JP6097669B2

JP6097669B2 - タイヤ情報測定システム

Info

Publication number: JP6097669B2
Application number: JP2013220108A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　亮; 亮佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: JP2015081018A

Description

本発明は、車両に装備されたタイヤに関する情報を測定するタイヤ情報測定システムに関する。

車両に装備されたタイヤ内に配置されたセンサによってタイヤの圧力などの情報を測定し、この情報に基づいてタイヤの内外の環境を監視するシステムが提案されている。例えば特許文献１に記載された環境監視システムにおいては、車両のタイヤ内に、バッテリーレス型ＣＰＵ付きＲＦＩＤタグから成るセンサユニットを内蔵し、タイヤハウス内に、ＲＦＩＤタグと通信を行い各方向の加速度データ及び当該ＲＦＩＤタグの固有ＩＤデータが取得可能なリーダーを配設している。このセンサユニットへは、振動型発電デバイスから電力が供給される。

特開２００６−７２５８８号公報

特許文献１に記載の環境監視システムでは、振動型発電デバイスからセンサユニットへの電力供給が数秒に１回程度の頻度であるため、センサユニットによるタイヤ情報の測定間隔も数秒に１回程度となる。この測定頻度は、通常走行時では問題のないレベルであるが、例えばタイヤの圧力が急激に低下した場合のように、センサユニットからの出力値の変化は短時間に進む場合があり、そのような場合に運転者は出力値の変化に応じて迅速に対応する必要がある。しかし、測定頻度が数秒に１回程度では、適切かつ迅速な対応をとることが難しくなるおそれがある。また、環境の監視と適切な状況判断のためには、一定の時間（例えば数分間）連続して測定することが好ましい。

そこで本発明は、タイヤの状態が正常なときと異常が発生しているときとでタイヤに関する情報の測定頻度を切り換えることができ、これにより適切な状況判断に供するためのタイヤ情報測定システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のタイヤ情報測定システムは、車両に装備された複数のタイヤの少なくとも１つに配置されタイヤの駆動に伴って発電を行う、第１発電装置および第２発電装置と、第２発電装置に接続され、第２発電装置が発電した電力を蓄電する蓄電手段と、タイヤに関する情報を測定するタイヤ情報センサと、タイヤ情報センサと第１発電装置および蓄電手段との導通を選択的に切り換えるための切り換えスイッチと、タイヤ情報センサの出力値であるセンサ出力値に応じて切り換えスイッチを制御する制御部と、を備えることを特徴としている。

これにより、タイヤの状態に応じて電力の供給源を切り換えることができるため、タイヤが正常なときには消費電力を低く抑えることができる一方、タイヤに異常が発生しているときはタイヤの状態の変化を逐次、正確に知ることができることから、ユーザは適切な状況判断を迅速に行うことが可能となる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、制御部は、センサ出力値が所定の範囲内であれば切り換えスイッチを第１発電装置と導通させ、センサ出力値が所定の範囲外であれば切り換えスイッチを蓄電手段と導通させることが好ましい。

これにより、センサ出力値が所定の範囲内であってタイヤが正常なときと、センサ出力値が所定の範囲外であってタイヤに異常が発生しているときとで、自動的に電力の供給間隔を変更してタイヤに関する情報の測定頻度を切り換えることができる。このため、タイヤが正常なときには消費電力を低く抑えることができる一方、タイヤに異常が発生しているときはタイヤの状態の変化を逐次、正確に知ることができることから、ユーザは適切な状況判断を迅速に行うことが可能となる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、蓄電手段による電力供給間隔は、第１発電装置による電力供給間隔より短いことが好ましい。

これにより、タイヤに異常が発生しているときにタイヤの状態の変化を逐次、正確に知ることができるため、ユーザは適切な状況判断を迅速に行うことが可能となる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、第１発電装置は間欠的に電力を供給し、蓄電手段は連続的に電力を供給することが好ましい。
これにより、ユーザは適切な状況判断をより迅速に行うことが可能となる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、制御部に接続され、センサ出力値を車両側へ送信する送信部を備えることが好ましい。

これにより、ユーザに対してタイヤの状態を報知することが可能となり、ユーザはこの情報に基づいて適切な対応を行うことができる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、第１発電装置と第２発電装置は共通の発電装置であることが好ましい。

これにより、コストの低減、及び、システムのサイズの小型化を実現することが可能となる。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、第１発電装置と第２発電装置は、タイヤの振動に基づいて、電磁誘導、静電誘導、逆磁歪効果、又は圧電効果によって発電を行うことが好ましい。

本発明のタイヤ情報測定システムにおいて、タイヤ情報センサは、タイヤ内の圧力および温度、並びにタイヤの加速度の少なくとも１つを測定することが好ましい。

本発明によると、タイヤの状態が正常なときと異常が発生しているときとで、タイヤ情報センサによるタイヤに関する情報の測定頻度を切り換えることができ、これにより適切かつ迅速な状況判断に供することができる。別言すると、タイヤの状態に応じた最適な測定頻度でタイヤに関する情報を監視することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るタイヤ情報測定システムを装備した車両を部分的に示す側面図である。本発明の第１実施形態に係るタイヤ情報測定システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係るタイヤ情報測定システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係るタイヤ情報測定システムについて図面を参照しつつ詳しく説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るタイヤ情報測定システム２０を装備した車両１０を部分的に示す側面図である。図２は、タイヤ情報測定システム２０の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、タイヤ情報測定システム２０は、車両１０に装備されたタイヤ１１の内部に配置されている。タイヤ情報測定システム２０は、車両１０が装備する４つのタイヤの少なくとも１つに配置され、いずれのタイヤに配置してもよい。

図２に示すように、タイヤ情報測定システム２０は、第１発電装置としての第１発電デバイス２１と、第２発電装置としての第２発電デバイス２２と、蓄電手段としての２次電池３１と、タイヤ情報センサとしてのセンサ部４１と、切り換えスイッチ５１と、制御部５２と、通信部５３と、アンテナ５４と、メモリ５５とを備える。

第１発電デバイス２１及び第２発電デバイス２２は、タイヤ１１の駆動にともなう振動によって発電を行う。発電は、例えば、電磁誘導、静電誘導、逆磁歪効果、又は圧電効果によって行う。電磁誘導による場合は、例えば、タイヤ１１に固定したコイルの軸方向に沿って磁石を振動可能に設け、タイヤ１１の駆動に応じて磁石を振動させることによって磁場を変化させて発電する。静電誘導による場合は、例えば、タイヤ１１に、２枚の金属板を互いに平行に配置し、タイヤ１１の振動に応じて、少なくとも一方の金属板を厚み方向に変位させることによって電場を変化させて発電する。逆磁歪効果による場合は、例えば、磁歪材料からなる板状部材を、タイヤ１１に対して、一端を固定した片持ち梁状態で設置し、タイヤ１１の駆動に応じた振動により磁力線を変化させて発電する。圧電効果による場合は、例えば、圧電材料からなる板状部材を、タイヤ１１に対して、一端を固定した片持ち梁状態で設置し、タイヤ１１の駆動に応じた変形によって発電する。

第１発電デバイス２１及び第２発電デバイス２２は、例えば、１０００μＷの電力において、０．５秒間隔で間欠的に電力供給可能である。

第２発電デバイス２２には２次電池３１が接続されており、２次電池３１には第２発電デバイス２２が発電した電力を蓄積する。２次電池３１は、連続的に電力供給可能であり、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉛蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、又は、酸化銀・亜鉛蓄電池が使用できる。ここで、蓄電手段としては、電気二重層コンデンサを用いることもできる。

２次電池３１の容量は、電池の種類、センサ部４１等への電力の供給時間、タイヤ１１内の設置空間の大きさなどに応じて任意に設定可能である。例えば、２次電池３１を電圧２Ｖ、容量０．５１ｍＡｈの充電池とした場合、２０ｍＡで３分間連続動作させることができる。この場合、２次電池３１を完全に充電するには、１０００μＷの電力の場合１時間程度を要する。ここで、２次電池３１は、間欠的に電力供給することも可能である。間欠的に電力供給する場合、第１発電デバイス２１からの電力供給間隔よりも短い時間間隔で供給することが好ましい。間欠的な電力供給は、例えば、切り替えスイッチ５１を所定時間間隔で切り換えることによって行う。

センサ部４１は、タイヤ１１に関する情報として、例えば、タイヤの圧力・温度、タイヤの回転の加速度を測定するセンサを備える。センサ部４１による測定結果は、制御部５２へ直接出力され、制御部５２で計測した時刻情報に対応させた形でメモリ５５に保存される。各センサの動作に要する電流としては、数μＡ〜１００μＡ程度が好ましい。

切り替えスイッチ５１は、センサ部４１、制御部５２、及び通信部５３に常時接続されており、制御部５２の制御により、センサ部４１、制御部５２、及び通信部５３と、第１発電デバイス２１及び２次電池３１のいずれかとの導通を選択的に切り換える。

制御部５２は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）で構成し、センサ部４１からの出力値に応じた切り替えスイッチ５１での導通の切り換えの制御、第１発電デバイス２１、２次電池３１、センサ部４１、及び通信部５３の動作の制御、メモリ５５とのデータのやり取りを実行し、計時機能も備える。切り替えスイッチ５１での導通の切り換えとして、制御部５２は、センサ部４１からのセンサ出力値が所定の範囲内であれば、第１発電デバイス２１と導通させ、センサ部４１からの出力値が所定の範囲外であれば、２次電池３１と導通させる。ここで、２次電池３１と導通させる条件は、例えば、タイヤの圧力が１８０〜３５０ｋＰａの範囲外のとき、タイヤの温度が８０°Ｃを超えたとき、加速度が左右方向５Ｇ（１Ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ^２）を超えたときである。

通信部５３は、制御部５２によって制御されており、アンテナ５４を介して、車両１０に設けた送受信装置（不図示）との間でデータを送受信する。より具体的には、通信部５３は、センサ部４１から出力されたセンサ出力値を車両１０側へ送信する送信部と、車両１０側からの制御信号を受信する受信部とを備える。車両１０側では、受信データを所定の表示装置（不図示）に表示したり、異常時には警告音を発生する。通信部５３としては、例えば、電圧２Ｖ、電流２０ｍＡ、通信速度２０ｋｂｐｓで動作する高周波通信（ＲＦ通信）装置を使用する。この通信装置では、通信を行っていないスリープ時の消費電流は、例えば０．１μＡ以下であるとよい。

メモリ５５は、センサ部４１からの出力値、切り替えスイッチ５１の切り換えの判断に必要な閾値データ、制御部５２による制御に必要なデータなどを記憶する記憶装置である。メモリ５５は、記憶するデータに応じて、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）を使用する。

以上のような構成のタイヤ情報測定システム２０においては、タイヤ１１の状況や環境に応じて、切り替えスイッチ５１によって、センサ部４１、制御部５２、及び通信部５３を、第１発電デバイス２１及び２次電池３１のいずれと導通させるかを切り換える。

より具体的には、制御部５２は、センサ部４１からのセンサ出力値とメモリ５５に予め記憶させた閾値データを比較し、センサ出力値が所定の範囲内であるときは、タイヤ１１が正常な状態であると判断して、切り替えスイッチ５１を第１発電デバイス２１と導通させる。これにより、センサ部４１、制御部５２、及び通信部５３には間欠的に電力が供給され、センサ部４１による計測や通信部５３と車両１０の間の送受信動作が実行される。これに対して、センサ部４１からのセンサ出力値が所定の範囲外であるときは、制御部５２は、タイヤ１１に異常が発生していると判断して、切り替えスイッチ５１を２次電池３１に接続する。これにより、センサ部４１、制御部５２、及び通信部５３には連続的、又は、正常時よりも短い間隔で電力が供給され、センサ部４１による計測や通信部５３と車両１０の間の送受信動作が実行される。

したがって、タイヤ１１が正常なときと異常が発生しているときとで、自動的に電力の供給間隔を変更してタイヤに関する情報の測定頻度を切り換えることができる。このため、タイヤ１１が正常なときには消費電力を低く抑えることができる一方、タイヤ１１に異常が発生しているときはタイヤ１１の状態の変化を逐次、正確に知ることができることから、ユーザは適切な状況判断を迅速に行うことが可能となる。

上述の説明では、センサ部４１からのセンサ出力値が所定の範囲内にあるか否かによって、第１発電デバイス２１及び２次電池３１と切り替えスイッチ５１との導通を選択していたが、これに加えて、走行開始時には、センサ出力値が所定の範囲内にあるか否かに拘わらずに、切り替えスイッチ５１に２次電池３１を導通させて連続的にタイヤに関する情報を測定することが好ましい。

＜第２実施形態＞
つづいて、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係るタイヤ情報測定システム１２０の構成を示すブロック図である。第２実施形態においては、第１発電装置と第２発電装置が共通の発電装置である点が第１実施形態と異なる。第２実施形態のセンサ部１４１と、切り換えスイッチ１５１と、制御部１５２と、通信部１５３と、アンテナ１５４と、メモリ１５５は、第１実施形態のセンサ部４１と、切り換えスイッチ５１と、制御部５２と、通信部５３と、アンテナ５４と、メモリ５５にそれぞれ対応するため、詳細な説明は省略する。

発電デバイス１２１は、第１実施形態の第１発電デバイス２１及び第２発電デバイス２２と同様の構成であって、タイヤ１１の駆動にともなう振動によって発電を行う。発電デバイス１２１には分配器１２５が接続されており、この分配器１２５は、切り替えスイッチ１５１と２次電池１３１に接続されている。分配器１２５は分岐回路を備えており、発電デバイス１２１で発生した電力は、切り替えスイッチ１５１と２次電池１３１に送出される。より具体的には、切り替えスイッチ１５１が分配器１２５に導通している状態では、切り替えスイッチ１５１と２次電池１３１に一定の割合でそれぞれ電力が送出され、切り替えスイッチ１５１が２次電池１３１に導通している状態では、すべての電力が２次電池１３１に送られて蓄積される。

タイヤ情報測定システム１２０においては、第１実施形態と同様に、制御部１５２が、センサ部１４１からのセンサ出力値とメモリ１５５に予め記憶させた閾値データを比較し、センサ出力値が所定の範囲内であるときは、タイヤ１１が正常な状態であると判断して、切り替えスイッチ１５１を分配器１２５と導通させる。これにより、センサ部１４１、制御部１５２、及び通信部１５３には間欠的に電力が供給され、センサ部１４１による計測や通信部１５３と車両１０の間の送受信動作が実行される。これに対して、センサ部１４１からのセンサ出力値が所定の範囲外であるときは、制御部１５２は、タイヤ１１に異常が発生していると判断して、切り替えスイッチ１５１を２次電池１３１に接続する。これにより、センサ部１４１、制御部１５２、及び通信部１５３には連続的、又は、正常時よりも短い間隔で電力が供給され、センサ部１４１による計測や通信部１５３と車両１０の間の送受信動作が実行される。

さらに、正常時に電力を供給する発電デバイス１２１を２次電池１３１の充電にも用いて共通化しているため、コストの低減、及び、システムのサイズの小型化を実現することが可能となる。

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係るタイヤ情報測定システムは、タイヤの状態に応じた最適な頻度でタイヤに関する情報を監視することができる。

１０車両
１１タイヤ
２０タイヤ情報測定システム
２１第１発電デバイス（第１発電装置）
２２第２発電デバイス（第２発電装置）
３１２次電池
４１センサ部（タイヤ情報センサ）
５１切り替えスイッチ
５２制御部
５３通信部
１２０タイヤ情報測定システム
１２１発電デバイス（第１発電装置、第２発電装置）
１２５分配器
１３１２次電池
１４１センサ部（タイヤ情報センサ）
１５１切り替えスイッチ

Claims

車両に装備された複数のタイヤの少なくとも１つに配置され前記タイヤの駆動に伴って発電を行う、第１発電装置および第２発電装置と、
前記第２発電装置に接続され、前記第２発電装置が発電した電力を蓄電する蓄電手段と、
前記タイヤに関する情報を測定するタイヤ情報センサと、
前記タイヤ情報センサと前記第１発電装置および前記蓄電手段との導通を選択的に切り換えるための切り換えスイッチと、
前記タイヤ情報センサの出力値であるセンサ出力値に応じて前記切り換えスイッチを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするタイヤ情報測定システム。
前記制御部は、前記センサ出力値が所定の範囲内であれば前記切り換えスイッチを前記第１発電装置と導通させ、前記センサ出力値が所定の範囲外であれば前記切り換えスイッチを前記蓄電手段と導通させることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ情報測定システム。
前記蓄電手段による電力供給間隔は、前記第１発電装置による電力供給間隔より短いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ情報測定システム。
前記第１発電装置は間欠的に電力を供給し、前記蓄電手段は連続的に電力を供給することを特徴とする請求項３に記載のタイヤ情報測定システム。
前記制御部に接続され、前記センサ出力値を前記車両側へ送信する送信部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ情報測定システム。
前記第１発電装置と前記第２発電装置は共通の発電装置であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ情報測定システム。
前記第１発電装置と前記第２発電装置は、前記タイヤの振動に基づいて、電磁誘導、静電誘導、逆磁歪効果、又は圧電効果によって発電を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ情報測定システム。
前記タイヤ情報センサは、前記タイヤ内の圧力および温度、並びに前記タイヤの加速度の少なくとも１つを測定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ情報測定システム。