KR101143493B1 - 차량 타이어의 공기압 모니터링 시스템 및 차량 타이어의식별 방법 - Google Patents

차량 타이어의 공기압 모니터링 시스템 및 차량 타이어의식별 방법 Download PDF

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Abstract

자동차 타이어 압력 모니터링 시스템 및 타이어 식별 방법은, 각 타이어에 설치는 송신 및 검출 유닛과, 수신 유닛, 주제어 유닛, 및 디스플레이 유닛을 포함하는 수신 및 디스플레이 유닛을 포함한다. 플러그인 인코딩 메모리가 상기 수신 및 디스플레이 유닛에 삽입된다. 상기 인코딩 메모리의 ID 코드와 동일한 하나의 고정된 ID 코드가 각각의 송신 및 검출 유닛에 제공된다. 전원이 인가될 때, 수신 및 디스플레이 유닛은 디스플레이 유닛의 소켓에 삽입되어 있는 각 플러그인 인코딩 메모리 내의 ID 코드를 판독하고, 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 식별정보 사이의 대응관계에 대한 정보를 저장한다. 송신 유닛으로부터 신호를 수신한 후, 수신 및 디스플레이 유닛은 수신된 신호 내의 ID 코드를 판독하고, 판독한 ID 코드가 메모리 내의 ID 코드와 일치하는지를 판단한다. 신호가 유효하면, 수신 및 디스플레이 유닛은 대응관계를 비교하고 어느 타이어 상의 검출 유닛이 그 신호를 송신하였는지를 결정하며, 압력 및 온도에 대한 정보를 대응하는 표시 영역에 표시한다.
Figure R1020067020434
차량, 자동차, 타이어, 압력, 모니터링, SIM카드, IC카드, 플러그인, 인코딩메모리

Description

차량 타이어의 공기압 모니터링 시스템 및 차량 타이어의 식별 방법 {AIR PRESSURE MONITORING SYSTEM OF VEHICLE TIRE AND IDENTIFICATION METHOD OF VEHICLE TIRE}
본 발명은 자동차 타이어 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 자동차 타이어 압력 모니터링 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 각각의 타이어를 식별하기 위한 플러그인(plug-in) 외부 인코딩 메모리를 사용하는 타이어 압력 모니터링 시스템에 관한 것이다.
줄여서 TPMS라고 하는 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System)은 주로 자동으로 타이어 압력을 모니터링하기 위해 사용되며, 공기 누설에 의해 유발되는 저 타이어 압력이나 높은 온도에 의해 유발되는 고 타이어 압력의 조기 경보를 제공하여, 타이어 파열을 방지하고 안전 운전을 보증한다.
일반적으로, 타이어 압력 모니터링 시스템은 송신 및 검출 유닛(각 타이어마다 1개)과 수신 및 디스플레이 유닛(단 1개)으로 구성되어 있다.
전송 및 검출 유닛의 회로는 온도 및 압력 센서, MCU(Main Control Unit, 주제어 유닛), 송신기, 및 배터리로 구성되어 있다. 이 유닛은 전기 회로를 보호하 는 보호용 케이싱과 상기 케이싱을 움직이는 타이어상에 고정시키기 위한 디바이스를 포함한다.
수신기의 회로는 배터리 유닛, 수신기, MCU 및 디스플레이 유닛으로 구성되어 있다. 이 회로의 구성은 케이싱, 상기 케이싱 표면상의 기능 스위치 세트, 및 디스플레이 화면을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 타이어 모니터링 시스템은 일반적으로 송신 및 검출 유닛(92)과 수신 및 디스플레이 유닛(91)으로 구성되며, 수신 및 디스플레이 유닛(91)은 디스플레이 유닛(9101), 수신 유닛(9102) 및 수신 안테나(9103)를 포함한다.
도 1의 왼쪽에는 화면이 자동차 계기 패널(automobile instrument panel) 상에 표시되는 디스플레이 유닛의 전면이 도시되어 있다. 통상적인 자동차의 디스플레이 유닛(9101)은 4개의 타이어 각각의 파라미터를 표시하는 4개의 데이터 표시 영역(91011)을 포함한다. 도 1에서 점선은 표시 영역(91011)과 각 타이어의 대응관계를 나타낸다.
동작 과정은 다음과 같다: 송신 및 검출 유닛(92) 내의 센서는 타이어 압력의 변화를 전자 소자 감응(electronic component induction)에 따라 변화하는 전기 파라미터로 변환한다. 그 후, 전기 파라미터는 송신 및 검출 유닛(92) 내의 MCU에 의해 디지털 코드 신호로 처리된다. 이 장치에서의 디지털 코드 신호의 ID(다른 유닛과의 구별을 위해 사용됨) 식별을 완료한 후, 이 코드 신호는 송신기의 반송 주파수를 통해 송신된다. 무선 신호가 수신기 안테나(9103)에 의해 수신되어 복 조된 후에 원래의 데이터가 복원된다. 그리고 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU에 의해 처리된 후, 데이터는 차량에 설치된 디스플레이 화면에 의해 사용자 인터페이스의 대응하는 타이어 데이터 영역에 표시된다. 이렇게 하여, 운전자는 각 타이어의 압력을 명확히 알 수 있다. 타이어의 압력을 나타내는 수신된 데이터가 설정된 한계값보다 낮거나 높으면, MCU는 디스플레이 화면에 경보 아이콘(alarm icon)을 표시할 것이다. 그러면 운전자는 타이어 압력의 데이터에 따라 적절한 조치를 취함으로써 안전 운전을 확보할 수 있다.
4개의 타이어 각각에 하나의 송신 및 검출 유닛을 사용할 수 있다. 이 송신 및 검출 유닛의 MCU 메모리에는, 해당 유닛의 ID 코드가 설정되어 있다(다른 식별 코드와 구별하기 위해 사용됨)
유닛의 식별 코드는 신호로 제공된다. MCU 메모리에 미리 저장되어 있는 ID 코드를 수신한 ID 코드와 비교함으로써, 수신 및 디스플레이 유닛은 ID들간의 관계를 확인하고 어느 타이어가 그 데이터와 관련된 것인지를 결정한다. 처리 후에, 각 영역에 대한 대응하는 압력 및 온도 정보가 화면 상에 표시될 것이다. ID 코드를 판정함으로써, 수신 및 디스플레이 유닛은 다른 송신 및 검출 유닛에 의해 전송되어 수신된 정보가 원하는 정보가 아님을 판별하고 그것을 무시할 수 있다.
타이어 전위(tire transposition)는 보통 다음과 같다:
조향(veering)을 책임지는 앞바퀴와, 상이한 각도로 매달려 있는 전후 차축에 의해 유발되는, 4개의 타이어에 가해지는 부하가 다르기 때문에, 각 타이어의 마모 위치와 정도가 보통은 다르다. 방향 전환중의 안정성을 향상시키기 위해, 대 부분의 전륜구동 및 전륜 조향(front-driving and front-veering) 차량의 뒷바퀴는 한자 "八"이 밖으로 향하는 형상의 앞바퀴보다 경사 각도가 더 크다[몇몇 종류의 차량은 한자 "八"이 안으로 향하는 형상인데, 이것은 현수 설계(hanging design)에 의해 결정된다]. 그 결과, 뒷바퀴는 안쪽 및 바깥쪽 테두리가 마모되기 마련이고, 즉, 그 단면은 사다리꼴을 이룬다. 후륜구동도 마찬가지로 동일한 마모현상이 발생할 수 있다. 서비스의 사용 수명을 연장하기 위해, 그리고 4개의 바퀴가 동시에 균등하게 마모되도록 하기 위해, 정기적인 타이어 위치 교환(rotation)이 요구된다.
타이어 위치 교환 과정에서, 대응하는 송신 및 검출 유닛의 위치는 변화될 것이다. 이는 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장된 ID 코드와 타이어 식별 정보의 원래의 상호 관계가 잘못되도록 만들어, 화면에 표시되는 압력 및 온도에 관한 정보와 타이어와의 상호 관계가 틀려진다.
새 타이어가 장착되거나, 타이어 상의 송신 및 검출 유닛이 손상되어 교체될 때, 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장된 ID 코드의 식별 정보와 그에 대응하는 타이어는 더 이상 새로 교체된 유닛의 ID 코드에 적용할 수 없다. 수신 및 디스플레이 유닛은 교체된 유닛으로부터 수신된 정보를 폐기한다. 새로운 유닛이 전송한 압력 및 온도 정보는 화면상에 표시되지 않을 것이다.
오늘날, 타이어 전위 및 교체중의 타이어의 식별 문제를 해결하기 위해 4가지 방법이 세계에서 주로 채택된다. 이 4가지 식별 방법의 기술과 각각의 특성은 다음과 같다:
1. 고정 인코딩 방법: 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장된 ID 코드와 타이어 식별 정보 사이의 상호 관계가 공장에서 고정되어 있다. 동일한 ID 코드가 또한 송신 및 검출 유닛의 MCU 메모리에 고정되어 있고, 송신 및 검출 유닛의 표면에 표시되어 있다. 설치하는 동안에, 송신 및 검출 유닛은 그 표면의 표시에 다라 대응하는 타이어 상에 설치되고 적용되는 동안에 변경은 허용되지 않는다. 이 방법은 매우 간단하지만, 잘못 설치를 불허한다는 단점이 있다. 그렇지 않으면, 식별 혼동이 발생할 수 있다. 동시에, 송신 유닛이 손상되면, 사용자는 제조사에 가서 수리하거나 교체하여야 한다. 타이어의 위치를 교환하는 경우, 송신 및 검출 유닛을 표시된 위치에 따라 다시 설치해야한다.
2. 인터페이스 입력의 방법: 이 종류의 식별 기술은 각 송신 유닛의 ID 코드를 제품의 포장이나 제품 자체에 인쇄하는 것이다. 하지만 타이어의 위치를 교환하거나 송신 유닛이 손상된 후에는, ID 코드를 수신 포트에 입력하여 정확한 식별을 수행하여야 한다. 이 방법의 단점은, ID 코드는 16 또는 32 자릿수이어서, 입력 절차가 복잡하고 사용자가 코드 세트를 잘못 입력하기 쉽니다. 또, 자동차에 있어 다수의 버튼은 배치상 곤란하다.
3. 저주파수 웨이크업(low frequency wake-up) 방법: 이 기술은 저주파수(LF) 신호(예: 125 KHz)의 근접 자계 효과(near-field effect)를 이용하는 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 방식에서 LF 신호를 대응하는 타이어 근처의 LF 안테나에 전송함으로써, 모니터링 시스템이 대응하는 타이어의 송신 및 검출 유닛(92) 각각을 트리거할 수 있으며, 송신 및 검출 유닛(92)은 ID 코드를 무선 주파 수(RF)를통해 송신한다. 수신 유닛(9102)은 이 신호를 통해 타이어의 TPMS 유닛의 대응하는 식별 코드를 취득하고 자동으로 타이어의 위치를 알아낸다. 이 방법의 단점은, 1) 4개의 LF 안테나(9104)를 대응하는 타이어 가까이에 설치하여야 하는데, 설치 및 배선(wire) 배치는 상당량의 작업을 수반하고; 2) LF 신호는 인접하는 송신 및 검출 유닛을 잘못 트리거할 수 있으며; 3) 복잡한 전자계 환경과 방해(disturbance)로 인해, LF 신호가 교란될 수 있고, 이것이 식별 과정의 무효를 초래할 수 있다는 것이다.
4. 안테나 근접 자계 수신 방법: 도 3에 도시된 바와 같이, 이 기술은 수신 및 디스플레이 유닛(9103)의 4개의 수신 안테나를 포함하는데, 이는 각 타이어 주변의 20-30cm 내의 근접 자계를 넘어 연장되며 수치 제어되는 마이크로파 스위치(9108)에 의해 제어된다. 어떤 타이어의 송신 및 검출 유닛에 의해 전송된 정보를 수신하여야 하는 경우, 해당 타이어 근처의 수신 안테나의 마이크로파 스위치는 온(on) 상태이고 나머지는 오프(off)인 경우에만, RTPM 유닛이 연결되어 있는 해당 타이어의 압력 및 온도가 수신 화면에 표시될 수 있다. 이 식별 기술의 단점은 다음과 같다. 1) 안테나의 배치가 복잡하고 마이크로파 스위치가 고가이다. 또 RF 스위치의 격리도 현재에는 충분히 양호하지 않아, 코드가 혼합될 가능성, 즉 다은 타이어로부터 정보를 수신할 가능성이 존재한다. 2) 자동차에 있어 복잡한 전자계 환경한 모든 종류의 방해로 인해, LF 신호가 교란될 것이고, 이것은 식별 과정의 무효를 초래할 것이다.
요약하면, 전술한 식별 기술은 다음과 같은 하나 이상의 결점을 가지고 있 다.:
1. 송신 유닛의 설치를 바꿀 수 없다. 때문에 결함이 있는 송신 유닛을 공장으로 보내 대응하는 식별 코드를 버닝(burning)하여야 한다.
2. 식별 코드를 입력하는 것은 지루한 작업이다. 사용자가 식별 코드를 잘못 입력할 수 있다.
3. 설계나 배치가 영향을 받을 수 있다.
4. 4개의 LF 안테나를 설치해야 하는데, 설치에 어려움이 따른다.
5. LF 신호가 인접하는 송신 및 검출 유닛을 잘못 트리거시킬 수 있다.
6. 안테나 설계가 복잡하고, RF 스위치가 고가이며, RF 격리가 충분하지 않다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 타이어 식별을 될 있는 대로 안전하고 효과적이며 간단하고 편리하게 하는 자동차 타이어 압력 모니터링 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 각 타이어 상에 센서, 송신기 및 송신 안테나를 포함하는 세트를 타이어마다 하나 구비하는 송신 및 검출 유닛, 그리고 수신 유닛, MCU, 및 디스플레이 유닛을 포함하는 수신 및 디스플레이 유닛을 포함하고, 플러그인 인코딩 메모리가 상기 수신 및 디스플레이 유닛에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차 타이어 압력 모니터링 시스템이 제공된다. 각 송신 및 검출 유닛에 대해 고정된 ID 코드가 설정되어 있다. 이 ID 코드는 인코딩 메모리 내의 ID와 동일하다.
각 수신 및 디스플레이 유닛마다 인코딩 메모리에 삽입하기 위한 소켓이 제공될 수 있다. 인코딩 메모리의 ID 코드와 동일한 고정된 ID 코드가 송신 및 검출 유닛의 송신기에 설정될 수 있다.
각각의 송신기에 대해 하나의 플러그인 인코딩 메모리가 존재하며, 송신기의 고정된 ID 코드는 인코딩 메모리의 ID 코드와 동일하다. 타이어의 위치가 교환(rotate)될 때, 타이어의 대응하는 표시 영역에 인코딩 메모리를 삽입하기만 하면 된다. 타이어를 교체(replace)할 필요가 있는 경우, 단지 송신기 및 플러그인 인코딩 메모리의 세트를 구입하여 각 타이어와 수신 및 디스플레이 유닛에 설치하여야 한다.
자동차 타이어 압력 모니터링 시스템이 타이어를 모니터링하는 본 방법의 동작 단계는 다음과 같다:
시스템의 시동 및 디스플레이 유닛의 초기화하는 단계,
4개의 플러그인 외부 인코딩 메모리의 회로에서 ID 코드를 판독하고, 수신 유닛으로부터 전송되는 데이터가 수신되기를 기다리는 단계,
데이터가 일치하면, 대응하는 디스플레이 영역의 ID 코드를 결정하는 단계, 및
수신한 데이터를 화면에 표시하고 계속하여 데이터의 수신을 기다리는 단계.
상기 수신 유닛에 의해 디스플레이 유닛으로 전송되는 데이터는, 센서에 의해 취득된 데이터가 증폭되고 A/D에 의해 변환되도록 처리된다. 그 후 데이터는 ID 코드와 함께 부호화, 변조, 재증폭되고, 최종적으로 안테나를 통해 송신된다.
시동할 때마다, 수신 및 디스플레이 유닛은, 수신 및 디스플레이 유닛 상의 디스플레이 유닛의 소켓에 삽입되어 있는 플러그인 인코딩 메모리의 ID 코드를 판독한 다음, 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장된 ID 코드와 타이어 식별정보에 대응하는 정보를 재설정하고, 그 정보를 저장한다. 송신 유닛이 전송한 신호에서 ID 코드를 판독한 후, 수신 유닛은 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리 내의 ID 코드와 타이어 사이의 대응관계에 따라 어느 타이어의 송신 및 검출 유닛이 신호를 전송하였는지를 결정하고, 대응하는 영역에 압력 및 온도에 관한 정보를 표시한다.
타이어의 위치 교환이 필요한 경우, 사용자는 대응하는 플러그인 인코딩 메모리의 위치를 바꾸어야만 한다. 다음에, 전원이 인가되면, 수신 및 디스플레이 유닛은, 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 사이의 대응관계를 재설정하고, 올바른 표시 영역에 그 정보를 표시한다.
각 송신기는 자신의 대응하는 플러그인 인코딩 메모리를 가지므로, 사용자는 어떤 송신기가 손상된 것을 발견할 때마다. 제조사에 도움을 청하지 않아도 되고, 송신기 및 부속의 플러그인 인코딩 메모리의 세트를 구입하여, 새로운 송신기를 설치하고, 헌 인코딩 메모리를 제거한 다음 새 플러그인 인코딩 메모리를 삽입하면 된다. 다음에 전원이 인가되면, 수신 및 디스플레이 유닛은 수신 및 디스플레이 유닛은, 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 사이의 대응관계를 재설정하고, 송신 및 검출 유닛에 의해 송신된 신호를 올바른 표시 영역에 표시한다.
본 발명은 인코딩 플러그 기술을 TPMS에 적용한 것이며, 타이어의 위치 교환 및 타이어 교체에 의해 발생되는 재식별 문제(re-identification issue)를 ID 코드를 재설정하는 문제로 바꾸어, 타이어 재식별에 대한 간단하고 효과적인 기술적 해법을 제공하는 것이다. 플러그인 방법을 채택하기 때문에, 조작인 간단하고 신뢰성이 높다.
본 발명은 인코딩 기술을 채용하여, 플러그인 인코딩 메모리 내의 ID 코드를 무선 신호를 통해서가 아닌 I/O(입출력)을 통해 판독한다.
이것은 자동차 내의 전자파 노이즈에 의해 송신 시에 방해가 되는 LF 신호의 문제를 회피하고 방해 문제를 본질적으로 해결한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 기존 기술에서의 자동차 타이어 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 기존의 저주파수 웨이크업 자동차 타이어 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 기존의 근접 자계 안테나 송수신 자동차 타이어 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 타이어 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 송신 및 검출 유닛의 일례의 개략 회로 도이다.
도 6은 본 발명의 일 시시예에 따른 수신 유닛의 일례의 개략 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 일례의 개략 회로도이다.
도 8은 본 발명에서 시프트 메모리인, 인코딩 플러그인 상태의 메모리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에서 스위칭 매트릭스 메모리인, 인코딩 플러그인 상태의 메모리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 다이오드 매트릭스인, 인코딩 플러그인 상태의 메모리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 MOS 매트릭스인, 인코딩 플러그인 상태의 메모리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 동작 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 모니터링 시스템의 동작 처리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
1: 자동차 2: 타이어
11: 수신 및 디스플레이 유닛 12: 송신 및 검출 유닛
101: 디스플레이 유닛 120: RF 신호
102: 수신 유닛 1015: 인코딩 센서 회로
103: 수신 안테나 122: 제어 및 송신 회로
1011: 표시 영역 123: 송신 안테나
1014: 인코딩 플러그
102a: 수신 회로 102b: 수신 데이터 인터페이스 회로
11C: 전원 공급 회로
1011a: 표시 데이터 인터페이스 회로 1011b: 경보 회로
10145: 인코딩 플러그 인터페이스 회로 101C: 주제어 유닛(MCU)
도 4에 도시한 바와 같이, 자동차(1)는 4개의 타이어(2)를 가지고 있다.
본 발명의 자동차 타이어 모니터링 시스템은 다음의 3가지 구성요소를 포함하고 있다.
1. 송신 및 검출 유닛(12): 송신 및 검출 유닛(12)은 고정된 ID 코드 세트를 가지고, 각 타이어 설치되는 센서, 제어 회로, 송신기 및 송신 안테나를 포함한다. 송신 및 검출 유닛(12)은 압력과 온도와 같은, 검출되고 모니터된 정보와 식별코드, 즉 ID 코드를 포함하는 RF 신호(120)를 송출한다.
2. 수신 및 디스플레이 유닛(11): 수신 및 디스플레이 유닛(11)은 수신 유닛(102)과 디스플레이 유닛(101)을 포함한다. 수신 유닛(102)은 전원 공급 장치, 수신기, MCU, 및 디스플레이 구동 회로를 포함한다. 디스플레이 유닛(101)은 LCD 또는 VFD 및 인코딩 소켓(1014)을 포함한다. 대응하는 인코딩 소켓(1014)은 각 디 스플레이의 데이터 표시 영역(1011)에 설치되어 있다.
3. 인코딩 플러그(1015)는 인코딩 메모리 회로와 플러그를 포함한다.
인코딩 플러그(1015)의 ID, 즉 인코딩 플러그(1015) 내의 인코딩 메모리 회로에 저장되어 있는 ID 코드에 대응하는 각 송신 및 검출 유닛(12)의 ID 코드는, 대응하는 송신 및 검출 유닛의 MCU의 메모리에 설정되어 있는 것과 동일하다.
본 발명에 따르면, 송신 및 검출 유닛(12)과 인코딩 플러그(1015)는 한 세트로 제조되어 판매된다.
ID 인코딩 소켓(1014)은 디스플레이 유닛(1015)의 데이터 표시 영역(1011) 가까이에 설치되어 있다. 플러그인(plug-in) 인코딩 메모리를 사용할 때, 즉 인코딩 플러그(1015)가 인코딩 소켓(1014)에 삽입될 때, 수신 및 디스플레이 유닛(11)의 MCU는 플러그인 인코딩 메모리의 인코딩 메모리 회로에 저장되어 있는 ID 코드를 ID 코드 소켓을 통해 판독하고, ID와 대응하는 타이어 데이터 표시 영역의 대응 식별 관계를 정한다.
시동 시마다, 수신 및 디스플레이 유닛은 디스플레이 유닛에 삽입되어 있는 각 소켓에 대해 플러그인 인코딩 메모리의 ID 코드를 판독하고, 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU(주제어 유닛)의 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 식별 사이의 대응하는 식별 정보를 재설정(reset)한 다음, 그 정보를 저장한다. 송신 유닛이 전송한 신호에서 ID 코드를 판독한 후, 수신 유닛은 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU의 메모리 내의 ID 코드와 타이어 식별정보 사이의 대응 관계에 따라, 어느 타이어의 송신 및 검출 유닛이 신호를 전송하였는지를 결정하고, 대응하는 표시 영 역에 압력 및 온도 정보를 표시한다.
타이어의 위치 교환이나 다른 위치로의 이동이 필요한 경우, 사용자는 대응하는 인코딩 플러그(1015)의 위치를 바꾸기만 하면 된다. 다음번에 전원이 인가되면, 수신 및 디스플레이 유닛은 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 식별정보 사이의 대응 관계를 재설정하고 올바른 위치에 그 정보를 표시한다.
사용자는 어떤 송신기(송신 및 검출 유닛)가 손상된 것을 발견할 때마다, 사용자는 송신기를 구입하고, 손상된 송신 유닛에 대응하는 플러그를 뽑고 새로운 인코딩 플러그를 삽입하면 된다. 다음에 전원이 인가되면, 수신 및 디스플레이 유닛은 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU 메모리에 저장되어 있는 ID 코드와 타이어 식별정보 사이의 대응관계를 재설정하고, 송신 및 검출 유닛이 전송한 신호를 올바른 표시 영역에 표시한다.
본 발명에서 자동차 타이어 압력 모니터링 시스템이 타이어를 모니터링하는 방법의 단계는 다음과 같다:
디스플레이 유닛(101)이 시동 및 초기화한 다음, 4개의 인코딩 플러그(1015)의 회로 내의 ID 코드를 판독한다. 다음에, 디스플레이 유닛(101)은 수신 유닛(102)으로부터 전송된 데이터가 수신되기를 기다리며, 수신된 데이터 내의 ID 코드가 판독한 ID 코드와 동일한지를 판단한다. 만약 ID 코드가 상이하면, 데이터를 폐기하고 디스플레이 유닛(101)은 계속하여 데이터가 수신되기를 기다린다. 만약 ID 코드가 동일하면, 디스플레이 유닛(101)은 ID 코드의 대응하는 표시 위치를 결 정하고 수신된 데이터를 디스플레이 상에 표시하며, 계속 데이터가 수신되기를 기다린다.
본 발명은 인코딩 플러그인 기술을 채용하고, 타이어의 전위 및 교체로 인해 유발된 재식별 문제를 ID 코드의 재설정 문제로 바꾼 것이다. 따라서, 본 발명은 타이어 재식별에 대한 간단하고 효과적인 기술적 해법을 제공한다. 플러그인 방법의 채택하기 때문에 조작이 간단하고 신뢰성이 높다.
본 발명은 인코딩 기술을 채용하여, 플러그인 인코딩 메모리 내의 ID 코드를 무선 신호를 통해서가 아닌 I/O(입출력)을 통해 판독한다. 따라서, 본 발명은 자동차 내의 전자파 노이즈에 의해 송신 시에 방해가 되는 LF 신호의 문제를 회피하고 방해 문제를 본질적으로 해결한다.
실시예 1
도 5는 본 발명의 송신 및 검출 유닛의 일례의 회로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5에서, 송신 및 검출 유닛(12)의 회로는 센서 회로(121), 제어 및 송신 회로(122), 그리고 송신 안테나(123)를 포함한다.
모니터링이 필요한 경우, 제어 및 송신 회로(122)는 데이터 라인(data line)을 통해 신호를 센서 회로(121)에 전송한다. 측정을 수행한 후, 센서 회로(121)는 피드백 신호를 제어 및 송신 회로(122)로 송출하고, 제어 및 송신 회로(122)는 신호를 수신한 후 A/D 변환을 시작한다. 그리고 A/D 변환된 값이 부호화된다. 측정되어 부호화된 값, ID 코드 및 에러 정정 코드(error correcting code )는 일정한 통신 프로토콜에 따라서 프레임화된다. 끝으로, 제어 및 송신 회로(122)는 데이터 프레임을 변조 및 주파수 변환한 후 안테나(123)를 통해 송신한다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 수신 및 디스플레이 유닛(11)의 수신 유닛(102)의 일례의 회로를 개략적으로 나타낸 것이다.
앞서 언급한 바와 같이, 수신 및 디스플레이 유닛(11)은 신호 인터페이스에 의해 연결되어 있는 디스플레이 유닛(101), 수신 유닛(102) 및 수신 안테나(103)를 포함한다.
이 실시예에서, 수신 유닛(102)의 회로는 3부분, 즉 전원 공급 회로, 수신 회로(102a), 및 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)를 포함한다. 전원 공급 회로의 기능은, 자동차를 시동할 때, 수신 및 디스플레이 유닛을 자동을 시동하기 위해 수신 및 디스플레이 유닛 전체에 전원을 공급하는 것이다. 수신 회로(102a)의 기능은 안테나(123)가 보낸 RF 신호(120)를 수신, 복조, 복호화, 및 변환한 다음, 변환된 표시 데이터를 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)로 전송하고, 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)는 수신한 데이터를 디스플레이 유닛(101)에 전송한다.
수신 회로(102a)는 또한 수신된 신호가 필요한 것인지 여부를 결정한다. 수신된 신호가 필요하지 않은 것으로 결정되면, 그 수신된 신호는 폐기된다. 수신된 신호가 필요한 것으로 결정되면 수신된 신호를 변환한다. 우주 공간에는 무선 노이즈가 많이 있으므로, 때로는 에러 신호가 생성될 수 있다. 그 결과로서, 수신 회로(102a)는 수신 데이터가 통신 프로토콜상의 인코딩 데이터인지 어떤 다른 에러 신호 데이터인지를 결정하여야 한다.
실시예 3
도 7은 본 발명에 따른 수신 및 디스플레이 유닛(11)의 디스플레이 유닛(101)의 회로 원리도이다.
이 실시예에서, 디스플레이 유닛(101)의 회로는, 주제어 유닛(MCU)(101C), 코드 플러그 인터페이스 회로(10145), 데이터 표시 인터페이스 회로(1011a), 및 경보 회로(1011b)를 포함한다.
도면에서, 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)는 수신 유닛(102)으로부터 신호를 수신하고, 처리를 위해 수신한 신호를 디스플레이 유닛(101)에 송신한다.
수신 신호(120)는 주제어 유닛(101C)에 의해 다음과 같이 처리된다. 먼저, 주제어 유닛(101C)은 정보, 특히 ID 코드를 판독한 다음, 판독한 ID 코드를 코드 플러그 인터페이스 회로(10145)로부터 취득한 ID 코드와 비교한다. 만약 ID 코드가 일치하지 않으면, 수신한 신호는 폐기되고 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)로부터 다음 신호가 수신되기를 기다린다. ID 코드가 일치하면, 처리를 계속할 것이다. 즉, 데이터를 미리 정해진 표시 영역에 표시하기 위해 데이터 표시 인터페이스 유닛(1011a)에 전송할 것이다.
전술한 처리에서, 주제어 유닛(101C)은 ID 코드와 코드 플러그의 위치, 그리고 시동 시의 초기 ID 코드와 그 표시 영역 사이의 대응관계에 기초하여, 데이터 시스템의 대응하는 표시 영역을 결정할 수 있다.
동시에, 경보 회로(1011b)가 또한 설치되어 있다. 처리, 변환, 및 설정된 데이터 범위와의 비교 후, 수신된 정보가 비정상적이면, 경보 회로(1011b)가 드라이버에 경고할 것이다.
재시동할 때마다, 주제어 회로(MCU)(101C)가 인코딩 플러그 인터페이스 회로(10145)를 통해 코드 플러그(1015)를 판독, 즉 외부 플러그인 인코딩 플러그 메모리의 ID 코드를 판독하고, ID 코드와 이에 대응하는 타이어 데이터 표시 영역(1011) 사이의 식별 관계를 MCU(101C)의 메모리에 저장한다.
수신 유닛(102)은 수신 안테나(103)로부터 무선 신호를 수신한 후에 RF 신호(120)의 주파수를 변환하고 이를 복조한다. 이러한 처리가 끝난 후, 복조된 디지털 신호는 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)를 통해 MCU(101C)로 전송될 것이다.
MCU(101C)는 수신된 디지털 신호를 처리하여 온도, 압력 값 및 ID 코드를 추출한다. 그 후, MCU(101C)는 설정되어 있는 ID 코드와 대응하는 타이어 데이터 표시 영역과의 식별 관계를 판독한 다음, 수신한 ID 코드와 비교한다. 만약 ID 코드가 이 시스템을 위한 것이면, MCU(101C)는 수신된 온도 및 압력 값을 처리하여 데이터 표시 인터페이스 회로(1011a)를 통해 표시 영역(1011)으로 전송하여, 대응하는 영역에 데이터를 표시할 것이다.
MCU(101C)는 또한 정상값의 범위를 미리 설정하고, 데이터가 표시될 때 동시에 비정상적인 데이터를 경보 회로(1011b)에 전송할 수 있다.
본 발명의 특정 방안에서, 인코딩 플러그(1015)는 인코딩 메모리를 가지는 외부의 플러그인 타입이며, 내부 메모리에 ID 코드가 저장되고, 연결 포트 및 인코 딩 메모리 회로를 포함한다.
연결 포트는 인터페이스 회로와 연결 회로를 포함한다. 인터페이스 회로는 병렬 포트 회로와 직렬 포트 회로로 나눌 수 있다.
연결 회로는 MCU 회로를 가지는 하나의 연결 인코딩 메모리 회로이다.
인터페이스 회로와 연결 회로의 구현에 있어 일부 종래 기술을 채용할 수 있다. 예를 들면, 플러그 및 소켓이 연결 인터페이스 회로에 의해 접속될 수 있다. 그것들의 클램프(clamp)는 PCB 상에 금도금 커넥터, 즉 금 핑거(golden finger)로 결합될 수 있다. PCB는 금 핑거를 통해 소켓에 직접적으로 삽입되어 소켓의 인터페이스 회로와 접속될 수 있다.
인코딩 메모리 회로는 SIM 카드 또는 IC 카드의 형태일 수 있다. 예를 들면, 메모리 회로는 SIM 카드 또는 IC 카드를 내장할 수 있으며, 메모리 내의 코드는 SIM 카드나 IC 카드 인터페이스를 통해 판독될 수 있다.
본 발명에서, 인코딩 메모리 회로는 식별에 있어 매우 중요하며, 이에 대해서는 다양한 기술이 구현될 수 있다. 이하의 예는 자동차에서의 애플리케이션으로, 기술 효과 외에 비용, 신뢰성, 유지보수 및 편의성을 종합적으로 고려한 것이다.
다음의 실시예
메모리는 인코딩 메모리 회로에 있어 가장 중요하다.
예 4-1의 메모리는 시프트 타입(shift type) 메모리이며, 도 8은 그 원리를 나타낸 것이다.
데이터 기록 시에, 데이터(D1)는 레지스터로 송신될 것이고,모든 데이터는 클록 신호(DP)가 인가될 때마다 오른쪽으로 한 자리(one digit)씩 이동할 것이다. 데이터 판독 시에, 모든 데이터는 왼쪽으로 한 자리씩 이동하여 D1 포트로부터 값이 판독될 것이다. 이것은 실제 직렬 인코딩 회로이며, 한번에 한 자리가 판독된다. 예를 들어, 16 자릿수의 코드를 판독할 때, 외부 회로는 16개의 클록 신호(CP)를 인가한다. 코드(ID 코드)의 16 자릿수 전부가 판독될 때까지 한번에 한 자리가 D1 포트로부터 판독된다. 8 자릿수의 코드가 필요하면, 외부 회로는 8개의 클록 신호를 인가하고, 다른 것은 유사하다.
상기 메모리는 스위치, 다이오드, MOS 튜브(tube), 트랜지스터, 또는 PLA 각각에 의해 구현되는 매트릭스 타입(matrix type) 메모리일 수 있다. 예 4-2의 메모리는 스위치 매트릭스 타입 메모리이며, 도 9에 그 원리를 나타냈다.
도 8은 라인 연결(line-connecting) 스위치 매트릭스를나타낸 것으로, 병렬 포트의 신호라인(signal line)의 상태에 의해 코드가 결정된다. 접지(ground)로의 연결은 이진수 "0"으로 설정되며, VDD로의 연결은 "1"로 설정된다. 따라서, 8 자릿수의 코드는 8개 신호라인의 상태에 의해 취득될 수 있다. 이 8 자릿수 코드는 ID 코드로 사용되고 인터페이스를 통해 판독될 수 있다.
예 4-3의 메모리는 다이오드 매트릭스 타입이며, 도 10은 그 원리를 나타낸 것이다.
이 다이오드 메모리 매트릭스는 실제로 다이오드 인코더이다.
PTBO - PTB3 중 하나의 라인이 저 전압이고, 다른 라인은 모두 고 전압일 때, PTCO - PTC3의 값이 판독될 수 있다. PTCO - PTC3는 풀업 저항을 가지며, 다이오드가 접점(joint)에 연결되어 있으면 논리값 "0"이 설정된다(그렇지 않으면, 노리값 "1"이 설정될 것이다). PTCO - PTC3의 4 라인이 모두 저 레벨이면, PTCO - PTC3는 4 자릿수의 값을 판독할 수 있으며, 함께 16 자릿수 코드를 구성한다. 이 16 자릿수 코드를 ID 코드로 사용할 수 있다.
예 4-4의 메모리는 MOS 튜브 매트릭스 메모리이며, 도 11은 그 원리를 나타낸 것이다.
MOS 메모리 매트릭스는 다이오드 매트릭스 메모리와 동일한 원리를 채용한다. 단지 다이오드 대신에 MOS 튜브가 사용된 점이 다르다.
트랜지스터 매트릭스 메모리도 또한 사용될 수 있다.
마찬가지로, 트랜지스터 매트릭스 메모리는 원리에 있어 다이오드 매트릭스 메모리와 동일하다. 단지 다이오드 대신에 트랜지스터를 사용한 점이 다르다.
전술한 모든 예는, 실시 시에 결합되거나 통합될 수 있다. 따라서 최종 기술 방안의 수는 모든 실시예의 수의 곱이다.
도 12는 본 발명의 자동차 타이어 모니터링 시스템의 동작 과정의 일례를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는 압력 모니터링에 집중한다.
먼저, 송신 및 검출 유닛(12)이 압력 센서로부터 전기 신호를 취득하고, 취득한 전기 신호를 증폭하고 A/D 변환기로 처리한 후, 부호화를 위해 제어 및 송신 회로에 전송한다.
데이터 코드와 ID 코드는 모두 인코딩을 통해 소정의 포맷으로 생성될 수 있 다. 그 후, 코드들은 FSK 변조기에 의해 변조되고, 증폭기 회로에 의해 증폭되어 최종적으로 안테나를 통해 송신될 것이다.
안테나가 전송한 RF 신호(120)를 수신한 후, 수신 및 디스플레이 유닛(11)의 수신 회로(102a)는 신호를 저잡은 증폭기, 디지털 필터, 고주파(HF) 복조기, 그리고 데이터 수신 인터페이스 회로(102b)를 통해 MCU(101C)에 송신할 것이다.
MCU(101C)는 인코딩 플러그(1015) 내의 ID 코드를 인코딩 플러그 회로(10145)를 통해 판독하고 ID 코드와 소켓(1014) 사이의 대응관계를 표시한다.
MCU(101C)는 수신한 정보를 폐기할 것인지, 인코딩 플러그(1015)에서 판독한 ID 코드와 데이터 수신 회로를 통해 수신한 신호 내의 ID 코드에 따라서 수신한 신호를 표시할 것인지를 결정한다.
데이터 수신 회로로부터의 정보가 유효하고 표시할 필요가 있으면, 타이어 식별과 관련된 정보 및 ID 코드와 대응관계를 디스플레이 구동 제어 회로를 통해 표시 영역에 표시한다. 보통은 LCD 디스플레이가 사용된다.
도 13은 본 발명의 자동차 타이어 모니터링 시스템의 모니터링 방법의 일례를 나타낸 것이다.
다음과 같은 단계를 포함한다.
단계 600: 시스템 시동하여 모니터링 개시한다.
단계 601: 초기화한다.
단계 602: 4개의 인코딩 플러그 메모리 회로의 ID 코드 판독
단계 603: ID 코드와 타이어 식별 정보(identification) 사이의 대응관계, 즉 상이한 위치의 타이어들을 적절한 영역에 표시하기 위해 필요한 대응관계를 수립하여 저장한다.
단계 604: 데이터가 수신되기를 기다린다. 즉, 송신 및 검출 유닛으로부터의 데이터를 기다린다.
단계 605: 참된 데이터가 수신되었는지 여부를 판단한다(즉, 수신 데이터가
통신 프로토콜의 코드 데이터인지 다른 에러 신호나 데이터인지를 결정한다).
단계 606: 수신 데이터 내의 ID 코드가, 단계 603에서 기술한, 저장된 ID 코드와 일치하는지를 결정한다.
만약 ID 코드가 일치하지 않으면, 단계 620으로 진행하고 수신된 데이터를 폐기하고, 단계 604로 돌아가서 데이터가 수신되기를 기다린다.
만약 ID 코드가 일치하면, 단계 610으로 진행하여 ID 코드에 대응하는 표시 영역을 결정한다.
단계 611: 데이터를 표시한다. 즉, 수신된 데이터를 적절한 방식으로 대응하는 표시 영역에 표시하고, 단계 604로 돌아가서 데이터가 수신되기를 기다린다.
전술한 단계에 대응하는 소프트웨어는, 자동차 타이어 모니터링 시스템이 제조될 때 수신 및 디스플레이 유닛의 MCU에 저장된다. 소프트웨어는 또는 고정된(즉, 판독전용) 형태이거나 프로그램 가능한 형태일 수 있다.
소프트웨어는 또한 모니터링 항목의 범위 값을 저장하고 모니터링한 항목과 수신된 데이터를 비교하여, 그 결과가 적정한 범위 값 이내에 있는지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 유효한 정보가 적당한 범위 이내에 있는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 그렇지 않다면, 경보 회로나 다른 제어기가 트리거되어 그 사실을 상기시키거나 경고할 것이다.

Claims (12)

  1. 각 타이어에 배치되고 센서, 제어 및 송신 회로, 및 송신 안테나를 포함하는 송신 및 검출 유닛; 및
    수신 유닛, 주제어 유닛(MCU), 및 디스플레이 유닛을 포함하는 수신 및 디스플레이 유닛
    을 포함하고,
    상기 수신 및 디스플레이 유닛은 복수의 플러그인 코드 메모리(plug-in code memory)를 구비하고, 각각의 플러그인 코드 메모리는 고정된 ID 코드를 가지며,
    각각의 상기 송신 및 검출 유닛은 상기 복수의 플러그인 코드 메모리 중 하나의 고정된 ID 코드에 대응하는 고정된 ID 코드를 가지고,
    상기 수신 및 디스플레이 유닛이 포함하는 상기 디스플레이 유닛은 상기 플러그인 코드 메모리에 플러그인 되는 소켓을 포함하는,
    자동차 타이어 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 압력 센서 및 온도 센서 중 하나 이상을 포함하는, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신 및 검출 유닛은, 상기 센서를 통해 전기적 신호를 취득한 다음, 취득한 신호를 증폭하고 A/D 변환기로 처리한 후에 부호화하며, 이 처리를 통해 소정의 포맷으로 데이터 코드 및 ID 코드를 생성한 후, 변조 및 증폭하여 송신하는, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수신 및 디스플레이 유닛의 상기 수신 유닛은, 전원 회로, 수신 회로, 및 데이터 수신 인터페이스 회로를 포함하며,
    상기 수신 회로는 수신 신호에서 ID 코드를 추출하는 것을 포함하여, 상기 수신 신호를 처리하고, 상기 데이터 수신 인터페이스 회로를 통해 상기 주제어 유닛으로 송신하는, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수신 및 디스플레이 유닛의 상기 수신 유닛은, 코드 플러그 인터페이스 회로, 데이터 표시 인터페이스 회로 및 경보 회로를 포함하는, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플러그인 코드 메모리는 시프트 타입(shift type)인, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플러그인 코드 메모리는 매트릭스 타입(matrix type)인, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플러그인 코드 메모리는 스위치 매트릭스 타입, 다이오드 매트릭스 타입, MOS 튜브(tube) 매트릭스 타입 또는 트랜지스터 매트릭스 타입인, 자동차 타이어 모니터링 시스템.
  9. 자동차 타이어 모니터링 방법으로서,
    a) 제1항에 따른 자동차 타이어 모니터링 시스템을 제공하는 단계;
    b) 상기 자동차 타이어 모니터링 시스템을 시동하고 초기화하는 단계;
    c) 플러그인 코드 메모리로부터 ID 코드들을 판독하는 단계;
    d) 판독된 상기 ID 코드들과 타이어 식별 정보(identification) 사이의 대응관계를 수립하여 저장하는 단계;
    e) 적어도 하나의 송신 및 검출 유닛으로부터 데이터를 수신하는 단계;
    f) 수신된 데이터 내의 ID 코드가 판독된 상기 ID 코드들에 대응하는지 판정하는 단계;
    g) 상기 수신된 데이터 내의 ID 코드가 판독된 상기 ID 코드들 중 어느 것과도 일치하지 않는 경우, 상기 수신된 데이터를 폐기하고 적어도 하나의 송신 및 검출 유닛으로부터 추가로 데이터가 수신되기를 대기하는 단계;
    h) 상기 수신된 데이터 내의 ID 코드가 판독된 상기 ID 코드들 중 어느 하나와 일치하는 경우, 상기 수신된 데이터 내의 정보를 디스플레이하는 단계; 및
    i) 타이어의 공기압을 모니터링하기 위해 상기 단계 e) 내지 h)를 반복하는 단계;
    를 포함하는 자동차 타이어 모니터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    경보 회로를 제공하여 검출된 타이어 공기압이 미리 정해진 범위를 벗어난 경우에 경보를 작동시키는 단계를 더 포함하는 자동차 타이어 모니터링 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 송신 및 검출 유닛에 의해 송신되는 데이터는, 센서에 의해 획득되어 증촉되고 A/D 변환기에 의해 변환되며, 각각의 송신 및 검출 유닛 내의 고정된 ID 코드와 함께 부호화된 후, 변조 및 증폭된 후 안테나를 통해 송신되는, 자동차 타이어 모니터링 방법.
  12. 삭제
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