JP2012144147A - タイヤセンサユニット及びタイヤ状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線温度センサの検出値を適切に補正することができるタイヤセンサユニット及びタイヤ状態監視装置を提供する。
【解決手段】車両のホイールに取り付けられるタイヤセンサユニット３は、タイヤの表面温度を検出する赤外線温度センサよりなる第１温度センサ１２、タイヤ内の温度を検出する第２温度センサ１３、及び、タイヤ内の圧力を検出する圧力センサ１１、を備える。センサユニットコントローラ１４は、圧力センサにより検出される圧力が所定値以上であり、且つ第２温度センサにより検出される温度が一定であるという補正実行条件が成立したとき、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値とに基づき、第１温度センサの検出値を補正するための補正量を求める。センサユニットコントローラは、求められた補正量を用いて第１温度センサの検出値を補正し、同補正後の検出値に基づきタイヤの表面温度を判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤの表面温度を計測可能なタイヤセンサユニット、及び同タイヤセンサユニットを備えたタイヤ状態監視装置に関するものである。

例えば特許文献１には、車両に設けられた複数のタイヤの状態を運転者が車室内で確認できるようにするために、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている、同特許文献１に記載されたタイヤ状態監視装置は、車両のホイールにそれぞれ装着される複数のタイヤセンサユニットと、車両の車体に搭載される受信機ユニットとを備えている。各タイヤセンサユニットは、対応するタイヤの状態、即ちタイヤ内の圧力や温度を検出し、検出されたタイヤの状態を示すデータを含む状態データ信号を無線送信する。一方、受信機ユニットは、各タイヤセンサユニットからの状態データ信号を受信して、タイヤ状態に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。

上記特許文献１のタイヤセンサユニットは、タイヤ内の温度、具体的にはタイヤ内の空気温度を検出する温度センサを備えている。例えば車両の走行時においてタイヤの異常に起因して同タイヤが急激に発熱した場合には、タイヤで生じた熱がタイヤ内の空気に伝達され、その空気の温度が温度センサで検出されることになる。そのため、タイヤが実際に発熱してからその発熱が実際に検出されるまでの間にある程度の時間を要し、タイヤの異常を即時に検出することが難しい。

そこで、特許文献２には、タイヤから放射される赤外線を検知することを通じてタイヤの表面温度を検出する赤外線温度センサを備えたタイヤ表面温度監視システムが提案されている。同特許文献２に開示されたシステムでは、タイヤの表面温度の変化を即時に検出することができるので、タイヤの異常に起因する同タイヤの急激な発熱を即時に検出することが可能である。

特開２００５−２１２６６９号公報 特開２００５−２６３１５８号公報

上記特許文献２で用いられるような赤外線温度センサは、物体から放射される赤外線を検知することを通じて物体の表面温度を検出するものであるが、物体の放射率は物体の材質やその表面状態等に応じて異なる。そのため、表面温度の正確な検出のためには、測定対象となる物体の放射率に応じて赤外線温度センサの検出値を補正（較正）する必要がある。この点、上記引用文献２には、タイヤの放射率を考慮した赤外線温度センサの検出値の補正に関して一切記載されていない。

タイヤセンサユニットの製造時に、使用の想定されるタイヤの放射率を考慮した補正量を予め設定しておき、タイヤセンサユニットを車両に組み込んで使用する際には、その予め設定された補正量を用いて赤外線温度センサの検出値を補正することが考えられる。しかしながら、車両に使用されるタイヤには様々な種類があり、また車両の所有者がタイヤを新たな別の種類のものと交換する場合もある。加えて、ホイールに取り付けられるタイヤセンサユニットとタイヤとの相対位置関係は必ずしも一定ではない。そのため、タイヤ
センサユニットの製造時に適正な補正量を予め設定しておくことは難しい。

本発明の目的は、赤外線温度センサの検出値を適切に補正することができるタイヤセンサユニット及びタイヤ状態監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本願発明は、車両のホイールに取り付けられるタイヤセンサユニットを提供し、同タイヤセンサユニットは、前記ホイールに装着されたタイヤの状態を検出する検出部であって、前記タイヤの表面温度を検出する赤外線温度センサよりなる第１温度センサ、前記タイヤ内の温度を検出する第２温度センサ、及び、前記タイヤ内の圧力を検出する圧力センサ、を有する検出部と、前記検出部によって検出されたタイヤの状態を示すデータを含む状態データ信号を無線送信する送信部と、前記圧力センサによって検出される圧力が所定値以上であり且つ前記第１及び第２温度センサの少なくとも一方によって検出される温度が一定であるという補正実行条件が成立したときに、前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値とに基づき、第１温度センサの検出値を補正するための補正量を求める制御部と、を備える。前記制御部は、前記求められた補正量を用いて前記第１温度センサの検出値を補正し、同補正後の検出値に基づき前記タイヤの表面温度を判定する。

上記構成において、第１及び第２温度センサの少なくとも一方によって検出される温度（タイヤ内の温度又はタイヤの表面温度）が一定であるという状況は、車両が走行停止してから所定時間が経過した後等のように、タイヤ内の温度（空気温度）とタイヤ自体の温度とがほぼ等しくなっている状況であるとみなすことができる。また、圧力センサによって検出される圧力が所定値以上であるという状況は、その所定値を適切な値に設定することにより、タイヤセンサユニット及びタイヤが共にホイールに対して取り付けられている状況、つまり実際の使用状態にあるとみなすことができる。

そして本発明では、このような補正実行条件が成立したときに、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値とに基づき、第１温度センサの検出値を補正するための補正量が求められる。よって、第１温度センサ（赤外線温度センサ）の検出値のための補正量を、タイヤセンサユニットの実際の使用状態で、タイヤ内の温度を直接的に比較的正確に検出可能な第２温度センサの検出値を用いて、適正に求めることができる。そして、以後は、この求められた補正量を用いて第１温度センサの検出値が適切に補正され、同補正後の検出値に基づきタイヤの表面温度を正確に判定することができる。

本発明の一態様において、前記制御部は前記求められた補正量を記憶する記憶部を有し、同制御部は、前記圧力センサによって検出される圧力が前記所定値を下回った後に前記補正実行条件が再度成立したとき、補正量を新たに求めるとともに、前記記憶部内の補正量を新たな補正量に更新する。

上記構成によれば、例えばタイヤを別のタイヤと交換したような場合には新たな補正量に更新されるので、交換後の新たなタイヤに適した補正値を用いて第１温度センサの検出値を適切に補正することができる。

本発明の一態様において、前記制御部は、前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値との偏差に応じて補正量を求める。例えば制御部は、第１温度センサの検出値が示すタイヤの表面温度を第２温度センサの検出値が示すタイヤ内の温度に等しくするような補正量を求める。このようにすれば、タイヤ内の温度を直接的に比較的正確に検出可能な第２温度センサの検出値を用いて、補正量を適正且つ容易に求めることができる。

上記したタイヤセンサユニットは、車両の車体に設置されるとともにタイヤセンサユニットから送信される状態データ信号を受信する受信機ユニットと共に、タイヤ状態監視装置として好適に用いることができる。

本発明の一実施形態に係るタイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。 図１のタイヤセンサユニット及びタイヤが装着されたホイールの部分断面図。 図１のタイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 図３のタイヤセンサユニットが実行する補正量算出手順を示すフローチャート。 図４の補正量算出手順を説明するためのタイミングチャート。

以下に、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、タイヤ状態監視装置を搭載した車両１が示されている。タイヤ状態監視装置は、車両１の４つのホイール５にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。

図１及び図２に示すように、前記各タイヤセンサユニット３は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６が装着されたホイール５に対して取り付けられている。各タイヤセンサユニット３は、ホイール５を貫通して延びるバルブステム３ａを一体に有している。各タイヤセンサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ内圧力、タイヤ内温度、タイヤ表面温度）を検出して、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態データ信号を無線送信する。

図３に示すように、前記各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、第１温度センサ１２、第２温度センサ１３、制御部としてのセンサユニットコントローラ１４、送信部としてのＲＦ送信回路１６を備えている。センサ１１，１２，１３は、タイヤ６の状態を検出する検出部を構成する。センサ１１，１２，１３、センサユニットコントローラ１４、及びＲＦ送信回路１６は、タイヤセンサユニット３に内蔵された電池１８から供給される電力によって駆動される。

前記圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（内部空気圧）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。第１温度センサ１２は、サーモパイル等の赤外線温度センサよりなり、タイヤ６から放射される赤外線を検知することを通じてタイヤ６の表面温度、詳しくはタイヤ６の内側表面の温度を検出し、その検出によって得られたタイヤ表面温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。第２温度センサ１３は、サーミスタや熱電対等の一般的な温度センサであり、対応するタイヤ６内の温度（内部空気温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ１４ａ（記憶部）及びＲＯＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＡＭ１４ａには固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各タイヤセンサユニット３を受信機ユニット４において識別するために使用される情報である。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ内圧力データ、タイヤ表面温度データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、センサユニットコントローラ１４からのデータを変調して変調信号を生成し、変調信号を送信アンテナ１９から無線送信する。

各タイヤセンサユニット３は、例えば、タイヤ状態の計測動作を第１の所定時間間隔（例えば、１５秒間隔）で定期的に行う一方、タイヤ状態データ信号の送信動作を前記第１の所定時間間隔よりも長い第２の所定時間間隔（例えば、１分間隔）で定期的に行う。但し、計測されたタイヤ状態が異常を示す場合（例えば、タイヤ内圧力の異常低下、タイヤ内圧力の急変、タイヤ内温度の急変、タイヤ表面温度の急変等）、タイヤセンサユニット３は定期的な送信動作とは関係無く、直ちに送信動作を行う。なお、車両の走行の有無を検出可能なセンサ（例えば、加速度センサ）をタイヤセンサユニット３に設け、車両の走行が停止されているときには、少なくともタイヤ状態データ信号の定期的な送信動作を行わないようにしてもよい。

図２に、前記第１温度センサ１２の設置態様を示す。タイヤセンサユニット３のハウジング２１には開口２１ａが形成され、その開口２１ａには透明な受光窓２２が取り付けられている。そして、第１温度センサ１２は、受光窓２２の内側において、シールリング２３を介して開口２１ａに取り付けられている。第１温度センサ１２は、タイヤ６の内側表面から放射された赤外線を、受光窓２２を通じて受け止める。受光窓２２は、測定すべき赤外線の波長に影響を与えない材料、例えば石英ガラスやポリエチレン等より形成される。

図１に示すように、前記受信機ユニット４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの電力によって動作する。受信機ユニット４は、車体の任意の箇所に配置された少なくとも１つの受信アンテナ３２を備えており、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて前記タイヤ状態データ信号を受信して、同タイヤ状態データ信号を処理する。

受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３、ＲＦ受信回路３５、警報器３７、及び表示器３８を備えている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット４の動作を統括的に制御する。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて受信されたＲＦ信号（タイヤ状態データ信号）を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのタイヤ状態データ信号に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３に対応するタイヤ６の内部空気圧、表面温度及び内部温度を把握する。

受信機ユニットコントローラ３３はまた、前記内部空気圧、表面温度及び内部温度に関する情報等を前記表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。受信機ユニットコントローラ３３はさらに、内部空気圧、表面温度及び内部温度の異常を前記警報器（報知器）３７にて報知させる。警報器３７としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、タイヤ６の内部空気圧、表面温度及び内部温度の異常を、報知器としての表示器３８に表示させてもよい。

以下に、各タイヤセンサユニット３にて実行される補正量算出手順について、図４及び図５に従って説明する。図４のフローチャートに示す手順は、センサユニットコントローラ１４の制御の下に所定時間周期（例えばタイヤ状態の計測時間間隔）で実行される。

先ずステップＳ１において、センサユニットコントローラ１４は、圧力センサ１１によって検出されるタイヤ内圧力が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値には、タイヤセンサユニット３及びタイヤ６が共にホイール５に対して適切に取り付けられている状況であるとみなすことができる値、つまりタイヤセンサユニット３及びタイヤ６が実際
の使用状態にあるとみなすことができる値が設定され、本実施形態では、一般的なタイヤの指定空気圧に相当する値、例えば２００ｋＰａ又はその前後が設定される。

タイヤ内圧力が所定値以上である場合、センサユニットコントローラ１４はステップＳ２において、第２温度センサ１３によって検出されるタイヤ内温度が一定であるか否かを判定する。タイヤ内温度が一定であるか否かは、本実施形態では、第２温度センサ１３によって検出されるタイヤ内温度が所定時間（例えば１分間）以内に所定値（例えば１℃）以上変動したか否かに基づき判定される。タイヤ内温度が１分間以内に１℃以上変動した場合にはセンサユニットコントローラ１４はタイヤ内温度が一定ではないと判断して、処理を一旦終了する。タイヤ内温度が１分間以内に１℃以上変動しなかった場合にはセンサユニットコントローラ１４はタイヤ内温度が一定であると判断し、補正実行条件が成立したものとしてステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、センサユニットコントローラ１４は、ＲＡＭ１４ａに設定される補正完了フラグがオフであるか否かを判定する。補正完了フラグがオフでない場合、すなわち補正完了フラグがオンの場合、センサユニットコントローラ１４はＲＡＭ１４ａに設定されている補正量を更新する必要はないと判断して処理を一旦終了する。一方、補正完了フラグがオフの場合、センサユニットコントローラ１４はＲＡＭ１４ａに補正量が設定されていないか、若しくはＲＡＭ１４ａに設定されている補正量を更新する必要があると判断して、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、センサユニットコントローラ１４は、第１温度センサ１２の検出値と第２温度センサ１３の検出値とに基づき、第１温度センサ１２の検出値を補正するための補正値の算出を行う。即ち、センサユニットコントローラ１４は、第１温度センサ１２の検出値と第２温度センサ１３の検出値との偏差に応じて（偏差を相殺し得るような）補正量を求める。例えばセンサユニットコントローラ１４は、第１温度センサ１２の検出値が示すタイヤ表面温度を第２温度センサ１３の検出値が示すタイヤ内温度に等しくするような補正量を求める。

続くステップＳ５においてセンサユニットコントローラ１４は、求めた補正値をＲＡＭ１４ａに記憶する（ＲＡＭ１４ａに補正値が記憶されている場合には、その記憶されている補正値を新たに求めた補正値に更新する）。そしてステップＳ６において、センサユニットコントローラ１４は、補正完了フラグをオンにして処理を終了する。

一方、前記ステップＳ１においてタイヤ内圧力が所定値を下回った場合、センサユニットコントローラ１４は、ステップＳ７において、タイヤ状態データ信号の送信を行って、タイヤ内圧力が低い旨の警告処理を警報器３７又は表示器３８を通じて行わせるとともに、ステップＳ８において補正完了フラグをオフにして、処理を終了する。

そして、センサユニットコントローラ１４は、ＲＡＭ１４ａに記憶されている補正量を用いて第１温度センサ１２の検出値を補正し、同補正後の検出値に基づきタイヤ６の表面温度を判定する。

以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１） 第２温度センサ１３によって検出されるタイヤ内温度が一定であるという状況は、車両１が走行停止してから所定時間が経過した後等のように、タイヤ内温度（空気温度）とタイヤ６自体の温度とが実際にはほぼ等しくなっている状況であるとみなすことができる。また、圧力センサ１１によって検出されるタイヤ内圧力が所定値以上であるという状況は、タイヤセンサユニット３及びタイヤ６が共にホイール５に対して取り付けられている状況、つまり実際の使用状態にあるとみなすことができる。

そして本実施形態では、図５に示すように、このような補正実行条件が成立したときに、第１温度センサ１２の検出値Ｔ１と第２温度１３センサの検出値Ｔ２とに基づき、第１温度センサ１２の検出値Ｔ１を補正するための補正量が求められる。なお、図５において、第１温度センサ１２の検出値Ｔ１は補正前の値を示している。そのため、補正実行条件が成立した時点において、第１温度センサ１２の検出値Ｔ１と第２温度１３センサの検出値Ｔ２とはいずれも一定値で安定しているものの、両検出値Ｔ１，Ｔ２の間には偏差が生じている。そして補正に際しては、この偏差を相殺し得るような補正量が求められる。

よって、第１温度センサ（赤外線温度センサ）１２の検出値のための補正量を、タイヤセンサユニット３の実際の使用状態で、タイヤ６内の温度を直接的に比較的正確に検出可能な第２温度センサ１３の検出値を用いて、適正に求めることができる。そして、以後は、この求められた補正量を用いて第１温度センサ１２の検出値が適切に補正され、同補正後の検出値に基づきタイヤ６の表面温度を正確に判定することができる。

（２）圧力センサ１１によって検出される圧力が所定値を下回った後に前記補正実行条件が再度成立したとき、補正量を新たに求めるとともに、ＲＡＭ１４ａ内の補正量が新たな補正量に更新される。そのため、例えばタイヤ６を別のタイヤ６と交換したような場合には新たな補正量に更新されるので、交換後の新たなタイヤ６に適した補正値を用いて第１温度センサ１２の検出値を適切に補正することができる。

（３）センサユニットコントローラ１４は、第１温度センサ１２の検出値と第２温度センサ１３の検出値との偏差に応じて（偏差を相殺し得るような）補正量を求める。例えばセンサユニットコントローラ１４は、第１温度センサ１２の検出値が示すタイヤ表面温度を第２温度センサ１３の検出値が示すタイヤ内温度に等しくするような補正量を求める。このようにすれば、タイヤ６内の温度を直接的に比較的正確に検出可能な第２温度センサ１３の検出値を用いて、補正量を適正且つ容易に求めることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。
・ステップＳ１の判定において、所定値は適宜変更してもよい。例えば、所定値はタイヤ６の指定空気圧よりも低い圧力であってもよい。すなわち、所定値は、タイヤセンサユニット３及びタイヤ６が共にホイール５に対して取り付けられて実際の使用状態にあるということが判定し得る値であればよい。

・ステップＳ２の判定において、タイヤ内温度が一定であるか否かの判定基準は適宜変更してもよい。すなわち、タイヤ内温度が一定であるか否かの判定基準は、タイヤ内温度（空気温度）とタイヤ６自体の温度とが実際にほぼ等しくなっている状況であると判定し得るような基準とすればよい。

・また、ステップＳ２において、タイヤ内温度が一定であるか否かを判定することに代えて、或いはそれに加えて、タイヤ表面温度が一定であるか否かを判定するようにしてもよい。

Ｔ，Ｔ２…検出値、１…車両、３…タイヤセンサユニット、４…受信機ユニット、５…ホイール、６…タイヤ、１１…圧力センサ、１２…第１温度センサ、１３…第２温度センサ、１４…センサユニットコントローラ、１４ａ…ＲＡＭ、１６…ＲＦ送信回路。

Claims (5)

1. 車両のホイールに取り付けられるタイヤセンサユニットにおいて、
   前記ホイールに装着されたタイヤの状態を検出する検出部であって、前記タイヤの表面温度を検出する赤外線温度センサよりなる第１温度センサ、前記タイヤ内の温度を検出する第２温度センサ、及び、前記タイヤ内の圧力を検出する圧力センサ、を有する検出部と、
   前記検出部によって検出されたタイヤの状態を示すデータを含む状態データ信号を無線送信する送信部と、
   前記圧力センサによって検出される圧力が所定値以上であり且つ前記第１及び第２温度センサの少なくとも一方によって検出される温度が一定であるという補正実行条件が成立したときに、前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値とに基づき、第１温度センサの検出値を補正するための補正量を求める制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記求められた補正量を用いて前記第１温度センサの検出値を補正し、同補正後の検出値に基づき前記タイヤの表面温度を判定することを特徴とするタイヤセンサユニット。
2. 前記制御部は前記求められた補正量を記憶する記憶部を有し、同制御部は、前記圧力センサによって検出される圧力が前記所定値を下回った後に前記補正実行条件が再度成立したとき、補正量を新たに求めるとともに、前記記憶部内の補正量を新たな補正量に更新する、請求項１に記載のタイヤセンサユニット。
3. 前記制御部は、前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値との偏差に応じて補正量を求める、請求項１又は２に記載のタイヤセンサユニット。
4. 前記制御部は、前記第１温度センサの検出値が示すタイヤの表面温度を前記第２温度センサの検出値が示すタイヤ内の温度に等しくするような補正量を求める、請求項１〜３の何れか一項に記載のタイヤセンサユニット。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のタイヤセンサユニットと、前記車両の車体に設置されるとともに前記タイヤセンサユニットから送信される前記状態データ信号を受信する受信機ユニットとを備えるタイヤ状態監視装置。

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