JP4881693B2

JP4881693B2 - タイヤ空気圧監視システム、受信装置、およびタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法

Info

Publication number: JP4881693B2
Application number: JP2006287756A
Authority: JP
Inventors: ヤンアイナルノルネス
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-10-23
Also published as: EP1777082B1; DE602005020632D1; US7511608B2; JP2007112434A; US20070090936A1; EP1777082A1

Description

本発明は、車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システム、このシステムに利用される受信装置、および前記システムにおいて電気信号送信源の送信機を特定するタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法に関する。

直接測定型タイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）は、近年の車両において共通機能となりつつある。これらのシステムは、各タイヤ内に配置されるタイヤモジュールと車両内に配置される中央受信装置との２つの主要なシステム構成要素から成る。また各タイヤモジュールが中央受信装置と通信をする際に、識別信号をそれぞれ付与することで、どのタイヤモジュールからの通信であるのか中央受信装置が判定できる技術があり、特許文献１などが知られている。

直接測定型ＴＰＭＳのタイヤモジュールの場合、全体的なエネルギ消費量は主に３つの点によって左右される。すなわち、アクティブ動作中の電源停止電流、無線周波送信、およびセンサ測定に要するエネルギ量が全体的なエネルギ消費量の大部分を占める。既知の全ての直接測定型ＴＰＭＳの動作および情報送信に必要なエネルギ源は、電池、または、周辺から得られる少量のエネルギを蓄積したローカル蓄積エネルギとすることができる。。

特開２００５−１１２３４２

市場においてＴＰＭＳ、特にそのタイヤモジュールの低コスト化、軽量化および小型化への要望がある一方で、ＴＰＭＳに新たな機能を付加しようとする場合、全体エネルギ消費量が大きくなるという問題があった。全体エネルギ消費量が大きくなることは、より大きなエネルギ源が必要となり、システム全体の規模が大きくなってしまうことを意味する。ＴＰＭＳの技術分野では、ＴＰＭＳ、特にそのタイヤモジュールの全エネルギ消費量をいかに最小限に抑え、その全体のコスト、体積および重量をいかに最小限に抑えるかということが課題である。

本発明は、タイヤモジュールである各送信機ユニットから中央受信装置への必要な情報量および同情報の送信に要するエネルギを大幅に低減させることができるタイヤ空気圧監視システム、受信装置、およびタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法を提供することを目的とする。

本発明のタイヤ空気圧監視システムは、複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムであって、
前記複数のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機と、前記複数の送信機から電気信号を受信する受信装置と、を備え、
前記送信機は、
それぞれに独自の送信機ＩＤが設定されているとともに、
当該送信機が対応する前記タイヤから感知情報を得た際に前記感知情報と前記送信機ＩＤとから送信チェックサムを計算する第２計算手段と、
前記感知情報と前記送信チェックサムとを電気信号として送信する送信手段と、
を有し、
前記受信装置は、
前記複数の送信機の送信機ＩＤを記憶ＩＤとして保持する記憶手段と、
前記送信機の何れかが、対応するタイヤからの感知情報と当該送信機の送信機ＩＤとから計算される送信チェックサムを含む電気信号を発信した際に、この電気信号を受信する受信手段と、
前記電気信号を受信した際に、前記感知情報と前記記憶ＩＤの１つとから検査チェックサムを計算する第１計算手段と、
前記検査チェックサムと前記送信チェックサムとを比較する比較手段と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した前記記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する特定手段と、
を有する
ことを特徴とする。

本発明の受信装置は、複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられ、前記複数のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機から電気信号を受信する受信装置であって、
前記複数の送信機の各々に対応する送信機ＩＤを記憶ＩＤとして保持する記憶手段と、
前記送信機の何れかが、対応するタイヤからの感知情報と当該送信機の送信機ＩＤとから計算される送信チェックサムを含む電気信号を発信した際に、この電気信号を受信する受信手段と、
前記電気信号を受信した際に、前記感知情報と前記記憶ＩＤの１つとから検査チェックサムを計算する第１計算手段と、
前記検査チェックサムと前記送信チェックサムとを比較する比較手段と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した前記記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法は、複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに適用され、前記のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機のうちどの送信機が電気信号の送信源であるかを特定するタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法であって、
前記タイヤから得た感知情報と送信機ＩＤとから送信チェックサムを計算する工程と、
前記感知情報を電気信号として受信装置に送信する工程と、
前記送信チェックサムを電気信号として受信装置に送信する工程と、
予め記憶手段に記憶された記憶ＩＤのうち１つを取り出し、前記電気信号に含まれる前記感知情報と組み合わせて検査チェックサムを計算する工程と、
前記検査チェックサムと前記電気信号に含まれる前記送信チェックサムとを比較する工程と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明によると、電気信号の送信に用いるチェックサムを利用することで、送信機ＩＤを直接データとして組み込むことなしに受信側で識別することができる。従って、送信する情報量を効率的に減少させることが可能となり、ＲＦ送信に要するエネルギを抑えることができる。

次に、本発明の一実施例を添付の図面を参照して説明する。
図１に示すように、タイヤ空気圧監視システム３００を備えた車両は、送信機である送信機ユニット８が各タイヤ９に設けられる。
通常の車両では、一台に４つのタイヤが装備されるが、さらにスペアタイヤ（図示せず）に設けられることもある。このため、通常は１台の車両あたり４つか５つの送信機ユニット８が用いられる。
各送信機ユニット８は、電気信号（または、データグラム、データフレームなど）として知られるデータパッケージを送信し、この電気信号には、車両におけるタイヤの圧力情報（Ｄ１）、温度情報（Ｄ２）および他状態情報（Ｄ３）などの情報が含まれる。これらのタイヤの情報は、送信機ユニット８において、感知情報として処理される。

図２に示すように、従来技術によるタイヤ空気圧監視システム３００では、各送信機ユニット８内の送信部２０３から電気信号５が送信され、この電気信号５が受信装置である受信装置１０で受信されていた。
送信部２０３では、対応するタイヤ９からのＤ１、Ｄ２、Ｄ３のような感知情報と、各送信機に対応する３２ビット長の送信機ＩＤ（Ｔ−ＩＤ）とを用い、これらを合わせて電気信号５としていた。
受信装置１０内の受信部１００は、電気信号５を受信すると、そこからＴ−ＩＤデータを抜き出し、全ての送信機ユニット８のＴ−ＩＤが記憶ＩＤ（Ｓ−ＩＤ）として記憶されているデータ記憶部１０４へ送信する。
データ記憶部１０４は、受信部１００から受信したＴ−ＩＤのフィールドに対応するＳ−ＩＤを検索・照合し、その照合結果を特定部１０３へと送信する。この受信装置１０内の一連のプロセスを経て、電気信号５の送信を行う送信機ユニット８が特定され、この電気信号５が近傍の他の車両から送信されたものではないことが確認されていた。

さらに各送信機ユニット８では、第２計算部２０１が、上記感知情報とＴ−ＩＤに基づいて８ビットまたは１６ビットの巡回追加検査符号（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Code）のような送信チェックサム（Ｃ）を計算し、送信部２０３が当該Ｃを電気信号５に追加して受信装置１０へ送信することができた。
図３はＣが送信される場合の従来技術における電気信号５の構成を示している。Ｃが電気信号５に含まれる場合、受信装置内の受信部１００は、電気信号５からＣを取り出し、比較部１０２へと送信する一方、感知情報を第１計算部１０１へと送信していた。第１計算部１０１はデータ記憶部１０４から取得した対応するＳ−ＩＤと感知情報に基づいて、独自の検査チェックサム（ＴＣ）を計算し、比較部１０２へ送信していた。なおチェックサムアルゴリズムは、単一のおよび複数のビットエラーの検出に関して高精度でなくてはならない。比較部１０２では、受信部１００より取得したＣと第１計算部１０１より取得したＴＣとが照合され、その照合結果が特定部１０３へと送信されていた。Ｃが電気信号５に含まれる場合、特定部１０３はＴ−ＩＤとＳ−ＩＤとの照合結果だけでなく、ＣとＴＣとの照合結果にも基づいて特定するが、この２重検査により電気信号５の送信源特定の信頼性が高められた。

図４に示すように、本発明のタイヤ空気圧監視システム３００は、前述した従来技術の基本構造を基にしている。
しかし第１の相違点として、本発明では、Ｔ−ＩＤは送信機ユニット８内の第２計算部２０１での送信チェックサム（Ｃ）計算時にのみ使用され、送信部２０３はＴ−ＩＤを除外して電気信号５を受信装置１０へ送信する点が挙げられる。図５は本発明における電気信号５の構成を示している。
また、第２の相違点として、本発明が送信機ユニット８において計算されるＣと受信装置１０において計算されるＴＣとの照合により、電気信号５の送信源を特定する点が挙げられる。
なお、受信装置１０でのＴＣ計算時には、計算の順序について留意しなければならない。すなわち例えば送信機ユニット８がＴ−ＩＤ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の順に計算してＣを得たのであれば、受信装置１０においても同様にＳ−ＩＤ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の順に計算してＴＣを得なければならない。つまり、Ｃの計算順序とＴＣの計算順序は同じなくてはならない。同じデータを用いても異なる順序で計算すると、得られるチェックサムも異なる。

さらに、図４によれば、送信機ユニット８において、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の感知情報およびＴ−ＩＤを基に、（第２計算部２０１は特定の順序で送信チェックサム（Ｃ）を計算し、送信部２０３へ送信する。その後上記感知情報およびＣは電気信号５の一部として受信装置１０に送信されるが、Ｔ−ＩＤは送信されない。受信装置１０においても従来技術同様、受信部１００は、取得した電子信号５のうち、Ｃを比較部１０２へ、感知情報を第１計算部１０１へ送信する。第１計算部１０１はデータ記憶部１０４から取得したＳ−ＩＤと感知情報を基に、ＴＣを求める。その後比較部１０２において、ＣとＴＣが照合され、その照合結果が特定部１０３へと送信される。

図６では、第１計算部１０１におけるＴＣの計算過程と比較部１０２における照合過程が詳細に示されている。第１計算部１０１は、取得した感知情報およびＳ−ＩＤに基づき、全てのＳ−ＩＤに対応する検査チェックサム（ＴＣ）を順々に計算し、得られたＴＣを全て比較部１０２に送信する。比較部１０２は、取得したＣと第１計算部１０１が計算した全てのＴＣを照合させ、この計算・照合はＣとＴＣとが整合するまで、各要素の計算順序を変えて続けられる。最終的には特定部１０３が、合致するＣとＴＣの組み合わせからＩＤ情報を取り出し、そのＩＤ情報から、電気信号５がいずれの送信機ユニット８から送信されたかを特定する。

８ビットの送信チェックサム（Ｃ）を用いる場合、受信装置１０による特定が誤っている可能性はおよそ１／２５６である。この確度では不十分な場合は、送信チェックサムを１６ビットに拡張することができる。１６ビットに拡張すると、上記の可能性は１／６５５３６にまで減少するが、それでもこの際の電気信号は従来の電気信号よりも２４ビット短い。

送受信時のエラーを減少させるために、多くの車両製造業者は同一の電気信号が４回送信されることを推奨している。４回の電気信号の各々において少数のビットが変わると（たとえば、ステータスバイトに挿入されるフレーム数など）、これにより送信毎に完全に異なる送信チェックサムが生成される。電気信号が２回以上正確に受信されれば、送受信エラーによる誤動作の可能性はより低くなる。

このような本実施形態においては、送信機ＩＤ（Ｔ−ＩＤ）を受信装置１０へ送信せずに、受信装置１０がいずれの送信機ユニット８からの信号であるのか特定できる構成が可能となる。したがって、タイヤ空気圧監視システム３００の好適な構成を提供することができる。
本実施形態におけるタイヤ空気圧監視システム３００は、送信機ユニット８がＴ−ＩＤを受信装置１０へ送信することを要しないため、送信機ユニット８の無線周波送信（電気信号５の送信）の消費エネルギ量を大幅に減少させることができる。また同時にＴ−ＩＤ送信に要する機能および部材の分だけ、送信機ユニット８の寸法、重量を最適化することができる。
一方で、受信装置１０がＴ−ＩＤそのものに依拠せずに送信源を特定することができるため、Ｔ−ＩＤが受信装置１０へ送信されなくとも、受信装置１０による送信源特定結果の信頼性は損なわれない。
このように、本発明に開示された方法によって提供されるタイヤ空気圧監視システム３００、受信装置１０は、寸法、重量およびコストの最適化、また全消費エネルギ量の抑制が求められる用途において、著しい改善が可能となる。

また、送信機ユニット８の発する電気信号５から送信機ＩＤ（Ｔ−ＩＤ）を取り除くことで得られる他の利点として、以下の点が挙げられる。
すなわち、感受性の高い受信アンテナを用いることにより、電気信号５を数百メートル離れた場所から検出することができる。各車両が定期的に電気信号を送信する４つまたは５つの送信機を備えている場合、対象の自動車が特定の道を通過するか否かを非常に簡単にモニタすることができる。これは、世界各地で、貴重品や要人を輸送する車両の安全性に対する脅威にもなり得る。これに対し、送信機ＩＤを公開せず、さらに通常のタイヤ空気圧監視システム内通信でも送受信しないことにより、ある車両を特定するためにデータを再構築するのは格段に難しくなる。送信機ＩＤの送信は、学習モードに制限するか、より安全には、サービスユニットを介して手動で入力することも可能である。

さらに他の利点としては、渋滞環境等、多くの送信機が互いに近づき、送信機信号間での混線可能性が高まる環境下でも、送信長を短くすることで混線の発生可能性を減少させることができる。

本発明の実施形態におけるタイヤ空気圧監視システムの構成要素を示す概略模式図である。従来のタイヤ空気圧監視システムの例示的構成要素を示す詳細模式図である。従来のタイヤ空気圧監視システムにおける送信された電気信号の構成要素を示す模式図である。本発明の実施形態におけるタイヤ空気圧監視システムの構成要素を示す詳細模式図である。本発明の実施形態におけるタイヤ空気圧監視システムの送信された電気信号の構成要素を示す模式図である。本発明の実施形態における受信装置が電気信号中のデータおよび記憶ＩＤとを用いて検査チェックサムを計算する過程を示す模式図である。

符号の説明

５電気信号
８送信機である送信機ユニット
９タイヤ
１０受信装置
１００受信部
１０１第１計算手段である第１計算部
１０２比較手段である比較部
１０３特定手段である特定部
１０４記憶手段であるデータ記憶部
２００感知部
２０１第２計算手段である第２計算部
２０２送信機ＩＤ付与部
２０３送信部
３００タイヤ空気圧監視システム
Ｄ１圧力情報
Ｄ２温度情報
Ｄ３他状態情報
Ｃ送信チェックサム
ＴＣ検査チェックサム
Ｔ−ＩＤ送信機ＩＤ
Ｓ−ＩＤ記憶ＩＤ

Claims

複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムであって、
前記複数のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機と、前記複数の送信機から電気信号を受信する受信装置と、を備え、
前記送信機は、
それぞれに独自の送信機ＩＤが設定されているとともに、
当該送信機が対応する前記タイヤから感知情報を得た際に前記感知情報と前記送信機ＩＤとから送信チェックサムを計算する第２計算手段と、
前記感知情報と前記送信チェックサムとを電気信号として送信する送信手段と、
を有し、
前記受信装置は、
前記複数の送信機の送信機ＩＤを記憶ＩＤとして保持する記憶手段と、
前記送信機の何れかが、対応するタイヤからの感知情報と当該送信機の送信機ＩＤとから計算される送信チェックサムを含む電気信号を発信した際に、この電気信号を受信する受信手段と、
前記電気信号を受信した際に、前記感知情報と前記記憶ＩＤの１つとから検査チェックサムを計算する第１計算手段と、
前記検査チェックサムと前記送信チェックサムとを比較する比較手段と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した前記記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する特定手段と、
を有する
ことを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記送信機の数は２以上２０以下であることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１または請求項２に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記送信機ＩＤは３２ビットであることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記送信チェックサムは８ビットまたは１６ビットであることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記送信チェックサムは巡回追加検査符号（ＣＲＣ）であることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられ、前記複数のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機から電気信号を受信する受信装置であって、
前記複数の送信機の各々に対応する送信機ＩＤを記憶ＩＤとして保持する記憶手段と、
前記送信機の何れかが、対応するタイヤからの感知情報と当該送信機の送信機ＩＤとから計算される送信チェックサムを含む電気信号を発信した際に、この電気信号を受信する受信手段と、
前記電気信号を受信した際に、前記感知情報と前記記憶ＩＤの１つとから検査チェックサムを計算する第１計算手段と、
前記検査チェックサムと前記送信チェックサムとを比較する比較手段と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した前記記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
請求項６に記載の受信装置において、前記送信機の数は２以上２０以下であることを特徴とする受信装置。
請求項６または請求項７に記載の受信装置において、前記送信機ＩＤは３２ビットであることを特徴とする受信装置。
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の受信装置において、前記送信チェックサムは８ビットまたは１６ビットであることを特徴とする受信装置。
請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の受信装置において、前記送信チェックサムは巡回追加検査符号（ＣＲＣ）であることを特徴とする受信装置。
複数のタイヤを有する車両に設置されて前記タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに適用され、前記のタイヤのそれぞれに設置された複数の送信機のうちどの送信機が電気信号の送信源であるかを特定するタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法であって、
前記タイヤから得た感知情報と送信機ＩＤとから送信チェックサムを計算する工程と、
前記感知情報を電気信号として受信装置に送信する工程と、
前記送信チェックサムを電気信号として受信装置に送信する工程と、
予め記憶手段に記憶された記憶ＩＤのうち１つを取り出し、前記電気信号に含まれる前記感知情報と組み合わせて検査チェックサムを計算する工程と、
前記検査チェックサムと前記電気信号に含まれる前記送信チェックサムとを比較する工程と、
前記検査チェックサムが前記送信チェックサムと同一の場合に、前記検査チェックサムの計算に使用した記憶ＩＤに対応する送信機ＩＤを有する送信機を前記電気信号の送信源として特定する工程と、
を備えることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。
請求項１１に記載のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法において、前記計算工程および比較工程は、前記送信チェックサムと同一の検査チェックサムが検出されるまで繰り返されることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。
請求項１１または請求項１２に記載のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法において、前記Ｎは２以上２０以下の整数であることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。
請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法において、前記送信機ＩＤは３２ビットであることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。
請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法において、前記送信チェックサムは８または１６ビットであることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。
請求項１１ないし請求項１５のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法において、前記送信チェックサムは巡回追加検査符号（ＣＲＣ）であることを特徴とするタイヤ空気圧監視システムの送信機特定方法。