（１３）と、
   前記レベル補正部による補正後の高周波成分のレベル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、
   前記接地区間抽出部は、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の接地開始時に発生する前記高周波成分の第１ピーク値もしくは接地終了時に発生する前記高周波成分の第２ピーク値を検出し、前記第１ピーク値もしくは前記第２ピーク値をとった回数を前記タイヤ回転数としてカウントすることを特徴とする路面状況推定装置。

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