JP2005324725A - タイヤ状態監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 双方向通信を行うタイヤ状態監視装置において、車両側送受信機におけるタイヤ側送受信機から送信される信号の受信率を向上させる。
【解決手段】 車両側制御手段３０は、車速からタイヤ１回転の時間を取得し、タイヤ１〜４の所定部位が車両側送受信手段２１〜２４の通信可能範囲を通過する時間より短い時間に設定した送信間隔で、タイヤ側送受信手段１１〜１４に要求信号を送信するとともに、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号を受信した場合には、車両側送受信手段２１〜２４の通信可能範囲に位置するタイヤ１〜４におけるいずれかの箇所にタイヤ側送受信機１１〜１４が配置されていると判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ空気圧等のタイヤ状態を監視するタイヤ状態監視システムに関する。

従来より、各タイヤのホイールに設けられた空気圧センサおよび送受信機と、車両側のホイールハウス等に設けられた車両側送受信機とを備えるタイヤ状態監視システムが知られている。

このようなタイヤ状態監視システムは、現在、タイヤ情報をタイヤ状態センサで定期的にセンシングし、圧力変動や時間等といった所定条件の成立により、センシング情報をタイヤ側から車両側に送信する単方向通信を行うタイヤ状態監視システムが主流となっている。また、よりリアルタイムにタイヤ情報を得るために車両側に送信機を設け、車両側からのトリガ信号を送信することで、タイヤ側装置からセンシング情報を送信する双方向通信を行うタイヤ状態監視システムも開発されている。

しかしながら、双方向通信を行うタイヤ状態監視システムでは、電波法や消費電力の問題から通信可能範囲が限られているため、タイヤ全周に渡る通信は困難である。この結果、タイヤが回転し、タイヤ側送受信機が車両側送受信機の通信可能範囲に入ったときにのみ通信が成立するため、車両側送受信機におけるタイヤ側送受信機から送信される信号の受信率が低くなるという問題がある。

また、タイヤ側送受信機が通信可能範囲以外に位置する場合にも車両側送受信機から信号を送信すると、車両側送受信機の消費電力が増大してしまうという問題がある。

さらに、タイヤ側にタイヤまたはホイール全周に渡るアンテナを設けたり、車両ホイールハウス周囲に大きなアンテナを設けてタイヤ全周に渡る通信を確保することが考えられるが、このような構成は、アンテナの大型化によって車両への搭載性が悪化するとともに、高コストとなる等の問題が発生する。

本発明は上記点に鑑み、双方向通信を行うタイヤ状態監視装置において、車両側送受信機におけるタイヤ側送受信機から送信される信号の受信率を向上させるとともに、車両側送受信機の消費電力を低減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に記載の発明では、車両側におけるタイヤ（１〜４）に対応する部位に配置された車両側送受信手段（２１〜２４）と、タイヤ（１〜４）に配置され、タイヤ（１〜４）の状態を検出してタイヤ状態の検出結果を含むタイヤ状態情報を電波によって車両側送受信手段（２１〜２４）に送信するタイヤ側送受信手段（１１〜１４）と、車両側送受信手段（２１〜２４）による通信を制御する車両側制御手段（３０）と、車両の速度を検出する車速検出手段（３１）とを備え、車両側制御手段（３０）は、車速検出手段（３１）により検出した車両の速度に基づいてタイヤの１回転に要する時間を取得し、タイヤ（１〜４）の所定部位が車両側送受信手段（２１〜２４）の通信可能範囲を通過する時間より短い時間に設定した送信間隔で、車両側送受信手段（２１〜２４）によりタイヤ側送受信手段（１１〜１４）に要求信号を送信するとともに、要求信号に対するタイヤ側送受信機（１１〜１４）からの信号を受信した場合には、車両側送受信手段（２１〜２４）の通信可能範囲に位置するタイヤ（１〜４）におけるいずれかの箇所にタイヤ側送受信機（１１〜１４）が配置されていると判定することを特徴としている。

これにより、車両側制御手段（３０）は、各タイヤ（１〜４）におけるタイヤ側送受信手段（１１〜１４）の位置を特定できる。さらに、車両側制御手段（３０）は、タイヤ側送受信手段（１１〜１４）からの信号を受信した位置の前後で要求信号を送信して、この要求信号に対するタイヤ側送受信手段（１１〜１４）からの信号を受信できたか否かを判定することで、各タイヤ（１〜４）におけるタイヤ側送受信手段（１１〜１４）の位置検出精度を向上させることができる。

タイヤ側送受信手段（１１〜１４）の位置を特定した後、車速によりタイヤ側送受信手段（１１〜１４）の位置を演算し、タイヤ側送受信手段（１１〜１４）が通信可能範囲に入っている場合にのみ要求信号を送信することができる。これにより、車両側制御手段（３０）は、タイヤ側送受信手段（１１〜１４）と通信可能な場合にのみ要求信号を送信することができるので、タイヤ側送受信手段（１１〜１４）からの信号受信率を向上させることができる。

また、車両側制御手段（３０）は、タイヤ側送受信手段（１１〜１４）と通信可能でない場合には、要求信号を送信しないようにすることができるので、消費電力を低減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を示すものである。

以下、本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本実施形態におけるタイヤ状態監視装置を示す車両の平面模式図である。図１に示すように、本実施形態のタイヤ状態監視装置は、タイヤ側送受信機１１〜１４と、車両側送受信機２１〜２４と、制御ユニット３０とを備えている。タイヤ側送受信機１１〜１４と車両側送受信機２１〜２４との間は、電波による双方向の通信が行われる。

タイヤ側送受信機１１〜１４は、各走行用タイヤ１〜４に設けられており、例えば、一般的なディスクホイールのエアバルブと一体式のものを用いることができる。タイヤ側送受信機１１〜１４は、タイヤ１〜４内部の空気圧を検出するタイヤ状態検出用センサ（図示せず）を備えており、このタイヤ状態検出用センサで検出したタイヤ空気圧に関するデータを含むタイヤ状態情報を車両側送受信機２１〜２４に送信するように構成されている。タイヤ状態情報には、車両側送受信機２１〜２４のＩＤ番号も含められる。タイヤ状態検出用センサとしては、タイヤ空気圧に加えて、あるいはタイヤ空気圧に代えて、タイヤ内の温度を検出するセンサを用いることができる。

なお、タイヤ状態検出用センサが本発明のタイヤ状態検出手段に相当し、タイヤ側送受信機１１〜１４が本発明のタイヤ側送受信手段に相当し、車両側送受信機２１〜２４が本発明の車両側送受信手段に相当している。

ここで、タイヤ側送受信機１１〜１４の構成について図２に基づいて説明する。各タイヤ側送受信機１１〜１４は同様の構成を有しているので、ここではタイヤ側送受信機１１の構成についてのみ説明する。

図２は、タイヤ側送受信機１１の構成を示す説明図である。図２に示すように、タイヤ側送受信機１１は、通信制御部１１ａ、アンテナ用コンデンサ１１ｂ、アンテナ１１ｃを有して構成されている。通信制御部１１ａには、タイヤ１〜４内部の空気圧を検出するタイヤ状態検出用センサが設けられている。通信制御部１１ａは、制御ユニット３０からの要求信号を車両側送受信機（アンテナ）２１を介して受信すると、センサにより検出されるタイヤ空気圧等のタイヤ状態を含む検出信号を生成し、送信アンテナ１１ｃから電波を媒体として送信させる。なお、要求信号（電力信号）を送信する際に用いられる無線周波数と検出信号を送信する際に用いられる無線周波数とは異なっている。

本実施形態のタイヤ側送受信機１１は、電池を内蔵せず、制御ユニット３０から車両側送受信機２１を介して受け取った電力信号（電磁波）を電気エネルギーに変換して蓄電用コンデンサ（図示せず）に蓄電し、これを電源とするように構成されている。

図１に戻り、各車両側送受信機２１〜２４は、それぞれ信号線２８で制御ユニット（ＥＣＵ）３０と接続されている。そして、各車両側送受信機２１〜２４は、各送信機１１〜１４から送信された電波を受信した場合、受信した電波に応じた電圧信号を制御ユニット３０に送信する。なお、各車両側送受信機２１〜２４のそれぞれから制御ユニット３０への信号の送信は、図１のような有線式に限らず、無線式とすることもできる。なお、制御ユニット３０が本発明の車両側制御手段に相当している。

制御ユニット３０は、一般的な構成のものであり、例えば、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備えている。制御ユニット３０は、例えば、車載バッテリ（図示せず）により給電され、各車両側送受信機２１〜２４は制御ユニット３０から給電される。制御ユニット３０には、車両の走行速度を検出する車速センサ３１からの車速信号が入力する。なお、車速センサ３１が本発明の車速検出手段を構成している。

また、車両にはタイヤ状態表示装置４０が設けられている。タイヤ状態表示装置４０は、制御ユニット３０からの信号に基づいて運転者にタイヤ状態を報知するものであり、例えばナビゲーション装置の画面を用いて構成できる。

次に、本実施形態のタイヤ状態監視装置によるタイヤ側送受信機１１〜１４の位置特定方法について図３〜図５に基づいて説明する。各タイヤ側送受信機１１〜１４の位置特定方法は同様であるので、タイヤ側送受信機１１についてのみ説明する。

図３は車両側送受信機２１の通信可能範囲を示す側面図であり、図４は車両側送受信機２１の端子電圧と車両側送受信機１１の充電電圧との関係を示すタイミングチャートである。図３中の斜線部分が車両側送受信機２１の通信可能範囲を示している。

図３に示すように、車両側送受信機２１から要求信号を送信した際に、タイヤ側送受信機１１が通信可能範囲に位置する場合には、タイヤ側送受信機１１は車両側送受信機２１から信号を受信することができる。タイヤ側送受信機１１は車両側送受信機２１から受け取った電力信号を電力に変換し、図４に示すように充電電圧が所定の閾値を超える。所定の閾値とは、タイヤ側送受信機１１が車両側送受信機２１に信号を送信するのに必要な電圧値である。そして、車両側送受信機２１からの信号がオフになったタイミングで、タイヤ側送受信機１１は車両側送受信機２１に信号を送信する。

このように、車両側送受信機２１から要求信号を送信した際に、タイヤ側送受信機１１が通信可能範囲に位置する場合には、タイヤ側送受信機１１からの応答があるので、車両側送受信機２１から要求信号を所定間隔で送信し、要求信号に対するタイヤ側送受信機１１からの信号を検出することで、タイヤ側送受信機１１の位置を特定することができる。

図５は、制御ユニット３０が行うタイヤ側送受信機１１の位置特定方法を示すフローチャートである。図５に示すように、まず、制御ユニット３０は、車速センサ３１にて車速を検出し、タイヤ側送受信機１１の位置特定のためのサンプリング間隔、すなわち車両側からの要求信号送信間隔を決定する（Ｓ１０）。

例えば車両側送受信機２１の通信可能範囲をタイヤ１全周のうち車両側送受信機２１を中心とする１００°の範囲とした場合、タイヤ１回転は３６０°であるため、タイヤ側送受信機１１の位置を検出するためには、３６０°／１００°＝３．６として、タイヤ１回転当たり３．６回以上サンプリングすれば、少なくとも１回はタイヤ側送受信機１１が通信可能範囲に位置しており、タイヤ側送受信機１１の位置が検出できることになる。

次に、Ｓ１０で決定した要求信号送信間隔に基づいて、車両側から要求信号を送信するタイミングになったか否か判定し（Ｓ１１）、要求信号送信タイミングになった場合には、制御ユニット３０は、車両側送受信機２１からタイヤ側送受信機１１に要求信号を送信する（Ｓ１２）。

次に、車両側送受信機２１を介してタイヤ側送受信機１１からの信号を受信したか否か判定する（Ｓ１３）。この結果、タイヤ側送受信機１１からの信号を受信できない場合には上記Ｓ１０に戻り、タイヤ側送受信機１１からの信号を受信した場合には、タイヤ側送受信機１１が通信可能範囲のいずれかの位置にあると特定できるので、そのときのタイヤ側送受信機１１の位置をメモリに記憶しておく（Ｓ１４）。

次に、必要分解能でタイヤ側送受信機１１の位置を特定できたか否かを判定する（Ｓ１５）。ここでタイヤ側送受信機１１の位置における必要分解能とは、車速に応じて決定されるものであり、車速が速いほど通信時間が短くなるので、タイヤ側送受信機１１の位置を狭い範囲で特定する必要があり、高い必要分解能が要求される。したがって、考え得る最高速度に対応する必要分解能までタイヤ側送受信機１１の位置を特定する必要がある。

必要分解能でタイヤ側送受信機１１の位置を特定できていないと判定された場合には、新たに車両側送受信機２１からの要求信号の送信タイミングを決定する（Ｓ１６）。具体的には、サンプリング間隔をずらし、Ｓ１４で記憶したタイヤ側送受信機１１からの信号を受信できた位置の前後でサンプリングを行う。そして、必要分解能でタイヤ側送受信機１１の位置を特定できるまで、Ｓ１０〜Ｓ１６の処理を繰り返し行う。

以上の構成により、制御ユニット３０は、各タイヤ１〜４におけるタイヤ側送受信機１１〜１４の位置を特定できるので、その後の通信は、車速によりタイヤ側送受信機１１〜１４の位置を演算し、タイヤ側送受信機１１〜１４が通信可能範囲に入っている場合にのみ要求信号を送信することができる。これにより、制御ユニット３０は、タイヤ側送受信機１１〜１４と通信可能な場合にのみ要求信号を送信することができるので、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信率を向上させることができる。また、制御ユニット３０は、タイヤ側送受信機１１〜１４と通信可能でない場合には、要求信号を送信しないようにすることができるので、消費電力を低減することが可能となる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態のタイヤ側送受信機１１〜１４は、車両側から受信する電力信号により電力を得る構成としたが、本発明は内部に電池を内蔵するようにし、これを電源とする構成においても適用可能である。

また、タイヤ１〜４におけるタイヤ側送受信機１１〜１４の位置検出は、少なくとも車両へのシステム装着時に行えばいいが、これに限らず、車両側送受信機２１〜２４とタイヤ側送受信機１１〜１４との間の通信が所定回数以上成立しなかった場合にタイヤ側送受信機１１〜１４の位置検出を行ってもよい。また、車両側送受信機２１〜２４で把握しているタイヤ側送受信機１１〜１４の位置は誤差を伴っていると考えられるので、誤差が拡大する所定時間が経過した時点でタイヤ側送受信機１１〜１４の位置検出を行ってもよい。

また、高速走行時等でタイヤ１〜４の回転が高速の場合には、サンプリング時間をタイヤ１回転に要する時間より短くする必要はなく、タイヤ１回転に要する時間より長くすればよい。つまり、タイヤ１回転に要する時間＝Ｔ、サンプリング間隔＝ｔとした場合、Ｔ＋ｔの間隔で車両側からの通信を行うことでタイヤにおけるタイヤ側送受信機１１〜１４の位置が検出できる。

また、上記実施形態では、制御ユニット３０はタイヤ側送受信機１１〜１４との通信の成立の有無でタイヤ側送受信機１１〜１４の位置を特定したが、これに限らず、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルに基づいてタイヤ側送受信機１１〜１４の位置を特定することもできる。

例えばＬＦ帯による通信の場合、タイヤ側送受信機１１〜１４からの受信レベルは、タイヤ側送受信機１１〜１４と車両側送受信機２１〜２４との距離の３乗の逆数に比例する。このため、タイヤ側送受信機１１〜１４と車両側送受信機２１〜２４の距離が近ければ受信レベルが高くなる。したがって、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルの最大値が既知であれば、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルと受信レベル最大値とを比較し、タイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルが受信レベル最大値となった位置をタイヤ側送受信機１１〜１４の位置と特定することができる。

また、受信レベル最大値が既知でなくとも、各通信時のタイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルの変化を調べることによってもタイヤ側送受信機１１〜１４の位置を特定することができる。すなわち、各通信時におけるタイヤ側送受信機１１〜１４からの信号受信レベルが高くなる場合には、タイヤ側送受信機１１〜１４は通信した位置よりも後側の位置に存在し、逆に受信レベルが低くなる場合には、タイヤ側送受信機１１〜１４より前側に存在することが分かる。

また、上記実施形態では、車両側送受信機２１〜２４、制御ユニット３０、タイヤ状態表示装置をそれぞれ信号線で接続したが、これらを図６の模式図に示すように車内ＬＡＮ２９を用いて接続するように構成してもよい。

タイヤ状態監視装置を示す車両の平面模式図である。 タイヤ側送受信機の構成を示す説明図である。 車両側送受信機の通信可能範囲を示す側面図である。 車両側送受信機の端子電圧と車両側送受信機の充電電圧との関係を示すタイミングチャートである。 制御ユニットが行うタイヤ側送受信機の位置特定方法を示すフローチャートである。 タイヤ状態監視装置の変形例を示す車両の平面模式図である。

符号の説明

１〜４…タイヤ、１１〜１４…タイヤ側送受信機、２１〜２４…車両側送受信機、３０…制御ユニット、４０…タイヤ状態表示装置。

Claims (1)

1. 車両側におけるタイヤ（１〜４）に対応する部位に配置された車両側送受信手段（２１〜２４）と、
   前記タイヤ（１〜４）に配置され、前記タイヤ（１〜４）の状態を検出して前記タイヤ状態の検出結果を含むタイヤ状態情報を電波によって前記車両側送受信手段（２１〜２４）に送信するタイヤ側送受信手段（１１〜１４）と、
   前記車両側送受信手段（２１〜２４）による通信を制御する車両側制御手段（３０）と、
   前記車両の速度を検出する車速検出手段（３１）とを備え、
   前記車両側制御手段（３０）は、前記車速検出手段（３１）により検出した前記車両の速度に基づいて前記タイヤの１回転に要する時間を取得し、前記タイヤ（１〜４）の所定部位が前記車両側送受信手段（２１〜２４）の通信可能範囲を通過する時間より短い時間に設定した送信間隔で、前記車両側送受信手段（２１〜２４）により前記タイヤ側送受信手段（１１〜１４）に要求信号を送信するとともに、前記要求信号に対する前記タイヤ側送受信機（１１〜１４）からの信号を受信した場合には、前記車両側送受信手段（２１〜２４）の通信可能範囲に位置する前記タイヤ（１〜４）におけるいずれかの箇所に前記タイヤ側送受信機（１１〜１４）が配置されていると判定することを特徴とするタイヤ状態監視装置。
   

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