JP2022527442A - 有効タイヤ圧力感知システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 リアルタイムタイヤ圧力感知システムが、車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度、含有膨張圧力、及び周囲温度に対応する信号を集合的に生成するセンサを含む。プロセッサが、生成された信号に基づいて、かつ、更に、（例えば、２４時間などの規定された時間期間にわたる）周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて、有効タイヤ膨張圧力を判定し、判定された有効タイヤ膨張圧力に関連するリアルタイム通知を、指定されたユーザインターフェースに生成する。少なくとも１つのセンサは、単位圧力当たりの検出された変化に対応するイベントベースの信号を生成するように構成された膨張圧力センサであってもよい。プロセッサは、判定された有効タイヤ膨張圧力に基づいて、自動タイヤ膨張デバイスへのリアルタイムフィードバック制御信号を更に生成するか、又はユーザインターフェースを介してタイヤ膨張デバイスの手動制御を有効化及びプロンプトしてもよい。【選択図】図１

Description

（著作権）
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（発明の分野）
本発明は、概して、車輪付き車両のためのタイヤ圧力監視システム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、オートバイ、消費者車両（例えば、搭乗者及び軽トラック）、商用及びオフロード（ＯＴＲ）車両が挙げられるが、これらに限定されない、車輪付き車両のための「有効」タイヤ圧力をリアルタイムで生成するように構成されたセンサ及びデータプロセッサを含むタイヤ圧力監視システムに関する。

タイヤ膨張圧力の適切な維持は、高速道路の安全性、最適化されたタイヤの摩耗、牽引、及び燃費にとって重要である。特に商用車両に関して、ほとんどの専門家は、圧力が定期的にチェックされ、目標推奨の５ｐｓｉ以内に維持されるべきであることを合意する。例えば、二重タイヤが前述の５ｐｓｉを超えて一致しない場合、それらは、その後、偏向が異なり、タイヤのうちの１つ以上の増加した不規則な摩耗、及びより高圧のタイヤのオーバーロードをもたらし得ることが観察されている。

タイヤの含有空気温度は、その膨張圧力に有意な影響を及ぼし、それが「低温」であるとき、即ち、タイヤが周囲温度条件にあるとき、即ち、タイヤケーシング、その対応するキャビティ内の空気、及び周りの周囲環境が全て平衡状態にあるとき、膨張圧力を相応に設定しなければならない。より具体的には、商用車両に関して、周囲温度条件が３時間維持されたとき、膨張圧力を設定しなければならず、その値は更に、所与の負荷条件に関して指定される。「高温」タイヤは、典型的には、周囲温度を５０～６０°Ｆ上回り、低温膨張圧力を１０～１５ｐｓｉ上回る圧力上昇につながる。タイヤ膨張圧力が適切に設定されているときであっても、周囲温度は、多くの場合、１日の過程にわたって３０～４０°Ｆ変化し、やはり、毎日の大きい膨張の変動につながる。例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ Ｔｉｒｅ Ｌｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｓｔ」と題する米国特許出願公開第２００６／０１４９６８８号を参照すると、年間の燃料節約のみで、１０～２０ｐｓｉ低いタイヤ膨張圧力とは対照的に、適切なタイヤ膨張圧力で、長距離商用車両ごとに＄６８０～＄１５３０に達し得る。

タイヤの低温膨張圧力を適切に計算するために、周囲温度及びタイヤ含有空気温度の両方が重要であり、取得されなければならない。タイヤ含有空気温度が周囲温度に等しい場合、当然のことながら、タイヤは、チャート又は他の計算を参照することなく、推奨される低温膨張圧力値に容易に設定することができる。しかしながら、他の全ての場合には、従来のシステムがタイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）を統合していても問題を示した、そのような計算を行う必要がある。

従来のＴＰＭＳの例は、ＴＰＭＳ受信機に機能的にリンクされたセンサ送信機を含み、それ自体がデータ処理ユニットに更にリンクされている。ＴＰＭＳセンサ送信機は、タイヤホイール又はタイヤの内面のいずれかの上で、車両の各タイヤの内部空気キャビティ内に設けられてもよい。送信機は、所定の時間間隔でタイヤの内圧を検出し、タイヤに関連付けられた一意の識別子と共に、タイヤの内圧値を受信機に無線で送信する。送信機は、例えば、タイヤバルブと一体化されるようにホイールリム上に装着されてもよい。あるいは、送信機は、タイヤの内面に取り付けられてもよい。受信機は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの通信手段を介して送信機からデータ処理ユニットに信号を更に中継する。

ＴＰＭＳの１つの例示的なデータ処理の実装形態は、６５°Ｆの固定された低温又は基準温度を使用して低温膨張圧力を計算し、この温度は、明らかに、正しい条件になることは滅多になく、特により寒い気候では、十分に膨張していないタイヤという望ましくない結果をもたらし得る。

別の例示的なＴＰＭＳシステムは、場所に基づいて気象観測所から取得された周囲温度を使用して、後処理の低温膨張圧力計算を提供する。これは正しい方法ではあるが、ただし、かなりの量の太陽放射及び関連する地面／舗装の熱が存在するときは特に、気象観測所からの周囲温度が誤解を招く恐れがあり得ることに注意する必要がある。また、気象観測所ベースの周囲温度情報の使用は、セルラ通信を必要とし、それにより、リアルタイムの独立した実装が実質的に妨げられる。

どの従来のＴＰＭＳシステムも、トラックの現在位置において瞬時に測定されたか又は別の方法でそれに関連して測定された、局所温度のより現実的で有効な値を提供しない。

どの従来のシステムも、ハンドヘルドデバイス上で膨張を確認する能力、及びまた、同じデバイスを使用して自動的に若しくは手動でタイヤ膨張を作動させる能力を運転者に提供しない。

本明細書に開示されるシステム及び方法は、適切な膨張を維持しようとしているトラック運転者のほぼ不可能な状況に対処することができ、望ましくは、タイヤが低温であるときに、膨張をチェック又は設定する必要性を排除し、それによって、運転者が迅速な停止中にタイヤチェックを実行することを可能にするか、又は更にはリアルタイムで有効膨張圧力を視覚的に取得することさえも可能にする。本明細書に開示される例示的なシステム及び方法は、車両ユーザ（運転者、メカニックなど）が、本質的に圧力ゲージを必要とせずに、及びタイヤを周囲温度まで冷却させる必要なしに、タイヤの熱状態にかかわらず、タイヤの有効膨張圧力をチェックし、潜在的に調整することを可能にする、１つ以上の外部バルブステムＴＰＭＳセンサ、及び電子制御ユニット／ファームウェアを含み得る。本明細書に開示される本発明は、したがって、必要とされる冷却時間（例えば、商用車両では３時間、ＯＴＲ車両では更に長い）が実際に達成することが困難又は不可能である適用例に関する既存の問題に対処する。前述したように、より連続的な自律的適用例、又はＯＴＲ２４時間マイニング適用例を伴う、チーム運転者を持つ長距離商用車両では、必ず完全な冷却を達成するのに十分に長い動作を頻繁にパーク又は別様に無効化しない。

一態様では、「実際の」又は「有効な」タイヤ膨張圧力は、特に１つの場所に３時間位置することが滅多にない長距離トラックでは、達成することが実行不可能及び困難な従来の「低温」膨張圧力とは対照的に、計算することが可能である。本明細書に開示される例示的な計算方法は、車両に対して具体的に測定された周囲温度の移動平均を使用し、したがって、車両が１つの地理的エリアから別の地理的エリアに移動した場合、それは移動平均に反映される。

本明細書に開示される有効膨張圧力はまた、気象の変化及び高度に起因して生じる大気圧の変化の利点を取得し、利用することができる。

本明細書に開示される有効膨張圧力はまた、タイヤが当該の膨張圧力の範囲にわたって本質的に一定体積の容器であるという簡略化の想定を考慮し得る。これにより、タイヤサイズ又は構造についての事前の知識なしに計算を実行することができる。

有効タイヤ膨張圧力の計算を使用して、車両が運転中であっても、低圧条件があるとき、運転者（及び／又は遠隔に位置するフリートメンテナンススーパーバイザー）を警告することができる。「高温」膨張圧力が、推奨される目標圧力よりも高くなり、タイヤが十分に膨張しない可能性がある。

有効タイヤ膨張圧力の計算は、タイヤ温度にかかわらず、かつ圧力ゲージを必要とせずに、タイヤを膨張させるための手動作動を監視及び有効化するための無線アプリと共に使用することができる。

有効タイヤ膨張圧力の計算はまた、又は代替として、自動膨張システムにコマンド信号を供給するために使用されてもよく、この場合も、タイヤの温度にかかわらず、タイヤを適切に膨張させたままに保つことが可能になる。

特定の実施形態では、本明細書に開示されるリアルタイムタイヤ圧力情報を提供するための方法は、１つ以上のセンサから入力値を収集することを含んでもよく、この値は、車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度、含有タイヤ膨張圧力、及び周囲温度の各々に対応する。この方法は、生成された信号に基づいて、かつ、更に、周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて、有効タイヤ膨張圧力を判定することと、判定された有効タイヤ膨張圧力に関連するリアルタイム通知を、通信ネットワークを介して、指定されたユーザインターフェースに生成することと、を更に含む。

生成されたリアルタイム通知は、高温膨張圧力値及び低温膨張圧力値を含んでもよく、有効膨張圧力値、タイヤ温度値、及び目標値からの測定された偏差を更に含んでもよい。

ユーザインターフェースは、モバイルユーザコンピューティングデバイスのディスプレイユニット上に生成されてもよい。ユーザインターフェースは、更に、又は代替として、例えば、タイヤ膨張デバイス用の手動アクチュエータに近接して、運転者シート、制御パネルに関連して固定的に装着された１つ以上のディスプレイユニット上に生成されてもよい。

上述の実施形態の１つの例示的な態様では、有効タイヤ膨張圧力は、生成された信号に基づいて、かつ、更に、規定された時間期間にわたる周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて判定され得る。規定された時間期間は、実質的に２４時間であり得る。

上述の実施形態の別の例示的な態様では、有効タイヤ膨張圧力は、生成された信号に基づいて、かつ、更に、時間ベースの移動平均とは対照的に、規定された距離にわたる周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて、判定されてもよく、例えば、車両が、駐車しているか、静的であるか、又は別の方法で高度に局所化されているときとは対照的に、車両が急速に又は異種領域にわたって移動しているとき、より多くの重みを値に提供する。

上述の実施形態の別の例示的な態様では、車両の場所は、車両に関連付けられた全地球測位システムセンサからの出力信号に基づいて判定されてもよい。この方法は、少なくとも通信ネットワークを介して、オンライン気象サービスから、判定された場所に対応する周囲温度データを収集することと、オンライン気象サービスからの周囲温度データの移動平均を計算することと、を更に含む。

有効タイヤ膨張圧力は、生成された信号に基づいて、かつ、更に、周囲温度データの前方加重移動平均に少なくとも部分的に基づいて、判定されてもよい。

上述の実施形態の別の例示的な態様は、１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つに、単位圧力当たりの検出された変化に対応するイベントベースの信号を生成するように構成されたタイヤ膨張圧力センサを提供すること、を含み得る。これにより、ユーザは、タイヤの膨張を調整し、例えばタイヤが平らになっているときなどの異常な動作条件に関する警告を受信するための、単位当たり（例えば、ｐｓｉ）ベース又は別様のフィードバックを受信することが可能になり得る。

それに対応して、生成されたリアルタイム通知は、判定された有効タイヤ膨張圧力への変化をもたらす、周囲温度、含有タイヤ空気温度、及び／又は含有タイヤ膨張圧力の検出された変化に関するイベントベースであってもよい。

上述の実施形態の別の例示的な態様では、リアルタイムフィードバック制御信号が、判定された有効タイヤ膨張圧力に基づいて、自動タイヤ膨張デバイスに生成されてもよい。

上述の実施形態の別の例示的な態様は、コンピューティングデバイスからの特定の生成されたリアルタイム通知に応答して、指定されたユーザインターフェースを介して、１つ以上の選択可能なアクチュエータを有効化すること、を含み得る。１つ以上の生成されたアクチュエータをユーザが選択すると、対応するフィードバック制御信号が自動タイヤ膨張デバイスに提供され得る。

上述の実施形態の別の例示的な態様では、センサのうちの少なくとも１つは、周囲温度及び／又は周囲気圧に対応する信号を生成するように構成されたコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスセンサを含む。

加えて又は代替として、センサのうちの少なくとも１つは、車両に関連して装着され、かつ少なくとも周囲温度に対応する信号を生成するように構成された、タイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）センサを含んでもよい。

本明細書に開示されるリアルタイムタイヤ圧力情報を提供するためのシステムの一実施形態では、１つ以上のセンサは、車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度、含有タイヤ膨張圧力、及び周囲温度の各々に対応する信号を生成するように集合的に構成される。１つ以上のセンサに機能的にリンクされ、かつ上記の方法実施形態のいずれか１つによる工程を実行するように構成された、車載コンピューティングデバイス。

コンピューティングデバイスは、分散車両データ収集及び制御システムの一部であってもよい。

コンピューティングデバイスは、代替として、中央車両データ収集及び制御システムの一部であってもよい。

コンピューティングデバイスは、リモートサーバ及び／又は指定されたユーザインターフェースからプログラミング情報を受信するように構成されてもよく、プログラミング情報は、１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つの一意の識別子、及び／又は１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つのタイヤ位置、及び／又は基準タイヤ圧力を含む。

コンピューティングデバイスは、有効タイヤ膨張圧力を基準タイヤ圧力と比較するように、及び中央車両データ収集及び制御システムの一部としてインジケータライトを照明するように構成されてもよい。

本明細書に開示される代替実施形態では、管理されたフリート内の複数の車両の各々にリアルタイムタイヤ圧力情報を提供するためのシステムは、モバイルユーザデバイスアプリケーション及び／又はそれぞれの複数の車両に搭載されたコンピューティングデバイスと、それぞれの通信ネットワークを介して動作可能に通信するサーバを備え得る。それぞれの車両の各々ついて、１つ以上のセンサは、車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度、含有タイヤ膨張圧力、及び周囲温度の各々に対応する信号を生成するように集合的に構成される。それぞれのモバイルアプリケーション及び／又は車両に搭載された車載コンピューティングデバイスは、１つ以上のセンサに機能的にリンクされ、かつ上記の方法実施形態のいずれか１つによる工程を実行するように構成される。

サーバは、それぞれのモバイルアプリケーション及び／又は車載コンピューティングデバイスの各々からリアルタイムで少なくとも有効タイヤ膨張値を受信するように、更に、１つ以上の監視値が許容値及び／又は範囲を超える場合、サーバにリンクされたフリート管理デバイス上で警報を生成するように構成されてもよい。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１は、本明細書に開示される例示的なタイヤ圧力監視システムを表すブロック図である。

図２は、本明細書に開示されるシステムによる有効タイヤ圧力を判定するための例示的なプログラムされた論理を表すブロック図である。

図３は、タイヤ膨張圧力に対するタイヤ温度の変化の影響を表すグラフ図である。

図４は、タイヤ温度に対する動作条件の変化の影響を表すグラフ図である。

図５は、瞬間的な周囲温度測定値の移動平均でオーバーレイされた、瞬間的な周囲温度測定値を表すグラフ図である。

図６は、図５と同じ時間枠について、瞬間的なタイヤ圧力測定値の移動平均でオーバーレイされた、瞬間的なタイヤ圧力測定値を表すグラフ図である。

図７は、本明細書に開示される例示的なタイヤ圧力監視方法を表すフロー図である。

前述の図を全般的に参照して、本発明の様々な例示的な実施形態を今度は詳細に説明することができる。様々な図が、様々な共通の要素及び特徴を他の実施形態と共有する実施形態を説明することがある場合、同様の要素及び特徴は同じ参照番号を与えられ、その重複する説明は以下で省略されることがある。

最初に図１を参照すると、本明細書に開示されるシステム１００の例示的な実施形態は、車両に搭載され、かつ少なくともデータを取得し、本明細書に開示される関連する計算を実行するように構成されたコンピューティングデバイス１０２を含む。コンピューティングデバイスは、（図示されるように）分散車両データ収集及び制御システムの一部として携帯型若しくは別様にモジュール式であってもよく、又はさもなければ、中央車両データ収集制御システム（図示せず）に対して一体的に提供されてもよい。デバイスは、プロセッサ１０４と、その上に存在するプログラム論理１０８を有するメモリ１０６と、を含んでもよい。１つ以上のＴＰＭＳセンサ１１８が提供され、これらのＴＰＭＳセンサは、以下以外は、当技術分野において従来知られているＴＰＭＳセンサと同様であるが、本明細書に開示されるように、特定の実施形態では、以下に説明するように、１ｐｓｉ以下の読み出しのために修正され得、また、タイヤ含有空気温度（即ち、タイヤキャビティ内の空気の温度）をも測定する、報告論理を有する。図示した実施形態は、周囲温度センサ１１６と、例えば感知された気圧信号を提供するように構成されたエンジンセンサ１１４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスなどの位置センサ１１２と、ＤＣ電源１１０と、を更に含む。システムは、例えば、モバイルユーザコンピューティングデバイス上に常駐し、（例えば、ビジュアル及び／又はオーディオインジケータを介した）リアルタイムの正確な圧力ディスプレイ又は関連するリアルタイム通知のためのユーザインターフェース１２４を生成するように実行可能な、スマートフォンアプリ１２２などの分散プログラム論理を更に含んでもよく、ユーザデバイスは、通信ネットワーク１２０を介して車載デバイスに機能的にリンクされる。システムプログラミング情報は、運転者によって車内で又はフリートマネージャから提供されてもよく、例えば、１つ以上のセンサの一意の識別子、センサのうちの１つ以上のタイヤ位置、及び基準（又は目標）タイヤ圧力を含んでもよい。

本明細書に開示される有効タイヤ膨張圧力の計算は、タイヤ温度にかかわらず、かつ圧力ゲージを必要とせずに、タイヤの膨張／収縮の（ユーザインターフェース１２４を介した）ユーザ監視及び手動作動のために、（例えば）ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応モバイルデバイス上の無線アプリ１２２に提供することができる。加えて、又は代替として、コマンド信号が、タイヤの膨張／収縮の自動作動のために、車載デバイス１０２によってタイヤ膨張システム１２６に直接提供されてもよい。

有効タイヤ膨張圧力測定値は、車両の中央制御モジュールに提供されてもよく、例えば、インジケータライトが、モバイルデバイスとの無線通信に加えて（又はその代替として）車両のダッシュボード上で照明されてもよい。

例示的な実施形態では、本明細書に開示されるシステムは、例えば、各１ｐｓｉに対応するタイヤ膨張圧力の変化など、所定の及び個別のレベルに接近するための、イベントベースの変化を報告するように修正された報告論理を有するＴＰＭＳセンサ１１８を含む。当業者は、従来のＴＰＭＳセンサが、電池寿命を延長するために、多くの場合５～１０分間隔で、固定の時間間隔で報告することを理解するであろう。本明細書に開示されるＴＰＭＳセンサの様々な実施形態では、報告論理は、単位時間当たりの「単位時間当たり」から「単位圧力当たり」に変更され得る。圧力が、例えば、１ｐｓｉを超えて変化した場合、センサは直ちに報告し得る。圧力が十分に変化しない場合、それは、不必要に報告することによって電池寿命を使い果たさない。タイヤ膨張圧力の変化は、このような実施例では重要な指標であり、ユーザが、タイヤを膨張させるプロセス中にいるとき、センサは、圧力の１ｐｓｉの増加ごとに報告し得、これは、ＴＰＭＳ ＲＦ受信機１１７によってピックアップされ、ファームウェア論理プロセッサ１０８に報告し戻され得、これは、有効タイヤ膨張圧力を更に計算し、ディスプレイ又は他のアクションのためにそれを運転者のモバイルデバイスにリアルタイムで報告し得る。

事例研究が本発明者らによって実行され、ここにおいて、実際の時間ベースのセンサデータが取り出され、逆計算が実装されて、上記に開示されたようなイベントベースのセンサが、同じ時間期間内にどれくらいの頻度で送信したであろうかが判定された。この事例研究は、広域地方セミトラックからの、５分間隔で２か月の時間ベースのデータに基づくものであった。９０，０７８分にわたって、時間ベースのＴＰＭＳデータは、１８，００１個の読み取り値を生成した。この事例研究による計算は、同じ時間期間にわたって１ｐｓｉ間隔で動作するイベントベースのＴＰＭＳが、右前ステアタイヤに対して２，３２３回、及び左前ステアタイヤに対して２，５０１回、及び８つの駆動タイヤに対して１，０７３～１，６２６回を記録したであろうことを判定した。換言すれば、センサ送信の数は、ステアタイヤに対して時間ベースの送信の約１２～１４％まで、及び駆動タイヤに対して時間ベースの送信の約６～９％まで低減されているであろう。当業者は、従来の５分間の送信にわたって電池寿命を多数回延長する利点を容易に理解するであろう。

加えて、本発明者らは、この事例研究の結果から、１ｐｓｉのイベントベースの読み取り値が、急速に変化する圧力のエリアを完全に記述していることを指摘した。したがって、別の利点は、圧力の非常に急速な変化、例えば、道路災害による膨張の損失、又は空気を加えることによる膨張の増加のために、本明細書に開示されるようなイベントベースのセンサが、イベントをより完全に記述し得ることである。

ＴＰＭＳセンサは、一実施形態では、一意の識別子を更に備えてもよく、この場合、車載デバイスプロセッサは、同じ車両上のそれぞれのＴＰＭＳセンサから提供される信号を区別することができ、更に、特定の実施形態では、中央フリート管理サーバ１３０及び／又はフリートメンテナンススーパーバイザークライアントデバイス１４０は、複数の車両にわたってタイヤ及び関連するＴＰＭＳセンサから提供される信号を区別することができる。車載デバイスプロセッサは、図１に示すように、フリート管理サーバと直接通信することができ、あるいは、アプリ１２２を有する運転者のモバイルデバイス又はトラック装着コンピューティングデバイスは、フリート管理サーバ及び／又はクライアントデバイスに車載デバイス出力データを送信するように構成されてもよい。

特定のＴＰＭＳセンサから受信された信号は、本明細書に開示される方法に従って計算するために必要に応じて選択的に取り出すために、車載デバイスプロセッサに記憶されるか、又は車載デバイスプロセッサに機能的にリンクされた等価なデータ記憶ユニットに記憶されてもよい。前述のように、ＴＰＭＳセンサは、好ましくは、タイヤ含有膨張圧力の検出された変化にのみ対応する出力信号を生成するように構成されてもよく、含有膨張圧力の最後の受信値は、更に好ましくは、監視された値が変化しない場合であっても、後続の計算のために、取り出し可能な形態で維持される。

次に図２を参照すると、本明細書に開示されるファームウェア論理１０８の一実施形態は、有効タイヤ圧力測定値２１４をユーザインターフェース１２４に生成するために提供される。論理は、感知された周囲温度２０２及び感知された気圧２０４の瞬間値を取得し、これは、例えば、メモリに記憶され、選択的に取り出され、例えば、規定された時間期間にわたる移動平均として、両方について、又は少なくとも感知された周囲温度について、有効値２０６を計算することができる。好ましい実施形態では、移動平均は、２４時間にわたって判定される。前述の２４時間の期間は、典型的には、前日にわたって局所的に捕捉されたデータからなってもよいが、代替実施形態では、移動平均は、前の時間期間にわたって感知された周囲測定値を組み込むだけでなく、今後の時間期間内に遭遇すると予想される周囲温度を更に包含してもよい。例えば、多くのトラックは、周囲温度が妥当な精度で予報され得る固定ルートに基づいて移動し、その値は、任意選択的に、例えばフリート管理サーバ又はサードパーティの気象サービスプロバイダとの十分な通信が利用可能である場合には、アルゴリズムに入力されてもよい。アルゴリズムベースの有効値（例えば、移動平均）は、１つ以上のＴＰＭＳセンサ１１８から取得されたタイヤの含有空気温度２０８及び含有タイヤ膨張圧力２１０の感知値と組み合わされ、理想気体の法則に関して、等容タイヤ圧力値を計算するためのプログラムブロック２１２において適用される。

当業者は、理想気体の法則がＰＶ＝ｎＲＴと表されることを容易に理解し得、式中、Ｐ＝パスカルで測定された絶対圧力であり、Ｖ＝立方メートルで測定された体積であり、ｎ＝モルであり、Ｒ＝理想気体定数、又は８．３１４Ｎ ｍ／モルＫであり、及びＴ＝温度である。（例えば、剛性のタイヤケーシング内で）固定体積内の同じ気体の２つの熱状態を比較するとき、Ｖ１＝Ｖ２であり、式は次のように簡略化される。

式中、Ｐは絶対圧であり、Ｔは絶対温度である。我々は、熱状態１が、タイヤケーシング、含有空気温度、及び周囲空気温度が全て平衡状態にある基準又は「低温」状態であり、熱状態２が、タイヤケーシング、含有空気温度、及び周囲空気温度が異なる値であり得る任意の「高温」状態であると更に想定することができる。ｐｓｉでのＰを入れ、ゲージ圧の観点から、°ＦでのＴを入れ、有効タイヤ膨張圧力Ｐ_ｅｆｆを解くことによって、結果として得られる式は次のようになる。

式中、Ｐ_ｅｆｆは、以下に記載される瞬間値Ｐ_ｃｏｌｄに関する有効値を表し、Ｔ_ｅｆｆは、以下に記載される瞬間値Ｔ_ａｍｂに関する有効値を表す。

Ｐｃｏｌｄ（ｐｓｉ_ｇ）は、関連する負荷を安全に担持するために推奨されるような、所与の適用のための所定の膨張圧力である。これは、ゲージ圧において、目標圧力としても知られている。目標圧力は、タイヤ負荷に基づいて変化することがあり、車軸負荷に基づいて（手動で又は自動的に）設定されてもよい。特定の実施形態では、車両のペイロードは、この目的のために少なくとも定期的に測定され、１つ以上の専用センサ（図示せず）によって提供されてもよい。目標圧力は、更に、タイヤサイズに対応する所定の圧力負荷曲線に少なくとも部分的に基づいて判定されてもよい。目標圧力は、走行される道路表面の種類、及び／又は車両の速度に少なくとも部分的に基づいて定義されてもよく、例えば、より低い目標圧力は、より遅い速度では十分である。目標圧力は、タイヤが完全に冷却されたとき、タイヤケーシング、その含有空気、及び周りの周囲温度が等しいときにのみ、測定され得る。車両が動作中である場合、特にハイウェイ速度では、冷却に最高３時間を要する可能性がある。

Ｐ_ａｔｍ（ｐｓｉｇ）は、大気圧であり、内部センサから取得するか、又はさもなければ１４．７ｐｓｉの値によって近似することができる。圧力は、例えば、気象条件に起因して１／２～１ｐｓｉ変化し、高度の１０００フィート当たり１／２ｐｓｉ変化し得る。これらの影響はまた、本明細書に開示されるような方法で管理することができる。

Ｔ_ＣＡＴ（°Ｆ）は、含有空気温度又はタイヤキャビティ内の空気の温度である。Ｔ_ＣＡＴ及びＰ_ｈｏｔは、内部ＴＰＭＳセンサからの測定値であり得る。測定された温度がキャビティ空気を真に表すように、センサを、ホイール若しくはタイヤケーシングに対して又はそれらの近くに装着しないように注意しなければならない。４６０°の値は、絶対温度スケールから華氏スケールに変換するために必ず加算される。

Ｔａｍｂ（°Ｆ）は、車両の瞬間的な周囲温度又は周りの温度であり、車両付近で測定されるべきであるが、エンジン又はブレーキ熱によって影響を受け得る場所において測定されるべきではない。１つの方法は、車両の「外部温度」信号をそのＣＡＮバスから収集することである。あるいは、周囲温度センサを、例えば、余分のＴＰＭＳセンサとして、上昇したエンジン、パワートレイン、又はブレーキの熱に曝されないトラック上の場所に追加することができる。更に別の代替案としては、ＧＰＳベースの緯度及び経度値が利用可能であり、データストリーミングが存在する場合、気象サービスから収集することを含んでもよい。真の完全な圧力計算のため、及び本発明の目的のために、Ｔ_ｅｆｆは、（例えば、２４時間にわたる移動平均としての）有効周囲温度であり、瞬間的な周囲温度Ｔ_ａｍｂではない。周囲温度は、好ましくは、データ分析のために、車載デバイスの内部メモリなどのデータ記憶デバイスに記憶されてもよい。

図３は、膨張圧力に対するタイヤ温度の代表的な影響を示す。タイヤ含有空気温度が、車両の運転に起因して、関連する周囲温度を超えて上昇するにつれて、タイヤ膨張圧力もまた、８０ｐｓｉの開始（目標若しくは基準若しくは低温膨張）圧力を持つタイヤでは１０°Ｆの温度上昇ごとに１．９ｐｓｉ増加し、１１０ｐｓｉの開始圧力を持つタイヤでは１０°Ｆの温度上昇ごとに２．５ｐｓｉ増加し、１３０ｐｓｉの開始低温膨張圧力を持つタイヤでは１０°Ｆの温度上昇ごとに３．０ｐｓｉ増加し、又は３６ｐｓｉ搭乗者タイヤでは１０°Ｆごとに１ｐｓｉ増加する。長距離適用例におけるステアタイヤは、典型的には、５０～６０°Ｆ上昇し得る。当業者は、少なくとも上述の知見を考慮して、より高い圧力変化を持つタイヤが、より低い目標膨張を持つタイヤよりも、対応する温度変化のより大きい変化を示すことを理解されるであろう。目標圧力の百分率として、変化は、温度変化の１０°Ｆごとに、２ １／４～２ １／２％であり得る。

タイヤ温度は、多くの異なる理由で変化し得る。一組の例としては、車両速度、タイヤ負荷、ブレーキ熱、エンジン熱、及び／又は排気システム熱などの車両運転条件が挙げられる。別の一組の例としては、毎日の温度変動、気象フロント、クロスカントリー走行、及び／又は日光負荷／舗装熱などの環境条件が挙げられる。図４を参照すると、その中に提示されるグラフは、６，１５０及び６，６００ｌｂｓという２つの負荷において、２９５／７５Ｒ２２．５ステアタイヤ上で収集された実際のタイヤ温度データの一例である。４５０ｌｂｓ（７％）の負荷の増加は、温度を４～９°Ｆ増加させ、速度が上昇するにつれて悪化する。６５～７５ｍｐｈの持続的な（１時間以上の）速度のタイヤ温度の増加は、６５～７５°Ｆであり得るか、又は７５ｍｐｈを超えて駆動された場合には、更により高くなり得る。これらの測定の過程において周囲温度が変化したため、タイヤ温度の増加は、現在の周囲温度に対して参照される。

図５及び図６は、本明細書に開示されるように、感知された周囲温度及び感知された気圧に対する有効計算（例えば、移動平均）を実装することの重要性を更に示す。本実施例では、図５に示すように、瞬間的な周囲温度（°Ｆ）が、アリゾナ州ツーソン内で１か月にわたって捕捉され、その移動２４時間平均に対応するオーバーレイと共に１時間ごとにプロットされる。各２４時間にわたる温度の大きい変動は、容易に明らかである。図６は、低温膨張圧力が、周囲温度変動に起因して、同じ月の過程にわたってどのように変動するかの例を示す。低温膨張圧力計算が移動２４時間平均温度に基づく場合、圧力変動は著しく低下し、より高いレベルの精度をもたらす。

例示的な構造に関する前述の例示及び議論を考慮し、図７に示すフロー図を参照して、タイヤ圧力監視のための方法７００の実施形態を、ここで更に説明することができる。１つ以上のＴＰＭＳセンサが提供され７０２、センサは、イベントベースの出力信号を提供するように、例えば、単位圧力当たりの個別のレベルに対応する変化に基づく出力を提供するように、好ましくは修正される。このようなセンサは、本明細書で前述したような、例えば単位時間当たりベースで出力信号を提供する、従来のＴＰＭＳセンサとは区別することができる。この方法は、７０４において、タイヤ含有空気温度、タイヤ含有膨張圧力、及び周囲温度の感知値に関連する入力信号及び／又は対応する瞬間データを収集すること、を更に含む。少なくとも周囲温度は、２４時間などの規定された時間期間にわたって平均化されてもよい７０６。

有効周囲温度は、（任意選択的に固定されるか、又はさもなければ感知され、更には時間期間にわたって平均化されてもよい）タイヤ含有空気温度、タイヤ含有膨張圧力、及び気圧と組み合わされて、少なくとも理想気体の法則に従って現実の又は「有効」タイヤ膨張圧力が判定されてもよい７０７。一実施形態では、有効タイヤ膨張圧力は、連続的又は周期的に収集され、例えばユーザインターフェース上に表示されてもよい。別の実施形態では、システムは、有効タイヤ膨張圧力の各判定について、更に、判定された値を１つ以上の前の値と比較して、時間にわたる値の違反又は変化を識別してもよい７０８。一例として、この方法は、有効タイヤ膨張圧力の直前の計算に対して、現在の有効タイヤ膨張圧力が変動したかどうかを判定することを含んでもよい。別の例として、この方法は、現在の有効タイヤ膨張圧力が、許容可能な値範囲を超えて延在するかどうかを判定すること、又は別の方法で期待値若しくは許容可能な値と区別されるかどうかを判定することを含んでもよい。特定のそのような例によれば、ユーザ指定されたセンサＩＤが特定のタイヤ位置及び特定のタイヤ膨張圧力に割り当てられるように、初期ユーザ入力が必要とされることがある。

このような変化又は違反が検出されない場合、この方法は工程７０４に戻る。このような変化又は違反が検出された場合、この方法は、例えば、フリート管理システムに関連付けられたような、ユーザインターフェース及び／又は中央サーバ１３０へのリアルタイム通知を生成すること７０９を含んでもよい。様々な実施形態では、この方法は、変化が検出されない場合であっても、データストリーミングを更に含んでもよく、計算された低温膨張値は、（例えば、フリート管理サーバに関連する）ローカルユーザインターフェース及び／又はリモートディスプレイ上にリアルタイムで表示され得、更に表示されるデータは、本開示の範囲内の、含有空気温度、周囲温度、「高温」タイヤ膨張圧力などを含み得る。

データが中央サーバにストリーミングされるか、又は別の方法で中央サーバによって取得される場合、このシステム及び方法は、それぞれの複数の車両に関連付けられた複数のデバイスからそのようなデータを取得することを更に含んでもよい。フリートデータは、タイヤ状態の監視と、監視された条件のうちの１つ以上が許容範囲を超えた場合における警報の生成とのために、中央で処理することができる。

特定の実施形態では、車両用の車載デバイス又は中央制御システムは、タイヤ膨張システムに結合されてもよい（７１０－「はい」）。一例では、この方法は、有効タイヤ膨張圧力が変化したというリアルタイム通知と連携するなどして、ユーザインターフェースプロンプトを生成することを含み、ユーザは、タイヤ膨張システムへのコマンド信号を選択的に発行し、監視されたタイヤ膨張条件状態を補正するためのタイヤ膨張又は収縮を作動させることができる７１１。別の例では、この方法は、検出された変化又は違反に基づいてタイヤ膨張又は収縮を作動させるために、タイヤ膨張システムへの制御信号を自動的に生成すること７１１を含む。

本明細書及び特許請求の範囲を通して、文脈がそうでない旨を指示しない限り、以下の用語は、少なくとも、本明細書に明示的に関連する味をとる。以下で識別される意味は、必ずしも用語を限定するものではなく、単に用語の例示的な例を提供するものである。「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の意味は、複数の参照を含んでもよく、「ｉｎ」の意味は、「ｉｎ」及び「ｏｎ」を含んでもよい。本明細書で使用されるとき、「一実施形態では」という語句は、必ずしも同じ実施形態を指すものではないが、これはあり得る。

本発明の好ましい実施形態は、典型的には、商用トラック適用例に関して本明細書に記載されることがあり、本発明は、それに明示的に限定されず、本明細書で使用される「車両」という用語は、別途記載のない限り、自走式であるかそうでないかにかかわらず、１つ以上のタイヤを含むことができ、したがって、タイヤ膨張の監視及び潜在的な補正を必要とし得るような、自動車、トラック、又はそれらの任意の等価物を指し得る。

本発明の好ましい実施形態は、典型的には、商用車両の運転者に関連付けられたスマートフォンアプリと通信する車載デバイスに関して本明細書に記載されることがあるが、本明細書で使用される「ユーザ」という用語は、別途記載のない限り、例えば、本明細書に開示される特徴及び工程を提供するためのユーザインターフェースを有するデバイスに関連付けられ得るような、運転者、搭乗者、メカニック、技術者、フリート管理職員、又は任意の他の人物若しくはエンティティを指し得る。

実施形態に応じて、本明細書に記載されるような任意のプロセス、技術、又はアルゴリズムの特定の行為、イベント、又は機能を、異なる順序で実行するか、追加するか、マージするか、又は完全に除外することができる（例えば、全ての記載された行為又はイベントが、プロセス又はアルゴリズムの実践に必要であるないわけではない）。

本明細書に開示される実施形態に関連して記載される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及びアルゴリズム工程は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はそれらの両方の組み合わせとして実装することができる。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、及び工程は、一般に、それらの機能性に関して上述されている。そのような機能性がハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例、及びシステム全体に課される設計上の制約に依存する。記載された機能性は、それぞれの特定の適用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。

本明細書に開示される実施形態に関連して記載される様々な例示的な論理ブロック及びモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲート若しくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせなど、機械によって実装又は実行することができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシン、それらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つ以上のマイクロプロセッサ、又は任意の他のそのような構成の組み合わせとして実装することもできる。

本明細書に開示される実施形態に関連して記載される方法、プロセス、又はアルゴリズムの工程は、ハードウェアで直接具現化するか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化するか、又はこれら２つの組み合わせで具現化することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、又は当該技術分野において既知の任意の他の形態のコンピュータ可読媒体内に常駐することができる。例示的なコンピュータ可読媒体は、プロセッサがメモリ／記憶媒体から情報を読み取り、メモリ／記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合され得る。代替として、媒体はプロセッサと一体であってもよい。プロセッサ及び媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在することができる。代替として、プロセッサ及び媒体は、ユーザ端末内の別個の構成要素として存在することができる。

本明細書で使用される、とりわけ、「できる（can）」、「かもしれない（might）」、「場合がある（may）」、「など（e.g.）」など、条件付き文言は、特に別途記載のない限り、又はさもなければ使用される文脈内で理解されない限り、特定の実施形態が、特定の特徴、要素、及び／又は状態を含むが、他の実施形態は、それらの特定の特徴、要素、及び／又は状態を含まないことを伝えることを概して意図する。したがって、そのような条件付き文言は、特徴、要素、及び／又は状態が、１つ以上の実施形態のために何らかの方法で必要とされることを示唆することを概して意図せず、また、１つ以上の実施形態が、オーサー入力又はプロンプティングを用いて又は用いないで、これらの特徴、要素、及び／又は状態が、何らかの特定の実施形態に含まれるか又はそれにおいて実行されるべきかどうかを決定するための論理を、必ず含むことを示唆することを概して意図しない。

２つ以上のパーティ間のデータ通信、又はさもなければ２つ以上のパーティに関連付けられた通信ネットワークインターフェース間のデータ通信に関して、本明細書で使用される「通信ネットワーク」という用語は、（有線、無線、セルラなどにかかわらず）電気通信ネットワーク、インターネットなどのグローバルネットワーク、ローカルネットワーク、ネットワークリンク、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、及び中間通信インターフェースのいずれか１つ、又はそれらのいずれか２つ以上の組み合わせを指し得る。

前述の詳細な説明は、例示及び説明の目的のために提供されている。したがって、新規で有用な発明の特定の実施形態を説明してきたが、このような参照が、以下の特許請求の範囲における記載を除いて、本発明の範囲への限定として解釈されることを意図しない。

Claims (20)

1. リアルタイムタイヤ圧力情報を提供するための方法（７００）であって、
   １つ以上のセンサ（１１２、１１４、１１６、１１８）から入力値を収集することであって、前記値が、車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度（２０８）、含有タイヤ膨張圧力（２１０）、及び周囲温度（２０２）の各々に対応する、収集すること（７０４）と、
   前記生成された信号に基づいて、かつ、更に、前記周囲温度の計算された移動平均（２０６）に少なくとも基づいて、有効タイヤ膨張圧力（２１４）を判定すること（７０６、７０７）と、
   前記判定された有効タイヤ膨張圧力に関連するリアルタイム通知を、通信ネットワーク（１２０）を介して、指定されたユーザインターフェース（１２４）に生成すること（７０９）と、を含む、方法。
2. 前記有効タイヤ膨張圧力が、前記生成された信号に基づいて、かつ、更に、規定された時間期間にわたる前記周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて判定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記規定された時間期間が、実質的に２４時間である、請求項２に記載の方法。
4. 前記有効タイヤ膨張圧力が、前記生成された信号に基づいて、かつ、更に、規定された距離にわたる前記周囲温度の計算された移動平均に少なくとも基づいて判定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記車両に関連付けられた全地球測位システムセンサからの出力信号に基づいて、前記車両の場所を判定することと、
   少なくとも通信ネットワークを介して、前記判定された場所に対応する周囲温度データをオンライン気象サービスから収集することと、
   前記オンライン気象サービスからの前記周囲温度データの移動平均を計算することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記有効タイヤ膨張圧力が、前記生成された信号に基づいて、かつ、更に、前記周囲温度データの前方加重移動平均に少なくとも部分的に基づいて、判定される、請求項５に記載の方法。
7. 前記１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つに、単位圧力当たりの検出された変化に対応するイベントベースの信号を生成するように構成されたタイヤ膨張圧力センサ（１１８）を提供すること（７０２）、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記生成されたリアルタイム通知が、前記判定された有効タイヤ膨張圧力への変化をもたらす、前記周囲温度、含有タイヤ空気温度、及び／又は含有タイヤ膨張圧力の検出された変化に関するイベントベースである（７０８）、請求項７に記載の方法。
9. 前記判定された有効タイヤ膨張圧力に基づいて、自動タイヤ膨張デバイス（１２６）へのリアルタイムフィードバック制御信号を生成すること（７１０、７１１）、を更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. コンピューティングデバイスからの特定の生成されたリアルタイム通知に応答して、前記指定されたユーザインターフェースを介して、１つ以上の選択可能なアクチュエータを有効化すること、を更に含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. １つ以上の生成されたアクチュエータをユーザが選択すると、対応するフィードバック制御信号を自動タイヤ膨張デバイスに提供すること（７１０、７１１）、を更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記センサのうちの少なくとも１つが、前記周囲温度及び／又は周囲気圧に対応する信号を生成するように構成されたコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスセンサを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記センサのうちの少なくとも１つが、前記車両に関連して装着され、かつ少なくとも前記周囲温度に対応する信号を生成するように構成された、タイヤ圧力監視システム（ＴＰＭＳ）センサを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. リアルタイムタイヤ圧力情報を提供するためのシステム（１００）であって、
    車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度（２０８）、含有タイヤ膨張圧力（２１０）、及び周囲温度（２０２）の各々に対応する信号を生成するように集合的に構成された、１つ以上のセンサ（１１２、１１４、１１６、１１８）と、
    前記１つ以上のセンサに機能的にリンクされ、かつ請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、車載コンピューティングデバイス（１０２）と、を備える、システム。
15. 前記コンピューティングデバイスが、分散車両データ収集及び制御システムの一部である、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記コンピューティングデバイスが、中央車両データ収集及び制御システムの一部である、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記コンピューティングデバイスが、リモートサーバ及び／又は指定されたユーザインターフェースからプログラミング情報を受信するように構成され、
    前記プログラミング情報が、前記１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つの一意の識別子、及び／又は前記１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つのタイヤ位置、及び／又は基準タイヤ圧力を含む、請求項１４～１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記コンピューティングデバイスが、前記有効タイヤ膨張圧力を前記基準タイヤ圧力と比較するように、かつ前記中央車両データ収集及び制御システムの一部としてインジケータライトを照明するように構成された、請求項１７に記載のシステム。
19. 管理されたフリート内の複数の車両の各々にリアルタイムタイヤ圧力情報を提供するためのシステム（１００）であって、
    モバイルユーザデバイスアプリケーション及び／又は前記それぞれの複数の車両に搭載されたコンピューティングデバイスと、それぞれの通信ネットワークを介して動作可能に通信するサーバ（１３０）と、
    前記それぞれの車両の各々について、
    車両に装着されたタイヤに関連する含有タイヤ空気温度（２０８）、含有タイヤ膨張圧力（２１０）、及び周囲温度（２０２）の各々に対応する信号を生成するように集合的に構成された、１つ以上のセンサ（１１２、１１４、１１６、１１８）と、を備え、
    前記それぞれのモバイルアプリケーション及び／又は車載コンピューティングデバイス（１０２）が、前記１つ以上のセンサに機能的にリンクされ、かつ請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、システム。
20. 前記サーバが、前記それぞれのモバイルアプリケーション及び／又は車載コンピューティングデバイスの各々からリアルタイムで少なくとも有効タイヤ膨張値を受信するように、かつ、更に、１つ以上の監視値が許容値及び／又は範囲を超える場合、前記サーバにリンクされたフリート管理デバイス上で警報を生成するように構成された、請求項１９に記載のシステム。

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