JP2004359119A - 車輪−車体間通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、車体の定位置に設けられる車体側通信装置との間において通信を行うシステムにおいて、信号の送受信のタイミングを適正化する。
【解決手段】車輪１８には通信装置５４を車輪と共に回転させられる状態で設け、車体にはそれの定位置に通信装置６２を設ける。その通信装置６２は、車輪速度センサ９０により検出された車輪の回転位置に応じた送信タイミングで通信装置５４に信号を送信する。これにより、通信装置５４の受信状態が良好である場合に選択的に通信装置６２が送信を行うことが可能となる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行う技術に関するものであり、特に、車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、車体の定位置に設けられる車体側通信装置との間において通信を行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムが既に知られている。さらに、このシステムの一形式として、車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを用いることにより、車輪と車体との間において通信を行う形式も既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０９９１４号公報
この特許文献１に記載のシステムは、車輪に設けられる送信手段と、車体に設けられる受信手段とを含むように構成されている。送信手段は、車輪のタイヤ空気圧を検出してそれを表す信号を送信する。これに対し、受信手段は、その送信手段からの信号を受信してタイヤ空気圧を得る。
【０００４】
この従来のシステムは、さらに、車体に設けられる車輪速度センサと、車体に設けられる判定手段とを含むように構成される。車輪速度センサは、車輪と共に回転する回転体をそれに近接した定位置において検出することにより、車輪速度を検出する。これに対し、判定手段は、その車輪速度センサからの信号を受けて車輪のタイヤ空気圧状態を判定する。
【０００５】
この従来のシステムは、さらに、車体においてそれら車輪速度センサと判定手段とを互いに電気的に接続する信号配線を含むように構成される。そして、このシステムにおいては、その信号配線が、送信手段が送信した信号を受信手段が受信するためのアンテナとして機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した形式の通信システムにおいては、一般に、車輪側通信装置と車体側通信装置との相対位置関係が車輪の回転に伴って周期的に変化する。この相対位置関係の周期的変化は、それら通信装置間の受信状態の周期的変化を招来する。この問題は、各通信装置が、送信または受信する信号に関して指向性（例えば、アンテナの指向性）を有することや、それら通信装置間の距離が短くなったり長くなったりすることや、電波の伝播経路が変化すること、あるいは通信装置間の障害物の一時的存在が原因であると考えられる。
【０００７】
そのため、この形式の通信システムにおいては、従来、受信状態が良好である状態と不良である状態とに交互に変化することを前提にして、送受信のための信号処理が設計されていた。
【０００８】
しかし、受信状態が不良である場合に信号の送受信を行うことは基本的に無駄であり、少なくとも受信状態が良好である場合に信号の送受信を行えば足りる。
また、受信状態が不良である場合に信号の送受信を行うことをできる限り回避すれば、各通信装置の実際の受信率が向上する。
【０００９】
このような知見に基づき、本発明は、車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、車体の定位置に設けられる車体側通信装置との間において通信を行う技術において、信号の送受信のタイミングを適正化することを課題としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
（１） 車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムであって、
前記車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、前記車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを含み、かつ、その車体側通信装置は、前記車輪の回転位置に応じた車体側送信タイミングで前記車輪側通信装置に信号を送信する車輪−車体間通信システム。
【００１１】
前述のように、車輪側通信装置と車体側通信装置との一方が他方から信号を受信する受信状態は車輪の回転に伴って周期的に変化する。そして、その受信状態の変化と車輪の回転位置の変化との間に規則性があり、受信状態は、車輪の実際の回転位置が特定の回転位置に一致するときに良好となる。
【００１２】
このような知見に基づき、本項に係る通信システムにおいては、車体側通信装置が車輪側通信装置に向かって信号を送信しようとする際には、車体側通信装置が、車輪の回転位置に応じた車体側送信タイミングで車輪側通信装置に信号を送信する。
【００１３】
したがって、この通信システムによれば、車輪側通信装置の受信状態が不良である場合に車体側通信装置の送信を回避可能となり、ひいては、車輪側通信装置の実際の受信率を向上させることが容易となる。受信率が向上すれば、例えば、１つの情報を伝達するために送信することが必要な信号のフレーム数（同じ信号を反復的に送信する回数）、その信号を構成するビットの数等が節減され、ひいては、各通信装置の節電につながる。
【００１４】
なお付言すれば、本項および下記の各項における「送信タイミング」は、時間によって表現することは不可欠ではなく、例えば、時間に関連付けられる他の物理量として、車輪の回転位置、車輪の回転角度等を用いて表現することが可能である。
（２） さらに、
前記車輪の回転位置を検出する回転位置検出装置と、
その回転位置検出装置により検出された回転位置と、前記車体側通信装置と前記車輪側通信装置との一方が他方から受信した信号のレベルである受信信号レベルとの関係に基づいて前記車体側送信タイミングを決定する車体側送信タイミング決定装置とを含む（１）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００１５】
この通信システムにおいては、車輪の回転位置の検出値と、車体側通信装置と車輪側通信装置との一方が他方から受信した信号のレベルである受信信号レベルとの関係に基づいて車体側送信タイミングが決定される。
【００１６】
したがって、この通信システムによれば、車輪の回転位置と受信信号レベルとの実際の関係を考慮して車体側送信タイミングを正しく決定することが可能となる。
（３） 前記車体側送信タイミング決定装置が、
前記受信信号レベルを、前記回転位置検出装置により検出された複数の回転位置に関連付けてそれぞれ取得するレベル取得部を含み、かつ、それら複数の回転位置にそれぞれ関連付けて取得された複数の受信信号レベルの分布に基づいて前記車体側送信タイミングを決定するものである（２）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００１７】
この通信システムにおいては、車輪の複数の回転位置にそれぞれ関連付けて取得された複数の受信信号レベルの分布に基づいて車体側送信タイミングが決定される。
【００１８】
したがって、この通信システムによれば、それら取得された複数の受信信号レベルのうちの実質的な最高値が取得された車輪の回転位置を考慮して車体側送信タイミングを決定することが可能となる。
（４） 前記レベル取得部が、前記車輪の回転速度が基準値以下である状態と、前記車輪の回転速度が一定に維持される状態との少なくとも一方において前記受信信号レベルを前記回転位置に関連付けて取得するものである（３）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００１９】
車体側通信装置は定位置において信号を送信するのに対し、車輪側通信装置は車輪と共に回転しながらその信号を受信する。そのため、車輪の回転位置と受信信号レベルとの関係を取得するためにそれら車体側通信装置と車輪側通信装置との間で行われる送受信中、車輪の回転速度が過大であると、車輪が同じ回転位置に停留する時間が過小となって、受信信号レベルを表す時系列データのうち、車輪の１つの回転位置における真の受信信号レベルを正しく反映する部分が過小となる。このことは、受信信号レベルの取得精度の低下につながる。
【００２０】
また、車輪の回転位置と受信信号レベルとの関係を取得するためにそれら車体側通信装置と車輪側通信装置との間で行われる送受信中、車輪の回転速度が一定に保たれる場合の方が変動する場合より、受信信号レベルの取得値が真の値を反映する精度が安定する。
【００２１】
このような知見に基づき、本項に係る通信システムにおいては、車輪の回転速度が基準値以下である状態と、車輪の回転速度が一定に維持される状態との少なくとも一方において受信信号レベルが車輪の回転位置に関連付けて取得される。
（５） 前記車体側送信タイミング決定装置が、さらに、
前記複数の回転位置に関連付けてそれぞれ取得された複数の受信信号レベルのうちの実質的な最高値が取得された回転位置を前記車輪側通信装置にとっての最適受信位置として決定する位置決定部と、
その決定された最適受信位置に前記車輪の実際の回転位置が実質的に一致するときに前記車輪側通信装置が前記車体側通信装置から信号を受信するように前記車体側送信タイミングを決定するタイミング決定部とを含む（３）または（４）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００２２】
この通信システムによれば、車輪側通信装置が車体側通信装置から信号を実質的な最良状態で受信する最適受信位置が決定される。さらに、その決定された最適受信位置に車輪の実際の回転位置が実質的に一致するときに車輪側通信装置が車体側通信装置から信号を受信するように車体側送信タイミングが決定される。
【００２３】
その結果、この通信システムによれば、車輪側通信装置が車体側通信装置から信号を実質的な最良状態で受信するように車体側送信タイミングを適正化することが可能となる。
（６） 前記車体側送信タイミングが、前記車体側通信装置に送信を開始させる送信開始指令を発令するタイミングを意味しており、
前記タイミング決定部が、前記送信開始指令が発令された時期からそれに応答して前記車体側通信装置が実際に信号を出力する時期までの時間である送信応答時間の長さと前記車輪の回転速度との少なくとも一方に基づいて前記車体側送信タイミングを決定するものである（５）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００２４】
車体側通信装置に送信を開始させることが必要である場合、その送信開始のための指令である送信開始指令が発令される。したがって、前記（５）項に係る通信システムにおける「車体側送信タイミング」という用語は、車体側通信装置に送信を開始させる送信開始指令を発令するタイミングを意味するように定義することが可能である。
【００２５】
その送信開始指令が発令されると、それに応答して車体側通信装置は信号を出力することになるのであるが、信号処理の関係上、その送信開始指令が発令された直後に信号が出力されるのではなく、送信開始指令の発令時からの遅れを伴って信号が出力される場合がある。
【００２６】
この場合、そのような応答遅れが存在するにもかかわらず、車輪側通信装置が車体側通信装置から信号を実質的な最良状態で受信する最適受信位置に車輪の実際の回転位置が一致するときにちょうど送信開始指令を発令すると、車体側通信装置から実際に出力された信号が車輪側通信装置に到達したときに車輪の実際の回転位置が最適受信位置からずれてしまう。
【００２７】
このように、車体側通信装置から実際に出力された信号が車輪側通信装置に到達したときにおける車輪の実際の回転位置（以下、「受信時回転位置」という。
）は、車体側通信装置の応答遅れによる影響を受けるのである。
【００２８】
さらに、それら受信時回転位置と最適受信位置とのずれ量は、車輪の回転速度による影響を受ける。
【００２９】
以上説明した知見に基づき、本項に係る通信システムにおいては、送信開始指令が発令された時期からそれに応答して車体側通信装置が実際に信号を出力する時期までの時間である送信応答時間の長さと車輪の回転速度との少なくとも一方に基づき、車体側送信タイミング、すなわち、送信開始指令を発令すべきタイミングが決定される。
【００３０】
したがって、この通信システムによれば、送信のための応答遅れの存在にもかかわらず、適正な時期に車体側通信装置が実際に送信を開始することが可能となる。
（７） 前記車輪側通信装置が、前記車輪の回転位置に応じた車輪側送信タイミングで前記車体側通信装置に信号を送信する（１）ないし（６）項のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
【００３１】
この通信システムによれば、車体側通信装置から車輪側通信装置への送信のタイミングのみならず、車輪側通信装置から車体側通信装置への送信のタイミングも、車輪の回転位置との関係において適正化することが可能となる。
（８） さらに、
前記車体側通信装置が前記車体側送信タイミングで送信した信号を前記車輪側通信装置が実際に受信した実受信タイミングに基づき、その信号に応答して前記車輪側通信装置が前記車体側通信装置に信号を送信すべき前記車輪側送信タイミングを決定する車輪側送信タイミング決定装置を含む（７）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００３２】
この通信システムにおいては、車体側通信装置が車体側送信タイミングで送信した信号を車輪側通信装置が実際に受信した実受信タイミングを利用することにより、車輪側通信装置が車体側通信装置に信号を送信すべき車輪側送信タイミングが決定される。
【００３３】
したがって、この通信システムによれば、実受信タイミングとの時期的な相対関係を考慮しつつ車輪側送信タイミングを決定することが容易となる。
（９） 前記車輪側送信タイミングが、前記車輪側通信装置に送信を開始させる送信開始指令を発令するタイミングを意味しており、
前記車輪側送信タイミング決定装置が、前記車輪の実際の回転位置が最後に前記最適受信位置にあった時期と、前記車輪が１回転するための時間と、前記送信開始指令が発令された時期からそれに応答して前記車輪側通信装置が実際に信号を出力する時期までの時間である送信応答時間の長さとに基づいて前記車輪側送信タイミングを決定するタイミング決定部を含む（８）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００３４】
車輪の実際の回転位置が最後に最適受信位置にあった時期と、車輪が１回転するための時間とが判明すれば、車輪の実際の回転位置が次に最適送信位置（これは、前記最適受信位置と同位相であるが、その位置における車輪側通信装置が受信ではなく送信を行うことから、最適送信位置と称する。）に一致する時期が計算できる。
【００３５】
さらに、この時期と、送信開始指令が発令された時期からそれに応答して車輪側通信装置が実際に信号を出力する時期までの時間である送信応答時間の長さとが判明すれば、車輪側送信タイミングすなわち送信開始指令を発令すべきタイミングが計算できる。
【００３６】
以上説明した知見に基づき、本項に係る通信システムが提案されたのである。
（１０） 前記車輪側送信タイミング決定装置が前記車体に設けられ、かつ、その車輪側送信タイミング決定装置が、前記車体側送信タイミングで前記車体側通信装置から送信される主信号に付随して、前記決定された車輪側送信タイミングを表す副信号を前記車輪側通信装置に送信する副信号送信部を含む（９）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００３７】
この通信システムによれば、車輪側送信タイミングの決定を車輪側において行わずに済むこととなり、信号処理に関する車輪側の負担を軽減することが容易となる。
（１１） 車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムであって、
前記車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、前記車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを含み、かつ、前記車輪側通信装置は、前記車輪の回転位置に応じた車輪側送信タイミングで前記車体側通信装置に信号を送信する車輪−車体間通信システム。
【００３８】
この通信システムによれば、前記（１）項に係る通信システムに準じて、車輪側通信装置から車体側通信装置への信号送信が、車輪の回転位置に応じた車輪側送信タイミングで行われ、その結果、車輪側送信タイミングが適正化される。
（１２） さらに、
前記車輪の回転位置を検出する回転位置検出装置と、
その回転位置検出装置により検出された回転位置と、前記車体側通信装置と前記車輪側通信装置との一方が他方から受信した信号のレベルである受信信号レベルとの関係に基づいて前記車輪側送信タイミングを決定する車輪側送信タイミング決定装置とを含む（１１）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００３９】
この通信システムによれば、前記（２）項に係る通信システムと同様な原理に従い、車輪の回転位置と受信信号レベルとの実際の関係を考慮して車輪側送信タイミングを正しく決定することが可能となる。
（１３） 前記車輪側送信タイミング決定装置が、
前記受信信号レベルを、前記回転位置検出装置により検出された複数の回転位置に関連付けてそれぞれ取得するレベル取得部を含み、かつ、それら複数の回転位置にそれぞれ関連付けて取得された複数の受信信号レベルの分布に基づいて前記車輪側送信タイミングを決定するものである（１２）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００４０】
この通信システムによれば、前記（３）項に係る通信システムと同じ原理に従い、取得された複数の受信信号レベルのうちの実質的な最高値が取得された車輪の回転位置を考慮して車輪側送信タイミングを決定することが可能となる。
（１４） 前記回転位置検出装置が、
前記車輪と共に回転する回転体であって複数の被検出位置がそれと同心の一円周に沿って等間隔で並んだものと、
前記車体の定位置に設けられた検出具であって前記複数の被検出位置の通過を個別に検出するものとを含む（２）ないし（６）および（１２）項のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
（１５） 前記検出具が、前記車輪の角速度を車輪速度として検出する車輪速度センサである（１４）項に記載の車輪−車体間通信システム。
【００４１】
この通信システムによれば、同じ車輪速度センサを、車輪速度の検出と、車体側通信装置と車輪側通信装置との少なくとも一方の送信タイミングの決定との双方に用いることが可能となり、別個独立の２つのセンサを用いる場合に比較し、車両全体としての部品点数および装置コストを節減することが容易となる。
（１６） 前記車輪が、タイヤがホイールに装着されて構成されており、
当該車輪−車体間通信システムが、さらに、前記車輪に設けられ、前記タイヤの状態量を検出するタイヤ状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信装置が、そのタイヤ状態量センサにより検出されたタイヤ状態量を表す信号を前記車体側通信装置に送信するものである（１）ないし（１５）項のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
【００４２】
本項における「タイヤ状態量」としては、例えば、タイヤの空気圧、タイヤと路面との間に作用するタイヤ作用力（前後力、横力、上下力等）、タイヤの変形量、タイヤの温度等がある。
（１７） 前記車体側通信装置から前記車輪側通信装置に送信される信号が、前記車輪に関連する情報を表す信号を車輪側通信装置から車体側通信装置に送信することを要求する要求信号を含む（１）ないし（１６）項のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
（１８） 前記車体側通信装置から前記車輪側通信装置に送信される信号が、前記車輪側通信装置により消費されるべき電気エネルギを発生させる電気エネルギ信号を含む（１）ないし（１６）項のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
【００４３】
この通信システムによれば、車輪側通信装置の作動に必要な電源を車輪側に設けずに済む。
【００４４】
なお付言すれば、本項における「電気エネルギ信号」は、それ自体（例えば、電磁波等、物理的存在自体）で車輪側通信装置にとって意味があるのに対し、前記（１７）項における「要求信号」は、それ自体では車輪側通信装置にとって意味がなく、その要求信号によって表される情報（内容）が車輪側通信装置にとって意味を有する。
（１９） 車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムであって、
前記車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、前記車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを含み、かつ、それら車輪側通信装置と車体側通信装置との少なくとも一方は、前記車輪の回転位置に応じた送信タイミングで他方の通信装置に信号を送信する車輪−車体間通信システム。
【００４５】
このシステムによれば、前記（１）項に係るシステムと前記（１１）項に係るシステムとの少なくとも一方と基本的に同じ原理に従い、基本的に同じ作用効果を実現することが可能である。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態の一つを図面に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
図１には、本発明の一実施形態に従う車輪−車体間通信システム（以下、単に「システム」という。）が平面図で示されている。このシステムは、左右の前輪ＦＬ，ＦＲと、左右の後輪ＲＬ，ＲＲとが車体に支持されて構成された車両に搭載されている。このシステムは、４つの車輪１８にそれぞれ配置された４つの検出ユニット１０と、車体に配置された処理装置１２とを備えている。
【００４８】
このシステムは、それら４つの検出ユニット１０と処理装置１２との間において無線で双方向通信を行うことにより、４つの車輪１８のそれぞれに関するタイヤ状態量を遠隔的に監視するために設けられている。
【００４９】
図２に示すように、各車輪１８は、タイヤ２０がホイール２２に装着されて構成されている。タイヤ２０内には空気が圧力下に封入されている。本実施形態においては、検出ユニット１０がホイール２２に装着されている。検出ユニット１０は、後述の複数の部品が共通のハウジング内に収容されて構成されている。
【００５０】
図３には、検出ユニット１０のハードウエア構成がブロック図で表されている。検出ユニット１０は、タイヤ状態量センサとして、タイヤ２０の空気圧を直接に検出する圧力センサ３０と、タイヤ２０の温度を検出する温度センサ３２と、タイヤ２０と路面との間に作用するタイヤ作用力を検出する力センサ３４とを備えている。
【００５１】
なお、力センサ３４を備えるように検出ユニット１０を構成することは不可欠ではない。また、タイヤ２０に関する他の物理量を検出するセンサを検出ユニット１０に付加することが可能である。
【００５２】
図３に示すように、検出ユニット１０は、さらに、コンピュータ４０を備えている。コンピュータ４０は、よく知られているように、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とＲＡＭ４６とを含むように構成されている。このコンピュータ４０に、上述の各種センサ３０，３２，３４と、送受信機５０およびバッテリ（電源の一例）５２とが接続されている。送受信機５０は、アンテナ５４を介して、外部に対する信号（電波）の送受信を行う。バッテリ５２は、消耗しても充電されない交換式である。
【００５３】
図１に示すように、処理装置１２は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）６０と、各車輪１８ごとの検出ユニット１０用のアンテナ５４に近接してそれぞれ配置された４つのアンテナ６２とを備えている。
【００５４】
図４に示すように、ＥＣＵ６０は、コンピュータ７０を含むように構成されている。このコンピュータ７０も、検出ユニット１０用のコンピュータ４０と同様に、ＣＰＵ７２とＲＯＭ７４とＲＡＭ７６とを含むように構成されている。処理装置１２は、さらに、４つのアンテナ６２にそれぞれ接続される４つの送受信機７８をＥＣＵ６０に接続された状態で備えている。ＥＣＵ６０にはバッテリ８０が接続されている。このバッテリ８０は、検出ユニット１０用のバッテリ５２とは異なり、消耗すれば充電される充電式とされている。
【００５５】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、入力装置８２と表示器８４とが接続されている。入力装置８２は、車両の運転者による操作に応じて、情報をデータ化して取り込むために使用される。これに対し、表示器８４は、出力装置の一例であり、必要な情報を可視化して画面上に表示する。なお、出力装置の別の例は、情報を聴覚的に出力するブザーである。
【００５６】
本実施形態においては、それら入力装置８２と表示器８４とが互いに連携させられていて、表示器８４に表示された情報に対して運転者が入力装置８２を介して情報を選択したり入力することが可能となっている。
【００５７】
図４に示すように、ＥＣＵ６０には、各車輪１８ごとに設けられた４つの車輪速度センサ９０が接続されている。各車輪速度センサ９０は、よく知られているように、図５に示すように、車体に、対応する車輪１８と共に回転するロータ９２に近接した定位置において装着されている。ロータ９２は、それの外周に複数の歯（同図の例においては、４８個）を車輪１８と同軸の一円周に沿って並んで備えている。車輪速度センサ９０は、ロータ９２の各歯の通過を電磁的に検出する電磁ピックアップである。車輪速度センサ９０は、ロータ９２の各歯が通過するごとに立ち上がるパルスとして電圧信号を発生させる。
【００５８】
各車輪速度センサ９０は、各車輪１８ごとに、ロータ９２と共同することにより、車輪１８の角速度を車輪速度として検出するという用途と、検出ユニット１０の送信タイミングおよび処理装置１２の送信タイミングを決定するという用途との双方に使用される。
【００５９】
図６には、ＥＣＵ６０用のＲＯＭ７４およびＲＡＭ７６の構成と検出ユニット１０用のＲＯＭ４４およびＲＡＭ４６の構成とがそれぞれ概念的に表されている。
【００６０】
図６の（ａ）に示すように、ＥＣＵ６０用のＲＯＭ７４には、図７にフローチャートで概念的に表されている同期送信プログラムが予め記憶されている。ＲＯＭ７４には、さらに、ＥＣＵ６０が送信開始指令を発した時期から、アンテナ６２から実際に信号が送信される時期までの送信時間Ｔ１の長さを表すデータも予め記憶されている。さらに、検出ユニット１０のコンピュータ４０が送信開始指令を発した時期から、アンテナ６２から実際に信号が送信される時期までの送信時間Ｔ２の長さを表すデータも予め記憶されている。
【００６１】
図８には、処理装置１２と検出ユニット１０との間における双方向通信の一例がタイムチャートで表されている。この例においては、ＥＣＵ６０が送信開始指令を発した時期から送信時間Ｔ１の経過後に、処理装置１２から実際に信号が送信される。その信号はその送信直後に検出ユニット１０によって受信される。検出ユニット１０のコンピュータ４０は、その受信時期から時間間隔Ｔ３の経過後、送信開始指令を発し、それから送信時間Ｔ２の経過後、検出ユニット１０から実際に信号が送信される。その信号はその送信直後に処理装置１２によって受信される。
【００６２】
図６の（ａ）に示すように、ＥＣＵ６０用のＲＡＭ７６には、検出ユニット１０の送信タイミングを定義するために使用される上述の時間間隔Ｔ３の長さを表すデータがテンポラリーに保存される位置と、処理装置１２の送信タイミングを計算するために使用される車輪速度ωを表すデータがテンポラリーに保存される位置とが設定されている。
【００６３】
時間間隔Ｔ３は、図７の同期送信プログラムの実行により、各車輪１８ごとに計算される。時間間隔Ｔ３を表す信号は、各車輪１８ごとに、処理装置１２から検出ユニット１０に転送される。車輪速度ωは、各車輪１８ごとに、対応する車輪速度センサ９０を用いて計算される。
【００６４】
これに対し、図６の（ｂ）に示すように、検出ユニット１０用のＲＯＭ４４には、図９にフローチャートで概念的に表されている同期送信プログラムが予め記憶されている。さらに、上記時間間隔Ｔ３の暫定値を表すデータも予め記憶されている。
【００６５】
また、検出ユニット１０用のＲＡＭ４６には、各車輪１８ごとに、処理装置１２から受信した信号により表される時間間隔Ｔ３の長さを表すデータがテンポラリーに保存される位置が設定されている。
【００６６】
図７の同期送信プログラムは、ＥＣＵ６０のコンピュータ７０により、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、車両の走行スイッチとしてのイグニションスイッチ（図示しない）が車両の使用者（例えば、運転者）によってＯＦＦからＯＮに操作された直後であるか否かが判定される。今回は、ＯＮに操作された直後ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちにこの同期送信プログラムの一回の実行が終了する。
【００６７】
これに対し、今回は、イグニションスイッチがＯＮに操作された直後であると仮定すれば、Ｓ１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２に移行する。このＳ２においては、各車輪１８ごとに、イグニションスイッチがＯＮに操作された直後から、車輪速度センサ９０がパルスを１つずつ発生させるごとに（すなわち、ロータ９２の歯を１つずつ検出するごとに）１ずつインクリメントする番号がパルス番号Ｐｎｍとして各パルスに割り当てられる。この割り当ては、イグニションスイッチがＯＮに操作された直後の車輪１回転中、行われる。
【００６８】
ここに、パルス番号Ｐｎｍは、本実施形態においては、１から４８までの数字によって表される。このパルス番号Ｐｎｍは、ロータ９２における各歯の位置を表し、ひいては、車輪１８の回転位置を表す。
【００６９】
また、パルス番号Ｐｎｍにおける「ｍ」は、該当する車輪１８の位置を表しており、例えば、１のときには左前輪ＦＬ、２のときには右前輪ＦＲ、３のときには左後輪ＲＬ、４のときには右後輪ＲＲをそれぞれ表す。
【００７０】
続いて、Ｓ３において、全車輪１８についてそれぞれ、処理装置１２と検出ユニット１０との間において双方向通信が試行される。本実施形態においては、処理装置１２が送信した信号を検出ユニット１０が受信すると、検出ユニット１０は、時間間隔Ｔ３の暫定値が経過するのを待って、何らかの信号（例えば、タイヤ圧Ｐの状態を表す信号）を送信するように設計されている。
【００７１】
その後、Ｓ４において、各車輪１８ごとに、処理装置１２が検出ユニット１０から受信した信号の電圧である受信電圧（これが「受信信号レベル」の一例である。）Ｅｎｍが取得される。この受信電圧Ｅｎｍは、パルス番号Ｐｎｍに対応する車輪回転位置において処理装置１２が受信した信号の電圧の高さを表す。また、受信電圧Ｅｎｍにおける「ｍ」の意味はパルス番号Ｐｎｍにおける「ｍ」の意味と同じである。
【００７２】
続いて、Ｓ５において、車速Ｖが検出されるとともに、その検出された車速Ｖが０より大きく、かつ、基準値Ｖ０（例えば、２０ｋｍ／ｈ）より小さいか否かが判定される。この条件が成立する場合には、Ｓ３およびＳ４の実行が繰り返されるのに対し、不成立である場合には、Ｓ３およびＳ４の実行が終了させられてＳ６に移行する。
【００７３】
ところで、Ｓ３およびＳ４は、車両が走行していて車輪１８が回転しているときに行われることが必要である。一方、処理装置１２が信号を送信してから、その信号に応答して検出ユニット１０が信号を送信し、そして、その信号を処理装置１２が受信するまでに時間がかかる。すなわち、１回の送受信（信号の見かけ上の１往復）を行うための時間が必要なのである。
【００７４】
この１回の送受信によって処理装置１２が受信電圧Ｅｎｍを取得する間、車輪回転位置がロータ９２の１歯分より大きい角度で変化しないことが、受信電圧Ｅｎｍと車輪回転位置（処理装置１２のアンテナ６２と検出装置１０のアンテナ５４との相対位置を反映する。）との関係を正しく把握するために望ましい。換言すれば、１回の送受信に必要な時間の長さが、車輪回転位置がロータ９２の１個歯分変化するための時間の長さに対して無視できるほどに短いことが望ましいのである。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、車速Ｖが０より大きく、かつ、基準値Ｖ０より小さい場合には、Ｓ５の判定がＹＥＳとなり、その後は、この判定がＮＯとなるまで、Ｓ３およびＳ４の実行が繰り返される。
【００７６】
図１０には、４つの車輪１８のうちのいずれかにつき、車輪１８が２回転する間、受信電圧Ｅｎがパルス番号Ｐｎに関連付けて取得された一例がグラフで概念的に表されている。このグラフの縦軸には、処理装置１２と検出ユニット１０との間で双方向通信が可能である程度に受信電圧Ｅｎが高いか否かが０または１によって表されている。この縦軸の目盛りが０である場合には、双方向通信が不可能である程度に受信電圧Ｅｎが低いことを意味し、１である場合には、双方向通信が可能である程度に受信電圧Ｅｎが高いことを意味している。
【００７７】
Ｓ５の判定がＮＯとなると、Ｓ６において、各車輪１８ごとに、すべてのパルス番号Ｐｎｍに関連付けて取得された複数の受信電圧Ｅｎｍのうちの最高値ＭＡＸが取得される。例えば、図１０に示す例においては、１で表される受信電圧Ｅｎが複数存在するため、最高値ＭＡＸは、それら複数の受信電圧Ｅｎのうち、パルス番号Ｐｎに関して中央に位置するものとして選択される。
【００７８】
このＳ６においては、さらに、そのようにして取得された最高値ＭＡＸに関連付けられたパルス番号Ｐｎｍが着目パルス番号Ｐｎｍ＊として取得される。
【００７９】
その後、Ｓ７において、各車輪１８ごとに、その取得された着目パルス番号Ｐｎｍ＊が、車輪１８の複数の回転位置のうち、処理装置１２からの信号を検出ユニット１０が受信するのに最適である最適受信位置Ｎ１として決定される。
【００８０】
続いて、Ｓ８において、各車輪１８ごとに、処理装置１２からの信号が検出ユニット１０に、車輪１８の実際の回転位置が最適受信位置Ｎ１と実質的に一致するときに到達するように、処理装置１２の送信タイミングＮ２、すなわち、送信開始指令の発令時期が決定される。本実施形態においては、送信タイミングＮ２が車輪１８の回転位置によって表現される。
【００８１】
本実施形態においては、例えば、次の式を用いることにより、送信タイミングＮ２が決定される。
【００８２】

この式の右辺における第２項は、車輪速度ωのもとに送信応答時間Ｔ１をロータ９２の歯数に換算した値を表している。なお、この式において「Ｒ」は、タイヤの動荷重半径を表している。
【００８３】
その後、Ｓ９において、時間間隔Ｔ３の長さが決定される。この時間間隔Ｔ３の長さは、図８に示すように、車輪回転の１周期の長さから送信応答時間Ｔ２を差し引くことによって計算される。例えば、次の式を用いて計算される。
【００８４】

そのようにして決定された時間間隔Ｔ３の長さを表すデータは、ＲＡＭ７６に保存される。
【００８５】
続いて、図７のＳ１０において、各車輪１８ごとに、車輪１８の実際の回転位置Ｎが送信タイミングＮ２と実質的に一致するのが待たれる。実質的に一致したならば、Ｓ１０の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１１に移行する。
【００８６】
このＳ１１においては、送信開始指令が発令される。その後、Ｓ１２において、各車輪１８ごとに、処理装置１２から検出ユニット１０に主信号が送信される。この主信号は、検出ユニット１０に対し、タイヤ状態量の検出値を送信することを要求することを意味する要求信号である。この主送信は、車両における複数の車輪１８に関して一斉に行われるとは限らず、むしろ互いに異なる時期に行われるのが普通である。なぜなら、複数の車輪１８間において送信タイミングＮ１およびＮ２が互いに一致しないのが普通であるからである。
【００８７】
続いて、Ｓ１３において、各車輪１８ごとに、ＲＡＭ７６から時間間隔Ｔ３を表すデータが読み出され、その読み出されたデータを表す副信号が、上記主信号に付随して、処理装置１２から検出ユニット１０に送信される。
【００８８】
その後、Ｓ１０ないしＳ１３の実行が繰り返され、その結果、処理装置１２の各回の送信が、車輪１８の複数の回転位置のうちの最適受信位置（図８参照）に同期するように行われることとなる。
【００８９】
図９に示す同期送信プログラムは、各車輪１８ごとに、検出ユニット１０のコンピュータ４０によって繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ１０１において、処理装置１２から主信号を受信した直後であるか否かが判定される。
今回は、受信した直後ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちにこの同期送信プログラムの一回の実行が終了する。
【００９０】
これに対し、今回は、処理装置１２から主信号を受信した直後であると仮定すれば、Ｓ１０１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１０２において、処理装置１２から送信された副信号、すなわち、時間間隔Ｔ３の長さを表す信号が受信される。続いて、Ｓ１０３において、その時間間隔Ｔ３の長さと同じ時間が経過するのが待たれる。
【００９１】
経過したならば、Ｓ１０３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１０４において、送信開始指令が発令される。その後、Ｓ１０５において、検出ユニット１０から処理装置１２に、対応する車輪１８に関するタイヤ状態量の検出値を表す信号が送信される。
【００９２】
続いて、Ｓ１０３ないしＳ１０５の実行が繰り返され、その結果、検出ユニット１０の各回の送信が、車輪１８の複数の回転位置のうちの最適送信位置（図８参照）に同期するように行われることとなる。
【００９３】
なお付言すれば、本実施形態においては、処理装置１２と検出ユニット１０との間における双方向通信がＬＦ周波数帯（低周波数域の一例）を利用して行われる。ところで、一般に、双方向通信をＬＦ周波数帯を利用して行う場合には、ＲＦ周波数帯（高周波数域の一例）を利用して行う場合と比較し、安価な通信ケーブルが使用可能であるために装置コストの節減が可能であるという利点を有する一方、受信率の低下が懸念される。通信規則の関係上、ＬＦ周波数帯においては強い電波を使用できないのに対し、ＲＦ周波数帯においては強い電波を使用できるからである。
【００９４】
しかし、本実施形態によれば、ＬＦ周波数帯を利用する場合には、送信タイミングの適正化によって受信率の低下を抑制できるため、受信率の低下を抑制しつつ、コスト的なメリットを享受することが容易となる。
【００９５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、処理装置１２が前記（１）項における「車体側通信装置」の一例を構成し、各検出ユニット１０が前記（７）または（１１）項における「車輪側通信装置」の一例を構成しているのである。
【００９６】
さらに、本実施形態においては、各車輪速度センサ９０とロータ９２とコンピュータ７０のうち図７のＳ１およびＳ２を実行する部分とが互いに共同して前記（２）項における「回転位置検出装置」の一例を構成し、コンピュータ７０のうち図７のＳ３ないしＳ８を実行する部分が同項における「車体側送信タイミング決定装置」の一例を構成しているのである。
【００９７】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図７のＳ４を実行する部分が前記（３）または（４）項における「レベル取得部」の一例を構成しているのである。
【００９８】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図７のＳ３ないしＳ７を実行する部分が前記（５）項における「位置決定部」の一例を構成し、同図のＳ８を実行する部分が前記（５）または（６）項における「タイミング決定部」の一例を構成しているのである。
【００９９】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図７のＳ９ないしＳ１３を実行する部分が前記（８）項における「車輪側送信タイミング決定装置」の一例を構成しているのである。
【０１００】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図７のＳ９を実行する部分が前記（９）項における「タイミング決定部」の一例を構成しているのである。
【０１０１】
さらに、本実施形態においては、コンピュータ７０のうち図７のＳ１１を実行する部分が前記（１０）項における「副信号送信部」の一例を構成しているのである。
【０１０２】
さらに、本実施形態においては、各車輪速度センサ９０が前記（１４）項における「検出具」の一例を構成し、ロータ９２が同項における「回転体」の一例を構成しているのである。
【０１０３】
なお付言すれば、本実施形態においては、車体側から車輪側に送信される信号が、車輪１８に関連する情報を表す信号を車輪側から車体側に送信することを要求する要求信号として構成されているが、例えば、検出ユニット１０により消費されるべき電気エネルギを発生させる電気エネルギ信号を含むように構成することが可能である。このように構成すれば、検出ユニット１０の電源を車輪側に設けずに済む。
【０１０４】
さらに付言すれば、本実施形態においては、車速Ｖの大小を問わず、送信タイミングＮ２および時間間隔Ｔ３（検出ユニット１０の送信タイミングに相当する。）がそれぞれ送信応答時間Ｔ１およびＴ２を考慮して計算されるようになっているが、それら送信応答時間Ｔ１およびＴ２が及ぼす影響は、車速Ｖが低い領域においては無視できるほどに小さく、高い領域において大きい。
【０１０５】
したがって、車速Ｖがしきい値以下である場合には、送信タイミングＮ２および時間間隔Ｔ３を送信応答時間Ｔ１およびＴ２を考慮せずに決定する一方、車速Ｖがしきい値より大きい場合には、送信タイミングＮ２および時間間隔Ｔ３を送信応答時間Ｔ１およびＴ２を考慮して決定する態様で本発明を実行することが可能である。この態様によれば、それら送信タイミングＮ２および時間間隔Ｔ３の計算の高速化が容易となる。
【０１０６】
以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記［課題を解決するための手段および発明の効果］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に従う車輪−車体間通信システムを示す平面図である。
【図２】図１における１個の車輪の一部を示す断面図である。
【図３】図１における検出ユニットのハードウエア構成を示すブロック図である。
【図４】図１における処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図５】図３におけるアンテナと図４におけるアンテナおよび車輪速度センサとの相対位置関係を説明するための正面図である。
【図６】図３におけるＲＯＭおよびＲＡＭの構成と図４におけるＲＯＭおよびＲＡＭの構成とを概念的に表すブロック図である。
【図７】図６におけるＲＯＭ７４に予め記憶されている同期送信プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図８】図３の検出ユニットと図４の処理装置との間における双方向通信の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図９】図６におけるＲＯＭ４４に予め記憶されている同期送信プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
【図１０】図７の同期送信プログラムの実行内容を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１０ 検出ユニット
１２ 処理装置
１８ 車輪
２０ タイヤ
６０ ＥＣＵ
９０ 車輪速度センサ

Claims (16)

1. 車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムであって、
   前記車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、前記車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを含み、かつ、その車体側通信装置は、前記車輪の回転位置に応じた車体側送信タイミングで前記車輪側通信装置に信号を送信する車輪−車体間通信システム。
2. さらに、
   前記車輪の回転位置を検出する回転位置検出装置と、
   その回転位置検出装置により検出された回転位置と、前記車体側通信装置と前記車輪側通信装置との一方が他方から受信した信号のレベルである受信信号レベルとの関係に基づいて前記車体側送信タイミングを決定する車体側送信タイミング決定装置とを含む請求項１に記載の車輪−車体間通信システム。
3. 前記車体側送信タイミング決定装置が、
   前記受信信号レベルを、前記回転位置検出装置により検出された複数の回転位置に関連付けてそれぞれ取得するレベル取得部を含み、かつ、それら複数の回転位置にそれぞれ関連付けて取得された複数の受信信号レベルの分布に基づいて前記車体側送信タイミングを決定するものである請求項２に記載の車輪−車体間通信システム。
4. 前記レベル取得部が、前記車輪の回転速度が基準値以下である状態と、前記車輪の回転速度が一定に維持される状態との少なくとも一方において前記受信信号レベルを前記回転位置に関連付けて取得するものである請求項３に記載の車輪−車体間通信システム。
5. 前記車体側送信タイミング決定装置が、さらに、
   前記複数の回転位置に関連付けてそれぞれ取得された複数の受信信号レベルのうちの実質的な最高値が取得された回転位置を前記車輪側通信装置にとっての最適受信位置として決定する位置決定部と、
   その決定された最適受信位置に前記車輪の実際の回転位置が実質的に一致するときに前記車輪側通信装置が前記車体側通信装置から信号を受信するように前記車体側送信タイミングを決定するタイミング決定部とを含む請求項３または４に記載の車輪−車体間通信システム。
6. 前記車体側送信タイミングが、前記車体側通信装置に送信を開始させる送信開始指令を発令するタイミングを意味しており、
   前記タイミング決定部が、前記送信開始指令が発令された時期からそれに応答して前記車体側通信装置が実際に信号を出力する時期までの時間である送信応答時間の長さと前記車輪の回転速度との少なくとも一方に基づいて前記車体側送信タイミングを決定するものである請求項５に記載の車輪−車体間通信システム。
7. 前記車輪側通信装置が、前記車輪の回転位置に応じた車輪側送信タイミングで前記車体側通信装置に信号を送信する請求項１ないし６のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
8. さらに、
   前記車体側通信装置が前記車体側送信タイミングで送信した信号を前記車輪側通信装置が実際に受信した実受信タイミングに基づき、その信号に応答して前記車輪側通信装置が前記車体側通信装置に信号を送信すべき前記車輪側送信タイミングを決定する車輪側送信タイミング決定装置を含む請求項７に記載の車輪−車体間通信システム。
9. 前記車輪側送信タイミングが、前記車輪側通信装置に送信を開始させる送信開始指令を発令するタイミングを意味しており、
   前記車輪側送信タイミング決定装置が、前記車輪の実際の回転位置が最後に前記最適受信位置にあった時期と、前記車輪が１回転するための時間と、前記送信開始指令が発令された時期からそれに応答して前記車輪側通信装置が実際に信号を開始する時期までの時間である送信応答時間の長さとに基づいて前記車輪側送信タイミングを決定するタイミング決定部を含む請求項８に記載の車輪−車体間通信システム。
10. 前記車輪側送信タイミング決定装置が前記車体に設けられ、かつ、その車輪側送信タイミング決定装置が、前記車体側送信タイミングで前記車体側通信装置から送信される主信号に付随して、前記決定された車輪側送信タイミングを表す副信号を前記車輪側通信装置に送信する副信号送信部を含む請求項９に記載の車輪−車体間通信システム。
11. 前記回転位置検出装置が、
    前記車輪と共に回転する回転体であって複数の被検出位置がそれと同心の一円周に沿って等間隔で並んだものと、
    前記車体の定位置に設けられた検出具であって前記複数の被検出位置の通過を個別に検出するものとを含む請求項１ないし７のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
12. 前記検出具が、前記車輪の角速度を車輪速度として検出する車輪速度センサである請求項１１に記載の車輪−車体間通信システム。
13. 前記車輪が、タイヤがホイールに装着されて構成されており、
    当該車輪−車体間通信システムが、さらに、前記車輪に設けられ、前記タイヤの状態量を検出するタイヤ状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信装置が、そのタイヤ状態量センサにより検出されたタイヤ状態量を表す信号を前記車体側通信装置に送信するものである請求項１ないし１２のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
14. 前記車体側通信装置から前記車輪側通信装置に送信される信号が、前記車輪に関連する情報を表す信号を車輪側通信装置から車体側通信装置に送信することを要求する要求信号を含む請求項１ないし１３のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
15. 前記車体側通信装置から前記車輪側通信装置に送信される信号が、前記車輪側通信装置により消費されるべき電気エネルギを発生させる電気エネルギ信号を含む請求項１ないし１４のいずれかに記載の車輪−車体間通信システム。
16. 車輪が車体に支持されて構成された車両においてそれら車輪と車体との間において通信を行うシステムであって、
    前記車輪にそれと共に回転させられる状態で設けられる車輪側通信装置と、前記車体の定位置に設けられる車体側通信装置とを含み、かつ、それら車輪側通信装置と車体側通信装置との少なくとも一方は、前記車輪の回転位置に応じた送信タイミングで他方の通信装置に信号を送信する車輪−車体間通信システム。

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