JP2015095236A - タイヤ状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリガ信号待受に関する電力浪費を減らすこと。【解決手段】タイヤ状態監視装置は、車両に設けられたタイヤ内に配置され、タイヤの空気圧を検出する圧力センサ１１と、圧力センサ１１によって検出されたタイヤ情報を送信可能なＲＦ送信回路１６と、トリガ機５０から送信されるトリガ信号を受信可能なＬＦ受信回路１７と、センサユニットコントローラ１４と、バッテリ２０とを備えている。センサユニットコントローラ１４は、タイヤの空気圧が待受用閾値を超えたときにＬＦ受信回路１７を待受状態にし、加速度が非待受用閾値を超えたとき又は待受状態が一定時間維持されたときにＬＦ受信回路１７を非待受状態にする。待受状態は、トリガ信号を受信可能な状態であり、非待受状態はトリガ信号を受信不能な状態である。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ状態を監視するタイヤ状態監視装置に関する。

タイヤの状態（例えば、空気圧）を監視するタイヤ状態監視装置においては、タイヤに設けられた状態検出部によって検出されたタイヤ情報が、一定時間毎に車両に設けられた受信機ユニットに送信される。また、任意のタイミングでタイヤ情報を得たい場合には、トリガ機からトリガ信号を送信することで、タイヤ情報の送信をタイヤ状態監視装置に要求することができる。

例えば、特許文献１に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいては、車両のタイヤには、センサユニットが設けられている。センサユニットは、タイヤの圧力を検出する圧力センサと、タイヤの圧力を受信機ユニットに送信する送信回路と、トリガ機から送信されるトリガ信号を受信する受信回路を有している。また、センサユニットは、ＣＰＵを有している。ＣＰＵは、トリガ機からのトリガ信号を受信回路が受信すると、トリガ信号に要求されたタイヤ状態を送信回路からトリガ機に送信する。

特開２０１２−２４０４９９号公報

ところで、トリガ機を用いてタイヤ情報の送信を要求する場面は車両の検査時などに限られ、稀である。しかし、ＣＰＵは、トリガ信号を常に受信できるように、受信回路を常時待受状態に維持している。受信回路を待受状態に維持すると、センサユニットのバッテリから待ち受けに必要な電力が消費され続けていることとなる。

本発明の目的は、トリガ信号待受に関する電力浪費を減らすことができるタイヤ状態監視装置を提供することにある。

上記課題を解決するタイヤ状態監視装置は、車両に設けられた複数のタイヤ内に配置され、前記タイヤの状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部によって検出されたタイヤ情報を送信可能な送信部と、トリガ機から送信されるトリガ信号を受信可能な受信部と、前記トリガ信号の要求に応じて前記タイヤ情報を前記送信部から前記トリガ機に送信させる制御部と、前記受信部に電力供給可能なバッテリと、を備えたタイヤ状態監視装置であって、前記制御部は、前記状態検出部によって検出されるタイヤ情報の検出値が待受用閾値を超えたときに前記受信部を、前記トリガ信号を受信可能な待受状態にするとともに、前記受信部を前記待受状態にした後には前記状態検出部によって検出される前記タイヤ情報の検出値が非待受用閾値を超えたとき又は前記待受状態が一定時間維持されたときに前記受信部を、トリガ信号を受信不能な非待受状態にすることを要旨とする。

これによれば、制御部は、タイヤ情報の検出値が待受用閾値を超えるまでは、受信部を非待受状態に維持する。受信部が非待受状態のときには、受信部を待受状態に維持するための電力消費がない。また、タイヤ情報の検出値が非待受用閾値を超えたとき又は待受状態が一定時間維持されたときには、受信部は非待受状態にされるため、待受状態が維持され続けることが抑制される。したがって、受信部は、常時待受状態に維持されず、トリガ信号待受に関する電力浪費を減らすことができる。また、受信部は、タイヤ情報の検出値が待受用閾値を超えないと待受状態にされないが、トリガ機によってタイヤ情報の送信を要求するときは、タイヤ状態監視装置の応答確認、検査を行うときであり、タイヤの状態に何らかの変化を意図的に与え、待受状態にしてから、トリガ機を使用することで問題ない。

上記タイヤ状態監視装置について、前記状態検出部は、前記タイヤの空気圧を検出する圧力センサと、前記タイヤとともに回転し加速度を検出する加速度センサとを含み、前記待受用閾値は、前記圧力センサによって検出される前記タイヤの空気圧を基に設定され、前記非待受用閾値は、前記加速度センサによって検出される前記加速度を基に設定されることが好ましい。

これによれば、空気圧は、温度などに比べて意図的に変化させやすいため、受信部を待受状態にしやすい。また、トリガ機によってタイヤ情報の送信を要求するときは、車両の検査時などであり、車両の検査時には車両は停止しており、加速度は理論上変化しないが、車両が再度走行するときは、車両の検査が終わったときであり、加速度が変化する。そのため、加速度に基づいて非待受用閾値を設定することで、検査終了後に非待受状態にすることができる。

本発明によれば、トリガ信号待受に関する電力浪費を減らすことができる。

タイヤ状態監視装置が搭載された車両及びトリガ機を示す概略構成図。 タイヤ状態監視装置及びトリガ機の電気的構成を示すブロック図。 センサユニットコントローラが行う処理を示すフローチャート。 タイヤ状態監視装置の作用を説明するためのタイムチャート。

以下、タイヤ状態監視装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１０は、車両１の４つの車輪２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４０とを備えている。各車輪２は、ホイール部５と、このホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。

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部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、対応するタイヤ６の状態（タイヤ空気圧、タイヤ内温度及び加速度）を検出して、検出されたタイヤ情報を一定時間毎に受信機ユニット４０に無線送信する。また、タイヤセンサユニット３は、トリガ機５０から送信されるトリガ信号の要求に応じてタイヤ状態をトリガ機５０に無線送信する。

図２に示すように、各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、加速度センサ１３、センサユニットコントローラ１４、ＲＦ送信回路１６、ＬＦ受信回路１７、及びバッテリ２０を備える。タイヤセンサユニット３は、バッテリ２０からの供給電力によって動作し、制御部としてのセンサユニットコントローラ１４はタイヤセンサユニット３の動作を統括的に制御する。圧力センサ１１は、対応するタイヤ６の空気圧を検出する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度を検出する。加速度センサ１３はタイヤ６とともに回転して自身に作用する加速度を検出する。加速度センサ１３は、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものである。センサユニットコントローラ１４は、タイマ２１を有しており、一定時間毎（例えば、数秒〜数十秒）に、圧力センサ１１、温度センサ１２及び加速度センサ１３によって検出されたタイヤ情報を取得する。本実施形態では、圧力センサ１１、温度センサ１２及び加速度センサ１３が状態検出部として機能している。

送信部としてのＲＦ送信回路１６は、センサユニットコントローラ１４からの各データ（タイヤ空気圧データ、タイヤ内温度データ及び加速度データ）を変調して送信信号（高周波信号）を生成し、その送信信号をタイヤ情報として送信アンテナ１８から無線送信する。受信部としてのＬＦ受信回路１７は、トリガ信号の受信のために用いられており、受信アンテナ１９を介してトリガ信号を受信可能である。

図１に示すように、受信機ユニット４０は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、ＲＦ受信回路３５を備えている。ＲＦ受信回路３５は、受信アンテナ３２を介して送信信号を受信する。受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部には受信機ユニット４０の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。

図２に示すように、トリガ機５０は、操作部５１、ＬＦ送信回路５２、ＲＦ受信回路５３、表示部５４及びコントローラ５５を備える。トリガ機５０は、操作部５１の操作に応じたトリガ信号をＬＦ送信回路５２から送信する。以下、詳細に説明を行う。

トリガ機５０は、使用者によって操作される操作部５１を複数有しており、各操作部５１は、トリガ機５０が要求するタイヤ状態に対応付けられている。例えば、本実施形態の操作部５１は、３個設けられており、それぞれの操作部５１は、タイヤ６の空気圧、加速度、タイヤ６の温度と対応付けられている。また、トリガ機５０は、タイヤ状態以外の情報（センサ情報など）の送信をタイヤセンサユニット３に要求することもできる。

操作部５１は、コントローラ５５に接続されており、コントローラ５５は操作部５１からの要求に応じてＬＦ送信回路５２にトリガ信号を生成させ、送信アンテナ５６から無線送信する。ＲＦ受信回路５３は、受信アンテナ５７を介して送信信号を受信する。ＲＦ受信回路５３が受信する送信信号は、トリガ信号の要求に応じてタイヤセンサユニット３から送信された送信信号である。ＲＦ受信回路５３が送信信号を受信すると、コントローラ５５は、送信信号によって得たタイヤ情報を表示部５４に表示する。

上記したように、本実施形態のタイヤセンサユニット３は、一定時間毎にＲＦ送信回路１６から受信機ユニット４０に向けて送信信号を送信する。また、タイヤセンサユニット３は、トリガ機５０からのトリガ信号をＬＦ受信回路１７で受信した場合にはトリガ機５０に向けてＲＦ送信回路１６から送信信号を送信する。ＬＦ受信回路１７は、トリガ信号を受信可能な待受状態とトリガ信号を受信不能な非待受状態がセンサユニットコントローラ１４によって切り替え可能である。以下、センサユニットコントローラ１４が行うＬＦ受信回路１７の待受状態と非待受状態の切り替え制御について説明を行う。なお、ＬＦ受信回路１７は、非待受状態となっている。

図３に示すように、ステップＳ１０において、センサユニットコントローラ１４は、所定時間の間に変化するタイヤ６の空気圧の変化量が待受用閾値を超えるか否かを判定する。センサユニットコントローラ１４は、タイマ２１の計測に基づき一定時間毎に、タイヤ６の空気圧情報を取得しているため、最新の空気圧情報と、最新の空気圧情報の直前の空気圧情報とを比較することでタイヤ６の空気圧の変化量を検出することができる。「所定時間」は、任意の時間に設定することができる。「待受用閾値」は、所定時間の間に、自然に変化するタイヤ６の空気圧の変化量よりも大きな値に設定されている。所定時間の間にタイヤ６の空気圧の変化量が待受用閾値を超える場合は、例えば、タイヤ６への空気注入時、ホイール部５へのタイヤ６の組み付け時（タイヤの交換時）などが挙げられる。ステップＳ１０の判定結果が否定の場合、すなわち、所定時間の間に変化するタイヤ６の空気圧の変化量が待受用閾値を超えていない場合、センサユニットコントローラ１４は、ステップＳ１０の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１０の判定結果が肯定の場合、すなわち、所定時間の間に変化するタイヤ６の空気圧の変化量が待受用閾値を超えた場合、センサユニットコントローラ１４は、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０において、センサユニットコントローラ１４は、ＬＦ受信回路１７を、トリガ信号を受信可能な待受状態に切り替え、ステップＳ３０に移行する。ＬＦ受信回路１７が待受状態のときには、ＬＦ受信回路１７がトリガ信号を受信することができる。タイヤ６への空気注入、ホイール部５へのタイヤ６の組み付けなどは、車両１の検査時などに行われ、車両１の検査後には、タイヤセンサユニット３の応答確認、検査を行う必要がある。このとき、トリガ機５０によってトリガ信号を送信することで、タイヤセンサユニット３の応答確認、検査を行うことができる。

ステップＳ３０において、センサユニットコントローラ１４は、ＬＦ受信回路１７が待受状態にされてから一定時間経過したか否かを判定する。この「一定時間」は、例えば、車両１の検査に要する時間よりも長い時間（例えば、数時間〜数日）に設定される。ステップＳ３０の判定結果が肯定の場合、センサユニットコントローラ１４はステップＳ５０に移行する。ステップＳ３０の判定結果が否定の場合、すなわち、ＬＦ受信回路１７が待受状態に切り替わってから一定時間経過していない場合、センサユニットコントローラ１４はステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０において、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３によって検出される加速度の値が非待受用閾値を超えたか否かを判定する。車両１が走行している場合、加速度センサ１３によって検出される加速度はタイヤ６の回転に伴って大きくなる。このため、加速度によって車両１が走行しているか停止しているかを判断することができる。車両１の停止時には、理論上加速度が発生せず、０となるが、重力の影響や加速度センサ１３の製造上のばらつき等により加速度の測定値の誤差が生じる。このため、加速度の測定値の誤差などを加味した停車時の加速度よりも大きな値を非待受用閾値として設定することで、車両１が走行しているか否かを判定することができる。加速度の値が非待受用閾値を超えた場合、車両１が走行していると判断することができ、車両１が走行していれば、車両１の検査が終了しているとみなすことができる。そして、ステップＳ４０の判定結果が否定の場合、センサユニットコントローラ１４は、ステップＳ３０に移行し、判定結果が肯定の場合、センサユニットコントローラ１４はステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５０において、センサユニットコントローラ１４は、ＬＦ受信回路１７の待受をＯＦＦにし、ＬＦ受信回路１７を非待受状態に切り替える。すなわち、ステップＳ３０で、車両１の検査が終わったと判断した場合及びステップＳ４０において、車両１が走行を開始したと判断した場合には、ＬＦ受信回路１７を非待受状態にする。

次に、本実施形態のタイヤ状態監視装置１０の作用について図４にしたがって説明する。図４では、車両１が走行及び停止をしたときの圧力センサ１１に検出される検出値をＬ１で、加速度センサ１３に検出される検出値をＬ２で、ＬＦ受信回路１７の待受状態と非待受状態を待受のＯＮ／ＯＦＦ（ＬＦ受信回路１７の通電状態）としてＬ３で表している。また、待受用閾値をＴＳ１、非待受用閾値をＴＳ２でそれぞれ表している。

図４に示すように、車両１は、時刻ｔ１まで走行し、停止する。車両１の停止後、時刻ｔ２でタイヤ６の空気圧の変化量が所定時間の間に待受用閾値を超えると、センサユニットコントローラ１４は、ＬＦ受信回路１７を待受状態にする（待受ＯＮ）。なお、待受状態とは、ＬＦ受信回路１７がトリガ信号を受信できればよく、受信できる範囲内で、待受のＯＮ／ＯＦＦを間欠動作させてもよい。

時刻ｔ３で、車両１が走行を開始し、時刻ｔ４で加速度の値が非待受用閾値を超えると、センサユニットコントローラ１４は、車両１の検査などが終了し、車両１が走行を開始したと判断してＬＦ受信回路１７を非待受状態に切り替える。なお、図４では、車両１が走行を開始することで、待受がＯＦＦされたが、車両１が走行を開始しない場合には、一定時間後に待受がＯＦＦされる。

トリガ機５０が備えられている場所は、センサユニットコントローラ１４の応答確認や、検査を行う工場やディーラーである。このため、ユーザー（車両１の保有者）がトリガ機５０によってタイヤ状態の送信をタイヤセンサユニット３に要求する可能性は低く、ユーザーの使用時にＬＦ受信回路１７が非待受状態に維持されていても車両１の使用に支障を来す可能性は低いと考えられる。このため、タイヤ状態監視装置１０では、工場やディーラーなどでタイヤ６の空気圧が変化したときにタイヤセンサユニット３のＬＦ受信回路１７を待受状態にすることを想定しており、ユーザーの使用時にＬＦ受信回路１７を非待受状態にすることでバッテリ２０の消費浪費を抑える。

また、ユーザーがタイヤ６に空気を注入したときには、ＬＦ受信回路１７が待受状態にされる場合があるが、車両１の走行が開始される、あるいは、待受状態に一定時間維持されたときには、非待受状態にされるため、常時待受状態の場合に比べて電力浪費が抑制されている。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）センサユニットコントローラ１４は、所定時間の間にタイヤ６の空気圧の変化量が待受用閾値を超えて変化したときに、ＬＦ受信回路１７を待受状態にする。このため、タイヤ６の空気圧が待受用閾値を超えて変化するまでは、ＬＦ受信回路１７はトリガ信号待受に関するバッテリ２０の電力を消費しない非待受状態に維持される。また、ＬＦ受信回路１７が待受状態にされた後には、加速度の値が非待受用閾値を超えたとき又は待受状態が一定時間維持されたときにＬＦ受信回路１７が非待受状態に切り替えられる。このため、トリガ信号待受に関する電力浪費を減らすことができる。トリガ機５０によってタイヤ情報の送信をタイヤセンサユニット３に要求するときは、タイヤセンサユニット３の応答確認や検査を行うときであり、タイヤ６の空気圧を意図的に変化させることができる。このため、トリガ機５０の使用に支障を来す可能性はない。

（２）ＬＦ受信回路１７を待受状態に切り替えるためのタイヤ状態として、タイヤ６の空気圧を用いている。タイヤ６の空気圧は、温度などに比べて意図的に変化させやすいため、ＬＦ受信回路１７を待受状態にしやすい。また、ＬＦ受信回路１７を非待受状態に切り替えるために、加速度及び待受状態の維持時間を用いているため、応答確認や検査の終了後に、非待受状態にすることができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・温度センサ１２によって検出されるタイヤ６内の温度及び加速度センサ１３によって検出される加速度が待受用閾値を超えたときにＬＦ受信回路１７を待受状態にしてもよい。温度を待受用閾値として用いる場合、温度が待受用閾値（例えば、５０度）を超えたときにＬＦ受信回路１７が待受状態になるようにする。加速度を待受用閾値として用いる場合、加速度が待受用閾値未満となったとき又は加速度の変化量が待受用閾値未満となったときにＬＦ受信回路１７が待受状態になるようにする。また、圧力センサ１１によって検出されるタイヤ６の空気圧、温度センサ１２によって検出されるタイヤ６内の温度及び加速度センサ１３によって検出される加速度が非待受用閾値を超えたときにＬＦ受信回路１７を非待受状態としてもよい。空気圧を非待受用閾値として用いる場合、空気圧が非待受用閾値を超えたときにＬＦ受信回路が非待受状態になるようにする。温度を非待受用閾値として用いる場合、温度が非待受用閾値を超えたときにＬＦ受信回路が非待受状態になるようにする。

・実施形態では、所定時間の間に変化するタイヤ６の空気圧の変化量を待受用閾値としたが、空気圧の変化量に関わらず、タイヤ６の空気圧の検出値が、予め定められた待受用閾値を超えたときに、待受状態をＯＮにしてもよい。

・実施形態では加速度の値が待受用閾値を超えたときに非待受状態としたが、加速度の変化量が予め定められた待受用閾値を超えたときに非待受状態としてもよい。
・ＬＦ受信回路１７の待受状態と非待受状態の切り替えに、タイヤ６の温度情報を用いない場合、温度センサ１２は設けられていなくてもよい。

・トリガ信号の送受信に、長波帯の信号を送信するＬＦ送信回路５２及びＬＦ受信回路１７を用いたが、高周波の信号を送信する送信回路及び受信回路であってもよい。
・タイヤ状態監視装置１０は、４輪の車両１におけるタイヤ６への適用に限定されるものではなく、２輪や３輪など４輪以外の車両１におけるタイヤに適用してもよい。

・実施形態では、最新の空気圧情報と、最新の空気圧情報の直前の空気圧情報とを比較することでタイヤ６の空気圧の変化量を検出したが、最近の空気圧情報と比較する空気圧情報は、直前の空気圧情報よりも過去の空気圧情報でもよい。

１…車両、６…タイヤ、１０…タイヤ状態監視装置、１１…圧力センサ、１２…温度センサ、１３…加速度センサ、１４…センサユニットコントローラ、１６…ＲＦ送信回路、１７…ＬＦ受信回路、２０…バッテリ、５０…トリガ機。

Claims (2)

1. 車両に設けられた複数のタイヤ内に配置され、前記タイヤの状態を検出する状態検出部と、
   前記状態検出部によって検出されたタイヤ情報を送信可能な送信部と、
   トリガ機から送信されるトリガ信号を受信可能な受信部と、
   前記トリガ信号の要求に応じて前記タイヤ情報を前記送信部から前記トリガ機に送信させる制御部と、
   前記受信部に電力供給可能なバッテリと、を備えたタイヤ状態監視装置であって、
   前記制御部は、前記状態検出部によって検出されるタイヤ情報の検出値が待受用閾値を超えたときに前記受信部を、前記トリガ信号を受信可能な待受状態にするとともに、前記受信部を前記待受状態にした後には前記状態検出部によって検出される前記タイヤ情報の検出値が非待受用閾値を超えたとき又は前記待受状態が一定時間維持されたときに前記受信部を、トリガ信号を受信不能な非待受状態にすることを特徴とするタイヤ状態監視装置。
2. 前記状態検出部は、前記タイヤの空気圧を検出する圧力センサと、前記タイヤとともに回転し加速度を検出する加速度センサとを含み、
   前記待受用閾値は、前記圧力センサによって検出される前記タイヤの空気圧を基に設定され、前記非待受用閾値は、前記加速度センサによって検出される前記加速度を基に設定されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。