JP2010215046A - タイヤモニタリングシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のタイヤモニタリングシステムにおいて、クロストークや逆クロストークによる通信障害の問題を解消する。
【解決手段】例えばタイヤ2のセンサユニット30に対して起動信号を送信する際に、近接する位置にあるタイヤ3のセンサユニット30が当該起動信号を受信してしまうクロストークを防止すべく、このタイヤ3に対応するイニシエータ12から妨害波を送信する機能を有し、少なくとも車両走行中においては、妨害波が有効に作用する妨害可能領域(角度D)がタイヤ3のイニシエータ12付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータが設定され、車両走行中においてタイヤ3のセンサユニット30が起動信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されてクロストークが防止されるように、起動信号の主データの送信時間が設定される構成とする。
【選択図】図5
【解決手段】例えばタイヤ2のセンサユニット30に対して起動信号を送信する際に、近接する位置にあるタイヤ3のセンサユニット30が当該起動信号を受信してしまうクロストークを防止すべく、このタイヤ3に対応するイニシエータ12から妨害波を送信する機能を有し、少なくとも車両走行中においては、妨害波が有効に作用する妨害可能領域(角度D)がタイヤ3のイニシエータ12付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータが設定され、車両走行中においてタイヤ3のセンサユニット30が起動信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されてクロストークが防止されるように、起動信号の主データの送信時間が設定される構成とする。
【選択図】図5
Description
本発明は、四輪自動車等のタイヤ圧力などをモニタリングするシステムに関する。
近年、四輪自動車等の車両においてタイヤの状態を監視するシステムとして、タイヤ圧力モニタリングシステム(TPMS)がある。圧力以外にも温度、歪、回転数、加速度などをモニタリングするシステムが考案されている。
TPMSは、例えば車両のタイヤ毎に当該タイヤの近くにそれぞれ設けられたイニシエータ(少なくとも送信用アンテナを含む車体側の無線通信端末)を介して無線信号を送信可能な車体側コントローラ(ECU)と、車両の各タイヤに設けられて、各タイヤの圧力を測定してその測定結果を無線信号として送信可能なセンサユニット(TPS)とを備え、前記車体側コントローラが所定タイミングで特定箇所のイニシエータから対応するタイヤのセンサユニットに対してリクエスト信号(トリガ信号)を送信し、これを受信した前記センサユニットが前記測定結果を含むアンサー信号を前記車体側コントローラに対して送信し、これを受けた前記車体側コントローラが前記測定結果を読み取って、例えば異常な圧力である場合には警報を出力する制御を実行するといったシステムである。
TPMSは、例えば車両のタイヤ毎に当該タイヤの近くにそれぞれ設けられたイニシエータ(少なくとも送信用アンテナを含む車体側の無線通信端末)を介して無線信号を送信可能な車体側コントローラ(ECU)と、車両の各タイヤに設けられて、各タイヤの圧力を測定してその測定結果を無線信号として送信可能なセンサユニット(TPS)とを備え、前記車体側コントローラが所定タイミングで特定箇所のイニシエータから対応するタイヤのセンサユニットに対してリクエスト信号(トリガ信号)を送信し、これを受信した前記センサユニットが前記測定結果を含むアンサー信号を前記車体側コントローラに対して送信し、これを受けた前記車体側コントローラが前記測定結果を読み取って、例えば異常な圧力である場合には警報を出力する制御を実行するといったシステムである。
なお、上記TPMSとしては、タイヤ毎のイニシエータを設けないで、例えばタイヤのセンサユニットから定期的に測定結果を含む無線信号を送信する一方向通信方式もある。しかしこの場合には、タイヤローテーションによりタイヤの位置が変更されることによって、どの位置(例えば四輪車の場合、前輪か後輪か、左側か右側か)のタイヤの測定結果なのかが、車体側コントローラにおいて判断できない。このため、例えばどの位置のタイヤに圧力異常が生じたかという情報を車両ユーザに報知することができないといった不都合がある。
これに対して、前述したように、タイヤ毎にイニシエータを設けて、タイヤ毎にリクエスト信号を別個に送信し、このリクエスト信号に対するアンサー信号として各タイヤのセンサユニットからの測定結果を別個に受信するタイヤ毎の双方向通信方式とすれば、どの位置のタイヤの測定結果なのかが、車体側コントローラにおいて判断できる。
これに対して、前述したように、タイヤ毎にイニシエータを設けて、タイヤ毎にリクエスト信号を別個に送信し、このリクエスト信号に対するアンサー信号として各タイヤのセンサユニットからの測定結果を別個に受信するタイヤ毎の双方向通信方式とすれば、どの位置のタイヤの測定結果なのかが、車体側コントローラにおいて判断できる。
ところで、上述したようなタイヤ毎の双方向通信方式では、特定のタイヤのセンサユニットに対して送信したリクエスト信号が、他のタイヤのセンサユニットでも受信されるクロストークが発生すると、前述したようなタイヤ位置の識別が結局不可能になる。このため、イニシエータからのリクエスト信号の通信範囲は、当然に対応する特定のタイヤ近傍の狭い範囲のみに限定されるべきであり、前記リクエスト信号の送信出力も当然に限定される。
しかし一方で、タイヤは車両の走行によって回転し、センサユニットの受信用アンテナの位置もタイヤの回転に伴って回転移動する。このため、タイヤ側のセンサユニットの受信用アンテナの位置や姿勢は常に変動し、タイヤの回転位置によっては前記リクエスト信号が受信困難となり、前記リクエスト信号の送信出力が弱いと、前記リクエスト信号が受信できずに通信不能となる恐れがある。
しかし一方で、タイヤは車両の走行によって回転し、センサユニットの受信用アンテナの位置もタイヤの回転に伴って回転移動する。このため、タイヤ側のセンサユニットの受信用アンテナの位置や姿勢は常に変動し、タイヤの回転位置によっては前記リクエスト信号が受信困難となり、前記リクエスト信号の送信出力が弱いと、前記リクエスト信号が受信できずに通信不能となる恐れがある。
そこで従来、上述したタイヤ毎の双方向通信方式では、特許文献1に見られるように、車体側のイニシエータ(トリガ信号発信手段)の送信用アンテナと、タイヤ側のセンサユニット(トリガ信号受信手段)の受信用アンテナの指向性を、何れもタイヤの回転軸方向に一致させた構成が提案されている。このように各指向性をタイヤの回転軸方向に一致させると、タイヤが回転しても、センサユニットの受信用アンテナの指向性の方向が変化せず、しかもイニシエータの送信用アンテナの指向性の方向と常に一致しているので、前述した通信不能となる可能性が低減される。
しかし、上述した従来の構成(各アンテナの指向性を全てタイヤ回転軸方向とする構成)であると、リクエスト信号が他のタイヤのセンサユニットでも受信されるクロストークが発生する可能性を十分低減できないばかりか、かえってこのクロストークが発生し易くなるという問題があった。というのは、上述した従来の構成の場合、全てのタイヤについて各アンテナ(車体側送信用アンテナとタイヤ側の受信用アンテナ)の指向性の方向が一致する。このため、四輪自動車などの複数のタイヤが装着される車両の場合、例えば前輪右側のタイヤのセンサユニットに対して送信したリクエスト信号が、近接する前輪左側のタイヤのセンサユニットでも受信されるクロストークが発生し易い。
なお、上記クロストークを防止するために、クロストークの恐れがある近接する他のタイヤ全体に対して対応するイニシエータから妨害波を送信することが考えられる。しかしこの場合、この妨害波がリクエスト信号を送信しようとするタイヤのセンサユニットにも届いてしまい、本来受信するべきタイヤのセンサユニットでもリクエスト信号が受信できなくなってしまうという不具合(以下、この不具合を逆クロストークという。)が発生する恐れがあることが分かった。
そこで本発明は、車両のタイヤモニタリングシステムであって、前述のクロストークや逆クロストークによる通信障害の問題が解消されるタイヤモニタリングシステムを提供することを目的としている。
そこで本発明は、車両のタイヤモニタリングシステムであって、前述のクロストークや逆クロストークによる通信障害の問題が解消されるタイヤモニタリングシステムを提供することを目的としている。
本願のタイヤモニタリングシステムは、複数のタイヤが装着される車両において、各タイヤ毎に設けられたイニシエータを介して無線信号を送信可能な車体側コントローラと、各タイヤに設けられて各タイヤの情報を無線信号として前記車体側コントローラに送信可能なセンサユニットとを備え、前記車体側コントローラが各イニシエータを介して各センサユニットに対してそれぞれリクエスト信号を送信し、このリクエスト信号の主データ全体を受信した各センサユニットが前記情報を前記車体側コントローラに返信するタイヤモニタリングシステムであって、
前記車体側コントローラは、各センサユニットに対して前記リクエスト信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニットが当該リクエスト信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波を送信する機能を有し、
少なくとも車両走行中においては、前記妨害波が有効に作用する妨害可能領域が前記他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように前記妨害波のパラメータが設定されることにより、前記他のタイヤの車両走行に伴う回転によって前記妨害可能領域内に前記他のタイヤのセンサユニットが位置する際にのみ前記妨害波が当該センサユニットの信号受信を妨害する構成とされ、
車両走行中において前記他のタイヤのセンサユニットが前記リクエスト信号の主データの少なくとも一部を受信することが前記妨害波によって阻止されて前記クロストークが防止されるように、前記リクエスト信号の主データの送信時間が設定されることを特徴とするものである。
前記車体側コントローラは、各センサユニットに対して前記リクエスト信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニットが当該リクエスト信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波を送信する機能を有し、
少なくとも車両走行中においては、前記妨害波が有効に作用する妨害可能領域が前記他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように前記妨害波のパラメータが設定されることにより、前記他のタイヤの車両走行に伴う回転によって前記妨害可能領域内に前記他のタイヤのセンサユニットが位置する際にのみ前記妨害波が当該センサユニットの信号受信を妨害する構成とされ、
車両走行中において前記他のタイヤのセンサユニットが前記リクエスト信号の主データの少なくとも一部を受信することが前記妨害波によって阻止されて前記クロストークが防止されるように、前記リクエスト信号の主データの送信時間が設定されることを特徴とするものである。
ここで、「リクエスト信号」とは、必ずしもセンサユニットからの返信を要求するデータを含む必要はなく、この信号に応じてセンサユニットがアンサー信号を返信する起因となる信号であればよい。例えば、省電力モードとなっていていわゆるスタンバイ状態(スリープ状態)となっているセンサユニットを、通常の動作モードに起動させるウェイクアップ信号(起動信号)が、上記リクエスト信号を兼ねている態様でもよい。
また、「リクエスト信号」によってセンサユニットに電力を伝送する態様でもよい。
また「車両走行中」とは、車両が規定速度以上に或いは規定速度を超えて走行している状態を意味し、規定速度はゼロに限られず、ゼロ以上であってもよい。即ち、例えば規定速度未満の微速走行中はこの「車両走行中」から除外される態様もあり得る。
また「車両」には、四輪自動車等の一般的な車両に加えて、一般的な車両と均等な乗物(例えば、小型飛行機等)も含まれる。例えば、小型飛行機にも発着用のタイヤがあるので、本発明を適用可能である。また、2輪車であってもよい。
また、「リクエスト信号」によってセンサユニットに電力を伝送する態様でもよい。
また「車両走行中」とは、車両が規定速度以上に或いは規定速度を超えて走行している状態を意味し、規定速度はゼロに限られず、ゼロ以上であってもよい。即ち、例えば規定速度未満の微速走行中はこの「車両走行中」から除外される態様もあり得る。
また「車両」には、四輪自動車等の一般的な車両に加えて、一般的な車両と均等な乗物(例えば、小型飛行機等)も含まれる。例えば、小型飛行機にも発着用のタイヤがあるので、本発明を適用可能である。また、2輪車であってもよい。
本願のタイヤモニタリングシステムでは、少なくとも車両走行中においては、妨害波が有効に作用する妨害可能領域が前記他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータが設定される。このため、妨害可能領域が常にタイヤ全体に及ぶように広く設定される場合に比べて、前述の逆クロストークが発生する可能性が格段に低減される。また、車両走行中において前記他のタイヤのセンサユニットがリクエスト信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されてクロストークが防止されるように、リクエスト信号の主データの送信時間が設定される。このため、妨害可能領域がタイヤのイニシエータ付近の一部分にしか及ばない構成であるにもかかわらず、車両走行中には信頼性高くクロストークが防止される。したがって、少なくとも車両走行中においてはリクエスト信号の送受信がクロストークも逆クロストークも無く確実に成立し、こうして所望の1箇所に位置する特定のタイヤのセンサユニットのみにリクエスト信号を入力することが可能となる。これにより、各位置のタイヤの情報(タイヤの空気圧等、或いはタイヤ固有のID情報など)をタイヤ位置を識別しつつ把握することができ、どの位置のタイヤの空気圧が今どの程度で、またどの位置にどのタイヤが装着されているか(タイヤ位置のローテーションの状態)の状況をも車体側コントローラで自動的に把握することができるという、実用上有用な効果が得られる。
次に、本願の好ましい態様は、前記妨害可能領域の大きさと前記送信時間のうち、何れか一方又は両者が、タイヤの回転速度に応じて変化する構成である。車両走行中において前記他のタイヤのセンサユニットがリクエスト信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されるようにするには、前記妨害可能領域の大きさと前記送信時間がタイヤの回転速度に応じて所定の値以上に設定される必要がある。タイヤの回転速度が大きくなるほど、センサユニットが主データ受信中に前記妨害可能領域に入る可能性が高まるため、前記妨害可能領域や前記送信時間は小さくてよい。また逆に、タイヤの回転速度が小さくなるほど、前記妨害可能領域や前記送信時間は大きく設定する必要がある。そこで、これらをタイヤの回転速度に応じて変化する構成とすれば、前記妨害可能領域や前記送信時間をタイヤの回転速度(即ち、車速)に応じた最適値とすることができる。
特に、前記送信時間を最大限大きな値に設定し、タイヤの回転速度に応じて前記妨害可能領域を必要最低限の大きさに変化させる態様であると、前記妨害可能領域が常にその車速で可能な限り最小となり、クロストークを防止しつつ逆クロストークの発生可能性を常に最小限とすることができる。
特に、前記送信時間を最大限大きな値に設定し、タイヤの回転速度に応じて前記妨害可能領域を必要最低限の大きさに変化させる態様であると、前記妨害可能領域が常にその車速で可能な限り最小となり、クロストークを防止しつつ逆クロストークの発生可能性を常に最小限とすることができる。
なお車両停止中には、前記妨害可能領域がタイヤのイニシエータ付近の一部分にしか及ばない構成であると、センサユニットの停止位置によっては妨害波が全く働かないので、妨害波によってクロストークを防止することができなくなる恐れがある。このため、車両停止中における前記妨害可能領域の大きさは、前記他のタイヤの全体に及ぶように設定される態様(例えば、車両停止中にはタイヤ全体に及ぶ広い範囲とされ、車両走行中には車速に応じて狭い範囲とする態様)とすることが望ましい。但し、車両停止中でも、前記妨害可能領域がタイヤのイニシエータ付近の一部分にしか及ばない態様もあり得る。この態様でも、少なくとも車両走行中のクロストークを妨害波によって防止することができ、それだけでも実用上問題無い場合もあり得るからである。
また、前記妨害可能領域を設定するための妨害波のパラメータとは、前記妨害波の送信強度又はセンサ側での受信感度を変化させる値であり、例えば、妨害波送信時にイニシエータのアンテナに印加する駆動電圧、前記妨害波の搬送波のデューティ比、前記搬送波の周波数など、或いはこれらのうちの二つ以上の組み合わせがあり得る。
また、前記送信時間の設定は、リクエスト信号の通信速度(ビット当りの送信時間)の設定によって可能である。
また、前記送信時間の設定は、リクエスト信号の通信速度(ビット当りの送信時間)の設定によって可能である。
本願のタイヤモニタリングシステムでは、少なくとも車両走行中においてはリクエスト信号の送受信がクロストークも逆クロストークも無く確実に成立し、既述したクロストークや逆クロストークによる通信障害の問題が解消できる。
以下、本発明の実施例1を図面に基づいて説明する。
図1は、本例のタイヤモニタリングシステムの構成を説明する図である。図2は、同システムの車両における主要構成要素の配置を説明する図であり、図2(a)は走行方向からタイヤとタイヤハウス等を見た図、図2(b)は車両の平面図である。
車両1は、この場合図2(b)に示す四輪自動車であり、本システムは、図1に示すように、イニシエータ11〜15と、車体側コントローラ(ECU)20と、センサユニット(TPS)30とを備える。
図1は、本例のタイヤモニタリングシステムの構成を説明する図である。図2は、同システムの車両における主要構成要素の配置を説明する図であり、図2(a)は走行方向からタイヤとタイヤハウス等を見た図、図2(b)は車両の平面図である。
車両1は、この場合図2(b)に示す四輪自動車であり、本システムは、図1に示すように、イニシエータ11〜15と、車体側コントローラ(ECU)20と、センサユニット(TPS)30とを備える。
ここで、イニシエータ11〜15は、図2に示す各タイヤ2〜6(交換用の予備タイヤ6含む)の近傍位置(各タイヤのタイヤハウス、或いは予備タイヤ6が収納されるトランク下部等)に設けられ、車体側コントローラ20の制御によって、各タイヤ2〜6のセンサユニット30に対してリクエスト信号や妨害波(LF波、例えば125kHz)を送信するための通信端末であり、後述するアンテナ側回路43(図3に示す)を備える。なお、LF波は、通信範囲を例えば1m程度に狭く限定する場合に有利であり、数キロメートル先までが近傍電磁界であって、アンテナ近傍に発生する磁界を伝送媒体とする通信方式、例えば非接触ICカードで利用されている通信方式(電磁誘導方式)が可能である。また、コイルアンテナは、上記通信方式に好適である。
また、イニシエータ11〜15は、通常樹脂モールドされ、縦横厚さがそれぞれ2〜5cm程度のものである。
また、イニシエータ11〜15は、通常樹脂モールドされ、縦横厚さがそれぞれ2〜5cm程度のものである。
また、リクエスト信号や妨害波は、搬送波をベースバンド信号(デジタルデータに対応するパルス列)で例えばASK変調して送信するデジタル無線方式の信号である。図4(b)と図4(c)は、リクエスト信号と妨害波の波形の具体例をそれぞれ示す図である。妨害波は、例えば図4(c)に示すようにリクエスト信号の波形の谷の部分(オフの部分)が無い形状のものである。但し妨害波は、このような態様に限られず、例えば、リクエスト信号に対して変調時のパルス列が反転した反転信号であってもよい。妨害波は、リクエスト信号の受信を妨害できるものであれば、どのような態様でもよい。
車体側コントローラ20は、車体内の所定の制御ボックス内に設けられたTPMSのメインコントローラであり、マイクロコンピュータ(以下マイコンという)よりなる制御回路21、LF波送信用の後述するコントロールユニット側回路42(図3に示す)、UHF波の受信回路22、及び受信アンテナ(UHF波の受信アンテナ23)を有する。
この車体側コントローラ20は、例えば定期的に各タイヤのタイヤ監視動作(詳細後述する)を順次実行し、例えば圧力が適正範囲内にないタイヤがある場合には、そのタイヤ位置と圧力異常を示す警報(音や光や文字表示による警報)を出力する制御を実行して運転者に知らせるといったTPMSとしての基本的な制御処理を行う。
なお、この車体側コントローラ20の制御回路21は、例えば、タイヤ監視動作が必要な状態(例えば、エンジン稼動時等)になるときにのみ起動することによって、消費電力が必要最小限に抑えられている。
この車体側コントローラ20は、例えば定期的に各タイヤのタイヤ監視動作(詳細後述する)を順次実行し、例えば圧力が適正範囲内にないタイヤがある場合には、そのタイヤ位置と圧力異常を示す警報(音や光や文字表示による警報)を出力する制御を実行して運転者に知らせるといったTPMSとしての基本的な制御処理を行う。
なお、この車体側コントローラ20の制御回路21は、例えば、タイヤ監視動作が必要な状態(例えば、エンジン稼動時等)になるときにのみ起動することによって、消費電力が必要最小限に抑えられている。
次に、センサユニット30は、各タイヤ内(例えばバルブの位置)に設けられ、制御回路31(例えば、マイコンよりなるもの)や、各タイヤの圧力を計測する圧力センサ32と、このセンサが計測した圧力データ等の情報を無線信号(UHF波)として送信する送信回路33及び送信用アンテナ34と、前記リクエスト信号を受信するための受信回路35及び受信アンテナ36(詳細は後述する)を備える。
ここで、センサユニット30の制御回路31は、定常的には、省電力モードであるスタンバイ状態(スリープモード)となっていて、適宜、このスタンバイ状態から通常モード(スタンバイ状態でない起動状態)に切り替わって動作する構成となっている。本例の場合、イニシエータ11〜15が送信するリクエスト信号によって、センサユニット30が起動してスタンバイ状態から通常モードに切り替わる構成となっている。このため本例では、イニシエータ11〜15が送信するリクエスト信号は、センサユニット30からの情報送信を要求する信号であるとともに、センサユニット30を起動させるための信号であり、以下本例では起動信号という。
また、センサユニット30の受信アンテナ36は、前述の通信方式(例えば、電磁誘導方式)に好適なコイルアンテナ(例えば、フェライトバーアンテナ)である。また、センサユニット30(受信アンテナ36を含む)は、通常樹脂モールドされ、縦横厚さがそれぞれ1〜3cm程度のものである。
ここで、センサユニット30の制御回路31は、定常的には、省電力モードであるスタンバイ状態(スリープモード)となっていて、適宜、このスタンバイ状態から通常モード(スタンバイ状態でない起動状態)に切り替わって動作する構成となっている。本例の場合、イニシエータ11〜15が送信するリクエスト信号によって、センサユニット30が起動してスタンバイ状態から通常モードに切り替わる構成となっている。このため本例では、イニシエータ11〜15が送信するリクエスト信号は、センサユニット30からの情報送信を要求する信号であるとともに、センサユニット30を起動させるための信号であり、以下本例では起動信号という。
また、センサユニット30の受信アンテナ36は、前述の通信方式(例えば、電磁誘導方式)に好適なコイルアンテナ(例えば、フェライトバーアンテナ)である。また、センサユニット30(受信アンテナ36を含む)は、通常樹脂モールドされ、縦横厚さがそれぞれ1〜3cm程度のものである。
次に、起動信号送受信用のイニシエータ11〜15やセンサユニット30の配置について説明する。
センサユニット30は、図2(a)に示すように、各タイヤのホイールに固定されており、タイヤの回転に伴って回転運動する。
これに対して、予備タイヤ6を除く各タイヤ2〜5に対応するイニシエータ11〜14は、図2(a)に示すように、車両のタイヤハウス7にネジ止め等によって固定状態に取り付けられている。即ち、イニシエータ11〜14は、各タイヤの上方位置に配置されている。
センサユニット30は、図2(a)に示すように、各タイヤのホイールに固定されており、タイヤの回転に伴って回転運動する。
これに対して、予備タイヤ6を除く各タイヤ2〜5に対応するイニシエータ11〜14は、図2(a)に示すように、車両のタイヤハウス7にネジ止め等によって固定状態に取り付けられている。即ち、イニシエータ11〜14は、各タイヤの上方位置に配置されている。
次に図3によって、起動信号や妨害波の送信回路について説明する。
この送信回路は、車体側コントローラ20に設けられた回路(コントロールユニット側回路42という)と、各イニシエータ11〜15に設けられた回路(アンテナ側回路43という)とよりなる。なお、この送信回路を構成する回路要素が、コントロールユニット側とアンテナ側(イニシエータ側)のどちらに含まれるかは、詳細設計の思想によって異なり、図3に示す態様に限られるものではない。
また、アンテナ側回路43は複数有る(各イニシエータ11〜15にそれぞれ1個ずつ設けられている)が、コントロールユニット側回路42は必ずしも各イニシエータ11〜15毎に設けられる必要はない。例えば、接続されるアンテナ側回路43を適宜切り替えることができるようにして、コントロールユニット側回路42の共用化を図ることもできる。
この送信回路は、車体側コントローラ20に設けられた回路(コントロールユニット側回路42という)と、各イニシエータ11〜15に設けられた回路(アンテナ側回路43という)とよりなる。なお、この送信回路を構成する回路要素が、コントロールユニット側とアンテナ側(イニシエータ側)のどちらに含まれるかは、詳細設計の思想によって異なり、図3に示す態様に限られるものではない。
また、アンテナ側回路43は複数有る(各イニシエータ11〜15にそれぞれ1個ずつ設けられている)が、コントロールユニット側回路42は必ずしも各イニシエータ11〜15毎に設けられる必要はない。例えば、接続されるアンテナ側回路43を適宜切り替えることができるようにして、コントロールユニット側回路42の共用化を図ることもできる。
この場合、コントロールユニット側回路42は、前述の制御回路21によって制御される電源電圧制御回路45とASK変調回路46を備える。
制御回路21は、電源可変指令(D/A出力)を出力する出力端子44aと、LF帯の搬送波(所定のデューティ比を持つ矩形波)を出力する出力端子44bと、LF通信データ(起動信号のベースバンド信号)を出力する出力端子44cと、を有する。また制御回路21は、出力端子44bから出力する搬送波のデューティ比又は/及び周波数を、変化させる機能を持つ。
制御回路21は、電源可変指令(D/A出力)を出力する出力端子44aと、LF帯の搬送波(所定のデューティ比を持つ矩形波)を出力する出力端子44bと、LF通信データ(起動信号のベースバンド信号)を出力する出力端子44cと、を有する。また制御回路21は、出力端子44bから出力する搬送波のデューティ比又は/及び周波数を、変化させる機能を持つ。
電源電圧制御回路45は、車載バッテリの出力に接続された電源ライン47を開閉するトランジスタ45aと、制御回路21の出力端子44aから出力される電源可変指令に基づいてこのトランジスタ45aを駆動する3端子レギュレータ45bとよりなる。この電源電圧制御回路45の前記電源可変指令に基づく動作によって、後述するアンテナ本体48に印加される駆動電圧が変化する。
ASK変調回路46は、論理的にはアンド回路に相当するもので、出力端子44bから出力される搬送波を、出力端子44cから出力されるLF通信データ(起動信号のベースバンド信号)でASK変調する機能を持つ回路である。
ASK変調回路46は、論理的にはアンド回路に相当するもので、出力端子44bから出力される搬送波を、出力端子44cから出力されるLF通信データ(起動信号のベースバンド信号)でASK変調する機能を持つ回路である。
次に、アンテナ側回路43は、アンテナ本体48と、駆動スイッチ部49と、駆動部50とを備える。
アンテナ本体48は、コイルと抵抗とコンデンサよりなるもので、一端がグランドライン51に接続され、他端が駆動スイッチ部49を介して、グランドライン51又は電源ライン52に接続される。
駆動スイッチ部49は、2個のトランジスタ(FET)を相補する形で接続した相補接続構成(トーテンポール)よりなり、駆動部50の出力によって、アンテナ本体48の他端をグランドライン51に接続した放電状態と、電源ライン52に接続した充電状態とに切り替える。
アンテナ本体48は、コイルと抵抗とコンデンサよりなるもので、一端がグランドライン51に接続され、他端が駆動スイッチ部49を介して、グランドライン51又は電源ライン52に接続される。
駆動スイッチ部49は、2個のトランジスタ(FET)を相補する形で接続した相補接続構成(トーテンポール)よりなり、駆動部50の出力によって、アンテナ本体48の他端をグランドライン51に接続した放電状態と、電源ライン52に接続した充電状態とに切り替える。
駆動部50は、ASK変調回路46の出力に応じてアンテナ本体48の状態(駆動スイッチ部49の状態)を切り替えて、ASK変調回路46の出力に応じた無線信号(即ち、起動信号等)を対象のタイヤのセンサユニット30に送信すべく、駆動スイッチ部49を駆動する回路である。
なお図3では、コントロールユニット側回路42の電源ライン47と、アンテナ側回路43の電源ライン52は、外部配線53によって接続され、コントロールユニット側回路42のASK変調回路46の出力と、アンテナ側回路43の駆動部50の信号入力は、外部配線54によって接続されている。但し、コントロールユニット側回路42を各イニシエータ11〜15毎に設けないで共用化した場合には、これらの配線53,54による接続は、制御対象のイニシエータが切り替わるたびに、図示省略した切替回路によって切り替えられる。
なお図3では、コントロールユニット側回路42の電源ライン47と、アンテナ側回路43の電源ライン52は、外部配線53によって接続され、コントロールユニット側回路42のASK変調回路46の出力と、アンテナ側回路43の駆動部50の信号入力は、外部配線54によって接続されている。但し、コントロールユニット側回路42を各イニシエータ11〜15毎に設けないで共用化した場合には、これらの配線53,54による接続は、制御対象のイニシエータが切り替わるたびに、図示省略した切替回路によって切り替えられる。
次に図4(a)は、センサユニット30において、リクエスト信号を受信する受信回路35及び受信アンテナ36の構成を示す図である。
受信アンテナ36は、LF帯のリクエスト信号を受信するためのコイル状の受信アンテナである。
受信回路35は、受信アンテナ36によって受信された信号中のノイズ(高周波成分)を除去するフィルタ回路35aと、このフィルタ回路35aの出力を増幅する増幅回路35bと、増幅回路35bの出力からベースバンド信号を取り出して出力する検波回路35cと、検波回路35cの出力信号の波形を整形する波形整形回路35dとを備える。前述の制御回路31は、波形整形回路35dの出力を起動信号のベースバンド信号(LF通信データ)として受信して所定の制御処理を実行する。
ここで、検波回路35cは、例えば包絡線検波を行う回路である。また、制御回路31が行う制御処理とは、受信した起動信号が正規のものであるかを判定した後、所定のID信号或いはタイヤ空気圧データ等を含むアンサー信号(UHF帯)を、送信回路33及び送信用アンテナ34によって送信する制御処理である(詳細後述する)。
受信アンテナ36は、LF帯のリクエスト信号を受信するためのコイル状の受信アンテナである。
受信回路35は、受信アンテナ36によって受信された信号中のノイズ(高周波成分)を除去するフィルタ回路35aと、このフィルタ回路35aの出力を増幅する増幅回路35bと、増幅回路35bの出力からベースバンド信号を取り出して出力する検波回路35cと、検波回路35cの出力信号の波形を整形する波形整形回路35dとを備える。前述の制御回路31は、波形整形回路35dの出力を起動信号のベースバンド信号(LF通信データ)として受信して所定の制御処理を実行する。
ここで、検波回路35cは、例えば包絡線検波を行う回路である。また、制御回路31が行う制御処理とは、受信した起動信号が正規のものであるかを判定した後、所定のID信号或いはタイヤ空気圧データ等を含むアンサー信号(UHF帯)を、送信回路33及び送信用アンテナ34によって送信する制御処理である(詳細後述する)。
次に、制御回路21及び送信回路(コントロールユニット側回路42)の各種パラメータを変化させる機能について説明する。
制御回路21は、既述したように、起動信号や妨害波を送信する際のパラメータ(出力端子44aから出力される電源可変指令、出力端子44bから出力する搬送波のデューティ比、出力端子44bから出力する搬送波の周波数)を変える機能を有する。
まず、電源可変指令を変化させると、電源ライン52を介してアンテナ本体48に印加される駆動電圧が変化する。図6(a)の上から2段目は、このように駆動電圧が変化した場合に、アンテナ本体48に入力される搬送波の波形を示している。駆動電圧が変化すれば、搬送波の振幅がそれに比例して変化し、図6(b)の上から2段目に示すように送信出力(即ち送信強度)も同様に変化する。なお、図6(a)の上から1段目は駆動電圧等の各パラメータが基準値である場合にアンテナ本体48に入力される搬送波(基本波)の波形を示し、図6(a)の他の段は各パラメータを基準値から変化させた場合の同搬送波を示す。また、図6(b)の左側はアンテナ本体48に入力される信号の周波数スペクトルを示し、図6(b)の中央はアンテナ本体48の共振特性を示し、図6(b)の右側はアンテナ本体48から放射される送信波の周波数スペクトルを示す図である。また、図6(b)の上から1段目は基本波の場合を示し、図6(b)の他の段は各パラメータを基準値から変化させた場合を示す。ここで、図6(b)の縦軸は信号の強度であり、送信波であれば送信出力(送信強度)に相当する。
制御回路21は、既述したように、起動信号や妨害波を送信する際のパラメータ(出力端子44aから出力される電源可変指令、出力端子44bから出力する搬送波のデューティ比、出力端子44bから出力する搬送波の周波数)を変える機能を有する。
まず、電源可変指令を変化させると、電源ライン52を介してアンテナ本体48に印加される駆動電圧が変化する。図6(a)の上から2段目は、このように駆動電圧が変化した場合に、アンテナ本体48に入力される搬送波の波形を示している。駆動電圧が変化すれば、搬送波の振幅がそれに比例して変化し、図6(b)の上から2段目に示すように送信出力(即ち送信強度)も同様に変化する。なお、図6(a)の上から1段目は駆動電圧等の各パラメータが基準値である場合にアンテナ本体48に入力される搬送波(基本波)の波形を示し、図6(a)の他の段は各パラメータを基準値から変化させた場合の同搬送波を示す。また、図6(b)の左側はアンテナ本体48に入力される信号の周波数スペクトルを示し、図6(b)の中央はアンテナ本体48の共振特性を示し、図6(b)の右側はアンテナ本体48から放射される送信波の周波数スペクトルを示す図である。また、図6(b)の上から1段目は基本波の場合を示し、図6(b)の他の段は各パラメータを基準値から変化させた場合を示す。ここで、図6(b)の縦軸は信号の強度であり、送信波であれば送信出力(送信強度)に相当する。
次に、搬送波のデューティ比が変化すれば、図6(a)の上から3段目に示すように搬送波のパルス幅がそれに比例して変化し、図6(b)の上から3段目に示すように送信出力も同様に変化する。
次に、搬送波の周波数が変化すれば、図6(a)の上から4段目に示すように当然に搬送波の波長がそれに反比例して変化し、規定周波数で最高出力を出すように設計されたアンテナ本体48の共振特性に対してずれが生じて、図6(b)の上から4段目に示すように送信出力が変化する。また搬送波の周波数が変化すれば、規定周波数で最適に受信するように設計された受信回路35側での受信感度も当然変化する。
次に、搬送波の周波数が変化すれば、図6(a)の上から4段目に示すように当然に搬送波の波長がそれに反比例して変化し、規定周波数で最高出力を出すように設計されたアンテナ本体48の共振特性に対してずれが生じて、図6(b)の上から4段目に示すように送信出力が変化する。また搬送波の周波数が変化すれば、規定周波数で最適に受信するように設計された受信回路35側での受信感度も当然変化する。
また制御回路21は、出力端子44cから出力するLF通信データを変化させることによって、起動信号の送信時間を変化させる機能を有する。例えば、LF通信データの各パルスの時間軸方向の幅(データ1ビットの長さ)を変化させれば、通信速度を変化させて送信時間を変化させることができる。
次に、本システムの特徴的構成とその作用効果について説明する。
本システムでは、起動信号の主データ全体を受信した各センサユニット30がタイヤの情報を車体側コントローラ20に返信する。そして車体側コントローラ20は、各センサユニット30に対して起動信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニット30が当該リクエスト信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波を送信する機能を有する。また車体側コントローラ20では、少なくとも車両走行中においては、妨害波が有効に作用する妨害可能領域(後述する図5(a)の角度D)が他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータ(妨害波の送信強度や受信感度に影響する値、具体的には例えばアンテナ印加電圧、搬送波のデューティ比、搬送波の周波数のうちの一つ又は複数)が設定され、これにより、他のタイヤの車両走行に伴う回転によって妨害可能領域内に他のタイヤのセンサユニット30が位置する際にのみ妨害波が当該センサユニット30の信号受信を妨害する構成とされる。また、車両走行中において他のタイヤのセンサユニット30が起動信号の主データ(冗長な部分を除いたデータ)の少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されて前記クロストークが防止されるように、車体側コントローラ20においては起動信号の主データの送信時間が設定される
本システムでは、起動信号の主データ全体を受信した各センサユニット30がタイヤの情報を車体側コントローラ20に返信する。そして車体側コントローラ20は、各センサユニット30に対して起動信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニット30が当該リクエスト信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波を送信する機能を有する。また車体側コントローラ20では、少なくとも車両走行中においては、妨害波が有効に作用する妨害可能領域(後述する図5(a)の角度D)が他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータ(妨害波の送信強度や受信感度に影響する値、具体的には例えばアンテナ印加電圧、搬送波のデューティ比、搬送波の周波数のうちの一つ又は複数)が設定され、これにより、他のタイヤの車両走行に伴う回転によって妨害可能領域内に他のタイヤのセンサユニット30が位置する際にのみ妨害波が当該センサユニット30の信号受信を妨害する構成とされる。また、車両走行中において他のタイヤのセンサユニット30が起動信号の主データ(冗長な部分を除いたデータ)の少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されて前記クロストークが防止されるように、車体側コントローラ20においては起動信号の主データの送信時間が設定される
本システムは、このような構成によって、次のような作用効果を奏する。即ち、少なくとも車両走行中においては、妨害可能領域が他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータが設定されたため、妨害可能領域が常にタイヤ全体に及ぶように広く設定される場合に比べて、既述した逆クロストークが発生する可能性が格段に低減される。また、車両走行中において他のタイヤのセンサユニット30が起動信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されてクロストークが防止されるように、起動信号の主データの送信時間が設定されるため、妨害可能領域がタイヤのイニシエータ付近の一部分にしか及ばない構成であるにもかかわらず、車両走行中には信頼性高くクロストークが防止される。したがって、少なくとも車両走行中においては起動信号の送受信がクロストークも逆クロストークも無く確実に成立し、こうして所望の1箇所に位置する特定のタイヤのセンサユニット30のみに起動信号を入力することが可能となる。これにより、各位置のタイヤの情報(タイヤの空気圧等、或いはタイヤ固有のID情報など)をタイヤ位置を識別しつつ把握することができ、どの位置のタイヤの空気圧が今どの程度で、またどの位置にどのタイヤが装着されているかの状況(タイヤ位置のローテーションの状態)をも車体側コントローラ20で自動的に把握することができるという、実用上有用な効果が得られる。
以下、このシステムの特徴的構成の詳細や作用を図5や数式によって具体的に説明する。
今、例えば前部右輪(タイヤ2)のセンサユニット30(以下、右輪センサという)に対して前部右輪のイニシエータ11(以下、右輪イニシエータという)から起動信号を送信するものとする。タイヤ2が回転して右輪センサがどの位置に在っても通信ができるパラメータにて起動信号は送信されるように設定しておく。そのような場合には、前部左輪(タイヤ3)のセンサユニット30(以下、左輪センサという)にも起動信号が届いてしまう恐れがあるため、望んでいない左輪センサからもアンサー信号が送信されてしまうクロストークが生じる恐れがある。それを防止するために、前部左輪のイニシエータ12(以下、左輪イニシエータという)から妨害波を送信して、左輪センサが起動信号の主データを正常に受信できないようにする。正常に受信できない場合には、センサユニット30からはアンサー信号が送信されないように設計されている。正常に起動信号を受信するという事は、例えば、起動信号の主データが100ビットのデータから構成されているとして、この100ビット全部を受信することである。逆に言えば、1ビットでも受信できなかった場合には正常に受信できないという事となる。この場合には、センサユニット30はアンサー信号を返信しない。
今、例えば前部右輪(タイヤ2)のセンサユニット30(以下、右輪センサという)に対して前部右輪のイニシエータ11(以下、右輪イニシエータという)から起動信号を送信するものとする。タイヤ2が回転して右輪センサがどの位置に在っても通信ができるパラメータにて起動信号は送信されるように設定しておく。そのような場合には、前部左輪(タイヤ3)のセンサユニット30(以下、左輪センサという)にも起動信号が届いてしまう恐れがあるため、望んでいない左輪センサからもアンサー信号が送信されてしまうクロストークが生じる恐れがある。それを防止するために、前部左輪のイニシエータ12(以下、左輪イニシエータという)から妨害波を送信して、左輪センサが起動信号の主データを正常に受信できないようにする。正常に受信できない場合には、センサユニット30からはアンサー信号が送信されないように設計されている。正常に起動信号を受信するという事は、例えば、起動信号の主データが100ビットのデータから構成されているとして、この100ビット全部を受信することである。逆に言えば、1ビットでも受信できなかった場合には正常に受信できないという事となる。この場合には、センサユニット30はアンサー信号を返信しない。
妨害波は、左輪センサに妨害波が受信できる範囲が左輪イニシエータ付近の狭い範囲(タイヤ3の一部に及ぶ範囲)となるようなパラメータで左輪イニシエータから送信される。即ち、図5(a)に示すように、左輪センサが位置A−位置B(地面側)の間(即ち、角度Cの妨害不能領域内)にあれば、妨害波の影響を受けないで、右輪イニシエータからの起動信号を受信できるものとする。また、左輪センサが位置A−位置B(イニシエータ側)の間(即ち、角度Dの妨害可能領域内)にあれば、妨害波の影響によって右輪イニシエータからの起動信号を受信できないものとする。位置Aと位置Bは、妨害波の送信強度等の設定(前述した各種パラメータの設定)によって変化させることができる。これは実験的に求めることができる。
そして、このように妨害可能領域がタイヤの一部に設定されていると、左輪センサが起動信号を正常に受信できない条件というのは、左輪センサが回転中に角度C内に存在している時間をTとし、起動信号主データの全ビットの送信時間をS1とすると、T<S1(式1)となる。今、起動信号の主データの全ビット数がNビットであるとし、通信速度をYbpsとする。タイヤ3の円周は、
角度Cと角度Dによって分けられている。今、全周に対する角度C(妨害不能領域)の割合をP(P=角度C÷360度)とする。また、車輪速をV1(回転/s)とし、V1で回転する場合に、タイヤが1回転するのに要する時間をT1(s)とする。これらを式1に代入すると、T1×P<N×1/Y(式2)となる。今、Nは固定とする。T1は車両速度に反比例して変化するが、Pまたは/およびYを変数として変化させることによって式2を成立させることができる。
以下、場合分けして具体的に説明する。
角度Cと角度Dによって分けられている。今、全周に対する角度C(妨害不能領域)の割合をP(P=角度C÷360度)とする。また、車輪速をV1(回転/s)とし、V1で回転する場合に、タイヤが1回転するのに要する時間をT1(s)とする。これらを式1に代入すると、T1×P<N×1/Y(式2)となる。今、Nは固定とする。T1は車両速度に反比例して変化するが、Pまたは/およびYを変数として変化させることによって式2を成立させることができる。
以下、場合分けして具体的に説明する。
(Yを変数とする場合(Pを固定))
式2を変形すると、Y<N×1/T1×1/P(式3)となる。例えば、T1が10ms(=0.01s)である場合において、希望する右輪センサに起動信号を送るものとする。また、N=100ビット、P=0.8とする。これらを式3に代入すると、Y<100×(1/0.01)×(1/0.8)=12500(bps)となる。したがって、起動信号の通信速度Yを12500bps未満にすることによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて、起動信号の主データの全ビットを受信することができないため正常に受信できないこととなる。また、T1が60ms(=0.06s)である場合においても、式2を満足させるためには、同様にして、Y<2083.333・・・(bps)という条件が求まる。車輪速に応じた時間T1が10ms〜60msにわたって変化する場合において、左輪センサが起動信号を正常に受信できないようにするためには、Yを各々の車輪速に対応させて変化させることによって実現できる。車輪速を外部から受信することによって車体側コントローラ20の制御回路21は、上記式3に基づいてYを計算して、起動信号を送信するタイミングに合わせてYの通信速度で妨害波を送信すれば良い。
式2を変形すると、Y<N×1/T1×1/P(式3)となる。例えば、T1が10ms(=0.01s)である場合において、希望する右輪センサに起動信号を送るものとする。また、N=100ビット、P=0.8とする。これらを式3に代入すると、Y<100×(1/0.01)×(1/0.8)=12500(bps)となる。したがって、起動信号の通信速度Yを12500bps未満にすることによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて、起動信号の主データの全ビットを受信することができないため正常に受信できないこととなる。また、T1が60ms(=0.06s)である場合においても、式2を満足させるためには、同様にして、Y<2083.333・・・(bps)という条件が求まる。車輪速に応じた時間T1が10ms〜60msにわたって変化する場合において、左輪センサが起動信号を正常に受信できないようにするためには、Yを各々の車輪速に対応させて変化させることによって実現できる。車輪速を外部から受信することによって車体側コントローラ20の制御回路21は、上記式3に基づいてYを計算して、起動信号を送信するタイミングに合わせてYの通信速度で妨害波を送信すれば良い。
(Pを変数とする場合(Yを固定))
式2を変形すると、P<N×1/T1×1/Y(式4)が求まる。例えば、T1が10ms(=0.01s)である場合において、希望する右輪センサに起動信号を送るものとする。また、N=100ビット、Y=12500(bps)とする。これらを式4に代入すると、P<0.8が求まる。角度Cの全周に占める割合を0.8未満となるように、既述したパラメータを設定して妨害波の出力等を調整することによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて起動信号を正常に受信できない。また、T1=60ms(=0.06s)の場合も式4によって、P<0.133・・・が求まる。Pが0.133・・未満となるような出力で妨害波を送信することによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて起動信号を正常に受信できない。なお、妨害波の送信出力や受信感度とPとの関係は、例えば実験的に求めておきテーブル化しておく。そのテーブルを制御回路21のCPU内部あるいはEEPROM等のメモリに記憶しておき、CPUが式4によってPを算出した後、テーブルに基づいて算出したPに対応した妨害波の送信出力等を選択する。その送信出力等となるようにCPUは既述したパラメータを設定してイニシエータ12を駆動する。
式2を変形すると、P<N×1/T1×1/Y(式4)が求まる。例えば、T1が10ms(=0.01s)である場合において、希望する右輪センサに起動信号を送るものとする。また、N=100ビット、Y=12500(bps)とする。これらを式4に代入すると、P<0.8が求まる。角度Cの全周に占める割合を0.8未満となるように、既述したパラメータを設定して妨害波の出力等を調整することによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて起動信号を正常に受信できない。また、T1=60ms(=0.06s)の場合も式4によって、P<0.133・・・が求まる。Pが0.133・・未満となるような出力で妨害波を送信することによって、左輪センサは妨害波の影響を受けて起動信号を正常に受信できない。なお、妨害波の送信出力や受信感度とPとの関係は、例えば実験的に求めておきテーブル化しておく。そのテーブルを制御回路21のCPU内部あるいはEEPROM等のメモリに記憶しておき、CPUが式4によってPを算出した後、テーブルに基づいて算出したPに対応した妨害波の送信出力等を選択する。その送信出力等となるようにCPUは既述したパラメータを設定してイニシエータ12を駆動する。
なお、妨害波の送信出力等とPとの関係は、実験的に求めて、関数によって近似させても良い。また、CPUは車輪速の代わりに、車両の走行速度V0を受信し、そのV0に基づいてT1を算出しても良い。車両に取り付けられる標準タイヤの外径を予めCPUまたはEEPROMに記憶しておくことによって、V0からT1を計算することができる。また、YとPの両方を変数にしてもよい。例えばYは3段階変化させることにしておき、各段階で式2に基づいてPを算出するようにしてもよい。また、妨害波が送信される時間は、起動信号が送信されている期間と同じもしくはそれ以上であっても良い。あるいは、起動信号が送信されている期間のうち、センサが妨害波を受ける角度Dに存在する間の一部の期間のみ妨害波を送信するだけでも妨害の効果は変わらない。つまり、角度Cにセンサが存在する場合には、いくら妨害波を送信してもセンサが妨害波の影響を受けないので、妨害波を送信しても効果がないためである。この場合には、送信時における車輪速に基づいて決まるT1に対して角度Cが全周に占める割合Pを乗じた値、すなわちT1×Pの期間以上にわたって妨害波を送信すれば良い。つまり、センサユニット30が妨害波を受信できる範囲(妨害可能領域)のすぐ外側に位置している時に起動信号の送信が開始された場合であっても、タイヤの回転に伴ってセンサが角度Cの距離を移動して、妨害波を受信できる範囲(すなわち角度D内)に入ってくることができるからである。また、妨害波は間欠的に送信されるようにしても良い。例えば、起動信号の1ビット長の7割程度が妨害される時間を送信して、3割の時間を休止して、これをビット数分を繰返して間欠的に妨害波を出力してもよい。また起動信号に、例えば冗長的なデータが含まれている場合には、必ずしも起動信号の全ビットを受信できなくても正常に受信したと変わらないことがある。例えば、同期を取るためのプリアンブル部分が耐ノイズ性を高めるために同じデータが繰返されているような場合がある。そのような場合には、この冗長的なデータは起動信号の主データに含まれないとして処理すればよい。即ち、正常に受信したとセンサが判断するのに必須のビット(主データ)が送信されている期間と同等以上に妨害波を送信すれば良い。
以上のような条件が満足されていれば、妨害波の影響がタイヤの一部にしか及ばないように妨害波のパラメータが設定されているにもかかわらず、起動信号を送信しようとするタイヤ(この場合、タイヤ2)に近接する他のタイヤ(この場合、タイヤ3)のセンサユニット30でのクロストークが防止される。何故なら、前述の式1が満足されていれば、他のタイヤ3のセンサユニット30がイニシエータ11から送信された起動信号を受信する期間の少なくとも一部において必ず角度Dの妨害可能領域内に位置するからである。図5(b)は、妨害波可能領域や妨害波不能領域と、センサユニット30が起動信号を受信する期間に存在する領域との関係を示す図であり、横軸が領域の広さ(回転角度範囲)に相当している。この図5(b)に示すように、センサユニット30が起動信号を受信する期間に存在する領域が全て妨害不能領域に入ってしまうと、起動信号の受信が妨害されずにクロストークが生じてしまうが、一部でも妨害可能領域に入れば、起動信号の受信が妨害されてクロストークが防止される。このため、センサユニット30が起動信号を受信する期間に存在する領域が妨害不能領域よりも大きいという条件、いいかえると、センサユニット30が回転中に角度C内に存在している時間Tが、起動信号主データの全ビットの送信時間S1よりも小さいという条件(式1)を満足すれば、必ず他のタイヤでの起動信号の受信が妨害されてクロストークが防止される。
しかも、妨害波の影響が他のタイヤ(この場合、タイヤ3)の一部にしか及ばないように妨害波のパラメータが設定されているため、妨害波の影響が常に他のタイヤの全体に及ぶように設定される場合に比べて、妨害波が起動信号の受信を希望するタイヤ(この場合、タイヤ2)のセンサユニット30で受信されてしまう逆クロストークの発生可能性も格段に低減される。
しかも、妨害波の影響が他のタイヤ(この場合、タイヤ3)の一部にしか及ばないように妨害波のパラメータが設定されているため、妨害波の影響が常に他のタイヤの全体に及ぶように設定される場合に比べて、妨害波が起動信号の受信を希望するタイヤ(この場合、タイヤ2)のセンサユニット30で受信されてしまう逆クロストークの発生可能性も格段に低減される。
次に、車体側コントローラ20の制御回路21が実行する動作手順の具体例を図7のフローチャートを参照して説明する。
車体側コントローラ31の制御回路21は、起動した後、タイヤ監視動作を各タイヤについて例えば定期的に実行する。
このタイヤ監視動作では、まず、所定の検出タイミングであるか否かを判定する。この検出タイミングとは、検出対象のタイヤの圧力等の情報を読み取って確認すべきタイミングを意味する。例えば、前左側タイヤ3、次いで前右側タイヤ2、次いで後左側タイヤ5、次いで後右側タイヤ4、予備タイヤ6といったように、前記情報を順に確認してゆくときに、検出対象のタイヤの順番が回ってきたタイミングである。
そして、検出タイミングであれば、該当するタイヤについてタイヤの圧力等を読み取って確認する動作を実行し、検出タイミングでなければ、検出タイミングになるまで動作を停止する。以下、該当するタイヤが右前輪(タイヤ2)であり、その検出タイミングであった場合を例に挙げて、図7によって以降の動作を説明する。
車体側コントローラ31の制御回路21は、起動した後、タイヤ監視動作を各タイヤについて例えば定期的に実行する。
このタイヤ監視動作では、まず、所定の検出タイミングであるか否かを判定する。この検出タイミングとは、検出対象のタイヤの圧力等の情報を読み取って確認すべきタイミングを意味する。例えば、前左側タイヤ3、次いで前右側タイヤ2、次いで後左側タイヤ5、次いで後右側タイヤ4、予備タイヤ6といったように、前記情報を順に確認してゆくときに、検出対象のタイヤの順番が回ってきたタイミングである。
そして、検出タイミングであれば、該当するタイヤについてタイヤの圧力等を読み取って確認する動作を実行し、検出タイミングでなければ、検出タイミングになるまで動作を停止する。以下、該当するタイヤが右前輪(タイヤ2)であり、その検出タイミングであった場合を例に挙げて、図7によって以降の動作を説明する。
まずステップS1では、その時点の車速からタイヤ2の車輪速を計算し、前述のT1を求める。次いでステップS2で、ステップS1で求めたT1から前述の式2を満足するYとPを求め、これらから起動信号と妨害波のパラメータを設定する。なお、車両が停止していて車速がゼロの場合には、T1が無限大となり式2が成立しないので、YやPは予め定められた規定値とする。この規定値は、通信速度Yについては特に限定されない。但しPについては、例えば逆クロストークが生じない範囲で、前述の妨害可能領域(図5(a)の角度D)がなるべく広くなるようにPをなるべく小さく設定する。或いはクロストークを確実に防止するためには、前述の妨害可能領域が360度でタイヤ全体に妨害波が有効に及ぶように、Pをゼロに設定する必要がある。
次にステップS3で、検出対象の右前タイヤ2に対応するイニシエータ11のLF送信用アンテナ48からステップS2の設定で起動信号を送信開始する。次いでステップS4で、右輪イニシエータ11が起動信号を送信している期間に対応させて、ステップS2の設定で左輪イニシエータ12から妨害波を送信する。
次にステップS3で、検出対象の右前タイヤ2に対応するイニシエータ11のLF送信用アンテナ48からステップS2の設定で起動信号を送信開始する。次いでステップS4で、右輪イニシエータ11が起動信号を送信している期間に対応させて、ステップS2の設定で左輪イニシエータ12から妨害波を送信する。
上記ステップS1〜S4を経ると、次のステップS5において、所定の受信待ち時間の間に、正規のアンサー信号を適正に受信したか否か判定する。詳しくは、予め記憶された車体固有のIDコードと一致するコードが所定の箇所に含まれたアンサー信号が、受信用アンテナ23を介して受信されたか否か判定する。そして、このような正規のアンサー信号が所定の受信待ち時間の間に受信されれば、ステップS6に進み、正規のアンサー信号を適正に受信しないで上記受信待ち時間が経過した場合には、例えば警報を出力して、動作を終了する。なお、センサユニット30が送信するアンサー信号にはタイヤ固有のIDコードが含まれている。そして上記ステップS5において、タイヤ固有のIDコードが異なる複数のアンサー信号が所定の受信待ち時間の間に受信された場合には、クロストークが発生していると推定されて適正でないので、例えば警報を出力して、動作を終了する。
そしてステップS6では、受信したアンサー信号を読み取り、コード照合や圧力値確認等の処理を実行した後、動作を終了する。ここで実行する処理は、例えば以下のとおりである。即ち、受信したアンサー信号に含まれる圧力の測定データを読み取り、この測定データが正常か否か(例えば、圧力が適正範囲にあるか否か)を判定する。そして正常でなければ、右前タイヤ2について異常報知処理を行う。なお、ここでの圧力判定は、圧力が高すぎるか否かについても、実行するようにしてもよい。また、圧力が適正範囲にある場合でも、圧力が低下ぎみであること(タイヤの圧力補充が好ましい状態)などを判定するようにしてもよい。そして異常報知処理では、検出対象のタイヤ2が圧力異常であること(或いは、上述したように圧力が低下ぎみであること、若しくは圧力の値そのものなど)を示す警報(音や光や文字表示による警報)を出力する制御を実行する。またステップS6では、受信したアンサー信号に含まれるタイヤ固有のIDを読み取り、このタイヤ固有のIDを右前タイヤ2として認識する処理も行う。右前タイヤ2として認識する処理とは、右前タイヤ2として以前に記憶しているタイヤ固有のIDと、受信したアンサー信号に含まれるタイヤ固有のIDが異なる場合、受信したアンサー信号に含まれるタイヤ固有のIDを新たに右前タイヤ2として記憶するなどの処理である。
次に、センサユニット30の制御回路31が実行する動作手順の具体例を図8のフローチャートを参照して説明する。
センサユニット30は、例えば起動信号に相当する規定周波数で規定強度以上の信号(復調前)を受信すると通常モードに移行してこの信号の受信処理を実行し、まずこの信号が正規の起動信号か否か判定する(ステップS21)。具体的には、受信した信号(復調後の2値データ列)を分析して、予め記憶された車体固有のIDコードと同じデータが、受信した信号の所定箇所(例えばID部)に含まれるか否か判定し、肯定的であれば正規の起動信号であると判定する。なお、上記ステップS21で規定の起動信号を受信しなければ、ステップS24に進んでスタンバイ状態(スリープモード)を維持して再度の信号入力を待つ。
センサユニット30は、例えば起動信号に相当する規定周波数で規定強度以上の信号(復調前)を受信すると通常モードに移行してこの信号の受信処理を実行し、まずこの信号が正規の起動信号か否か判定する(ステップS21)。具体的には、受信した信号(復調後の2値データ列)を分析して、予め記憶された車体固有のIDコードと同じデータが、受信した信号の所定箇所(例えばID部)に含まれるか否か判定し、肯定的であれば正規の起動信号であると判定する。なお、上記ステップS21で規定の起動信号を受信しなければ、ステップS24に進んでスタンバイ状態(スリープモード)を維持して再度の信号入力を待つ。
そして、上記ステップS21の判定処理で正規の起動信号であると判定すれば、ステップS22に進み、各IDコード(車体固有のIDコード及びタイヤ固有のIDコード)と搭載されたタイヤの最新の圧力データを含むアンサー信号(返信信号)を所定回数送信する。また、上記ステップS21の判定処理で正規の起動信号であると判定しなかった場合、及び上記ステップS22のアンサー信号の送信を終了した後には、スタンバイ状態に戻って、再度の信号入力を待つ(ステップS23、S24)。
以上説明した本例のシステムによれば、所定の検出タイミングにおいて各タイヤのセンサユニット30と車体側コントローラ20との間で起動信号とアンサー信号の送受信がなされ、車体側コントローラ20でアンサー信号が受信できないか、受信したアンサー信号に含まれる圧力測定データが異常であると、検出対象のタイヤが異常であることを示す警報が出力され、タイヤ毎の双方向通信式のTPMSとしての基本的機能が実現される。
しかも既述したように、各センサユニット30に対して起動信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニット30が当該起動信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波が送信される。そして、少なくとも車両走行中においては、妨害可能領域が他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように妨害波のパラメータが設定されるため、妨害可能領域が常にタイヤ全体に及ぶように広く設定される場合に比べて、既述した逆クロストークが発生する可能性が格段に低減される。また、車両走行中において他のタイヤのセンサユニット30が起動信号の主データの少なくとも一部を受信することが妨害波によって阻止されてクロストークが防止されるように、起動信号の主データの送信時間が設定されるため、妨害可能領域がタイヤのイニシエータ付近の一部分にしか及ばない構成であるにもかかわらず、車両走行中には信頼性高くクロストークが防止される。このため、既述したクロストークや逆クロストークによる通信障害の問題が解消できる。
特に、前記送信時間を最大限大きな値に設定して、タイヤの回転速度に応じて前記妨害可能領域を必要最低限の大きさに変化させる態様(例えば、主データのビット数Nは一定で通信速度Yの値を可能な限り小さな一定値に設定し、前記Pの値を車速に応じて可能な限り大きく設定する態様)であると、前記妨害可能領域が常にその車速で可能な限り最小となり、クロストークを防止しつつ逆クロストークの発生可能性を常に最小限とすることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば前記実施例では、妨害可能領域の大きさ(具体的には、前記Pの値を決める妨害波の送信強度や受信感度に影響を与える妨害波のパラメータ)と、起動信号の主データの送信時間(具体的には、前記Yの値)のうちの一方又は両方を車速に応じて変化させる態様を例示したが、これに限定されない。車両が走行中(例えば、車速が規定の最低速度を超える状態)でも、これらを特定の設定値(一定値)に維持する態様(車速に応じて変化させない態様)もあり得る。例えば、規定の最低速度において前記式2を満足させるPの値とYの値を設定し、車速が変化して前記最低速度を超えても、この設定値に維持する態様もあり得る。また、車速に応じて変化させる場合も、連続的に変化させる態様に限らず、段階的に変化させる態様もあり得る。
例えば前記実施例では、妨害可能領域の大きさ(具体的には、前記Pの値を決める妨害波の送信強度や受信感度に影響を与える妨害波のパラメータ)と、起動信号の主データの送信時間(具体的には、前記Yの値)のうちの一方又は両方を車速に応じて変化させる態様を例示したが、これに限定されない。車両が走行中(例えば、車速が規定の最低速度を超える状態)でも、これらを特定の設定値(一定値)に維持する態様(車速に応じて変化させない態様)もあり得る。例えば、規定の最低速度において前記式2を満足させるPの値とYの値を設定し、車速が変化して前記最低速度を超えても、この設定値に維持する態様もあり得る。また、車速に応じて変化させる場合も、連続的に変化させる態様に限らず、段階的に変化させる態様もあり得る。
また、妨害波のパラメータとしては、アンテナに印加する駆動電圧、搬送波のデューティ比、及び搬送波の周波数を例示したが、これに限られない。この他にも、例えば図6(a)と図6(b)の上から5段目に示すように、送信側の共振周波数を上記パラメータとして変化させる態様があり得る。また、例えば図6(a)と図6(b)の上から6段目に示すように、搬送波の周波数をセンサ側受信回路の共振回路の共振周波数の1/n(nは整数)にする態様(このnを上記パラメータとして変化させる態様)もあり得る。なお、イニシエータから送信される妨害波は、高次高調波成分を含んでおり、センサ側受信回路の共振周波数と一致するn次高調波がセンサ側で妨害波として受信される。さらに、これ以外の公知の方法によって、イニシエータからの妨害波の送信強度を変化させる方法あるいはセンサ側での妨害波の受信強度が変化できる方法に基づいて、妨害波を送信してもよい。
また本発明の「タイヤの情報」は、タイヤ圧力に限定されず、タイヤの温度、歪、回転数、加速度などであってもよい。
また前記実施例では、車体前部の左右に配置されたタイヤ間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を防止する例を説明したが、本発明は、クロストークや逆クロストークが問題となる近接するタイヤ間であればどのタイヤ間にも適用できる。例えば、車体後部の左右に配置されたタイヤ間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を同様の構成で防止可能であるし、或いは車体後部の左右に配置されたタイヤ(例えば図2(b)のタイヤ4又は5)とスペアタイヤ(例えば図2(b)の予備タイヤ6)との間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を同様の構成で防止可能である。
また前記実施例では、車体前部の左右に配置されたタイヤ間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を防止する例を説明したが、本発明は、クロストークや逆クロストークが問題となる近接するタイヤ間であればどのタイヤ間にも適用できる。例えば、車体後部の左右に配置されたタイヤ間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を同様の構成で防止可能であるし、或いは車体後部の左右に配置されたタイヤ(例えば図2(b)のタイヤ4又は5)とスペアタイヤ(例えば図2(b)の予備タイヤ6)との間でのクロストークや逆クロストークによる通信障害を同様の構成で防止可能である。
1 車両
2〜6 タイヤ
11〜15 イニシエータ
20 車体側コントローラ(ECU)
30 センサユニット(TPS)
2〜6 タイヤ
11〜15 イニシエータ
20 車体側コントローラ(ECU)
30 センサユニット(TPS)
Claims (8)
- 複数のタイヤが装着される車両において、各タイヤ毎に設けられたイニシエータを介して無線信号を送信可能な車体側コントローラと、各タイヤに設けられて各タイヤの情報を無線信号として前記車体側コントローラに送信可能なセンサユニットとを備え、前記車体側コントローラが各イニシエータを介して各センサユニットに対してそれぞれリクエスト信号を送信し、このリクエスト信号の主データ全体を受信した各センサユニットが前記情報を前記車体側コントローラに返信するタイヤモニタリングシステムであって、
前記車体側コントローラは、各センサユニットに対して前記リクエスト信号を送信する際に、近接する位置にある他のタイヤのセンサユニットが当該リクエスト信号を受信してしまうクロストークを防止するために、この他のタイヤに対応するイニシエータから妨害波を送信する機能を有し、
少なくとも車両走行中においては、前記妨害波が有効に作用する妨害可能領域が前記他のタイヤのイニシエータ付近の一部分のみに及ぶように前記妨害波のパラメータが設定されることにより、前記他のタイヤの車両走行に伴う回転によって前記妨害可能領域内に前記他のタイヤのセンサユニットが位置する際にのみ前記妨害波が当該センサユニットの信号受信を妨害する構成とされ、
車両走行中において前記他のタイヤのセンサユニットが前記リクエスト信号の主データの少なくとも一部を受信することが前記妨害波によって阻止されて前記クロストークが防止されるように、前記リクエスト信号の主データの送信時間が設定されることを特徴とするタイヤモニタリングシステム。 - 少なくとも車両走行中における前記妨害可能領域の大きさは一定とされ、車両走行中において前記送信時間が前記他のタイヤの回転速度に応じて変化することを特徴とする請求項1に記載のタイヤモニタリングシステム。
- 少なくとも車両走行中における前記送信時間は一定とされ、車両走行中において前記妨害可能領域の大きさが前記他のタイヤの回転速度に応じて変化することを特徴とする請求項1に記載のタイヤモニタリングシステム。
- 車両走行中において前記妨害可能領域の大きさと前記送信時間の両者が前記他のタイヤの回転速度に応じて変化することを特徴とする請求項1に記載のタイヤモニタリングシステム。
- 前記妨害波のパラメータが、前記妨害波の送信強度を変化させる値であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のタイヤモニタリングシステム。
- 前記妨害波のパラメータが、前記妨害波の送信時に前記イニシエータのアンテナに印加する駆動電圧、前記妨害波の搬送波のデューティ比、及び前記搬送波の周波数のうちの何れか一つ又は複数であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のタイヤモニタリングシステム。
- 前記送信時間の設定は、前記リクエスト信号の通信速度の設定によって行われることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のタイヤモニタリングシステム。
- 車両停止中における前記妨害可能領域の大きさは、前記他のタイヤの全体に及ぶように設定されることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のタイヤモニタリングシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009062276A JP2010215046A (ja) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | タイヤモニタリングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009062276A Pending JP2010215046A (ja) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | タイヤモニタリングシステム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107107687A (zh) * | 2015-09-09 | 2017-08-29 | 太平洋工业株式会社 | 轮胎状态检测装置和车轮位置确定装置 |
JP7332394B2 (ja) | 2019-09-02 | 2023-08-23 | アルプスアルパイン株式会社 | タイヤ圧力監視システム |
-
2009
- 2009-03-16 JP JP2009062276A patent/JP2010215046A/ja active Pending
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