JP2006282108A - 車輪情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪に設けられた電池の消耗を抑える。
【解決手段】 空気圧センサ２０は、車輪１０のタイヤ空気室の圧力を所定間隔で検出する。差分算出部２４は、空気圧センサ２０の今回の検出値と前回の信号送信時の検出値との差分を算出する。送信判定部２６は、差分が所定のしきい値以上となる条件を満足するか否かを判定し、該条件を満足するとき、空気圧の検出値を含む信号を車体１２に送信する。ＥＣＵ１６内の故障判定部は、予め定められた故障判定期間のあいだ信号の受信がないとき、車輪情報取得装置１００に故障が生じたと判定する。送信判定部２６は、前回の信号送信時点から故障判定期間より短い正常通知期間が経過したとき、条件を満足したか否かにかかわらず、正常に動作中であることを通知するための確認信号を車体に送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は車輪に関連する物理量を取得する車輪情報取得装置に関する。

車両を安全に走行させるためには、タイヤを含む車輪の状態を正常に保つことが必要である。したがって、タイヤの空気圧不足などの異常が車輪に発生したときには、これを速やかに検出して適切な処置を講ずる必要がある。従来、車輪に設けられたタイヤ空気圧センサと、センサ検出信号を無線送信する送信機とを有し、各輪のタイヤ空気圧をセンサにより直接検出して車体側に無線送信することで異常を検出するタイヤ空気圧検出装置が知られている。

ところで、車輪に設けられたセンサや送信機に対して外部から電力を供給することは困難であるから、車輪側では専ら電池により電力をまかなうしかなく、メンテナンス性の向上のためには車輪側の機器の電力消費を抑える必要がある。特許文献１には、車両の停車中には、データの変化量が所定のしきい値より大きい場合のみデータ送信を実行する技術が開示されている。これによって、データ送信回数が減少するため電力消費を抑えることができる。
特開２０００−２０３２１８号公報 特開２００２−２４８９１３号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、データの変化量がしきい値以下である場合には長期間にわたってデータ送信が実行されないことになるので、車輪側の機器が正常に動作しているのか否かを車体側で判定することができない。

本発明はこうした点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪に関連する物理量を取得する車輪情報取得装置において、車輪に設けられている機器の電力消費を低減する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、車輪に関連する物理量を含む信号を取得する車輪情報取得装置である。この装置は、前記物理量を所定間隔で検出する検出手段と、前記検出手段により検出された今回の物理量と前回の信号送信時の物理量との差分を算出する差分算出手段と、前記差分が所定のしきい値以上となる条件を満足するか否かを判定し、該条件を満足するとき、今回の物理量を含む信号を車体に送信する送信判定手段と、車体に備えられ、予め定められた故障判定期間のあいだ信号の受信がないとき、当該車輪情報取得装置に故障が生じたと判定する故障判定手段と、を備える。そして、前記送信判定手段は、前回の信号送信時点から前記故障判定期間より短い正常通知期間が経過したとき、前記条件を満足したか否かにかかわらず、正常に動作中であることを通知するための確認信号を車体に送信することを特徴とする。

この態様によれば、車輪からの信号の受信に基づいて故障判定が行われている場合に、信号の送信が一定の時間行われていないときは、車輪情報取得装置が正常に動作中であることを通知するための確認信号を送信するようにした。これによって、上記故障判定を継続しつつ車輪からの信号の送信回数を抑えることができ、車輪情報取得装置における電力消費を低減することができる。
なお、「車輪に関連する物理量」には、タイヤ空気圧、タイヤ温度、加速度、歪み量などが含まれる。

前記送信判定手段は、前記確認信号を送信する際、その送信出力を増加させるようにしてもよい。あるいは、前記送信判定手段は、前記確認信号を複数回送信するようにしてもよい。いずれの場合も、確認信号が車体側で受信される確率が高まるので、確認信号の受信ミスにより車輪情報取得装置が故障と判定されてしまうことがなくなる。

車輪情報取得装置は、所定期間にわたって前記送信判定手段が信号を送信した回数を記録する記録手段をさらに備え、前記故障判定手段は、前記所定期間内の信号の受信回数に基づいて受信状態の良否を判定し、前記送信判定手段は、前記記録手段に記録された信号の送信回数が規定回数に満たないとき、前記条件を満足したか否かにかかわらず、前記確認信号を前記規定回数に達するまで車体に送信するようにしてもよい。

この態様によれば、車輪からの所定回数の信号の受信に基づいて受信状態の良否が判定されている場合に、信号の送信回数が規定回数に満たないときは、確認信号を規定回数に達するまで車体に送信するようにしたので、受信状態が誤判定されることを防止できる。

前記確認信号には、有意な情報として当該車輪情報取得装置の識別符号のみが含まれるようにしてもよい。このように、確認信号に含まれるデータを最小限にすることで、信号送信に要する電力をさらに低減することができる。

本発明によれば、車輪からの信号の受信に基づいて故障判定が行われている場合に、車輪情報取得装置における電力消費を低減することができる。

本発明は、車輪で検出されるタイヤ空気圧やタイヤゴム温度などの物理量を取得する車輪情報取得装置において、電力消費を低減することで電池を長寿命化させる技術を提供する。以下、実施の形態をもとに本発明を説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る車輪情報取得装置１００を備えた車両の概略構成を示す。車輪１０は、主にタイヤとホイール（図示せず）から構成される。車輪情報取得装置１００の車輪側ユニット８０は、車輪１０の内部、好ましくはホイールリムのタイヤ空気室側に設置される。車輪側ユニット８０は、空気圧センサ２０と、温度センサ２２と、差分算出部２４と、送信判定部２６を備え、タイヤの空気圧および温度を検出して、これらの検出値を含む信号を車体側に送信する。なお、図１ではひとつの車輪１０のみが示されているが、車輪側ユニット８０は、車両に取り付けられるすべての車輪に設置されることが好ましい。

空気圧センサ２０は、例えばピエゾ抵抗型センサであり、その検出部分がタイヤ空気室内に面するように配置され、タイヤ空気室の空気圧を検出する。温度センサ２２は、例えばサーミスタであり、タイヤ空気室内の温度を検出する。代替的に、温度センサ２２をタイヤゴム内部に埋め込み、タイヤゴムの温度を検出してもよい。空気圧センサ２０および温度センサ２２は、差分算出部２４に接続されている。

差分算出部２４は、空気圧センサ２０および温度センサ２２からのアナログ出力を予め準備されているテーブルを参照して、それぞれ空気圧、温度に変換する。差分算出部２４は、所定の間隔（例えば、１分間）でこれらの検出値を図示しないメモリに記憶しておき、今回の検出値と前回の信号送信時の検出値との差分を算出する。

送信判定部２６は、差分算出部２４から空気圧と温度の差分を受け取り、それぞれの差分が所定のしきい値以上となるか否かを判定する。このしきい値は、長期的に見て車両の走行に影響を与えると見込まれる程度の値に設定される。例えば、空気圧であれば前回の信号送信時の検出値に対し２．５ｋＰａであり、温度であれば前回の信号送信時の検出値に対し２．５°Ｃである。空気圧または温度の差分がしきい値以上であると判定すると、送信判定部２６は、車輪側ユニット８０毎に予め付与されている識別符号（以下、ＩＤと表記する）と、空気圧と温度の今回値とを１つのフレームに構成し、このフレームを車体側の受信部１４へ向けてアンテナを介して無線送信する。以下では、このようなＩＤと各センサによる検出値とを両方含む信号を「通常信号」と呼ぶ。
なお、送信判定部２６は、差分算出部２４から受け取った空気圧の差分が上記所定のしきい値より大きい第２のしきい値（例えば、毎分１０ｋＰａ）以上となったとき、言い換えれば、タイヤ空気圧が急減圧したときは、一定の期間（例えば、２分間）、通常信号を高頻度（例えば、１５秒毎に５回）で車体側の受信部１４に送信するようにしてもよい。

差分算出部２４と送信判定部２６は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
なお、車輪側ユニット８０の各構成要素は、図示しない電池を電源として駆動される。

図２は、送信判定部２６から車体に送信される通常信号のフレームフォーマット３０を示す。フレームの先頭には、同期用のスタートビット３２が付加される。スタートビット３２の後には、空気圧データ３４と、温度データ３６と、上述のＩＤ３８を表すビット列が続く。空気圧データ３４と温度データ３６の先頭には、それぞれのデータの開始を表すビットや、データ長を表すビットを付加してもよい。また、送信中のコリジョン防止のために、フレームの末尾にストップビット４０を付加してもよい。

図１に戻り、車輪情報取得装置１００の車体１２側の構成について説明する。受信部１４は、送信判定部２６から送信された通常信号をアンテナを介して受信し、空気圧データ、温度データおよびＩＤを取り出す。取り出された各データは、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と表記する）１６に送られる。ＥＣＵ１６は、受信部１４から受け取ったＩＤと図示しないメモリに予め登録されているＩＤとを比較して、今回受信した空気圧データおよび温度データが、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪のいずれの車輪に関するものかを特定する。なお、各車輪側ユニット８０のＩＤのメモリへの登録は、工場で車体に車輪を取り付ける時や整備時などに行われる。なお、受信部１４とＥＣＵ１６は、車体が備えるバッテリー（図示せず）を電源として駆動される。

ＩＤによって今回受信したデータがいずれの車輪に関するものかを特定した後、ＥＣＵ１６は、空気圧データまたは温度データが予め設定されている警報条件と合致するか否かを判定する。警報条件は、例えば、各データまたは単位時間当たりの変化量としきい値との比較により決定される。空気圧データまたは温度データのいずれかが警報条件と合致するとき、ＥＣＵ１６は、車両の乗員に対してタイヤ空気圧警報または温度異常警報を発する。このように、本実施の形態では、車輪情報取得装置１００を利用して、タイヤ空気圧やタイヤ温度の異常を検出する警報システムを構成している。

ところで、上述したような警報システムでは、車輪側ユニット８０および受信部１４における各センサの異常、電池切れ、アンテナの破損などの故障を判定すべく、車体側のＥＣＵ１６内の図示しない故障判定部において、車輪側から定期的に信号送信があるか否かの判定が実施されているのが通常である。例えば、故障判定部は、予め定められた故障判定期間（例えば、６０分）のあいだ車輪から車体に対しての信号送信がないと、車輪情報取得装置１００のいずれかの構成要素に何らかの故障が生じていると判定してしまう。

そこで、本実施の形態では、空気圧センサまたは温度センサの今回の検出値と、前回の信号送信時の検出値との差分が上記しきい値未満であった場合にでも、一定の条件の下、車輪側ユニット８０から車体に対して正常に動作中であることを通知する確認信号を送信するようにした。

図３は、実施の形態１により確認信号が送信される様子を説明する図である。図３中、上側のグラフは、車輪側ユニット８０の空気圧センサ２０で検出された空気圧の変動を示し、下側のグラフは、送信判定部２６から発せられる信号を示す。空気圧の変動がしきい値Ｐ_ｔ以上であるとき、送信判定部２６から車体に向けて通常信号が発せられるものと仮定する。この場合、空気圧変動がしきい値未満である間は、通常信号が全く発せられないことになる。そして、上記故障判定期間が６０分間に設定されている場合、送信判定部２６は、最後に通常信号を送信した時点から、故障判定期間より短い正常通知期間（例えば５９分）が経過したとき、空気圧変動の大きさにかかわらず、確認信号５２を車体に向けて送信する。なお、図３では空気圧の変動についてのみ説明したが、温度変動についても同様である。

従来、このような警報システムでは、故障と誤判定されることを防止すべく、車輪側で検出される空気圧などの物理量に大きな変動がない場合でも、定期的（例えば、毎分１回）に信号を車体に送信するようにしていた。しかし、物理量に変動がない場合の信号送信は、異常警報の観点からはほとんど意味がないので、このような信号送信による電力消費はできるだけ抑えることが好ましい。本実施の形態のように、前回の信号送信時点から、車体側で故障と判定される故障判定期間より若干早いタイミングで確認信号を送信するようにすれば、電力消費を低減しつつ、故障と誤判定されることを回避できる。

図４は、上述の確認信号のフレームフォーマット５０を示す。確認信号には空気圧データと温度データは含まれず、スタートビット３２とストップビット４０の他には、ＩＤ３８のみが含まれることが好ましい。こうすることで、確認信号のフレーム長が通常信号のフレーム長よりも短くなるため、信号の送信時間が短縮され、したがって消費電力を低減できる。

送信判定部２６は、確認信号を送信する際、その送信出力を増加させるようにしてもよい。これによって、確認信号が車体側の受信部１４で受信される確率が高まるので、確認信号の受信ミスにより車輪情報取得装置１００が故障と判定されてしまうことがなくなる。代替的に、送信判定部２６は、確認信号を複数回送信するようにしてもよい。この場合も、受信部１４で確認信号が受信される確率が高まるので、同様の効果が得られる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、車体側で車輪側ユニット８０からの信号の受信に基づいて故障判定が行われている場合に、信号の送信が一定の時間行われていないときは、正常に動作中であることを通知する確認信号を送信するようにしたので、故障判定を継続しつつ、車輪側ユニット８０における電力消費を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、車輪側ユニット８０からの信号の受信が一定の時間行われていないことを、車輪情報取得装置を故障と判定する条件としている場合について述べたが、実施の形態２では、車輪側ユニット８０から所定回数の信号が受信されていない場合に、車輪情報取得装置を故障と判定する条件としている場合について述べる。

図５は、実施の形態２に係る車輪情報取得装置１２０を備えた車両の概略構成を示す図である。図５は、車輪側ユニット９０に記録部２８が追加された以外は実施の形態１と同様の構成であるため、同一の符号を付して一部要素の説明を省略する。

実施の形態２に係る車輪情報取得装置１２０は、以下のような条件下での使用を想定している。すなわち、ＥＣＵ１６内の図示しない故障判定部は、受信部１４による所定期間（例えば、６０分間）にわたる信号の受信回数が規定回数（例えば、４０回）に達したか否かに基づいて、車輪側ユニット９０から送信される信号の受信状態の良否を判定するように設定されているとする。一例では、故障判定部は、一時間の間に４０回未満しか信号を受信できなかったときは、車輪情報取得装置１２０に何らかの故障が生じたと判定する。

このような条件において、車輪側ユニット９０の送信判定部２６において、空気圧と温度の今回の検出値と前回の信号送信時の検出値との差分が所定のしきい値以上となったときのみ通常信号を送信するようにすると、受信部１４では上記規定回数の通常信号を受信することはほとんどなくなり、故障判定部は、車輪情報取得装置１２０を故障と判定してしまう。そこで、送信判定部２６からの信号の送信回数を記録部２８に記録しておき、送信回数が規定回数に満たない場合、送信判定部２６は、不足する回数分まとめて確認信号を送信するようにした。

より具体的に述べると、記録部２８は、所定期間にわたって、送信判定部２６から車体に向けた信号の送信回数を記録する。送信判定部２６は、実施の形態１と同様に、空気圧センサ２０および温度センサ２２の今回の検出値と前回の信号送信時の検出値との差分がしきい値以上であるときに、それらの今回値と予め付与されているＩＤとを１つのフレームに構成し、このフレームを車体側の受信部１４へ向けて無線送信する。送信判定部２６は、上記所定期間の終了が近づくと記録部２８を参照し、記録されている信号の送信回数が規定回数を満たしているか否かを判定する。規定回数に満たないときは、空気圧または温度の差分としきい値との比較結果にかかわらず、正常に動作中であることを通知する確認信号を、残りの回数分だけ続けて送信する。

なお、通常の車両走行状態では、種々の外的要因を受けることから、車輪側ユニット９０から発せられた信号のすべてが車体に受信される訳ではない。したがって、送信判定部２６は、上述の規定回数より若干多めに確認信号を送信することが好ましい。また、ＥＣＵ１６は、規定回数と受信回数の比率に基づいて、車輪と車両の間での受信状態の良好性を評価してもよい。

図６は、実施の形態２により確認信号が送信される様子を説明する図である。図３と同様に、上側のグラフは、車輪側ユニット９０の空気圧センサ２０で検出された空気圧の変動を示し、下側のグラフは、送信判定部２６から発せられる信号を示す。図示するように、所定の期間、例えば６０分が経過する前に既に何度か空気圧変動がしきい値Ｐ_ｔを上回ったことによる通常信号の送信があったものとする。しかしながら、６０分が経過する直前の時点、例えば５５分が経過した時点で、通常信号の送信回数が規定回数に満たなかったと仮定する。この場合、送信判定部２６は、規定回数に満たない残りの回数分以上、確認信号を送信する。なお、図６では空気圧の変動についてのみ説明したが、温度変動についても同様である。

図７は、車輪情報取得装置１２０における送信判定処理のフローチャートである。送信判定部２６は、まずダウンタイマＴが０であるか否かを判定する（Ｓ１０）。初回はＴ＝０であるから（Ｓ１０のＹ）、続いてＳ１２で、送信判定部２６はダウンタイマＴ（例えば、Ｔ＝６０分）をセットし、同時に記録部２８はカウンタＣ（例えば、Ｃ＝４０回）をセットする。Ｔが０でないときは（Ｓ１０のＮ）、Ｓ１２をスキップする。
続いて、空気圧センサ２０により空気圧を検出し（Ｓ１４）、差分算出部２４は、空気圧の今回値と前回の信号送信時の検出値との差分ΔＰがしきい値Ｐ_ｔ以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。差分ΔＰがしきい値Ｐ_ｔ以上である場合（Ｓ１６のＹ）、送信判定部２６は通常信号を車体に送信し、記録部２８は１回送信したことを記録するためカウンタＣを１だけ減算する（Ｓ１８）。差分ΔＰがしきい値Ｐ_ｔ未満である場合（Ｓ１６のＮ）、Ｓ１８をスキップする。

送信判定部２６は、ダウンタイマＴが所定値Ｔ_Ｌ（例えば、５分）以下となっているか否かを判定し（Ｓ２０）、Ｔが所定値Ｔ_Ｌより大きければ（Ｓ２０のＮ）、このルーチンを終了する。Ｔが所定値Ｔ_Ｌ以下であれば（Ｓ２０のＹ）、続いて、送信判定部２６は記録部２８を参照し、カウンタＣがＣ＝０となっているかを判定する（Ｓ２２）。Ｃ＝０であれば（Ｓ２２のＹ）、既に送信判定部２６から車体に対して規定回数の通常信号が送信済であることを意味するので、このルーチンを終了する。Ｃが０でなければ（Ｓ２２のＮ）、送信判定部２６は、確認信号をＣ回送信する（Ｓ２４）。これによって、故障判定部によって、車輪情報取得装置１２０が故障と判定されることを防止できる。

以上説明したように、実施の形態２によれば、車体側で所定期間における信号の受信回数に基づいて受信状態の良否が判定されている場合に、記録部に記録された信号の送信回数が規定回数に満たないとき、送信判定部が確認信号を規定回数に達するまで車体に送信するようにした。これによって、車輪情報取得装置が故障と判定されることを防止できる。また、実施の形態１と同様に、空気圧データと温度データを省略した確認信号を送信することが好ましい。これにより、車輪側ユニット９０の消費電力を低減することができ、車輪に搭載した電池の消耗を抑えられる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を述べる。

実施の形態２においても、送信判定部は、確認信号を送信する際、その送信出力を増加させてもよい。これによって、確認信号が車体側の受信部で受信される確率が高まるので、確認信号の受信ミスにより車輪情報取得装置が故障と判定されてしまうことがなくなる。

空気圧センサや温度センサ以外にも、タイヤの摩耗量、加速度、歪みなどの種々の物理量を検出するセンサを車輪に設け、その検出データを車体に送信するように構成することも可能である。

実施の形態１に係る車輪情報取得装置を備えた車両の概略構成を示す図である。 送信判定部から車体に送信される通常信号のフレームフォーマットを示す図である。 実施の形態１により確認信号が送信される様子を説明する図である。 確認信号のフレームフォーマットを示す図である。 実施の形態２に係る車輪情報取得装置を備えた車両の概略構成を示す図である。 実施の形態２により確認信号が送信される様子を説明する図である。 車輪情報取得装置における送信判定処理のフローチャートである。

符号の説明

１０ 車輪、 １２ 車体、 １４ 受信部、 １６ ＥＣＵ、 ２０ 空気圧センサ、 ２２ 温度センサ、 ２４ 差分算出部、 ２６ 送信判定部、 ２８ 記録部、 ８０、９０ 車輪側ユニット、 １００、１２０ 車輪情報取得装置。

Claims (5)

1. 車輪に関連する物理量を含む信号を取得する車輪情報取得装置であって、
   前記物理量を所定間隔で検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された今回の物理量と前回の信号送信時の物理量との差分を算出する差分算出手段と、
   前記差分が所定のしきい値以上となる条件を満足するか否かを判定し、該条件を満足するとき、今回の物理量を含む信号を車体に送信する送信判定手段と、
   車体に備えられ、予め定められた故障判定期間のあいだ信号の受信がないとき、当該車輪情報取得装置に故障が生じたと判定する故障判定手段と、
   を備え、
   前記送信判定手段は、前回の信号送信時点から前記故障判定期間より短い正常通知期間が経過したとき、前記条件を満足したか否かにかかわらず、正常に動作中であることを通知するための確認信号を車体に送信することを特徴とする車輪情報取得装置。
2. 前記送信判定手段は、前記確認信号を送信する際、その送信出力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車輪情報取得装置。
3. 前記送信判定手段は、前記確認信号を複数回送信することを特徴とする請求項１に記載の車輪情報取得装置。
4. 所定期間にわたって前記送信判定手段が信号を送信した回数を記録する記録手段をさらに備え、
   前記故障判定手段は、前記所定期間内の信号の受信回数に基づいて受信状態の良否を判定し、
   前記送信判定手段は、前記記録手段に記録された信号の送信回数が規定回数に満たないとき、前記条件を満足したか否かにかかわらず、前記確認信号を前記規定回数に達するまで車体に送信することを特徴とする請求項１に記載の車輪情報取得装置。
5. 前記確認信号には、有意な情報として当該車輪情報取得装置の識別符号のみが含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪情報取得装置。

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