JP2005096609A - タイヤ空気圧監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの交換等に容易に対応でき、かつ、各タイヤの空気圧低下を独立して検出できる、簡易な構成のタイヤ空気圧監視システムを提供すること。
【解決手段】車両１０に設けられた複数のタイヤ１２の温度を非接触でかつ略同時に検出可能な二次元温度検出装置２０と、二次元温度検出装置２０による検出結果に基づいて、各タイヤ１２の空気圧を監視するボディＥＣＵとを備える。二次元温度検出装置２０は、８×８〜１０×１０にマトリクス配列された素子を有するサーモパイル型センサの前方に、単一のレンズが配設されてなる。レンズは、各タイヤ１２から放射される赤外線を、それぞれ別箇所からの赤外線としてサーモパイル型センサに導く。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両のタイヤの空気圧低下を検出するためのタイヤ空気圧監視システムに関する。

従来、車両のタイヤ空気圧低下を検出するシステムとして、４輪のタイヤ内部にそれぞれ空気圧を検出する圧力センサを組込み、該圧力センサからのタイヤ空気圧の検出信号を無線伝送装置にて車両内部に取付けられた受信機に送信し、４輪のタイヤ空気圧を逐次モニタリングして各タイヤの空気圧の低下を検出するシステムが提案されている。

また、４輪の車輪速センサから得られる車輪回転数に基づいて、タイヤの空気圧低下を検出するアルゴリズム及び警報システムが知られている。

タイヤの空気圧を検出する技術は、例えば、特許文献１及び２に開示されている。

特公平５−５５３２２号公報 特開２０００−３１８４１７号公報

しかしながら、前者のシステムでは、タイヤ内部のホイール部分に、圧力センサ及び無線機を内蔵する必要がある。このため、タイヤの老朽化等によりタイヤの交換を行う場合、これらの装置を付け替える必要があり、非常に煩わしい作業が必要となる。また、タイヤのホイールサイズや形状によっては、圧力センサを付け替えることができない場合があり、ユーザのタイヤ、ホイール選択に大きな制約を与える。

また、後者のシステムでは、検出される車輪回転数の差などから空気圧の低下を検出するアルゴリズムであるため、原理上、４輪同時に空気圧が低下した場合は、空気圧の低下を検出できないという問題があった。

そこで、この発明の課題は、タイヤ等の交換に容易に対応でき、かつ、各タイヤの空気圧低下を独立して検出できる、簡易な構成のタイヤ空気圧監視システムを提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、車両に設けられた複数のタイヤの温度を非接触でかつ略同時に検出可能な二次元温度検出手段と、前記二次元温度検出手段による検出結果に基づいて、前記各タイヤの空気圧を監視する空気圧監視制御手段と、を備えたものである。

なお、請求項２記載のように、前記二次元温度検出手段は、検出対象から放射される赤外線に基づいて複数箇所の温度を検出する赤外線温度検出センサと、前記各タイヤからの赤外線をそれぞれ別箇所からの赤外線として前記赤外線温度検出センサに導く光学手段と、を備えたものであってもよい。

また、請求項３記載のように、前記二次元温度検出手段は、４〜１００素子を有するサーモパイル型センサを含むものであってもよい。

さらに、請求項４記載のように、前記空気圧監視制御手段は、予め記憶された比較基準用のタイヤの温度変化データと、前記二次元温度検出手段による検出結果に基づく前記各タイヤの検出温度とを比較し、それらのタイヤの温度差が所定のしきい値を上回ったときに、タイヤの空気圧低下を判別するものであってもよい。

請求項５記載のように、前記二次元温度検出手段は、路面温度をも検出可能に構成され、前記二次元温度検出手段による検出結果に基づいて、前記路面の状況を監視する路面監視手段をさらに備えたものであってもよい。

この発明の請求項１記載のタイヤ空気圧監視システムによると、各タイヤの温度を非接触で検出することで、各タイヤの空気圧を監視するため、空気圧監視用の部品をタイヤ内に組込む必要がなく、タイヤ等の交換に容易に対応でき、かつ、各タイヤの空気圧低下を独立して検出できる。また、一つの二次元温度検出手段により、複数のタイヤの温度を検出して、各タイヤの空気圧監視を行えるため、構成の簡易化が図られる。

また、請求項２記載の発明によれば、赤外線温度検出センサと光学手段との組合せによって、簡易かつ安価な構成で、各タイヤの温度を同時に検出できる。

さらに、請求項３記載の発明によれば、比較的安価な、４〜１００素子を有するサーモパイル型センサによって、各タイヤの温度検出を行える。

さらに、請求項４記載の発明によれば、予め記憶された比較基準用のタイヤの温度変化データと、検出された各タイヤの検出温度とを比較し、それらのタイヤの温度差が所定のしきい値を上回ったときに、タイヤの空気圧低下を判別するため、的確な空気圧監視を行える。

また、請求項５記載の発明によれば、路面状況をも監視できる。

以下、この発明の実施の形態に係るタイヤ空気圧監視システムについて説明する。

このタイヤ空気圧監視システムは、車両１０におけるタイヤ１２の空気圧を監視するシステムであり、二次元温度検出装置２０（図１〜図３参照）と、二次元温度検出装置２０による検出結果に基づいて各タイヤ１２の空気圧を監視するボディＥＣＵ３０（図２参照）とを備えている。

図１は二次元温度検出装置２０を車両１０に取付けた状態を示す説明図であり、図２はタイヤ空気圧監視システムを含む車両１０のシステム構成を示すブロック図であり、図３は二次元温度検出装置２０を示すブロック図である。

二次元温度検出装置２０は、車両１０に設けられた４つのタイヤ１２の温度を非接触でかつ略同時に検出可能に構成されている。ここでは、二次元温度検出装置２０は、赤外線センサ２２と、光学手段としての単一のレンズ２４とを備えている。

赤外線センサ２２は、検出対象から放射される赤外線に基づいて複数箇所の温度を検出可能に構成されている。

このような赤外線センサ２２としては、赤外線（例えば波長７〜１４μｍの赤外線）を検出することで温度の検出を行うサーモパイル型センサを用いることができる。このようなサーモパイル型センサを用いることで、赤外線センサ２２自体の構成の簡易化に加えて、後述する信号処理回路等の周辺回路を簡素化することができ、システム全体の低コスト化を実現することができる。

また、ここでは、４つのタイヤ１２の表面温度を計測するだけでよいため、上記センサ２２としては、少なくとも４箇所の温度を検出可能なもの、好ましくは４〜１００素子、より好ましくは、６４〜１００素子を持つサーモパイル型センサを用いることが可能である。より具体的には、熱電対である素子が８×８列〜１０×１０列にマトリクス状に配列されたものであって、当該マトリクス状の配列に対応して複数箇所の温度を検出可能なサーモパイル型センサを用いることができる。このように、比較的低素子（画素）数のセンサを用いることができ、この点からしても、低コスト化が可能である。

また、レンズ２４は、温度検出対象となる各タイヤ１２から放射される赤外線をそれぞれ別箇所からの赤外線として上記赤外線センサ２２のセンサ面の異なる領域に導くように構成されている。

このようなレンズ２４としては、本二次元温度検出装置２０の設置位置（ここでは、フロントバンパ１４の略中央部の下部位置）を基準にして、各タイヤ１２を含むように画角が設定されたものを用いることができる。

より具体的に、図４及び図５を参照して説明する。

すなわち、赤外線センサ２２のセンサ面（センサ面は、車両１０の後方に向けられている）前方に、レンズ２４が配設される。レンズ２４は、所定のレンズ面に対応する斜面を同心円状に形成した一種のフレネルレンズとして構成されている。

レンズ２４を形成する材料としては、赤外透光性及びモールド成形性に優れたＺｎＳを用いることが好ましい。これにより、レンズ２４をモールド成形技術で量産することができるため、低コスト化に貢献する。

また、レンズ２４の上半部２４（１）と下半部２４（２）とで、それぞれ異なるレンズ形状に形成されて、それぞれ異なる画角を持つように設定されている。ここでは、レンズ２４の上半部２４（１）は、車両１０における左前及び左後のタイヤ１２を含むように画角を設定してある。また、レンズ２４の下半部２４（２）は、車両１０における右前及び左後のタイヤ１２を含むように画角が設定してある。この場合、レンズ２４を介した検出範囲（画角範囲）は図１の２点鎖線に示すように、右側の２つのタイヤ１２と左側の２つのタイヤ１２別に設定されることとなる。

図６は、二次元温度検出装置２０の設置位置（ここでは、フロントバンパ１４の略中央部の下部位置）を基準にした上で、素子を８×８列に配列したサーモパイル型センサにおいて、上記レンズ２４を介して温度検出対象となる８×８のブロック（各素子に対応している）と、二次元温度検出装置２０を撮像装置に置換えた場合において上記レンズ２４を介して撮像される画像４０とを重ね合わせて表示した説明図である。なお、説明の便宜上、適宜反転処理等が施された正立画像で説明する。

同図に示すように、画像の上半部４０Ｕには、左前のタイヤ１２（ＬＦ）及び左後のタイヤ１２（ＬＲ）を含む画像が撮像され、画像の下半部４０Ｌには、右前のタイヤ１２（ＲＦ）及び右後のタイヤ１２（ＲＲ）を含む画像が撮像されることとなる。そして、左前のタイヤ１２（ＬＦ）の撮像部分に対応するブロックが、当該左前のタイヤ１２（ＬＦ）の温度を検出するためのブロック４２（ＬＦ）として設定されており、左後のタイヤ１２（ＬＲ）の撮像部分に対応するブロックが、当該左後のタイヤ１２（ＬＲ）の温度を検出するためのブロック４２（ＬＲ）として設定されている。また、同様にして、ブロック４２（ＲＦ）が右前のタイヤ１２（ＲＦ）の温度検出用として設定され、ブロック４２（ＲＲ）が右後のタイヤ１２（ＲＲ）の温度検出用として設定されている。

そして、各タイヤ１２から放射される赤外線は、レンズ２４を介してそれぞれ別箇所からの赤外線として、上記各ブロック４２（ＲＦ，ＲＲ，ＬＦ，ＬＲ）に対応する赤外線センサ２２の各素子に達する。

なお、ここでは、レンズ２４の上半部２４（１）と下半部２４（２）とで、それぞれ異なるレンズ形状に形成した例について説明したが、図７及び図８に示す変形例のように、レンズ２４Ｂの１／４周区画毎にそれぞれ異なるレンズ形状に形成し、各区画ごとに別々に各タイヤ１２から放射される赤外線を赤外線センサ２２の各ブロックに導くようにしてもよい。例えば、レンズ２４Ｂの右上部分２４Ｂ（１）については車両の右前のタイヤ１２を含むように画角を設定し、レンズ２４Ｂの右下部分２４Ｂ（２）については右後のタイヤ１２を含むように画角を設定し、レンズ２４Ｂの左上部分２４Ｂ（３）については左前のタイヤ１２を含むように画角を設定し、レンズ２４Ｂの左下部分２４Ｂ（４）については左後のタイヤ１２を含むように画角を設定するとよい。

この場合、レンズ２４Ｂを介した検出範囲（画角範囲）は図７の２点鎖線に示すように各タイヤ１２別に設定されることとなる。

また、図２及び図３に示すように、赤外線センサ２２は、信号処理回路２６に接続され、信号処理回路２６は、通信ＬＳＩ２７を介してボディ系ＬＡＮ５０に接続されている。赤外線センサ２２からの温度検出信号は、信号処理回路２６においてシリアルデータに変換され、通信ＬＳＩ２７を介してボディ系ＬＡＮ５０に送出される。

ボディＥＣＵ３０は、ボディ系ＬＡＮ５０経由で上記二次元温度検出装置２０と通信可能に接続されている。なお、このボディ系ＬＡＮ５０には、車輪速センサ５２やインパネ５４（インストルメントパネルの表示制御部等を含む）、スイッチ手段等も接続されている。

ボディＥＣＵ３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭや書換え可能な不揮発性メモリとしてのＦＲＯＭ（フラッシュＲＯＭ）、ＣＰＵ等を備えるコンピュータにより実現される要素であり、車両１０の全体的な電気的制御を行う機能に加えて、後述するように、二次元温度検出装置２０による検出結果に基づいて、各タイヤ１２の空気圧を監視する機能を有している。

なお、必ずしも各タイヤ１２の空気圧を監視する機能をボディＥＣＵ３０に持たせる必要はないが、当該機能をボディＥＣＵ３０に持たせることによって、例えば、赤外線センサ２２部分にマイコンやフラッシュＲＯＭ等を組込む必要がなく、システムの低コスト化を図ることができるという利点がある。

二次元温度検出装置２０による検出結果に基づいて、各タイヤ１２の空気圧を監視する動作について説明する。

すなわち、タイヤ１２の空気圧が正常範囲を下回っていると、タイヤ１２が波打ちし始めるため、タイヤ１２の温度は異常上昇する。タイヤ１２の空気圧が正常範囲内であってもタイヤ１２の温度は上昇するが、この温度上昇の度合よりも空気圧低下による温度上昇度合の方が大きい。上述のような二次元温度検出装置２０では、比較的高い分解能（例えば１度単位）で対象温度を検出できる。そこで、タイヤ１２の温度を車両走行中に逐次監視することで、タイヤ１２の空気圧監視を行う。

この場合、まず、比較基準用の温度変化データを生成、更新する。

すなわち、タイヤ１２の交換やタイヤ１２の空気圧補充に際して、ユーザが図示省略のスイッチ操作を行うと、比較基準用のデータ更新指示信号がボディＥＣＵ３０で受信される。この後の初回走行時において、ボディＥＣＵ３０は、自動的に温度変化データの生成、更新を行う。すなわち、ボディＥＣＵ３０は、走行開始後予め設定された所定時間毎に、二次元温度検出装置２０からの出力信号に基づいて、タイヤ１２の温度を求め、図９の破線に示すように、時間と温度とを対応づけた温度変化データを生成し、これをＦＲＯＭ等に記録しておく。なお、この温度変化データについては、各タイヤ１２別に生成してもよいし、又、前輪用と後輪用に分けて生成してもよいし、又、全タイヤ１２用に共通する単一のデータとして生成してもよい。

このように比較基準用の温度変化データを予め記憶した上で、次回からの車両走行中において、各タイヤ１２の空気圧低下を監視する。

すなわち、車両走行に際して、ボディＥＣＵ３０は、二次元温度検出装置２０からの出力信号に基づいて、タイヤ１２の温度を求める。そして、走行開始後の所定時間毎に、温度変化データにおけるタイヤ１２の温度と、走行中において取得されたタイヤ１２の温度とを比較し、両温度のずれ量が予め設定されたしきい値以上になった場合に、空気圧が正常範囲を下回っていると判断する。

例えば、タイヤ１２の空気圧が正常である場合には、図９に実線で示すように、タイヤ１２の温度変化は、おおよそ温度変化データにおける温度変化と同じであり、従って、温度変化データにおけるタイヤ１２の温度と、走行中において取得された温度とのずれ量は、しきい値内におさまり、従って、タイヤ１２の空気圧は正常範囲内であると判断される。

一方、例えば、タイヤ１２の空気圧が正常範囲を下回っている場合には、図９に一点鎖線で示すように、該タイヤ１２の温度は異常上昇し、従って、温度変化データにおけるタイヤ１２の温度と走行中において取得された温度とのずれ量は、しきい値以上となり、これにより、タイヤ１２の空気圧は正常範囲を下回っていると判断される。

このような温度比較及びその比較に基づく空気圧の適否の判断を、４つのタイヤ１２について行い、ボディＥＣＵ３０がいずれかのタイヤ１２に関して、その空気圧が正常範囲内を下回っていると判断すると、例えば、タイヤ空気圧警告情報をインパネ５４に送信する。これにより、インパネ５４において、タイヤ１２の空気圧を警告する旨の表示がなされる。

なお、上記例では、タイヤ１２の温度と走行開始からの時間とを対応づけた例について説明したが、タイヤ１２の温度と時間に加えて、車速を対応づけて、複数の温度変化データを生成し、走行開始後における時間と車速に応じた温度変化データを読出して、これと実際に検出された走行中のタイヤ１２の温度とを比較するようにしてもよい。これにより、車両１０の車速に応じて適切な空気圧監視を行える。

以上のように構成されたタイヤ空気圧監視システムによると、各タイヤ１２の温度を非接触で検出することで、各タイヤ１２の空気圧を監視するため、空気圧監視用の部品をタイヤ１２内に組込む必要がなく、タイヤ１２等の交換に容易に対応できる。しかも、タイヤ１２交換時等には、上述したように、自動的に温度変化データの生成、更新がなされるため、この点からしても、タイヤ１２交換時等における煩わしさを解消することができる。

また、各タイヤ１２の検出温度に基づいて各タイヤ１２の空気圧監視を行うため、各タイヤ１２について独立して空気圧の低下を検出することができ、特に、全てのタイヤ１２が同時に空気圧低下を生じた場合でも、その空気圧低下を検知できるというメリットがある。

さらに、一つの二次元温度検出装置２０により、複数のタイヤ１２の温度を検出しているため、構成の簡易化が図られる。

また、二次元温度検出装置２０は、赤外線センサ２２の前方にレンズ２４が配設され、このレンズ２４により、各タイヤ１２からの赤外線をそれぞれ別箇所からの赤外線として前記赤外線温度検出センサに導く構成となっているため、比較的簡易な構成で、各タイヤ１２の温度を同時に検出できる。

さらに、赤外線センサ２２として、４〜１００素子程度の比較的低素子（画素）のサーモパイル型センサを用いることができるため、この点でも、低コスト化を図ることができる。

しかも、予め記憶された比較基準用のタイヤの温度変化データと、検出された各タイヤ１２の検出温度とを比較し、それらのタイヤの温度差が所定のしきい値を上回ったときに、タイヤ１２の空気圧低下を判別するため、的確な空気圧監視を行える。

なお、上記二次元温度検出装置２０により、路面温度を合わせて検出するようにしてもよい。

すなわち、図６に示す画像には、路面Ｒも含まれているため、タイヤ１２の温度検出を行うブロック以外の該路面Ｒに対応する所定のブロックを、路面温度検出用のブロックとして設定する。

そして、上記ブロックに対応する検出信号に基づいて、路面の状況を監視する路面監視手段としての機能を、上記ボディＥＣＵ３０や、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）などの横滑り制御装置に付与する。路面の状況としては、例えば、路面温度に基づいて、路面が凍結しているか否かといった状況が挙げられる。

これにより、二次元温度検出装置２０からの検出結果に基づいて、各タイヤ１２の検出温度に基づく空気圧の監視、及び、路面の検出温度に基づく路面状態の監視の双方を実現できる。

二次元温度検出装置を車両に取付けた状態を示す説明図である。 タイヤ空気圧監視システムを含む車両のシステム構成を示すブロック図である。 二次元温度検出装置を示すブロック図である。 赤外線検出センサとレンズとを示す概略図である。 レンズを示す説明図である。 レンズを介した温度検出対象となる８×８のブロックと、レンズを介して撮像される画像とを重ね合わせて表示した説明図である。 変形例に係るレンズによる検出範囲（画角範囲）を示す図である。 変形例に係るレンズを示す説明図である。 走行開始後の時間とタイヤの温度との関係を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
１２ タイヤ
２０ 二次元温度検出装置
２２ 赤外線センサ
２４ レンズ
３０ ボディＥＣＵ

Claims (5)

1. 車両に設けられた複数のタイヤの温度を非接触でかつ略同時に検出可能な二次元温度検出手段と、
   前記二次元温度検出手段による検出結果に基づいて、前記各タイヤの空気圧を監視する空気圧監視制御手段と、
   を備えたタイヤ空気圧監視システム。
2. 請求項１記載のタイヤ空気圧監視システムであって、
   前記二次元温度検出手段は、
   検出対象から放射される赤外線に基づいて複数箇所の温度を検出する赤外線温度検出センサと、
   前記各タイヤからの赤外線をそれぞれ別箇所からの赤外線として前記赤外線温度検出センサに導く光学手段と、
   を備えたタイヤ空気圧監視システム。
3. 請求項１又は請求項２記載のタイヤ空気圧監視システムであって、
   前記二次元温度検出手段は、
   ４〜１００素子を有するサーモパイル型センサを含む、タイヤ空気圧監視システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムであって、
   前記空気圧監視制御手段は、予め記憶された比較基準用のタイヤの温度変化データと、前記二次元温度検出手段による検出結果に基づく前記各タイヤの検出温度とを比較し、それらのタイヤの温度差が所定のしきい値を上回ったときに、タイヤの空気圧低下を判別する、タイヤ空気圧監視システム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムであって、
   前記二次元温度検出手段は、路面温度をも検出可能に構成され、
   前記二次元温度検出手段による検出結果に基づいて、前記路面の状況を監視する路面監視手段をさらに備えた、タイヤ空気圧監視システム。

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