JP2004359120A

JP2004359120A - 車両用通信システム

Info

Publication number: JP2004359120A
Application number: JP2003160242A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tomioka; 慎一富岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP4007257B2

Abstract

【課題】車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術において、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避する。
【解決手段】車輪の定位置に設置された送信機１０であって車体側の受信機１２に信号を送信するものを、車輪の回転位置を検出する位置センサ２２を含むものとする。送信機１０は、その位置センサ２２により検出された回転位置に基づき、車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を受信機１２に向けて送信する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術に関するものであり、特に、その通信の状態を改善する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０４２７号公報
この技術においては一般に、車輪側通信機が車輪の定位置に装着される。そのため、車輪の回転に伴って車輪側通信機の位置が変化する。この変化は、車輪側通信機と車体側通信機との相対位置の変化を招来し、その結果、それら通信機間の通信の状態に影響を及ぼす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
理想的には、車輪の回転位置すなわち車輪側通信機の位置にかかわらず、車体側通信機との間において通信状態が良好に維持されるべきである。しかし、現実には、上述のように、それら通信機間の相対位置が変化し、それに伴って通信状態も変化してしまう。
【０００５】
通信状態が変化してしまう原因としては、例えば、通信機のアンテナが指向性を有する結果、通信機間の相対位置の変化に伴ってそれら通信機間の電波伝播経路が悪化してしまうという原因がある。さらに、通信機間の相対位置の変化に伴ってそれら通信機間の距離が変化してしまうという原因もある。さらに、車両のある構成要素が電波障害物として通信機間に一時的に侵入してしまうという原因もある。
【０００６】
通信機の通信状態が変化すると、例えば、図５にグラフで表すように、車輪のうちのタイヤの１回転中に、通信機の受信電圧が、受信が成立する最低電圧を下回ってしまい、通信が不良である領域が存在してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術において、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【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）車輪が車体によって支持されて構成された車両に設けられ、前記車輪に配置された車輪側通信機と、前記車体に配置された車体側通信機とを含み、かつ、それら車輪側通信機と車体側通信機との間において無線によって通信を行う車両用通信システムであって、
前記車輪に設けられ、それの回転状態量を検出する回転状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信機が、前記検出された回転状態量に基づき、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を前記車体側通信機に向けて送信する車両用通信システム。
【０００９】
このシステムにおいては、車輪の回転状態量に基づき、車輪側通信機が、車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を車体側通信機に向けて送信する。
【００１０】
したがって、このシステムによれば、車輪の複数の回転位置のうち、車輪側通信機と車体側通信機との間における通信状態が不良である可能性がある回転位置を除いた回転位置においてそれら通信機間における通信を選択的に行うことが可能となる。
【００１１】
よって、このシステムによれば、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避することが可能となる。
【００１２】
さらに、このシステムにおいては、車輪側通信機の実際の送信タイミングを決定するために用いられるセンサが車輪側に設けられる。
【００１３】
したがって、このシステムによれば、そのセンサの少なくとも一部が車体側に設けられる場合に比較し、車輪側通信機の独立性を増すこと、すなわち、車体側への依存性を減らすことが容易となる。
【００１４】
本項における「回転状態量」としては、回転位置が一般的であるが、回転速度、回転加速度等によって置換したり、補充してもよい。
（２）前記車輪側通信機が、前記車体側通信機からの送信要求を待つことなく、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで送信を行う（１）項に記載の車両用通信システム。
【００１５】
このシステムによれば、車輪側通信機の送信タイミングを決定するために用いるセンサが車輪側に設けられる点と、車輪側通信機の実際の送信が車体側通信機に依存しない点とに鑑み、自立性の高い車輪側通信機が提供される。
（３）前記車輪側通信機が、前記車体側通信機からの送信要求を受信した後に、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで送信を行う（１）項に記載の車両用通信システム。
【００１６】
このシステムによれば、車輪側通信機の事情のみならず車体側通信機の事情をも考慮して車輪側通信機の送信タイミングが決定されるため、例えば、車体側通信機の事情を全く考慮しない場合に比較し、車輪側通信機による無駄な送信を減らすことが容易となる。
（４）前記回転状態量センサが、前記車輪の回転位置に応じた信号を出力する（１）ないし（３）項のいずれかに記載の車両用通信システム。
（５）前記回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、前記車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる加速度センサを含む（４）項に記載の車両用通信システム。
【００１７】
前記（４）項に係るシステムにおいて「回転状態量センサ」を、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられるセンサを含むものとすることが可能である。このセンサにおいては、それに作用する加速度の向きが車輪の回転につれて変化する。
【００１８】
例えば、そのセンサに作用する加速度が重力加速度である場合には、絶対空間に固定のグローバル座標系においては、重力加速度の作用方向は車輪の回転とは無関係に不変であるのに対し、そのセンサに固定のローカル座標系においては、重力加速度の作用方向が車輪の回転につれて変化し、それら重力加速度の作用方向と車輪の回転位置との間に一定の対応関係が成立する。
【００１９】
例えば、上記センサに作用する加速度が重力加速度である場合、そのセンサが検出し得る加速度に指向性を与えれば、そのセンサによって検出される加速度（成分加速度）が車輪の回転につれて変化することとなる。
【００２０】
以上説明した知見に基づき、本項に係るシステムにおいては、回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる加速度センサを含むものとされている。
（６）前記加速度センサが、前記車輪の回転に伴って前記加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように前記車輪において位置決めされている（５）項に記載の車両用通信システム。
【００２１】
前記（５）項に係るシステムを実施する場合、指向性を有する加速度センサは、それに作用する重力加速度を検出すべきところが、その加速度センサが車輪に設置される向き次第で、車輪の回転に伴う遠心加速度をも検出してしまう。
【００２２】
一方、加速度センサに作用する遠心加速度は、常に半径外向きであり、車輪の定位置に設置される加速度センサにとっては、常に遠心加速度に対して直角な方向に設置されるだけで、遠心加速度を検出せずに済む。
【００２３】
以上説明した知見に基づき、本項に係るシステムにおいては、加速度センサが、車輪の回転に伴って加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように車輪において位置決めされている。
【００２４】
したがって、このシステムによれば、加速度センサが、重力加速度は検出するが遠心加速度は検出しないというように、検出すべき加速度の種類を選択することが可能となる。
（７）前記加速度センサが、それに作用する重力加速度の向きが前記車輪の回転位置に応じて変化することを利用することにより、その車輪の回転位置を検出する（６）項に記載の車両用通信システム。
【００２５】
このシステムによれば、重力加速度を利用することにより、車輪の回転位置を検出することが可能となる。
（８）前記回転状態量センサが、前記車輪の定位置に配置されるとともに、前記車体側から放出される電磁波を受信することにより、前記車輪の回転位置を検出する（４）項に記載の車両用通信システム。
【００２６】
このシステムによれば、車体側から放出される電磁波（例えば、直接光、反射光、レーザ、電波、超音波、磁力、電磁力）を利用することにより、車輪の回転位置を検出することが可能となる。
【００２７】
本項における「回転状態量センサ」を使用するために車体側に特別の対策を講ずることが可能である。例えば、車体の定位置に、指向性を有して電磁波を能動的または受動的に放射する放射器を設けることが可能である。
（９）前記車輪の回転位置に応じたタイミングが、前記車輪側通信機と前記車体側通信機との間における相対位置関係とそれら通信機間における信号の受信状態との関係に基づいて予め設定される（１）ないし（８）項のいずれかに記載の車両用通信システム。
【００２８】
このシステムにおいては、車輪側通信機の、車輪の回転位置に応じた送信タイミングが、車輪側通信機と車体側通信機との間における相対位置関係（例えば、車輪の回転位置に関連付けられる）と、それら通信機間における信号の受信状態（例えば、車体側通信機の受信電圧に関連付けられる）との関係に基づいて予め設定される。
【００２９】
したがって、このシステムによれば、車輪側通信機の送信タイミングを、車輪側通信機と車体側通信機との間における通信が実際に正常に行われるように決定することが可能となる。
（１０）前記車輪側通信機が、前記車輪に関連する車輪情報を前記車体側通信機に送信する（１）ないし（９）項のいずれかに記載の車両用通信システム。
【００３０】
本項における「車輪情報」としては、例えば、タイヤの接地力、空気圧、変形状態、温度等がある。
【００３１】
【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に従う車両用通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１には、本実施形態に従う車両用通信システムのハードウエア構成がブロック図で概念的に表されている。この車両用通信システム（以下、単に「通信システム」という。）おいては、車輪側には送信機１０、車体側には受信機１２がそれぞれ設置されている。送信機１０は、車両における複数の車輪について個々に設置されるのに対し、受信機１２は、それら複数の車輪に共通に設置されている。
【００３３】
車輪は、空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されて構成されている。本実施形態においては、そのホイールに送信機１０が設置されている。送信機１０は、タイヤの空気圧を直接に検出する圧力センサ２０と、位置センサ２２と、データ処理部２４と、発振回路２６とを含むように構成されている。
【００３４】
図２の（ａ）に示すように、送信機１０は、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されており、その車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる。この送信機１０に位置センサ２２が内蔵されているため、結局、位置センサ２２も、車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる。そして、図２の（ａ）には、位置センサ２２を含む送信機１０が取り得る４つの回転位置、すなわち、タイヤ回転角が０度、９０度、１８０度および２７０度であるものが代表的に示されている。
【００３５】
ところで、絶対空間に固定のグローバル座標系においては、位置センサ２２に作用する重力加速度の作用方向は車輪の回転とは無関係に不変であるのに対し、位置センサ２２に固定のローカル座標系においては、その重力加速度の作用方向が車輪の回転につれて変化し、それら重力加速度の作用方向と車輪の回転位置との間に一定の対応関係が成立する。
【００３６】
したがって、位置センサ２２が検出し得る加速度に指向性を与えれば、その位置センサ２２によって検出される加速度（成分加速度）が車輪の回転につれて変化することとなる。
【００３７】
そこで、この位置センサ２２は、指向性を有する加速度センサとされた上で、自身に作用する重力加速度の向きが車輪の回転位置に応じて変化することを利用することにより、その車輪の回転位置を検出する。
【００３８】
しかし、位置センサ２２は、それの向き次第で、検出すべきではない遠心加速度を検出してしまう。そのため、この位置センサ２２は、車輪の回転に伴ってこの位置センサ２２に遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように車輪において位置決めされている。
【００３９】
具体的には、図２の（ｂ）に示すように、この位置センサ２２は車輪に、その車輪への設置点に対する接線方向（その設置点を通過して車輪に同軸な一円周にその設置点において接する一接線の方向）に関して加速度を検出するように設置されている。
【００４０】
図１に示すように、前記データ処理部２４（または信号処理部）は、圧力センサ２０と位置センサ２２とに接続されている。データ処理部２４は、図３に示すように、コンピュータ３０を主体として構成されている。コンピュータ３０は、よく知られているように、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３４とＲＡＭ３６とを含むように構成されており、そのＲＯＭ３４に後述の送信制御プログラムを始め、種々のプログラムが予め記憶されている。
【００４１】
図１に示すように、前記発振回路２６は、データ処理部２４に接続されており、そのデータ処理部２４からの指令に従い、圧力センサ２０により検出されたタイヤの空気圧を表す信号を適当なタイミングで受信機１２に向けて送信する。
【００４２】
図１に示すように、受信機１２は、送信機１０からの信号を受信する受信回路４０と、それに接続されたデータ処理部４２とを含むように構成されている。データ処理部４２は、受信回路４０からの信号に基づき、タイヤの空気圧を各車輪に関連付けて取得する。
【００４３】
図４には、上記送信制御プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。この送信制御プログラムがコンピュータ３０によって実行されると、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、圧力センサ２０の出力信号に基づき、タイヤの空気圧が検出される。
【００４４】
次に、Ｓ２において、位置センサ２２の出力信号に基づき、タイヤの回転位置が検出される。
【００４５】
位置センサ２２の出力信号は、タイヤの回転角が増加するにつれて正弦波状に変化し、図２の（ａ）において「９０度」で示す位置と「２７０度」で示し位置とにおいてそれぞれ、互いに異なる極値を取る。したがって、位置センサ２２の出力信号に基づき、タイヤの回転角が９０度であるか２７０度であるかそれら以外の角度であるかを検出することが可能である。
【００４６】
なお付言すれば、位置センサ２２の出力信号は、車輪の回転角加速度を反映した成分を外乱として含む可能があるため、そのような成分を除去することが望ましい。例えば、その成分が、正規の成分に対する高周波成分であることに着目し、ローパスフィルタ処理を位置センサ２２の出力信号に対して施すことが望ましい。
【００４７】
続いて、図４のＳ３において、その検出された回転位置すなわち現回転位置が、送信機１０の送信に適した適正送信位置に一致するか否かが判定される。本実施形態においては、例えば、適正送信位置（送信機１０の送信タイミングに対応する）が、図２の（ａ）および図５に示すように、タイヤの回転角が９０度である位置として予め設定されている。
【００４８】
この設定は、図５にグラフで表されている受信特性、すなわち、受信機１２の受信電圧がタイヤの１回転中に変化する様子に基づき、タイヤ回転角の全領域のうち、正常な受信が成立する最低電圧を実受信電圧が超える領域内の値を対象に行われる。
【００４９】
今回は、現回転位置が適正送信位置に一致しないと仮定すると、Ｓ３の判定がＮＯとなり、送信機１０の送信が行われることなく、Ｓ１に戻り、次回のタイヤ空気圧検出が行われる。これに対し、今回は、現回転位置が適正送信位置に一致すると仮定すると、Ｓ３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ４において、送信機１０の送信が行われる。その後、Ｓ１に戻り、次回のタイヤ空気圧検出が行われる。
【００５０】
したがって、本実施形態においては、車輪１回転ごとに、かつ、車輪の回転位置が適正送信位置に一致する送信タイミングで送信機１０の送信が行われることとなる。
【００５１】
なお付言すれば、本実施形態においては、送信機１０が、受信機１２からの送信要求を待つことなく、自ら送信タイミングを決定して送信を行う自立型とされている。しかも、本実施形態においては、送信機１０の送信タイミングを決定するために用いる位置センサ２２が車輪側に配置されている。
【００５２】
したがって、本実施形態においては、送信機１０が、受信機１２からの送信要求信号をトリガーとして送信を開始する形式の送信機に対しても、位置センサ２２のうちの少なくとも一部が車体側に配置される形式の送信機に対しても、自立性が向上したものとなっている。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、送信機１０が前記（１）項における「車輪側通信機」の一例を構成し、受信機１２が同項における「車体側通信機」の一例を構成し、位置センサ２２が同項における「回転状態量センサ」の一例を構成しているのである。
【００５４】
なお付言すれば、本実施形態においては、位置センサ２２が送信機１０に内蔵されているが、位置センサ２２を送信機１０から分離して、車輪の回転位置に関して送信機１０とは異なる位置に設置するようにして本発明を実施することが可能である。
【００５５】
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両用通信システムのハードウエア構成を概念的に表すブロック図である。
【図２】図１における位置センサ２２による車輪回転位置の検出原理を車輪との関連において説明するための正面図である。
【図３】図１におけるデータ処理部２４のハードウエア構成を概念的に表すブロック図である。
【図４】図３におけるＲＯＭ３４に記憶されている送信制御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５】タイヤの１回転中に車体側の受信機１２の受信電圧が変化する様子の一例を表すグラフである。
【符号の説明】
１０送信機
１２受信機
２２位置センサ
２４データ処理部

Claims

車輪が車体によって支持されて構成された車両に設けられ、前記車輪に配置された車輪側通信機と、前記車体に配置された車体側通信機とを含み、かつ、それら車輪側通信機と車体側通信機との間において無線によって通信を行う車両用通信システムであって、
前記車輪に設けられ、それの回転状態量を検出する回転状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信機が、前記検出された回転状態量に基づき、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を前記車体側通信機に向けて送信する車両用通信システム。
前記回転状態量センサが、前記車輪の回転位置に応じた信号を出力する請求項１に記載の車両用通信システム。
前記回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、前記車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる加速度センサを含む請求項２に記載の車両用通信システム。
前記加速度センサが、前記車輪の回転に伴って前記加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように前記車輪において位置決めされている請求項３に記載の車両用通信システム。
前記車輪の回転位置に応じたタイミングが、前記車輪側通信機と前記車体側通信機との間における相対位置関係とそれら通信機間における信号の受信状態との関係に基づいて予め設定される請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用通信システム。