JP4778729B2

JP4778729B2 - タイヤ管理システム

Info

Publication number: JP4778729B2
Application number: JP2005159611A
Authority: JP
Inventors: 浩二高尾
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006031680A

Description

本発明は、車両に装着されたタイヤの内側に取り付けられ、タイヤ内圧を含むタイヤ状態量を測定するセンサモジュールと、車体側に取り付けられ、センサモジュールから送信された前記測定データを受信する受信モジュールとを具えたタイヤ管理システムの改良に関する。

運行中のタイヤの管理を行うため、タイヤの内圧や温度等のタイヤ状態量を測定するセンサモジュールをタイヤの内側に取り付けて、このセンサモジュールからの測定データを車体側の受信モジュールで受信し、受信したデータを、複数の車両を管理する車両運行管理センターに送信するよう構成されたタイヤ管理システムを車両に搭載することが提案されていて、この提案は、各車両のタイヤ管理システムのデータに基づき、もし車両が故障を起こす可能性があると判断される場合には、車両運行管理センターから運転者に必要な処置を指示することにより危険な状況を未然に防止することを目的とするものである。（例えば、特許文献１。）。

このようなタイヤ管理システムでは、各受信モジュールから、所定周期で、対応するセンサモジュールにデータ要求信号が送信され、センサモジュールは、データ要求信号を受信したタイミングにあわせて、タイヤ状態量の測定を行い、測定結果を受信モジュールに送信するよう構成されており、受信モジュールは、このようにして、センサモジュールよりの測定データを取得することができる。

特開平１０−１０４１０３号公報

通常、センサモジュールには、その中に設けられたセンサ、ＣＰＵ、送受信用トランスミッタ等の電子部品を駆動するための電源として電池が内蔵されている。また、センサモジュールは、振動やタイヤの変形等によって落下したり破壊したりしないよう、例えば、焼き付け等によりタイヤ内面に貼り付けて取り付けられ、多くの場合、電池は取り替えられない。したがって、電池の寿命がセンサモジュールの寿命を決定することになり、電池をできるだけ長く持たせることが重要となっていた。そして、センサモジュールが行う処理のうち最も電気を消費するのが、受信センサへのデータ送信処理であり、単位時間当たりの測定データ送信回数が多くなればなるほど、その分だけ電池の消耗は激しくなり、電池寿命は短くなってしまう。

したがって、センサモジュールへのデータ要求信号の送信周期をＴ１としたとき、Ｔ１は、このことを考慮して大きな値に設定されているが、しかしながら、この場合、送信の周期が長いため、タイヤ内圧の低下等の異常状態が突発的に発生したとき、異常発生が受信モジュールによって受信されるまで長時間が経過する場合も考えられ、異常状態に対して適正に対処できない場合があることがわかってきた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電池の寿命を犠牲にすることなく、異常状態が発生した場合、受信モジュールが、発生後遅滞なくその異常を受信することのできるタイヤ管理システムを提供することを目的とする。

＜１＞は、車両に装着されたタイヤの内側に取り付けられ、タイヤ状態量を測定しこの測定データを車体側に送信するセンサモジュールと、車体側に設けられ、センサモジュールから送信された前記測定データを受信する受信モジュールとを具えたタイヤ管理システムにおいて、
受信モジュールは、第１の周期Ｔ１で、前記測定データの送信を要求するデータ要求信号をセンサモジュールに送信し、センサモジュールは、少なくとも一つのタイヤ状態量に関し、第１の周期Ｔ１よりも短い第２の周期Ｔ２で、該タイヤ状態量を測定する処理を行うよう構成され、
センサモジュールは、
前記第２の周期で行われる測定のそれぞれに対して、測定したデータが予め定められた正常範囲を外れたか否かを判定する処理を行い、
前記データが正常範囲を外れたと判定した場合には、すぐ、異常フラグを、異常状態を表わす値にセットする処理を行うとともに、このとき、正常範囲外となる測定データの連続取得回数が予め定められた整数Ｎ１以下の場合、第２の周期Ｔ２よりも短い第３の周期Ｔ３で、予め定められた回数Ｎ２だけ、直近の測定データと異常フラグのデータとを受信モジュールに送信する送信処理を行い、
前記データが正常範囲内であると判定した場合には、異常フラグを、正常状態を表わす値にセットする処理を行い、
受信モジュールからのデータ要求信号の受信を検知した時には、直ちに、直近の測定データと異常フラグのデータとを受信モジュールに送信する送信処理を行うよう構成されてなるタイヤ管理システムである。

＜２＞は、＜１＞の好適なものとして、前記整数Ｎ１は、（Ｔ１/Ｔ２）より小さいものとするものである。

＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞の好適なものとして、センサモジュールは、前記正常範囲を定める限界値を格納するＲＯＭを具えてなるものである。

＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかの好適なものとして、受信モジュールは、センサモジュールから受信した信号において異常フラグの値が異常状態を表わすものである場合には、次回のセンサモジュールへのデータ要求信号の発信を前記第１の周期よりも短い周期で発信するよう構成されてなるものである。

＜１＞によれば、センサモジュールは、受信モジュールからのデータ要求信号の送信周期Ｔ１よりも短い周期Ｔ２でタイヤ状態量を測定して、これが正常状態か異常状態かを判定し、もし、測定結果が異常状態であった場合には直ちに、測定データと異常フラグデータとを受信モジュールに送信するので、異常発生後遅滞なくデータを受信モジュールに送信することができ、しかも、タイヤ状態量が正常な状態においては、従来と同じ長い周期Ｔ１で受信モジュールに測定データを送信するだけであるので、電池の消耗を大きく増加させることはない。

＜２＞によれば、異常発生時の前記判定に基づく送信の、短周期Ｔ２での最大連続送信回数Ｎ１を（Ｔ１/Ｔ２）としたので、この送信を、長周期Ｔ１以上の長い期間に亘っておこなうことはなく、電池の早期消耗を防止することができ、さらに、タイヤを車両から外して空気を抜いた状態で保管した場合、センサモジュールは第２の周期Ｔ２で測定を行っているものの、送信処理を行うことはなく、このことによっても電池の消耗を抑えることができる。

＜３＞によれば、センサモジュールは、前記正常範囲を定める限界値を格納するＲＯＭを具えるので、最初に、その限界値を、そのセンサモジュールが貼り付けられるタイヤのサイズに合わせて設定しておけば、この限界値が書き換わることがなく、長期にわたって厳格な空気圧の管理を行うことができる。

＜４＞によれば、受信モジュールは、センサモジュールから受信した信号において異常フラグの値が異常状態を表わすものである場合には、次回のセンサモジュールへのデータ要求信号の発信を前記第１の周期よりも短い周期で発信するよう構成したので、センサモジュールからの第２の周期Ｔ２でのデータ送信が終了しても、異常の状態が継続している場合は、第１の周期Ｔ１より短い周期でタイヤ状態量を受信することができ、異常状態に対してより速やかな対応が可能となる。

本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、センサモジュールをタイヤの取り付けた状態で示す断面図であり、図２は、タイヤ管理システムの構成を示す概略配置図である。センサモジュール３は、車両Ｖに装着されたそれぞれのタイヤＴの内側に取り付けられる。

センサモジュール３は、図示の場合、タイヤＴの内面に焼き付けて取り付けれ、走行中のタイヤが荷重下で変形してもタイヤから隔離したり壊れたりしないよう設けられている。また、センサモジュール３は、タイヤ内圧等を検知する検知手段、受信モジュール１との送受信を司るアンテナ３ａやトランスミッタ、および、これらを制御する制御手段を具えて構成される。検知手段としては、タイヤ内圧の他にタイヤ温度を検知するものも含むことができる。なお、タイヤＴの内側に取り付けられるセンサモジュール３は、図示の態様の他、これをホイールＷに取り付けたり、タイヤＴとホイールＷとに囲まれたタイヤ内圧空間に別途の手段で保持したりすることも可能である。

タイヤ管理システム１０は、車両Ｖに設けられ、それぞれのタイヤＴの内側に取り付けられたセンサモジュール３と、これらのセンサモジュール３からのデータを受信する受信モジュール１と、受信モジュール１にセンサモジュール３からのデータ取得を指令する中央制御モジュール５とを具え、それぞれの受信モジュール１は、対応するセンサモジュール３との送受信を行うためのトランスミッタおよびアンテナ１ａを有する。

図３は、センサモジュール３の処理を示すフローチャートである。ステップｓ１において、センサモジュール３は、第２の周期Ｔ２の時間間隔で、タイヤの内圧等のタイヤ状態量を測定する測定処理を行う（ステップｓ１）。次いで、ステップｓ２で、測定データが正常範囲内（正常状態）か、否（異常状態）かの判定を行い、もし、これが正常状態であれば、異常フラグを０とし（ステップｓ３）、ｎ１カウンタをクリアし（ステップｓ４）、受信モジュールからのデータ送信要求信号の有無をチェックする動作にはいる（ステップｓ９）。

ここで、異常フラグは直近の測定データが正常状態であったか異常状態であったかを示すものであり、本実施形態においては、これが１の場合は異常状態、０の場合は正常状態を表わすものとする。また、ｎ１カウンタは、異常状態の測定結果の連続回数を表わすカウンタであり、測定データが正常状態の場合には、その連続性は途切れるから、ステップｓ４の処理で、システム起動時に０に初期化され（ステップｓ０）た後、異常状態の測定結果が連続することにより１以上となっていた場合これをクリアするのである。

また、ステップｓ９に示した、受信モジュール１からのデータ送信要求信号の有無をチェックする動作を、例えば、所定の周期でスリープ、ウエイクアップを繰り返しウエイクアップした時だけ、データ送信要求をチェックするように構成することもでき、この場合、スリープする時間だけ電池の消耗を抑えることができる。

ステップｓ２において、測定データが異常状態であった場合には、異常フラグを１にセットし（ステップｓ５）、異常状態の連続測定回数（ｎ１+１）がＮ１以下であるか否かを判定し（ステップ６、７）、連続測定回数（ｎ１+１）がＮ１以下であれば、異常フラッグデータと測定データとを受信モジュールに送信する送信処理を行う（ステップｓ８）。この送信処理の処理回数は、Ｎ２回、第３の周期Ｔ３で行われる。図中、ｎ２は、この送信処理の回数を数えるためのカウンタのカウンタ値を表わす。

そして、Ｎ２回の送信処理完了後、受信モジュール１からのデータ送信要求信号の有無をチェックする動作にはいる（ステップｓ９）。

ステップｓ９で、センサモジュール３は、受信モジュール１からのデータ送信要求信号を検知した場合、直近の測定データと異常フラグデータとを受信モジュール１に送信する送信処理を一回だけ行う（ステップｓ１０）。なお、第２の周期Ｔ２を有する測定処理（ステップｓ２）は、受信モジュール１からのデータ要求に基づいて実施される送信処理とは無関係な独立したタイミングで行われる。

次に、センサモジュール３の測定処理および送信処理、ならびに、受信モジュール１のデータ要求信号の送信処理についてそのタイミング例を説明する。図４は、タイヤ状態量が正常から異常に変化した場合の、センサモジュールおよび受信モジュールの信号出力の例を示すタイミングチャート、図５は、図４における、信号Ｄを拡大して示すチャート、図６は、図４における、信号Ｃを拡大して示すチャート、図７は、タイヤ状態量が正常から異常状態をわずか経過したあと正常に復帰した場合の、センサモジュールおよび受信モジュールの信号出力の例を示すタイミングチャートである。

図４（ａ）は、横軸に時間に取って、センサモジュール３の測定処理のタイミングをパルスで示したタイミングチャートであり、それぞれの測定処理における測定データの値をパルスの高さで表わした。図中、Ｐ_Ｌは、測定対象とするタイヤ状態量の限界値であり、例えば、測定するタイヤ状態量をタイヤ内圧とした場合には、Ｐ_Ｌはタイヤ内圧として許容される下限値であり、Ｐ_Ｌ未満の内圧は異常状態である。この図４（ａ）に示した例の場合、「Ｓ」の符号を付けた測定処理以降に取得された測定データは、連続して異常であることを表わしている。なお、この正常範囲の限界値はＲＯＭに格納されており、容易に書き換えができないようになっている。
ここで、測定処理は予め定められた第２の周期Ｔ２で行われる。

図４（ｂ）は、受信モジュール１がセンサモジュール３に対して、測定データの送信を要求するデータ要求信号の送信タイミングを示すタイミングチャートであり、その送信周期は、センサモジュール３の測定処理のタイミングとは独立した第１の周期Ｔ１として定めることができ、データ要求信号送信処理Ｄは、周期Ｔ１の時間間隔で繰り返し行われる。

ここで、周期Ｔ２は、周期Ｔ１より小さくなるよう設定されており、このことにより、タイヤ状態量が正常な状態においては、データ送信周期より短い周期で測定が行うことができ、電池の寿命を犠牲にすることなく、突発的な異常状態発生に対処することができる。

図４（ｃ）は、センサモジュール３が送信処理を行うタイミングを示すタイミングチャートであり、センサモジュール３は、受信モジュール１からのデータ要求信号受信した時、異常フラグデータと測定データを送信する送信処理Ａを一回だけ行うが、周期Ｔ２で行われる測定処理の結果、測定データが正常範囲外のものであった場合には、送信処理Ａの他に、送信処理Ｃを行う。この送信処理Ｃは、予め定められた回数Ｎ１だけ実施し、その後は、前記測定処理において取得した測定データが異常であっても、異常状態が続く限りこの送信処理は行わない。

一方、Ｎ１回の送信処理Ｃが終了したのちも、受信モジュール１からは周期Ｔ１でデータ要求信号がセンサモジュール３に対して送信されるので、センサモジュール３はそれに応答するべく測定データと異常フラグデータとを送信する送信処理Ｂを行う。ここで、送信処理Ｂを送信処理Ａと区別したのは、送信処理Ａにおいては送信される異常フラグの値が０であるのに対して、送信処理Ｂにおいては異常フラグの値が１でありからであり、送信処理Ａと送信処理Ｂとは、この点だけが異なる。

受信モジュール１が送信するデータ要求信号Ｄは、図５に示すように、所定の周期送信される単一のデータ要求信号Ｅがｍ１（ｍ２）個集まったものであり、受信モジュール１は、送信したデータ要求信号Ｅに対して、所定の時間内にセンサモジュール３からデータ送信がない場合には、再びデータ要求信号Ｅを送信し、センサモジュール３からのデータ送信を待つ。このようにして、データ要求信号Ｅの送信動作は、センサモジュール３からのデータ送信が確認されるまで継続される。したがって、データ要求信号Ｅの個数ｍ１（ｍ２）はセンサモジュールからのデータ送信の有無によって変化する。

一方、センサモジュール３が、測定処理の結果取得した測定データが正常範囲外のものであった場合に行われる送信処理Ｃは、図６に示すように、第３の周囲Ｔ３で繰り返される単一の送信処理Ｆが所定の回数Ｎ２回集まったものであり、この回数が多いほど受信モジュールによる受信の確率は増加するが、その分電池消耗も増加するので、このことを考慮して、システムとして最適な値を設定するのが好ましい。

図４は、タイヤ状態量が正常な状態のあと長く異常状態が続いた場合の信号タイミングを示したものであるが、異常状態は短期間で、すく正常状態に復帰した場合には、図７に示すように、異常となる測定データの連続回数が所定の回数Ｎ１より少ないものであっても、第２の周期Ｔ２での送信処理Ｃを中止する。そして、タイヤ状態量が再び異常状態となるまで第２の周期Ｔ２での送信処理Ｃは行わない。これは、電池の消耗を抑えるためであり、Ｎ１としては（Ｔ１/Ｔ２）以下に設定するのが好ましく、これは、これ以上にＮ１を増やしても、電池の消耗が増加するのに見合うだけの効果を期待できないからである。

なお、図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、送信タイミングが、図４（ａ）〜（ｃ）に示したものとは別の例を示す図であり、図７（ａ）は、横軸に時間に取って、センサモジュール３の測定処理のタイミングをパルスで表わし、パルスの高さを測定データの値に比例させたタイミングチャート、図７（ｂ）は、受信モジュール１がセンサモジュール３に対して、測定データの送信を要求するデータ要求信号の送信タイミングを示すタイミングチャート、そして、図７（ｃ）は、センサモジュール３が送信処理を行うタイミングを示すタイミングチャートである。

ここで、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の好適例として、Ｔ１を１０分〜１時間、Ｔ２をＴ１の１/２〜１/２０、Ｔ３を１０〜１００ｍｓとするものをあげることができる。

次に、本発明のタイヤ管理システムの変形例について説明する。上述の実施形態では、図２に示すように、受信モジュール１とそのアンテナ１ａとをセンサモジュール３のあるタイヤ近傍に配置したが、アンテナ１ａのみをタイヤＴの近傍に配置したが、図８に、変形例のタイヤ管理システム１０Ａの構成を概略配置図で示すように、受信モジュール６を中央制御モジュール５Ａ内に設けてもよく、タイヤ管理システム１０Ａは、図８に示すように、中央制御モジュール５Ａの内部に１つ以上の受信モジュール６を配置し、さらに受信モジュール６と複数のアンテナ１ａとの間にアンテナ切換手段７を配置し、アンテナ切換手段７を切り換えて受信モジュール６に接続するアンテナ１ａを選択することにより、これらのアンテナ１ａに共通な一つ以上（図示の場合は一つ）の受信モジュール６で全てのアンテナ１ａからの信号を処理するように構成されている。アンテナ切替手段７は、ワイヤリング用のリレー、あるいは、半導体スイッチ等で構成することができるが、各アンテナ１ａに常時接続したポートを受信モジュール６にハードウエアとして設け、各ポートの開放、閉止をソフトウェアで行うもので構成してもよい。受信モジュールをタイヤ近傍に配置すると、タイヤの近傍が、車両の走行に際して岩石等が頻繁に飛来する場所であるため、受信モジュールが壊れやすい。アンテナのみをタイヤ近傍に配置し、受信モジュールを岩石等が飛来しない中央制御モジュールと一体構造にすれば、受信モジュールとセンサモジュールの通信効率を犠牲にすることなく、岩石等の飛来により損傷を受ける可能性のある部品をアンテナだけに限定して、被害を最小に抑制することができる。さらに、受信モジュールと中央制御モジュールとを一体構造とすることによって、構造を簡略化することができる。

この発明は、建設車両用タイヤ管理システムだけでなく、乗用車用を含めたすべての種類のタイヤ状態情報をリアルタイムで測定するタイヤを管理するシステムに用いることができる。

センサモジュールをタイヤに取り付けた状態で示す断面図である。タイヤ管理システムの構成を示す概略配置図である。センサモジュールの処理を示すフローチャートである。タイヤ状態量が正常から異常に変化した場合の、センサモジュールおよび受信モジュールの信号出力の例を示すタイミングチャートである。図４における、信号Ｄを拡大して示すチャートである。図４における、信号Ｃを拡大して示すチャートである。タイヤ状態量が正常から異常状態をわずか経過したあと正常に復帰した場合の、センサモジュールおよび受信モジュールの信号出力の例を示すタイミングチャートである。変形例のタイヤ管理システムの構成を示す概略配置図である。

符号の説明

１受信モジュール
１ａ受信モジュールのアンテナ
３センサモジュール
３ａセンサモジュールのアンテナ
５、５Ａ中央制御モジュール
６受信モジュール
７アンテナ切換手段
１０、１０Ａタイヤ情報管理システム
Ｔタイヤ
Ｗホイール

Claims

車両に装着されたタイヤの内側に取り付けられ、タイヤ状態量を測定しこの測定データを車体側に送信するセンサモジュールと、車体側に設けられ、センサモジュールから送信された前記測定データを受信する受信モジュールとを具えたタイヤ管理システムにおいて、
受信モジュールは、第１の周期Ｔ１で、前記測定データの送信を要求するデータ要求信号をセンサモジュールに送信し、センサモジュールは、少なくとも一つのタイヤ状態量に関し、第１の周期Ｔ１よりも短い第２の周期Ｔ２で、該タイヤ状態量を測定する処理を行うよう構成され、
センサモジュールは、
前記第２の周期で行われる測定のそれぞれに対して、測定したデータが予め定められた正常範囲を外れたか否かを判定する処理を行い、
前記データが正常範囲を外れたと判定した場合には、すぐ、異常フラグを、異常状態を表わす値にセットする処理を行うとともに、このとき、正常範囲外となる測定データの連続取得回数が予め定められた整数Ｎ１以下の場合、第２の周期Ｔ２よりも短い第３の周期Ｔ３で、予め定められた回数Ｎ２だけ、直近の測定データと異常フラグのデータとを受信モジュールに送信する送信処理を行い、
前記データが正常範囲内であると判定した場合には、異常フラグを、正常状態を表わす値にセットする処理を行い、
受信モジュールからのデータ要求信号の受信を検知した時には、直ちに、直近の測定データと異常フラグのデータとを受信モジュールに送信する送信処理を行うよう構成されてなるタイヤ管理システム。
前記整数Ｎ１は、（Ｔ１/Ｔ２）より小さいものとする請求項１に記載のタイヤ管理システム。
センサモジュールは、前記正常範囲を定める限界値を格納するＲＯＭを具えてなる請求項１もしくは２に記載のタイヤ管理システム。
受信モジュールは、センサモジュールから受信した信号において異常フラグの値が異常状態を表わすものである場合には、次回のセンサモジュールへのデータ要求信号の発信を前記第１の周期よりも短い周期で発信するよう構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ管理システム。