JP2015214192A - タイヤ状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪側ユニットの消費電力を低減させること。【解決手段】タイヤ状態監視装置１０は、車両１１の４つの車輪１２にそれぞれ取り付けられる４つの車輪側ユニット２０と、車両１１の車体に設置される受信ユニット４０と、車両１１のユーザが携帯する携帯通信端末３０とを備えている。車輪側ユニット２０は、ＢＬＥ規格に準拠した車輪側送受信回路を有している。受信ユニット４０は、ＢＬＥ規格に準拠した受信側送受信回路４２を有している。受信ユニット４０の受信ユニットコントローラ４１は、アドバタイジング信号を受信したあとも受信側送受信回路４２に待受状態を維持させる。待受状態とは、車輪側送受信回路から送信された信号を受信することができる状態である。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪側ユニットから送信されたタイヤの状態に関するデータを受信機で受信するタイヤ状態監視装置に関する。

タイヤの状態を測定して、測定したタイヤ情報を受信機に送信するタイヤ状態監視装置としては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載のタイヤ空気圧検出装置は、車両における各車輪に取り付けられる車輪側送受信機と、車体に取り付けられる車両側送受信機とを有している。車輪側送受信機は、タイヤ空気圧や、温度に応じた検出信号を出力するセンシング部と、送信回路とを有している。送信回路からは、タイヤ情報が車両側送受信機に向けて送信される。送信回路がタイヤ情報を送信するときには、Bluetooth（登録商標）で使用される電波が用いられる。

特開２０１２−２５２４６２号公報

ところで、Bluetoothによる無線通信よりも低電力で通信を行う通信方式として、Bluetooth Low Energy（以下、ＢＬＥと称する）規格による通信が挙げられる。ＢＬＥ規格による通信では、車輪側送受信機が無線信号を送信するときのみ車両側送受信機を、無線信号を受信可能な待受状態にする（＝時間同期通信）ことで、受信機を待受状態に維持するための消費電力を低減している。しかしながら、ＢＬＥ規格による通信では、車輪側送受信機が無線信号を送信するタイミングを把握するために時間同期を行う必要がある。この時間同期を行うために車輪側送受信機と車両側送受信機とが時計合わせのための通信を行う必要があり、車輪側送受信機、車両側送受信機ともに消費電力が大きくなってしまう。両者のうち、車輪側送受信機は、車輪に取り付けられるため、車体に取り付けられる車両側送受信機のバッテリに比べて大型のバッテリを使用することができず、車輪側送受信機の消費電力を低減することが望まれている。

本発明の目的は、車輪側ユニットの消費電力を低減させる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車輪のタイヤの状態を監視するために、前記車輪の前記タイヤ内に設けられるとともに前記タイヤの状態に関するデータを送信する車輪側ユニット、及び前記車輪側ユニットから送信された前記データを受信する受信機を備えたタイヤ状態監視装置であって、前記車輪側ユニットは、Bluetooth Low Energy規格に準拠するとともにアドバタイジング信号に前記データを含めて送信を行う送信部と、前記送信部を駆動するためのバッテリとを有し、前記受信機は、Bluetooth Low Energy規格に準拠するとともに前記車輪側ユニットから送信される前記アドバタイジング信号の待ち受けを行う待受状態を、前記アドバタイジング信号を受信した後も継続する受信部を有する。

これによれば、受信機は、アドバタイジング信号を受信した後にも、車輪側ユニットとの接続を確立せず、車輪側ユニットと受信機で時間同期通信が行われない。このため、ＢＬＥ規格による通信で車輪側ユニットのバッテリの消費電力が低減されることに加えて、時計合わせのための通信による電力消費がなく、車輪側ユニットのバッテリの消費電力が低減される。

上記タイヤ状態監視装置について、前記受信機は、前記車輪の識別情報が記憶された記憶部を有し、前記車輪側ユニットから送信された前記アドバタイジング信号に含まれる前記識別情報と、前記記憶部に記憶された前記識別情報とを照合し、前記アドバタイジング信号に含まれる前記識別情報と前記記憶部に記憶された前記識別情報が一致したときに前記タイヤの状態に関するデータを取得することが好ましい。

これによれば、意図しない車両に設けられた車輪側ユニットから送信されたアドバタイジング信号を受信したとしても、そのアドバタイジング信号に含まれるデータは取得されないため、誤ったタイヤの状態に関するデータを取得することが抑制される。

本発明によれば、車輪側ユニットの消費電力を低減させることができる。

実施形態の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。 実施形態の車輪側ユニットの構成を示すブロック図。 実施形態の車輪側ユニットと受信機との通信を示すシーケンス図。 従来のＢＬＥ規格による車輪側ユニットと受信機との通信を示すシーケンス図。

以下、タイヤ状態監視装置の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１１の４つの車輪１２にそれぞれ取り付けられる４つの車輪側ユニット２０と、車両１１の車体に設置される受信ユニット４０と、車両１１のユーザが携帯する携帯通信端末３０とを備えている。各車輪１２は、車両用ホイール１３と、この車両用ホイール１３に装着されるタイヤ１４とを含む。

車輪側ユニット２０は、タイヤ１４の内部空間に配置されるように、そのタイヤ１４が装着された車両用ホイール１３に対して取り付けられている。各車輪側ユニット２０は、対応するタイヤ１４の状態（タイヤ空気圧及びタイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ情報を一定時間毎に受信ユニット４０に無線送信する。

図２に示すように、各車輪側ユニット２０は、圧力センサ２１、温度センサ２２、加速度センサ２３、センサユニットコントローラ２４、車輪側送受信回路２５（送受信回路２５と図示）、車輪側アンテナ２９及びバッテリ２６を備えている。センサユニットコントローラ２４は車輪側ユニット２０の動作を統括的に制御する。圧力センサ２１は、対応するタイヤ１４内の圧力（タイヤ空気圧）を検出する。温度センサ２２は、対応するタイヤ１４内の温度（タイヤ内温度）を検出する。加速度センサ２３は自身に作用する加速度を検出する。

センサユニットコントローラ２４は、ＣＰＵや車輪側記憶部２７（ＲＡＭやＲＯＭ等）などを含むマイクロコンピュータ等よりなり、車輪側記憶部２７（記憶部２７と図示）には各車輪側ユニット２０に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、各車輪側ユニット２０を受信ユニット４０において識別するために使用される情報である。

送信部としての車輪側送受信回路２５は、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）規格に準拠しており、２．４ＧＨｚ帯を用いてＢＬＥ規格に準拠した受信機と通信（送受信）を行う。車輪側送受信回路２５には、センサユニットコントローラ２４から、タイヤ空気圧データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコードを含むタイヤ情報が入力される。圧力センサ２１、温度センサ２２、加速度センサ２３、センサユニットコントローラ及び車輪側送受信回路２５は、バッテリ２６によって駆動する。

図１に示すように、受信ユニット４０は、受信ユニットコントローラ４１、受信側送受信回路４２（送受信回路４２と図示）及び受信側アンテナ４７を備えている。受信ユニット４０の受信ユニットコントローラ４１には、表示器４３、警報器４４及び車両１１の車体に搭載された車両側バッテリ４５が接続されている。受信ユニットコントローラ４１はＣＰＵ及び記憶部４６（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４６には受信ユニット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。また、記憶部４６には、各車輪１２に設けられた車輪側ユニット２０のＩＤコードが記憶されている。受信部としての受信側送受信回路４２は、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）規格に準拠しており、２．４ＧＨｚ帯を用いてＢＬＥ規格に準拠した送信機と通信（送受信）を行う。受信側送受信回路４２は、各車輪側ユニット２０から受信側アンテナ４７を通じて受信された信号を復調して、受信ユニットコントローラ４１に送る。

受信ユニットコントローラ４１はさらに、タイヤ空気圧やタイヤ内温度（タイヤ１４の状態）の異常を警報器（報知器）４４にて運転者に報知させる。警報器４４としては、例えば、異常を光の点灯や点滅によって報知する装置や、異常を音によって報知する装置が適用される。

受信ユニットコントローラ４１は、受信側送受信回路４２からの信号に基づき、送信元の車輪側ユニット２０に対応するタイヤ１４の状態（タイヤ空気圧及びタイヤ内温度）を把握する。受信ユニットコントローラ４１は、タイヤ空気圧に関する情報等を表示器４３に表示させる。

また、携帯通信端末３０は、受信ユニット４０と同様の受信側送受信回路４２及び受信ユニットコントローラ４１とを有している。携帯通信端末３０は、タイヤ空気圧やタイヤ内温度（タイヤの状態）の異常をディスプレイ３１に表示することで運転者に報知する。受信ユニット４０及び携帯通信端末３０は、車輪側ユニット２０とＢＬＥ規格に従った通信方式で通信を行うことができる受信機となる。以下、受信ユニット４０及び携帯通信端末３０を受信機と統一して記載する。

次に、本実施形態における車輪側ユニット２０と受信機との通信方式について説明する。本実施携帯では、車輪側ユニット２０の車輪側送受信回路２５と、受信ユニット４０の受信側送受信回路４２及び携帯通信端末３０の受信側送受信回路４２とが通信を行う。

図３に示すように、ステップＳ１０，Ｓ２０では、車輪側ユニット２０の車輪側送受信回路２５と受信機（受信ユニット４０及び携帯通信端末３０）の受信側送受信回路４２とは、ともに待機状態となっている。車輪側送受信回路２５と受信側送受信回路４２とがともに待機状態となっている場合は、例えば、車両１１のイグニッションオフ時や、車両１１が停止している場合である。

車両１１のイグニッションがオンされたり、車両１１が走行を開始すると、受信機では、ステップＳ２１において、受信ユニットコントローラ４１が、受信側送受信回路４２を、車輪側送受信回路２５から送信される信号を受信可能な待受状態にする。

一方、車輪側ユニット２０では、ステップＳ１１において、センサユニットコントローラ２４が、車輪側送受信回路２５にタイヤ情報のデータを含むアドバタイジング信号を送信させる。具体的にいえば、車輪側送受信回路２５は、センサユニットコントローラ２４から入力されたタイヤ情報のデータ及び自己の管理情報（受信側送受信回路４２と接続を確立するための情報）のデータを変調してアドバタイジング信号を生成し、このアドバタイジング信号を車輪側アンテナ２９から無線送信する。アドバタイジング信号は、ＢＬＴ規格に準拠した受信機に対して車輪側ユニット２０が自己の存在を認識させるための信号である。このアドバタイジング信号を送信する車輪側ユニット２０が子機となる。

受信機では、ステップＳ２２において、受信側送受信回路４２が、アドバタイジング信号を受信する。アドバタイジング信号を受信する受信機が親機となる。アドバタイジング信号にタイヤ情報（タイヤ空気圧データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコード）が含まれているため、ステップＳ２３において、受信ユニットコントローラ４１は、アドバタイジング信号を受信することでタイヤ情報を把握することができる。受信ユニットコントローラ４１は、アドバタイジング信号に含まれるＩＤコードと、記憶部４６に記憶されたＩＤコードを照合して、アドバタイジング信号に含まれるＩＤコードと記憶部４６に記憶されたＩＤコードが一致していれば、そのタイヤ情報が、車両１１の車輪１２に設けられた車輪側ユニット２０から送信されたものとみなして、タイヤ１４の状態に関するデータを取得する。一方、アドバタイジング信号に含まれたＩＤコードと記憶部４６に記憶されたＩＤコードが一致しない場合には、車両１１とは異なる車両（意図しない車両）の車輪１２に設けられた車輪側ユニットから送信されたものとみなして、タイヤ１４の状態に関するデータを取得しない。

受信ユニットコントローラ４１は、アドバタイジング信号を受信したあとも受信側送受信回路４２に待受状態を維持させる。車輪側送受信回路２５は、一定時間毎（例えば、１０秒毎）にアドバタイジング信号を送信している。このため、受信側送受信回路４２は一定時間毎にアドバタイジング信号を受信し、アドバタイジング信号に含まれるデータからタイヤ１４の情報を取得することができる。待受状態は、イグニッションがオフされたり、車両１１が停止した場合に解除され、待機状態に切り替えられる。

次に、本実施形態のタイヤ状態監視装置の作用について説明する。まず、従来のＢＬＥ規格に従った通信規格による車輪側ユニット２０と受信機の通信方式について説明する。
図４に示すように、ステップＳ３０，Ｓ４０では、車輪側送受信回路２５と受信側送受信回路４２とはともに待機状態となっている。受信機では、ステップＳ４１において、受信ユニットコントローラ４１が、受信側送受信回路４２を、車輪側送受信回路２５から送信される信号を受信可能な待受状態にする。

車輪側ユニット２０では、ステップＳ３１において、車輪側送受信回路２５が、アドバタイジング信号を受信機に向けて送信する。このアドバタイジング信号には、タイヤ情報が含まれていない。受信機では、ステップＳ４２において、受信側送受信回路４２が、アドバタイジング信号を受信すると、ステップＳ４３において、コネクションリクエスト信号を車輪側送受信回路２５に送信する。このコネクションリクエスト信号は、車輪側ユニット２０の存在を認識した受信機が、車輪側ユニット２０に対して接続を要求するための信号である。

ステップＳ３２において、車輪側送受信回路２５がコネクションリクエスト信号を受信すると、車輪側ユニット２０は、受信機の存在を認識する。そして、ステップＳ３３において、車輪側ユニット２０と、受信機との接続が確立される。車輪側ユニット２０と、受信機との接続が確立されると、ステップＳ４４において、受信ユニットコントローラ４１は、車輪側送受信回路２５の待受状態を解除する。従来のＢＬＥ規格においては、車輪側ユニット２０と、受信機（受信ユニット４０及び携帯通信端末３０）との接続が確立されると、車輪側ユニット２０が信号を送信するタイミングで、受信機が待受状態にされる時間同期通信が行われる。受信機は、車輪側ユニット２０から信号が送信されるタイミングで待受状態とされ、信号が送信されないときには待受状態が解除されることで、待受状態を維持するための消費電力が低減されている。時間同期通信を行うためには、車輪側ユニット２０の時計と、受信機の時計を合わせるための通信を行う必要があり、時計合わせのための通信は、最長でも４秒間隔で行う必要がある。したがって、車輪側ユニット２０と、受信機との接続が確立されると、車輪側ユニット２０と、受信機とは時計合わせのための通信（双方向通信）を行う。

受信機では、ステップＳ４５において、受信ユニットコントローラ４１が、車輪側送受信回路２５からタイヤ情報が送信されるタイミングで、受信側送受信回路４２を待受状態にする。ステップＳ３４で車輪側ユニット２０からタイヤ情報が送信されると、受信機は、ステップＳ４６において、このタイヤ情報を取得する。受信ユニットコントローラ４１は、タイヤ情報を取得すると、ステップＳ４７において、受信側送受信回路４２の待受状態を解除する。そして、以降、一定時間毎（例えば、１０秒毎）に車輪側ユニット２０からタイヤ情報が送信される。そして、車輪側ユニット２０からタイヤ情報が送信される度に、受信機の受信側送受信回路４２は待受状態にされ、タイヤ情報を取得すると待受状態が解除され、待機状態となる。

上述した従来のＢＬＥ規格による通信方式に対して、本実施形態のタイヤ状態監視装置１０では、受信機の受信側送受信回路４２がアドバタイジング信号を受信したときに、コネクションリクエスト信号を車輪側ユニット２０の車輪側送受信回路２５に送信しない。このため、車輪側ユニット２０と、受信機との接続が確立されず、アドバタイジング信号を受信した後にも待受状態が維持される。したがって、時間同期通信が行われず、時計合わせのための通信も行われない。なお、時間同期通信を行わず、受信側送受信回路４２の待受状態を維持するため、受信機の消費電力は多くなる。しかしながら、車体に搭載される車両側バッテリ４５は大型のバッテリを用いることができるし、携帯通信端末３０のバッテリであれば容易に充電することが可能である。このため、受信機のバッテリの消費電力が大きくなることによる影響は少ない。

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）受信機の受信側送受信回路４２は、アドバタイジング信号を受信しても待受状態を維持している。すなわち、受信機の受信側送受信回路４２は、アドバタイジング信号を受信しても、車輪側ユニット２０との接続を確立せず、時間同期通信を行わないため、時間合わせのための通信を行う必要がない。このため、ＢＬＥ規格に準拠した通信を行うことによる消費電力の低減に加えて、時計合わせのための通信を行うための消費電力も削減できるため、車輪側ユニット２０のバッテリ２６の消費電力が低減され、バッテリ２６の長寿命化が図られる。

（２）受信ユニットコントローラ４１は、記憶部４６に保存されたＩＤコードと、アドバタイジング信号に含まれるＩＤコードが一致した場合にタイヤ１４の状態に関するデータを取得している。このため、意図しない車両に設けられた車輪側ユニットから送信されたアドバタイジング信号を受信しても、誤ったタイヤ状態のデータを取得しにくい。

（３）ＢＬＥ規格で定められた周波数（２．４ＧＨｚ帯）を用いて通信を行うことで、低周波帯を用いて通信を行う場合に比べて、車輪側アンテナ２９及び受信側アンテナ４７の小型化が図られる。

（４）時間同期通信を行う場合、一つの車輪側ユニット２０（子機）は、一つの受信機（親機）としか通信を行うことができないが、時間同期通信を行わないため、複数の受信機（受信ユニット４０及び携帯通信端末３０）と通信を行うことができる。このため、車輪側ユニット２０は、受信ユニット４０と、携帯通信端末３０の両方と同時に通信を行うことができる。

（５）ＢＬＥ規格による通信を行うことで、ＢＬＥ規格に準拠した受信部を搭載する携帯通信端末（スマートフォンやタブレット端末）と通信を行うことができる。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。

・受信ユニット４０及び携帯通信端末３０の二つの受信機を用いたが、受信機は、いずれか一方のみでもよく、また３個以上の受信機を用いてもよい。
・タイヤ１４の状態に関するデータは、タイヤ空気圧及びタイヤ温度のうち一方のデータでもよい。

・車輪側ユニット２０の送信部は、送信と受信を行うことができる送受信回路（車両１１側送受信回路）としたが、送信のみを行える送信回路であってもよい。
・受信ユニット４０の受信部は、送信と受信を行うことができる送受信回路（受信側送受信回路４２）としたが、受信のみを行える受信回路であってもよい。

・他の車両１１に設けられた車輪側ユニット２０から送信されたアドバタイジング信号を受信しにくい環境や、記憶部に記憶されたＩＤコードの参照以外の方法で送信元の車両１１を特定できる場合には、アドバタイジング信号に含まれるＩＤコードと記憶部に記憶されたＩＤコードとの一致を判断しなくてもよい。また、アドバタイジング信号にＩＤコードの情報を含ませなくてもよいし、記憶部にＩＤコードを記憶していなくてもよい。

１０…タイヤ状態監視装置、１１…車両、１２…車輪、１３…車両用ホイール、１４…タイヤ、２０…車輪側ユニット、２５…車輪側送受信回路、２６…バッテリ、３０…携帯通信端末、４０…受信ユニット、４２…受信側送受信回路、４６…記憶部。

Claims (2)

1. 車両に設けられた複数の車輪のタイヤの状態を監視するために、前記車輪の前記タイヤ内に設けられるとともに前記タイヤの状態に関するデータを送信する車輪側ユニット、及び前記車輪側ユニットから送信された前記データを受信する受信機を備えたタイヤ状態監視装置であって、
   前記車輪側ユニットは、Bluetooth Low Energy規格に準拠するとともにアドバタイジング信号に前記データを含めて送信を行う送信部と、前記送信部を駆動するためのバッテリとを有し、
   前記受信機は、Bluetooth Low Energy規格に準拠するとともに前記車輪側ユニットから送信される前記アドバタイジング信号の待ち受けを行う待受状態を、前記アドバタイジング信号を受信した後も継続する受信部を有するタイヤ状態監視装置。
2. 前記受信機は、前記車輪の識別情報が記憶された記憶部を有し、
   前記車輪側ユニットから送信された前記アドバタイジング信号に含まれる前記識別情報と、前記記憶部に記憶された前記識別情報とを照合し、前記アドバタイジング信号に含まれる前記識別情報と前記記憶部に記憶された前記識別情報が一致したときに前記タイヤの状態に関するデータを取得する請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。