JP6879720B2 - タイヤ圧力モニタリングシステムにおいて乗物の動きを検出する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ圧力モニタリングシステム（Tyre Pressure Monitoring System：ＴＰＭＳ）を含む乗物の動きの検出に関する。

従来、タイヤ圧力モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）のホイールに取り付け可能な装置は、それらが取り付けられるホイールが回転するときを検出し、したがって、乗物が移動しているときを検出する動き検出装置を含む。従って、ＴＰＭＳは、乗物が停止しているとき、バッテリエネルギーを節約するための「スリープ」モードを採用してもよい。典型的には、動き検出装置は、加速度計又は衝撃センサのいずれかである。

衝撃センサは、それらのサイズが大きく、ホイール装置において利用可能な限られた空間、典型的にはそのプリント回路基板（ＰＣＢ）における大きな部分を占有するという欠点を有する。さらに、それらは、高い入力インピーダンスを有するインターフェース回路を必要とする。インターフェース回路は、フラックスの残留物及び水分のような、ＰＣＢにおけるいかなる汚染物にも影響を受けやすい。これらの問題は、乗物が移動していないとき、動きの誤りの検出をもたらす可能性があり、この問題は、コンスタントウェイク（constant wake）としても時々知られている。衝撃センサの除去はこれらの課題を除去し、さらに、コストを下げる。

加速度計は、概して、少なくとも信号条件付け回路及び／又はＡＳＩＣ又はデータ処理集積回路とパッケージ化され、典型的には、確立されたＭＥＭＳ処理を用いてマイクロ機械加工される。加速度計は、較正を必要とし、高価であるという欠点を有する。

従って、ホイールの回転及び従って乗物の動きを検出するための代替手段を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様は、ホイールを有する乗物のためのタイヤ圧力モニタ装置を提供する。上記装置は、
上記乗物のタイヤにおける流体の圧力を測定し、上記流体の圧力を示す出力信号を生成する圧力センサと、
上記出力信号から上記出力信号の電力を示す情報を決定する手段と、
上記決定された電力を示す情報に依存して、上記乗物が停止しているか、それとも移動しているかを検出する手段とを備える。

上記検出する手段は、上記決定された電力を示す情報がしきい値を超えるとき、上記乗物が移動していると決定するように構成されてもよい。

上記検出する手段は、上記電力がしきい値量を越えて変化したことを上記決定された電力を示す情報が示すとき、上記乗物が移動していると決定するように構成されてもよい。

好ましくは、上記電力を示す情報は、出力信号の変動の尺度を含む。

便宜的に、上記決定する手段は、上記出力信号の周波数スペクトルの全体に関して、上記電力を示す情報を決定するように構成される。オプションで、上記決定する手段は、上記出力信号の周波数スペクトルの一部に対応する少なくとも１つの周波数帯に関して、上記電力を示す情報を決定するように構成される。例えば、上記少なくとも１つの周波数帯は、次の周波数帯、すなわち、０〜５００Ｈｚ、０〜３００Ｈｚ、０〜１００Ｈｚ、２００〜３００Ｈｚのうちの任意の１つ又は複数を備える。

典型的には、上記決定する手段は、上記電力を示す情報の計算に使用可能である上記出力信号の特性、例えば大きさを測定する手段を含む。

いくつかの実施形態では、上記出力信号は第１及び第２の相補差動信号を含み、上記特性は上記第１及び第２の差動信号の間の差である。

上記測定する手段は、上記出力信号をサンプリングし、各信号サンプルに関する上記特性を測定するように構成されてもよい。好ましくは、上記決定する手段は、複数の上記信号サンプルの各測定された特性から上記電力を示す情報を決定するように構成される。上記複数の信号サンプルは評価期間に関して取得されてもよい。上記決定する手段は、上記評価期間について上記電力を示す情報を決定するように構成される。上記装置は、上記評価期間の複数のインスタンスを、好ましくは周期的に実装するように構成されてもよい。上記動き検出手段は、上記評価期間又は各評価期間に関して、上記乗物が移動しているか否かを決定するように構成されてもよい。

好ましい実施形態において、少なくとも上記測定する手段は、上記出力信号を測定する回路を備える測定装置によって実装される。
上記測定装置は、上記圧力センサの出力信号をサンプリングするサンプリング回路を含んでもよく、
好ましくは、上記圧力センサは、第１及び第２の相補差動信号を含む出力信号を生成するように構成され、
上記サンプリング回路は、上記差動信号の両方をサンプリングするように構成される。
オプションで、上記測定装置は、各サンプルに関する上記特性を測定する測定回路であって、好ましくは上記差動信号のそれぞれに対する各対応するサンプル値から測定する測定回路を含む。

好ましい実施形態において、上記測定装置は、上記サンプリング回路によって取得された上記信号サンプル値又は各信号サンプル値を格納する手段を含む。
上記圧力センサは、第１及び第２の相補差動信号を含む出力信号を生成するように構成されてもよく、
上記測定装置は、
上記圧力センサの出力信号の上記差動信号の両方をサンプリングするサンプリング回路と、
上記各サンプル値を格納する手段と、
上記差動信号のそれぞれに対する上記各対応するサンプル値から、各サンプルに関する上記特性を測定する測定回路とを含む。

好ましい実施形態において、上記記憶手段は、上記信号サンプル値又は各信号サンプル値のための少なくとも１つの各キャパシタを備える。

上記測定回路は、上記差動信号のそれぞれの各対応するサンプル値の間の差を測定するように構成されてもよい。上記差動信号のそれぞれの上記各対応するサンプル値は、各記憶装置によって格納されてもよく、上記測定回路は、上記各記憶装置からのサンプル値のうちの１つを放電するように構成される。上記測定回路は、上記放電されたサンプル値を上記他のサンプル値に一致させるためにかかる時間を決定する手段を含み、又は上記手段と協働可能であり、上記時間は、好ましくは、上記特性の尺度を提供する。上記各記憶装置は、好ましくは、少なくとも１つの各キャパシタを備える。

好ましい実施形態において、上記１つのサンプル値は使用時に第１のコンパレータの入力に放電される一方、上記他のサンプル値は第２のコンパレータの入力において存在し、上記コンパレータは、上記放電されたサンプル値が上記他のサンプル値と一致するときを示す出力を提供する。

典型的には、上記装置はコントローラを含み、上記コントローラは、上記検出する手段を実装するように構成される。

上記装置は、上記測定する手段とは異なる上記決定する手段を実装するように構成されたコントローラを含んでもよい。

本発明の第２の態様は、ホイールを有する乗物のためのタイヤ圧力モニタリングシステムを提供する。上記システムは、使用時に上記乗物のホイールに取り付けられる、本発明の第１の態様に係る少なくとも１つタイヤ圧力モニタリング装置を備え、上記システムは、上記少なくとも１つタイヤ圧力モニタリング装置と無線通信する中央コントローラをさらに含む。

本発明の第３の態様は、ホイールを有する乗物であって、本発明の第１の態様に係るタイヤ圧力モニタリング装置を備える乗物を提供する。

本発明の第４の態様は、タイヤ圧力センサから乗物の動きを検出する方法を提供する。上記方法は、
上記圧力センサの出力信号から上記出力信号の電力を示す情報を決定することと、
上記決定された電力を示す情報に依存して、上記乗物が停止しているか、それとも移動しているかを検出することとを含む。

いくつかの実施形態において、衝撃センサ、加速度計、又は他の加速度測定に関する装置は、ＴＰＭＳのホイールに取り付け可能な装置から省略可能である。これは、ホイール装置のコストだけでなく、テストするコストも削減する。さらに、それは空間を節約する。

好ましい実施形態は、フラックス残留物及び水分のような汚染物質の影響を受けにくいので、動き検出の課題に対するより頑健な解決方法を提供する。

例えば、衝撃センサなどを用いてホイールの自動的な位置決めを行うＴＰＭＳにおいて、衝撃センサなどを省略できない場合、コンスタントウェイクチェックを実行するために本発明の実施形態を追加することができる。例えば、衝撃センサが動きを示し、圧力センサの動きチェック回路が動きを示さない場合、乗物は移動中ではないと仮定することができ、従って、コンスタントウェイクの状況を発生しないようにすることができる。

自動的な位置決めを実行しないホイールに取り付け可能なＴＰＭＳ装置については、本発明は、加速度測定に関する装置（例えば衝撃センサ又は加速度計）の省略を可能にし、乗物が移動しているか否かを決定するために、代わりに、圧力センサからの出力が使用される。

タイヤ圧力モニタリングシステムを含む乗物のブロック図である。 本発明の１つの態様を具体化するタイヤ圧力モニタリング装置であって、図１のタイヤ圧力モニタリングシステムのホイールに取り付け可能な構成要素である装置のブロック図である。 図１のタイヤ圧力モニタリング装置に含まれる圧力センサからの例示的な出力信号を示すグラフである。 圧力センサから出力信号を周波数領域において示すグラフである。 本発明の実施形態での使用に適している信号測定装置の一例の回路図であって、圧力センサに接続して示された図である。

本発明のさらに有利な態様は、当業者には、特定の実施形態に係る以下の説明を読み、添付図面を参照したとき明らかになるであろう。

ここで、本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、例示としてのみ説明される。

図１は、ホイールを有する乗物１００のシステム図を示し、各ホイールはリムに取り付けられたタイヤを含む。ホイールの配置及び個数は乗物に依存して変化してもよい。この例では、４つのホイール１０１、１０２、１０３、及び１０４が示される。各ホイールに、タイヤ圧力モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）のホイールに取り付け可能な構成要素であり、ＴＰＭＳセンサ又はＴＰＭＳ装置としても知られるタイヤ圧力モニタリング装置１１１、１１２、１１３、及び１１４が取り付けられる。ＴＰＭＳ装置は、各ホイールの一方のタイヤ又はリムに取り付け可能である。乗物は、ＴＰＭＳ装置１１１、１１２、１１３、１１４からの送信信号を受信して処理するように構成され、また、それ自体でＴＰＭＳの一部を形成す制御装置、例えば電子制御装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１２０を含む。ＥＣＵ１２０は、典型的には、少なくとも、ＴＰＭＳ受信機１２１と、コントローラ１２２と、ＣＡＮ又はＬＩＮバスのような、乗物の他の電子回路１２３と通信する手段とを備える。ＴＰＭＳ受信機１２１は、ＴＰＭＳ装置１１１、１１２、１１３、１１４からの信号を、典型的には無線で受信し、コントローラ１２２は、この信号を処理してタイヤ圧力モニタリングを実行するように構成される。その性質はシステム間で変化してもよい。

図２は、ＴＰＭＳ装置１１１、１１２、１１３、１１４の実施形態のブロック図を示す。ＴＰＭＳ装置は中央コントローラ２０１を含む。それは、適切にプログラミングされたプロセッサを備えてもよく、例えば、専用マイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラ、又は他のプログラミング可能な処理装置を備えてもよい。ＲＡＭメモリ、ＡＤＣ、Ｉ／Ｏインターフェース、クロック発振器、及び中央マイクロプロセッサ（図示せず）のような標準的な構成要素が提供されてもよい。これらの構成要素は、典型的には、単一のチップ上に統合されている。代替として、ＴＰＭＳアプリケーションのために最初から最後まで設計されたカスタムマイクロコントローラ、例えば特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）が使用されてもよく、また、温度センサのような付随的な構成要素を統合してもよい。

ＴＰＭＳ装置は、典型的には、バッテリ２０４によって電力供給を受けるが、バッテリの代わりに、又はバッテリに加えて、例えば、熱電気及び／又は圧電発電機及び／又は電磁誘導装置のような、他のマイクロ電源が使用されてもよい。（例えばＴＰＭＳ装置をプログラミングするための）コマンド信号を、好ましくは１２５ｋＨｚで受信するために、トランスポンダ２０６が提供されてもよい。オプションで、１つ又は複数の他のセンサ、例えば、１つ又は複数の温度センサ又は１つ又は複数の衝撃センサが提供されてもよい（図示せず）。従来のインターフェース回路（図示せず）は、そのようなセンサがコントローラ２０１とインターフェースをとれるようにするために提供されてもよい。優位点として、本発明は、衝撃センサ、加速度計、又はロールスイッチのような動き検出装置をＴＰＭＳ装置から省略することを可能にする。しかしながら、ある場合には、そのようなセンサが動き検出以外の目的のために提供されてもよい。例えば、ＴＭＰＳがタイヤの自動的な位置決めを実行することを可能にするために、１つ又は複数の衝撃センサが提供されてもよい。

各タイヤにおける流体（典型的には空気又は他のガス）の圧力を測定するために、圧力センサ２０８、例えば、ピエゾ抵抗トランスデューサ又は圧電もしくは容量に基づいた圧力センサが提供される。好ましい実施形態において、圧力センサ２０８はＭＥＭＳ（microelectromechanical）圧力センサである。

圧力センサ２０８は測定装置２０３に接続され、測定装置は、圧力センサ２０８から受信された信号を用いてタイヤの圧力を測定し、対応する測定情報をコントローラ２０１に提供する。典型的な実施形態において、測定装置２０３は、タイヤ圧力モニタリングの目的で圧力測定を実行する電子回路（図示せず）を含む。そのような回路の構成は、従来のものと同じであってもよく、また、変化してもよいが、典型的には、少なくとも１つの増幅器を含み、オプションで少なくとも１つのフィルタを含み、また、通常は、圧力値を測定するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）（図示せず）を含む。通常の圧力測定中に、コントローラ２０１の制御下で、測定装置２０３は、圧力センサ２０８の出力を所定間隔でサンプリングし、対応する測定データをコントローラ２０１に伝送する。

本発明の実施形態において、測定装置２０３は、以下でさらに詳細に説明するように、動き検出の目的で圧力センサ２０８の出力をモニタリングするように構成される。

アンテナ２０９を備えた送信機２０５は、好ましくは３１５又は４３３ＭＨｚにおいて、乗物のＥＣＵ１２０への送信を行うために使用される。

典型的な実施形態において、ＴＰＭＳ装置１１１、１１２、１１３、１１４は既知のＴＰＭＳ装置に類似していてもよく、当業者に既に公知である装置と多数の特徴を共有してもよい。ＴＰＭＳシステムの基本は同じのままでもよく、使用時に、圧力を測定すること及びオプションでタイヤにおけるガスの温度を測定することを可能にするような方法で、自家動力のＴＰＭＳ装置が乗物のホイールへ取り付けられてもよい。圧力測定は、通常、周期的に行われる。使用時に、ＴＰＭＳ装置は、測定されたパラメータを表すデータを、乗物のＥＣＵ１２０のような外部コントローラに送信する。温度センサが提供されてもよい。タイヤにおけるガスが空気であるか、それとも空気中の窒素であるかを決定するために、酸素センサが取り付けられてもよい。

本発明に到達する際に、乗物が移動している状態にあって、乗物が停止状態にない場合が、タイヤ圧力における比較的小さな変動が存在することは認識される。例えば、典型的な乗物では、乗物の動きは、約＋／−３０ｍｐｓｉのピークが時々発生する、タイヤ圧力における変動を生成する。従って、乗物が移動している場合には、乗物が停止している場合と比較して、圧力センサの出力の間にはっきりと認識できる差が生じる。これを図３に示す。図３は、乗物が停止している場合（Ｐ＿ｓｔａｔ）及び乗物が移動している（Ｐ＿ｍｏｖ）場合において、圧力センサ２０８からの各サンプリングされた出力信号を示す。乗物が停止している場合、出力信号Ｐ＿ｓｔａｔが、（典型的には所定の信号ノイズが存在するものの）実質的にゼロの大きさを有し、それに対して、乗物が移動している場合、出力信号Ｐ＿ｍｏｖが、約０．１ｍＶ〜１ｍＶのピーク間の大きさを有する信号成分を含むことがわかる。

そのような圧力の変動は、多数の要因のうちの任意の１つ又は複数によって引き起こされる可能性がある。例えば、タイヤが回転しながら地面とかみ合うことは、タイヤにおける可聴音の共振を、典型的には２００Ｈｚ〜３００Ｈｚの間の周波数において生じさせる可能性があることが観察される。他の要因は、タイヤが回転しながら地面とかみ合うときに形状を変化させることと、タイヤが回転しながらかみ合うときの地面の相対的な荒さと、乗物のショックアブソーバーの動作に起因する力がタイヤに伝達されることとを含む。タイヤの圧力の変動は、１つ又は複数の対応する信号成分を、圧力センサ２０８の出力信号の中に生じさせる。この信号成分は、予測可能な周波数又は予測可能な周波数帯に存在する。

例えば、図４を参照すると、圧力センサ２０８の出力信号は、タイヤが回転しながら地面とかみ合うことによって生じる可聴音の共振に対応する約２００Ｈｚ〜３００Ｈｚの間の信号成分４０１を含んでもよく、また、上述したような他の要因に対応する最大で約１００Ｈｚまでの周波数における１つ又は複数の他の信号成分４０２を含んでもよい。より一般的には、乗物の移動によって生じた信号成分は、最大で約５００Ｈｚまでの周波数において存在してもよいが、最も典型的には、約０〜３００Ｈｚの間に存在する。

従って、圧力センサの出力を分析し、それが乗物の移動によって関連付けられた１つ又は複数の信号成分を含むか否かを決定することによって、乗物が移動しているか否かを決定することができる。

オプションで、これは、１つ又は複数の関連する信号成分、例えば、可聴音の共振に対応する２００Ｈｚ〜３００Ｈｚにおける信号成分が、圧力センサの出力に存在するか否かを（直接的に）検出し、もしそうならば、乗物が移動していると決定することで実現されてもよい。これは、例えばアナログ及び／又はデジタル信号処理回路及び／又は信号処理ソフトウェアを用いて、圧力センサの出力信号をフィルタリングするように、及び／又は、その周波数解析を実行するように、測定装置２０３及び／又はコントローラ２０１を構成することを含んでもよい。代替として、１つ又は複数の関連する周波数帯（例えば、最大で１００Ｈｚまで、最大で３００Ｈｚまで、最大で５００Ｈｚまで、及び／又は２００〜３００Ｈｚ）における圧力センサ出力信号の電力が測定されてもよく、また、それがしきい値を超える場合、乗物が移動していると決定してもよい。しかしながら、フィルタリング及び／又は周波数解析を含む信号処理は比較的高価であり、したがって、低い複雑さのアプローチが好ましい。

この目的で、圧力センサの出力信号のスペクトル全体にわたって、すなわち、いかなる特定の１つ又は複数の周波数帯に限定せずに、電力を測定するによって、乗物の移動に関連付けられた信号成分に起因する圧力センサの出力信号の電力を測定できることが観察される。これは、乗物が停止している場合、信号ノイズの結果として小さな電力が存在する可能性があるが、典型的には、圧力センサの出力信号における電力実質的に存在しないからである。電力はない。いずれにせよ、乗物が移動している場合、そうでない場合に比較して、信号全体の電力（すなわち、単なる所定の１つ又は複数の周波数帯における電力ではない）は、識別可能なほど高くなる。従って、圧力センサの出力信号の電力が１つ又は複数の動き検出しきい値を満たすか否かを決定することにより、乗物が移動しているか否かを決定することができる。好ましい実施形態において、圧力センサの出力信号のパワーレベルがしきい値を超える場合、乗物が移動していると決定してもよい。代替として、又は、追加として、圧力センサの出力信号のパワーレベルがしきい値を越えて増大した場合、乗物が移動していると決定してもよい。この１つ又は複数のしきい値は、経験的に決定されてもよいが、いずれにせよ、信号ノイズの結果として存在する可能性がある電力から生じる誤検出を防止又は最小化するように設定される。

従って、好ましい実施形態において、測定装置２０３は、電力モニタとして動作するように構成され、この目的で、圧力センサの出力信号の電力をモニタリングする手段であって、典型的には電気及び／又は電子回路を備える手段を含む。測定装置２０３は、例えば、信号の合計電力、平均電力、ＲＭＳレベル、又は他の電力測定値の値を決定するために、電力を測定するように構成されてもよい。しかしながら、好ましくは、測定装置２０３は、信号電力レベルを示す圧力センサの出力信号の１つ又は複数の特性をモニタリングするように構成される。好ましい実施形態において、測定装置２０３は、圧力センサの出力信号の変動であって、信号の電力を示す変動をモニタリングするように、また、より具体的には測定するように構成される。

いずれにせよ、好ましい実施形態において、測定装置２０３は出力信号を生成し、これは、圧力センサの出力信号の電力を示し、又は、圧力センサの出力信号の電力を評価するために使用されてもよい。測定装置２０３の出力信号はコントローラ２０１に送られ、コントローラ２０１は、信号を分析して、乗物の動きが検出されるか否かを決定する。従って、コントローラ２０１は動き検出器として動作する。これは、測定された変動（又は電力を示す他の測定された情報）を１つ又は複数の関連するしきい値と比較することと、１つ又は複数の関連するしきい値に一致する場合、乗物が移動していると決定することとを含んでもよい。代替として又は追加として、これは、測定された変動における変化（又は電力を示す他の測定された情報）を１つ又は複数の関連するしきい値と比較することと、変動関連するしきい値に一致する場合、乗物が移動していると決定することとを含んでもよい。

代替として、測定装置２０３は、測定された変動（又は電力を示す他の測定された情報）を１つ又は複数の関連するしきい値と比較するように構成されてもよく、又は、測定された変動における変化（又は電力を示す他の測定された情報）を１つ又は複数の関連するしきい値と比較するように構成されてもよい。これは、例えば、適切なコンパレータ回路（図示せず）を提供することによって実現されてもよい。従って、測定装置２０３は動き検出器として動作してもよい。そのような実施形態において、測定装置２０３によってコントローラ２０１へ提供された出力信号は、動きが検出されたか否かを示し、コントローラ２０１はそれをしかるべく解釈するように構成される。

従来の電気及び／又は電子回路を用いて測定装置２０３を実装する多数の方法があることは、当業者に明らかである。ここで、図５を参照して、好ましい実施例について説明する。

図５は、圧力センサ２０８の実施形態に接続された測定装置２０３の実施形態を示す。
動き検出の目的で圧力センサの出力の電力（又は関連する特性）をモニタリングするために使用される測定装置２０３の構成要素のみを示す。実際に、測定装置２０３は、他の測定、例えば通常の圧力測定を実行する他の回路を含んでもよい。圧力センサ２０８は、抵抗ブリッジセンサであると仮定され、抵抗ブリッジ回路２３０を備える。センサ２３０は、ブリッジ回路として、この例ではホイートストンブリッジ構成で配置された抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を備える。抵抗Ｒ１及びＲ２の間の共通ノードはバッテリ２０４の正の端子に接続され、抵抗Ｒ３及びＲ４の間の共通ノードはバッテリ２０４の負の端子に接続される。抵抗Ｒ１及びＲ３の間の共通ノードＶＰ−と、抵抗Ｒ２及びＲ４の間の共通ノードＶＰ＋とは、センサ２０８の正及び負の各出力信号を提供する。すなわち、センサ２０８は差動出力信号を生成する。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうちの少なくとも１つは、圧力によって変化する抵抗を有し、この目的で、例えば、ピエゾ抵抗的な素子を備えてもよい。使用時に、圧力センサ２０８がタイヤにおける流体に露出される場合、ブリッジ回路の少なくとも１つのレグの抵抗は、流体の圧力によって変化し、それに応じて、ＶＰ＋、ＶＰ−におけるセンサ出力信号が変化する。好ましくは、出力信号の帯域幅を制限するために、キャパシタＣ１及びＣ２が提供される。例えば、キャパシタは、帯域幅を、例えば、最大で５００Ｈｚまでに制限するように、又は、所望の信号成分を検出できるようにする一方で、より高い周波数ノイズをフィルタリングする他の上限までに制限するように選択されてもよい。キャパシタＣ１、Ｃ２は、各出力ノードＶＰ−、ＶＰ＋と、負のバッテリ端子との間に接続される。

測定装置２０３は、サンプリングされた信号値を格納する１つ又は複数の記憶装置又は手段を含むサンプリング回路２３２を備える。この実施形態において、記憶手段は、センサ２０８の負及び正の出力ＶＰ＋、ＶＰ−からのサンプリングされた信号値をそれぞれ格納するキャパシタＣ３、Ｃ４を備える。サンプリング回路２３２は、ＶＰ＋、ＶＰ−における負及び正の出力信号をそれぞれサンプリングするように動作可能であるスイッチＳＷ１、ＳＷ２を備える。これは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が閉じられている場合、各出力信号の（電圧）レベルが各キャパシタＣ３、Ｃ４を充電し、それによって各サンプル値を格納するように構成されている。サンプリングレートは所望により選択されてもよいが、好ましくは毎秒１０〜５０サンプルの範囲にある。

測定装置２０３は、信号電力を示す出力信号の特性、又は少なくとも、信号電力を示す情報を計算するために使用されてもよい出力信号の特性を測定するサンプル測定回路２３４をさらに含む。この実施形態において、サンプル測定回路２３４は、出力ＶＰ＋、ＶＰ−から取得され、この場合さらにキャパシタＣ３、Ｃ４に格納された各対応するサンプル値の間の差を測定する。センサの出力が差動信号であるので、対応する正及び負のサンプル値の間の差は出力信号の大きさを示し、これは、信号の変動及び従って信号電力の変動を評価するために使用されてもよい。

この目的で、サンプル測定回路２３４はコンパレータ２３６を含み、各対応するサンプル値はコンパレータ２３６の各入力に供給される。本例示において、キャパシタＣ３、Ｃ４は、この目的のために、コンパレータ２３６の各入力（正及び負の各入力）に接続される。回路２３４は、各コンパレータ入力にサンプル値のうちの１つ（この場合、正のサンプル値）を放電するための手段をさらに含み、その一方で、他のコンパレータ入力において他のサンプル値が存在する。この例では、放電する手段は、放電されるサンプルを格納するキャパシタＣ３に並列に接続された電流源ＩＳ１を備える。電流源ＩＳ１は、スイッチＳＷ３によって回路内又は回路外に選択的に切り換えられる。コンパレータ２３６の出力は、その入力におけるサンプル値がいつ等しくなるかを示す。正のサンプル値をキャパシタの入力に放電することは線形であるので、放電されたサンプル値が他のコンパレータ入力におけるサンプル値と一致するまでにかかる時間の長さは、対応する正及び負のサンプル値の間の差を示す。コンパレータ２３６の出力はカウンタ２４０によってモニタリングされてもよい。カウンタ２４０は、コンパレータ２３６がその入力値の一致を示すまでにかかる時間の長さをカウントするために、圧力センサの出力信号がサンプリングされるごとに動作させられる。従って、各サンプルのカウント値は、各サンプル値の間の差を示し、従って、信号の電力／変動を評価するために使用可能である。カウンタ２４０は、サンプル測定回路２３４の一部であってもよく、又は、都合に応じて他の場所に、例えばコントローラ２０１の一部として提供されてもよい。

使用時に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、ＶＰ＋及びＶＰ−における圧力センサ２０８の出力をサンプリングするように動作させられる。サンプリング過程の間、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は瞬間的に閉じられ、次に再び開かれる。ＶＰ＋及びＶＰ−からのサンプリングされた値は、キャパシタＣ３及びＣ４にそれぞれ格納される。電流源ＩＳ１は、スイッチＳＷ３によってオン及びオフされる。サンプリング中には、電流源ＩＳ１がオフされているように、スイッチＳＷ３は典型的には開かれている。出力ＶＰ＋、ＶＰ−がサンプリングされた後（すなわち、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が開いているとき）、電流源ＩＳ１はオンされ（ＳＷ３が閉じられる）、また、（Ｃ３に格納された）正のサンプル値は、Ｃ４（ブリッジの負の側）に格納されたものと同じ値に到達するまで、コンパレータ入力に線形に放電される。これら２つが等しくなるときが、コンパレータ２３６によって検出される。放電過程において、カウンタ２４０は、ブリッジの正の側が負の側と同じレベルまで放電するためにかかる時間をカウントする（カウントする向きはどちらでもよい）。コンパレータ出力によって示されるように、コンパレータの入力値が等しくなるとき、カウンタ２４０はオフされ、各サンプルに対してカウント値が記録される。放電が線形であるので、カウンタに格納されるカウント値は、ブリッジの正の側及び負の側の間における電圧の差に比例する。

典型的には、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びカウンタ２４０の動作を含む、測定装置２０３の動作は、装置２０３の一部であるコントローラ（図示せず）によって制御される。測定装置２０３は、必要とされたとき、コントローラ２０１によって起動されてもよい。

例示として、圧力センサの出力信号のサンプリングは、典型的には０．５〜５秒の継続時間（好ましくはおよそ１秒）を有する評価期間にわたって実行されてもよく、また、例えば１０秒（又は好ましくは５〜６０秒の間の他の期間）ごとに、周期的に繰り返されてもよい。各評価期間の間、出力信号は、典型的には毎秒５〜５０回の間の値に対応するサンプリングレートで、複数回サンプリングされ、各カウント値は各サンプルに対して計算される。評価期間及び繰り返し期間が説明したものよりも長い又は短いかもしれないこと、及び、サンプリングレートが用途に合わせてより高い又は低いかもしれないことは理解されるであろう。

各サンプルに対する各カウント値は、任意の便利な方法で格納されてもよく、例えば、コントローラ２０１に含まれるか又はコントローラ２０１からアクセス可能であるメモリ（図示せず）又は他の任意の記憶装置に格納されてもよい。カウント値は、圧力センサの出力信号の電力を（直接的に又は間接的に）評価する任意の所望の方法で処理されてもよい。便利なことに、そのような処理はコントローラ２０１によって実行される。例えば、各サンプルに対するカウント値は、記憶及び処理のために測定装置２０３によってコントローラ２０１へ提供されてもよい。例示として、カウント値を処理することは、予め決められた個数のサンプルに関して計算されカウント値を平均化し、この平均値をしきい値に対して比較することを含んでもよい。平均値がしきい値より高い場合、乗物が移動していると結論付けられてもよい。しきい値は、単なる信号ノイズによって生じる可能性があるカウント値が動きの誤検出を発生させることを防止するように設定される。しきい値は経験的に決定されてもよい。カウント値は、タイヤの基礎的な圧力、例えばタイヤの一般的な膨張レベルによって影響を受ける可能性があることに注意する。従って、コントローラ２０１又は測定装置２０３は、都合により、測定されたタイヤの圧力に依存してしきい値を調整するように、例えば、より高いタイヤの圧力のためにしきい値を増大させ、より低い圧力のためにそれを減少させるように構成されてもよい。

図５の実施形態では、圧力センサの出力信号の変動であって、信号の電力を示す変動を評価するために、複数サンプルに対する各カウント値が使用される。カウント値は、圧力センサの出力信号の各サンプルの大きさを示し、この大きさは、変動を測定するために、従って電力を示す情報を取得するために使用可能である信号の特性である。従って、好ましい実施形態において、測定装置２０３は、圧力センサの出力信号をサンプリングし、各サンプルに関して、信号の電力を評価するために使用可能である信号の特性の値をコントローラ２０１に提供するといってもよい。特性は信号サンプルの大きさであってもよい。本例示において、特性は、圧力センサの差動出力信号から得られた正及び負のサンプル値の間の差である。

好ましい実施形態において、測定装置２０３によって測定された特性値は、動き検出における分析及び使用のために、コントローラ２０１に提供される。この分析は、典型的には、圧力センサの出力信号の変動を測定するために、又は、さもなければ信号の電力を評価するために、与えられた評価期間にわたって得られた複数のサンプルの特性値を使用することを含む。上述のように、これは、特性値を平均化することと、平均値をしきい値に比較することとを含んでもよい。

代替の実施形態において、特性値の分析の一部又はすべてが測定装置２０３によって実行されてもよい。例えば、測定装置は、以下のタスクのうちの任意の１つ又は複数を実行する回路を含んでもよい。カウント値又は他の特性値を格納すること、与えられた評価期間わたる複数の値を平均化すること、及び／又は、平均値をしきい値と比較すること。代替実施形態において、測定装置によってコントローラへ供給された出力が、信号電力を示すことが可能であり、さらに、動きが検出されたか否かを示すことさえ可能である。従って、代替の実施形態において、本明細書で説明した圧力センサの出力信号から動きを検出する様々なタスクが、都合に応じて、測定装置又はコントローラによって実行されてもよいことは理解される。

本発明は、本明細書で説明した１つ又は複数の実施形態に限定されず、本発明の範囲から外れることなく修正又は変更されてもよい。

Claims (22)

1. ホイールを有する乗物のためのタイヤ圧力モニタリング装置であって、上記装置は、
   上記乗物のタイヤにおける流体の圧力を測定し、上記流体の圧力を示す出力信号であって、第１及び第２の差動信号を含む出力信号を生成する圧力センサと、
   電力モニタと、
   出力信号の電力を示す情報として決定された情報に依存して、上記乗物が停止しているか、それとも移動しているかを検出する動き検出器とを備え、
   上記電力モニタは、上記第１及び第２の差動信号の間の差を測定して、上記電力を示す情報の計算に使用可能である上記出力信号の特性を測定するように構成された測定装置を含む、
   タイヤ圧力モニタリング装置。
2. 上記動き検出器は、上記決定された電力を示す情報がしきい値を超えるとき、上記乗物が移動していると決定するように構成される請求項１記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
3. 上記動き検出器は、上記電力がしきい値量を越えて変化したことを上記決定された電力を示す情報が示すとき、上記乗物が移動していると決定するように構成される請求項１記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
4. 上記電力モニタは、上記測定された出力信号の特性に基づいて上記出力信号の変動を測定する請求項１〜３のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
5. 上記電力モニタは、上記出力信号の周波数スペクトルの全体に関して、上記電力を示す情報を決定するように構成される請求項１〜４のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
6. 上記電力モニタは、上記出力信号の周波数スペクトルの一部に対応する少なくとも１つの周波数帯に関して、上記電力を示す情報を決定するように構成される請求項１〜４のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
7. 上記少なくとも１つの周波数帯は、次の周波数帯、すなわち、
   ０〜５００Ｈｚ、
   ０〜３００Ｈｚ、
   ０〜１００Ｈｚ、
   ２００〜３００Ｈｚ
   のうちの任意の１つ又は複数を含む請求項６記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
8. 上記特性は上記出力信号の大きさである請求項１記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
9. 上記測定装置は、上記出力信号をサンプリングして信号サンプル値を有する信号サンプルを取得し、上記各信号サンプルに関する上記特性を測定するように構成され、
   上記電力モニタは、複数の上記信号サンプルの各測定された特性から上記電力を示す情報を決定するように構成される請求項１記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
10. 上記複数の信号サンプルは所定の評価期間に関して取得され、
    上記電力モニタは、上記評価期間について上記電力を示す情報を決定するように構成される請求項９記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
11. 上記動き検出器は、１つ又は複数の上記評価期間のそれぞれに関して、上記乗物が移動しているか否かを決定するように構成される請求項１０記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
12. 上記測定装置は、上記出力信号を測定する回路を備え、
    上記測定装置は、上記圧力センサの出力信号をサンプリングするサンプリング回路を含み、
    上記サンプリング回路は、上記第１及び第２の差動信号の両方をサンプリングして、上記第１及び第２の差動信号のそれぞれに対する各信号サンプル値を生成するように構成される請求項１〜１１のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
13. 上記測定装置は、上記第１及び第２の差動信号のそれぞれに対する上記各対応する信号サンプル値から、各サンプルに関する上記特性を測定する測定回路を含む請求項１２記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
14. 上記測定装置は、上記サンプリング回路によって取得された上記信号サンプル値を格納する１つ又は複数の記憶装置を含む請求項１２又は１３記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
15. 上記測定装置は、
    上記圧力センサの出力信号の上記第１及び第２の差動信号の両方をサンプリングするサンプリング回路と、
    上記各信号サンプル値を格納する１つ又は複数の記憶装置と、
    上記第１及び第２の差動信号のそれぞれに対する上記各対応する信号サンプル値から、各サンプルに関する上記特性を測定する測定回路とを含む請求項１〜１１のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
16. 上記１つ又は複数の記憶装置は、１つ又は複数の上記信号サンプル値のための少なくとも１つの各キャパシタを備える請求項１４又は１５記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
17. 上記測定回路は、上記第１及び第２の差動信号のそれぞれに対する上記各対応する信号サンプル値の間の差を測定するように構成される請求項１５記載の、又は請求項１５に従属した請求項１６記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
18. 上記第１及び第２の差動信号のそれぞれに対する上記各対応する信号サンプル値は、上記各記憶装置によって格納され、上記測定回路は、上記各記憶装置から上記格納された信号サンプル値のうちの１つを放電するように構成され、
    上記測定回路は、上記放電された信号サンプル値を上記格納された信号サンプル値のうちの他の信号サンプル値に一致させるためにかかる時間を決定するカウンタを含み、又は上記カウンタと協働可能であり、上記時間は上記特性の尺度を提供する請求項１７記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
19. 上記１つの信号サンプル値は使用時にコンパレータの第１の入力に放電される一方、上記他の信号サンプル値は上記コンパレータの第２の入力において存在し、
    上記コンパレータは、上記放電された信号サンプル値が上記他の信号サンプル値に一致するときを示す出力を提供する請求項１８記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
20. 上記タイヤ圧力モニタリング装置はコントローラをさらに含み、
    上記コントローラは、上記動き検出器を実装するように構成される請求項１〜１９のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
21. 上記タイヤ圧力モニタリング装置はコントローラをさらに含み、
    上記コントローラは、上記測定装置とは異なる上記電力モニタを実装するように構成される請求項１〜１９のうちの１つに記載のタイヤ圧力モニタリング装置。
22. タイヤ圧力センサから乗物の動きを検出する方法であって、上記方法は、
    上記タイヤ圧力センサの出力信号から上記出力信号の電力を示す情報を決定することと、
    上記決定された電力を示す情報に依存して、上記乗物が停止しているか、それとも移動しているかを検出することとを含み、
    上記出力信号は、第１及び第２の差動信号を含み、
    上記方法は、上記第１及び第２の差動信号の間の差を測定して、上記電力を示す情報の計算に使用可能である上記出力信号の特性を測定することをさらに含む方法。

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