JP2009154646A - タイヤ空気圧装置、その制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ空気圧モニタの通信間隔を運転状況に応じて最適化する。
【解決手段】タイヤに設置したタイヤ側送信機１から車載無線機９への送信インターバルを、タイヤ側送信機１内に備えた振動センサ部２６により計測した車両の速度や加速度、その変化率などの運転状況を反映したパラメータを元に、隣接車両と差異が生じるように自動的に変更する。これにより、隣接車両のタイヤ空気圧モニタ装置などの送信間隔とタイミングずらせる事により、通信エラーが少なく確実な通信が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両タイヤの空気圧を測定して異常を報知するタイヤ空気圧モニタなどの車載用無線装置に関する発明であり、特にタイヤ周辺部への配線などを省くと共に、タイヤ側に装着する無線機の受信機能を省いて送信機能のみを搭載することで低消費電力化、小型化、コストダウン等のメリットを図った目的のタイヤ空気圧モニタ装置における通信の確実性を向上させうるのに最適なものである。

近年、走行に際しての安全性からタイヤの適正な空気圧を計測し、タイヤ空気圧の異常を検出した際には、車載の無線機に送信して警告音を発したり、ディスプレイに警告灯を点けるなどを行うタイヤ空気圧センサが普及し始めており、米国などでは法律によりタイヤ空気圧モニタ（ＴＰＭＳ）の装備が義務付けられている。

同様に、日本でも従来より走行前の事前点検項目として、タイヤ空気圧の点検の効果が広く知られているが、適正なタイヤ空気圧で走行することによる燃費の改善効果や、走行中の事故防止に対する安全意識の向上によりタイヤ空気圧モニタに対する関心が高まってきつつある。

これまでに実用化されているタイヤ空気圧モニタ装置では、タイヤを囲う車体側のホイールハウス部分にトランスポンダ機を取り付けて、電力の供給を行う長波電波（以下、ＬＦ電波）や、タイヤ空気圧センサ無線機（タイヤ側無線機）が送信を開始するトリガ信号を送信する構成が主流である。

従って万が一、他の車両のタイヤ空気圧モニタ装置の電波などのノイズが混信して受信に失敗した場合には、車載側のトランスポンダ機から再度ＬＦ電波を送ってタイヤ側無線機から再送させるといったリカバリ処理も可能であった。

一方、車載側のトランスポンダ機がトリガ信号を送る代わりに振動センサを用いた構成も提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、タイヤ側無線機に振動センサを組み込んで、走行中のみタイヤ側無線機がタイヤ空気圧の検知と送信を行う事で省電力化を図るようになっている。

更に、近年においては、タイヤ側無線機は受信回路を持たずに送信回路のみを備えて内部タイマにより一定時間おきに送信を行うことで小型化や消費電力の低減を図ると共に、車載側のトランスポンダ送信機を不要にして、トランスポンダ送信機の設置に必要な車体への配線や施工の工数を不要したタイヤ空気圧モニタ装置なども商品化され始めている。
特開２００３−３５５２０３号公報

ところが、タイヤ側無線機が送信周波数帯域の受信回路や、トランスポンダ送信機からのトリガ信号の受信回路を備えない構成では、各タイヤのタイヤ側送信機が独自のタイミングで一方的に送信を行い続けるだけになる。

なぜなら、送信前に他の装置の電波やノイズが存在しないか受信確認（キャリアセンス）して送信を待合せる処理ができない上、混信などにより通信が失敗していても、これを
タイヤ側無線機にフィードバックして再送させるといった処理ができないためである。

ところが、受信回路やトランスポンダ送信機などを有しないタイヤ空気圧モニタ装置では、送信前に同帯域の雑音信号が存在するかチェックして送信を待合せるキャリアセンス処理や、タイヤ空気圧センサ機からの通信が失敗した場合にはトランスポンダ送信機から再送させる信号を発するといったリカバリ処理ができない。

従って、同様な帯域の周波数用いたキーレスエントリー装置などの無線装置や、同様のタイヤ空気圧モニタ装置を備えた車両が近傍に存在するような場合には、最悪の場合には通信のインターバルが同期して送信の度に混信が発生して通信エラーの確率が極端に大きくなったり通信が不能になるといった場合も危惧される。

本発明は、上記する従来の問題を解消するためになされたものであり、走行速度や車体の振動を始めるエンジン始動からの経過時間など、車両の動作状態をセンシングした値をパラメータとして、送信のインターバルを変えることにより、同様なシステムを備えた車両が近傍に存在するような場合でも、定常的に混信による通信エラーが継続するような状況が回避できうるものである。

これにより、受信回路やトランスポンダ送信機を持たず、送信前のキャリアセンス処理や再送を要求するリクエスト信号を入力できないような構成のタイヤ空気圧モニタ装置でも、より確実にタイヤ空気圧センサの検知内容を通信できるタイヤ空気圧モニタ装置を実現できうるものである。

そこで、前記従来の課題を解決するために、タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、
前記タイヤ側送信機は、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知する振動センサ手段を備え、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信インターバルを変更するようにしている。

これにより、タイヤ側送信機の振動センサ部が車両の速度や加速度の変化など運転状況の変化をトリガとして送信のインターバルを自動的に変更するため、近隣車両に搭載した無線機との混信などによる通信エラーの少ない、確実な通信の可能となるものである。

このように、本発明によれば、タイヤ空気圧モニタ装置のタイヤ側送信機の振動センサ部が車両の速度や加速度の変化など運転状況の変化をトリガとして送信のインターバルを自動的に変更するため、近隣車両に搭載した無線機との混信などによる通信エラーの少ない、確実な通信の可能なタイヤ空気圧モニタ装置を提供できる。

第１の発明は、タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、前記タイヤ側送信機は、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知する振動センサ手段を備え、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信インターバルを変更するようにしている。

これにより、隣接車両がタイヤ空気圧モニタ装置などの無線装置を備えていた場合でも運転者が通常行うような運転状況の変化により送信インターバルを最適化して周期的な混
信をさけるため、確実な通信が行えるようになっている。

第２の発明は、タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、前記タイヤ側送信機は、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知する振動センサ手段を備え、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信周波数チャンネルを変更するようにしている。

これにより、隣接車両がタイヤ空気圧モニタ装置などの無線装置を備えていた場合でも運転者が通常行うような運転状況の変化により送信周波数チャンネルを変更するため、混信をさけて、確実な通信が行えるようになっている。

第３の発明は、第１および第２の発明に加えて、前記車載受信機は、前記タイヤ側送信機からの無線送信の受信が失敗した場合に、運転者に運転状況の変更を促す報知を行うようにしている。

これにより、運転者が意識的に速度を落としたりといった運転状況の変更を行うことにより、通信エラーの回避が行われたかを人為的に確認され、一層確実な通信が行えるようになっている。

第４の発明は、第１および第２の発明に加えて、前記運転状況パラメータが、前記振動センサ手段の信号の周波数変化により検知した走行速度もしくは走行速度の変化率、加速度もしくは加速度の変化率の少なくとも一項に相関した値であるようにしている。

これにより、渋滞時などに運転者が事故回避などのために通常行う運転状況の変更を反映して送信パラメータの最適化や送信周波数のチャンネルを変更でき、混信を避けた確実な通信が行えるようになっている。

第５の発明は、タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置の制御方法において、前記タイヤ側送信機に備えた振動センサ手段により、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知するステップと、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信インターバルもしくは変更するステップとを備えるようになっている。

これにより、隣接車両がタイヤ空気圧モニタ装置などの無線装置を備えていた場合でも運転者が通常行うような運転状況の変化により送信インターバルを最適化して周期的な混信をさけた、確実な通信が行えるタイヤ空気圧モニタ装置の制御方法となっている。

第６の発明は、第１から第５のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニタ装置の少なくとも一部を実行するプログラムとなっている。

これにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明のタイヤ空気圧モニタ装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における無線装置の一例として、タイヤ空気圧センサを設置した車両１０および隣接車両２０の上視略図を示したものであり、車両上部鋼板や座席などの構造物は除き、車両におけるタイヤおよび各無線装置の配置が判る範囲で略式に示している。図１において、車両１０のタイヤ５、６、７、８には、それぞれタイヤの空気圧および温度を計測するセンサ及び検知したデータを送信するためのタイヤ側送信機１、２、３、４を設置している。

隣接車両２０のタイヤ１５、１６、１７、１８にも同様にタイヤ側送信機１１、１２、１３、１４を設置しているものとする。

車載受信機９は、車両１０のダッシュボードなどに設置されて、タイヤ側送信機１、２、３、４から無線送信されたタイヤ空気圧値やタイヤ温度などの計測値を受信する。車載受信機９は、車両全体の電気制御を行う電気制御ユニットである車両制御装置（以下、ＥＣＵ）に接続し、万が一受信した計測値が異常な場合は、ＥＣＵに信号を出力して異常を知らせる報知をフロントパネルに表示したり、ブザーを吹鳴する。

なお、車載受信機９は車体の標準装備としてではなく、オプションとして設置するような場合には、ＥＣＵに接続せず、車載受信機９自体が液晶パネルやブザーなどの報知機能を備える構成のものであってもよい。

隣接車両２０の、車載受信機１９についても同様に、タイヤ側送信機１１、１２、１３、１４からの計測値を受信するものである。

次に、図２はタイヤ側送信機の一例として車両１０のタイヤ側送信機１と、車載受信機９の構成を示した略ブロック図である。タイヤ側送信機２、３、４についても同様の構成とするものである。

図２のタイヤ側送信機１の制御部２３は、タイヤ側送信機１全体を制御し、マイコンやその周辺回路で構成する。振動センサ部２６は、振動センサやその信号アンプ回路などの振動センサ手段を備え、振動センサによりタイヤ５の振動を検知して車両１０のエンジンが始動したことを検知したり、振動センサの信号の周波数解析によりタイヤ５の回転数やそれに相関した車両１０の走行速度、加速度などを演算により検出できるよう構成する。

電池部２８はボタン型電池で構成し、制御部２８や、空気圧・温度センサ部２４、振動センサ部２６、送信部２５などに電源を供給する。制御部２３は、通常スリープ状態などの省電力モードで動作し、予め記憶しておいたプログラムで決定する所定インターバル毎のタイミングや、車両のエンジン始動時や走行状態が変化した場合に振動センサ部２６からの割込み信号が入力されたタイミングで、省電力モードから起動して、空気圧・温度センサ部２４によりタイヤの空気圧や温度を計測し、送信部２５からアンテナ２７を介して車載受信機９に計測値を送信し、送信後は再び省電力モードに戻るよう構成する。

車載受信機９は、タイヤ側送信機１からの電波があると、アンテナ３２を介して受信部３３により受信を行う。認証部３１は受信部３３で受信したデータに含まれた認証符号を判定し、自車両のタイヤに設置したタイヤ側送信機からの電波であるか否かの判定を行う。制御部２９は、認証部３１で認証された場合には、受信部３３で受信されたタイヤの空気圧や温度の計測値が異常であるかどうかの判定を行い、もし異常である場合にはＥＣＵ接続部３０によりＥＣＵに信号を送って、フロントパネルなどに警告の表示やブザーの吹鳴などの報知処理を行わせる。

現状では、タイヤ空気圧モニタ装置やキーレスエントリー装置などの特に車載関係の無線装置では、電波法規の遵守のため、３００ＭＨｚ帯域や２ＧＨｚ帯域の周波数を用いて構成されるのが一般的である。

一方、図２に一例として示すブロック図のように、小型化や消費電力の低減、コスト低減などのメリットを狙って送信部のみで構成された装置では、キャリアセンスといった送信前に同じ帯域に電波が送信されているかを検出して送信を待合わせる処理や、通信エラーを検出した受信先からの再送信の要求を受信したりする処理を行えない。

このため、近接車両のタイヤ空気圧モニタ装置など、同じ周波数帯域を使用する無線装置が存在する場合には、送信のタイミングが一致することによる混信で通信エラーが発生すると共に、最悪の場合には送信インターバルが一致して通信エラーが繰り返されるままになってしまうことが危惧される。

特に、タイヤ空気圧モニタ装置同士のように、同じ用途の装置では規格上や仕様上の要求から測定頻度やインターバルが似通ったものに成りやすく、一層通信エラーの頻度が上がるものと考えられる。

例えば、図１の２点鎖線２２および１点鎖線２１は、隣接車両２０のタイヤ側送信機の通信可能範囲の一例を模式的に可視化して示したものである。図１のように車両１０と隣接車両２０が隣接して走行もしくは駐車するような状況では、隣接車両２０タイヤ側送信機１４の通信可能範囲２２や、タイヤ側送信機１３の通信可能範囲２１内に、車両１０の車載受信機９が存在する位置関係となり、車両１０のタイヤ側送信機１、２、３、４の送信電波と送信タイミングが重なった場合には混信により受信エラーが発生してしまうことになる。

本発明の実施の形態１では、走行速度や走行速度の変化率や、加速度やその変化率、エンジン始動を行ってアイドリングの振動が始まるタイミングなど、通常の運転状況では隣接車両同士では一致しないようなパラメータを元にしてタイヤ側送信機の送信間隔を変更するようにしておくことで、周期的に近隣車両のタイヤ側送信機が同じインターバルで送信する状況を回避できうるようにするものである。

具体的な効果の期待できうる一例としては、渋滞時などの車両が密集している場合などに、電波送信の混信による通信エラーの発生確率が高まることが予想される。こういった場合には、事故による車両の接触を避けるため、前側車両から順次波状的に加速や減速を行ったり、隣接車両と全く平行して同じ速度で走行するといった運転行動が行われると考えられる。従って、走行速度の変化率や加速度の変化率が予め設定した所定の閾値を越えた直後、例えば１０ｍｓに送信するといった方法を行えば、前側車両から順次送信が行われることになり電波送信の混信が緩和できうる効果が期待できうるものである。

この際、同一車両の各タイヤのタイヤ側送信機は、取り付け位置や予め備えた識別符号順に従って順次送信するよう、例えば最初に送信を行うタイヤ側送信機から５ｍｓ、１０ｍｓ、１５ｍｓの送信所要時間を踏まえたディレイを持たせて送信するように構成して置く方法も有効である。

以上の説明に従い、図２の各部の概略動作フローを図３に従い説明する。タイヤ側送信機は、車両走行中は省電力モードに入り一定時間おきに省電力モードから復帰してタイヤ空気圧やタイヤ温度を車載受信機９に送信し、再度スリープモードに戻る処理を繰り返している。このとき振動が発生した場合には振動センサ部２６から割込み信号が発生し、省電力モードからウエイクアップする（ステップＳ３４）。続いて振動センサ部２６は車両
の車両速度の変化率である加速度Ｖを計測し（ステップＳ３５）、車両速度の変化率が予め設定した閾値を越えたどうかを判定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６で、加速度が予め設定した閾値を越えない場合には、ステップＳ３８に進んで次の送信を行うインターバル時間Ｔが過ぎているかどうかを判定する（ステップＳ３８）。ステップＳ３６で、加速度が閾値を越えている場合には、加速度Ｖとインターバル時間Ｔを対応させて予め記憶しておいたテーブル表の中から現在の加速度Ｖを参照して新しいインターバル時間Ｔを決定し（ステップＳ３７）、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８で次の送信までのインターバル時間Ｔを越えている場合にはタイヤ空気圧やタイヤ温度を計測して計測値を車載無線機９に送信する（ステップＳ３９）。インターバル時間Ｔを越えていない場合は、省電力モードでステップＳ３４に戻り、インターバル時間Ｔが経過した割込み信号か、振動センサ部２６の次の割込み信号が発生するのを待合せる。

一方、車載受信機９ではタイヤ側送信機１からの送信があるかどうかを待ち受け（ステップＳ４０）、送信があった場合は受信したタイヤ側送信機１からの電文を受信し（ステップＳ４１）、受信した値をＥＣＵに入力する（ステップＳ４２）。ＥＣＵは入力されたタイヤ空気圧やタイヤ温度をフロントパネルなどに表示する（ステップＳ４３）。

なお、ステップＳ４２の処理は、ステップＳ４１で受信した値が異常である場合のみ行うように構成してもよいし、車載無線機９で表示手段やブザー手段などを備えるよう構成する場合には、ＥＣＵを介さずに車載無線機９にてタイヤ空気圧やタイヤ温度値の表示や、異常データが検知された場合の報知を行うような構成でも構わない。

以上のように本実施の形態１では、運転者が渋滞などの際に通常行いうる運転状況の変化を、タイヤ側送信機９の振動センサ部２６で検出して半自動的に送信インターバルを変更する事で、周辺車両の無線送信との混信を、より避けうる効果をなすものである。

加えて、熟練した運転者向けには通信エラーが発生した事を報知する構成を備えることも有効である。この構成によれば、運転者が通信エラーが発生したことを認知し、運転状況の変化で予め送信のインターバルやチャンネルが自動的に変更され通信エラーが回避される旨の知識を備えた上で、運転状況を意識的に変更すれば、更なる通信エラー回避の効果が期待できうる効果が期待できうるものである。

この他、もともと（１０−０．５）秒〜（１０＋０．５秒）などのように定期性を保ちつつ、ある一定範囲内でランダムに送信インターバルを変更するような方法を備えた装置においても、本発明の速度や加速度の変化をトリガとして、制御部のプログラムの乱数を発生させるプログラムのキー値を変更するといった方法を合わせれば、更なる効果が期待できうるものである。

最後に、本実施の形態１の図２のブロック図に示すように、タイヤ側送信機が受信部のみを有して外部よりインターバルの変更用の制御信号や無線電文を入力できない構成において特に有効なものであるが、タイヤ側送信機が受信機能や外部からの信号を入力可能な構成を有する形態のものに適用してもその効果を妨げるものではない。

また、送信インターバルを以外に、送信周波数を一定の周波数帯域に区切った周波数チャンネルを変更する方法も有効である。この場合には、車載受信機が複数のチャンネルをスキャンして受信電波をサーチする構成や、送受信側でチャンネルの変更シーケンスを予め記憶しておく事で変更後のチャンネルで受信を行うといった構成にしておくものである。

なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明によれば、タイヤ空気圧モニタ装置のタイヤ側送信機の振動センサ部が車両の速度や加速度の変化など運転状況の変化をトリガとして送信のインターバルを自動的に変更するため、近隣車両に搭載した無線機との混信などによる通信エラーの少ない、確実な通信の可能なタイヤ空気圧モニタ装置が実現できる。

本発明の一例となる実施の形態１におけるタイヤ空気圧モニタ装置を車両に配置する一例を示した略上透視図 本発明の実施の形態１におけるタイヤ側送信機および車載受信機の各無線機の構成を示す略ブロック図 本発明の実施の形態１におけるタイヤ空気圧モニタ装置の動作シーケンスの一例を示すフローチャート

符号の説明

１、２、３、４ タイヤ空気圧センサ送信機
５、６、７、８ タイヤ
９ 車載受信機
１０ 車両
１１、１２、１３、１４ タイヤ空気圧センサ送信機
１５、１６、１７、１８ タイヤ
１９ 車載受信機
２０ 車両（隣接車両）
２６ 振動センサ部（振動センサ手段）

Claims (6)

1. タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、
   前記タイヤ側送信機は、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知する振動センサ手段を備え、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信インターバルを変更するタイヤ空気圧モニタ装置。
2. タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、
   前記タイヤ側送信機は、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知する振動センサ手段を備え、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信周波数チャンネルを変更するタイヤ空気圧モニタ装置。
3. 前記車載受信機は、前記タイヤ側送信機からの無線送信の受信が失敗した場合に、運転者に運転状況の変更を促す報知を行う請求項１または２記載のタイヤ空気圧モニタ装置。
4. 前記運転状況パラメータが、前記振動センサ手段の信号の周波数変化により検知した走行速度もしくは走行速度の変化率、加速度もしくは加速度の変化率の少なくとも一項に相関した値である請求項１ないし３記載のタイヤ空気圧モニタ装置。
5. タイヤに設置されて前記タイヤの空気圧もしくは温度の少なくとも一方を計測して無線送信するタイヤ側送信機と、前記タイヤ側送信機からの無線送信を受信する車載受信機を備えたタイヤ空気圧モニタ装置の制御方法において、
   前記タイヤ側送信機に備えた振動センサ手段により、前記タイヤの振動と相関した運転状況パラメータを検知するステップと、前記運転状況パラメータに応じて前記無線送信の送信インターバルもしくは変更するステップとを備えたタイヤ空気圧モニタ装置の制御方法。
6. 請求項１〜５記載のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧モニタ装置の少なくとも一部を実行するプログラム。

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