タイヤ圧力モニタリングシステム及び方法

【課題】不良発生率を減らすようにしたタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置を提供する。
【解決手段】車両のタイヤの空気圧を測定して相当する電波信号を出力する複数のＴＰＭＳセンサーと、前記ＴＰＭＳセンサー各々をウェイクアップするための信号を出力する複数のエキサイターと、前記複数のＴＰＭＳセンサー各々に対応するように備えられ、前記ＴＰＭＳセンサーによって出力された電波信号を受信する複数のアンテナと、前記アンテナ各々に連結され、前記アンテナ各々に入力された信号を演算するための複数の制御部とを含み、前記制御部は当該アンテナが受信した複数の電波信号の強さを比較して、その比較に基づいて複数の電波信号のうちの当該アンテナに対応する特定のＴＰＭＳセンサーの電波信号を選択する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ圧力モニタリングシステム及び方法に関し、より詳しくは、クロストルクを防止することができる、タイヤ圧力モニタリングシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるタイヤ空気圧警報装置をタイヤ圧力モニタリングシステム（以下、ＴＰＭＳという）という。一般に、前記ＴＰＭＳは、車両の４つのタイヤにそれぞれ付着された４つのＴＰＭＳセンサーを含み、前記ＴＰＭＳセンサー各々は固有のＩＤを持っている。従って、前記ＴＰＭＳセンサーで測定された各々のＩＤに相当するタイヤ圧力に関する情報がＥＣＵに伝達され、ディスプレイを通じて表示されることによって、運転者は車両のどのタイヤに問題があるのかを分かるようになる。
【０００３】
ところが、ここで問題になるのは、無線の特性上発生するセンサーの応答である。無線設備であるエキサイターからＴＰＭＳセンサーが受ける値は１２５ＫＨｚのＬＦ波形であるが、これが所望のＴＰＭＳセンサーだけに反応して当該ＩＤを導出しなければならないのに、場合によっては４つのエキサイターからＬＦ電波を受けるＴＰＭＳセンサーが誤って反応して違うＩＤが違うタイヤのＩＤとして導出されて不良発生及び安全事故の原因となっている。
ＴＰＭＳは、ＮＨＴＳＡ（米連邦道路安全管理庁）ＦＭＶＳＳ１３８ルールであって、一部の国家では車両のＴＰＭＳ装着が義務付けられている。その理由は、タイヤの空気圧が２５％以下、低下状態で高速で運行し続ける場合、タイヤの高速によって偏磨耗が生じてパンク現象が発生する可能性があるためである。
【０００４】
ＴＰＭＳ部品及び設備を大別して２種類に分けるが、一つは車両に搭載される装置であり、もう一つは車両に搭載される装置を駆動する外部設備である。
まず、車両に搭載される装置の構成及び機能を見ると、次の通りである。
図１に示すように、ＴＰＭＳはＴＰＭＳセンサー１２、別途に装着される１つのレシーバー１３、普通、高級仕様にのみ適用される４つのイニシエーター１４、及びクラスタまたはミラーに備えられるディスプレイ１５で構成される。
【０００５】
これをより具体的に説明すれば、ＴＰＭＳセンサー１２は、センサーＩＤと空気圧のチェック結果に対する高周波信号をレシーバー１３に送出（３１５ＭＨｚ）し、外部無線電波信号（ＬＦ）によってスリーピング／ウェイクアップされる。
そして、レシーバー１３は、バルブからの高周波信号を受信してディスプレイ１５に伝送し、診断コネクタと接続される。このレシーバー１３は高級仕様の場合、イニシエーター１４に命令を送出する。
また、イニシエーター１４は、レシーバー１３から電波信号を受信して当該バルブにＬＦ信号（１２５ＫＨｚ）を発信し、バルブがＲＦ信号を発信する。
ディスプレイ１５はタイヤ１１に圧力低下が発生したと表示して車両１０の運転者に圧力低下を警告する。
【０００６】
次に、車両１０に搭載される装置を外部で動作させる設備について説明する。
図１、２を参照すれば、エキサイター（ＬＦ、１２５ＫＨｚ）２１は、ＴＰＭＳセンサー１２のウェイクアップを目的にして使用し、４つのエキサイター２１が順次にＴＰＭＳセンサー１２をウェイクアップする。
そして、ＵＨＦアンテナ（３１５ＭＨｚ）２２は、ＴＰＭＳセンサー１２からのＲＦ情報（タイヤ圧力、温度、センサーＩＤ）を受けるためのアンテナであって、情報を受信した後、ＡＣＵサーバー２６に送信し、順次に作動する。
【０００７】
また、ＡＣＵサーバー２６は、ＵＨＦアンテナ２２で送信する情報を受ける装備であって、検波及び増幅回路で構成される。そして、ＲＣＵサーバー２６は、前記ＡＣＵサーバー２６からの情報を決められたプロトコルで分析して車両別ＩＤを管理する。図２の図面符号２６はＲＣＵサーバー及びＡＣＵサーバーを示す。
また、車両ガイドブロック２３は、車両１０進入時にエキサイター２１とＵＨＦアンテナ２２との衝突を防止し、また、一定の距離を維持するために使用される。そしてコネクタハンガ２５は、診断コネクタ居置用として用いられて、スプリングバランス２４はコネクタケーブルリール機能をする。
【０００８】
前記のように構成されたＴＰＭＳシステムは、ＵＨＦアンテナ２２が別途構成されていて、作業者の歩行時に安全事故の恐れがあり、作業空間を多く占めるという問題点がある。
図３乃至図７は、ＴＰＭＳの動作を順次に示した作動図である。
まず、理解を助けるために、車両のタイヤ１１のみを示した図３のように、車両が設備の検査位置に位置する。その後、４つのエキサイター２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが順次にＬＦ（１２５ＫＨｚ）電波を発生する。この時、各々のエキサイター２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが電波信号を発生するたびに、ホイールに付着されたＴＰＭＳセンサー１２がこれに反応して図４のように３１５ＭＨｚのＲＦを送出するようになる。
【０００９】
ＴＰＭＳセンサー１２が送出する電波信号をＵＨＦアンテナ２２が順次に受信する。この時、受信する電波信号の内容はＴＰＭＳセンサー１２の固有ＩＤ、タイヤの内部圧力、タイヤの内部温度などである。
そして、各々のＵＨＦアンテナ２２は、図５のようにＴＰＭＳサーバー３０に連結されて、ＵＨＦアンテナ及びＴＰＭＳセンサーのＩＤを含む受信内容を順次にＴＰＭＳサーバー３０に送出する。
また、図６に示すように、車両のＥＣＵ及びレシーバー１３を通じて各イニシエーター１４とセンサーＩＤマッピングを確認し、その後、全てのセンサーＩＤ、圧力、及び温度などのＴＰＭＳマッピング内容などがＴＰＭＳサーバー３０に保存される。
【００１０】
それから、図７のように、作業者が車両のフードを開けて２０ピンコネクタ２７を結線してレシーバー１３に当該ＩＤ及びタイヤ圧力などを入力する。
特に、図７は、４つのタイヤに付着されたＴＰＭＳセンサーのマッピングエラーが発生した時、作業者が手作業でハンドツール２８を利用してセンサーＩＤ値を取出する作業を示す図面である。つまり、リペアーが発生すれば、図７のように別途のハンドツール２８を利用して手作業でリペアーを処理する。
しかし、上述したような手続は理論的な手続にすぎず、実際にはＴＰＭＳセンサーと他の装置との間の信号交換が無線通信で行われるために問題が発生する。この時、最も大きな問題がクロストルク現象であるが、これは図８を参照して説明する。
【００１１】
例えば、エキサイター２１ｂがＬＦ（１２５ＫＨｚ）を発生させて車両のタイヤに付着されているセンサーＢ１２ｂをウェイクアップさせようとする時、電波信号の大きさが１２５ＫＨｚであれば到達距離が約２．４Ｋｍに至るので、事実上センサーＡ１２ａ乃至センサーＤ１２ｄまでＬＦ電波が到達する。さらには、側面に駐車されている車両にまで影響を与える。
そのため、エキサイター２１ｂでＬＦ信号を送出してセンサーＢ１２ｂのＩＤを取り出そうとする目的とは関係なく、センサーＢ１２ｂを除いたセンサーＡ、Ｃ、Ｄ１２ａ、ｃ、ｄのＩＤがウェイクアップされて、それぞれのセンサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからＲＦ（３１５ＭＨｚ）値が送出されて、とんでもない他のセンサーのＩＤを認識するようになる。
【００１２】
図８で説明していない符号３１はスキャナーを、１１はスペアタイヤを、６０はＩＤ入力器を示す。
正しくＩＤが検出された場合と誤って検出された場合とを仮定して比較すれば、図９の表の通りとなる。
例えば、センサーＡのＩＤがＡＡＡＡＡＡ、センサーＢのＩＤがＢＢＢＢＢＢセンサーＣのＩＤがＣＣＣＣＣＣ、センサーＤのＩＤがＤＤＤＤＤＤであると仮定すれば、図９の表のように、ＩＤ検出作業が正しく行われれば、タイヤ位置別にマッピングが正確に行われるが、ＩＤが誤って検出されればタイヤ別にマッピングが外れるように作業が行われる。
【００１３】
万一、前記のようにマッピングが誤って行われる場合、図１０に示すように、運転者は車内に設置されたＴＰＭＳディスプレイ１５であるクラスタやルームミラーから誤ったセンサーＩＤマッピングエラーによる関係ないタイヤの圧力警告などが発生するようになる。
これを無線専門用語で言えば、前述したクロストルク現象と呼んでいるが、無線機器における代表的な問題点の一つである。
【特許文献１】特開２００４−１５５３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記のような問題点を解決するために創出されたものであって、エキサイターの横に別途のＵＨＦを設置し、設置されたＵＨＦアンテナに各４つの指向性アンテナ（ＵＨＦアンテナ）を設置して電波信号の各々異なる強さを演算して当該ＩＤを分別しクロストルク現象を解決することによって、不良発生率を減らすようにしたタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態によるタイヤ圧力モニタリングシステムは、車両のタイヤの空気圧を測定して相当する電波信号を出力する複数のＴＰＭＳセンサーと、前記ＴＰＭＳセンサー各々をウェイクアップするための電波信号を出力する複数のエキサイターと、前記複数のＴＰＭＳセンサー各々に対応するように備えられ、前記ＴＰＭＳセンサーによって出力された電波信号を受ける複数のアンテナと、前記アンテナ各々に連結され、前記アンテナ各々に入力された信号を演算するための複数の制御部とを含み、前記制御部は当該アンテナが受信した複数の電波信号の強さを比較して、その比較に基づいて複数の電波信号のうちの当該アンテナに対応する特定のＴＰＭＳセンサーの電波信号を選択することを特徴とする。
【００１６】
前記制御部は、前記ＴＰＭＳセンサーから出力された電波信号の周波数が予め設定された周波数帯域内に含まれているかを判断することを特徴とし、前記エキサイターの出力信号は１２５ＫＨｚのＬＦ信号であることを特徴とする。
【００１７】
前記ＴＰＭＳセンサーの出力信号は３１５ＭＨｚのＲＦ信号であることを特徴とし、前記アンテナは指向性ＵＨＦアンテナであり、前記制御部は前記アンテナに内蔵されることを特徴とする。
また、前記制御部はＯＰ−ＡＭＰを含むことを特徴とする。
【００１８】
複数の電波信号を受信する段階と、前記電波信号の周波数を設定された周波数範囲と比較して、前記電波信号がＴＰＭＳセンサーから出力されたものかを判断する段階と、前記受信された電波信号の強さを比較して、その比較に基づいて複数の電波信号のうちの当該アンテナに対応する特定のＴＰＭＳセンサーの電波信号を選択する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置は、無線による不良を減らすことができ、別途の再確認作業工程が必要なく、保守比節減及び顧客クレーム減少によって費用節減に寄与する効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して本発明による好ましい実施形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１１には、本発明の実施形態によるタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置の構成を概略的に示した概略図を示す。
ここでは、一般的なタイヤ圧力モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）の構成説明は、図１及び図２を参照することにして、本発明による特徴的な構成のみを説明する。
図面に示す通り、本発明の実施形態によるタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置は、車両１０の各タイヤの一側に設置されてタイヤの空気圧を測定する第１、２、３、４ＴＰＭＳセンサー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、各タイヤ外部の一側に設置されて前記第１、２、３、４ＴＰＭＳセンサー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを順次にウェイクアップする第１、２、３、４エキサイター５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、前記各タイヤ外部の他側に設置されて第１、２、３、４ＴＰＭＳセンサー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄから電波信号の強さを受信する第１、２、３、４アンテナ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、及び図示していない制御部を含んで構成される。
【００２２】
第１、２、３、４アンテナ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、ＵＨＦアンテナであるのが好ましく、特定の方向に電波信号をより多く送出する性質を有するアンテナである指向性アンテナを含んで構成できる。
前記制御部には、図１０に示されているように、電波信号の周波数を比較することができる周波数比較器５４が備えられる。前記制御部はＵＨＦアンテナ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄまたは指向性アンテナの内部に設置することができる。図１４は検出された信号の周波数が３１４．５ＭＨｚ乃至３１５．５ＭＨｚの間であるかを判断するための概略的な回路図であって、図１４を参照した周波数比較器５４については後述する。
【００２３】
以下、前記のような構成を有する本発明の実施形態によるタイヤ圧力モニタリングシステムの作用について説明する。
但し、一般的なタイヤ圧力モニタリングシステムの作用は前述したので、以下では本発明に特徴による作用だけ説明することにする。
前述したような一般的な段階を経て４つのホイールに付着されたＴＰＭＳセンサーがタイヤ圧力、温度などに対する電波信号を出力すれば、それぞれのＵＨＦアンテナは、４つのＴＰＭＳセンサーから信号を受信する。
この過程で前記ＵＨＦアンテナには、ＴＰＭＳセンサーと関係のない多様な信号が入力される。
【００２４】
従って、前記ＵＨＦアンテナに入力された電波信号のうちのＴＰＭＳセンサーから出力された電波信号のみをフィルタリングする過程が必要であるが、このために図１４に示されているような周波数比較器５４が使用される。前記周波数比較器としてはＯＰ−ＡＭＰ比較器を用いることができる。
一般に、ＴＰＭＳセンサーの出力電波信号は３１５ＭＨｚのＬＦ信号である。従って、検出された電波信号の周波数を基準入力値３１５．５ＭＨｚ（上限値）〜３１４．５ＭＨｚ（下限値）と比較して、上限値より大きいか下限値より小さければ、ＴＰＭＳセンサーの出力電波信号でないと判断し、上限値と下限値との間にあれば、ＴＰＭＳセンサーの出力値として判断する。
【００２５】
以下、前述した周波数比較をより詳細に説明する。
既存のアンテナでは、図８のように受信される電波信号に対して高周波増幅１→周波数変換２→中間周波増幅３→復調器４→低周波増幅５の順序を経る。
これに反して、本発明のＴＰＭＳセンサー５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ受信用ＵＨＦアンテナは、図９に示されているように、高周波増幅１’→周波数変換２’→中間周波増幅３’→周波数比較器４’→復調器５’→低周波増幅６’の順序を経る方式を採択する。
【００２６】
一方、図１２及び図１３に記載のＢＦＯとは、ＢｅａｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙＯｓｃｉｌｌａｔｏｒを略称したものである。
測定された周波数を設定された周波数帯域と比較することは、当業者には自明なことであって、このような機能をする回路図は多様な形態で構成できて、図１４はこのような役割をするように構成された回路の一実施形態を概略的な示している。
【００２７】
周波数の比較結果、前記アンテナに入力した電波信号がＴＰＭＳセンサーから出力されたものと判断されれば、電波信号の強さを判断する。
このような電波信号の強さは、ＴＰＭＳセンサーとＵＨＦアンテナとの間の距離、障害物の存在要否などによって変わるが、一般に、障害物が存在するほど、距離が遠くなるほど電波信号の強さは弱くなる。一般に、電波信号がホイールを透過すれば、強さが約１５Ｄｂ程度減殺し、距離による強さの減少は約２ｄＢ／ｍである。
ＵＨＦアンテナに入力するＴＰＭＳセンサーの出力電波信号の強さを各々Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とすれば、それぞれの電波信号はＵＨＦアンテナに内蔵された制御部によって下の数１によって比較できる。
【００２８】
【数１】

【００２９】
ここで、Ｎ_ａｂは電波信号の強さ偏差である。制御部は第１タイヤに対する電波信号Ｐ１と第２タイヤに対する電波信号Ｐ２、第１タイヤに対する電波信号Ｐ１と第３タイヤに対する電波信号Ｐ３、第１タイヤに対する電波信号Ｐ１と第４タイヤに対する電波信号Ｐ４、第２タイヤに対する電波信号Ｐ２と第３タイヤに対する電波信号Ｐ３、第１タイヤに対する電波信号Ｐ１と第４タイヤに対する電波信号Ｐ４、第３タイヤに対する電波信号Ｐ３と第４タイヤに対する電波信号Ｐ４を各々比較して、求められる６つのＮａｂ値に基づいて最も大きい強さを有する電波信号を選択する。このように選択された電波信号は、任意のアンテナで測定しようとする当該ＴＰＭＳセンサーの出力電波信号となる。すなわち、この値を信号源として利用して、この時算出された値を当該電波信号として得れば、これが当該前タイヤの出力電波信号となるのである。
【００３０】
このような方法を使用すれば、万一、エキサイター５２ａのＬＦ電波が第２ＴＰＭＳセンサー５１ｂの電波信号に影響を与えて、第２ＴＰＭＳセンサー５１ｂが目覚めてＲＦ（３１５ＭＨｚ）が送出されても、第２ＴＰＭＳセンサー５１ｂの電波信号内容を受信するのではなく、アンテナのすぐ前端から出る電波信号の強さが相対的に強い信号を受信することになるので、クロストルクによる悪影響をなくすことができる。
【００３１】
以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一般的なタイヤ圧力モニタリングシステムの構成を概略的に示した図面である。
【図２】一般的なタイヤ圧力モニタリングシステムの構成を概略的に示した図面である。
【図３】タイヤ圧力モニタリングシステムの作業工程を順次に示した図面である。
【図４】タイヤ圧力モニタリングシステムの作業工程を順次に示した図面である。
【図５】タイヤ圧力モニタリングシステムの作業工程を順次に示した図面である。
【図６】タイヤ圧力モニタリングシステムの作業工程を順次に示した図面である。
【図７】タイヤ圧力モニタリングシステムの作業工程を順次に示した図面である。
【図８】クロストルク現象を説明するために示した図面である。
【図９】ＩＤ検出作業結果を示した表である。
【図１０】タイヤ圧力モニタリングシステムのディスプレイの一例を示した図面である。
【図１１】本発明の実施形態によるタイヤ圧力モニタリングシステムのクロストルク防止装置の構成を概略的に示した概略図である。
【図１２】従来適用されたアンテナ受信方式を概略的に示したブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態に適用されたアンテナ受信方式を概略的に示したブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に適用された周波数比較器の概略的な回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０車両
１１タイヤ
１２、３０ＴＰＭＳセンサー
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄセンサーＡ、センサーＢ、センサーＣ、センサーＣ
１３レシーバー
１４イニシエーター
１５ディスプレイ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄエキサイター
２２ＵＨＦアンテナ
２３車両ガイドブロック
２４スプリングバランス
２５コネクタハンガ
２６ＡＣＵサーバー、ＲＣＵサーバー
２７２０ピンコネクタ
２８ハンドツール
３１スキャナー
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ第１、２、３、４ＴＰＭＳセンサー
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ第１、２、３、４エキサイター
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ第１、２、３、４アンテナ
５４周波数比較器
６０ＩＤ入力器

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のタイヤの空気圧を測定して相当する電波信号を出力する複数のＴＰＭＳセンサーと、
前記ＴＰＭＳセンサー各々をウェイクアップするための電波信号を出力する複数のエキサイターと、
前記複数のＴＰＭＳセンサー各々に対応するように備えられ、前記ＴＰＭＳセンサーによって出力された電波信号を受ける複数のアンテナと、
前記アンテナ各々に連結され、前記アンテナ各々に入力された信号を演算するための複数の制御部と、を含み、
前記制御部は当該アンテナが受信した複数の電波信号の強さを比較して、その比較に基づいて複数の電波信号のうちの当該アンテナに対応する特定のＴＰＭＳセンサーの電波信号を選択することを特徴とするタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＴＰＭＳセンサーから出力された電波信号の周波数が予め設定された周波数帯域内に含まれているかを判断することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項３】
前記エキサイターの出力信号は１２５ＫＨｚのＬＦ信号であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項４】
前記ＴＰＭＳセンサーの出力信号は３１５ＭＨｚのＲＦ信号であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項５】
前記アンテナは指向性ＵＨＦアンテナであり、
前記制御部は前記アンテナに内蔵されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項６】
前記制御部はＯＰ−ＡＭＰを含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力モニタリングシステム。
【請求項７】
複数の電波信号を受信する段階と、
前記電波信号の周波数を設定された周波数範囲と比較して、前記電波信号がＴＰＭＳセンサーから出力されたものかを判断する段階と、
前記受信された電波信号の強さを比較して、その比較に基づいて複数の電波信号のうちの当該アンテナに対応する特定のＴＰＭＳセンサーの電波信号を選択する段階と、
を含むことを特徴とするタイヤ圧力モニタリング方法。

【図１】