JP3982830B2 - Remote tire pressure monitoring system - Google Patents
Remote tire pressure monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- JP3982830B2 JP3982830B2 JP50645696A JP50645696A JP3982830B2 JP 3982830 B2 JP3982830 B2 JP 3982830B2 JP 50645696 A JP50645696 A JP 50645696A JP 50645696 A JP50645696 A JP 50645696A JP 3982830 B2 JP3982830 B2 JP 3982830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wireless transmitter
- tire
- control circuit
- pressure
- vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
- B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
- B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
技術分野
本発明は、車両用の遠隔タイヤ圧力監視システムに関する。本システムは、タイヤに取り付けられたセンサから車両の中央位置まで送信される無線周波数(RF)信号を介して、温度補償され且つ一実施形態では高度補償されたタイヤ圧力指示値を提供する。本システムは、また、1993年3月11日に出願され、近隣の他の車両からの混信無しにタイヤの識別及び車両上の位置をシステムに学習させ得る技術に関連した、同時係属出願PCT/US93/01995号に記載されたような、譲受人の技術を含んでいる。同時係属出願の開示内容は、ここに本願明細書の一部とする。
背景技術
従来、車両内でタイヤの圧力監視を行う試みが、多数なされてきた。また、種々のアプローチを開示した特許も多数発行されている。初期の構成は、車輪及びブレーキドラムに大きな誘導コイル機構を取り付けた電子機械的構造を有する傾向があった。これらのシステムは、タイヤ圧力とタイヤ温度の両方に関して、高レベルの情報を連続的に提供した。しかしながら、その高いコストと設置の困難さの故に、かかるシステムは、主要な自動車製造業者にとっては受け入れ難いものであった。
近年、圧力スイッチ、内部電源、及び各車輪から計器盤の受信器及び表示器への電波通信リンクを用いて、単純なしきい値圧力警報を提供する低コストのシステムが、開発された。これらのシステムは、コストが低く、設置が容易なため、自動車製造業者には一層魅力的である。しかしながら、これらのシステムは、特に、長持ちして安定した電源を提供する能力、車輪ユニットの寸法と重量、及び車輪の内側へのユニットの取り付け等、を含む多数の問題を有する。更に、かかるシステムに利用可能な情報は、単一の圧力しきい値、例えば典型的には25psiに限定されてきた。また、このしきい値は、タイヤの内側で生じる温度変化に対して補償がなされることも、なされないこともあった。更に、かかるシステムでもタイヤの内側に取り付けられないものは、タイヤ圧力監視システムの性能に影響を及ぼす高度変化を補償することができなかった。
前述したことに鑑みて、本発明の一つの目的は、従来のコイル型システムと同様に実時間で連続的にタイヤ圧力情報を付与するシステムを、近時のしきい値に基づいた低コスト電波通信システムを利用して、提供することである。その結果、本発明のシステムは、低コストと適当な簡便性を維持しつつ、高レベルの情報を提供するので、自動車製造業者にとって魅力的なものになっている。
発明の開示
本発明のシステムの一実施形態において、各車輪ユニットは、車輪及びタイヤの内側に位置する従来のクランプ−イン型タイヤ弁の背部に取り付けられる低断面の閉鎖容器から構成される。該閉鎖容器は、バッテリと圧力センサとロール(動作)スイッチと制御電子装置と無線送信器とから成る電子ユニットを収容している。更に、環境から各電子装置を保護するために、好ましくは組立体全体を絶縁体と一緒に完全に嵌め込む。全体の寸法と重量は最小限に抑え、閉鎖容器全体を車輪の中央凹部内に位置決めすることにより、タイヤの取り付け及び取り外しに係る問題を解決している。
車輪ユニットは、タイヤ圧力を測定し、計器盤の受信器に電波通信の形で情報を報告する。バッテリ電力を節約するために、圧力は、周期的に、典型的には車両走行時で10秒毎にサンプリングされる。更に、無線周波数(RF)信号が、周期的に、タイヤ圧力が急激に変化しない場合は、典型的にはやはり車両走行時で1分毎に、送信される。圧力測定中にタイヤ圧力の急激な変化(例えば、10秒で1psi以上)が検出されると、直ちにRF送信の形で計器盤の受信器に報告される。この迅速な送信により、運転者は、危険な圧力レベルが生じるとすぐに通知される。
上述したように、各車輪ユニットは、また、好ましくは、バッテリを更に節約すべく車両の移動を検出するロールスイッチ即ち動作検出スイッチを備える。一般的には車両が時速16km以上の速度で走行中、装置は、タイヤ圧力のサンプルを得て前述したようにそれらを送信する。しかしながら、車両が駐車するとき、特に車両が車庫の中に一晩中収容されるとき、圧力サンプリング及びRF送信の周期は、大きく変動する。車両が長時間駐車するとき、典型的には、圧力サンプルは、10秒毎ではなく15分に一度採られる。RF報告は、1分に一度ではなく1時間に僅かに一度の割合で、送信される。
本発明のアプローチは、圧力低下に起因する危険を減少させる利点を有すると共に、車両が停止しているときは、電力消費を著しく減少させる。しかしながら、受信器は常に作動しているので、自動車の点火装置をオンにすると、直ちに圧力値が表示される。その結果、自動車が一晩中駐車している間に漏れが生じた場合、運転者が翌朝キーを回すと直ちに警告灯或いは警報が作動し、車両がスタートする前に運転者にタイヤの低圧力状態を知らせることができる。
各車輪ユニットは、設置時に受信器にプログラムされる独自の識別コードを有する。車両間の混信とそれに伴う誤った情報の受信を防ぐために、200万種類までの識別コードが利用可能である。各RF送信は、特定車輪の圧力情報と識別情報とを含み、4つの車輪のうちいずれが報告を行ったかを受信器が知り得るようにすると共に、同様のシステムを近接して備えた他の車両からの報告を全て受信器が拒絶し得るようにしている。かくして、独自の識別コードの設定により、近隣の車両からの誤った圧力報告の受信を完全に防止することができる。
計器盤の受信器は、RF送信を受信し、車輪識別コードと対応するタイヤ圧力情報から成るディジタル情報を復号する。受信器は、自動車上に搭載されたコンピュータ及び/又は計器盤上に取り付けられた表示器に、接続される。表示器は、運転者に異常な圧力を警告するために、液晶表示器(LCD)、電球、ブザー、或いは音声合成器等でもよい。製造時に、任意のしきい値を種々の警報レベルと共に設定することができる。また、運転者がしきい値をプログラミングし得るようにしてもよい。
自動車の計器盤内の受信器は、RF受信部、マイクロコントローラ部、出力インタフェース部、及び大気圧測定部とから成る。かかる受信部の一例は、上述したPCT出願に記載されている。車輪ユニットはタイヤ/車輪組立体内に完全に収容されているので、車輪ユニットによりなされる圧力測定は、外側の大気圧とは独立である。天候の変化及びより著しくは高度の変化は、周囲の大気圧に大きな変動を引き起こす。特に、高い高度での走行は、周囲大気を数psiも変化させる。例えば、12000フィートの高度では、周囲大気は、約6psiも変化する。
外側の周囲大気圧の変化に対して車輪ユニットの圧力測定値を補正するために、受信器内に取り付けられた圧力センサが、絶えず、周囲大気圧を監視する。この情報は、表示すべきタイヤ圧力の真の「ゲージ」圧力を得るために使用される。このアプローチは、4つのタイヤ圧力が車両の計器盤上に表示される場合、運転者が車両の計器盤でタイヤ圧力を読み取ることができ且つこれらの示度値をタイヤ弁に取り付けられた簡単なタイヤ圧力ゲージで測定された圧力値と相関させることができるので、極めて有利である。
本発明によれば、圧力を完全に示度する表示器の代わりにしきい値警告灯システムのラインに沿ったものを提供したい車両製造業者に好適な、別のオプションが利用可能である。この場合、温度補償された圧力を指示する車輪ユニットを提供することができる。自動車が長時間走行しているとき、タイヤの温度は、車両速度、道路状態、ブレーキの量等に応じて著しく上昇する。タイヤ/車輪組立体は密閉された圧力室を構成するので、タイヤ圧力は、タイヤ温度に正比例して増減する。
上述したように、一定の場合には、圧力測定が温度により引き起こされる圧力変化には影響されず、タイヤ内の空気の減少(或いは増加)により引き起こされる圧力変化だけに反応することが望ましい。従って、本発明のシステムは、かかる温度補償をされた圧力値を提供するように設定されている。該オプションの選定時、各車輪から報告された圧力は、標準温度に関係付けられる。例えば、摂氏20度の周囲温度でタイヤ圧力が30psiであり自動車が走行中であると仮定すると、タイヤと路面との摩擦により、内部タイヤ温度は、摂氏40度まで上昇する。この摂氏で20度の温度上昇は、タイヤ圧力を絶対条件で比例的に上昇させるので、圧力は約33psiに変化する。通常は、システムは圧力変化を報告し、33psiが表示器上に表示されることになる。しかしながら、温度補償システムにおいては、真の圧力が上昇したとしても、表示される圧力は、30psiにとどまる。こうして、膨張或いは収縮のみが圧力変化となって現れる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の現在好適な実施形態に係るタイヤ圧力監視システムの制御に使用される回路のブロック図、図2は、現在好適な実施形態に係る制御動作の説明的シーケンスを示すフローチャート、図3は、現在好適な実施形態に係る制御動作の別の説明的シーケンスを示す、別のフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の上記その他の目的及び特徴を、添付図面に基づき詳細に説明する。車輪ユニットの電子ブロック図である図1において、特定用途向けIC(ASIC)100は、装置の中心部に位置するものとして示されている。特定用途向けICは、それに直接接続された6個の周辺装置と、単一のセル・リチウムバッテリ源110と、を有するものとして図示されている。図示された6個の周辺装置は、圧力センサ120と、4種類のスイッチ130乃至160(オプションの圧力スイッチ130、ロールスイッチ140、チルトスイッチ150、及びリード(磁気)スイッチ160)と、UHF(極超短波)発振送信器170と、から成る。
回路全体は、次のように動作する。特定用途向けIC100は、ロールスイッチ140の状態を絶えず監視する。ロールスイッチ140は、車両速度を示す。車両が停止しているとき或いは時速16km以下の速度のときは、ロールスイッチ140は、開く。しかしながら、車両の速度が時速16kmを超えると、ロールスイッチ140は、閉じる。混合(アナログ/ディジタル)相補形金属酸化膜半導体(CMOS)カスタム集積回路である特定用途向けIC100は、ロールスイッチ140の閉鎖を検出する。
ロールスイッチ140が閉じると、特定用途向けIC100は、周期的に、一般的には10秒毎に、圧力センサ120により検出されるタイヤ圧力をサンプリングし始める。一実施形態において、圧力センサ120は、微細加工の圧電抵抗シリコンセンサであり、別の実施形態において、圧力センサ120は、同様の微細加工技術を用いて製造された、静電容量型圧力センサである。測定サイクルの間、特定用途向けIC100は、圧力センサ120の出力を上げ、特定用途向けICに供給されるセンサ120の出力を監視する。センサ120の出力は、圧力に比例する電圧(圧電抵抗圧力センサの実施形態の場合)か、或いは、圧力に比例する静電容量(静電容量型圧力センサの実施形態の場合)である。センサの出力は、測定され、特定用途向けIC自体の内部不揮発性メモリ(電気的に消去可能なPROM(EEPROM))内に格納された校正定数を用いて、圧力が算出される。これらの定数は、製造工程中に実行される初期校正手順の間に、特定用途向けIC100内に自動的にロードされる。かかる諸手順は、当業者には公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、この段階では、所定の温度範囲に亘り圧力を正確に測定するために、特定用途向けIC100の内部に、温度補正及び補償技術が採用される。
圧力測定即ち圧力サンプリング処理は、約100マイクロ秒かかり、その処理の終わりには、特定用途向けIC100は、一定の低出力モード即ち「スリープ」モードに出力を下げる。この間、特定用途向けIC100は、クロックカウンタを動かし続けると共に、4個のスイッチの入力を監視する。ロールスイッチ140が閉じたままであるならば、特定用途向けIC100は、10秒後にスリープモードから覚醒し、圧力測定処理を繰り返す。車両内に搭載された計器盤の受信器に圧力情報を無線通信で送信するために、特定用途向けIC100は、稼働中周期的に、一般には一秒毎に、UHF送信器170を励起する。
特定用途向けIC100は、約300乃至450MHzの基本周波数を有するUHF発振器に、給電する。更に、特定用途向けIC100は、基本発振器を変調するUHF回路170に、ディジタル情報を供給する。UHF回路170は、表面音響波(SAW)共振器により周波数制御される、発振器/増幅器構成を有する。この周波数制御方法により、広範な動作温度範囲に亘り周波数の安定性と制御が確保される。表面音響波共振器の一例は、先に言及したPCT出願に記載されている。
UHF回路170は、一体型アンテナを有し、該アンテナは、電子機器のハウジング全体を取り付けたタイヤ弁に、接続される。タイヤ弁は、タイヤの外側に突出するアンテナを構成し、RF(無線周波数)通信性能を著しく高める。無線信号は、利用者の選択及び他の用途理由に応じて、振幅変調(AM)又は周波数変調(FM)することができる。いずれにしても、送信すべきディジタル情報は、特定用途向けIC100により基本周波数に符号化され、その後、車両上の受信器により復号される。
車輪ユニットにより送信されるディジタル情報は、車輪ユニット識別コードから成る。該コードの長さは、21ビットまでとることができ(従って、200万個のコードが可能となる)、8ビットの圧力データ、及び「バッテリ電力低下」等の特定のメッセージの送信を可能とする種々の機能ビットを含む。更に、復号処理を支援するために、エラーチェックビットが含まれ、間違ったデータが記録又は表示されるのを防止する。
一回の送信は、全体で一秒間行われる。情報の「ワード」を構成する個々の送信は、ずっと短い時間、一般には20マイクロ秒行われる。しかしながら、高性能を確保するため、及び特に車両内に搭載された受信器が情報を確実に受信できるようにするため、ワードは、1秒の間に任意に間隔を置いて、幾度か反復される。ワード間隔が任意なため、たとえ各情報の始めが完全に同期されているとしても、複数の送信器からの情報を同時に受信することが可能となる。全送信器がその情報を同期させ、その結果全車輪が完全に同時に報告するのを防ぐために、送信されるワードの間隔を異ならせることに加えて、送信の実際の周期も、ユニット毎に変えている。例えば、車両走行時、送信器の一つは60秒毎に送信し、別の送信器は63秒毎に送信するようにしてもよい。このように送信間隔を設定することにより、所与の送信中に2つ以上の送信器からの情報が同期するという殆ど有り得ない事態においてさえ、1分後の次の送信時には、それらの送信器からの情報が同期することはなくなる。この種の任意設定は、やはり、前述したPCT出願に記載されている。
1分毎に頻繁に行われる送信の更新は、単に管理目的で行われる。車両走行時(即ち、16km/h以上で走行中)、受信器は、各車輪が1分毎に送信することを予定している。各情報中に含まれる識別コードと圧力データは、受信器により、第一には、情報が当該車両に属する車輪からのものであるということを識別するために、第二には、どの車輪位置(例えば左側前輪)から情報が来ているかということを識別するために、第三には、実際のタイヤ圧力を識別するために、使用される。
例えば漏れが生じた場合に起こるような急激な圧力の変動があった場合、特定用途向けIC100は、著しい圧力変動を検出すると、図2に示したように直ちに送信を開始する。例えば、10秒毎に採られる圧力サンプルが所定の車輪で33psiの一定の圧力値を示すと仮定すると、対応する車輪ユニットは、1分毎に圧力値33psiをそれぞれの識別コードと共に計器盤に送信する。10秒後、次の圧力サンプルで、圧力が1psi以上変動した場合(この例では、圧力が32psi以下に降下した場合)、特定用途向けIC100は、この変化を検出する。先ず、特定用途向けIC100は、1秒後に圧力センサを再サンプリングして圧力変動を確認し、直ちに新しい情報を送信する。このように、著しい圧力変動が検出されるやいなや、直ちに送信された情報が加わって、1分毎の管理報告は増大する。こうして直ちに行われた更新により、運転者は、かかる変動が生じるとすぐに、圧力の異常な変動を通知される。
車両が走行中、上述した処理シーケンスは、連続的に反復される。車両が停止すると、或いは車両速度が16km以下に低下すると、ロールスイッチ140は、開く。ロールスイッチ140の開放を検出すると、特定用途向けIC100は、カウンタ/タイマを始動させる。停止標識や交通信号、交通渋滞等を考慮に入れて所定の時間の経過後(一実施形態では、5分後)、即ち、停止標識や交通信号、交通渋滞等ではそれ以上車両を停止させることは通常ないので、特定用途向けIC100は、それ以上長い車両の停止を、車両が駐車したものと解釈する。
駐車モードでは、特定用途向けIC100は、二つの機能を果たすようにプログラムすることができる。一実施形態では、特定用途向けIC100は、タイヤ圧力の監視を完全に止め、送信を行わない。この状態では、特定用途向けIC100は、完全な電力節約モードにあり、極めて僅かな電力しか消費しない。また、このモードでは、車両の点火をオフにすると、受信器も完全に遮断にすることができる。別の実施形態では、駐車期間中、車輪ユニットは、稼働したままであり、圧力センサ120の出力をサンプリングし続けると共に、上述したようにRF送信を行う。しかしながら、ここでは、サンプリング周期は、10秒に対して、典型的には15分と著しく延長される。更に、管理RF送信の周期は、1分から典型的には1時間に一度と長くなる。かくして、例えば一晩中点火をオフにして車両内の受信器を稼働状態におくと、車輪ユニットは、なお、タイヤ圧力を監視し報告する。従って、翌朝運転者がキーを回して点火すると、4本の車輪のタイヤ圧力が全て表示され、必要ならば、運転者が車庫又は私有車道を出る前に警告が発せられる。駐車中、圧力サンプル及びRF報告の数は、バッテリの電力を節約するために著しく減少されるが、運転者は、なお、その場でタイヤ圧力報告を受け取ることができる。上述したことは、図3に要約されている。
以下、図1に示した他の3つのスイッチの機能を説明する。車輪ユニットに含まれて磁気的に作動するリードスイッチ160は、特定用途向けIC100に接続されている。リードスイッチ160は、タイヤの外側の車輪リムの縁部上で弁軸近傍に取り付けられた小型の磁石を介して、作動する。磁石が当該位置に保持されると、常にリードスイッチは閉じる。特定用途向けIC100は、この閉鎖を検知し、2秒の確認期間を経て、上述した同時係属のPCT出願に記載されたような特定の「学習シーケンス」を連続的に送信する。磁石が車輪から離れると、リードスイッチ160は開き、送信は直ちに止まる。この動作は、システムを車両に設置する際に利用され、また、上述したPCT出願に記載したようなタイヤを交換したり組み換えたりする際にも有用である。
全車輪にそれぞれ異なる未知の識別コードを有する送信器を取り付ける場合、当該車両に固有の車輪識別コードをシステムの受信器に「学習」させるために、以下の方法が開発された。即ち、先ず、受信器の外側に配設した簡単なスイッチにより、或いは、車両上に搭載したコンピュータに接続され得る受信器上のディジタル通信部を介して受信器をプログラミングすることにより、受信器を特定の「学習モード」にする。「学習モード」では、受信器は、各車輪から1つずつ4つの異なる情報(四輪駆動の場合)を受信することを予定する(車輪数がもっと多い車両の場合、シーケンスは異なり、延長されることもある)。システムを取り付ける作業者は、磁石(作業者が車輪の近くでかがむ必要がないように、棒に取り付けてもよい)を手に、所定の順序で車両の周りを歩き、所定の態様で小型の磁石を用いて各車輪から学習送信を行わせる(この手順は、自動車生産ライン上でロボット制御磁石を用いて自動的に行うこともできる)。受信器は、異なる情報を受信し、受信した識別コードを不揮発性メモリ(電気的に消去可能なPROM)内にロードする。
システムの通常の動作では、受信した各情報毎に、受信された識別コードがメモリ内の識別コードと比較される。コードが一致するならば、受信器は、その圧力データを処理し、表示を更新するか或いは必要に応じて警告を発する。しかしながら、受信した識別コードがメモリ内に格納された識別コードのいずれとも一致しない場合は、情報全体が、同様のシステムを備えた別の車両からのものである、或いは、他の発生源からのノイスである、と見做され、拒絶される。
図1に示した他の二つのスイッチは、オプションであり、特定の使用者の要求に応じて設置する。圧力スイッチ130は、機械的ダイヤフラム型の圧力スイッチであり、内側から加圧されるか、或いは、真空充填され、所定のしきい値圧力で切り替わる。特定用途向けIC100は、スイッチ130等の圧力スイッチの使用に関して3通りのオプションが可能なように、工場でプログラミングすることができる。タイヤ圧力を監視するために圧力スイッチのみを用いる第一のオプションによれば、圧力センサによるサンプリングとその後の圧力計算に代わって、圧力スイッチによる単純な検出が行われる。タイヤ圧力がスイッチのしきい値点を超えると、圧力スイッチは閉じ、車輪ユニットは、その送信シーケンスの一部として「正常」又は「良好」圧力信号を送信する。タイヤ圧力がスイッチのしきい値を下回ると、圧力スイッチは開く。これは、直ちに特定用途向けIC100に検出され、「異常」又は「低」圧力信号が送信される。この場合、受信器は、警告音を発するか、或いは警告灯を点灯する。
第二のオプションによれば、圧力スイッチと圧力センサが共に使用される。圧力スイッチが閉じる高及び正常な圧力では、圧力センサは、10秒毎にサンプリングされず、時折、例えば1時間毎にスイッチ状態を再照合する。圧力降下により圧力スイッチ130が開くと、圧力センサのサンプリング測定が始まり、低圧状態の正確な値を送信して、異常なタイヤ圧力の監視を密に行うことができる。こうして、タイヤの圧力が正常な場合、一般には95%以上と大幅に電力消費が減少し、閉じた状態の圧力スイッチ130は、この期間中に不必要な圧力サンプリングがなされるのを防いでいる。
圧力スイッチを使用するための第三のオプションによれば、圧力は車両が駐車している間も監視され、圧力センサ120は、車両が走行している間の圧力監視に使用される。即ち、ロールスイッチ140が開いて車両が駐車していることを示すと、圧力センサのサンプリングは全て終了し、特定用途向けIC100は、圧力スイッチの状態だけを切り換える。この結果、車両の全寿命を通じて、車両が駐車している間は圧力のサンプリングがなされないので、バッテリ電力は著しく節約される。
図1に示したチルトスイッチ150は、車輪が正常な垂直位置から一定角度、典型的には30度傾斜していることを示すために、使用される。このように、スイッチ150は、例えば、車輪が盗まれる場合等に、車輪が車両から外れていることを検出可能である。車両の警報装置が装備されている場合は、チルトスイッチ150が閉じると車輪ユニットが一定の防衛情報が出力して、自動車の警報音を発することができる。この構造により、車輪の盗難に対する防衛手段を構成することができる。
低圧タイヤ警報システムの受信器は、従来の構成を有する。特定用途に必要な変調型及びデータ速度に応じて、スーパヘテロダイン或いは超再生RFフロントエンドを選定することができる。マイクロコントローラに基づいた復号部は、設置時の「学習モード」シーケンスの間にロードされた4つの車輪のアドレスを格納するための、不揮発性メモリを含む。また、周囲大気圧を測定し、ゲージの表示度数による入力車輪圧力を補正するために、圧力センサを含むアナログ回路が使用される。更に、選定された相互結合及び表示/警告の型に応じて、十分な緩衝及び励振性能を付与するために、出力励振器ブロックが設けられる。
マイクロコントローラに組み込まれる受信器のソフトウェアは、「学習モード」シーケンスを実行する機能を有する共に、外部プログラミングを用いてタイヤ位置を組み換えることができ、更に、しきい値を調整することが可能で、システム各部の、即ち4つの送信器の全てと受信器のRF部の診断情報を提供する。これらの詳細の一部は、上述したPCT出願に記載されており、その他は、当業者に自明であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
受信器は、また、制御機能を拡張すべく、同様の基本周波数上の他の情報を受信するように、構成することもできる。例えば、現在車両用に開発されている「遠隔キーレスエントリ」システムを、低圧タイヤ警報システムの受信器を用いて構成し、低圧タイヤ警報システムとキーレスエントリシステムとを一つの共通の受信器ユニットに統合することにより大幅なコストの節減を図ることができる。
以上、好適な実施形態に基づき本発明を説明してきたが、種々の変形形態は、当業者には自明であろう。従って、本発明は、上述した特許請求の範囲のみにより限定されるものと解されるべきである。Technical field
The present invention relates to a remote tire pressure monitoring system for a vehicle. The system provides a temperature compensated and, in one embodiment, altitude compensated tire pressure indication value via a radio frequency (RF) signal transmitted from a sensor attached to the tire to a central location of the vehicle. The system is also filed on March 11, 1993 and is related to a technology that allows the system to learn tire identification and position on a vehicle without interference from other nearby vehicles. Includes assignee technology as described in US93 / 01995. The disclosure of the co-pending application is hereby incorporated herein by reference.
Background art
Conventionally, many attempts have been made to monitor tire pressure in a vehicle. Many patents have also been issued that disclose various approaches. Early configurations tended to have electromechanical structures with large induction coil mechanisms attached to the wheels and brake drums. These systems continuously provided a high level of information regarding both tire pressure and tire temperature. However, due to its high cost and difficulty of installation, such a system has been unacceptable to major automobile manufacturers.
In recent years, low-cost systems have been developed that provide simple threshold pressure alarms using pressure switches, internal power supplies, and radio communication links from each wheel to instrument panel receivers and indicators. These systems are more attractive to automobile manufacturers because of their low cost and ease of installation. However, these systems have a number of problems including, among other things, the ability to provide a long-lasting and stable power source, the size and weight of the wheel unit, and the mounting of the unit inside the wheel. Furthermore, the information available for such systems has been limited to a single pressure threshold, typically 25 psi. In addition, this threshold value may or may not be compensated for a temperature change occurring inside the tire. Further, such systems that are not mounted inside the tire could not compensate for altitude changes that affect the performance of the tire pressure monitoring system.
In view of the foregoing, one object of the present invention is to provide a system that provides tire pressure information continuously in real time in the same way as a conventional coil type system. It is to provide using a communication system. As a result, the system of the present invention is attractive to automobile manufacturers because it provides a high level of information while maintaining low cost and adequate simplicity.
Disclosure of the invention
In one embodiment of the system of the present invention, each wheel unit is comprised of a low profile enclosure that is attached to the back of a conventional clamp-in tire valve located inside the wheel and tire. The enclosure contains an electronic unit consisting of a battery, a pressure sensor, a roll (operation) switch, control electronics, and a wireless transmitter. Further, the entire assembly is preferably fully fitted with the insulator to protect each electronic device from the environment. The overall dimensions and weight are kept to a minimum and the entire enclosure is positioned within the central recess of the wheel, thereby solving the problems associated with tire installation and removal.
The wheel unit measures tire pressure and reports information in the form of radio communication to the receiver on the instrument panel. To conserve battery power, the pressure is sampled periodically, typically every 10 seconds when the vehicle is running. Further, a radio frequency (RF) signal is transmitted periodically, typically once every minute when the vehicle is running, if the tire pressure does not change abruptly. If a rapid change in tire pressure is detected during pressure measurement (eg, 1 psi or more in 10 seconds), it is immediately reported to the instrument panel receiver in the form of an RF transmission. This rapid transmission informs the driver as soon as a dangerous pressure level occurs.
As described above, each wheel unit also preferably includes a roll switch or motion detection switch that detects vehicle movement to further save battery power. In general, while the vehicle is traveling at a speed of 16 km / h or more, the device obtains tire pressure samples and transmits them as described above. However, when the vehicle is parked, especially when the vehicle is housed overnight in the garage, the period of pressure sampling and RF transmission varies greatly. When a vehicle is parked for a long time, a pressure sample is typically taken once every 15 minutes rather than every 10 seconds. RF reports are sent only once per hour, not once a minute.
The approach of the present invention has the advantage of reducing the risk due to pressure drop and significantly reduces power consumption when the vehicle is stationary. However, since the receiver is always operating, the pressure value is displayed immediately when the automobile ignition is turned on. As a result, if a leak occurs while the car is parked overnight, a warning light or alarm will be activated as soon as the driver turns the key the next morning, and the tires will be under low pressure before the vehicle starts. Can inform the state.
Each wheel unit has a unique identification code that is programmed into the receiver during installation. Up to 2 million types of identification codes are available to prevent cross-vehicle interference and the reception of erroneous information associated therewith. Each RF transmission includes pressure information and identification information for a particular wheel, allowing the receiver to know which of the four wheels reported, and other systems with similar systems in close proximity. The receiver can reject all reports from the vehicle. Thus, the reception of erroneous pressure reports from nearby vehicles can be completely prevented by setting a unique identification code.
The instrument panel receiver receives the RF transmission and decodes the digital information comprising the wheel identification code and the corresponding tire pressure information. The receiver is connected to a computer mounted on the vehicle and / or a display mounted on the instrument panel. The indicator may be a liquid crystal display (LCD), a light bulb, a buzzer, a voice synthesizer, or the like to warn the driver of abnormal pressure. During manufacturing, any threshold can be set with various alarm levels. Alternatively, the driver may be able to program the threshold value.
A receiver in an automobile instrument panel includes an RF receiving unit, a microcontroller unit, an output interface unit, and an atmospheric pressure measuring unit. An example of such a receiving unit is described in the aforementioned PCT application. Since the wheel unit is fully contained within the tire / wheel assembly, the pressure measurements made by the wheel unit are independent of the outside atmospheric pressure. Changes in weather and more significantly in altitudes cause large fluctuations in the surrounding atmospheric pressure. In particular, traveling at high altitudes changes the ambient atmosphere by several psi. For example, at an altitude of 12000 feet, the ambient atmosphere changes by about 6 psi.
In order to correct the wheel unit pressure measurement for changes in the outside ambient atmospheric pressure, a pressure sensor mounted in the receiver constantly monitors the ambient atmospheric pressure. This information is used to obtain the true “gauge” pressure of the tire pressure to be displayed. This approach allows a driver to read the tire pressure on the vehicle's instrument panel when four tire pressures are displayed on the vehicle's instrument panel, and these readings are simply attached to the tire valve. This is very advantageous because it can be correlated with the pressure value measured with a tire pressure gauge.
In accordance with the present invention, another option is available that is suitable for vehicle manufacturers who wish to provide a line along the threshold warning light system instead of an indicator that fully displays pressure. In this case, a wheel unit can be provided that indicates the temperature compensated pressure. When the automobile is traveling for a long time, the temperature of the tire rises remarkably depending on the vehicle speed, the road conditions, the amount of braking, and the like. Since the tire / wheel assembly constitutes a sealed pressure chamber, the tire pressure increases or decreases in direct proportion to the tire temperature.
As mentioned above, in certain cases it is desirable that pressure measurements are not affected by pressure changes caused by temperature, but only react to pressure changes caused by a decrease (or increase) in the air in the tire. Accordingly, the system of the present invention is set to provide such temperature compensated pressure values. Upon selection of the option, the pressure reported from each wheel is related to the standard temperature. For example, assuming that the tire pressure is 30 psi at an ambient temperature of 20 degrees Celsius and the automobile is running, the internal tire temperature rises to 40 degrees Celsius due to friction between the tire and the road surface. This temperature increase of 20 degrees Celsius increases the tire pressure proportionally in absolute conditions, so the pressure changes to about 33 psi. Normally, the system will report a pressure change and 33 psi will be displayed on the display. However, in the temperature compensation system, even if the true pressure increases, the displayed pressure remains at 30 psi. Thus, only expansion or contraction appears as a pressure change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a circuit used for control of a tire pressure monitoring system according to a presently preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing an explanatory sequence of control operations according to the presently preferred embodiment. FIG. 3 is another flowchart showing another illustrative sequence of control operations according to the presently preferred embodiment.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the other objects and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, which is an electronic block diagram of the wheel unit, an application specific IC (ASIC) 100 is shown as being located in the center of the device. The application specific IC is illustrated as having six peripheral devices directly connected to it and a single cell lithium battery source 110. The six peripheral devices shown include a pressure sensor 120, four types of
The entire circuit operates as follows. The application-
When the
The pressure measurement or pressure sampling process takes approximately 100 microseconds, and at the end of the process, the application
The application
The
The digital information transmitted by the wheel unit consists of a wheel unit identification code. The length of the code can be up to 21 bits (thus allowing 2 million codes), allowing the transmission of 8 bits of pressure data and specific messages such as “Battery power down” Including various function bits. In addition, error check bits are included to assist in the decoding process, preventing incorrect data from being recorded or displayed.
One transmission is performed for one second in total. The individual transmissions that make up the “word” of information take a much shorter time, typically 20 microseconds. However, in order to ensure high performance and in particular to ensure that the receiver mounted in the vehicle can receive the information, the word is repeated several times at arbitrary intervals during the second. The Since the word interval is arbitrary, it is possible to simultaneously receive information from a plurality of transmitters even if the beginning of each information is completely synchronized. In addition to varying the spacing of transmitted words, the actual period of transmission varies from unit to unit in order to prevent all transmitters from synchronizing their information and consequently all wheels reporting completely simultaneously. ing. For example, when the vehicle travels, one of the transmitters may transmit every 60 seconds, and another transmitter may transmit every 63 seconds. By setting the transmission interval in this manner, even in the unlikely event that information from two or more transmitters are synchronized during a given transmission, those transmitters will be in the next transmission after one minute. The information from is no longer synchronized. This type of optional setting is also described in the aforementioned PCT application.
Updates that are frequently made every minute are for management purposes only. When the vehicle is traveling (that is, traveling at 16 km / h or more), the receiver schedules each wheel to transmit every minute. The identification code and pressure data contained in each piece of information is first, by the receiver, to identify that the information is from a wheel belonging to the vehicle, and secondly which wheel position. Third, it is used to identify the actual tire pressure in order to identify whether information is coming from (eg left front wheel).
For example, when there is a rapid pressure fluctuation such as occurs when a leak occurs, the application-
While the vehicle is traveling, the processing sequence described above is continuously repeated. When the vehicle stops or when the vehicle speed drops below 16 km, the
In the parking mode, the application
Hereinafter, the functions of the other three switches shown in FIG. 1 will be described. A magnetically actuated
When attaching transmitters with different unknown identification codes to all wheels, the following method was developed to “learn” the vehicle's unique wheel identification code to the system receiver. That is, by first programming the receiver by programming a receiver with a simple switch located on the outside of the receiver or via a digital communication unit on the receiver that can be connected to a computer mounted on the vehicle. Switch to a specific “learning mode”. In “learning mode”, the receiver expects to receive four different pieces of information (in the case of four-wheel drive), one from each wheel (for vehicles with more wheels, the sequence is different and extended) Sometimes). An operator who installs the system walks around the vehicle in a predetermined order with a magnet (which may be attached to a rod so that the operator does not have to bend it close to the wheels), A learning transmission is performed from each wheel using a magnet (this procedure can also be automatically performed using a robot control magnet on an automobile production line). The receiver receives the different information and loads the received identification code into a non-volatile memory (electrically erasable PROM).
In normal operation of the system, for each piece of information received, the received identification code is compared with the identification code in the memory. If the codes match, the receiver processes the pressure data and updates the display or issues a warning if necessary. However, if the received identification code does not match any of the identification codes stored in the memory, the entire information is from another vehicle with a similar system, or from other sources It is regarded as Neuss and rejected.
The other two switches shown in FIG. 1 are optional and are installed according to specific user requirements. The
According to a second option, both a pressure switch and a pressure sensor are used. At high and normal pressures when the pressure switch closes, the pressure sensor is not sampled every 10 seconds and occasionally rechecks the switch state, for example every hour. When the
According to a third option for using the pressure switch, the pressure is monitored while the vehicle is parked, and the pressure sensor 120 is used for pressure monitoring while the vehicle is traveling. That is, when the
The
The receiver of the low pressure tire warning system has a conventional configuration. Depending on the modulation type and data rate required for a particular application, a superheterodyne or super regenerative RF front end can be selected. The microcontroller-based decoding unit includes a non-volatile memory for storing the addresses of the four wheels loaded during the “learning mode” sequence at installation. Also, an analog circuit including a pressure sensor is used to measure the ambient atmospheric pressure and correct the input wheel pressure due to the gauge display frequency. Furthermore, an output exciter block is provided to provide sufficient buffering and excitation performance depending on the chosen interconnection and display / warning type.
The receiver software embedded in the microcontroller has the ability to execute a “learning mode” sequence, can reconfigure the tire position using external programming, and can adjust the threshold. , Provides diagnostic information for each part of the system, ie all four transmitters and the RF part of the receiver. Some of these details are described in the above-mentioned PCT application, and others are obvious to those skilled in the art, so a detailed description is omitted here.
The receiver can also be configured to receive other information on similar fundamental frequencies to extend the control function. For example, the “remote keyless entry” system currently being developed for vehicles is configured using the receiver of the low pressure tire warning system, and the low pressure tire warning system and the keyless entry system are integrated into one common receiver unit. By doing so, significant cost savings can be achieved.
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, various modifications will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is to be understood that the invention is limited only by the appended claims.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1994/013271 WO1996015919A1 (en) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | Remote tire pressure monitoring system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10508264A JPH10508264A (en) | 1998-08-18 |
JP3982830B2 true JP3982830B2 (en) | 2007-09-26 |
Family
ID=22243291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50645696A Expired - Fee Related JP3982830B2 (en) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | Remote tire pressure monitoring system |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3982830B2 (en) |
CA (1) | CA2166710C (en) |
DE (1) | DE69431127T2 (en) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3499470B2 (en) | 1998-12-25 | 2004-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | Wheel state related information supply device and tire abnormality state notification device |
JP3510164B2 (en) | 1999-10-06 | 2004-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | Wheel state information supply device and wheel state information supply / reception device |
AU2001280823B2 (en) * | 2000-07-26 | 2006-01-12 | Bridgestone Firestone North American Tire, Llc | Electronic tire management system |
JP4013521B2 (en) | 2001-10-24 | 2007-11-28 | マツダ株式会社 | Air pressure information display device for vehicle tires |
JP3815310B2 (en) | 2001-12-04 | 2006-08-30 | マツダ株式会社 | Air pressure information display system for vehicle tires |
DE60325231D1 (en) * | 2002-08-30 | 2009-01-22 | Bridgestone Corp | MONITORING SYSTEM FOR ONE WHEEL CONDITION |
JP3964764B2 (en) * | 2002-09-11 | 2007-08-22 | アルプス電気株式会社 | Tire pressure abnormality warning device and method |
GB0222680D0 (en) * | 2002-10-01 | 2002-11-06 | Haswell Moulding Technologies | Power generation |
JP4007905B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-11-14 | アルプス電気株式会社 | Passive keyless entry device for monitoring tire pressure with two-way communication |
JP4121843B2 (en) | 2002-12-12 | 2008-07-23 | 横浜ゴム株式会社 | Tire sensor device |
DE10341785B4 (en) * | 2003-09-10 | 2006-04-27 | Global Dynamix Ag | Method for assigning a wheel module to its wheel position and suitable tire air pressure control device |
JP4849433B2 (en) * | 2005-03-30 | 2012-01-11 | 本田技研工業株式会社 | Tire pressure monitoring device and vehicle equipped with the same |
JP4650077B2 (en) * | 2005-04-20 | 2011-03-16 | トヨタ自動車株式会社 | Wheel state acquisition device |
CN1876409B (en) * | 2005-06-09 | 2011-07-06 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Tyre pressure monitoring system functional improvement and enlargement technology |
JP2008149863A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Seetron Inc | Tire state monitoring system |
DE102008021466A1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-12 | Beru Ag | Method, system and system components for wireless tire pressure monitoring |
JP2013035455A (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Pacific Ind Co Ltd | Tire sensor unit |
CN104363936B (en) | 2012-12-20 | 2017-04-05 | 甘布罗伦迪亚股份公司 | The film based on target volume for pressure gauge resets |
US9669801B2 (en) | 2014-09-16 | 2017-06-06 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for detecting wheel assembly tampering |
-
1994
- 1994-11-22 DE DE69431127T patent/DE69431127T2/en not_active Revoked
- 1994-11-22 JP JP50645696A patent/JP3982830B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-22 CA CA002166710A patent/CA2166710C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2166710A1 (en) | 1996-05-23 |
JPH10508264A (en) | 1998-08-18 |
DE69431127T2 (en) | 2003-03-27 |
CA2166710C (en) | 2004-06-22 |
DE69431127D1 (en) | 2002-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3982830B2 (en) | Remote tire pressure monitoring system | |
US5963128A (en) | Remote tire pressure monitoring system | |
EP0793579B1 (en) | Remote tire pressure monitoring system | |
US6243007B1 (en) | Tire condition monitoring system | |
US7391308B2 (en) | Monitoring device, transceiver system and its control method | |
CA2214700C (en) | Transponder and sensor apparatus for sensing and transmitting vehicle tire parameter data | |
US6518875B2 (en) | Apparatus and method for sensing a condition of a vehicle tire | |
US7348879B2 (en) | Tire information transmitter and tire information acquisition system using the transmitter | |
US7242285B2 (en) | Apparatus and method for power management in a tire pressure monitoring system | |
US7688184B2 (en) | Tire theft detection device and method of detecting tire theft | |
AU680428B2 (en) | Tyre condition monitoring | |
US20130311033A1 (en) | Methods and Systems for Determining a Tire Pressure Status | |
JP2002516399A (en) | Remote tire pressure monitoring system | |
US20050200464A1 (en) | Method and system of notifying of use of a tire in a tire pressure monitoring system for an automotive vehicle | |
US6657540B2 (en) | System and method for monitoring tire location on a vehicle | |
US6784794B1 (en) | Method and apparatus for reminding the vehicle operator to refill the spare tire in a tire pressure monitoring system | |
US20020075146A1 (en) | Transmitter and transmitting method of tire condition monitoring apparatus | |
US6850155B1 (en) | Method and system of notifying of overuse of a mini-spare tire in a tire pressure monitoring system for an automotive vehicle | |
KR102440593B1 (en) | System and method for tire monitoring | |
JP2004314727A (en) | Wheel information acquisition system | |
JP2004291797A (en) | Tire air pressure detection device | |
MXPA96003557A (en) | Transponder of active integrated circuit and sensor device for transmitting parameter data from the rim of a vehic |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050405 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060117 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20060417 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20060605 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070116 |
|
A72 | Notification of change in name of applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A722 Effective date: 20070118 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070118 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070305 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070416 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070605 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070703 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |