JP2006160189A - タイヤ情報管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】センサモジュールと受信モジュールとの間のデータの受信確率を高めるとともに、受信モジュールが故障した時でも、システムを変更することなく、測定データの送受信ができるタイヤ情報管理システムを提供する。
【解決手段】受信モジュール１は、受信信号強度測定手段１２を備えて、センサモジュール３からのデータ信号の受信信号強度を測定する。中央制御モジュール５は、センサモジュール３毎に受信モジュール１で測定されたアンテナ２からのデータ信号の受信信号強度値を比較し、データの送受信が可能な受信モジュール１の中で最大の受信信号強度が得られるアンテナに対応する受信モジュール１を選択してセンサモジュール３からのデータの取得を要求する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤに装着され、タイヤ内圧を含むタイヤの状態を検出する複数のセンサモジュールと、これらのセンサモジュールからのデータを取得する受信モジュールと、受信モジュールにセンサモジュールからのデータ取得を指令する中央制御モジュールと、を備えるタイヤ情報管理システムに関するものである。

建設用車両等の運行中の車両のタイヤの管理を行うため、タイヤの温度や圧力を測定するセンサモジュールをタイヤの内面に取り付け、このセンサモジュールから送信された測定データ等を含む無線信号を受信モジュールが受信して、この信号を複数の車両を管理する車両運行管理センタに送信し、もし故障を起こす危険な状況となった場合に、車両運行管理センタから運転者に適切な処置を指示するタイヤ情報管理システムが提案されている（例えば、特許文献１）。

そして、このシステムには各タイヤ内に装着されるセンサモジュールにそれぞれ対応する受信モジュールが車両に取り付けられていて、この受信モジュールにて処理された信号は、一旦この車両の中央制御モジュールに集められ、この中央制御モジュールから電波で車両運行管理センタに送信される。
特開平１０−１０４１０３号公報

上述した従来のタイヤ情報管理システムでは、受信モジュールは、それぞれ各タイヤのセンサモジュールの近傍に配置されており、センサモジュールから送信された信号は、一般的に、このセンサモジュールに最も近い位置が最も大きい受信信号強度を示すため、このセンサモジュールとこれに最も近い受信モジュールとを固定的に対応させて、これらのモジュール間でデータの送受信を行っているが、車両の下部には、オイルタンクやマフラー等の構造物があり、これらの構造物により電波の進む方向が乱されるため、必ずしもセンサモジュールに最も近い受信モジュールとの組合せの時に受信信号強度が最も大きいとは限らず、しばしばデータ受信不能となる場合があった。

また、センサモジュールと受信モジュールとを固定的に対応させた場合には、車両サイズにより受信モジュールの数が変化した時や、故障によりセンサモジュールと通信ができなくなった場合には、改めて受信モジュールの対応付けを行うシステム変更の作業が必要となり、この作業に多大な時間を費やし、コスト増に繋がっていた。

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、その目的は、センサモジュールと受信モジュールとの間のデータの受信確率を高めるとともに、車両サイズにより受信モジュールの搭載台数が変化した時や、受信モジュールが故障した時でも、システムを変更することなく、測定データの送受信ができるタイヤ情報管理システムを提供することにある。

本発明は、それぞれのタイヤ内に取り付けられたセンサモジュールと、これらのセンサモジュールからのデータを受信するアンテナと、アンテナに接続されセンサモジュールからのデータを取得する受信モジュールと、受信モジュールにセンサモジュールからのデータの取得を指令する中央制御モジュールとを備えるタイヤ情報管理システムにおいて、受信モジュールは、アンテナで受信したセンサモジュールから送信されるデータ信号の受信信号強度を測定する受信信号強度測定手段を備え、中央制御モジュールは、全てのセンサモジュールとアンテナとの組合せに対する受信信号強度を取得する受信信号強度取得制御手段と、センサモジュール毎に、各受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号の受信信号強度を表す信号強度テーブルを作成して保存する信号強度テーブル作成手段と、信号強度テーブルを参照して、センサモジュール毎にアンテナからのデータ信号の受信信号強度値を比較してデータ信号の送受信が可能なアンテナの中で最大の受信信号強度が得られる位置に配置されたアンテナを選択して、これに対応する受信モジュールにセンサモジュールからのデータの取得を要求するデータ取得要求手段とを備えることを特徴とする。

受信モジュールは、中央制御モジュールと一体構造とされていることが好ましく、また、中央制御モジュールは、内部に受信モジュールを配置し、さらに受信モジュールとアンテナとの間にアンテナ切換手段を配置し、アンテナ切換装手段を切り換えて受信モジュールとアンテナとを接続することが好ましい。

本発明のタイヤ情報管理システムによれば、受信信号強度を測定し、センサモジュールとデータの送受信が可能な受信モジュールの中で最も受信信号強度の大きい場所に配置されたアンテナに対応する受信モジュールを用いてデータの送受信を行うようにしたのでデータの受信確率を向上させることができる。

また、一定周期で、センサモジュールとデータの送受信が可能な受信モジュールの中で最も受信信号強度の大きい場所に配置されたアンテナに対応する受信モジュールを用いてデータの送受信を行うようにしたので、受信モジュールが故障しても、また、受信モジュールの搭載台数に変更があっても、システムを変更することなく中央制御モジュールを共通化することができ、コストを低減することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のタイヤ情報管理システムの実施の形態を示すブロック図である。図１において、タイヤ情報管理システム１０は、車両６のそれぞれのタイヤ４内に取り付けられたセンサモジュール３（ＳＭ１〜ＳＭ６）と、センサモジュール３（ＳＭ１〜ＳＭ６）からの温度や圧力のデータを含む無線信号を受信するアンテナと、このアンテナに接続されセンサモジュール３（ＳＭ１〜ＳＭ６）からのデータを取得する受信モジュール１（ＲＭ１〜ＲＭ４）と、それぞれの受信モジュール１からの信号を集める中央制御モジュール５と、中央制御モジュール５から無線で送信される信号を受信してタイヤの走行状況を監視する車両運行管理センタ７から構成されている。

中央制御モジュール５には、受信モジュール１（ＲＭ１〜ＲＭ４）が接続されている。また、センサモジュール３（ＳＭ１）の近傍には受信モジュール１（ＲＭ１）と受信モジュール１（ＲＭ１）に接続されたアンテナ２が配置され、センサモジュール３（ＳＭ２）の近傍には受信モジュール１（ＲＭ２）と受信モジュール１（ＲＭ２）に接続されたアンテナ２が配置され、センサモジュール３（ＳＭ３，ＳＭ４）の近傍には受信モジュール１（ＲＭ３）と受信モジュール１（ＲＭ３）に接続されたアンテナ２が配置され、センサモジュール３（ＳＭ５，ＳＭ６）の近傍には受信モジュール１（ＲＭ４）と受信モジュール１（ＲＭ４）に接続されたアンテナ２が配置されている。

また、受信モジュール１（ＲＭ１〜ＲＭ４）は、それぞれセンサモジュール３（ＳＭ１〜ＳＭ６）から送信される無線信号の受信信号強度を測定するＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）回路からなる受信信号強度測定手段１２を備えている。

また、中央制御モジュール５は、車両６に取り付けられたすべてのセンサモジュール３（ＳＭ１〜ＳＭ６）に命令により温度や圧力の測定データ等を含むデータ信号を送信させ、受信モジュール１（ＲＭ１〜ＲＭ４）に対して、各センサモジュール３から送信されるデータ信号に対する受信信号強度の測定および測定結果の送信を行わせて、全てのセンサモジュールとアンテナとの組合せに対する受信信号強度を取得する受信信号強度取得制御手段１４と、受信信号強度取得制御手段１４から受信信号強度を取得して、センサモジュール毎に、各受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号の受信信号強度を表す信号強度テーブルを作成し、作成した信号強度テーブルを記憶手段２０に保存する信号強度テーブル作成手段１６と、記憶手段２０に保存された信号強度テーブルを参照して、センサモジュール毎にアンテナからのデータ信号の受信信号強度値を比較し、比較の結果、センサモジュールとデータ信号の送受信が可能なアンテナの中で最も大きい受信信号強度値が得られるアンテナを選択して、これに対応する受信モジュールにセンサモジュールからの温度や圧力の測定データ等の取得を要求するデータ取得要求手段１８とを備える。なお、これらの手段は、ＣＰＵ、メモリおよびメモリに格納されたプログラム等で構成される。

次に、エンジンのイグニッション信号に基づいて処理を開始する、上記の受信信号強度取得制御手段１４の処理ルーチンを、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。ここで、センサモジュール３はｍ個あり、それぞれのセンサモジュールにはモジュール番号ｉが順に１〜ｍまで付され、また、受信モジュール１はｎ個あり、それぞれの受信モジュールには、モジュール番号ｋが順に１〜ｎまで付けられている。また、モジュール番号ｉのセンサモジュールから送信されたデータ信号をモジュール番号ｋの受信モジュールが受信したときの受信信号強度をＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）とする。

この処理ルーチンは、まず初期化を行い、モジュール番号ｉ、モジュール番号ｋをそれぞれ１にセットするとともに、すべてのｉとｋとに対してＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）をゼロにセットする（ステップ１）。次に、受信信号強度取得制御手段１４は、モジュール番号１のセンサモジュールの近傍に位置するアンテナに対応する受信モジュールを介してモジュール番号１のセンサモジュールに対して、温度や圧力の測定データ等を含むデータ信号を送信させる命令を出力し、モジュール番号１の受信モジュールに対して、モジュール番号１のセンサモジュールから送信されるデータ信号のＲＳＳＩ（１、１）を取得する命令を出力する（ステップ２）。

モジュール番号１の受信モジュールは、アンテナを介してモジュール番号１のセンサモジュールからのデータ信号を取得し、受信モジュールの内部に備える受信信号強度測定手段１２を用いてこのデータ信号のＲＳＳＩ（１、１）を測定し、これを中央制御モジュール５の受信信号強度取得制御手段１４に出力するので、これを入力した受信信号強度取得制御手段１４は、取得したＲＳＳＩ（１、１）を、信号強度テーブル作成手段１６により、センサモジュール毎に、各受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）を表す信号強度テーブルに保存させる（ステップ４）。ただし、受信信号強度取得制御手段１４は、ステップ４に先だって、所定時間内の受信モジュールからの応答の有無を判定するステップ３の処理を行い、応答がない場合には、再度、ＲＳＳＩ（１、１）を取得するステップ２の処理を行う。そして、所定回数ステップ２の処理を繰り返しても受信モジュールから応答がない場合は、モジュール番号１の受信モジュールが故障である旨の信号を車両運行管理センタ７に出力して故障表示等の処理をこれに行わせることができる。また、センサモジュールと受信モジュールとの位置関係から、受信モジュールへセンサモジュールからの応答がない場合もあり、この場合は、受信信号強度取得制御手段１４は、センサモジュールからの応答がない旨の信号を受信モジュールから受け取ると、この信号を車両運行管理センタ７に出力し、その旨の表示を行わせることができる。

取得したＲＳＳＩ（１、１）を保存するステップ４の処理で、モジュール番号１のセンサモジュールに対するモジュール番号１の受信モジュールの処理は終了し、次に、ステップ５およびステップ６にしたがって、センサモジュールのモジュール番号ｉを１としたまま、受信モジュールのモジュール番号ｋを１だけ増加させ、次の受信モジュールに対して同様の操作を行い、ＲＳＳＩ（１、２）を得る。モジュール番号１のセンサモジュールに対する全部の受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（１、ｋ）を取得したあと、ステップ７およびステップ８にしたがって、次のセンサモジュールに対して同様の処理を行い、ＲＳＳＩ（２、ｋ）を得る。

このようにして、受信信号強度取得制御手段１４は、すべてのセンサモジュールとアンテナとの組み合わせに対するＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）を取得し、信号強度テーブル作成手段１６に、センサモジュール毎の、各受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）を表す信号強度テーブルを作成させ、作成した信号強度テーブルを記憶手段２０に保存させて処理を終了する。図３および図４に、記憶手段２０に保存された信号強度テーブルの例を示す。図３および図４は、センサモジュール（ＳＭ１〜ＳＭ６）毎の受信モジュール（ＲＭ１〜ＲＭ４）で測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（ｉ、ｋ）を表している。単位はＶである。

次に、上記のデータ取得要求手段１８の処理ルーチンを、図５のフローチャートを用いて説明する。データ取得要求手段１８は、一定の周期で、各センサモジュールからセンサモジュールが取り付けられているタイヤに関する、タイヤの温度や圧力の測定データ等を取得する処理を行うが、この一巡の処理ルーチンの作動は次のとおりである。

まず、受信モジュールにセンサモジュールからの温度や圧力の測定データ等の取得を要求する周期割り込みがあると、データ取得要求手段１８は、初期条件としてセンサモジュールのモジュール番号ｉを１に、変数ｌをｎに設定する（ステップ１１）。

次に、データ取得要求手段１８は、記憶手段２０に保存された信号強度テーブルを参照して、モジュール番号１のセンサモジュールに対する受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（１、ｋ）を比較し、比較の結果、最大のＲＳＳＩの値を与える受信モジュールを選択する（ステップ１２）。

次に、モジュール番号１のセンサモジュールから温度や圧力の測定データを取得するために、モジュール番号１のセンサモジュールと最大のＲＳＳＩ値を与えるアンテナに対応する受信モジュールとの間でデータの送受信を行う（ステップ１３）。データの送受信は次のようにして行われる。最大のＲＳＳＩ値を与えるアンテナに対応する受信モジュールに、モジュール番号１のセンサモジュールからのデータ取得を命令する信号を出力する。データ取得を命じられた受信モジュールは、この信号を変調して、受信モジュールに接続されたアンテナからセンサモジュールに送信し、センサモジュールは、データ送信を命令する信号を受信し、タイヤの温度や圧力の測定データを含むデータ信号を送信する。この信号は、データ取得を命じられた受信モジュールに接続されたアンテナで受信することができ、この信号を入力した受信モジュールは、復調処理によりタイヤに関するデータを抽出し、このデータを中央制御モジュールに出力する。

次に、所定時間内、例えば１０秒内にモジュール番号１のセンサモジュールと受信モジュールとの間でデータの送受信ができたかを判断し（ステップ１４）、所定時間内にデータの送受信ができないときは、変数ｌから１を減じ（ステップ１５）、変数ｌが０か否かを判断する（ステップ１６）。ステップ１６は、モジュール番号１のセンサモジュールと全ての受信モジュールとの間でデータの送受信を試みたかどうかを判断する処理である。

変数ｌが０でないとき、すなわち全ての受信モジュールとの間でデータの送受信を試みていないときは、データ取得要求手段１８は、記憶手段２０に保存された信号強度テーブルを参照して、モジュール番号１のセンサモジュールに対する受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号のＲＳＳＩ（１、ｋ）を比較し、比較の結果、最大のＲＳＳＩ値を与えるアンテナに対応する受信モジュールを除いた受信モジュールの中で、最大のＲＳＳＩ値を与えるアンテナに対応する受信モジュールを選択し（ステップ１７）、ステップ１３に戻る。

例えば、図３の信号強度テーブルが得られた場合、センサモジュール３（ＳＭ６）は、受信モジュール１（ＲＭ４）に接続されたアンテナとの組合せの時に最大のＲＳＳＩ値２．０８Ｖを与えるので、ステップ１２において、センサモジュール３（ＳＭ６）に対して受信モジュール１（ＲＭ４）が選択される。所定時間内にセンサモジュール３（ＳＭ６）と受信モジュール１（ＲＭ４）との間でデータの送受信ができないときは、センサモジュール３（ＳＭ６）は、受信モジュール１（ＲＭ２）に接続されたアンテナとの組合せの時に次に大きいＲＳＳＩ値２．００Ｖを与えるので、ステップ１７において、センサモジュール３（ＳＭ６）に対して受信モジュール１（ＲＭ２）が選択される。

図４の信号強度テーブルが得られた場合、センサモジュール３（ＳＭ６）は、受信モジュール１（ＲＭ２）に接続されたアンテナとの組合せの時に最大のＲＳＳＩ値２．００Ｖを与えるので、ステップ１２において、センサモジュール３（ＳＭ６）に対して受信モジュール１（ＲＭ２）が選択される。所定時間内にセンサモジュール３（ＳＭ６）と受信モジュール１（ＲＭ２）との間でデータの送受信ができないときは、センサモジュール３（ＳＭ６）は、受信モジュール１（ＲＭ４）に接続されたアンテナとの組合せの時に次に大きいＲＳＳＩ値１．９７Ｖを与えるので、ステップ１７において、センサモジュール３（ＳＭ６）に対して受信モジュール１（ＲＭ４）が選択される。

ステップ１４で、所定時間内にモジュール番号１のセンサモジュールと上記受信モジュールとの間でデータの送受信ができたとき、およびステップ１６で、モジュール番号１のセンサモジュールと全ての受信モジュールとの間でデータの送受信を試みたとき（ｌ＝０のとき）は、センサモジュールのモジュール番号ｉを１だけ増加させる（ステップ１８）。

次に、センサモジュールのモジュール番号ｉがｍより大きい（ｉ＞ｍ）かどうかを判断する（ステップ１９）。モジュール番号ｉがｍより大きくなければ全てのセンサモジュールとデータの送受信を行っていないので、ステップ１２に戻り、モジュール番号ｉがｍより大きいならば、全てのセンサモジュールとデータの送受信を行っているので処理ルーチンを終了する。

このようにして、データの送受信が可能な受信モジュールの中で最も受信信号強度の大きい場所に配置されたアンテナに対応する受信モジュールを用いて、全てのセンサモジュールからデータを取得することができ、中央制御モジュール５に集められたデータは、タイヤの走行状態を監視する車両運行管理センタ７に送信される。

上述のように、このタイヤ情報管理システムは、データの送受信が可能な受信モジュールの中で最も受信信号強度の大きい場所に配置されたアンテナに対応する受信モジュールを用いてセンサモジュールとデータの送受信を行うようにしたので、データの受信確率を向上させることができる。

また、一定周期で、データの送受信が可能な受信モジュールの中で最も受信信号強度の大きい場所に配置されたアンテナに対応する受信モジュールを用いてセンサモジュールとデータの送受信を行うようにしたので、受信モジュールが故障しても、また、受信モジュールの搭載台数に変更があっても、システムを変更することなく中央制御モジュールを共通化することができ、コストを低減することができる。

なお、上述した実施の形態では、受信モジュール本体とアンテナとを分離した構成の場合について説明したが、本発明は、受信モジュール本体とアンテナとを一体とした構成の場合についても適用できることは言うまでもない。

また、上述した実施の形態では、受信モジュールは、センサモジュールから送信される温度や圧力の測定データ等を含むデータ信号を用いて受信信号強度を測定したが、センサモジュールから送信されるデータ信号の受信信号強度を測定することに代えて、センサモジュールから、受信信号強度を測定するための所定の基準信号を発信させて、この基準信号の受信信号強度を測定するようにしてもよい。

次に、本発明のタイヤ情報管理システムの変形例について説明する。上述の実施の形態では、受信モジュールとアンテナをセンサモジュールのあるタイヤ近傍に配置したが、アンテナ２のみをタイヤ近傍に配置し、受信モジュール８を中央制御モジュール５と一体構造とするようにしても良い。図６では、中央制御モジュールは、内部に１つ以上の受信モジュール８を配置し、さらに受信モジュール８とアンテナ２との間にアンテナ切換手段９を配置し、アンテナ切換手段９を切り換えて受信モジュール８とアンテナ２とを接続して１つ以上の受信モジュールで全てのアンテナからのデータ信号の受信信号強度を測定する。アンテナ切替手段９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２に常時接続したポートを受信モジュール８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。

本発明のタイヤ情報管理システムの実施の形態を示すブロック図である。 受信信号強度取得制御手段の処理ルーチンを示すフローチャートである。 記憶手段に保存される信号強度テーブルの例を示す図である。 記憶手段に保存される信号強度テーブルの例を示す図である。 受信モジュール選択手段の処理ルーチンを示すフローチャートである。 アンテナのみをタイヤ近傍に配置し、受信モジュールを中央制御モジュールと一体構造としたタイヤ情報管理システムを示すブロック図である。

符号の説明

１，８ 受信モジュール
２ アンテナ
３ センサモジュール
４ タイヤ
５ 中央制御モジュール
６ 車両
７ 車両運行管理センタ
９ アンテナ切換手段
１０ タイヤ情報管理システム
１２ 受信信号強度測定手段
１４ 受信信号強度取得制御手段
１６ 信号強度テーブル作成手段
１８ データ取得要求手段
２０ 記憶手段

Claims (3)

1. それぞれのタイヤ内に取り付けられたセンサモジュールと、これらのセンサモジュールからのデータを受信するアンテナと、アンテナに接続されセンサモジュールからのデータを取得する受信モジュールと、受信モジュールにセンサモジュールからのデータの取得を指令する中央制御モジュールとを備えるタイヤ情報管理システムにおいて、
   前記受信モジュールは、前記アンテナで受信した前記センサモジュールから送信されるデータ信号の受信信号強度を測定する受信信号強度測定手段を備え、
   前記中央制御モジュールは、全てのセンサモジュールと前記アンテナとの組合せに対する受信信号強度を取得する受信信号強度取得制御手段と、センサモジュール毎に、各受信モジュールで測定されたアンテナからのデータ信号の受信信号強度を表す信号強度テーブルを作成して保存する信号強度テーブル作成手段と、前記信号強度テーブルを参照して、センサモジュール毎にアンテナからのデータ信号の受信信号強度値を比較してデータ信号の送受信が可能なアンテナの中で最大の受信信号強度が得られる位置に配置されたアンテナを選択して、これに対応する受信モジュールにセンサモジュールからのデータの取得を要求するデータ取得要求手段とを備えることを特徴とするタイヤ情報管理システム。
2. 前記受信モジュールは、前記中央制御モジュールと一体構造とされていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ情報管理システム。
3. 前記中央制御モジュールは、内部に前記受信モジュールを配置し、さらに前記受信モジュールと前記アンテナとの間にアンテナ切換手段を配置し、アンテナ切換装手段を切り換えて前記受信モジュールと前記アンテナとを接続することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ情報管理システム。

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