(57)【要約】【課題】電池電圧が低下した時にも動作可能電圧を維持し、データの確実な送信動作を行うことができるタイヤ状態監視装置を提供する。【解決手段】送信機３において、電圧センサ３２は電池３７の電圧を計測する。送信電力制御回路３４は、センサ３０，３１にてタイヤの状態を計測した後においてタイヤ状態のデータを送信する際に、電池３７からの電力供給を徐々に増加させて電池電圧が送信機３の最低動作電圧に近づいたときには電池３７からの電力供給を制限する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）のタイヤ（２）毎に送信機（３）が設けられるとともに、車両（１）の車体に受信機（４）が設けられ、電池（３７）により駆動する前記送信機（３）において、タイヤ状態計測器（３０，３１）によりタイヤ（２）の状態を計測してデータを無線にて送信し、受信機（４）において当該データを受信してタイヤ（２）の状態を知らせるタイヤ状態監視装置であって、
前記送信機（３）に設けられ、電池（３７）の電圧を計測する電池電圧計測手段（３２）と、
前記送信機（３）に設けられ、前記タイヤ状態計測器（３０，３１）にてタイヤ（２）の状態を計測した後においてタイヤ状態のデータを送信する際に、電池（３７）からの電力供給を徐々に増加させて前記電池電圧計測手段（３２）による電池電圧が送信機（３）の最低動作電圧（Ｖ１）に近づいたときには電池（３７）からの電力供給を制限する電力制御手段（３４）と、
を備えたことを特徴とするタイヤ状態監視装置。
【請求項２】
前記電池（３７）からの電力供給を制限する際に、その時の電池電圧のデータを送信する送信制御手段（３３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に設けられたタイヤの状態を車室内で確認するために、無線方式のタイヤ状態監視装置が用いられている。この装置は、各タイヤのホイールに送信機が装着され、各タイヤの空気圧や温度等の状態を計測して、計測されたタイヤ状態を示すデータを無線で送信する。一方、車両の車体には、受信機が設けられ、送信機からのデータを受信して、受信データから必要な情報を取り出し、該情報を車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。
【０００３】
前述の送信機の構成例を図６に示す。図６において、送信機１００は圧力センサ１０１と温度センサ１０２と電圧センサ１０３と送信コントローラ１０４と送信回路１０５とアンテナ１０６からなる。これらの各機器は電池１０７を駆動源としている。圧力センサ１０１はタイヤの内部空気圧を計測し、温度センサ１０２はタイヤの内部温度を計測し、電圧センサ１０３は電池１０７の電圧を計測する。送信コントローラ１０４は、圧力データと温度データと電圧データを送信回路１０５とアンテナ１０６を介して無線送信する。このように、送信機１００において電池電圧をモニタして当該電池電圧データを送信する。受信機においては電池電圧を表示する。これにより、乗員は電池電圧を知ることができる。
【０００４】
つまり、送信機１００は電池１０７によって駆動され、電池１０７が寿命に達すると送信機１００は作動不能になる。そのため、各送信機１００に設けられた電池１０７の寿命を車室内で確認できるようにする必要がある。そこで、監視装置では、各送信機１００は、電池電圧を示すデータを、タイヤ状態を示すデータと共に送信する。受信機は、受信データによって示される電池電圧が予め定められた判定値以下の場合には、電池が寿命に達したと判定し、判定結果を例えば表示器に表示させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、送信機１００の電池電圧が一旦低下し、送信機１００の最低作動電圧以下になってしまうと、その動作は不安定となり送信データの内容は保証できないものとなってしまう。さらに、送信データが送信されるたびに、電池電圧が低下し、不安定な動作を繰り返しながら電池を消耗し、急激に送信機１００から送られるデータの信頼性を低下させてしまっていた。電池電圧が低下したとき、送信データ中の電圧情報により受信機では電池寿命を表示して早期交換の必要性を利用者（乗員）に知らせることができる送信機としては根本的な問題解決の方法ではなかった。
【０００６】
送信機１００の電源としての電池１０７は、その使用環境によって大きく電圧が変動する。通常の温度２０℃前後では、送信機の動作電圧以上（例えば２Ｖ以上）を維持できるが、−４０℃のような極低温になると電池内部の化学反応が抑制されてしまうため送信時の大きな電流を必要とする時には送信機の最低動作電圧を維持できなくなり、時には送信動作を止めてしまうおそれがある。この時にさらにデータを送信しようとすると電池１０７の電圧が低下し、電池１０７を消耗するのみで、悪循環を繰り返し無駄に電力を消費してしまう。電池１０７の周囲環境が変化し温度が上昇し、送信機１００が動作可能な電圧になったときには、既に多くの無駄な電池電流を消費し、電池１０７の寿命が低下してしまうという根元的な問題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、電池電圧が低下した時にも動作可能電圧を維持し、データの確実な送信動作を行うことができるタイヤ状態監視装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、電力制御手段は、タイヤ状態計測器にてタイヤの状態を計測した後においてタイヤ状態のデータを送信する際に、電池からの電力供給を徐々に増加させて電池電圧計測手段による電池電圧が送信機の最低動作電圧に近づいたときには電池からの電力供給を制限する。
【０００９】
よって、データ送信時には、電池電圧をモニタしながら電池からの電力供給を徐々に増加させ、最低動作電圧に近づいたときには電池からの電力供給を制限することにより、電池電圧が低下した時にも動作可能電圧を維持し、データの確実な送信動作を行うことができる。
【００１０】
従来、電池は使用環境によって電圧が大きく変動し、低温時において送信する場合には送信機の最低動作電圧を確保しにくい状況になり、送信動作が停止してしまう可能性がある。これに対し請求項１に記載の発明においては、電池からの電力供給を制限することにより動作可能電圧を維持してデータの確実な送信動作を行うことができる。
【００１１】
さらに、従来において、周囲環境が変化し温度が上昇し、動作可能な電池電圧となった時には既に多くの無駄な電池使用より電池寿命が低下してしまう。これに対し請求項１に記載の発明では、上述したように無駄な電池使用を回避することができ、周囲環境が変化し温度が上昇して動作可能な電池電圧となった時には寿命が低下していない状態の電池を用いてデータ送信することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、電池電圧が最低動作電圧に近づいたときにその時の電池電圧のデータを送信することで、利用者は電池電圧が低下したことを知ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図５に従って説明する。図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つのタイヤ２にそれぞれ装着される４つの送信機３と、車両１の車体に設けられる１つの受信機４とを備える。各送信機３は、対応するタイヤ２の内部に配置されるように、タイヤ２が装着されたホイールに対して固定される。各送信機３は、対応するタイヤ２の状態、すなわち内部空気圧及び内部温度を検出して、その検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号を無線送信する。受信機４は、各送信機３から無線送信された信号を受信して、その受信信号を処理する。
【００１４】
図２には、送信機３のブロック図を示す。また、図３には、受信機４のブロック図を示す。
まず、図２の送信機３について説明する。
【００１５】
図２において、各送信機３は、圧力センサ３０と温度センサ３１と電圧センサ３２と送信コントローラ３３と送信電力制御回路３４と送信回路３５とアンテナ３６を備えている。これら各機器は電池３７を駆動源としており、送信コントローラ３３や送信回路３５や各センサ３０，３１，３２等は電池３７にて駆動する。送信コントローラ３３は、マイクロコンピュータ等よりなり、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオンリメモリ（ＲＯＭ）を含む。送信コントローラ３３には、予め固有の識別情報（ＩＤコード）が登録されている。ＩＤコードは、車両１に設けられる４つの送信機３を受信機４において識別するために使用される。
【００１６】
圧力センサ３０は、タイヤ２の内部空気圧を計測して、その計測によって得られた圧力データを送信コントローラ３３に出力する。温度センサ３１は、タイヤ２の内部温度を計測して、その計測によって得られた温度データを送信コントローラ３３に出力する。電池電圧計測手段としての電圧センサ３２は、電池３７の電圧を計測して、その計測によって得られた電圧データを送信コントローラ３３に出力する。
【００１７】
送信コントローラ３３は、圧力データと温度データと電圧データとＩＤコードとを含むデータを、送信電力制御回路３４を介して送信回路３５に出力する。
電力制御手段としての送信電力制御回路３４は、電圧センサ３２の信号により電池３７の電圧の状態を監視し、必要ならば、電池３７からの電力供給を制限する。
【００１８】
送信回路３５は、送信コントローラ３３から送られてきたデータを符号化及び変調した後、そのデータを含む信号をアンテナ３６を介して無線送信する。
図４は、各送信機３から送信される信号の構成を例示するものである。図４に示すように、送信信号は連続する第１〜第３データフレームを含む。各データフレームは、６種類のデータ、すなわち同期データ、ＩＤコード、圧力データ、温度データ、電圧データ及び誤り検出コードを含む。同期データは対応するデータフレームの先頭を示すものであり、ＩＤコードは送信機毎に付与された固有の識別情報である。圧力データ及び温度データはそれぞれタイヤの内部空気圧及び内部温度を示すものであり、電圧データは送信機の電源である電池３７の電圧値を示すものである。誤り検出コードは、対応するデータフレーム中にエラーが存在するか否かを受信機４に判定させるためのものである。なお、第１〜第３データフレームは全て同じものである。すなわち、各送信機は、１回の送信動作の間において、上記した６種類のデータを含むデータフレームを、３回連続して送信する。
【００１９】
図３の受信機４について説明する。
受信機４は、アンテナ４０と受信回路４１と受信コントローラ４２と表示器４３と警報器４４を備えている。これら各機器は、車両１に搭載されたバッテリ（図示せず）によって駆動する。受信コントローラ４２は、マイクロコンピュータ等よりなり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを含む。
【００２０】
受信回路４１は、各送信機３からの送信信号を、アンテナ４０を介して受信する。そして、受信回路４１は、受信信号を復調及び復号することによって得られたデータを、受信コントローラ４２に送る。受信コントローラ４２は、受信回路４１からのデータに基づき、発信元の送信機３に対応するタイヤ２の内部空気圧及び内部温度を把握するとともに、発信元の送信機３に設けられた電池３７の電圧を把握する。
【００２１】
受信コントローラ４２はまた、空気圧／温度に関する情報及び電池３７の電圧に関する情報等を表示器４３に表示させる。表示器４３は、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。受信コントローラ４２はさらに、空気圧／温度の異常や電池３７の電圧の異常を警報器４４にて報知させる。警報器４４としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。勿論、空気圧／温度の異常や電池電圧の異常を表示器４３に表示させてもよい。
【００２２】
次に、上記のように構成されたタイヤ状態監視装置の作用、特に、図２の送信機３において送信電力制御回路３４によって実行される送信電力制御処理について、図５に従って説明する。
【００２３】
図５は、送信機３がデータを送信する際の消費電流及び電池３７の電圧の変化を経時的に表したものである。送信機３は、一定間隔（例えば１分間隔）で送信動作を繰り返すが、その送信動作の度に、図５のｔ１〜ｔ５の期間に示した処理を実行する。
【００２４】
ここで、電池３７の電圧に関して、放電量が増大するほど、電池３７の電圧は低下する。また、周囲の温度が低いほど電池３７の電圧は低下する。
図５のｔ１〜ｔ２の期間では、計測動作を行う。すなわち、送信コントローラ３３は、圧力センサ３０、温度センサ３１、電圧センサ３２を作動させて、タイヤ２の状態のデータを取得する。この時、各センサを動作させるために、電池３７の電力が消費される。すなわち、消費電流が増加する（例えば１ｍＡ）。消費電流の増加に伴い、電池３７の電圧は降下する。
【００２５】
次に、図５のｔ２〜ｔ３の期間においては、送信コントローラ３３内部において、ｔ１〜ｔ２の期間で得られたデータを図４に示した、データフレームを構築するマイコン処理動作を行う。この時も、ｔ１〜ｔ２の期間の計測動作よりは微弱ではあるが、電池３７の電力が消費される。その消費に伴い、電池３７の電圧は電力を消費しないときに比べて降下する。
【００２６】
続いて、図５のｔ３〜ｔ４の期間では、送信電力制御回路３４が送信回路３５を動作させ、送信出力設定処理を行う。図５のｔ１〜ｔ５の期間での一連の動作の中で、ｔ４〜ｔ５の期間において行われる送信動作が電池３７の消費電力が一番大きくなる。つまり、電池３７の電圧の降下も一番大きい。この時、電池３７の電圧が、送信機３の最低動作電圧Ｖ１を下回るようなことがあると、送信機３の動作が不安定となってしまう。また、更に送信動作を続けようとすると、電池３７の電力を無駄に消費することとなってしまう。そこで、ｔ３〜ｔ４の期間において、送信出力を制限する処理を行う。
【００２７】
具体的には、まず、ｔ３のタイミングにおいて、送信電力制御回路３４は送信回路３５の駆動を開始する。最初の段階では、弱い出力で送信回路３５を駆動する。そして徐々に出力を増加させる。この時、送信電力制御回路３４は、電圧センサ３２からの信号をモニタしながら出力を増加させる。消費電流の増加に伴ない電池３７の電圧は低下する。そして、電圧センサ３２により求めた電池電圧が、送信機３の最低動作電圧Ｖ１に近づいたところで、出力の増加をやめ、一定の出力とする（図５のｔ４のタイミング）。また、ｔ４のタイミングにおいて、電池３７の電圧が送信機３の最低動作電圧Ｖ１になったことを示すデータを送信コントローラ３３に記憶させる（電池電圧データの設定動作を行う）。
【００２８】
図５のｔ４〜ｔ５の期間では、最低動作電圧Ｖ１の状態を維持している。また、ｔ４〜ｔ５の期間において、送信回路３５によって送信動作が行われる。すなわち、ｔ２〜ｔ３の期間で生成された、図４に示したデータフレームをアンテナ３６から送信する。図４に示したように、データフレームは第１データフレームから第３データフレームからなり、同じデータを３回送信する。このようにすることにより、受信機４での受信確率を上げることができる。つまり、ｔ４のタイミングで行われたデータ設定による電池電圧データは、ｔ４〜ｔ５の期間（最低動作電圧Ｖ１に保持している期間）において送信される。
【００２９】
ｔ３〜ｔ４の期間の送信出力設定処理は、出力を所定値（所定電流）になるまで増加させていっても、電池３７の電圧が送信機３の最低動作電圧Ｖ１より下回ることがない場合は（例えば、電池３７の周辺の温度が適切な温度であり、電池３７が、まだあまり消費されていない場合）、送信回路３５は規定の出力で（例えば１２ｍＡ）で送信動作を行う。また、電池３７の電圧がＶ１より下回ったことを示す電池電圧データ設定処理は行われない。
【００３０】
つまり、送信電力制御回路３４は、電池３７からの電力供給を徐々に増加させても電圧センサ３２による電池電圧が送信機３の最低動作電圧Ｖ１に近づかないときには電池３７からの電力供給を制限せずに規定の出力で送信動作を行う。このようにすると電池電圧に余裕があるときには規定の出力で送信動作を行うので、送信する電波を強くでき、受信機４での受信確率を向上させることができる。
【００３１】
このように、送信機３は消費電流が多く電圧低下の問題があるが、本装置では、送信時に電池電圧をモニタしながら出力を上げていくため動作停止が予想される送信時でも最低動作電圧以下になることがない。また、最低動作電圧に達する時点で送信出力が維持され、また、電池電圧データとして送信しているため確実に送信機３の状態を知ることができ、この期間中は送信機３が最低動作電圧を維持していることからその動作は保証される。送信電波が弱くなって受信はしづらくなるがデータの信頼性は保たれ、電圧低下によって不安定な動作を繰り返し、余計な送信電力を消費することも防止できる。温度が上昇して電圧が上昇してきた時には最低動作電圧に余裕がでるため支障なく動作を継続することももちろん可能であり、大きな有効性を持つ。
【００３２】
以上のように本実施形態は下記の特徴を有する。
（１）図１に示すように、車両１のタイヤ２毎に送信機３が設けられるとともに、車両１の車体に受信機４が設けられ、図２に示すように、電池３７により駆動する送信機３において、タイヤ状態計測器３０，３１によりタイヤ２の状態を計測してデータを無線にて送信し、受信機４において該データを受信してタイヤ２の状態を知らせるタイヤ状態監視装置であって、送信機３に設けられ、電池３７の電圧を計測する電池電圧計測手段３２と、送信機３に設けられ、タイヤ状態計測器３０，３１にてタイヤ２の状態を計測した後においてタイヤ状態のデータを送信する際に、電池３７からの電力供給を徐々に増加させて電池電圧計測手段３２による電池電圧が送信機３の最低動作電圧Ｖ１に近づいたときには電池３７からの電力供給を制限する電力制御手段３４とを備えた。
【００３３】
よって、データ送信時には、電池電圧をモニタしながら電池３７からの電力供給を徐々に増加させ、最低動作電圧Ｖ１に近づいたときには電池３７からの電力供給を制限することにより、電池電圧が低下した時にも最低動作電圧Ｖ１を維持し、データの確実な送信動作を行うことができる。従来、電池３７は使用環境によって電圧が大きく変動し、低温時において送信する場合には送信機の最低動作電圧を確保しにくい状況になり、送信動作が停止してしまう可能性がある。これに対し本実施形態では、電池３７からの電力供給を制限することにより動作可能電圧を維持してデータの確実な送信動作を行うことができる。さらに、従来において、周囲環境が変化し温度が上昇し、動作可能な電池電圧となった時には既に多くの無駄な電池使用より電池寿命が低下してしまう。これに対し本実施形態では、上述したように無駄な電池使用を回避することができ、周囲環境が変化し温度が上昇して動作可能な電池電圧となった時には寿命が低下していない状態の電池を用いてデータ送信することができる。
【００３４】
（２）電池３７からの電力供給を制限する際に、その時の電池電圧のデータを送信する送信制御手段３３を設けた。よって、電池電圧が最低動作電圧Ｖ１に近づいたときにその時の電池電圧のデータを送信することで、利用者は電池電圧が低下したことを知ることができる。
【００３５】
このようにして、長時間にわたって安定した動作を維持し、電池を効率的に使用し、電池消耗を抑え、長期の確実な送信動作を行って情報を与えることができるようになる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態は前記に限定されるものではなく、以下のように変更してもよい。
・本実施形態においては、図４に示すように同じデータフレームを３回連続して送信する構成としたが、この数は３回に限定されない。例えば、圧力センサ３０による検出値（タイヤ圧）が所定値以下となった場合は、受信効率を上げるために、さらに多くの回数のデータフレームを送信する構成としてもよい。
【００３７】
・車両１としては、４輪の車両に限らず、２輪の自転車やオートバイ、多輪のバスや被牽引車、またはタイヤ２を装備する産業車両（例えばフォークリフト）等に、前記実施形態を適用しても良い。
【００３８】
・車両１が停止している間は、タイヤ２内の空気圧や温度などを計測しない構成にしても良い。このように構成すれば、電池３７の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に記載する。
（１）請求項１に記載のタイヤ状態監視装置において、電力制御手段（３４）は、電池（３７）からの電力供給を徐々に増加させても電池電圧計測手段（３２）による電池電圧が送信機（３）の最低動作電圧（Ｖ１）に近づかないときには電池（３７）からの電力供給を制限せずに規定の出力で送信動作を行う。このようにすると電池電圧に余裕があるときには規定の出力で送信動作を行うので、送信する電波を強くでき、受信機４での受信確率を向上させることができる。
【００４０】
（２）請求項２に記載のタイヤ状態監視装置において、送信制御手段（３３）は電池電圧の同じデータを複数回送信する。これにより、受信機４での受信確率を上げることができる。
【００４１】
（３）特に、（１）に記載のタイヤ状態監視装置において、複数回送信する場合においてその回数を３回とする。すると、同じデータの送信回数として好ましいものとなる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電池電圧が低下した時にも動作可能電圧を維持し、データの確実な送信動作を行うことができる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるタイヤ状態監視装置を示す概略図。
【図２】監視装置における送信機を示すブロック図。
【図３】監視装置における受信機を示すブロック図。
【図４】送信データの構成を示す説明図。
【図５】送信機の動作を説明するためのタイムチャート。
【図６】従来の監視装置における送信機を示すブロック図。
【符号の説明】
１…車両、２…タイヤ、３…送信機、４…受信機、３０…圧力センサ、３１…温度センサ、３２…電圧センサ、３３…送信コントローラ、３４…送信電力制御回路、３５…送信回路、３６…アンテナ、３７…電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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