KR101560468B1 - 타이어 공기압 모니터링 장치 - Google Patents

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쇼지 데라다
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

각 타이어의 공기압을 모니터링하는 타이어 공기압 모니터링 장치를 개시하며, 상기 타이어 공기압 모니터링 장치는, 각 차륜(1)의 타이어에 장착되어 타이어의 공기압을 검출하는 압력 센서(2a)와, 각 차륜(1)에 설치되어 소정의 회전 위치에 있을 때 공기압 정보를 센서 ID와 함께 무선 신호로 송신하는 송신기(2d)와, 차체 측에 설치되어 무선 신호를 수신하는 수신기(3)와, 각 차륜(1)에 대응하여 차륜(1)의 회전 위치를 검출하는, 차체 측에 설치된 차륜 속도 센서(8)와, 어떤 센서 ID를 포함한 무선 신호가 송신될 때, 각 차륜(1)의 회전 위치를 적어도 10회 취득하여, 이를 각 차륜(1)의 회전 위치 데이터로서 저장하고, 각 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기(2d)의 차륜 위치로서 결정하는 TPMSCU(4)를 구비한다.

Description

타이어 공기압 모니터링 장치{TIRE AIR PRESSURE MONITORING DEVICE}
본 발명은 타이어 공기압 모니터링 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는 타이어에 설치된 타이어 공기압 센서의 송신기의 차륜 위치를 결정하기 위한 기술이 개시되어 있다. 각 타이어에는 경사 센서가 설치되며, 회전 위치가 차륜 위치와 연관된 경사각으로서 저장된다. 경사 센서에 의해 검출된 경사각과 저장되어 있는 차륜 위치와 경사각의 대응 관계에 기초하여, 타이어 공기압 센서의 송신기의 차륜 위치가 결정된다.
일본 미심사 특허 출원 공개 번호 제2007-245982 호
그럼에도 불구하고, 상술한 종래 기술에서는, 주행하는 4개의 모든 차륜의 회전수가 항상 일치하는 경우에는 성립하지만, 실제로는, 특히 선회시 내외륜의 차이나 차륜의 잠김 또는 슬립 등에 의해 4개의 타이어의 회전수에 차이가 생기기 때문에, 송신기의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 없다는 문제가 발생한다. 본 발명의 목적은 송신기의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있는 타이어 공기압 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 어떤 식별 정보를 포함하는 무선 신호가 송신될 때 복수 회 취득한 차륜의 회전 위치를 차륜의 회전 위치 데이터로서 축적하고, 회전 위치 데이터 중 분산 정도가 가장 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 식별 정보에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정한다.
송신기가 항상 일정한 회전 위치로부터 무선 신호를 송신하는 경우, 그 타이밍에 검출된 차륜의 회전 위치 중 그 송신기가 장착된 차륜의 회전 위치는 실질적으로 일정한 값이 되는 반면, 다른 회전 위치들은 차이가 생길 것이다. 따라서, 각 차륜의 회전 위치 데이터 중 분산 정도가 가장 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 송신기의 차륜 위치로서 결정함으로써, 송신기의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치의 구성도이다.
도 2는 TPMS 센서(2)의 구성도이다.
도 3은 제 1 실시예의 TPMS 센서 내에서 이루어지는 TPMS 데이터 송신/TPMS 데이터 정지 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제 1 실시예의 TPMS 센서 내에서 이루어지는 TPMS 데이터 송신 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제 1 실시예의 TPMSCU 내에서 실시되는 모드 선택 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은, 점화 스위치가 ON되었을 때, 제 1 실시예의 TPMSCU 내에서 실시되는 모드 선택 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다.
도 8은 차륜(1)의 회전 위치 연산 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 분산 특성값 연산 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 제 1 제어 유닛(11)에서의 제 1 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제 2 제어 유닛(12)에서의 제 2 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 12는, 좌측 전륜(1FL)의 TPMS 센서(2FL)가 최고점에 있을 때, 각 차륜(1FL, 1FR, 1RL, 1RR)의 회전 위치(로터의 치수(number of rotor gear teeth))와 TPMS 데이터의 수신 횟수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 TPMS 데이터의 수신 횟수에 따른 분산 특성값의 변화를 나타내는 도면이다.
도 14는 제 2 차륜 위치 결정 제어에 의한 분산 특성값 연산의 예이다.
도 15는 제 1 실시예에서 주행과 정지시 TPMS 센서 측의 작동 모드와 TPMSCU 측의 작동 모드를 나타내는 타임 차트이다.
도 16은 제 2 실시예에서 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다.
도 17은 제 3 실시예에서 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다.
도 18은 제 4 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치의 구성도이다.
도 19는 제 4 실시예에서 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다.
도 20은 제 4 실시예에서 제 2 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해, 각 구현예를 이용한 도면에 기초하여, 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 제 1 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치의 구성도이다. 도면에서, 각 참조번호의 말미의 "FL"은 좌측 전륜, "FR"은 우측 전륜, "RL"은 좌측 후륜, "RR"은 우측 후륜을 나타낸다. 이하의 설명에서, 별도로 설명할 필요가 없는 경우에는 FL, FR, RL, RR의 기재를 생략한다.
제 1 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치는 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) 센서(2), 수신기(3), TPMS 제어 유닛(TPMSCU)(4), 디스플레이(5) 및 차륜 속도 센서(8)를 구비하고 있다. TPMS 센서(2)는 각 차륜(1)에 장착되는 반면, 수신기(3), TPMSCU(4), 디스플레이(5) 및 차륜 속도 센서(8)는 차체에 설치되어 있다.
TPMS 센서(2)는 타이어 공기 밸브(미도시)의 위치에 부착되어 있다. 도 2는 TPMS 센서(2)의 구성도이다. TPMS 센서(2)는 압력 센서(타이어 공기압 검출 수단)(2a), 가속도계(G 센서)(2b), 센서 제어 유닛(센서 CU)(2c), 송신기(2d) 및 버튼 전지(2e)를 구비하고 있다.
압력 센서(2a)는 타이어의 공기압([㎪])을 검출한다.
G 센서(2b)는 타이어의 원심방향 가속도([G])를 검출한다.
센서 제어 유닛(2c)은 버튼 전지(2e)에 의해 공급되는 전력에 의해 작동하여, 압력 센서(2a)에 의해 검출된 타이어 공기압 정보 및 센서 식별 정보(ID)를 포함한 데이터인 TPMS 데이터를 송신기(2d)로부터의 무선 신호를 통해 송신한다. 제 1 실시예에서는 센서 ID에 참조번호 "1" 내지 "4"를 부여하였다.
도 3은 제 1 실시예의 TPMS 센서 내에서 이루어지는 TPMS 데이터 송신/TPMS 데이터 정지 처리를 나타내는 흐름도이다. 단계 S21에서, 센서 제어 유닛(2c)은 G 센서(2b)에 의해 검출된 원심방향 가속도와 미리 설정된 주행 결정 역치를 비교하여, 원심방향 가속도가 주행 결정 역치 미만인 경우, 센서 제어 유닛(2c)은 차량이 정지된 것으로 결정하고, 제어는 단계 S25로 진행하며, 센서 제어 유닛(2c)은 전회의 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0) 이상인지의 여부를 판단한다. 전회의 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0) 이상인 경우, 센서 제어 유닛(2c)은 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0)를 하회한 직후인 것으로 결정하여, 단계 S26으로 진행한다. 센서 제어 유닛(2c)은 무선 신호의 송신 종료를 TPMSCU(4)에 통지하기 위해 모션 플래그(Fm)의 OFF 신호를 1회 송신한다. 센서 제어 유닛(2c)은 단계 S27로 진행하여, TPMS 데이터의 송신을 정지한다.
한편, 단계 S21에서 원심방향 가속도가 주행 결정 역치 이상인 경우, 센서 제어 유닛(2c)은 차량이 주행하고 있다고 결정하고, 단계 S22로 진행하며, 전회의 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0) 미만인지의 여부를 판단한다. 전회의 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0) 미만인 경우, 센서 제어 유닛(2c)은 원심방향 가속도(g1)가 주행 결정 역치(g0)를 상회한 직후인 것으로 결정하여, 단계 S23으로 진행한다. 센서 제어 유닛(2c)은 무선 신호의 송신 개시를 TPMSCU(4)에 통지하기 위해 모션 플래그(Fm)의 ON 신호를 1회 송신한다. 센서 제어 유닛(2c)은 단계 S24로 진행하여, TPMS 데이터 송신 처리를 실행하고 소정의 타이밍에 TPMS 데이터를 송신한다.
수신기(3)는 TPMS 센서(2)로부터 출력된 무선 신호를 수신하여 디코딩하고, 디코딩된 신호를 TPMSCU(4)에 출력한다.
TPMSCU(4)는 각 TPMS 데이터를 판독하고, 주어진 TPMS 데이터의 센서 ID로부터 비휘발성 메모리(9)(도 7 참조)에 기억된 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계를 참조하여, 판독된 TPMS 데이터에 차륜 위치가 대응하는지를 결정하고, TPMS 데이터에 포함된 타이어 공기압을 대응하는 차륜 위치의 공기압으로서 표시한다. 또한, 타이어 공기압이 주어진 하한을 하회하는 경우, TPMSCU(4)는 표시색 변경, 점멸 표시 또는 경고음 등으로 운전자에게 공기압 저하를 경고한다.
ABS 제어 유닛(6)은 각 차륜 속도 센서(8)로부터의 차륜 속도 펄스에 기초하여 각 차륜(1)의 차륜 속도를 검출하고, 주어진 차륜이 잠금되려는 경향이 있다면, ABS 제어 유닛(6)은 ABS 액츄에이터(미도시)를 작동시켜 해당 차륜의 차륜 실린더 압력을 증감하거나 유지함으로써, 안티스키드 브레이크 제어를 실시한다. ABS 제어 유닛(6)은 소정 주기(예를 들어, 20msec)로 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 캔(Controller Aear Network: CAN) 통신선(7)에 출력한다.
각 차륜 속도 센서(8)는 차륜이 1회전 할 때 소정 수(z)(예컨대, z = 48)의 차륜 속도 펄스를 발생시키는 펄스 발생기이며, 차륜(1)과 동기하여 회전하는 기어 형상의 로터와, 차체 측에 있는 로터의 외주에 대향 배치된 영구 자석과 코일로 구성된다. 로터가 회전하면, 로터의 요철면이 차륜 속도 센서(8) 주위에 형성된 자기장을 횡단함으로써, 그 자속 밀도를 변화시키고 기전력을 발생시키는데, 이 전압 변화가 차륜 속도 펄스 신호로서 ABS 제어 유닛(6)에 출력된다.
상술한 방식으로, TPMSCU(4)는, 메모리(9)에 기억된 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계에 기초하여, 수신된 TPMS 데이터가 어느 차륜의 데이터인지를 결정하기 때문에, 차량 정지 중에 타이어 로테이션이 실시된 경우, 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계가 더 이상 실제 대응 관계와 일치하지 않고, TPMS 데이터가 어느 차륜의 데이터에 대응하는지를 알 수 없게 된다. 여기서, "타이어 로테이션"은 타이어 트레드의 마모를 균일하게 하고 타이어의 수명(트레드 수명)을 연장하기 위해 타이어의 장착 위치를 바꾸는 것을 의미한다. 예를 들어, 승용차에서는, 일반적으로, 좌우의 타이어 위치를 교차하여, 전후의 타이어를 교환한다.
그러나, 제 1 실시예에서는, 타이어 로테이션 후 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계가 메모리(9)에 기억 갱신되기 때문에, 타이어 로테이션을 실시하였을 가능성이 있는 경우, TPMS 센서(2) 측에서는 TPMS 데이터의 송신 주기를 변경하고, TPMSCU(4) 측에서는 TPMS 데이터의 송신 주기와 각 차륜 속도 펄스에 기초하여 TPMS 센서(2)가 어느 차륜의 것인지를 결정한다.
[정위치 송신 모드]
TPMS 센서(2)의 센서 제어 유닛(2c)은, 차량 주행 개시 직전의 차량 정지 시간이 소정 시간(예컨대, 15분) 이상인 경우, 타이어 로테이션을 실시하였을 가능성이 있다고 결정한다.
센서 제어 유닛(2c)은, 차량 주행 개시 직전의 차량 정지 시간이 소정 시간 미만인 경우, 일정 간격(ta)(예컨대, 1분 간격)으로 TPMS 데이터를 송신하는 '일반 모드(normal mode)'를 실시한다. 한편, 차량 정지 시간이 소정 시간 이상인 경우, 센서 제어 유닛(2c)은, 일반 모드의 송신 간격보다 간격(tb)이 짧으며 일정한 회전 위치에서 TPMS 데이터를 송신하는 "정위치 송신 모드"를 실시한다.
센서 제어 유닛(2c)은 TPMS 데이터의 송신 횟수가 소정 횟수(예컨대, 40회)에 도달할 때까지 정위치 송신 모드를 실시하고, 송신 횟수가 소정 횟수에 도달하면, 센서 제어 유닛(2c)은 일반 모드로 이행한다. TPMS 데이터의 송신 횟수가 소정 횟수에 도달하기 전에 차량이 정지된 것으로 결정되면, 차량 정지 시간이 소정 시간(15분) 미만인 경우에는, 센서 제어 유닛(2c)은 송신 횟수가 소정 횟수에 도달할 때까지 정위치 송신 모드를 계속하고, 차량 정지 시간이 소정 시간 이상인 경우에는, 센서 제어 유닛은 차량 정지 전의 정위치 송신 모드의 계속을 취소하고 새로운 정위치 송신 모드를 개시한다.
도 4는 제 1 실시예의 TPMS 센서 내에서 이루어지는 TPMS 데이터 송신 처리를 나타내는 흐름도이다. 단계 S30에서는, 모션 플래그(Fm)의 OFF 시간이 소정 시간(예컨대, 15분) 이상 경과했는지의 여부를 결정한다. 소정 시간 이상 경과한 경우에는, 타이어 로테이션을 실시하였을 가능성이 있다고 결정하고, 제어는 단계 S32로 계속되며, 소정 시간 미만 경과한 경우에는, 제어는 단계 S31로 계속되어 송신 횟수(Sn)가 제로인지의 여부를 결정한다. 송신 횟수(Sn)가 제로인 경우에는 정위치 송신 모드를 실시할 필요가 없기 때문에, 제어는 단계 S38로 계속되며, 센서 제어 유닛(2c)은 일정 간격(ta)(예컨대, 1분 간격)으로 TPMS 데이터를 송신하는 일반 모드를 실시한다.
단계 S32에서, 센서 제어 유닛(2c)은 일정 간격(tb)으로 TPMS 데이터를 송신하는 정위치 송신 모드를 실시한다. 단계 S33에서는, 송신 횟수(Sn)의 카운트를 올린다. 단계 S34에서는, 송신 횟수(Sn)가 소정 횟수(예컨대, 40회)에 도달했는지의 여부를 결정한다. 즉, Sn ≤ S0의 여부를 결정하고, Sn > S0인 경우에는, 소정 횟수(S0)에 도달했다고 결정하고, 제어는 단계 S39로 전환하여, 송신 횟수(Sn)를 제로로 리셋한 다음, 제어는 단계 S38로 이행하며, 센서 제어 유닛(2c)은 일반 모드를 실시한다. Sn≤S0인 경우, 즉, 소정 횟수(S0)에 도달하지 않았다고 결정되는 경우에는, 제어는 단계 S35로 계속된다.
단계 S35에서는, 모션 플래그(Fm)가 OFF인지의 여부를 결정한다. 모션 플래그(Fm)가 OFF이면, 제어는 단계 S36으로 계속되고, 그렇지 않으면, 제어는 단계 S32으로 복귀하여 송신 횟수(Sn)의 카운트를 계속 올린다. 즉, 모션 플래그(Fm)를 ON함으로써 TPMS 데이터 송신 처리가 개시되지만, 그 후, 센서 제어 유닛(2c)이 정위치 송신 모드를 실시하는 도중에 차량이 정지하면, TPMS 데이터의 송신이 정지되므로, 제어는 그 상태를 모니터링하는 역할을 한다.
단계 S36에서는, 모션 플래그(Fm)가 OFF되어 있는 시간이 소정 시간 이상인지의 여부를 결정하고, 소정 시간 이상 경과한 경우, 제어는 단계 S37로 계속되어, 송신 횟수(Sn)의 카운트를 제로로 리셋하고, 센서 제어 유닛(2c)은 TPMS 데이터 송신/TPMS 데이터 정지 처리로 이행한다. 그러나, 소정 시간 미만 경과한 경우에는, 센서 제어 유닛(2c)은 송신 횟수의 카운트를 리셋하지 않고 TPMS 데이터 송신을 계속하고 그 처리를 정지하여, 다시 한번 TPMS 데이터 송신/TPMS 데이터 정지 처리를 결정한다.
이에 따라, 차회의 TPMS 데이터를 송신할 때, 센서 제어 유닛(2c)이 정위치 송신 모드를 실시함에 있어서, 차량 정지 시간이 소정 시간 이상 경과하지 않은 경우, 즉, 타이어 로테이션이 실시되지 않은 경우에는, 송신 횟수(Sn)가 리셋되지 않았기 때문에, 전회의 정위치 송신 모드에서 도중까지 수신된 (정위치 송신 모드의) 데이터를 이용할 수 있다. 정위치 송신 모드에서는 단위 시간당 송신 횟수가 많기 때문에, 많은 전력을 소모하기 쉽다. 따라서, 타이어 로테이션이 실시되었을 가능성이 없는 경우, 다시 한번 소정 횟수의 송신을 실시하는 것이 아니라, 전회의 정위치 송신 모드에서 송신된 데이터를 이용하여 송신 횟수를 저감하고, 전력 소비량을 저감할 수 있다.
센서 제어 유닛(2c)은, 정위치 송신 모드 중, 원심방향 가속도의 중력 가속도 성분에 기초하여 정위치 송신 모드에서의 TPMS 데이터의 송신 타이밍을 결정한다. TPMS 센서(2)의 원심방향 가속도는 차륜(1)의 가속 및 감속에 따라 변화하지만, 중력 가속도 성분은 항상 일정하다. 파형에서는, 최고점을 +1(G)로 나타내고, 최저점을 -1(G)로 나타내며, 최고점과 최저점 사이의 90°의 위치를 0(G)로 나타낸다. 즉, TPMS 센서는 원심방향 가속도의 중력 가속도 의존 성분의 크기와 방향을 모니터링함으로써, 회전 위치를 결정한다. 따라서, 예를 들면, 중력 가속도 성분의 피크에서 TPMS 데이터를 출력함으로써 항상 최고점에서 TPMS 데이터를 출력할 수 있다.
[자동 학습 모드]
TPMSCU(4)는, 점화 스위치 OFF에서 ON까지의 경과 시간이 소정 시간(예컨대, 15분) 이상인 경우, 타이어 로테이션이 실시되었을 가능성이 있다고 결정한다.
TPMSCU(4)는, 점화 스위치 OFF에서 ON까지의 경과 시간이 소정 시간 미만인 경우, 각 TPMS 센서(2)로부터 송신된 TPMS 데이터의 공기압 정보에 기초하여 TPMSCU(4)가 각 차륜(1)의 타이어 공기압을 모니터링하는 "모니터링 모드"로 진입한다. 한편, TPMSCU(4)는, 점화 스위치 OFF에서 ON까지의 경과 시간이 소정 시간 이상인 경우에는, TPMSCU(4)가 각 TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 판정하는 "자동 학습 모드"로 진입한다. TPMSCU(4)는, 모든 TPMS 센서(2)의 차륜 위치가 판정될 때까지 또는 자동 학습 모드가 개시된 후 소정의 누적 주행 시간(예컨대, 8분)이 경과할 때까지, 자동 학습 모드를 실시한다. 모든 TPMS 센서(2)의 차륜 위치가 판정되거나, 소정의 누적 주행 시간이 경과하면, TPMSCU(4)는 모니터링 모드로 이행한다.
자동 학습 모드에서도 TPMSCU(4)는 TPMS 데이터에 포함된 공기압 정보로부터 타이어 공기압을 모니터링할 수 있기 때문에, 자동 학습 모드에서 TPMSCU(4)는 현재 메모리(9)에 기억되어 있는 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계에 기초하여 공기압을 표시하고, 사용자에게 공기압 저하를 경고할 수 있다.
도 5는 제 1 실시예의 TPMSCU 내에서 실시되는 모드 선택 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. TPMSCU(4) 내에서 자동 학습 모드 또는 모니터링 모드의 선택 처리는 기본적으로 TPMS 센서(2) 내에서 실시되는 결정 처리와 동일한 방식으로 실시된다. 즉, TPMS 센서(2)는, 정보가 일방향으로만 흐르기 때문에, 신호를 송신할 수는 있지만 수신할 수는 없다. 즉, TPMS 센서(2)는, 자신의 압력 센서(2a)와 가속도계(2b)를 입력으로 하여, 센서 제어 유닛(2c) 내의 로직에 기초하여 모니터링 모드에서 사용하기 위한 데이터와 자동 학습 모드에서 사용하기 위한 데이터를 송신하기 때문에, TPMSCU(4)는 어떤 상태의 정보가 송신되고 있는지를 인식할 필요가 있다.
단계 S40에서는, 모션 플래그(Fm)의 OFF 시간이 소정 시간(예컨대, 15분) 이상 경과했는지의 여부를 결정한다. 소정 시간 이상 경과한 경우에는, 타이어 로테이션을 실시하였을 가능성이 있다고 결정하고, 제어는 단계 S43로 계속되며, 소정 시간 미만 경과한 경우에는, 제어는 단계 S41로 계속되어 송신 횟수(Sn)가 제로인지의 여부를 결정한다. 송신 횟수(Sn)가 제로인 경우에는 정위치 송신 모드를 실시할 필요가 없기 때문에, 제어는 단계 S48로 계속되어, 모니터링 모드를 선택한다.
단계 S43에서는, 자동 학습 모드를 선택한다. 단계 S44에서는, 송신 횟수(Sn)의 카운트를 (1씩) 올린다. 단계 S45에서는, 수신 횟수(Sn)가 소정 횟수(예컨대, 40회)에 도달했는지의 여부를 결정한다. 즉, Sn ≤ S0의 여부를 결정한다. Sn > S0인 경우에는, 소정 횟수에 도달했다고 결정하고, 제어는 단계 S49로 진행하여, 수신 횟수(Sn)를 제로로 리셋한 다음, 제어는 단계 S42로 이행하며, 모니터링 모드를 선택한다. Sn≤S0인 경우, 즉, 소정 횟수에 도달하지 않았다고 결정되는 경우에는, 제어는 단계 S46로 계속된다. 또한, 수신 횟수(Sn)와 이 수신 횟수(Sn)에서 수신된 복수의 데이터는 비휘발성 메모리에 기록되어 보존된다. 따라서, 점화 스위치가 OFF된 경우에도, 데이터가 리셋되지 않고, 차회에 점화 스위치가 ON되면, 보존된 데이터를 효과적으로 활용할 수 있다.
단계 S46에서는, 모션 플래그(Fm)가 OFF인지의 여부를 결정한다. 모션 플래그(Fm)가 OFF이면, 제어는 스텝 S47로 계속되고, 그렇지 않으면, 제어는 단계 S43으로 복귀하여 수신 횟수(Sn)의 카운트를 계속 올린다. 즉, 모션 플래그(Fm)를 ON함으로써 TPMS 데이터 송신 처리가 개시되지만, 그 후, 센서 제어 유닛(2c)이 정위치 송신 모드를 실시하는 도중에 차량이 정지하면, TPMS 데이터의 송신이 정지되므로, 제어는 그 상태를 모니터링하는 역할을 한다.
단계 S46에서는, 모션 플래그(Fm)가 OFF되어 있는 시간이 소정 시간 이상인지의 여부를 결정한다. 소정 시간 이상 경과한 경우, 제어는 단계 S47로 계속되어, 수신 횟수의 카운트를 제로로 리셋하고, 제어 흐름을 종료한다. 그러나, 소정 시간 미만 경과한 경우에는, 송신 횟수의 카운트를 리셋하지 않고 제어 흐름을 종료한다. 또한, 이러한 구성으로 특별히 한정되지는 않으며, 수신 횟수(Sn)가 소정 횟수에 도달하지 않는 경우에도, 각 차륜 위치와 TPMS 센서(2)의 위치 관계를 확정할 수 있는 경우에는, 제어가 즉시 모니터링 모드로 이행할 수 있다.
도 6은, 점화 스위치가 ON되었을 때, 제 1 실시예의 TPMSCU 내에서 실시되는 모드 선택 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
단계 S50에서는, 모션 플래그(Fm)의 OFF 시간이 소정 시간 이상 경과했는지의 여부를 결정하며, 소정 시간 이상 경과한 경우에는, 타이어 로테이션을 실시하였다고 결정하고, 제어는 단계 S54로 계속되어, 신규 자동 학습 모드를 개시한다. 여기서, "신규 모드"는 전회의 주행시 수신된 데이터를 일절 사용하지 않고, 금회의 주행시 수신된 데이터를 사용하여 자동 학습 모드를 실시하는 것을 의미한다. 또한, 모션 플래그(Fm)가 OFF 되면, 그 후 점화 스위치가 OFF되어도, Fm = OFF의 시간 카운팅만 계속한다. 소정 시간 이상의 카운트가 종료된 후, 카운트를 계속해야 할 이유가 없기 때문에, 소정 시간이 경과하였다는 것을 기억해 두고, 카운트를 종료한다.
단계 S51에서는, 수신 횟수(Sn)가 제로인지의 여부를 결정하고, 모션 플래그(Fm)가 OFF되어 있는 시간이 소정 시간보다 짧기 때문에, Sn이 제로인 경우는 전회의 자동 학습 모드 주행시부터 각 TPMS 센서(2)의 차륜 위치 결정이 이미 종료된 경우이다. 이 때, TPMS 센서(2)는 일반 모드로 신호를 송신한다. 따라서, 제어는 단계 S52로 진행하고, TPMSCU(4)도 모니터링 모드를 선택한다.
한편, 수신 횟수(Sn)가 제로가 아닌 경우에는, 전회의 주행시에 TPMSCU(4)가 자동 학습 모드를 실시하는 도중에 차량이 정지한 경우이기 때문에, 제어는 단계 S53으로 진행하여 자동 학습 모드를 계속한다. 여기서, "자동 학습 모드를 계속한다"는 것은 전회의 주행시 수신된 데이터를 사용하면서 금회의 주행시 수신된 데이터를 사용하여 자동 학습 모드를 실시하는 것을 의미한다. 따라서, TPMS 센서(2)의 정위치 송신 모드에서 송신 횟수를 절약할 수 있기 때문에, 센서에 의한 전력 소비량을 제어할 수 있다.
TPMSCU(4)은 ABS 제어 유닛(ABSCU)(6)으로부터 CAN 통신선(7)을 통해 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 입력을 수신하고, 후술하는 유형의 차륜 위치 결정 제어를 실시한다.
[차륜 위치 결정 제어]
도 7은 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다. TPMSCU(4)는 제 1 차륜 위치 결정 제어를 실행하는 제 1 제어 유닛(차륜 위치 결정 수단)(11)과 제 2 차륜 위치 결정 제어를 실행하는 제 2 제어 유닛(차륜 위치 결정 수단)(12)을 구비하고 있다.
[제 1 제어 유닛]
제 1 제어 유닛(11)은 회전 위치 산출 유닛(회전 위치 검출 수단)(11a), 분산 산출 유닛(11b) 및 차륜 위치 결정 유닛(11c)을 구비한다.
회전 위치 산출 유닛(11a)은 수신기(3)로부터 출력된 디코딩된 TPMS 데이터의 입력과, ABS 제어 유닛(6)으로부터 CAN 통신선(7)을 통해 출력된 각 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 수신하고, 각 TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점에 있을 때 각 차륜의 회전 위치(로터의 치수)를 산출한다. 여기서, "로터의 치수"는 차륜 속도 센서(8)가 로터의 어느 치형을 카운트하고 있는지를 나타내는 것으로, 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 타이어 1회전 분의 카운트 값으로 나누어 구할 수 있다. 회전 위치 산출 유닛(11a)은, 자동 학습 모드를 개시한 후 제 1 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(11a)에 입력할 때, 그 카운트 값을 1회전 분의 치수로 나누고, 나머지에 1을 더하여, 그 결과 값을 기준 치수로 설정한다. 2회차 이후에는, 회전 위치 산출 유닛(11a)은 기준 치수로부터 차륜 속도 펄스의 카운트 수(현재의 카운트 값 - 1회차 카운트 값)에 기초하여 치수를 결정한다.
도 8은 차륜(1)의 회전 위치 연산 방법을 나타내는 도면이다.
도 8에서, t1은 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 입력한 시각이고, t2는 TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점에 있을 때의 시각이며, t3은 TPMS 센서(2)가 실제로 TPMS 데이터의 송신을 개시한 시각이고, t4는 TPMSCU(4)가 TPMS 데이터의 수신을 완료한 시각이며, t5는 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 입력한 시각이다. 이 때, t1, t4, t5는 실제로 (시각을) 측정할 수 있으며, t3는 t4에서 TPMS 데이터의 데이터 길이(약 10msec와 같은 규정값)를 빼서 산출할 수 있고, t2는 t3에서 송신시의 시간 지연(예비 실험 등으로 구할 수 있음)을 빼서 산출할 수 있다.
따라서, t1에서의 치수를 zt1, t2에서의 치수를 zt2, t5에서의 치수를 zt5라 하면,
(t2 - t1) / (t5 - t1) = (zt2 - zt1) / (zt5 - zt1)이 성립하고,
zt2 - zt1 = (zt5 - zt1) * (t2 - t1) / (t5 - t1)이다.
따라서, TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점이 되는 시각(t2)의 치수(zt2)는
zt2 = zt1 + (zt5 - zt1) * (t2 - t1) / (t5 - t1)이 된다.
분산 산출 유닛(11b)은 회전 위치 산출 유닛(11a)에 의해 산출된 각 차륜(1)의 회전 위치를 센서 ID마다 각각 회전 위치 데이터로서 저장하여, 센서 ID마다 각 회전 위치 데이터의 분산 정도를 분산 특성값으로서 산출한다. 주어진 센서 ID에 대한 분산 특성값의 산출은 회전 위치 산출 유닛(11a)에 의해 회전 위치가 산출될 때마다 실시된다.
도 9는 분산 특성값 연산 방법을 나타내는 도면이다. 제 1 실시예에서는, 2차원 평면 상에 원점(0,0)을 중심으로 한 단위 원(반경이 1인 원)을 고려하여, 차륜(1)의 회전 위치를 θ(°) (θ = 360 × 로터의 치수 / 48)라 하고, 차륜(1)의 회전 위치를 단위 원의 원주 상의 좌표(cosθ, sinθ)로 변환할 수 있다. 즉, 각 차륜(1)의 회전 위치를, 원점을 시점으로 하고 좌표(cosθ, sinθ)를 종점으로 하는 길이 1의 벡터로 보고; 동일한 회전 위치 데이터를 가진 벡터들의 평균 벡터(ave_cosθ, ave_sinθ)를 구하며, 평균 벡터의 스칼라 양을 회전 위치 데이터의 분산 특성값(X1)으로서 연산한다.
(cosθ, sinθ) = (cos ((zt2 +1) * 2π/48), sin ((zt2 +1) * 2π/48))
따라서, 동일한 센서 ID로부터의 TPMS 데이터 수신 횟수를 n(n은 양의 정수)이라 하면, 평균 벡터(ave_cosθ, ave_sinθ)는,
(ave_cosθ, ave_sinθ) = ((Σ(cosθ))/n, (Σ(sinθ))/n)이며,
분산 특성값(X)은,
X = ave_cosθ2 + ave_sinθ2로 나타낼 수 있다.
차륜 위치 결정 유닛(11c)은 분산 산출 유닛(11b)에 의해 산출된 동일한 센서 ID의 각 회전 위치에서 분산 특성값(X)을 비교한다. 분산 특성값(X)의 최고치가 제 1 역치(예컨대, 0.57)보다 크고 나머지 3개의 분산 특성값(X)이 모두 제 2 역치(예컨대, 0.37) 미만인 경우, 최고치의 분산 특성값(X)에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치, 즉, 해당 회전 위치 데이터를 검출한 차륜 속도 센서(8)의 차륜 위치를 그 회전 위치 데이터의 센서 ID에 대응하는 TPMS 센서(2)의 차륜 위치인 것으로 결정한다. 이러한 결정을 모든 센서 ID에 대해 실시함으로써, 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계를 결정한다.
[제 2 제어 유닛]
제 2 제어 유닛(12)은 회전 위치 산출 유닛(회전 위치 검출 수단)(12a), 분산 산출 유닛(12b) 및 차륜 위치 결정 유닛(12c)을 구비하고, 후술하는 제 2 차륜 위치 결정 제어를 실행한다. 이하에서는, 제 1 제어 유닛(11)의 회전 위치 산출 유닛(11a), 분산 산출 유닛(11b) 및 차륜 위치 결정 유닛(11c)과 다른 부분에 대해서만 설명한다.
회전 위치 산출 유닛(12a)은, 당해 회전 위치 산출 유닛(12a)이 모션 플래그의 ON 신호를 수신한 후 당해 회전 위치 산출 유닛(12a)이 OFF 신호를 수신할 때까지의 기간을 1트립(trip)으로 정의했을 때, 1트립의 개시에서부터 종료까지의 기간에 수신기(3)로부터 출력된 디코딩된 TPMS 데이터의 입력과 ABS 제어 유닛(6)으로부터 CAN 통신선(7)을 통해 출력된 각 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 수신하고, 각 TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점에 있을 때 각 차륜의 회전 위치(로터의 치수)를 산출한다. 회전 위치 산출 유닛(12a)은, 1트립을 개시한 후 제 1 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(12a)에 입력할 때, 그 카운트 값을 1회전 분의 치수로 나누고, 나머지에 1을 더하여, 그 결과 값을 기준 치수로 설정한다. 2회차 이후에는, 회전 위치 산출 유닛(12a)은 기준 치수로부터 차륜 속도 펄스의 카운트 수(현재의 카운트 값 - 1회차 카운트 값)에 기초하여 치수를 결정한다. 즉, 기준 치수는 1트립이 개시될 때마다 갱신된다.
분산 산출 유닛(12b)은 회전 위치 산출 유닛(12a)에 의해 산출된 각 차륜(1)의 회전 위치를 센서 ID마다 각각 회전 위치 데이터로서 저장하여, 센서 ID마다 각 회전 위치 데이터의 분산 정도를 분산 특성값(Xtrpm)으로서 산출한다. 분산 특성값(Xtrpm)은 각 트립마다 연산된다. 1트립 도중에 소정의 누적 주행 시간이 경과한 경우에는, 그 시점을 1트립의 종료 시점으로 한다. 또한, 1트립에서 TPMS 데이터 수신 횟수가 소정 값(예컨대, 3회) 미만인 경우에는, 분산 특성값을 산출하지 않는다.
분산 산출 유닛(12b)은, 소정의 누적 주행 시간이 경과한 경우, 트립마다 산출한 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)에 기초하여 최종 분산 특성값(X)을 산출한다. 최종 분산 특성값(X)은 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)에 가중 계수(K1, K2,..., Km)(여기서, K1 + K2 +,..., + Km = 1)를 곱하여 구한다. 따라서,
X = K1 × Xtrp1 + K2 × Xtrp2 +... Km × Xtrpm이다.
가중 계수(K1, K2,..., Km)는 1트립에서의 TPMS 데이터의 수신 횟수(N1, N2,..., Nn)를 소정의 누적 주행 시간에서의 TPMS 데이터의 수신 횟수(N)로 나누어 구한다. 즉, 가중 계수(Km)는 총 수신 횟수(N)에 대한 수신 횟수(Nn)의 비율이며, 수신 횟수(Nn)가 클수록 가중 계수의 값이 커진다. 수신 횟수가 3회 미만으로 분산 특성값(Xtrpm)을 산출하지 않은 트립에 있어서, 그 때 수신된 TPMS 데이터는 소정의 누적 주행 시간동안 수신된 TPMS 데이터로부터 제외된다.
차륜 위치 결정 유닛(12c)은 분산 산출 유닛(12b)에 의해 산출된 동일한 센서 ID의 각 회전 위치에서 최종 분산 특성값(X)을 비교한다. 최고치가 하나인 경우, 최고치의 분산 특성값(Xtrpm)에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치, 즉, 해당 회전 위치 데이터를 검출한 차륜 속도 센서(8)의 차륜 위치를 그 회전 위치 데이터의 센서 ID에 대응하는 TPMS 센서(2)의 차륜 위치인 것으로 결정한다. 이러한 결정을 모든 센서 ID에 대해 실시함으로써, 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계를 결정한다.
갱신 판단 유닛(14)은 메모리(9)의 기억 갱신을 실시하여 제 1 제어 유닛(11)에 의해 결정된 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 저장하고, 각 센서 ID와 각 차륜 위치의 대응 관계 중 제 1 제어 유닛(11)이 결정할 수 없는 것이 있으면, 메모리(9)의 기억 갱신을 실시하여 제 2 제어 유닛(12)으로부터의 결정 결과를 저장한다.
[제 1 차륜 위치 결정 제어 처리]
도 10은 제 1 제어 유닛(11)에서의 제 1 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이며, 이하, 각 단계에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 센서 ID = 1인 센서의 경우에 대해 설명하지만, 다른 센서 ID(ID = 2,3,4)에 대해서도 병행하여 차륜 위치 결정 제어 처리를 실시한다.
단계 S1에서는, 회전 위치 산출 유닛(11a)이 센서 ID = 1인 센서의 TPMS 데이터를 수신한다.
단계 S2에서는, 회전 위치 산출 유닛(11a)이 차륜(1)의 회전 위치를 산출한다.
단계 S3에서는, 분산 산출 유닛(11b)이 차륜(1)의 회전 위치 데이터의 분산 특성값(X)을 산출한다.
단계 S4에서는, 센서 ID = 1인 센서의 TPMS 데이터를 소정 횟수(예컨대, 10회) 이상 수신했는지의 여부를 제어가 결정하고, YES인 경우, 제어는 단계 S5로 진행하고, NO인 경우, 제어는 단계 S1으로 복귀한다.
단계 S5에서는, 차륜 위치 결정 유닛(11c)이 분산 특성값의 최고치가 0.57인 제 1 역치보다 큰지의 여부와 나머지 분산 특성값이 0.37인 제 2 역치 미만인지의 여부를 결정하고, YES인 경우, 제어는 단계 S6으로 진행하고, NO인 경우, 단계는 단계 S7로 진행한다.
단계 S6에서는, 차륜 위치 결정 유닛(11c)이 최고치의 분산 특성값에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치를 해당 센서 ID의 차륜 위치인 것으로 결정한다.
단계 S7에서는, 차륜 위치 결정 유닛(11c)이 자동 학습 모드를 개시한 후 소정의 누적 주행 시간(예컨대, 8분)이 경과했는지의 여부를 결정하고, NO인 경우, 제어는 단계 S1으로 진행하고, YES인 경우에는, 제어를 종료한다.
[제 2 차륜 위치 결정 제어 처리]
도 11은 제 2 차륜 제어 유닛에서의 제 2 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 이하의 설명에서는 센서 ID = 1인 센서의 경우에 대해 설명하지만, 다른 센서 ID(ID = 2,3,4)에 대해서도 병행하여 차륜 위치 결정 제어 처리를 실시한다.
단계 S11에서는, 회전 위치 산출 유닛(12a)이 센서 ID = 1인 센서의 TPMS 데이터를 수신한다.
단계 S12에서는, 회전 위치 산출 유닛(12a)이 차륜(1)의 회전 위치를 산출한다.
단계 S13에서는, 분산 산출 유닛(12b)이 차륜(1)의 회전 위치 데이터의 1트립의 분산 특성값(Xtrpm)을 산출한다.
단계 S14에서는, 분산 산출 유닛(12b)이 자동 학습 모드를 개시한 후 소정의 누적 주행 시간(예컨대, 8분)이 경과했는지의 여부를 결정하고, YES인 경우, 제어는 단계 S15로 진행하고, NO인 경우, 제어는 단계 S11로 진행한다.
단계 S15에서는, 분산 산출 유닛(12b)이 최종 분산 특성값(X)을 산출한다.
단계 S16에서는, 차륜 위치 결정 유닛(12c)이 최고치가 하나인지의 여부를 결정하며, YES인 경우, 제어는 단계 S17로 진행하고, NO인 경우, 제어를 종료한다. 제어가 종료되면 자동 학습 모드는 종료된다.
단계 S17에서는, 차륜 위치 결정 유닛(12c)이 최고치의 분산 특성값에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치를 그 센서 ID의 차륜 위치인 것으로 결정한다.
삭제
이하, 작용에 대해 설명한다.
[회전 위치 데이터의 분산을 이용한 차륜 위치 결정]
TPMS 센서(2)는, 주행 개시 직전의 차량 정지 시간이 15분 이상인 경우, 타이어 로테이션을 실시하였을 가능성이 있다고 결정하고, 일반 모드로부터 정위치 송신 모드로 이행한다. 정위치 송신 모드에서, TPMS 센서(2)는 전회의 송신 시각으로부터 16초 경과하도록 대기하고, 회전 위치가 최고점이 될 때 TPMS 데이터를 송신한다.
한편, TPMSCU(4)는, 점화 스위치 OFF에서 ON까지의 경과 시간이 15분 이상인 경우, 모니터링 모드로부터 자동 학습 모드로 이행한다. 자동 학습 모드에서, TPMSCU(4)는 차륜 위치 결정 제어로서 제 1 제어 유닛(11)을 이용한 제 1 차륜 위치 결정 제어와 제 2 제어 유닛(12)을 이용한 제 2 차륜 위치 결정 제어를 병행하여 실행한다.
제 1 차륜 위치 결정 제어에서는, TPMS 센서(2)로부터 TPMS 데이터를 수신할 때마다, 예컨대, 차륜 속도 펄스의 카운트 값이 입력되는 시각 또는 해당 TPMS 데이터의 수신이 완료되는 시각 등으로부터 해당 TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점이 되었을 때, 차륜(1)의 회전 위치(로터의 치수)를 산출한다. 동일한 센서 ID의 TPMS 데이터를 10회 이상 수신한 경우, 해당 센서 ID의 회전 위치 데이터의 분산 특성값(X)을 비교하여, 분산 특성값(X)의 최고치가 0.57인 제 1 역치보다 크고 나머지 3개의 분산 특성값(X)이 0.37인 제 2 역치 미만인 경우, 최고치의 분산 특성값(X)에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치를 그 센서 ID의 차륜 위치로서 결정한다.
제 2 차륜 위치 결정 제어에서는, 차륜(1)이 동일한 방향으로 회전하는 경우, TPMS 센서(2)로부터 TPMS 데이터를 수신할 때마다, 예컨대, 차륜 속도 펄스의 카운트 값이 입력되는 시각 또는 해당 TPMS 데이터의 수신이 완료되는 시각 등으로부터 해당 TPMS 센서(2)의 회전 위치가 최고점이 되었을 때, 차륜(1)의 회전 위치(로터의 치수)를 산출하고, 1트립의 회전 위치 데이터의 분산을 연산한다. 이러한 1트립에서의 회전 위치 분산에 대하여, 소정의 누적 주행 시간(8분) 동안 얻어진 각 트립의 분산 정도(분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm))로부터 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)에 따라 가중 처리를 실시하고, 차륜에 대한 최종적인 분산 정도(분산 특성값(X))를 산출한다. 분산 정도가 최소인 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 당해 TPMS 센서(2)의 차륜 위치로서 결정한다.
차량 주행시, 차륜(1)의 회전 속도는, 선회시 내외륜의 차이와 아울러, 차륜의 잠김 또는 슬립 및 타이어 공기압의 차이로 인해 달라지게 된다.
또한, 차량이 직진 주행하는 경우에도, 운전자의 미세한 방향 수정이나 도로의 좌우 곡면 차이 등으로 인해, 전륜(1FL, 1FR)과 후륜(1RL, 1RR) 간에 그리고 좌측 차륜(1FL, 1RL)과 우측 차륜(1FR, 1RR) 사이에 회전 속도가 달라지게 된다고 알려져 있다. 즉, TPMS 센서(2)와 차륜 속도 센서(8)(의 로터 치형)는 함께 회전하기 때문에, 차륜들의 회전 속도는 주행시 차이가 있으며, 동일한 차륜의 차륜 속도 센서(8)의 출력 주기는 주행 거리와 주행 상태에 관계없이 주어진 TPMS 센서(2)의 출력 주기와 항상 동기(항상 일치)한다.
따라서, 송신 주기에 대한 차륜(1)의 회전 데이터의 분산 정도를 관찰하면, TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 12는, 좌측 전륜(1FL)의 TPMS 센서(2FL)가 최고점에 있을 때, 각 차륜(1FL, 1FR, 1RL, 1RR)의 회전 위치(로터의 치수)와 TPMS 데이터의 수신 횟수의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12의 (a)는 좌측 전륜(1FL)의 차륜 속도 센서(8FL), (b)는 우측 전륜(1FR)의 차륜 속도 센서(8FR), (c)는 좌측 후륜(1RL)의 차륜 속도 센서(8RL), (d)는 우측 후륜(1RR)의 차륜 속도 센서(8RR)를 나타낸다.
도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 다른 차륜(우측 전륜(1FR), 좌측 후륜(1RL), 우측 후륜(1RR))의 차륜 속도 센서(8FR, 8RL, 8RR)로부터 얻은 차륜 위치(치수)들간의 분산 정도는 큰 반면, 평가 중인 차륜(좌측 전륜(1FL)의 차륜 속도 센서(8FL)로부터 얻은 차륜 위치의 분산 정도는 최소이며, TPMS 센서(2)의 출력 주기는 차륜 속도 센서(8FL)의 출력 주기와 실질적으로 동일하다.
기존의 타이어 공기압 모니터링 장치 중 일부에서는, TPMS 센서에 경사 센서를 더 설치하고, TPMS 센서의 차륜 위치와 경사각의 관계를 이용하여 TPMS 센서의 차륜 위치를 결정하였다. 이러한 유형의 기존의 타이어 공기압 모니터링 장치에서는, 주행에 따라 4개의 차륜의 회전수 차이가 발생하기 때문에, TPMS 센서의 차륜 위치와 경사각의 대응 관계가 변화하므로, TPMS 센서의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 없었다.
또한, 기존의 타이어 공기압 모니터링 장치 중 일부에서는, 수신기와 TPMS 센서를 동일한 개수로 마련하고 수신기와 근접 배치하며, 수신된 무선 신호의 강도에 기초하여 TPMS 센서의 차륜 위치를 결정한다. 이러한 유형의 기존의 타이어 공기압 모니터링 장치에서는, 수신기의 레이아웃을 설계할 때, 센서로부터의 출력, 수신기들 간의 감도 차이 및 하네스 안테나 효과를 고려할 필요가 있으므로, 수신 환경이나 레이아웃에 따라 장치의 성능이 좌우된다. 또한, 4개의 수신기가 필요하므로, 시스템 비용이 높아진다.
이에 대해, 제 1 실시예에 따른 타이어 공기압 모니터링 장치는 전파 강도를 사용하지 않고 TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 판별할 수 있으므로, 수신 환경이나 레이아웃에 의존하지 않고 TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 결정할 수 있다. 또한, 1개의 수신기(3)만 필요하기 때문에, 비용을 절감할 수 있다.
제 1 실시예에서는, TPMS 센서(2)가, TPMS 센서(2) 자체의 회전 위치가 최고점에 있는지를 G 센서(2b)에 의해 검출된 원심방향 가속도의 중력 가속도 성분으로부터 연산한다. 기존의 타이어 공기압 모니터링 장치에서는, 차량의 정지 또는 주행을 결정하기 위해 G 센서(2b)를 이용하기 때문에, 기존의 TPMS 센서를 채용함으로써, TPMS 센서(2)에 새로운 센서를 추가하는 관련 비용을 절약할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에서는, TPMSCU(4)가 차륜(1)의 회전 위치를 차륜 속도 센서(8)의 차륜 속도 펄스로부터 연산한다. 마지막으로, 대부분의 차량에는 일반적으로 ABS 유닛이 탑재되어 있다. 차륜 속도 센서(8)는 ABS 유닛의 필수 구성 요소이기 때문에, 차량에 새로운 센서를 추가하는 관련 비용을 절약할 수 있다.
[분산 특성값을 이용한 분산 결정]
차륜의 회전 위치는 주기성이 있는 각도 데이터이기 때문에, 분산 정도가 "표준 편차의 제곱"의 평균으로 정의되는 일반적인 분산식으로부터는 분산 정도를 구할 수 없다.
여기서, 제 1 실시예에서는, 분산 산출 유닛(11b)이 차륜 속도 센서(8)로부터 얻은 차륜(1)의 회전 위치(θ)를 원점(0,0)을 중심으로 한 단위 원의 원주 상의 좌표(cosθ, sinθ)로 변환하며, 그 좌표(cosθ, sinθ)를 벡터로 보고, 동일한 회전 위치 데이터를 가진 벡터들의 평균 벡터(ave_cosθ, ave_sinθ)를 연산한다. 분산 산출 유닛(11b)은 평균 벡터의 스칼라 양을 분산 특성값(X)으로서 연산하기 때문에, 회전 위치의 주기성을 회피하여 회전 위치의 분산 정도를 연산할 수 있다.
도 13은 TPMS 데이터의 수신 횟수에 따른 분산 특성값의 변화를 나타내는 도면이다. 도 13에서, "평가 중인 차륜"은 TPMS 데이터를 송신한 TPMS 센서(2)와 동일한 차륜의 차륜 속도 센서(8)의 회전 위치 데이터로부터 산출한 분산 특성값(X)을 나타낸다. "다른 차륜"은 TPMS 데이터를 송신한 TPMS 센서(2)와 다른 차륜(1)의 차륜 속도 센서(8)의 회전 위치 데이터로부터 산출한 분산 특성값(X)을 나타낸다.
도 13에 도시된 바와 같이, 동일한 센서 ID의 TPMS 데이터의 수신 횟수가 증가함에 따라 평가 중인 차륜의 분산 특성값(X)이 1에 가까워지고, 다른 차륜의 분산 특성값(X)은 제로에 가까워진다. 수신 횟수가 증가할수록, 평가 중인 차륜의 분산 특성값과 다른 차륜의 분산 특성값의 차이가 커진다.
따라서, 분산 특성값(X)을 평가함으로써, 차륜의 회전 위치 데이터의 분산 정도를 정확하게 결정할 수 있다.
[TPMS 데이터의 간헐적 송신]
TPMS 센서(2)는 전회의 TPMS 데이터의 송신 시각으로부터 16초 이상 경과하도록 대기하고, 자신의 회전 위치가 최고점이 될 때 TPMS 데이터를 송신한다.
본 실시예에서는, 각 회전 위치 데이터의 분산 특성값(X)을 비교하여 차륜 위치 결정을 실시하기 때문에, TPMS 데이터를 송신한 주어진 TPMS 센서에 대하여, 평가 중인 차륜(동일한 차륜)과 다른 차륜(상이한 차륜) 간에 차이를 생성하기 위해서는 어느 정도의 누적 주행 거리를 확보할 필요가 있다.
여기서, 만일 TPMS 데이터의 회전 위치가 최고점이 될 때마다 TPMS 데이터를 송신하는 경우에는, 10회 정도의 수신 횟수에서는 평가 중인 차륜과 다른 차륜의 분산 특성값(X)에 차이가 생기지 않기 때문에, 차륜 위치 결정이 곤란해지는 경향이 있다.
따라서, TPMS 데이터의 송신 간격을 16초+α로 설정함으로써, TPMS 데이터를 10회 이상 수신할 때까지 어느 정도의 누적 주행 거리를 확보할 수 있기 때문에, 평가 중인 차륜과 다른 차륜의 분산 특성값(X)에서의 충분한 차이를 얻을 수 있고, 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
[제 1 차륜 위치 결정 제어]
제 1 실시예에서는, 타이어 회전 후 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 결정하는 차륜 위치 결정 제어로서, 2개의 차륜 위치 결정 제어, 즉, 제 1 제어 유닛(11)에 의한 제 1 차륜 위치 결정 제어와 제 2 제어 유닛(12)에 의한 제 2 차륜 위치 결정 제어를 병행하여 실시한다. 제 1 차륜 위치 결정 제어에 의해 차륜 위치가 결정된 센서 ID에 대해서는 제 1 차륜 위치 결정 제어로부터의 결정 결과를 우선하고; 제 1 차륜 위치 결정 제어에서, 소정의 누적 주행 시간에 차륜 위치를 결정할 수 없었던 센서 ID에 대해서는 제 2 차륜 위치 결정 제어로부터의 결정 결과를 채택한다.
제 1 차륜 위치 결정 제어에서는, 동일한 센서 ID의 TPMS 데이터를 10회 이상 수신한 경우, 분산 특성값(X)의 최고치가 0.57인 제 1 역치보다 크고 나머지 3개의 분산 특성값(X)이 0.37인 제 2 역치 미만인 경우, 최고치의 분산 특성값(X)에 대응하는 회전 위치 데이터의 차륜 위치를 그 센서 ID의 차륜 위치로서 결정한다.
즉, 단순히 분산 특성값(X)의 최고치를 선택하는 것이 아니라, 최고치를 제 1 역치(0.57)와 비교하면, 최고치의 분산 특성값(X)을 가진 회전 위치 데이터가 TPMS 데이터 출력 주기와 어느 정도 동기하고 있는지를 볼 수 있으며, 어느 정도의 결정 정확도를 확보할 수 있다. 또한, 최고치 이외의 분산 특성값(X)을 제 2 역치(0.37)와 비교하면, 최고치와 다른 3개의 값 사이에 소정의 차이(0.2) 이상의 차이가 있다는 것을 확인할 수 있으므로, 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
즉, 제 1 차륜 위치 결정 제어에 따른 차륜 위치 결정은, 분산 특성값(X)의 최고치를 선택하는 제 2 차륜 위치 결정 제어와는 대조적으로, 차륜의 회전 위치 데이터의 분산 정도를 결정하는 정확도를 향상시킨다. 또한, 제 1 차륜 위치 결정 제어에서는 차륜(1)의 회전 위치 데이터 아이템을 적어도 10개 모은 후 회전 위치 데이터의 분산 정도를 결정하기 때문에, 10개 미만의 회전 위치 데이터 아이템을 모을 가능성이 있는 제 2 차륜 위치 결정 제어보다 제 1 차륜 위치 결정 제어에서 차륜의 회전 위치 데이터의 분산 정도의 결정 정확도가 향상된다.
또한, TPMS 센서(2)는 TPMS 데이터를 약 16초 간격으로 송신한다. 따라서, 차량이 계속 주행하는 경우, 자동 학습 모드 개시에서 약 2.5분이 경과한 후, 적어도 10개의 회전 위치 데이터 아이템을 수신하며; 이 시점에서 분산 정도의 결정을 개시할 수 있으므로, 분산 정도의 결정을 개시하기 전에 소정의 누적 주행 시간(8분) 동안 대기하는 제 2 차륜 위치 결정 제어와는 대조적으로, 제 1 차륜 위치 결정 제어에서는 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 보다 조기에 결정할 수 있다.
[제 2 차륜 위치 결정 제어]
제 1 실시예에서는 차륜 속도 펄스의 카운트 값으로부터 차륜(1)의 회전 위치를 검출한다. 여기서, 차륜 속도 센서(8)는 펄스 카운트 타입 센서이고; 차륜(1)과 함께 회전하는 로터의 요철면이 차륜 속도 센서(8) 주위에 형성된 자기장을 가로지를 때, 차륜 속도 센서는 자속 변화로 인한 코일에서의 전류 변화를 차륜 속도 펄스로서 출력한다. 따라서, 차량 정지 중의 시프트 체인지로 인해, 또는 조향 또는 차량에 대한 탑승자의 승하차로 인한 차량의 진동으로 인해(즉, 미세한 각도로 연속적으로 요동하는 차량에 의해), 차량의 진동과 함께 차륜(1)이 진동하는 경우, 실제로는 차륜(1)이 회전하지 않는데도 진동으로 인해 차륜 속도 펄스의 카운트가 올라갈 수 있다.
이 경우, 기준 치수로부터 차륜 속도 펄스의 카운트 수를 이용하여 산출된 차륜의 회전 위치와 실제 회전 위치 사이에 편차가 발생하여; 회전 위치의 잘못된 검출로 인해 회전 위치 데이터의 분산 정도의 결정 정확도가 저하되므로, 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정할 수 없다. 또한, 언덕길 발진이나 연석 위로 올라감으로 인해 차량이 후진하는(밀리는) 경우에도, 실제로는 차륜(1)이 역회전하고 있음에도 불구하고, 차륜 속도 펄스의 카운트가 올라갈 수 있기 때문에, 전술한 문제가 발생하게 된다.
제 1 차륜 위치 결정 제어에서는, 차량 정지 중에 산출되는 차륜 속도 펄스에 카운트 수와 차륜(1)의 회전 위치(치수)가 포함되기 때문에, 자동 학습 모드에서 차량 정지시 등에 상술한 회전 위치의 편차가 발생하는 경우, 회전 위치의 잘못된 검출로 인해 분산 특성값(X)들에서 차이가 나타나지 않는 경향이 있고, 차륜 위치의 결정이 곤란하게 된다.
여기서, TPMS 센서(2)는 버튼 전지(2e)의 동작 수명을 연장하기 위해 정위치 송신 모드에서의 TPMS 데이터 송신 횟수가 40회로 제한되기 때문에, 모든 센서 ID의 차륜 위치가 결정될 때까지 제 1 차륜 위치 결정 제어를 계속할 수 없다.
따라서, 제 1 실시예에서는, 제 1 차륜 위치 결정 제어시 소정의 누적 주행 시간(8분)이 경과한 후에도 차륜 위치를 결정할 수 없는 센서 ID가 있는 경우, 해당 센서 ID의 차륜 위치를 제 2 차륜 위치 결정 제어로부터의 결정 결과를 이용하여 결정한다.
제 2 차륜 위치 결정 제어에서는, 소정의 누적 주행 시간 경과 후 분산 특성값(X)의 최고치를 선택하여 센서 ID의 차륜 위치를 결정한다. 이때, 최고치가 2개 이상인 경우는 드물기 때문에, 모든 센서 ID의 차륜 위치를 결정할 수 있다.
또한, 제 2 차륜 위치 결정 제어에서는, 차륜들이 동일한 방향으로 회전할 때의 기간을 1트립으로 정의한다. 1트립에서 취득한 회전 위치 데이터에 기초하여 1트립마다 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)을 연산하고; 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)에 기초하여 최종 분산 특성값(X)을 산출한다. 따라서, 차량 정지시 또는 후진시 발생하는 차륜 속도 펄스의 카운트 수와 차륜(1)의 실제 회전수 간의 편차의 영향을 배제하고 분산 특성값(X)을 산출하여, 회전 위치들 간의 분산 정도의 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
제 2 차륜 위치 결정 제어에서는, 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)에 대해, 소정의 누적 주행 시간에서의 TPMS 데이터의 총 수신 횟수(N)에 대한 1트립에서의 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)의 비율인 가중 계수(K1, K2,..., Km)를 곱하는 가중 처리를 실시하며; 가중 처리 후 분산 특성값(K1×Xtrp1, K2×Xtrp2,..., Km×Xtrpm)의 합(K1×Xtrp1 + K2×Xtrp2 +...+ Km×Xtrpm)을 최종 분산 특성값(X)으로 한다.
도 14는 제 2 차륜 위치 결정 제어에 의한 분산 특성값 연산의 예이다. 도 14에서는, 제 3 트립 중 소정의 누적 주행 시간(8분)이 경과하고, 제 1 트립의 분산 특성값(Xtrp1)이 0.8이며, 제 2 트립의 분산 특성값(Xtrp2)이 0.9이고, 제 1 트립의 분산 특성값(Xtrp3)이 0.4인 것으로 가정하고 있다.
여기서, 각 트립에서 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)(즉, 회전 위치 데이터 아이템의 수)는 제 1 트립에서 제 3 트립까지 각각 4, 9, 3이다. 따라서, 가중 계수는 제 1 트립에서 제 3 트립까지 각각 K1 = 4/16, K2 = 9/16, K3= 3/16이 된다.
따라서, 최종 분산 특성값(X)은,
X = 4/16×0.8 + 9/16×0.9 + 3/16×0.4
= 0.2 + 0.506 + 0.075
= 0.781이다.
제 1 트립과 제 3 트립의 분산 특성값(Xtrp1, Xtrp3)을 비교하면, TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)의 값은 제 2 트립의 분산 특성값(Xtrp2)에 가장 가깝다.
즉, 회전 위치의 데이터 아이템을 많이 취득할수록, 1트립의 분산 특성값(Xtrpm)의 정확도가 커지기 때문에, 데이터 아이템의 수가 큰 분산 특성값(Xtrpm)의 가중치를 크게 함으로써, 최종 분산 특성값(X)의 신뢰성을 높일 수 있다.
제 2 차륜 위치 결정 제어에서는, 1트립에서 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)가 3회 미만인 경우, 분산 특성값(Xtrpm)을 산출하지 않고, 1 트립에서 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)가 3회 이상인 트립의 분산 특성값(Xtrpm)에 기초하여 최종 분산 특성값(X)을 산출한다. 1트립에서의 TPMS 데이터의 수신 횟수(Nn)가 적은 경우, 차륜(1)들의 분산 특성값(Xtrpm)에서 차이가 나타나기 어려운 경향이 있다. 즉, 데이터 아이템의 수가 적은 경우에는, 차륜들의 회전 위치에서 분산 정도를 결정하기 위한 효과적인 분산 특성값(Xtrpm)을 얻을 수 없기 때문에, 최종 분산 특성값(X)으로부터 유효하지 않은 값들을 제외함으로써, 최종 분산 특성값(X)의 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, TPMS 센서 및 TPMSCU에서의 작용에 대해 설명한다. 도 15는 제 1 실시예에서 주행과 정지시 TPMS 센서 측의 작동 모드와 TPMSCU 측의 작동 모드를 나타내는 타임 차트이다. 이 타임 차트의 초기 상태에서는, 차량이 소정 시간 이상 정지하여 있었고, 모션 플래그(Fm)는 OFF이며, TPMS 센서 측에서는 정위치 송신 모드가 선택되고, TPMSCU 측에서는 자동 학습 모드가 선택된 상태인 것으로 한다.
차량이 주행을 개시하고, 시각(t1)에서, 원심방향 가속도가 주행 결정 역치(g0)를 초과하면, 모션 플래그(Fm)가 ON으로 설정되고, TPMS 센서(2)는 간격(tb)으로 데이터를 송신한다. 이때, TPMSCU(4)도 자동 학습 모드가 되고, 수신된 데이터에 기초하여 차륜 위치를 특정한다.
시각(t2)에서, 차량이 감속하여 원심방향 가속도가 주행 결정 역치(g0)를 하회하면, 모션 플래그(Fm)는 OFF로 설정된다. 그러나, 아직 소정 시간 이상 경과하지 않았기 때문에, TPMS 센서(2)는 정위치 송신 모드로 설정되어 있고 TPMSCU(4)는 자동 학습 모드로 설정되어 있는 상태이다. 이때, 송신 횟수 또는 수신 횟수는 데이터와 함께 보존된다. 이론적으로, 이때, 점화 스위치가 OFF되는 경우에도, 이 수신 횟수(Sn) 또는 이 송신 횟수 동안 카운트된 이 수신 데이터는 비휘발성 메모리에 기록되어 보존된다.
시각(t3)에서, 차량이 다시 주행하기 시작하고 원심방향 가속도가 주행 결정 역치(g0)를 초과하면, 모션 플래그(Fm)는 ON으로 설정되며, TPMS 센서(2)는 데이터 송신을 재개한다. 이때, 전회까지 정위치 송신 모드에서 출력된 송신 데이터를 효율적으로 사용할 수 있으므로, TPMS 센서(2)에 의해 송신되는 데이터도 전회에 송신된 다음 값으로서 송신된다. 이에 따르면, 점화 스위치의 ON 또는 OFF에 관계없이 데이터를 효과적으로 활용할 수 있으며, TPMS 센서(2)에 의한 전력 소비량을 제어할 수 있다.
시각(t4)에서, 송신 횟수(Sn)가 소정 횟수에 도달하면, 송신 횟수(Sn)는 제로로 리셋된다. TPMS 센서(2)가 일반 모드로 이행함과 동시에, TPMSCU(4)도 모니터링 모드로 이행한다. 이에 따라, TPMS 센서(2)는 간격(ta)으로 데이터를 송신한다.
시각(t5)에서, 차량이 감속하여 원심방향 가속도가 주행 결정 역치(g0)를 다시 하회하면, 모션 플래그(Fm)가 OFF로 설정된다. 그러나, 아직 소정 시간 이상 경과하지 않았기 때문에, TPMS 센서(2)는 정위치 송신 모드로 설정되어 있고 TPMSCU(4)는 모니터링 모드로 설정되어 있는 상태이다. 시각(t6)에서, 차량이 다시 주행하기 시작하고 원심방향 가속도가 주행 결정 역치(g0)를 초과하면, 모션 플래그(Fm)는 ON으로 설정되며, TPMS 센서(2)는 데이터 송신을 재개한다. 이때, 모션 플래그(Fm)가 OFF로 설정된 후 소정 시간 경과하지 않았기 때문에, 일반 모드에서 데이터 송신이 이루어진다.
이하, 효과에 대해 설명한다.
제 1 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치는 다음과 같은 효과를 나타낸다.
(1) 타이어의 공기압을 모니터링하기 위해 제공된 타이어 공기압 모니터링 장치는, 각 차륜(1)의 타이어에 장착되어 타이어의 공기압을 검출하는 압력 센서(2a)와, 각 차륜(1)에 설치되어 소정의 회전 위치에 있을 때 공기압 정보를 센서 ID와 함께 무선 신호로 송신하는 송신기(2d)와, 차체에 설치되어 무선 신호를 수신하는 수신기(3)와, 각 차륜(1)에 대응하여 차체에 설치되어 차륜(1)의 회전 위치를 결정하는 회전 위치 산출 유닛(11a, 12a)과, 특정 센서 ID를 포함한 무선 신호가 송신될 때, 차륜의 회전 위치를 복수 회 취득하여, 이를 차륜(1)의 회전 위치 데이터로서 축적하고, 각 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기(2d)의 차륜 위치로서 결정하는 차륜 위치 결정 수단을 구비한다.
이에 따르면, TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
(2) 차륜 위치 결정 수단은, 차량의 누적 주행 시간이 소정의 누적 주행 시간(8분)에 도달하기 전에, 회전 위치 데이터의 데이터 아이템의 수가 소정의 수(10) 이상인 경우, 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 연산하고, 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 산출하며, 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기(2d)의 차륜 위치로서 결정하는 제 1 제어 유닛(11)과, 차량의 누적 주행 시간이 소정의 누적 주행 시간(8분)에 도달하면, 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 산출하고, 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기(2d)의 차륜 위치로서 결정하는 제 2 제어 유닛(12)을 구비한다.
이에 따르면, 차량이 어느 정도 계속 주행하는 경우, 제 1 제어 유닛(11)이 소정 개수의 회전 위치 데이터 아이템을 이용하여 회전 위치 데이터의 분산 정도를 취득하기 때문에, 제 1 제어 유닛(11)은 TPMS 센서(2)의 회전 위치를 정확하게 결정할 수있다. 한편, 차량의 누적 주행 시간이 소정의 주행 시간에 도달하면, 제 2 제어 유닛(12)이 회전 위치 데이터의 분산 정도를 취득하기 때문에, 교통 체증 등으로 인해 차량이 주행할 수 없는 상황에서도 제 2 제어 유닛(12)은 TPMS 센서(2)의 회전 위치를 확실하게 결정할 수 있다.
(3) 제 1 제어 유닛(11)과 제 2 제어 유닛(12)은 각 차륜(1)의 회전 위치를 2차원 평면 상의 원점을 시점으로 하고 단위 원의 원주 상의 점(cosθ, sinθ)을 종점으로 하는 벡터로 변환하고; 회전 위치 데이터의 벡터의 평균 벡터(ave_cosθ, ave_sinθ)의 스칼라 양을 분산 특성값(X)으로서 연산하고; 분산 특성값(X)을 비교하여 회전 위치 데이터의 분산 정도를 취득한다.
이에 따르면, 회전 위치 데이터의 주기성을 회피하여 회전 위치의 분산 정도를 산출할 수 있다.
(4) 제 1 제어 유닛(11)은, 분산 특성값(X)의 최고치가 0.57인 제 1 역치를 초과하면, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 어느 정도 결정 정확성을 확보할 수 있다.
(5) 제 1 제어 유닛(11)은, 분산 특성값 중 최고치를 제외한 모든 분산 특성값(X)이 0.57인 제 1 역치보다 작은 0.37의 제 2 역치 미만인 경우, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
(6) 제 2 제어 유닛(12)은, 소정의 누적 주행 시간 중 차륜이 동일한 방향으로 주행하는 기간(1트립)마다, 해당 기간에 취득한 회전 위치 데이터에 기초하여 회전 위치 데이터의 기간별 분산 특성값(Xtrpm)을 산출하고, 기간별 분산 특성값(Xtrpm)에 기초하여 회전 위치 데이터의 총 분산 특성값(X)을 산출하여, 총 분산 특성값 중 최고치의 총 분산 특성값(X)에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 차량 정지시 또는 차량 후진시 차륜 진동으로 인한 회전 위치의 오검출을 억제할 수 있으므로, TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
(7) 송신기(2d)는, 제 1 소정 조건이 성립할 때 송신기(2d)가 간격(tb)(제 1 간격)으로 송신하는 정위치 송신 모드로 송신기(2d)를 전환하고, 그 이외의 경우에는 송신기(2d)가 간격(tb)보다 긴 간격(ta)(제 2 간격)으로 송신하는 일반 모드로 송신기(2d)를 전환하는 제어 단계 S30(모드 전환 수단)을 구비한다. 수신기(3)는 송신기(2d)의 제어 단계 S30와 동일한 판단을 하는 제어 단계 S40를 이용하여 송신기(2d)의 작동 모드를 검출하는 유닛(모드 검출 유닛)을 구비한다.
즉, 송신기(2d)가 간격이 다른 송신 모드를 구비함으로써, 송신기(2d)에 의한 전력 소비량을 제어할 수 있다. 또한, 통신 기능 없이도 송신기(2d)의 모드를 수신기가 항상 검출할 수 있으며, 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
(8) 제 1 소정 조건은, 모션 플래그(Fm)가 OFF된 상태(송신기(2d)로부터 신호가 송신되지 않은 상태)에서 소정 시간 이상 경과한 때, 또는 소정 시간 이상 경과하기 전에 간격(tb)으로 송신되는 송신 횟수(Sn)가 소정 횟수에 도달하기 전에, 성립한다. 수신기(3)는 정위치 송신 모드에서 수신된 수신 횟수(Sn)와 그와 함께 수신된 데이터를 기억하도록 구성되고, TPMSCU(4)(차륜 위치 결정 수단)은 기억된 데이터와 새로 수신된 데이터에 기초하여 차륜 위치를 결정하도록 구성된다.
소정 시간 이상 경과한 경우에는, 타이어 로테이션이 실시되었을 가능성이 있기 때문에, 송신기(2d)는 정위치 송신 모드로 변환된다. 이때, 짧은 간격(tb)으로 송신하면, 전력을 소비하기 쉽다. 따라서, 장치가 정위치 송신 모드로 변환된 경우, 도중에 차륜의 회전이 일시 정지하여 데이터의 송신이 정지되어도, 장치가 정위치 송신 모드로 작동하는 한, 전회에 정위치 송신 모드에서 송신한 데이터 다음에 데이터를 송신함으로써, 데이터 송신 횟수를 줄일 수 있으므로, 송신기(2d)에 의한 전력 소비량을 제어할 수 있다. 또한, TPMSCU(4)는 전회에 수신된 데이터와 새로 수신된 데이터 모두에 기초하여 차륜 위치를 결정하도록 구성되어 있기 때문에, 검출 불일치의 위험을 회피할 수 있다.
(9) 수신기는 소정 시간이 경과할 때까지 점화 스위치의 상태에 관계없이 모드 선택 제어 처리 및 자동 학습 모드 선택 처리(모드 검출 유닛)를 계속 실시한다.
따라서, 차량이 주행을 개시하여 자동 학습 모드를 실행하는 동안 차량이 정지하고 점화 스위치가 OFF되는 경우에도, 송신기(2d)에서의 모드 검출과 수신기(3)에서 실시되는 검출 간에 편차가 존재하지 않는다. 따라서, 소정 시간 이내에 점화 스위치가 다시 ON되어 주행을 개시하면, 송신기(2d)에 의해 이미 송신된 데이터와 새로 송신되는 데이터를 수신기(3) 내에서 효율적으로 사용할 수 있으므로, 송신기(2d)에 의한 전력 소비량을 제어할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 16은 제 2 실시예의 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다. TPMSCU(차륜 위치 결정 수단)(4)는 회전 위치 산출 유닛(4a), 분산 산출 유닛(4b), 차륜 위치 결정 유닛(4c) 및 메모리(4d)를 구비하고 있다.
회전 위치 산출 유닛(4a), 분산 산출 유닛(4b) 및 차륜 위치 결정 유닛(4c)은 도 7에 도시된 제 1 실시예의 회전 위치 산출 유닛(11a), 분산 산출 유닛(11b) 및 차륜 위치 결정 유닛(11c)과 동일한 처리를 한다. 또한, 제 2 실시예에서, 차륜 위치 결정 유닛(4c)은 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 메모리(4d)의 기억 갱신을 통해 저장한다.
[차륜 위치 결정 제어 처리]
제 2 실시예의 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름은 도 10에 도시된 제 1 실시예의 제 1 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름과 동일하기 때문에, 도시와 설명을 생략한다.
따라서, 제 2 실시예에서는, 제 2 차륜 위치 결정 제어 작용을 제외하고, 제 1 실시예에서 설명한 작용을 실시할 수 있다.
이하, 효과에 대해 설명한다.
제 2 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치는 제 1 실시예와 함께 기술한 효과 (1), (7) 내지 (9) 이외에 다음과 같은 효과를 나타낸다.
(10) TPMSCU(4)는 각 차륜(1)의 회전 위치를 2차원 평면 상의 원점을 시점으로 하고 단위 원의 원주 상의 점(cosθ, sinθ)을 종점으로 하는 벡터로 변환하고; 회전 위치 데이터의 벡터의 평균 벡터(ave_cosθ, ave_sinθ)의 스칼라 양을 분산 특성값(X)으로서 산출하고; 분산 특성값(X)의 최고치를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 주기성을 회피하여 회전 위치의 분산 정도를 산출할 수 있다.
(11) TPMSCU(4)는, 분산 특성값(X)의 최고치가 0.57인 제 1 역치를 초과하면, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 어느 정도 결정 정확성을 확보할 수 있다.
(12) TPMSCU(4)는, 분산 특성값 중 최고치를 제외한 분산 특성값(X)이 0.57인 제 1 역치보다 작은 0.37의 제 2 역치 미만인 경우, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정한다.
이에 따르면, 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
(제 3 실시예)
도 17은 제 3 실시예의 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다. TPMSCU(차륜 위치 결정 수단)(4)는 회전 위치 산출 유닛(4a'), 분산 산출 유닛(4b'), 차륜 위치 결정 유닛(4c') 및 메모리(4d)를 구비하고 있다.
회전 위치 산출 유닛(4a'), 분산 산출 유닛(4b') 및 차륜 위치 결정 유닛(4c')은 도 7에 도시된 제 1 실시예의 회전 위치 산출 유닛(12a), 분산 산출 유닛(12b) 및 차륜 위치 결정 유닛(12c)과 동일한 처리를 한다. 또한, 제 3 실시예에서, 차륜 위치 결정 유닛(4c')은 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 메모리(4d)의 기억 갱신을 통해 저장한다.
[차륜 위치 결정 제어 처리]
제 3 실시예의 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름은 도 11에 도시된 제 1 실시예의 제 2 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름과 동일하기 때문에, 도시와 설명을 생략한다.
따라서, 제 3 실시예에서는, 제 1 차륜 위치 결정 제어 작용을 제외하고, 제 1 실시예에서 설명한 작용을 실시할 수 있다.
이하, 효과에 대해 설명한다.
제 3 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치는 제 1 실시예와 함께 기술한 효과 (1), (7) 내지 (9) 이외에 다음과 같은 효과를 나타낸다.
(13) TPMSCU(4)는, 차륜(1)이 동일한 방향으로 회전하고 있는 기간에, 어떤 센서 ID를 포함한 무선 신호가 송신될 때 복수 회 취득한 차륜(1)의 회전 위치를 차륜(1)의 회전 위치 데이터로서 축적하고; 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기(2d)의 차륜 위치로서 결정한다.
이에 따르면, 차량 정지시 또는 차량 후진시 차륜 진동으로 인한 회전 위치의 오검출을 억제할 수 있으므로, TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
(14) TPMSCU(4)는, 차량의 누적 주행 시간이 소정 시간(8분)에 도달할 때까지, 차륜(1)이 동일한 방향으로 회전하고 있는 복수의 기간에, 회전 위치 데이터의 분산 정도(Xtrp1, Xtrp2,..., Xtrpm)를 산출하며; 각 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도(최종 분산 특성값(X))를 산출한다.
이에 따르면, 차륜(1)의 회전 위치의 분산 정도의 결정이 용이하게 된다.
(15) TPMSCU(4)는, 각 기간의 분산 정도에 대하여, 회전 위치의 데이터 아이템의 수가 많을수록 큰 가중치를 부여하는 가중 처리를 실시하고; 가중 처리 후 각 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도를 연산한다.
이에 따르면, 최종 분산 정도의 신뢰성을 높일 수 있다.
(16) TPMSCU(4)는, 복수의 기간 중 회전 위치의 데이터 아이템이 소정 값(3회) 이상인 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도를 산출한다.
이에 따르면, 최종 분산 정도의 신뢰성을 높일 수 있다.
(제 4 실시예)
도 18은 제 4 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치의 구성도이다. 제 4 실시예에서는, 도 1에 도시된 제 1 실시예의 구성 이외에, 인히비터 스위치(인히비터 SW)(10)를 구비한다.
[차륜 위치 결정 제어]
도 19는 제 4 실시예의 차륜 위치 결정 제어를 실시하는 TPMSCU(4)의 제어 블록도이다. TPMSCU(차륜 위치 결정 수단)(4)는 도 7에 도시된 제 1 실시예의 구성과 함께 정지-후진 결정 유닛(특정 차량 상태 검출 수단)(4e)과 카운트 값 보정 유닛(카운트 값 보정 수단)(4f)을 구비하고 있다.
정지-후진 결정 유닛(4e)은, 인히비터 스위치(10)로부터의 변속 범위 신호가 주차(P) 변속 범위인 경우 또는 모든 차륜 속도 펄스의 카운트 값이 소정 시간(예컨대, 400msec) 이상 카운트되지 않은(증가하지 않은) 경우, 차량 정지로 결정하여, 차량 정지 결정 신호를 카운트 값 보정 유닛(4f)에 출력한다. 또한, 정지-후진 결정 유닛(4e)은, 인히비터 스위치로부터의 변속 범위 신호가 후진(R) 변속 범위인 경우, 차량 후진으로 결정하여, 차량 후진 결정 신호를 카운트 값 보정 유닛(4f)에 출력한다.
카운트 값 보정 유닛(4f)은, 정지-후진 결정 유닛(4e)이 차량 정지로 결정한 경우, ABS 제어 유닛(카운트 값 연산 수단)(6)으로부터 출력된 차륜 속도 펄스의 카운트 값에서 차량 정지 기간 중의 카운트 수를 감산한 결과인 보정 후 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(4a)에 출력한다. 카운트 값 보정 유닛(4f)은, 정지-후진 결정 유닛(4e)이 차량 후진으로 결정한 경우, ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 차륜 속도 펄스의 카운트 값에서 차량 후진 기간 중의 카운트 수의 2배수를 감산한 결과인 보정 후 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(4a)에 출력한다. 마지막으로, 차량 정지 또는 후진으로 결정되지 않으면, ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 카운트 값을 그대로 회전 위치 산출 유닛(4a)에 출력한다.
[차륜 위치 결정 제어 처리]
도 20은 제 4 실시예에서 차륜 위치 결정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 이하, 이 흐름에서의 각 단계에 대해 설명한다. 그러나, 도 10에 도시된 제 1 실시예의 제 1 차륜 위치 결정 제어 처리와 동일한 처리를 실시하는 단계에 대해서는 동일한 단계 번호를 부여하고, 설명을 생략한다.
단계 S11에서는, 회전 위치 산출 유닛(4a)이 센서 ID = 1인 센서로부터 TPMS 데이터를 수신함과 아울러, 정지-후진 결정 유닛(4e)에 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 입력한다.
단계 S12에서는, 정지-후진 결정 유닛(4e)이 차량 정지 또는 후진을 결정함과 아울러, 카운트 값 보정 유닛(4f)은 정지-후진 결정 유닛(4e)에서 차량 정지 또는 차량 후진을 결정하였는지의 여부를 결정하고, YES인 경우, 제어는 단계 S13으로 진행하고, NO인 경우, 제어는 단계 S2로 진행한다.
단계 S13에서는, 카운트 값 보정 유닛이 카운트 값을 보정한다. 카운트 값 보정 유닛은, 정지-후진 결정 유닛(4e)이 차량 정지로 결정한 경우, ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 카운트 값에서 차량 정지 기간 중의 카운트 수를 감산한다. 한편, 카운트 값 보정 유닛은, 정지-후진 결정 유닛(4e)이 차량 후진으로 결정한 경우, ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 카운트 값에서 차량 후진 기간 중의 카운트 수의 2배수를 감산한다.
이하, 작용에 대해 설명한다.
제 1 실시예에서 상술한 바와 같이, 자동 학습 모드에서 차량이 정지하면, 차량 정지 중의 시프트 체인지로 인해, 또는 조향 또는 차량에 대한 탑승자의 승하차로 인한 차량의 진동과 함께 차륜(1)이 진동하게 되므로, 실제로는 차륜이 회전하지 않는데도 진동으로 인해 차륜 속도 펄스의 카운트가 올라갈 수 있다. 또한, 자동 학습 모드 중에 차량이 후진하는 경우, 차륜(1)이 역회전하는데도 차륜 속도 펄스의 카운트가 올라갈 것이다.
TPMSCU(4)는 동일한 차륜의 회전 위치와 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 관계가 일정하다는 사실을 이용하여 회전 위치의 분산 정도를 산출한다. 차륜 위치를 결정하고 있기 때문에, 회전 위치와 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 관계가 TPMSCU(4)가 기준 치수를 설정했을 때의 관계(소정의 관계)에서 벗어나면, 회전 위치 데이터의 분산 정도를 산출할 때의 정확도가 저하되어, TPMSCU(4)가 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정할 수 없으며, 이는 잠정적으로 차륜 위치 결정 처리의 지연을 초래할 수 있다.
이에 대해, 제 4 실시예에서의 TPMSCU는, 차량 정지 여부를 결정하고, 차량 정지로 결정된 경우에는 ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 차륜 속도 펄스의 카운트 값에서 차량 정지 기간 중의 카운트 수를 감산한 결과인 보정 후 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(4a)에 출력한다. 차량 정지 기간 중에 차륜(1)은 회전을 정지하고 있기 때문에, 그 기간에 카운트된 차륜 속도 펄스는 차륜(1)의 진동에 기인한 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 카운트 값에서 차륜(1)의 진동에 기인한 카운트 수를 감산함으로써, 동일한 차륜의 회전 위치와 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 관계를 기준 치수 설정시의 관계로 복원하여 차륜(1)의 회전 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 회전 위치의 오검출을 억제하고 차륜(1)의 실제 회전 위치와 실제로 일치하는 분산 특성값(X)을 산출할 수 있기 때문에, 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정하여, 차륜 위치 결정의 지연 가능성을 억제할 수 있다.
또한, 제 4 실시예에서의 TPMSCU는, 차량 후진 여부를 결정하고, 차량 후진으로 결정된 경우에는 ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 차륜 속도 펄스의 카운트 값에서 차량 후진 기간 중의 카운트 수의 2배수를 감산한 결과인 보정 후 카운트 값을 회전 위치 산출 유닛(4a)에 출력한다. 차량 후진 기간 중에 차륜(1)은 역회전하고 있기 때문에, 그 기간에 카운트된 차륜 속도 펄스는 차륜(1)의 역회전에 기인한 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 카운트 값에서 차륜(1)의 역회전에 기인한 카운트 수를 감산함으로써, 동일한 차륜의 회전 위치와 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 관계를 기준 치수 설정시의 관계로 복원하여 차륜(1)의 회전 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 차륜 위치의 오검출을 억제하고 차륜(1)의 실제 회전 위치와 실제로 일치하는 분산 특성값(X)을 산출할 수 있기 때문에, 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정하여, 차륜 위치 결정의 지연 가능성을 억제할 수 있다.
[차량 정지 또는 차량 후진 결정]
제 4 실시예에서는, 주차 변속 범위가 선택되는 경우 또는 모든 차륜 속도 펄스의 카운트 값이 소정 시간(400msec) 이상 카운트되지 않은 경우, 차량 정지로 결정한다.
일반적으로, 차륜 속도 센서를 이용하여 차량 속도를 산출하는 경우, 매우 낮은 차량 속도 범위(예컨대, 3㎞/h 미만)의 차량 속도를 0㎞/h로 간주하기 때문에, 차륜 속도 펄스로부터 차량 정지 여부를 확실하게 결정할 수 없다. 이에 대해, 주차 변속 범위가 선택되는 경우에는 자동 변속기가 내부적으로 잠금되어 구동 차륜이 움직일 수 없기 때문에, 차량이 정지되어 있을 가능성이 높다. 따라서, 주차 변속 범위가 선택되었는지의 여부에 기초하여 차량 정지 여부를 결정함으로써, 차량 정지 여부의 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
모든 차륜 속도 펄스의 카운트 값이 소정 시간(400msec) 이상 카운트되지 않으면, 차륜(1)의 회전이 정지하고 있을 가능성이 높다. 따라서, 차륜 속도 펄스의 간격에 기초하여 차량 정지 여부를 결정함으로써, 차량 정지 여부의 결정 정확도를 향상시킬 수 있다. 모든 차륜 속도 펄스의 카운트 값을 사용하는 이유는, 미끄러운 도로에서 차량이 주행을 개시하여 구동 차륜이 미끄러지는 경우, 구동 차륜은 회전하고 종동 차륜은 회전하지 않기 때문에, 이 상황이 차량 정지로서 오판될 수 있기 때문이다.
또한, 제 4 실시예에서는, 후진 변속 범위가 선택되는 경우, 차량 후진으로 결정한다. 후진 변속 범위 선택시 차량이 전진하는 것은 어렵기 때문에, 후진 변속 범위가 선택되었는지의 여부에 기초하여 차량 후진 여부를 결정함으로써, 차량 후진 여부의 결정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이하, 효과에 대해 설명한다.
제 4 실시예의 타이어 공기압 모니터링 장치는 제 1 실시예와 함께 기술한 효과 (1), (7) 내지 (9) 및 제 2 실시예와 함께 기술한 효과 (10) 내지 (12) 이외에 다음과 같은 효과를 나타낸다.
(17) 동일한 차륜의 회전 위치와 카운트 값의 관계가 소정의 관계에서 벗어나는 특정 차량 상태(차량 정지, 차량 후진)를 검출하는 정지-후진 결정 유닛(4e)과, 특정 차량 상태가 검출된 경우, 차륜의 회전 위치와 카운트 값의 관계가 소정의 관계에 가까워지도록 카운트 값을 보정하는 카운트 값 보정 유닛을 구비한다.
이에 따르면, 동일한 차륜의 회전 위치와 차륜 속도 펄스의 카운트 값의 편차를 보정하여, TPMS 센서(2)의 차륜 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
(18) 정지-후진 결정 유닛(4e)은 차량 정지 여부를 결정하고, 카운트 값 보정 유닛(4f)은 ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 카운트 값에서 차량 정지로 결정된 기간 중의 카운트 수를 감산한다.
따라서, 차량 정지시 차륜(1)의 진동으로 인해 차륜 위치가 오검출될 수 있으나, 이러한 차륜 위치의 오검출을 억제하고 차륜(1)의 실제 회전 위치와 실제로 일치하는 분산 특성값(X)을 산출할 수 있기 때문에, 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정하여, 차륜 위치 결정의 지연 가능성을 억제할 수 있다.
(19) 정지-후진 결정 유닛(4e)은, 주차 변속 범위가 선택되는 경우, 차량 정지로 결정하기 때문에, 차량 정지를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
(20) 정지-후진 결정 유닛(4e)은, 모든 차륜 속도 센서(8)로부터 소정 시간 이상 차륜 속도 펄스가 출력되지 않는 경우, 차량 정지로 결정하기 때문에, 차량 정지를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
(21) 정지-후진 결정 유닛(4e)은 차량 후진 여부를 결정하고, 카운트 값 보정 유닛(4f)은 ABS 제어 유닛(6)으로부터 출력된 카운트 값에서 차량 후진으로 결정된 기간 중의 카운트 수의 2배수를 감산한다.
따라서, 차량 후진으로 인해 차륜 위치가 오검출될 수 있으나, 이러한 차륜 위치의 오검출을 억제하고 차륜(1)의 실제 회전 위치와 실제로 일치하는 분산 특성값(X)을 산출할 수 있기 때문에, 센서 ID와 차륜 위치의 대응 관계를 정확하게 결정하여, 차륜 위치 결정의 지연 가능성을 억제할 수 있다.
(22) 정지-후진 결정 유닛(4e)은, 후진 변속 범위가 선택되는 경우, 차량 후진으로 결정하기 때문에, 차량 후진을 보다 정확하게 결정할 수 있다.
(다른 실시예)
본 발명의 최선의 형태를 도면에 기초하여 상술한 실시예에 따라 설명하였으나, 본 발명의 구체적인 구성은 이 실시예들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상과 범위를 일탈하지 않는 한 설계 변형 등도 본 발명의 범위에 포함된다.
예를 들어, 실시예에서는 수신 횟수(Sn)가 소정 횟수에 도달할 때까지 자동 학습 모드를 계속하는 예에 대해 기술하였으나, TPMSCU는 자동 인식 모드에서 소정 횟수에 도달하기 전에 모든 차륜 위치가 특정된 경우 모니터링 모드로 변경할 수 있다. 이 경우, 송신기는 송신 횟수(Sn)가 소정 횟수에 도달할 때까지 정위치 송신 모드로 작동하기 때문에, 수신기는 작동 모드를 확인한 다음, 수신된 정보를 활용하면 된다.
1: 차륜
2: TPMS 센서
2a: 압력 센서(타이어 공기압 검출 수단)
2b: 가속도계
2c: 센서 제어 유닛
2d: 송신기
2e: 버튼 전지
3: 수신기
4: TPMSCU (차륜 위치 결정 수단)
4a, 4a', 11a, 12a: 회전 위치 산출 유닛(회전 위치 검출 수단)
4b, 4b', 11b, 12b: 분산 산출 유닛
4c, 4c', 11c, 12c: 차륜 위치 결정 유닛
4d: 메모리
4e: 정지-후진 결정 유닛(특정 차량 상태 검출 수단)
4f: 카운트 값 보정 유닛(카운트 값 보정 수단)
5: 디스플레이
6: ABS 제어 유닛(카운트 값 연산 수단)
7: 통신선
8: 차륜 속도 센서
10: 인히비터(inhibitor) 스위치
11: 제 1 제어 유닛(차륜 위치 결정 수단)
12: 제 2 제어 유닛(차륜 위치 결정 수단)
14: 갱신 판단 유닛

Claims (22)

  1. 타이어의 공기압을 모니터링하는 타이어 공기압 모니터링 장치로서,
    차륜의 타이어에 장착되어 타이어의 공기압을 검출하는 타이어 공기압 검출 수단과,
    각 차륜에 설치되어 상기 공기압 정보를 송신기 고유의 식별 정보와 함께 무선 신호로 송신하는 송신기와,
    차체에 설치되어 상기 무선 신호를 수신하는 수신기와,
    각 차륜에 대응하여 차체에 설치되어 차륜의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과,
    어떤 식별 정보를 포함한 무선 신호가 송신될 때, 각 차륜에 대해 회전 위치를 복수 회 취득하여 이를 각 차륜의 회전 위치 데이터로서 축적하고, 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도(분산의 연산 기준은 하나의 차륜에 대해 복수 회 취득한 회전 위치 데이터들의 평균임)가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 식별 정보에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정하는 차륜 위치 결정 수단을 포함하며,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 각 차륜의 회전 위치를 2차원 평면 상의 원점을 시점으로 하고 단위 원의 원주 상의 점을 종점으로 하는 벡터로 변환하고; 회전 위치 데이터의 벡터의 평균 벡터의 스칼라 양을 분산 특성값으로서 산출하고; 분산 특성값의 최고치를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 분산 특성값의 최고치가 제 1 역치를 초과하면, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 분산 특성값 중 최고치를 제외한 모든 분산 특성값이 제 1 역치보다 작은 제 2 역치 미만인 경우, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  4. 타이어의 공기압을 모니터링하는 타이어 공기압 모니터링 장치로서,
    차륜의 타이어에 장착되어 타이어의 공기압을 검출하는 타이어 공기압 검출 수단과,
    각 차륜에 설치되어 상기 공기압 정보를 송신기 고유의 식별 정보와 함께 무선 신호로 송신하는 송신기와,
    차체에 설치되어 상기 무선 신호를 수신하는 수신기와,
    차륜의 회전수에 비례하는 차륜 속도 펄스를 출력하는 차륜 속도 센서와,
    각 차륜에 대응하여 차체에 설치되어 차륜의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과,
    어떤 식별 정보를 포함한 무선 신호가 송신될 때, 각 차륜에 대해 회전 위치를 복수 회 취득하여 이를 각 차륜의 회전 위치 데이터로서 축적하고, 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도(분산의 연산 기준은 하나의 차륜에 대해 복수 회 취득한 회전 위치 데이터들의 평균임)가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 식별 정보에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정하는 차륜 위치 결정 수단을 포함하며,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 차량의 누적 주행 시간이 제 1 소정 시간에 도달할 때까지, 차륜이 동일한 방향으로 회전하고 있는 복수의 기간에, 회전 위치 데이터의 분산 정도를 산출하며; 각 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도를 산출하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 각 기간의 분산 정도에 대하여, 회전 위치의 데이터 아이템의 수가 많을수록 큰 가중치를 부여하는 가중 처리를 실시하고; 가중 처리 후 각 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도를 연산하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 복수의 기간 중 회전 위치의 데이터 아이템이 소정 값 이상인 기간의 분산 정도에 기초하여 최종 분산 정도를 산출하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  7. 타이어의 공기압을 모니터링하는 타이어 공기압 모니터링 장치로서,
    차륜의 타이어에 장착되어 타이어의 공기압을 검출하는 타이어 공기압 검출 수단과,
    각 차륜에 설치되어 상기 공기압 정보를 송신기 고유의 식별 정보와 함께 무선 신호로 송신하는 송신기와,
    차체에 설치되어 상기 무선 신호를 수신하는 수신기와,
    차륜의 회전수에 비례하는 차륜 속도 펄스를 출력하는 차륜 속도 센서와,
    각 차륜에 대응하여 차체에 설치되어 차륜의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과,
    어떤 식별 정보를 포함한 무선 신호가 송신될 때, 각 차륜에 대해 회전 위치를 복수 회 취득하여 이를 각 차륜의 회전 위치 데이터로서 축적하고, 회전 위치 데이터 중 가장 분산 정도(분산의 연산 기준은 하나의 차륜에 대해 복수 회 취득한 회전 위치 데이터들의 평균임)가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 식별 정보에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정하는 차륜 위치 결정 수단을 포함하며,
    상기 차륜 위치 결정 수단은,
    차량의 누적 주행 시간이 소정의 누적 주행 시간에 도달하기 전에, 회전 위치 데이터의 데이터 아이템의 수가 소정의 수 이상인 경우, 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 연산하고; 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 산출하며; 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정하는 제 1 결정 유닛과,
    차량의 누적 주행 시간이 소정의 누적 주행 시간에 도달하면, 차륜 위치 데이터의 분산 정도를 산출하고, 가장 분산 정도가 작은 회전 위치 데이터에 대응하는 차륜 위치를 해당 센서 ID에 대응하는 송신기의 차륜 위치로서 결정하는 제 2 결정 유닛을 더 포함하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차륜 위치 결정 수단은, 각 차륜의 회전 위치를 2차원 평면 상의 원점을 시점으로 하고 단위 원의 원주 상의 점을 종점으로 하는 벡터로 변환하고; 회전 위치 데이터의 벡터의 평균 벡터의 스칼라 양을 분산 특성값으로서 산출하고; 분산 특성값을 비교하여 분산 특성값의 분산 정도를 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 결정 유닛은, 분산 특성값(X)의 최고치가 제 1 역치를 초과하면, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 결정 유닛은, 분산 특성값 중 최고치를 제외한 모든 분산 특성값이 제 1 역치보다 작은 제 2 역치 미만인 경우, 해당 최고치에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 결정 유닛은, 소정의 누적 주행 시간 중 차륜이 동일한 방향으로 주행하는 기간마다, 해당 기간에 취득한 회전 위치 데이터에 기초하여 회전 위치 데이터의 기간별 분산 특성값을 산출하고, 기간별 분산 특성값에 기초하여 회전 위치 데이터의 총 분산 특성값을 산출하여, 총 분산 특성값 중 최고치의 총 분산 특성값에 대응하는 회전 위치 데이터를 가장 분산 정도가 작은 것으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    차륜의 회전수에 비례하는 차륜 속도 펄스를 출력하는 차륜 속도 센서와,
    차륜 속도 펄스의 카운트 값을 연산하는 카운트 값 연산 수단을 더 포함하며,
    상기 회전 위치 검출 수단은 차륜 속도 펄스의 카운트 값으로부터 차륜의 회전 위치를 검출하고,
    동일한 차륜의 회전 위치와 카운트 값의 관계가 소정의 관계에서 벗어나는 특정 차량 상태를 검출하는 특정 차량 상태 검출 수단과,
    특정 차량 상태가 검출된 경우, 차륜의 회전 위치와 카운트 값의 관계가 소정의 관계에 가까워지도록 카운트 값을 보정하는 카운트 값 보정 수단을 더 포함하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 특정 차량 상태 검출 수단이 차량 정지로 결정하고,
    상기 카운트 값 보정 수단은, 카운트 값 연산 수단에 의해 연산된 카운트 값에서 차량 정지로 결정된 기간 중의 카운트 수를 감산하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 특정 차량 상태 검출 수단은, 주차 변속 범위가 선택되는 경우, 차량 정지로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 특정 차량 상태 검출 수단은, 모든 차륜 속도 센서로부터 제 2 소정 시간 이상 차륜 속도 펄스가 출력되지 않는 경우, 차량 정지로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  16. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특정 차량 상태 검출 수단이 차량 후진으로 결정하고,
    상기 카운트 값 보정 수단은, 카운트 값 연산 수단에 의해 연산된 카운트 값에서 차량 후진으로 결정된 기간 중의 카운트 수의 2배수를 감산하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 특정 차량 상태 검출 수단은, 후진 변속 범위가 선택되는 경우, 차량 후진으로 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신기는, 제 1 소정 조건이 성립할 때 송신기가 제 1 간격으로 송신하는 정위치 송신 모드로 전환하고, 그 이외의 경우에는 송신기가 제 1 간격보다 긴 제 2 간격으로 송신하는 일반 모드로 전환하는 모드 전환 수단을 구비하며,
    상기 수신기는 송신기의 모드 판단 수단과 동일한 판단을 이용하여 송신기의 작동 모드를 검출하는 모드 검출 유닛을 구비하고,
    상기 제 1 소정 조건은, 송신기로부터 신호가 송신되지 않은 상태에서 제 3 소정 시간 이상 경과한 때, 또는 제 3 소정 시간 이상 경과하기 전에 제 1 간격으로 송신되는 송신 횟수가 소정 횟수에 도달하기 전에, 성립하며,
    상기 수신기는 정위치 송신 모드에서 수신된 수신 횟수와 그와 함께 수신된 데이터를 기억하고,
    상기 차륜 위치 결정 수단은 기억된 상기 데이터와 새로 수신된 데이터에 기초하여 차륜 위치를 결정하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 수신기는 제 3 소정 시간이 경과할 때까지 점화 스위치의 상태에 관계없이 모드 검출 유닛의 작동을 계속하는,
    타이어 공기압 모니터링 장치.
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