KR101434006B1 - 타이어 상태 및 위치를 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 장치(10)는, 타이어가 타이어 회전 중 타이어의 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나를 지나갈 때마다 제1 타이어 회전 신호(80)를 제공하기 위한, 타이어(54)와의 회전을 위해 설치된 제1 타이어 회전 센서(66), 타이어 상태를 감지하고, 타이어 상태를 나타내는 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 제공하기 위한 타이어 상태 센서(82), 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 송신하기 위한 송신기(86) 및 제1 타이어 회전 신호가, 타이어가 타이어 회전 중 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나에 도달했음을 나타낼 때, 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자의 송신이 일어나도록 송신기를 제어하기 위한 제어기를 각각 포함하는 타이어 기반 감지 유닛(14) 및 연관된 타이어 기반 감지 유닛을 갖는 차량의 다수의 타이어(54)를 포함하는 차량(12)의 타이어 상태 및 위치를 결정한다. 본 장치는 타이어 회전을 감지하고, 기준에 대한 타이어의 증가하는 각위치를 나타내는 제2 타이어 회전 신호를 제공하기 위한 타이어의 외부에 설치된 제2 타이어 회전 센서(220)를 더 포함한다. 차량 기반 수신기(44)는 송신된 타이어 상태 신호, 고유의 타이어 ID 지시자 및 제2 타이어 회전 신호를 수신하고, 고유의 타이어 ID 지시자를 차량의 특정 타이어 위치와 연관시키기 위해, 타이어 상태 신호의 수신을 제2 타이어 회전 신호와 상호관련시킨다.

Description

타이어 상태 및 위치를 결정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING TIRE CONDITION AND LOCATION}
본 발명은 타이어 압력 감시 시스템에서 차량의 타이어 상태 및 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
타이어 상태를 감지하여 감지된 타이어 상태 정보를 차량의 사용자에게 표시하기 위한 시스템이 알려져 있다. 종종, 이러한 시스템은 타이어 온도와 같은 압력 이외의 타이어 상태를 감지할 수 있지만 타이어 압력 감시(TPM) 시스템으로 알려져 있다. 이러한 TPM 시스템은 예를 들어, 그와 관련된 타이어 내부의 공기압 및 온도를 감지하여, 감지된 타이어 상태 정보를 차량 기반 수신기, 즉 차량에 설치된 수신기로 송신하는 타이어 기반 센서 어셈블리를 포함한다. 송신된 타이어 상태 감지 신호는 부호화된 무선 주파수(RF) 신호일 수 있다. 차량 기반 수신기는 예를 들어, 덜 팽창된(under-inflated) 타이어 압력 상태가 있거나 과열된 타이어 상태가 발생할 때 차량의 조작자에게 경고 신호를 표시하기 위해 차량의 객실에 위치하는 디스플레이에 연결된다.
각각의 타이어 기반 센서 어셈블리는 그와 관련된 고유 ID 코드를 가질 수 있다. 타이어 기반 센서 어셈블리는 감지된 타이어 상태와 함께 그와 관련된 고유 ID 코드를 포함하는 신호를 송신할 수 있다. 타이어 기반 수신기는 수신된 타이어 신호 및 고유 ID를 오른쪽 앞(FR), 왼쪽 앞(FL), 오른쪽 뒤(RR), 또는 왼쪽 뒤(RL)와 같은 차량에서의 특정한 타이어 위치와 관련시킬 수 있다. 타이어 ID를 차량의 타이어 위치와 관련시킴으로써, 차량 기반 수신기는 감지된 타이어 상태 정보를 각각의 특정 타이어 위치에서 표시할 수 있고, 이에 따라 차량의 조작자는 어떤 타이어(즉, 타이어 위치)가 감지된 부적절한 상태인지를 인식할 수 있다.
타이어 위치 각각에 대하여 타이어 위치를 송신된 타이어 기반 ID 코드와 관련시키는 것은 차량 기반 수신기에 의해 학습(learning) 과정을 필요로 한다. 각각의 타이어 기반 센서 어셈블리가 예를 들어, 저주파(LF) 호출(interrogation) 신호를 사용하여 타이어 밖에 위치하는 송신기로부터 개별적으로 호출되는 수신기를 포함하는 신호 호출을 사용하는 것을 포함하는 이러한 학습 기능을 달성하기 위한 여러 방법들이 제안되어 왔다. 호출 신호의 수신에 응답하여, 타이어 기반 센서 어셈블리는 고유 ID를 갖는 응답 신호를 송신한다. 응답 신호를 수신하면, 시스템이 어떤 타이어 위치가 호출된 것인지를 알기 때문에, 차량 기반 수신기는 고유의 타이어 ID를 타이어 위치와 관련시킨다. 차량 기반 시스템은 이후의 표시 동작에서 사용하기 위해 메모리에 타이어 기반 센서 ID 및 타이어 위치 관련도를 저장한다.
타이어 기반 시스템이 타이어 회전 센서를 포함하는 일부 TPM 시스템이 제안되어 왔다. 이러한 타이어 기반 시스템은 타이어 ID, 타이어 회전값 및 타이어 상태 정보를 송신한다. 각각의 타이어는 휠 회전을 감시하여 각 휠에 대하여 제2 회전값을 결정하는 관련된 외부 휠 회전 센서를 갖는다. 제어기는 타이어 위치 할당을 확립하기 위해 타이어 기반 회전값을 외부에서 감시된 회전값과 비교함으로써, 타이어 위치를 충분한 일치(sufficient coincidence)와 관련시킨다.
그러나, 이러한 배치는 각각의 송신된 타이어 기반 신호가 타이어 상태값과 함께 타이어 회전값을 포함하는 것을 필요로 한다. 송신된 RF 신호가 적어도 2개의 정보 부분, 즉 위치 할당에 대한 타이어 회전 정보 및 타이어 상태 정보를 가져야 하기 때문에, 타이어 회전값의 송신 및 타이어 상태 정보의 송신은 배터리에 의해 전원이 들어오는 타이어 기반 센서의 에너지 소모를 야기한다.
본 발명은 차량의 타이어 상태 및 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 장치는 타이어가 타이어 회전 중 타이어의 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나를 지나갈 때마다 제1 타이어 회전 신호를 제공하기 위한, 타이어와의 회전을 위해 설치된 제1 타이어 회전 센서, 타이어 상태를 감지하고, 타이어 상태를 나타내는 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 제공하기 위한 타이어 상태 센서, 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 송신하기 위한 송신기 및 제1 타이어 회전 신호가, 타이어가 타이어 회전 중 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나에 도달했음을 나타낼 때, 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자의 송신이 일어나도록 송신기를 제어하기 위한 제어기를 각각 포함하는 타이어 기반 감지 유닛 및 연관된 타이어 기반 감지 유닛을 갖는 차량의 다수의 타이어를 포함하는 차량의 타이어 상태 및 위치를 결정한다. 본 장치는 타이어 회전을 감지하고, 기준에 대한 타이어의 증가하는 각위치(angular position)를 나타내는 제2 타이어 회전 신호를 제공하기 위한 타이어의 외부에 설치된 제2 타이어 회전 센서를 더 포함한다. 차량 기반 수신기는 송신된 타이어 상태 신호, 고유의 타이어 ID 지시자 및 제2 타이어 회전 신호를 수신하고, 고유의 타이어 ID 지시자를 차량의 특정 타이어 위치와 연관시키기 위해, 타이어 상태 신호의 수신을 제2 타이어 회전 신호와 상호관련시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 방법은 타이어 회전을 감지하고, 타이어가 타이어 회전 중 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나를 지나갈 때마다 제1 타이어 회전 신호를 제공하는 단계, 타이어 상태를 감지하고, 타이어 상태를 나타내는 타이어 상태 신호를 제공하는 단계, 제1 타이어 회전 신호가, 타이어가 타이어 회전 중 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치 중 하나에 도달했음을 나타낼 때, 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 송신하는 단계, 차량에 관하여 타이어 회전을 감지하고, 기준에 대한 타이어의 증가하는 각위치를 나타내는 제2 타이어 회전 신호를 제공하는 단계, 송신된 타이어 상태 신호, 고유의 타이어 ID 지시자 및 제2 타이어 회전 신호를 수신하는 단계 및 고유의 타이어 ID 지시자를 차량의 특정 타이어 위치와 연관시키기 위해, 타이어 상태 신호의 수신을 제2 타이어 회전 신호와 상호관련시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 타이어 상태 데이터를 임계치 이상의 신뢰 수준으로 타이어의 각위치와 상호관련시켜, 덜 팽창된 타이어 압력 상태나 과열된 타이어 상태 등을 갖는 타이어의 위치를 차량의 조작자에게 용이하게 표시할 수 있다.
첨부된 도면과 함께 다음의 본 발명의 상세한 설명을 고려할 때, 본 발명의 앞서 말한 것, 다른 특징 및 이점이 그 기술분야에서 숙련된 자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 압력 감시 시스템을 갖는 차량의 모식도.
도 2는 타이어들 중 하나와 연관된 센서 배치를 상세히 보여주는 도 1의 타이어 압력 감시 시스템의 모식적인 블록도.
도 3은 신호 송신이 일어나는 2개의 회전 위치에서의 타이어 기반 센서를 보여주는 도 2의 타이어 압력 감시 시스템의 모식도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 기반 센서 유닛의 모식적인 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 기반 수신기를 상세히 보여주는 도 1의 타이어 압력 감시 시스템의 기능적인 블록도.
도 6은 각각의 타이어 기반 센서 위치를 차량의 타이어 위치와 상호관련시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 과정을 나타내는 흐름도.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 구현된 타이어 압력 감시(TPM: tire pressure monitoring) 시스템(10)이 차량(12)에 설치되어 있다. TPM 시스템(10)은 차량(12)의 4개의 코너, 오른쪽 앞(FR), 왼쪽 앞(FL), 오른쪽 뒤(RR), 왼쪽 뒤(RL)의 각각에 위치하는 다수의 센서(14, S1; 16, S2; 18, S3; 20, S4)를 포함한다. 센서(14, 16, 18, 20)는 공지의 여러 배치 중 임의의 하나로 연관된 타이어에 설치되어 있음을 알아야 한다. 예를 들어, TPM 센서의 각각은 밸브 스템(valve stem) 어셈블리의 일부분으로서 설치될 수 있고, 개별 하우징에 설치될 수 있으며, 휠 림(wheel rim) 또는 타이어의 측면에 부착될 수 있다. 센서(14, 16, 18, 20) 각각은 타이어 회전 중 타이어의 적어도 2개의 미리 결정된 각위치를 감지하기 위한 센서 및 압력 및/또는 온도와 같은 타이어의 적어도 하나의 상태를 감지하기 위한 센서를 포함한다. 센서(14, 16, 18, 20)는 감지된 타이어 상태 정보를 송신하기 위한 무선 주파수(RF: radio frequency) 송신기와 같은 송신기를 더 포함한다.
TPM 시스템(10)은 차량의 관련된 FR, FL, RR 및 RL 코너 각각에 위치하고 차량의 코너 위치에 관련된 타이어의 외부에 설치되는 휠 회전 센서 어셈블리(22, 24, 26, 28)를 더 포함한다. 각각의 외부 휠 회전 센서 어셈블리(22, 24, 26, 28)는 관련된 타이어와 함께 회전하도록 설치되는 원형 톱니판 또는 디스크(30)를 포함한다. 타이어가 회전하여 타이어의 회전을 나타내는 전기적 신호를 제공할 때, 센서(32)는 센서를 지나가는 디스크(30)의 각 톱니가 지나가는 것을 감지한다. 휠 회전 센서 어셈블리(22, 24, 26, 28)는 차량의 ABS(Antilock Braking System)의 일부분일 수 있고, 휠 속도(WS) 센서로 간주될 수 있다. 휠 회전 센서 어셈블리의 각 센서(32)는 ABS 전자 제어 유닛(ECU; 40)에 연결된다.
TPM 시스템(10)은 차량 기반 수신기/제어기(44)를 더 포함한다. 수신기/제어기(44)는 ABS ECU에 연결되고, 센서(32) 및 톱니가 있는 디스크(30)를 통해 차량의 4 코너에서 휠 각각의 증가하는 각위치를 나타내는 휠 회전 신호를 수신한다. 수신기/제어기(44)는 또한 타이어 센서(14, 16, 18, 20) 각각으로부터 타이어 상태 정보를 나타내는 RF 신호를 수신하기 위한 안테나(46)를 포함한다. 수신기/제어기(44)는 차량 코너의 각각에서 타이어 각각에 대한 타이어 상태 정보를 표시하기 위한 디스플레이(48)에 연결된다. 디스플레이(48)는 액정 표시 장치(LCD)를 포함하는 여러 공지의 형태 중 임의의 하나를 취할 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량의 FR 코너에 위치하는 타이어(54)는 타이어 회전 및 타이어 상태를 감지하기 위해 타이어(54)에 가동되도록 설치된 TPM 센서(14)를 포함한다. 휠 회전 센서(22)는 타이어(54)와 함께 회전하도록 설치된 톱니가 있는 디스크(30)를 갖는다. 센서(32)는 디스크(30)의 각 톱니가 센서(32)를 지나가고 있음을 나타내는 전기적 신호를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 톱니가 있는 디스크는 디스크(30)의 주변에 동일 간격으로 배치된 72개의 톱니(56)를 갖는데, 하나의 톱니가 빠져 있어 전체 71개의 톱니를 갖는다. 톱니가 센서(32)를 지나갈 때마다 펄스가 제공된다. 여러 형태의 센서 중 임의의 하나가 유도 센서, 홀효과(Hall Effect) 센서 등을 포함하는 센서(32)에 대하여 사용될 수 있다. 72개의 톱니 위치가 있다면, 빠져있는 톱니 위치(58)를 만날 때를 제외하고 센서(32)로부터 매 5도씩 펄스가 출력된다. 빠져있는 톱니 위치(58)는 제로 휠 위치로 지정되고, 기준점으로 기능할 수 있다.
센서(32)의 출력은 ABS 제어기(40)에 연결된다. ABS 제어기는 센서의 출력을 감시하고, 디스크(30)의 각위치를 결정하며, 결국 제로 휠 디스크 위치에 대하여, 즉 공간(58)이 센서(32)를 통과할 때 휠(54)의 각위치를 결정한다. 비록 디스크(30) 상의 공간(58)이 센서(32)를 통과할 때 어떠한 신호도 발생하지 않지만, 타이어(54)가 정상적인 차량의 이동 중 계속 회전할 때 ABS ECU는 펄스의 연속적인 스트림을 수신하고, 빠져있는 펄스가 있을 때 ABS ECU는 마지막 펄스와 그 다음 수신된 펄스 사이의 중간 부분이 제로 위치임을 안다. 그리고 나서, ABS ECU는 제로 위치 이후에 수신된 각각의 펄스가 5도 회전으로 동일함을 안다. 디스크(30) 및 휠(54)이 제로 위치가 매 완전한 공전으로 각 결정을 재시작하도록 회전함에 따라 각 감시/결정이 계속된다. ABS ECU는 차량 기반 TPM 수신기/제어기(44)에 연결된다.
타이어 기반 센서(14)는 타이어가 회전함에 따라 타이어(54)의 적어도 2개의 미리 결정된 각위치를 감지하는 타이어 회전 센서 및 타이어 상태 센서를 포함하는 TPM 회로(60)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 타이어가 정상적인 차량의 이동, 예를 들어, 주차가 아니라 움직이는 중에 회전함에 따라, 타이어 기반 센서(14)가 타이어(54)의 2개의 분리된 각위치에서 타이어 상태 RF 신호를 송신할 수 있는 본 발명의 일 실시예가 보여진다. 2개의 떨어진 각도에서 송신함으로써, 아무런 가치가 없는 RF(RF-null) 위치 발생을 피하게 된다.
도 4를 참조하면, 타이어 기반 센서(14)는 회로(60)를 포함한다. 그 기술분야의 숙련된 자라면 회로(60)의 제어 기능이 마이크로 제어기와 같은 제어기를 사용하여 이산 회로, 상이한 형태의 회로 조합 또는 ASIC을 사용함으로써 달성될 수 있고, 아날로그 또는 디지털 도메인 중 하나로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 타이어 기반 센서(14, 16, 18, 20) 각각은 유사하게 구현되고 동작한다.
가속도계(66)는 압전 변환기(PZT: piezoelectric transducer)일 수 있다. 가속도계(66)는 타이어(54)가 회전할 때 힘에 따라 변화하는 전압을 생성하거나 제공한다. 가속도계(66)가 타이어 회전 중 경험하는 2가지 힘은 구심력과 지구의 중력이다. 가속도계(66)가 타이어의 1 회전 중 원형으로 움직이기 때문에, 타이어의 1 회전에 대하여 사인 곡선적인 패턴으로 +1G로부터 -1G까지 변화하는 지구 중력을 경험할 것이다. 회전 중 지구 중력의 변화와 비교하여, 구심력은 차량이 일정한 속도로 움직일 때 일정한 레벨이거나, 차량 속도와 함께 천천히 변화할 것이다.
가속도계(66)는 A/D 변환기(ADC; 64)와 연결된다. 샘플링된 가속 신호를 나타내는 ADC의 출력은 하드웨어나 소프트웨어로 달성되는 기능으로 구현될 수 있는 저역 필터(LPF; 70)에 연결된다. LPF(70)는 가속도계 신호로부터 도로의 잡음을 제거하는데 도움이 된다. LPF(70)의 출력은 비교기(72)에서 양의 임계치와 비교되고, 비교기(74)에서 음의 임계치와 비교되어, 데이터 슬라이서(76)에서 사용하기 위한 신호 기준 레벨을 제공한다. 데이터 슬라이서(76)는 아날로그 신호를 디지털 신호(0 또는 1)로 변환한다. 에지(edge) 검출 회로(78)는 타이어가 회전함에 따라 타이어의 제1의 미리 결정된 각위치(0의 값) 및 제2의 미리 결정된 각위치(1의 값)를 나타내기 위해, 가속도계(66)로부터 출력된 신호의 상승 에지 및 하강 에지를 검출한다. 가속 신호의 신호 처리는 제1 및 제2의 미리 결정된 각위치에서 발생하는 0 및 1의 값이 대략 180도 떨어진 타이어 상의 각위치로서 발생하는 것과 같다. 에지 검출기의 출력은 마이크로컴퓨터(80)에 연결된다. LPF(70), 임계치 비교기(72, 74), 데이터 슬라이서(76) 및 에지 검출기(78)는 마이크로컴퓨터 내의 소프트웨어로 실현될 수 있다.
타이어 기반 센서(14)는 타이어 압력 및/또는 타이어 온도를 감지하기 위한 타이어 상태 센서(82)를 더 포함한다. 타이어 상태 센서(82)의 출력은 센서(82)로부터의 신호를 디지털 포맷으로 변환하여, 정보를 감지된 타이어 상태에 관한 정보를 갖는 궁극적인 전송을 위한 디지털 패킷이나 워드(word)로 두는 신호 프로세서 신호(84)에 연결된다. 신호 프로세서(84)의 출력은 마이크로컴퓨터(80)에 연결된다.
마이크로컴퓨터(80)는 내부 메모리에 관련된 고유 ID, 예를 들어, 일 예로서 센서 ID=S1을 저장한다. 상술한 바와 같이, 각각의 타이어는 관련된 고유의 타이어 ID를 갖는다. 마이크로컴퓨터(80)는 감지된 타이어 상태 및 관련 ID를 포함하는 전송용 디지털 정보 패킷이나 워드를 모은다. 마이크로컴퓨터는 원한다면 웨이크업(wake-up) 부분이나 체크섬(check-sum) 부분 등과 같은 정보 패킷의 일부로서 다른 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 마이크로컴퓨터는 정보 패킷의 일부로서 센서(66)로부터의 어떠한 각 정보도 포함하지 않는다. 마이크로컴퓨터(80)의 출력은 안테나(88)를 통해 타이어 상태 정보를 갖는 정보 패킷을 송신하기 위한 RF 송신기 회로(86)에 연결된다.
마이크로컴퓨터(80)는 샘플링 타이밍{센서(66) 및 타이어 상태 센서(82)의 감시 타이밍}을 제어하는 내부 타이머를 포함하고, 송신기(86)로부터의 정보 패킷의 전송율을 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 센서(66) 및 타이어 상태 센서(82)는 항상 감시될 수 있고, 에지 검출기(78)가 타이어 회전 중 0도 또는 180도의 타이어 위치가 도달되었음을 나타낼 때마다, 타이어 상태 정보가 송신될 수 있다. 데이터의 이러한 연속적인 감지 및 전송이 필요한 것은 아니다. 또한, 현재 과도한 데이터 전송을 허용하지 않는 연방 전송 가이드라인(연방 통신 위원회)을 따라야 한다.
도 5를 참조하면, 타이어 기반 센서(14)에 의해 추종되는 전송 제어 뿐만 아니라 차량 기반 수신기의 동작도 이해될 것이다. 차량 기반 수신기/제어기(44)는 차량의 제어기 영역 네트워크 버스(CAN-bus: controller-area network bus)와 같은 적절한 연결을 통해 ABS ECU(40)의 출력에 연결된다. 차량 기반 수신기/제어기(44)는 센서(32) 및 휠 각각과 관련된 톱니가 있는 디스크(30)를 통해 차량의 휠 각각의 각위치를 감시한다. 즉, 차량 기반 수신기/제어기(44)는 각각 WS FR, WS FL, WS RR, WS RL로 지정된 휠 속도 센서(22, 24, 26, 28) 각각을 감시한다. 차량 기반 유닛(44)은 또한 타이어 기반 센서(14, 16, 18, 20)와 관련된 송신기 각각으로부터의 타이어 상태 정보를 수신하여 복조하기 위하여 안테나(46)에 연결된 RF 수신기(90)를 포함한다.
타이어 기반 유닛 각각으로부터 수신된 신호는 여기서 휠 또는 타이어 회전이 제1 위치에 있을 때 메시지 1로, 휠 또는 타이어 회전이 제2 위치에 있을 때 메시지 2로 간주되는데, 제2 위치는 센서(66)에 의해 감지될 때 제1 위치와 대략 180도 떨어져 있다.
이벤트 그래프(92)는 타이어 기반 유닛(14; ID S1)으로부터 수신된 타이어 상태 신호의 발생을 나타낸다. 각각의 타이어 상태 신호가 수신될 때, 각각 관련된 ABS 휠 속도 센서(22, 24, 26, 28)에 의해 지시되는 바에 따라 수신기/제어기(44)는 4개의 휠 각각의 각위치를 감시한다. 테이블(94)은, RF 타이어 상태 메시지가 수신될 때마다 ABS 휠 속도 센서에 의해 검출된 4개의 휠에 대한 각도 값이다. 이러한 각도 값은 메시지가 수신될 때 발생하는 타이어 ID=S1을 갖는 각도 값으로 메모리에 저장된다. 유사하게, 관련된 타이어 상태 센서 중 하나로부터의 RF 신호가 수신될 때마다 타이어 기반 유닛(S2, S3, S4) 각각에 대해 휠 위치가 저장된다.
상술한 바와 같이, 각각의 타이어 기반 유닛으로부터의 신호의 전송은 센서의 마이크로컴퓨터(80)에 의해 제어된다. 마이크로컴퓨터(80)는 센서(66)의 신호(60)로부터 언제 회전이 발생하는 것을 안다. 처음 타이어 회전이 시작한 후, 처음 10분 동안은 타이어 상태 신호를 40번 전송하는 것이 바람직할 수 있다. 10분에 대하여 40번의 미리 결정된 시간 슬롯 동안, 마이크로컴퓨터(80)는 타이어 상태 센서(82)를 감시하여, 에지 검출기가 타이어가 0도 또는 180도 위치에 도달했음을 나타낼 때 타이어 상태 신호를 전송한다. 마이크로컴퓨터는 타이어 회전 중 도달한 0도 및 180도 위치에 응답하여 여러 패턴 중 임의의 하나로 타이어 상태 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터는 타이어 위치가 위치 1에 도달할 때 40개의 시간 슬롯 중 제1 시간 슬롯에서 전송할 수 있다. 40개의 시간 슬롯 중 제2 시간 슬롯 중에, 마이크로컴퓨터는 대기하여 타이어 위치가 위치 2에 도달할 때 전송할 수 있고, 그 외도 같다. 그 결과는 1, 2, 1, 2 등의 타이어 전송 패턴을 갖는 테이블(94)일 것이다. 임의의 다른 바람직한 패턴도 마이크로컴퓨터(80)에 의해 사용될 수 있다. 40개의 전송 중 처음 10분간의 시간 간격 이후에, 마이크로컴퓨터는 전송 타이밍을 매 분마다 한번씩으로 변경할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터는 동일한 전송 패턴을 유지하거나, 전송 패턴을 변경할 수 있다.
충분한 양의 데이터가 모인 후{테이블(94)의 충분한 수가 채워진 후)에, 수신기/제어기(44)는 어떤 타이어 각위치를 0도 및 180도 위치에서 발생한 수신된 타이어 상태 신호를 갖는 최선의 것으로 상호관련지을 것인가를 결정한다. 마이크로컴퓨터는 송신기(86)를 제어하여 1, 2, 1, 2 패턴을 전송하고 있다고 가정하자. 또한, 테이블(94)은 타이어 상태 신호가 S1 ID를 가질 때마다 FR ABS 휠 속도 센서(WS FR)가 항상 각각 102도 및 282도의 각을 측정하고 있음을 나타낸다고 가정하자. 이때 수신기는 타이어 ID S1이 차량의 FR 코너에 위치하고 있음을 가정할 수 있다. 일단 타이어 상태 데이터가 미리 결정된 임계치 이상의 신뢰 수준으로 타이어 각위치를 상호관련시키면, 타이어 상태 정보, 예를 들어, 덜 팽창된 타이어 발생이 디스플레이(48) 상에 표시될 때, 이 타이어 위치에 대한 타이어 ID가 타이어 위치를 식별하는데 이후 사용하기 위해 수신기/제어기(44)의 내부 메모리에 저장된다. 신뢰 수준은 여러 다른 방법으로 결정될 수 있다. 일 예는 테이블에 있는 WS 각도 데이터가 미리 결정된 수의 샘플에 대하여 미리 결정된 양 이상 변하지 않는 것을 결정하는 것이다.
일단 센서 ID가 코너 위치와 상호관련되면, 송신된 신호의 압력/온도 정보 부분은 센서 각각에 대하여 감시되고, 타이어 상태 정보가 차량 조작자에 대하여 결정된 관련 타이어 위치 정보와 함께 표시될 수 있다. 그 기술분야의 숙련된 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 타이어 상태 정보의 표시는 비정상적인 타이어 상태에만 제한될 수 있고 또는 원한다면 연속적인 타이어 압력 및 온도 정보일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 TPM 시스템에서 타이어 위치를 결정하기 위한 제어 과정(150)을 나타내는 흐름도가 도시된다. 과정은 초기 상태, 플래그(flag), 적절한 값 등이 설정되는 단계(152)에서 시작한다. 단계(154)에서, 차량의 타이어 각각으로부터의 휠의 각위치를 나타내는 ABS 신호는 연속적으로 캡쳐되어, 수신기/제어기(44)에 제공된다. 단계(156)에서, 수신기/제어기(44)는 타이어 기반 유닛으로부터 수신된 RF 타이어 상태 정보 신호를 감시한다. 단계(158)에서, RF 신호가 수신되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 부정적이라면, 본 과정은 ABS 휠 속도 센서로부터 휠의 각위치가 계속 캡쳐되는 단계(154)로 되돌아간다. 단계(158)에서 결정이 긍정적이면, 4개의 휠 모두로부터의 휠 각이 단계(160)에서 임시 저장된다(테이블 94). 단계(162)에서 위치 결정을 하기 위한 충분한 양의 데이터가 수집되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 예를 들어, 위치 결정을 하기 전에 10 내지 20개의 샘플링 데이터를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 충분한 데이터가 없다면, 본 과정은 충분한 양의 데이터가 수신되어 저장될 때까지 단계(154)로 되돌아간다.
단계(164)에서, 예를 들어, S1 ID를 갖는 타이어 상태 신호가 수신될 때마다 휠 FR이 180도 회전하여 S1을 FR 위치와 상호관련시키는, 수신된 타이어 상태 신호의 이벤트에 가장 잘 대응하는 휠의 각위치를 상호관련지음으로써 휠 위치에 대한 결정이 수행된다. 단계(166)에서, 결정된 타이어 위치 상관관계가 미리 결정된 값보다 큰 신뢰값을 갖는지에 대한 결정이 이루어진다. 이 결정의 신뢰 수준이 충분하다고 가정하면, 타이어 기반 유닛 ID 및 결정된 타이어 위치 정보는 단계(168)에서 메모리에 저장된다. 신뢰값이 미리 결정된 수준보다 크지 않다면, 어떠한 위치 정보도 저장되지 않고, 본 과정은 단계(154)로 되돌아가서, 이전에 저장된 위치 정보가 유지된다. 차량 기반 유닛(44)이 센서(S1, S2, S3 및 S4)를 차량의 타이어 위치(FR, FL, RR 및 RL)와 상호관련시킨다.
심지어 매끄러운 도로 표면 위일지라도 신호 필터링이 요구된다. 수동적이고 조정가능한 디지털 필터링 기법이 지나친(undue) 신호의 감쇠나 배터리 에너지의 사용 없이도 3 내지 20 Hz의 주파수 범위에 대하여 신호를 매끄럽게 하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 위의 기재로부터, 그 기술분야에서 숙련된 자는 개선, 변형 및 수정을 인지할 것이다. 예를 들어, 비록 일 실시예에서 설명된 톱니가 있는 디스크가 휠의 제로 위치를 설정하기 위해 빠진 톱니를 갖고 있지만, (72개의 톱니를 갖는 디스크를 가정하면) 모든 72개의 펄스가 휠을 제로 위치(즉, 시작 위치)로 되돌리고 있음을 알기 때문에, 차량이 개시될 때의 휠 위치가 제로 위치로 지정될 수 있다. 또한, 타이어 기반 센서 RF를 통해 ABS ECU와 통신할 수 있고, ABS ECU는 타이어 기반 유닛을 차량의 코너 위치와 상호관련지을 수 있음이 고려된다. 그 기술분야의 기술 내에서의 이러한 개선, 변형 및/또는 수정은 첨부된 청구범위에 의해 포함되도록 의도된 것이다.
10 : 타이어 압력 감시(TPM) 시스템
12 : 차량
14, 16, 18, 20, 32 : 센서
22, 24, 26, 28 : 휠 회전 센서 어셈블리
30 : 디스크
40 : ABS 전자 제어 유닛(ECU)
44 : 차량 기반 수신기/제어기
46 : 수신 안테나
48 : 디스플레이
54 : 타이어
56 : 톱니
58 : 빠진 톱니 위치, 공간
60 : 회로
64 : A/D 변환기(ADC)
66 : 가속도계
70 : 저역 필터(LPF)
72, 74 : 비교기
76 : 데이터 슬라이서
78 : 에지 검출 회로
80 : 마이크로컴퓨터
82 : 타이어 상태 센서
84 : 신호 프로세서
86 : RF 송신기 회로
88 : 안테나

Claims (14)

  1. 차량의 타이어 상태 및 위치를 결정하는 타이어 상태 및 위치 결정 장치에 있어서,
    상기 타이어 상태 및 위치 결정 장치는 에지 검출기 및 타이어 기반 감지 유닛을 포함하고, 차량에 있는 복수의 타이어는 연관된 타이어 기반 감지 유닛을 가지며,
    상기 타이어 기반 감지 유닛 각각은
    타이어와 회전하도록 설치되며, 타이어 회전 중 타이어가 타이어의 미리 결정된 회전 위치를 지나갈 때에만 제1 타이어 회전 신호를 제공하기 위한 제1 타이어 회전 센서로서, 상기 에지 검출기는 제1 타이어 회전 센서로부터의 신호를 감시하는 것인, 제1 타이어 회전 센서;
    타이어 상태를 감지하고, 상기 타이어 상태를 나타내는 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 제공하기 위한 타이어 상태 센서;
    상기 타이어 상태 신호 및 상기 고유의 타이어 ID 지시자를 송신하기 위한 송신기; 및
    상기 제1 타이어 회전 신호가, 타이어 회전 중 타이어가 상기 미리 결정된 회전 위치에 도달했음을 나타낼 때에만, 이 제1 타이어 회전 신호를 상기 에지 검출기가 검출하는 것에 응답하여 상기 타이어 상태 신호 및 상기 고유의 타이어 ID 지시자의 송신이 일어나도록 상기 송신기를 제어하기 위한 제어기
    를 포함하고,
    상기 타이어 상태 및 위치 결정 장치는
    타이어의 외부에 설치되고, 타이어 회전을 감지하며, 기준에 대한 타이어의 증가하는 각위치(angular position)를 나타내는 제2 타이어 회전 신호를 제공하기 위한 제2 타이어 회전 센서; 및
    상기 송신된 타이어 상태 신호, 상기 고유의 타이어 ID 지시자 및 상기 제2 타이어 회전 신호를 수신하고, 상기 고유의 타이어 ID 지시자를 상기 차량에서의 특정 타이어 위치와 연관시키기 위해 상기 타이어 상태 신호의 수신 이벤트를 상기 제2 타이어 회전 신호와 상호관련시키는 차량 기반 수신기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타이어 회전 센서는 중력 센서인 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 타이어 회전 센서는 ABS(Antilock Brake System)의 휠 속도 센서인 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 타이어 상태 신호 및 상기 수신된 타이어 상태 신호에 대한 연관된 타이어 위치를 표시하기 위한, 상기 차량의 객실 내에 위치하고 상기 차량 기반 수신기에 연결된 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량 기반 수신기는 상기 타이어 위치와 연관된 고유의 타이어 지시자를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 타이어 회전 센서는 다수의 톱니를 갖고 상기 타이어와 같이 회전하기 위해 설치되는 디스크를 포함하고, 톱니 센서를 지나가는 각각의 디스크 톱니를 나타내는 신호를 제공하기 위해 상기 차량에 설치된 톱니 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 톱니는 상기 디스크의 원주 둘레에 동일 간격으로 배치되고 하나의 톱니가 빠져 있으며,
    상기 빠진 톱니의 위치는 상기 제2 타이어 회전 센서에 대한 기준점으로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 톱니는 상기 디스크의 원주 둘레에 동일 간격으로 배치되고,
    상기 톱니 센서와 인접한 상기 톱니 위치는 상기 차량이 개시될 때 상기 제2 타이어 회전 센서에 대한 기준점으로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 미리 결정된 회전 위치는 180도 떨어져 있는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 송신된 타이어 상태 신호 및 상기 고유의 타이어 ID 지시자가 수신될 때마다 기준에 대한 상기 타이어의 증가하는 각위치를 나타내는 상기 수신된 제2 타이어 회전 신호를 저장하고, 기준에 대한 상기 타이어의 증가하는 각위치를 나타내는 상기 저장된 제2 타이어 회전 신호를 사용하여, 상기 고유의 타이어 ID 지시자를 상기 차량의 특정 타이어 위치와 상호관련시키는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 장치.
  11. 차량에서의 타이어 상태 및 위치를 결정하는 방법에 있어서,
    타이어 회전을 감지하고, 상기 타이어가 상기 타이어 회전 중 미리 결정된 회전 위치를 지나갈 때에만 제1 타이어 회전 신호를 제공하는 단계,
    타이어 상태를 감지하고, 상기 타이어 상태를 나타내는 타이어 상태 신호를 제공하는 단계,
    상기 제1 타이어 회전 신호가, 상기 타이어가 상기 타이어 회전 중 상기 미리 결정된 회전 위치에 도달했음을 나타낼 때에만, 이 제1 타이어 회전 신호를 에지 검출기가 ― 이 에지 검출기는 상기 제1 타이어 회전 신호를 감시함 ― 검출하는 것에 응답하여 상기 타이어 상태 신호 및 고유의 타이어 ID 지시자를 송신하는 단계,
    상기 차량에 대하여 타이어 회전을 감지하고, 기준에 대한 상기 타이어의 증가하는 각위치를 나타내는 제2 타이어 회전 신호를 제공하는 단계,
    상기 송신된 타이어 상태 신호, 상기 고유의 타이어 ID 지시자 및 상기 제2 타이어 회전 신호를 수신하는 단계, 및
    상기 고유의 타이어 ID 지시자를 상기 차량의 특정 타이어 위치와 연관시키기 위해, 상기 타이어 상태 신호의 수신 이벤트를 상기 제2 타이어 회전 신호와 상호관련시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 타이어의 회전을 감지하는 단계는 중력을 감지하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신된 타이어 상태 신호 및 상기 수신된 타이어 상태 신호에 대하여 연관된 타이어 위치를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상호관련된 타이어 위치를 갖는 상기 연관된 고유의 타이어 지시자를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 타이어 상태 및 위치 결정 방법.
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