(57)【要約】【課題】高速になっても通信成功確率が低下しないタイヤ空気圧監視システムを提供する。【解決手段】送信機は、第１のパケットP1を送信開始してから間隔T1をおいて第２のパケットP2を送信する。そして第２のパケットP2を送信開始してから間隔T2をおいて第１のパケットP1を送信開始し、さらに間隔T1をおいて第２のパケットP2を送信する。タイヤが回転している間はこの送信タイミングをタイヤの回転速度に拘わらず繰り返す。第１のパケットP1は、タイヤの低速回転時に受信成功確率が高くなるパケットフォーマットにされ、第２のパケットP2は、タイヤの高速回転時に受信成功確率が高くなるパケットフォーマットにあれている。そして間隔T1,T2は、受信パケットの処理に要する時間を考慮して決められる。【選択図】図３
2007010427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内に設置された送信機からタイヤ空気圧に係る計測データをパケット化して送信しこれを車体に設置された受信機で受信し車内で監視するタイヤ空気圧監視システムにおいて、
前記送信機は、前記計測データを前記タイヤの回転速度の如何に拘わらずフォーマットの異なる第１及び第２のパケットで交互に送信する手段を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
【請求項２】
前記第１のパケットは、タイヤの低速回転時に受信成功確率が高くなるフレーム長の短いパケットフォーマットにされ、前記第２のパケットは、タイヤの高速回転時に受信成功確率が高くなるフレーム長は前記第１のパケットより長くかつ数ビットの誤り訂正能力を有するパケットフォーマットにされることを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項３】
前記送信機は、前記第１及び第２のパケットの送信順を予め規定して交互に送信することを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項４】
前記送信機が送信するパケットのフォーマット中にデータ種別を表す領域を設け、前記送信機は前記種別にデータ種を記述して送信することを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項５】
前記受信機は、車両速度を示す速度パラメータに基づいて適切なパケットを選んで受信することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項６】
前記受信機は、前記第１及び第２のパケットを同時監視し受信する機能を有することを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ空気圧監視システムに関し、より詳しくはタイヤ内に設置された送信機からタイヤ空気圧データを送信し車体に設置された受信機を介して車内で監視できるようにしたタイヤ空気圧監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タイヤ内に設置された送信機からタイヤ空気圧データを送信し車体に設置された受信機を介して車内で監視できるようにしたタイヤ空気圧監視システムが提案されている。しかし提案された従来のタイヤ空気圧監視システムにおいては、高速（例えば約100km/h〜）運転時の無線通信性能が十分でないという問題があった。これはタイヤ内から送信される無線出力の特性が一定でないため、ある領域で必ず通信できなくなるポイント（以後“NULL(ヌル)ポイント”と称する）が存在するためである。
【０００３】
このヌルポイントの影響を回避する従来方法として、送信されたデータを複数のアンテナで受信する方法が試みられていた（特許文献１参照）。しかしこの方法では受信アンテナを取り付ける場所が車両によって制限される場合には採用できないし、また、車両によって制限されないとしても受信アンテナの数を増やすことはコストアップに繋がるという問題があった。
【０００４】
またヌルポイントの影響を回避する別の従来方法として、タイヤ内に設置された送信機から短いパケットを連送して、その回数を増やすことで送信機及び受信機間の通信成功確率の向上を図る方法も試みられていた。ところでタイヤ内に設置される送信機は電池で駆動されるのが大半であり、電力の消費を考えると送信機が無線送信する回数をむやみに増やせないという事情がある。
【０００５】
またヌルポイントの影響を回避するさらに別の従来方法として、複数の通信ボーレートで送信する方法、その場合において、送信機側に速度センサを取り付け、車両速度に基づいて送信パケットを変えるなどの方法（特許文献２参照）も試みられてきたが、いずれも単一の送信パケットのみの時と比べてコストアップに繋がってしまい実用的でないという課題があった。
【特許文献１】特開２００１−５６２６３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８２３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、高速時（タイヤの高速回転時）において通信成功確率が低下する理由について説明する。図１に示すように、電池で駆動される送信機３をタイヤ１内のホイール２に取り付け、タイヤ１外の車体(図示せず)の一部に受信機４を取り付ける。受信機４にはアンテナ５が設けられている。送信機３に付随するアンテナは図示省略している。タイヤ１を回転させた場合、センサ(図示せず)で計測したタイヤ空気圧等のデータを送信機３でパケット化し送信機３から送信すると、アンテナ５を介してパケットデータは受信機４で受信される。受信機４で受信される場合の受信特性は図２に示すグラフのとおりであり、図２に示されるようにタイヤ１が１回転する間に通信できなくなる領域（NULL（ヌル）ポイント）ではパケットデータを正確に受信できなくなる。
【０００７】
送信機３からパケットデータを送信する場合、タイヤ１が高速に回転すればするほど、パケット送信中にヌルポイントにかかるケースが増えるため、結果的に無線通信成功確率が低下する。図２ではヌルポイントが１ポイント存在する例について説明したが、１つのポイントに限らず場合によっては複数ポイント存在しても構わない。
【０００８】
本発明は上記のような問題点に鑑み高速になっても通信成功確率が低下しないタイヤ空気圧監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、タイヤ内に設置された送信機からタイヤ空気圧に係る計測データをパケット化して送信しこれを車体に設置された受信機で受信し車内で監視するタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記送信機は、前記計測データを前記タイヤの回転速度の如何に拘わらずフォーマットの異なる第１及び第２のパケットで交互に送信する手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力消費を増やすことなくかつ受信機の処理能力としては一種類のパケットのみを受信する時の仕様とほぼ同程度で通信成功確率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムの構成を示す図である。図１において本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムは、電池で駆動される送信機３をタイヤ１内のホイール２に取り付け、タイヤ１外の車体(図示せず)の一部に受信機４を取り付け、送信機３からセンサ(図示せず)で計測したタイヤ空気圧データをパケット形式にして送信する。送信されたパケットデータはアンテナ５を経て受信機４により受信される。受信機４で受信されたパケットデータは車内に設置された制御装置(図示せず)に送られ監視される。このように構成されたタイヤ空気圧監視システムにおいて、本発明の実施形態に係る送信機３は図３に示す送信タイミングでパケットデータを送信する。すなわち図３において本発明の実施形態に係る送信機３は、第１のパケットP1を送信開始してから間隔T1をおいて第２のパケットP2を送信する。そして第２のパケットP2を送信開始してから間隔T2をおいて第１のパケットP1を送信開始し、さらに間隔T1をおいて第２のパケットP2を送信する。タイヤが回転している間はこの送信タイミングをタイヤの回転速度に拘わらず繰り返す。第１のパケットP1は、タイヤの低速回転時に受信成功確率が高くなるパケットフォーマットにされ、第２のパケットP2は、タイヤの高速回転時に受信成功確率が高くなるパケットフォーマットにされている。そして間隔T1,T2は、受信パケットの処理に要する時間を考慮して決められる。
【００１２】
このように本実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムは、タイヤの低速回転時に受信成功確率が高くなる第１のパケットP1と、タイヤの高速回転時に受信成功確率が高くなる第２のパケットP2とが図３に示すような送信タイミングで送信機３から交互に送信するものであり、こうすることで、タイヤの低速回転時の受信成功確率を低下させること無く、タイヤの高速回転時の通信成功確率を保証することができる。
【００１３】
図１及び図２に示すようにタイヤ１が一回転する間にNULL（ヌル）ポイントが必ず存在するため、無線通信中にヌルポイントを跨ぐようなケースでは通信成功確率が低下する。そのため、タイヤ１が低速で回転している場合には、タイヤ１がヌルポイントを通過しない間に無線通信が終了するようにする。そのためフレーム長の短いパケットP1（以下に示す表１を参照）を選定する。一方、タイヤ１が高速回転すると、いくら短いフレーム長のパケットでもヌルポイントを通過するケースが増えるため、ヌルポイントを通過することを前提に考えたパケットP2を送信する。そこでパケットP2としては、多少フレーム長が長くても、数ビットの誤りならば訂正できるパケットを選定する。つまりタイヤ１が高速回転したとしてもヌルポイントを通過する時間が数ビットに収まるように、多少フレーム長が長くても、数ビットの誤りならば訂正できる能力を備えるパケット（以下に示す表１を参照）を選定する。なお、パケットP2はブロック単位にNビットの誤り訂正能力を持つフレームとなることが望ましい。
【００１４】
このように本発明の実施形態では、できる限り短いフレーム長のパケットP1は、低速走行時に適したパケットとして送信し、一方、誤り訂正能力をもつ、冗長データを含めると多少長いフレーム長のパケットP2は高速走行時に適したパケットとしてパケットP1を送信開始してから間隔T1をおいてパケットP2を送信し、これを交互に送信するとともに、パケットP2を送信開始してからT1よりも長い間隔T2をおいてパケットP1、そしてパケットP2という具合にパケットP1,P2を交互に送り、以後これを繰り返すことで、タイヤの低速回転時の受信成功確率を低下させること無く、タイヤの高速回転時の通信成功確率を保証することができるようにしている。その結果、タイヤの回転速度が高速→低速→高速を繰り返すようなケースでもパケットの受信成功確率を落とさずにタイヤ空気圧を監視することができる。なお、図１に示したパケットP1、パケットP2の送り順は逆であっても構わない。
【００１５】
次に、タイヤの低速回転時の受信成功確率を低下させること無く、タイヤの高速回転時の通信成功確率を保証することができる理由を詳細に説明する。
［定義］
パケット受信成功確率A：ヌルポイントを跨がずに通信を完了する確率
パケット受信成功確率B：誤り訂正可能な時間内でヌルポイントを通過することが出来る確率
通信成功確率        ：パケットを１回送信した時に通信成功する確率
システム通信成功確率：P1,P2を夫々１回送信した時に両方、或は片方でも通信成功する確率
【００１６】
［計算式］
N[bit]/ボーレート[bps]＝Nビット通信不可時間[s] ・・・・・・・・・・・・（式１）
タイヤ外形サイズ[m]/速度[m/s]＝タイヤが一回転する時間[s]・・・・・・・（式２）
タイヤが一回転する時間[s]×(受信不可ヌル角度[度]/360[度])=受信不可時間[s]
・・・・(式３)
上記よりパケット受信成功確率Aは以下の式４で求められる。
(1-(受信不可時間[s]+フレーム長[s])/タイヤが一回転する時間[s])×100
＝パケット受信成功確率A[%]・・・（式４）
又、パケット受信成功確率Bは(１)〜(３)に場合分けされ以下の式５〜７で求められる。
(１)受信不可時間＞（N+1）ビット通信不可時間の場合：
０[%]  ＝パケット受信成功確率B[%]・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式５）
(２)Nビット通信不可時間＜受信不可時間＜（N+1）ビット通信不可時間の場合：
(1-(受信不可時間[s]-Nビット通信不可時間)/1ビット通信不可時間）×100
＝パケット受信成功確率B[%] ・・（式６）
(３)受信不可時間＜Nビット通信不可時間の場合：
１００[%]  ＝  パケット受信成功確率B[%]・・・・・・・・・・・・・・・・（式７）
上記から通信成功確率が以下の式８のように求められる。
パケット受信成功確率A+(1-パケット受信成功確率A)×パケット受信成功確率B
＝通信成功確率・・（式８）
また、システム通信成功確率が以下の式９のように求められる。
1-(1-P1通信成功確率)×(1-P2通信成功確率)＝システム通信成功確率・・・・（式９）
以下の性能、仕様及びパラメータに基づいて上記各式により求められる結果をグラフに表示し、その結果から本発明の実施形態によってもたらされる効果について説明する。
【００１７】
［性能、仕様、パラメータ］
タイヤ外形サイズ  ：  タイヤ表面の円周＝2.6[m]とする。
受信不可NULL(ヌル)角度  ：受信不可能な角度の幅＝3[度]かつ一周のなかで１箇所存在するものとする。
【００１８】
【表１】
2007010427.tif 000003
【００１９】
上記した性能、仕様及びパラメータは全て参考値であることに注意されたい。そしてこれらの値を基に上記した式により確率分布を速度との関係で求めた場合、速度とパケット受信成功確率Aの関係は図４のグラフのように表され、速度とパケット受信成功確率Bとの関係は図５のグラフのように表され、また速度とパケット毎(パケットP1,P2)の通信成功確率の関係は図６のグラフのように表されるため、タイヤが低速回転時にはパケットP1、タイヤが高速回転時にはパケットP2を利用することで高い通信成功確率が得られる。
【００２０】
そのうえ図７に示すようにシステム通信成功確率は図４に示したパケットP1の受信成功確率とパケットP2の受信成功確率の和として求められるので、タイヤの回転速度の如何に拘わらず高い通信成功確率を維持することができる。
【００２１】
図８は、上記図３で示した送信タイミングでパケット種を特定することに代え、パケットの特定部分に存在するデータ種別によりパケット種を特定するようにした本発明に係るパケットフレームフォーマットの構成を示す図である。図８において本発明に係る第１のパケットP1は、同期データ、種別１、データを含むフレームで構成され、本発明に係る第２のパケットP2は、同期データ、種別２、データを含むフレームで構成されている。このように構成された第１及び第２のパケットが送信機３から送信された場合、受信機４では受信されたパケットフレームの予め定められた部分に存在するデータ種別を解読し、受信したパケットが第１のパケットP1なのか、第２のパケットP2であるかを容易に区別することができる。
【００２２】
このように本発明の実施形態に係る別のタイヤ空気圧監視システムでは、受信側でパケットの特定部分に存在するデータ種別を解読してパケット種を特定することにより、送信タイミングを規定せずにパケットを受信することができる。なお、受信側でパケットの特定部分に存在するデータ種別を解読してパケット種を特定するには二つのパケットを同時監視する機能を受信機が備えることは言うまでもない。
【００２３】
図９は、本発明の実施形態に係る他のタイヤ空気圧監視システムの構成を示す概略図である。本実施形態においては、図９に示すように速度計６による車両速度が受信機４に入力される構成になっている。上述した本発明の実施形態の図６に示したように車両速度が150[km/h]以下の時は第１のパケットP1の受信成功確率が高いこと、150[km/h]以上の時は第２のパケットP2の受信成功確率が高いことから、速度計６による車両速度入力が150[km/h]以下の時は第１のパケットP1、速度計６による車両速度入力が150[km/h]以上の時は第２のパケットP2を受信するよう受信機４を予め設定することで、第１のパケットP1のみ、また第２のパケットP2のみ、を受信するシステムと比べて、通信成功確率を向上させることができる。
【００２４】
このように本発明の実施形態に係る他のタイヤ空気圧監視システムでは、車両速度入力から受信機が通信成功確率の高いパケットを受信するモードに遷移するように設定することで低速時と同等の通信品質を維持することができる。また、上述したフレーム中の種別によって受信したパケット種を判別する技術を利用すれば、速度計６を取り除いたシステム構成を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムの構成を示す図である。
【図２】ヌルポイントで受信不可能となる様子を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムにおけるパケット送信タイミングを示す図である。
【図４】速度と本発明で定義したパケット受信成功確率Aの関係を示すグラフである。
【図５】速度と本発明で定義したパケット受信成功確率Bの関係を示すグラフである。
【図６】速度と本発明で定義したパケット毎の通信成功確率の関係を示すグラフである。
【図７】図４に示したパケット毎の通信成功確率と両パケットを交互に送信することで得られる本発明で定義したシステム通信成功確率を示すグラフである。
【図８】本発明に係るパケットフレームフォーマットの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る他のタイヤ空気圧監視システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  タイヤ
２  ホイール
３  送信機
４  受信機
５  アンテナ
６  速度計
【図１】
2007010427.tif 000004
【図２】
2007010427.tif 000005
【図３】
2007010427.tif 000006
【図８】
2007010427.tif 000007
【図９】
2007010427.tif 000008
【図４】
2007010427.tif 000009
【図５】
2007010427.tif 000010
【図６】
2007010427.tif 000011
【図７】
2007010427.tif 000012