JP3953474B2

JP3953474B2 - 制御装置、タイヤ圧力監視制御装置、制御方法、およびタイヤ圧力監視制御方法

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Publication number: JP3953474B2
Application number: JP2004180482A
Authority: JP
Inventors: 伴長大場
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JP2006001431A; US20060041344A1

Description

この発明は、検出部の検出結果に応じて、測定部の測定結果の処理を行う制御装置、タイヤ圧力制御装置、制御方法、およびタイヤ圧力制御方法に関する。

近年、安全にかかわる規制が日米で相次ぎ強化されている。北米にて施行されるＴＲＥＡＤ法（ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｃａｌｌＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ、ＡｃｃｏｕｎｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄＤｏｃｕｍｅｎｔＡｃｔ）によると、２００６年以降に販売される新車には、自動車タイヤ空気圧監視システムの装着が義務付けられる。現在、間接法（ＤＤＳ：ｄｉｒｅｃｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍｓ）と直接法（ＴＰＭＳ：ＴｉｒｅＰｒｅｓｓｕｒｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ）が容認されている。

間接法は、ＡＢＳ（ＡｎｔｉＬｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）に使われている車輪速センサを使用して左右のタイヤの回転差から空気圧の低下を検出することでタイヤの空気圧を監視する方法であり、ＡＢＳさえ装着されていれば追加コストがほぼ不要というメリットがあるが、空気圧の測定精度が直接式に比べて低いこと、４輪全てのタイヤの空気圧が下がった場合にはそれを検出できないこと、タイヤサイズを変更した場合に測定誤差が出るなどの問題があり、間接式での監視を不安視する米国の消費者団体も多い。

一方、直接式は、タイヤの中にセンサを装着して空気圧及び温度を測定するもので、タイヤのバルブ部分にセンサユニットを搭載し、４輪全てを個別に監視するシステムである。このため、精度が高いモニタリング、駐停車中でもタイヤ空気圧を監視することができるなどのメリットを有する。したがって、間接法より、より精度が高い測定法である直接法が将来の主流になると見られている。

この直接法の一手法として、タイヤ空気圧を一定時間毎に測定し、この情報を無線にて自動車側に送信し、その情報が運転者に表示されるシステムがある。このシステムの構成はタイヤホイル内に装着する送信モジュールと車体側に据え付けられる受信モジュールとからなる。送信モジュールには圧力及び温度等を検出するための数種類のセンサ等を収めており、これらは半導体素子にて作られているため電源の供給が必要であり、電池が一般に使われている。電池は送信モジュール本体にはんだ等で直付けされるため、容易に交換ができず、タイヤの交換・廃棄時に合わせて電池の交換をすることになる。かかる事情により、このようなタイヤ圧力監視制御装置及び監視方法においては、電池の寿命向上を如何に図るかが重要な課題となっている。

先行技術の参考例として、タイヤ側に設けられた送信モジュールの電池寿命を長くするため、送信モジュールを間欠的に駆動するとともに、駆動時間を短縮し、低消費電力化を図った送信モジュールが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３７３２７号公報（［００２５］）

背景技術に示したように、従来のタイヤ圧力監視制御装置では、容易に電池交換を行うことができないことから、電池寿命をいかに長くするか、すなわち消費電力をいかに低減するかが、大きな問題となっている。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、消費電力を低減できる制御装置、タイヤ圧力監視制御装置、制御方法、およびタイヤ圧力監視制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤ圧力監視制御装置は、車両に装着されたタイヤの圧力を測定する圧力センサと、周期的に前記圧力センサに前記タイヤの圧力を測定させるＣＰＵ回路と、前記車両の走行状態または停止状態を検出するモーションセンサと、第１のラッチ制御信号および第２のラッチ制御信号を出力する間欠動作用タイマと、前記第１のラッチ制御信号に基づいて前記モーションセンサの検出結果を第１の検出結果として保持し、前記第２のラッチ制御信号に基づいて前記モーションセンサの検出結果を第２の検出結果として保持するラッチ回路と、を備え、前記ＣＰＵ回路は、前記第１および前記第２の検出結果に応じて、前記圧力センサの測定結果を出力する、ことを特徴とするものである。

本発明に係るタイヤ圧力監視制御方法は、周期的に車両に装着されたタイヤの圧力を測定し、前記車両の走行状態または停止状態を検出し、第１のラッチ制御信号に基づいて前記検出した結果を第１の検出結果として保持し、第２のラッチ制御信号に基づいて前記検出した結果を第２の検出結果として保持し、前記保持した前記第１および前記第２の検出結果に応じて、前記測定した結果を出力する、ことを特徴とするものである。

この発明により、消費電力を低減することができる。

発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るタイヤ圧力監視制御装置の構成を示す図である。

図１において、タイヤ圧力監視制御装置１０００は、コンピュータ部１００、検出部としてのモーションセンサ２００、測定部としての圧力センサ３００、およびＲＦ送信回路４００とから構成されている。また、タイヤ圧力監視制御装置１０００は自動車のタイヤに固定され、図示しない自動車の例えばダッシュボードに設置される受信部へ、タイヤの圧力データを送信する。コンピュータ部１００は、半導体チップにより形成される。

検出部としてのモーションセンサ２００は、車の物理的状態を走行中または停止中のいずれかの状態として検出する。すなわち、モーションセンサ２００は例えば薄肉円筒形状の筒２００ａの一端側内部に２つの電極２００ｂを有し、更に筒２００ａの他端に固定されたばね２００ｂにより筒２００ａの長手方向に付勢されて取り付けられている接触子２００ｄを有する。また、ばね２００ｃは筒２００ａの他端側にて接地電位２００ｅに接続されている。停止時には接触子２００ｄは２つの電極２００ｂと接触せず、動作時には接触子２００ｄは２つの電極２００ｂ接触し、電極２００ｃが接地電位２００と接続され、後述のモーションセンサ出力回路１０４へＨＩレベル信号を入力する。

測定部としての圧力センサ３００は、自動車のタイヤの圧力を測定する。第一の制御部としてのＣＰＵ回路１０１は、周期的に圧力センサ３００にタイヤの圧力を測定させ、また、コンピュータ部１００全体の制御を行う。また、ＣＰＵ回路１０１は、モーションセンサ２００の検出結果に応じて、圧力センサ３００の測定結果を、ＲＦ送信部４００へ出力する。すなわち、ＣＰＵ回路１０１は、後述のラッチ回路１０７に保持されているモーションセンサ２００の検出結果が走行中であったとき、後述のメモリ１１１に記憶される圧力センサ３００の測定結果のタイヤの圧力データをＲＦ送信部４００へ出力し、後述のラッチ回路１０７に保持されているモーションセンサ２００の検出結果が停止中であったとき、メモリ１１１に記憶される圧力センサ３００の測定結果のタイヤの圧力データをＲＦ送信部４００へ出力しない。

第二の制御部としてのラッチ制御回路１０２は、ＣＰＵ回路１０１が動作する前にモーションセンサ２００に自動車の物理的状態を、例えば、走行中または停止中のいずれかの状態で検出させる。プルアップ抵抗制御回路１０３は、一定周期でモーションセンサ出力回路１０４にプルアップ制御信号へ出力する。間欠動作用タイマ１０５は、ラッチ制御回路１０２およびプルアップ抵抗制御回路１０３を含み、両者の動作タイミングを低周波発振器１０６の基準パルスに従い、制御する。

ラッチ手段としてのラッチ回路１０７はモーションセンサ２００の検出結果を一時的に保持する。ラッチ回路２００は後述するように、例えば図２に示すように複数のフリップフロップにより構成される。

図２は、ラッチ回路の詳細構成図である。

図２において、ラッチ回路１０７は、Ａラッチ１０７ａ、Ｂラッチ１０７ｂの２つのフリップフロップ、加算器１０７ｃ、およびインバータ１０７ｄにより構成されている。
Ａラッチ制御信号１０７ＡおよびＢラッチ制御信号１０７Ｂが、Ａラッチ１０７ａおよびＢラッチ１０７ｂにそれぞれ入力される。ポート出力信号１０７Ｃは、モーションセンサ出力回路１０４からＡおよびＢラッチ１０７ａ、１０７ｂへ出力される。ＣＰＵ−ＳＷ情報読込信号１０７Ｄは、ＣＰＵ回路１０１の立ち上がりタイミングの情報であって、ＣＰＵ回路１０１からインバータ１０７ｄへ出力される。

ラッチ回路１０７は、それぞれに入力されるＡラッチ制御信号１０７ＡおよびＢラッチ制御信号１０７Ｂに基づいて、例えば図３に示すような出力をする。

図３は、ラッチ回路の入出力信号を示す図である。

図２、図３において、ラッチ回路１０７は、ＣＰＵ回路１０１が動作する前に、プルアップ抵抗制御回路１０３から出力されるプルアップ抵抗制御信号を受けて、ラッチ制御回路１０２の制御により動作する。Ａラッチ制御信号１０７ＡおよびＢラッチ制御信号１０７Ｂの入力タイミングを一定時間ずらすことで、車の走行・停止状態を２回検出でき、Ａラッチ１０７ａおよびＢラッチ１０７ｂに保持されている２回分の車の走行・停止情報を、加算器１０７ｃにより加算して、２回とも停止中（ＨＩ）となった場合のみ、停止中（ＨＩ）しているものと判定し、走行・停止判断信号１０７ＥをＣＰＵ回路１０１へ出力する。複数回ラッチ制御信号を確認しているのは、自動車が低速走行中に生じ、接触子２００ｄが電極２００ｂを接触・非接触を繰り返すいわゆるチャッタリンング対策によるものである。すなわち、自動車が低速度走行中であった場合、モーションセンサ２００の検出結果が安定しないため、複数回検出を行い、複数の検出結果から走行中または停止中の判別行っている。なお、ラッチ回路１０７は、Ａラッチ１０７ａ、Ｂラッチ１０７ｂに更に別のラッチを追加してもよいし、走行・停止の判断基準も回路構成の変更により、変更できる。

図１において、差動増幅回路１０８は、圧力センサ３００から入力される電圧を増幅する。ＡＤコンバータ１０９は、差動増幅回路１０８で増幅される電圧をアナログ値からデジタル値へ変換する。ＲＯＭ１１０はデータの一次保持に用いられ、記憶部としてのメモリ１１１は、圧力センサ３００から入力される圧力データの測定結果を記憶する。また、ＣＰＵ１０１は発振器１１２の基準信号に基づいて動作し、タイマ１１３のカウントにより周期的に間欠動作する。

ＲＦ送信回路４００はアンテナ４００ａを有し、アンテナ４００ａを介して、外部の受信部に送信される。外部の受信部は、例えば、車本体側のダッシュボードに設置される。

次に、本発明にかかるタイヤ圧力監視制御装置の動作説明を図に基づいて説明する。

図４は本発明に係るタイヤ圧力監視制御装置の動作を説明するタイムチャートであって、図４（ａ）はＣＰＵ動作を示し、図４（ｂ）は間欠動作用タイマ出力信号を示し、図４（ｃ）はプルアップ抵抗制御信号を示し、図４（ｄ）はポート出力信号を示し、図４（ｅ）はＡラッチ信号を示し、図４（ｆ）はＢラッチ信号を示し、図４（ｇ）は走行・停止信号を示し、図４（ｈ）は走行・停止判断信号を示す。

図１および図４において、まず、ＣＰＵ回路１０１が動作する前に、間欠動作用タイマ１０４が低周波発振器１０６の基準信号に基づいて所定数をカウント後、図４（ｂ）に示されるように、間欠動作用タイマ１０４はＴｂ間隔でＣＰＵ回路１０１へ間欠動作用タイマ出力信号１０５Ａを出力する。

また、図４（ｃ）に示されるように、間欠動作用タイマ出力信号１０５Ａと同じＴｂ間隔で、プルアップ抵抗制御信号１０３Ａをモーションセンサ出力回路１０４へ出力する。

そして、図４（ｄ）に示されるように、モーションセンサ出力回路１０４は、プルアップ抵抗制御信号１０３ＡがＨＩレベルの間、ポート出力信号１０４Ａをラッチ回路１０７へ出力する。

次に、図４（ｅ）、（ｆ）に示されるように、ラッチ制御回路１０２の制御に従い、Ａラッチ信号１０７Ａ、Ｂラッチ信号１０７Ｂが順次ラッチ回路１０２へ出力される。そして、Ａラッチ信号１０７ＡおよびＢラッチ信号１０７Ｂ各々の信号がＨＩからＬＯになったときに、図２で示したＡラッチ１０７ａおよびＢラッチ１０７ｂそれぞれが、それぞれのタイミングで、モーションセンサ２００からの信号に基づいて、図４（ｇ）で示されように、走行・停止状態について走行をＬＯ、停止をＨＩとした走行・停止信号２００Ａを保持する。

次に、間欠動作用タイマ出力信号１０４ＡがＨＩからＬＯになったとき、ＣＰＵ回路１０１が起動し動作状態ＨＩとなる。

そして、ＣＰＵ回路１０１は、圧力センサ３００に対して、電源投入させた後、タイヤの圧力を測定させる信号を出力する。圧力センサ３００は、ＣＰＵ回路１０１の命令に従い、差動増幅回路１０８、ＡＤコンバータ１０９を介して、タイヤの圧力データを取得し、このタイヤの圧力データをメモリ１１１に書き込んで記憶する。

ラッチ回路１０７のインバータ１０７ｄには、ＣＰＵ回路１０１がＬＯからＨＩへ立ち上がったときに発生するＣＰＵ−ＳＷ情報読込信号１０７Ｄが、ＣＰＵ回路１０１の立ち上がりタイミングで入力される。

ラッチ回路１０７は、ＣＰＵ−ＳＷ情報読込信号１０７Ｄの入力のタイミングに従い、ＡラッチならびにＢラッチ制御信号１０７Ａ、１０７Ｂ、およびポート出力信号１０７Ｃの加算器１０７Ｃによる加算結果である、図４（ｈ）に示された走行・停止判断信号１０７Ｅを、ＣＰＵ回路１０１へ出力する。

次に、ＣＰＵ回路１０１は、走行・停止判断信号１０７Ｅに従い、車が走行中なのか停止中なのかを判別し、モーションセンサ２００の検出結果に応じて、圧力センサ３００の測定結果を、ＲＦ送信回路４００へ出力する。

すなわち、たとえば、図４（ｈ）において、Ｔ１時に判別した場合は、走行・停止判断信号１０７ＥはＨＩ（停止中）であるから、ＣＰＵ回路１０１はメモリ１１１に記憶される圧力センサ３００の測定結果のタイヤの圧力データをＲＦ送信部４００へ出力しないで、非動作状態ＬＯになる。従って、図４（ａ）に示されるように、ＣＰＵ回路１０１の動作時間もＴａ１と後述のＴａ２よりも短い。

一方、図４（ｈ）において、Ｔ２時に判別した場合は、走行・停止判断信号１０７ＥはＬＯ（走行中）であるから、ＣＰＵ回路１０１はメモリ１１１に記憶される圧力センサ３００の測定結果のタイヤの圧力データをＲＦ送信回路４００へ出力する。そして、ＣＰＵ回路１０１はＲＦ送信回路４００、アンテナ４００ａを介して、図示しない車本体側のダッシュボード等に配設される受信部へ圧力データを送信した後、非動作状態ＬＯになる。これにより、車の運転手は、車走行中のタイヤの圧力を、ディスプレイ表示等を介して確認できる。また、図４（ａ）に示されるように、ＣＰＵ回路１０１の動作時間はＴａ１よりも送信時間分長い。

次に、間欠動作タイマ出力信号１０４Ａが出力され、同様の処理を繰り返す。ここで、北米でのＴＰＭＳにおいては、１０分以内にタイヤの圧力を判定することが義務付けられている。従って、この規格に合った動作設定を、間欠動作用タイマ出力信号の発信時間間隔Ｔｂ等で設定する必要がある。

このような構成により、ＣＰＵ回路１０１動作前に、モーションセンサ２００に検出させているので、ＣＰＵ回路１０１動作中に、チャッタリング対策としてのモーションセンサ２００の物理的動作の長時間検出を行う必要がなく、ＣＰＵ回路１０１の動作時間を短くすることができ、ＣＰＵ回路１０１の消費電力を低減することができる。そして、タイヤ圧力監視制御装置１０００に設けられた、図示しない電池の寿命を引き伸ばすことができる。すなわち、例えば、ＣＰＵ回路１０１動作時にチャッタリング状態にモーションセンサ２００に物理的動作を検出させていた場合、チャッタリング状態の判定に約５×１０^−３（ｓｅｃ）の時間を要していたが、本発明によれば、タイヤの圧力測定に必要な時間である約１×１０^−３（ｓｅｃ）の時間のみで実現できた。

また、ＣＰＵ回路１０１動作前に、モーションセンサ２００の検出結果を、ラッチ回路１０７に保持できるようにしたので、ＣＰＵ回路１０１動作中に、チャッタリング対策としてのモーションセンサ２００の物理的動作の長時間検出を行う必要がなく、ＣＰＵ回路１０１の動作時間を短くすることができ、更に効率的にＣＰＵ回路１０１の消費電力を低減することができる。

なお、ラッチ回路１０７ではラッチの数を増やしたり、読み込み回数を増加したり、低周波数発振器１０６からのＣＬＫ（クロック入力）を基にラッチ専用のＣＬＫを追加して設けることで、より、精度が高い走行・停止判断が可能となる。

本発明に係るタイヤ圧力監視制御装置の構成を示す図である。ラッチ回路の詳細構成図である。ラッチ回路の入出力信号を示す図である。本発明に係るタイヤ圧力監視制御装置の動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１００コンピュータ部
１０１ＣＰＵ回路
１０２ラッチ制御回路
１０３プルアップ抵抗制御回路
１０４モーションセンサ出力回路
１０５間欠動作用タイマ
１０６低周波数発信器
１０７ラッチ回路
１０８差動増幅回路
１０９ＡＤコンバータ
１１０ＲＯＭ
１１１メモリ
１１２発振器
１１３タイマ
２００モーションセンサ
３００圧力センサ
４００ＲＦ送信回路
１０００タイヤ圧力監視制御装置

Claims

車両に装着されたタイヤの圧力を測定する圧力センサと、
周期的に前記圧力センサに前記タイヤの圧力を測定させるＣＰＵ回路と、
前記車両の走行状態または停止状態を検出するモーションセンサと、
第１のラッチ制御信号および第２のラッチ制御信号を出力する間欠動作用タイマと、
前記第１のラッチ制御信号に基づいて前記モーションセンサの検出結果を第１の検出結果として保持し、前記第２のラッチ制御信号に基づいて前記モーションセンサの検出結果を第２の検出結果として保持するラッチ回路と、を備え、
前記ＣＰＵ回路は、前記第１および前記第２の検出結果に応じて、前記圧力センサの測定結果を出力する、ことを特徴とするタイヤ圧力監視制御装置。
所定のタイミングで、前記モーションセンサの検出結果を前記ラッチ回路へ出力するモーションセンサ出力回路を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記モーションセンサ出力回路は、前記モーションセンサに接続される第１の入力端子と、前記間欠動作用タイマに接続される第２の入力端子と、前記ラッチ回路に接続される出力端子と、を有する論理積回路を含み、
前記第１の入力端子は、プルアップ抵抗およびトランジスタを介して電源に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記間欠動作用タイマは、プルアップ制御信号を出力するプルアップ抵抗制御回路を含み、
前記プルアップ制御信号は、前記第２の入力端子に入力されるとともに、インバータを介して前記トランジスタのゲートに入力される、ことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記ラッチ回路は、前記モーションセンサの検出結果をデータ入力とする第１のフリップフロップと第２のフリップフロップとを含み、
前記第１のフリップフロップのクロック入力には、前記第１のラッチ制御信号が入力され、
前記第２のフリップフロップのクロック入力には、前記第２のラッチ制御信号が入力される、ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記ラッチ回路は、前記第１の検出結果および前記第２の検出結果を入力する加算器と、該加算器の加算結果を前記ＣＰＵ回路へ出力するインバータと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記間欠動作用タイマは、間欠動作用タイマ出力信号を前記ＣＰＵ回路へ出力し、
前記ＣＰＵ回路は、前記間欠動作用タイマ出力信号に応じて起動し、前記圧力センサに対して電源を投入して前記タイヤの圧力を測定させる、ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
前記第１および第２の検出結果にかかわらず、前記ＣＰＵ回路によって前記測定結果を記憶されるメモリを備える、ことを特徴とする請求項７に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
外部の受信部へデータを送信する送信部を備え、
該送信部は、前記ＣＰＵ回路からの出力データを、前記外部の受信部へ送信する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８に記載のタイヤ圧力監視制御装置。
周期的に車両に装着されたタイヤの圧力を測定し、
前記車両の走行状態または停止状態を検出し、
第１のラッチ制御信号に基づいて前記検出した結果を第１の検出結果として保持し、
第２のラッチ制御信号に基づいて前記検出した結果を第２の検出結果として保持し、
前記保持した前記第１および前記第２の検出結果に応じて、前記測定した結果を出力する、ことを特徴とするタイヤ圧力監視制御方法。
前記第１および前記第２の検出結果から前記車両の走行状態または停止状態の最終的な判断を行い、
前記最終的な判断が、前記車両の走行状態とされる場合には、前記測定した結果を出力し、
前記最終的な判断が、前記車両の停止状態とされる場合には、前記測定した結果を出力しない、ことを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ圧力監視制御方法。
前記第１および前記第２の検出結果にかかわらず、メモリに前記測定した結果を記憶する、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のタイヤ圧力監視制御方法。