JP5624450B2 - タイヤ空気圧監視システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両の各タイヤのタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに関する。
従来、車両には、各タイヤのタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム(特許文献1等参照)が搭載される傾向にある。タイヤ空気圧監視システムは、各タイヤにタイヤ通信機を取り付け、このタイヤ通信機にてタイヤ空気圧を検出し、その検出結果を図7に示すタイヤ空気圧信号81として車体に送信する。タイヤ空気圧信号81には、信号の始まりを通知するスタートビット82、各タイヤのIDデータ83、空気圧情報等を通知するタイヤデータ84、信号の終了を通知するエンドビット85が含まれている。
車体は、タイヤ通信機から送信されたタイヤ空気圧信号81を受信機で受信すると、まずタイヤ空気圧信号81内のIDデータ83で電波送信元のタイヤを認証する。車体は、このID認証が成立することを確認すると、同じ信号内に含まれるタイヤデータ84にてタイヤ空気圧等を確認し、タイヤ空気圧を車内のインターフェースにてタイヤ位置を対応付けて表示する。
特開2001−250186号公報
ところで、例えば第三者がタイヤ空気圧信号81を傍受(モニタリング)して、タイヤ空気圧信号81のIDデータ83を盗み取る可能性も否定できない。この場合、入手したIDデータ83に、第三者自ら作成した低圧のタイヤデータ84を組み合わせ、この信号を車体に送信して、車体に低圧警報を発生させることも想定される。よって、このような通信を回避したい要望があった。
本発明の目的は、実行中の通信の正規/不正を判定して、低圧警報等の各種動作の信頼性を確保することができるタイヤ空気圧監視システム提供することにある。
前記問題点を解決するために、本発明では、タイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段を各タイヤに取り付け、当該タイヤ空気圧検出手段から無線によりタイヤ空気圧信号を車体に送信し、各タイヤの空気圧を車体で監視するタイヤ状態監視システムにおいて、前記タイヤ空気圧信号の受信信号強度を測定する強度測定手段と、前記強度測定手段により測定された受信信号強度を基に、実行中の通信が正規通信又は不正通信のどちらであるのかを判断する通信判断手段とを備え、前記通信判断手段は、受信信号強度が上限スレッショルドを超える回数と、該受信信号強度が下限スレッショルドを下回る回数との合計が、一定時間の間に所定回数以上となるか否かを確認することにより、実行中の通信を判定することを要旨とする。
本発明の構成によれば、タイヤから送信されたタイヤ空気圧信号を車体が受信するときは、タイヤという決まった場所に位置するタイヤ空気圧検出手段から、車体はタイヤ空気圧検出信号を受信する。このため、車体がタイヤ空気圧検出手段からタイヤ空気圧信号を受信したときには、その受信信号強度が所定の決まった範囲内の値をとるはずである。よって、タイヤ空気圧信号の受信信号強度が、所定の決まった値をとれば、実行中の通信正規通信である可能性が高い
一方、悪意を持った第三者が自ら用意した通信機から、偽造したタイヤ空気圧信号(偽タイヤ空気圧信号)を車体に送信した場合、タイヤとは異なる位置から偽タイヤ信号は送信されるので、偽タイヤ空気圧信号を車体が受信したときの受信信号強度は、正規通信に対して値が異なるはずである。よって、受信信号強度が所定の決まった値をとらなければ、実行中の通信不正通信である可能性が高い。従って、実行中の通信の正規/不正を判定することが可能となるので、通信の信頼性を確保することが可能となる。
の構成によれば、受信信号強度を単に1値ではなく、一定時間監視して通信の正規/判定を行うので、判定精度を確保することが可能となる。
本発明では、前記受信信号強度の測定及びその強度判定は、前記タイヤ空気圧信号の信号内容の解釈と同時に実行される構成であって、前記通信判断手段は、実行中の通信が不正通信であると判断した時点で、実行中の通信を強制終了することを要旨とする。この構成によれば、タイヤ空気圧信号の受信信号強度を車体で測定させる際、測定専用の信号をタイヤ空気圧検出手段から車体に送信せずに済むので、判定処理を簡素なもので済ますことが可能となる。
本発明では、前記タイヤ空気圧検出手段は、自らが自発的に前記タイヤ空気圧信号を送信する自励式であることを要旨とする。この構成によれば、タイヤ空気圧検出手段に電波送信実行を無線通知するイニシエータを、車体の各タイヤハウスに設けずに済むので、タイヤ空気圧監視システムの構造を簡素なものとすることが可能となる。
本発明によれば、実行中の通信の正規/不正を判定して、低圧警報等の各種動作の信頼性を確保することができる。
第1実施形態のタイヤ空気圧監視システムの構成図。 タイヤ送信機の構成図。 タイヤ空気圧信号の出力変化を示す波形図。 通信の正規/不正を判定するときに実行されるフローチャート。 不正通信の概要を示す説明図。 第2実施形態のタイヤ空気圧信号の出力変化を示し、(a)は正規通信時の波形図、(b)は不正通信時の波形図。 タイヤ空気圧信号のデータ内容を示す例示図。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化したタイヤ空気圧監視システムの第1実施形態を図1〜図5に従って説明する。
図1に示すように、車両1には、各タイヤ2(2a〜2d)のタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)3が搭載されている。タイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2a〜2dに取り付けられたタイヤ通信機4でタイヤ空気圧等を検出し、その検出結果をタイヤ空気圧信号Stpとして車体5に送信する。タイヤ空気圧監視システム3は、タイヤ空気圧信号Stpから各タイヤ2のタイヤ空気圧を確認し、その確認結果を運転者に通知する。なお、タイヤ通信機4がタイヤ空気圧検出手段に相当する。
図2に示すように、タイヤ通信機4には、タイヤ通信機4を統括管理するコントローラ6が設けられている。コントローラ6は、例えば1つのIC(Integrated Circuit)チップから構成されている。また、タイヤ通信機4には、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサ7と、タイヤ温度を検出する温度センサ8と、タイヤ2の回転を検出する加速度センサ9とが設けられている。これらセンサ類は、コントローラ6に接続され、動作がコントローラ6にて管理されている。また、これらセンサ類の検出信号は、コントローラ6に出力される。コントローラ6には、UHF(Ultra High Frequency)帯の電波を送信可能な送信部10が接続されている。
図1に示すように、車体5には、タイヤ通信機4から送信されたタイヤ空気圧信号Stpを受信して各タイヤ2a〜2dの空気圧を監視する受信機(以降、TPMS受信機11と記す)が設けられている。TPMS受信機11には、TPMS受信機11の動作を管理するタイヤ空気圧監視ECU(Electric Control Unit)12と、UHF電波を受信可能な受信部13とが設けられている。受信部13は、アンテナ14と、受信電波を復調及び増幅する受信回路15とからなる。TPMS受信機11には、車内インストルメントパネルに配置された表示インターフェース16が接続されている。
タイヤ通信機4は、加速度センサ9の検出信号を基に、タイヤ2が回転状態に入ったこと検出すると、送信部10からタイヤ空気圧信号Stpの送信を開始する。つまり、タイヤ通信機4は、自らが自発的にタイヤ空気圧信号Stpを断続的に送信する自励式となっている。各タイヤ通信機4は、他のタイヤ通信機4と電波送信が重ならないようにするため、所定の時間差を持ってタイヤ空気圧信号Stpを送信する。
図2に示すように、タイヤ空気圧信号Stpには、信号の始まりを通知するスタートビット17、各タイヤ2のIDデータ18、タイヤ空気圧情報等を含むタイヤデータ19、信号の終了を通知するエンドビット20が含まれている。タイヤデータ19には、タイヤ空気圧やタイヤ温度等の情報が書き込まれている。タイヤ通信機4は、タイヤ2が回転中、所定時間間隔でタイヤ空気圧信号Stpを繰り返し送信する。
TPMS受信機11は、タイヤ空気圧信号Stpを受信部13で受信すると、タイヤ空気圧信号Stp内に含まれるIDデータ18を基に、信号送信元のタイヤ2をID認証する。そして、TPMS受信機11は、ID認証が成立することを確認すると、同じ信号内に含まれるタイヤデータ19でタイヤ2の空気圧等を確認し、タイヤ位置を対応付けてタイヤ空気圧を表示インターフェース16に表示する。TPMS受信機11は、空気圧が閾値以下となったタイヤ2を認識すると、その低圧タイヤがどのダイヤであるのかの警告として低圧警報を実行する。
タイヤ空気圧監視システム3には、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)を監視することにより、実行中の通信が正規通信か不正通信かを判定する不正通信成立防止機能が設けられている。これは、背景技術でも述べたように、悪意を持った第三者によりタイヤ空気圧信号Stpが傍受されてIDデータ18が盗み取られたとき、このIDデータ18でタイヤ空気圧信号Stpを偽造して通信が行われても、これを不正通信として処理するためである。
ところで、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度は、タイヤ2とTPMS受信機11との距離が決まっているため、正規通信の場合には、ある一定の範囲内の値をとるはずである。一方、不正通信の場合には、車両1から離れた位置から、送信機等を使用して電波を送信するため、通常とるべき値をとならない可能性が高い。よって、本例は、この点に着目して、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度から通信の正規/不正の判定を実行する。
この場合、タイヤ空気圧監視ECU12には、受信部13で受信した信号の受信信号強度を測定する受信信号強度測定部21が設けられている。受信信号強度測定部21は、各タイヤ2a〜2dのタイヤ通信機4からタイヤ空気圧信号Stpを受信する度、そのタイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定する。また、受信信号強度測定部21は、タイヤ空気圧監視ECU12がタイヤ空気圧信号Stpの信号内容(IDデータ18、タイヤデータ19等)を解釈する処理に並行して、受信信号強度測定を実行する。なお、受信信号強度測定部21が強度測定手段に相当する。
タイヤ空気圧監視ECU12には、受信信号強度測定部21が測定した受信信号強度を基に、実行中の通信の正規/不正の判定を行う通信判定部22が設けられている。図3に示すように、通信判定部22は、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内にあれば、実行中の通信を正規通信として処理し、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K外にあれば、実行中の通信を不正通信として処理する。なお、通信判定部22が通信判断手段に相当する。
次に、本例のタイヤ空気圧監視システム3の動作を、図4のフローチャートを用いて説明する。タイヤ空気圧監視ECU12は、TPMS受信機11が起動中、図4のフローチャートを繰り返し実行するとともに、タイヤ2(各タイヤ2a〜2d)からタイヤ空気圧信号Stpを受信する度、このフローチャートを逐次実行する。
ステップ101において、TPMS受信機11の受信部13でタイヤ空気圧信号Stpを受信したか否かを判断する。つまり、受信電波の先頭でスタートビット17を確認できれば、受信電波がタイヤ空気圧信号Stpであると認識できるので、スタートビット17の確認を以て、タイヤ空気圧信号Stpを受信したと判断する。ここで、タイヤ空気圧信号Stpを受信していればステップ102に移行し、タイヤ空気圧信号Stpを受信していなければ待機する。
ステップ102において、受信信号強度測定部21は、受信したタイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定する。なお、受信信号強度測定及びその強度判定は、タイヤ空気圧信号Stpの信号内容の解釈に並行して実行される。
ステップ103において、通信判定部22は、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内であるか否かを判断する。このとき、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内であればステップ104に移行し、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K外であればステップ105に移行する。
ここで、TPMS受信機11が受信した電波が、タイヤ通信機4から送信された正規タイヤ空気圧信号Stp1のとき、TPMS受信機11は自身からほぼ一定距離のタイヤ通信機4から正規タイヤ空気圧信号Stp1を受信するので、タイヤ空気圧信号Stp1の受信信号強度は所定範囲内に収まるはずである。よって、TPMS受信機11が正規タイヤ空気圧信号Stp1を受信したときは、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内に収まるため、ステップ103の判定でステップ104に移行する。
ステップ104において、実行中の通信を正規通信と判定する。よって、このとき受信したタイヤ空気圧信号Stp1を有効とし、タイヤ空気圧信号Stp1に含まれるタイヤデータ19でタイヤ空気圧等を確認する。
ところで、図5に示すように、悪意を持った第三者がタイヤ空気圧信号Stp1を傍受してタイヤ空気圧信号Stp1内のIDデータ18を不正取得し、このIDデータ18で偽タイヤ空気圧信号Stp2を作成して、これを不正通信機23からいたずらに車体5に送信する状況も想定される。この場合、偽タイヤ空気圧信号Stp2に低圧のタイヤデータ19が含まれていると、車両1はタイヤ2が低圧でないにも拘らず低圧警報を出してしまい、運転者が困惑する。
ここで、悪意を持った第三者が偽タイヤ空気圧信号Stp2を車両1に送信するとき、車両1からの離れ距離は状況に応じて様々であり、偽タイヤ空気圧信号Stp2の送信強度も、使用する通信機23に応じて値が異なる。よって、TPMS受信機11が偽タイヤ空気圧信号Stp2を受信したときの受信信号強度は、正規タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度とは異なるはずである。このため、TPMS受信機11が偽タイヤ空気圧信号Stp2を受信したときは、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲Kに収まらないため、ステップ103の判定でステップ105に移行する。
ステップ105において、実行中の通信を不正通信と判定する。よって、このとき受信した偽タイヤ空気圧信号Stp2を無効とし、偽タイヤ空気圧信号Stp2を破棄する。
以上により、本例においては、TPMS受信機11がタイヤ空気圧信号Stpを受信したとき、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定し、受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内の値をとるか否かを確認することより、実行中の通信の正規/不正を判定する。よって、悪意を持った第三者によりタイヤ空気圧信号Stpが偽造されても、このときの通信を無効化することが可能となるので、いたずらによる低圧警報を防止することが可能となる。
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)タイヤ通信機4から送信されたタイヤ空気圧信号Stpを車体5が受信したときの受信信号強度を測定し、この受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内に収まるか否かを確認することにより、実行中の通信の正規/不正を判定する。よって、仮に悪意を持った第三者によって偽タイヤ空気圧信号Stpが送信されても、これを不正通信として無効とすることが可能となるので、通信の信頼性を確保することができる。
(2)タイヤ空気圧信号Stpを車体5が受信したときの受信信号強度が正規信号判定閾値範囲K内に収まるか否かを確認することにより、実行中の通信が正規通信か否かを判定する。よって、受信信号強度の1値が所定範囲内の値をとるか否かを確認するという簡単な処理によって、実行中の通信の正規/不正を判定することができる。
(3)車体5がタイヤ空気圧信号Stpを受信したとき、タイヤ空気圧信号Stpの信号内容の解釈をしながら、そのタイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定する。よって、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を車体5側で測定するに際して、専用の測定信号をタイヤ通信機4から車体5に送信せずに済むので、判定処理を簡素なもので済ますことができる。また、タイヤ空気圧信号Stpの信号内容解釈と受信信号強度の測定とを同時に実行することも可能となるので、通信時間を短く済ませることもできる。
(4)タイヤ通信機4を自励式として、タイヤ通信機4が自らタイヤ空気圧信号Stpを車体に送信するタイヤ空気圧監視システム3とした。よって、タイヤ通信機4に電波送信実行(送信指令)を無線通知するイニシエータを車体5の各タイヤハウスに設けずに済むので、タイヤ空気圧監視システム3の構造を簡素なものとすることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図6に従って説明する。なお、第2実施形態は、通信の正規/不正の判定の仕方を変更した実施例であって、基本的な構成は第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
TPMS受信機11は、車体5の固定された位置に配置されているものの、一方でタイヤ通信機4は、回転するタイヤ2に取り付けられている。よって、タイヤ2が回転したときは、タイヤ通信機4とTPMS受信機11との距離が周期的に変化することになる。このため、受信信号強度の時間特性が周期的な変化をとるか否かを確認すれば、実行中の通信が正規通信又は不正通信のどちらであるのか判断が付くはずである。
本例の受信信号強度測定部21は、受信部13がタイヤ空気圧信号Stpを受信すると、タイヤ空気圧信号Stpを受信してから一定時間、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定する。つまり、受信信号強度測定部21は、受信部13がタイヤ空気圧信号Stpを受信してから、その受信信号強度の時間的な変化を監視する。なお、受信信号強度測定は、タイヤ空気圧信号Stpの信号内容の解釈と並行して実行される。つまり、受信信号強度測定とタイヤ空気圧信号Stpの信号解釈とは同時に実行される。
また、通信判定部22は、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度が一定時間の間にとる値を確認することにより、通信の正規/不正の判定を実行する。本例の通信判定部22は、一定時間の間に受信信号強度が図6に示すスレッショルドR1,R2を超える回数が所定値以上となるか否かを確認することにより、通信の正規/不正を判定する。ここでは、上限スレッショルドR1を超える回数と、下限スレッショルドR2を下回る回数との合計を計数する。
ここで、TPMS受信機11がタイヤ通信機4から正規タイヤ空気圧信号Stp1を受信するとき、タイヤ空気圧信号Stp1の受信信号強度の時間的変化は、図6(a)に示すように、タイヤ2の回転に同期して周期的に変化する波形をとる。よって、通信判定部22は、受信信号強度がスレッショルドR1,R2を超える回数が所定値以上となることを確認するので、実行中の通信を正規通信として処理する。
一方、TPMS受信機11が不正通信機23から偽タイヤ空気圧信号Stp2を受信するとき、お互いの間の距離が変わらない状態で、TPMS受信機11は偽タイヤ空気圧信号Stp2を受信する。よって、TPMS受信機11が偽タイヤ空気圧信号Stp2を受信するときは、図6(b)に示すように、受信信号強度がほぼ一定値をとるはずである。このため、通信判定部22は、受信信号強度がスレッショルドR1,R2を超える回数が所定値未満となることを確認するので、実行中の通信を不正通信として処理し、通信を強制終了する。
以上により、本例においては、タイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を監視するに際して、受信信号強度を一定時間に亘り測定することで時間特性を監視し、この時間特性から通信の正規/不正を判定する。よって、ある一点の受信信号強度のみで通信を判定するのではなく、受信信号強度を一定時間監視した上で通信の正規/不正を判定するので、判定精度をよくすることが可能となる。
本実施形態の構成によれば、第1実施形態の(1)、(3)、(4)に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
(5)受信信号強度の時間変化を監視し、この時間変化から実行中の通信の正規/不正を判定する。よって、受信信号強度を単に1値ではなく、一定時間監視して通信の正規/不正を判定するので、判定精度を向上することができる。
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、タイヤ空気圧信号Stpは、1フレームの信号に限定されず、複数フレームから構築されてもよい。
・各実施形態において、タイヤ送信機から受信信号強度測定専用の信号を車体5に送信し、この信号にてタイヤ空気圧信号Stpの受信信号強度を測定するものでもよい。
・各実施形態において、タイヤ空気圧信号Stpの周波数は、UHFに限定されず、例えばLF(Low Frequency)等の他の周波数を使用してもよい。
・各実施形態において、タイヤ空気圧信号Stpには、タイヤ空気圧やタイヤ温度以外の他のパラメータを含ませることも可能である。
・第1実施形態において、正規信号判定閾値範囲Kは、固定値に限らず、例えば可変としてもよい。この場合、例えばタイヤ空気圧信号Stp内の温度データからタイヤ温度を把握し、この温度を基に正規信号判定閾値範囲Kを設定する。
・第2実施形態において、受信信号強度の時間特性で通信の正規/不正を判定する場合、受信信号強度がスレッショルドを何回超えるかを確認する方式に限定されない。例えば、受信信号強度の波形パターン自体を監視し、測定パターンが理想パターンをとるか否かを確認する方式でもよい。また、受信信号強度の変化量(波形傾き)を算出し、この変化量と閾値とを比較する方式でもよい。
・第2実施形態において、タイヤ空気圧信号Stpの時間特性の確認は、一定時間行うことに限定されない。例えば、タイヤ空気圧信号Stpを1フレーム分読み取り、そのときの時間特性を確認するものでもよい。
・各実施形態において、タイヤ空気圧信号Stpに含まれるデータは、適宜変更可能である。
・各実施形態において、タイヤ空気圧監視システム3は、自励式に限定されず、イニシエータ型でもよい。
2(2a〜2d)…タイヤ、3…タイヤ空気圧監視システム、4…タイヤ空気圧検出手段としてのタイヤ通信機、5…車体、21…強度測定手段としての受信信号強度測定部、22…通信判断手段としての通信判定部、Stp(Stp1,Stp2)…タイヤ空気圧信号、K…正規信号判定閾値範囲。

Claims (3)

  1. タイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段を各タイヤに取り付け、当該タイヤ空気圧検出手段から無線によりタイヤ空気圧信号を車体に送信し、各タイヤの空気圧を車体で監視するタイヤ状態監視システムにおいて、
    前記タイヤ空気圧信号の受信信号強度を測定する強度測定手段と、
    前記強度測定手段により測定された受信信号強度を基に、実行中の通信が正規通信又は不正通信のどちらであるのかを判断する通信判断手段とを備え、
    前記通信判断手段は、受信信号強度が上限スレッショルドを超える回数と、該受信信号強度が下限スレッショルドを下回る回数との合計が、一定時間の間に所定回数以上となるか否かを確認することにより、実行中の通信を判定する
    ことを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
  2. 前記受信信号強度の測定及びその強度判定は、前記タイヤ空気圧信号の信号内容の解釈と同時に実行される構成であって、
    前記通信判断手段は、実行中の通信が不正通信であると判断した時点で、実行中の通信を強制終了する
    ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ空気圧監視システム。
  3. 前記タイヤ空気圧検出手段は、自らが自発的に前記タイヤ空気圧信号を送信する自励式である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤ空気圧監視システム。
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