KR20120092195A - 자동차의 중앙 처리 장치와 타이어 압력 센서 사이의 신호 교환 방법 - Google Patents

자동차의 중앙 처리 장치와 타이어 압력 센서 사이의 신호 교환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 바퀴에 장착된 압력 센서와 상기 자동차에 설치된 중앙 처리 장치 사이에서 무선 신호에 의해 무선 방식으로 정보를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 센서는, 중앙 처리 장치의 주의를 끌기 위하여, 첫째로, 중앙 처리 장치로 전송될 디지털 데이터를 대표하는 신호(1,3)와, 둘째로, 상기 디지털 데이터가 나온 자동차 바퀴를 식별하기 위해 중앙 처리 장치가 이용하는 위치 신호(4)를 전송한다. 본 발명에 따르면, 상기 위치 신호(4)의 방출 전력이 상기 데이터 전송 신호(1,3)의 방출 전력보다 낮고, 및/또는 자동차의 속도가 높으면 높을수록, 위치 신호의 지속 기간이 더 짧아지도록, 상기 위치 신호(4)의 지속 기간이 조절된다. 본 발명은 자동차의 타이어 압력을 모니터링하기 위한 시스템에 응용가능하다.

Description

자동차의 중앙 처리 장치와 타이어 압력 센서 사이의 신호 교환 방법{METHOD FOR EXCHANGING SIGNALS BETWEEN A TIRE PRESSURE SENSOR AND A CENTRAL PROCESSING UNIT IN A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 바퀴에 장착된 압력 및/또는 온도 센서와 상기 자동차에 설치된 중앙 처리 장치 사이의 정보 교환 방법에 관한 것이다.
자동차의 타이어 압력을 모니터링하기 위한 시스템은 자동차의 각각의 바퀴에 장착된 압력 및/또는 온도 센서와, 무선 링크에 의해 각각의 센서로부터 나오는 데이터를 수집하는 중앙 프로세서를 포함한다. 이러한 시스템은, 특히, 타이어 압력이 비정상적으로 낮을 때 이를 자동차의 운전자에게 알릴 수 있도록 한다.
실제로, 각각의 센서는 무선 신호 전송기 및 전원 배터리와 아울러, 압력 및/또는 온도 프로브를 포함한다. 따라서, 압력 및 온도 데이터는 각각의 센서에 의해 전송되며, 상기 중앙 처리 장치에 의해 수집된다.
이를 위하여, 각각의 센서는 당해 센서가 장착되어 있는 바퀴가 회전하고 있는지의 여부를 결정하기 위한 수단을 구비하고 있다. 이 수단들은 미세전자기계시스템(MEMS) 컴포넌트 타입의 전자 가속도계를 포함할 수 있으며, 이는 특정된 기준 프레임에 대한 중력 방향을 정기적으로 평가함으로써, 중력 방향이 센서의 기준 프레임에 대해 변하면 바퀴가 회전하고 있고, 상기 방향이 일정하면 회전하고 있지 않는 것으로 결정할 수 있도록 한다.
따라서, 일반적으로, 각각의 센서는 당해 센서가 장착되어 있는 바퀴가 회전하고 있을 때는 압력 및/또는 온도 데이터를 전송하고, 바퀴가 정지 상태인 것으로 평가한 경우에는 그러한 데이터를 전송하지 않는다. 이는 센서의 전체 수명에서 센서의 전기 사용량을 현저히 제한할 수 있도록 한다.
센서가 신호를 전송할 때, 상기 신호는, 첫째로, 측정된 압력 및 측정된 온도와 같은 디지털 데이터를 전송하기 위한 디지털 데이터 전송 신호와, 둘째로, 상기 디지털 데이터를 전송하는 센서가 장착되어 있는 바퀴를 식별하기 위해 중앙 처리 장치가 이용하는 "위치" 신호를 포함한다. 예를 들어, 상기 위치 신호는 미리 정해진 정기적인 간격으로 전송되는 일련의 펄스로 구성된다.
실용적인 면에서, 상기 중앙 처리 장치는 바퀴마다 작지만 실감할 수 있을 정도로 상당히 다른 그들의 회전 속도에 기초하여 바퀴들을 식별한다. 이러한 속도 차이는, 특히, 좌측 바퀴와 우측 바퀴 사이의 노면 상태의 차이, 휠 얼라인먼트 또는 "추적(tracking)" 결함, 및 바퀴의 회전 속도 차이를 불가피하게 유발하는 유형의 다른 파라미터에 기인한다.
실제로, 위치 신호에 기초하여, 상기 중앙 처리 장치는 신호를 발생시킨 센서가 장착되어 있는 바퀴의 정확한 회전 속도 예상값을 설정한다. 이러한 예상값은 자동차에 설치되어 있는 잠금 방지 제동 시스템(ABS)과 같은 독립 시스템에 의해 설정되고 갱신되는 각각의 바퀴의 속도 측정값과 비교된다.
마지막으로, 상기 중앙 처리 장치는 위치 신호가 나온 바퀴가 상기 위치 신호에 기초하여 정확하게 설정된 속도에 가장 가까운 독립 시스템에 의해 측정된 속도를 가진 바퀴인지를 결정한다.
위치 신호에 기초한 바퀴 속도의 정확한 예측은, 예컨대, 프랑스 특허출원번호 제 FR 2 833 523 호에 개시된 바와 같이 구현되며, 즉, 중앙 처리 장치가 수신한 위치 신호의 포락선의 주기성을 확인하는 알고리즘에 의해 구현되며; 상기 포락선의 주기는 바퀴의 회전 주기에 대응한다.
위치 신호에 기초하여 바퀴 속도를 정확하게 예측하기 위한 다른 해결책이 프랑스 특허출원번호 제 FR 2 844 748 호에 개시되어 있으며, 이 해결책은 상기 신호의 위상 변위에 기초하고 있다.
실제로, 상기 센서들은 충분히 안정적인 정보 전송을 위해 비교적 높은 전력를 가진 신호를 전송해야만 하며, 이는 그 센서들에 구비된 배터리의 수명을 상당히 제한한다.
센서들의 수명을 증가시킬 수 있도록 하는 해결책 중 하나는, 무선 송신 조건을 향상시키도록 추가적인 안테나를 배치함으로써, 중앙 처리 장치에 연결된 추가적인 안테나를 추가하는 것을 포함한다. 이는 센서에 의해 발생되는 신호의 방출 전력을 줄일 수 있도록 함으로써, 그 센서들의 주요 또는 보조 배터리들의 수명을 증대시킬 수 있도록 한다.
불행하게도, 추가적인 안테나를 추가하는 것은 추가의 장치 비용과 추가의 통합 비용을 유발하게 되고, 이 비용들은 압력 모니터링 시스템을 실시하는데 지나치게 과도하다.
본 발명의 목적은 센서들에 구비된 배터리의 수명을 증대시킬 수 있도록 하는 해결책을 제안하는 것이다.
이 목적을 위하여, 본 발명은 자동차의 바퀴에 장착된 압력 센서와 상기 자동차에 설치된 중앙 처리 장치 사이에서 무선 신호에 의해 무선 방식으로 정보를 전송하는 방법을 제공하며, 상기 방법에서, 상기 센서는, 중앙 처리 장치의 주의를 끌기 위하여, 첫째로, 중앙 처리 장치로 전송될 디지털 데이터를 대표하는 신호와, 둘째로, 상기 디지털 데이터가 나온 자동차 바퀴를 식별하기 위해 중앙 처리 장치가 이용하는 위치 신호를 전송하며, 상기 방법은 상기 위치 신호의 방출 전력이 상기 데이터 전송 신호의 방출 전력보다 낮고, 및/또는 자동차의 속도가 높으면 높을수록, 위치 신호의 지속 기간이 더 짧아지도록, 상기 위치 신호의 지속 기간이 조절되는 것을 특징으로 한다.
이 해결책에 의하면, 데이터 교환 신호의 방출 전력이 유지되고, 최고의 품질을 가진 링크에 의해 데이터가 계속 전송되기 때문에, 신호 전송을 위해 사용되는 에너지가 데이터 교환의 품질에 악영향을 주지 않고 감소된다.
또한, 본 발명은 위에서 규정한 바와 같은 방법을 제공하며, 상기 위치 신호는 데이터 전송 신호의 진폭보다 더 작은 진폭을 갖는다.
또한, 본 발명은 위에서 규정한 바와 같은 방법에 관한 것으로, 상기 위치 신호는 데이터 전송 신호를 형성하는 펄스의 지속 기간보다 더 짧은 지속 기간을 가진 펄스로 구성된다.
또한, 본 발명은 위에서 규정한 바와 같은 방법에 관한 것으로, 상기 위치 신호의 지속 기간은 상기 센서에서 이루어지는 바퀴의 회전 속도의 평가에 기초하여 조절된다.
또한, 본 발명은 위에서 규정한 바와 같은 방법에 관한 것으로, 상기 바퀴의 회전 속도의 평가는 상기 센서에 통합된 가속도계로부터 나온 데이터의 주기성을 결정함으로써 이루어진다.
도 1은 센서와 중앙 처리 장치 사이에서 전송되는 디지털 데이터의 디지털 데이터 신호의 컨텐츠를 도시한 도면이고,
도 2는 센서와 중앙 처리 장치 사이에서 전송되는 위치 신호가 후속하는 디지털 데이터 신호를 포함한 식별 신호의 컨텐츠를 도시한 도면이며,
도 3은 위치 신호의 방출이 후속하고, 센서의 식별 번호와 같은 다른 디지털 데이터의 전송이 후속하는 압력과 같은 디지털 데이터의 전송을 포함한 전체 전송에서, 상기 센서에 의해 전송되는 신호의 진폭이 시간에 따라 어떻게 변하는지를 나타낸 그래프이고,
도 4는 자동차가 저속으로 운행할 때 위치 신호의 지속 기간을 도시한 도면이며,
도 5는 자동차가 고속으로 운행할 때 위치 신호의 지속 기간을 도시한 도면이다.
본 발명의 기본적인 아이디어는 위치 신호의 특성으로부터 데이터 전송 신호의 특성을 무연관화(decorrelate)하는 것이다. 이 해결책은 바퀴 속도의 설정에 해롭지 않게 위치 신호의 전력을 감소시킬 수 있도록 할 수 있으며, 데이터 전송의 충분한 신뢰도를 보장하도록 데이터 전송 신호의 높은 방출 전력을 유지하도록 할 수 있다.
신호 방출 단계에서 센서에 의해 소비되는 에너지가, 단지 위치 신호의 방출 전력을 감소시킴으로써, 및/또는 전송 도중 자동차의 실제 속도의 함수로서 위치 신호의 지속 기간을 조절함으로써, 얻어진다.
참조번호 1로 표시하여 도 1에 도식적으로 나타낸 데이터 신호는 일련의 2진수를 포함하며, 이는 이 예에서 프리앰블(preamble)(1a), 동기 워드(1b), 전송되는 데이터(1c)를 대표하는 워드 및 엔드 비트(end bit)(1d)를 포함한다.
도면에 도시된 예에서, 프리앰블은 24비트 내지 904비트 범위의 길이를 갖고, 동기 워드는 0.624 ms의 지속 기간 동안 전송되며, 데이터 워드는 49비트의 길이를 갖는다.
센서에 의해 전송되는 식별 신호가 참조번호 2로 표시하여 도 2에 도시되어 있으며, 이는, 첫째로, 참조번호 3으로 표시된 데이터 신호와, 둘째로, 참조번호 4로 표시된 위치 신호를 포함한다. 상기 데이터 신호(3)는 데이터 신호(1)와 동일한 유형 또는 포맷으로 된 컨텐츠를 가지며, 이 또한 프리앰블(3a), 동기 워드(3b), 전송되는 디지털 데이터(3c)를 대표하는 워드 및 파이널 비트(final bit)(3d)를 포함한다.
상기 디지털 데이터 신호(1)는, 예컨대, 센서에 의해 측정된 압력 및 온도를 대표하는 디지털 데이터를 전송하기 위해 사용되는 반면, 상기 디지털 데이터 신호(3)는, 예컨대, 센서의 식별 번호를 전송하기 위해 식별 신호(2)에 통합된다.
본원의 서두에서 설명한 바와 같이, 상기 위치 신호(4)는 당해 신호를 전송하는 센서를 가진 바퀴를 식별하기 위해 자동차의 중앙 처리 장치에 의해 사용된다. 도면에 도시된 예에서, 위치 신호의 방출은 294 ms의 지속 기간 동안 연장되며, 상기 위치 신호는, 예컨대, 정기적인 간격으로 전송되는 일련의 펄스로 구성된다.
따라서, 상기 중앙 처리 장치에 의한 식별 신호(2)의 이용은, 당해 중앙 처리 장치가, 첫째로, 센서의 식별 번호를 결정하고, 둘째로, 센서가 장착된 바퀴(전방 좌측, 전방 우측, 후방 좌측, 후방 우측)를 식별할 수 있도록 한다.
상기 센서에 통합된 주요 또는 보조 배터리의 수명은 도 3에 도시된 바와 같이 디지털 데이터 전송 신호(1 또는 3)의 전력에 대하여 위치 신호(4)의 전력을 감소시킴으로써 증가하게 된다.
바퀴의 회전 속도에 대한 예측 견실성을 저해하지 않고, 위치 신호의 전력이 감소될 수 있을 것으로 보이는데, 그 이유는 이러한 예측이 중앙 처리 장치에 의해 통계적으로 이루어지기 때문이다. 즉, 센서에 의해 전송되는 위치 신호의 특정 비트 또는 펄스가 중앙 처리 장치에 의해 수신되지 않으면, 이는 일반적으로 상기 중앙 처리 장치에 의한 바퀴 속도의 예측에 어떠한 영향도 미치지 않는다.
데이터 전송이 더 높은 레벨의 전송 품질을 필요로 하는 한, 데이터 프로세싱 신호(1 및 3)의 전력은 공칭 레벨로 유지되며, 1비트 또는 1펄스의 손실은 전송된 데이터 전체의 무결성을 위태롭게 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 위치 신호(4)의 전력을 감소시키면, 위치 신호를 전송하기 위해 사용되는 에너지가 감소하는 결과로 이어지며, 따라서, 센서로부터 중앙 처리 장치로 각각의 전송에 필요한 에너지가 감소하게 된다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서로부터 중앙 처리 장치로의 전송은, 제 1 단계에서, 압력 및 온도와 같이 측정된 값을 포함한 데이터 신호(1)와, 제 2 단계에서, 식별 신호(2)를 포함하며, 상기 식별 신호는, 제 1 단계에서, 센서의 식별 번호를 포함하는 데이터 신호와, 제 2 단계에서, 상기 중앙 처리 장치가 측정값과 관련된 바퀴를 결정할 수 있도록 하는 위치 신호를 포함한다.
도 3에 도시된 예에서, 위치 신호(4)의 방출 전력은 상기 신호가 포함하고 있는 각각의 펄스의 진폭을 제한함으로써 감소된다.
또한, 상기 펄스의 진폭 감소에 부가하여 또는 그 대안으로서, 상기 위치 신호가 포함하고 있는 각각의 펄스의 지속 기간을 감소시킴으로써, 위치 신호(4)의 전력을 감소시키는 것도 가능하다.
상기 위치 신호를 전송하기 위해 필요한 에너지의 감소는, 자동차의 속도의 함수로서 상기 위치 신호의 방출 지속 기간을 조절함으로써, 이루어질 수도 있다.
그 센서에 의해 전송되는 위치 신호에 기초하여 바퀴의 속도를 예측하기 위한 알고리즘은 그 신호의 포락선의 주기성 또는 그 위상 변위의 주기성, 및 바퀴의 회전 주기에 대응하는 문제의 주기를 찾는다.
그 결과, 문제의 주기가 길면 길수록, 그 알고리즘에 필요한 위치 신호의 지속 기간은 더 길다. 실제로, 위치 신호의 방출 지속 기간은 공지의 시스템에서 일정하며, 그 일정한 지속 기간은 자동차의 최소 속도를 좌우하고, 그 아래의 바퀴 속도는 충분한 정확도로 예측될 수 없다.
본 발명에 따르면, 자동차 속도의 함수로서 위치 신호의 방출 지속 기간을 조절하는 것은 신호를 발생시키기 위해 센서에 의해 사용되는 에너지를 전체적으로 감소시키는 다른 해결책이 된다. 이 다른 해결책은 그 자체로서 또는 위치 신호의 전력을 줄이는 것과 조합하여 실시될 수 있다.
이 해결책에서, 센서에 구비된 전자 가속도계를 사용함으로써, 센서는 당해 센서가 장착되어 있는 바퀴의 회전 속도를 대략적으로 평가한다. 그 다음, 상기 회전 속도의 대략적인 평가에 기초하여, 위치 신호의 전송 지속 기간이 상기 센서에서 계산된다.
상기 회전 속도의 대략적인 평가는, 바퀴의 회전 주기에 대응하는 대략적인 주기성의 변화를 찾기 위해 특정 시간 간격 동안 전자 가속도계의 로컬 기준 프레임에 대한 중력 방향의 변화를 대략적으로 분석함으로써, 상기 센서에서 실시된다.
더 일반적으로, 상기 바퀴의 회전 속도의 대략적인 평가는, 당해 센서가 포함하고 있는 가속도계 부품에 의해 전달되는 데이터에서 주기성을 찾을 때, 상기 센서에서 실시된다.
자동차의 속도가 높으면 높을수록, 센서에 의해 전송되는 위치 신호의 전송 지속 기간은 더 짧으며, 그 지속 기간은 상기 센서에서 계산된다. 예를 들면, 도 4는 자동차의 속도가 낮으며, 그에 따라 위치 신호(4)가 긴 지속 기간을 가진 상황에 대응하는 식별 신호(2)를 나타내고 있다. 역으로, 도 5는 자동차의 속도가 높고, 그에 따라 위치 신호가 훨씬 더 짧은 지속 기간을 가진 상황에 대응하는 식별 신호(2)를 나타내고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서는 측정된 압력 및/또는 측정된 온도를 포함한 데이터 신호(1)를 전송하며, 그 다음, 첫째로, 상기 센서를 식별하기 위한 식별 번호를 포함한 데이터 신호(3)와, 이에 후속하여, 상기 속도의 대략적인 평가에 기초하여 미리 계산된 지속 기간 동안 전송되는 위치 신호(4)를 포함한 식별 신호(2)를 전송한다.
따라서, 이 해결책에 의하면, 자동차가 고속일 때도 위치 신호(4)의 지속 기간이 현저히 감소되며, 이에 따라, 방출 단계 동안 센서에 의해 소비되는 에너지도 그에 상당하여 감소되는 결과로 이어진다.
또한, 이 해결책은 방출 지속 기간을 현저히 증가시킬 수 있도록 함으로써, 자동차의 속도가 매우 낮을 때, 즉, 예컨대, 30㎞/h 미만일 때를 포함하여, 중앙 처리 장치에 의해 수신된 위치 신호에 기초하여 바퀴의 속도가 예측될 수 있다.
실용적인 면에서, 전송 도중 자동차의 실제 속도의 함수로서 방출 지속 기간을 이와 같이 조절하는 것은, 자동차가 공사 구간 또는 교통 체증 구간에서, 즉, 저속으로 주행하는 경우를 포함하여, 압력 검출 시스템이 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.
일반적으로, 전술한 예에서, 상기 센서가 데이터 신호에 후속하여 식별 신호를 연속적으로 전송하고 있으나, 이 두 가지 전송은 필수적으로 상호연관되지 않으며, 역으로, 이들이 시간에 따라 완전히 독립적으로 발생될 수 있음을 유의하여야 한다. 따라서, 식별 신호들이 압력 및 온도 데이터보다 훨씬 적은 빈도로 전송될 수 있다.

Claims (5)

  1. 자동차의 바퀴에 장착된 압력 센서와 상기 자동차에 설치된 중앙 처리 장치 사이에서 무선 신호에 의해 무선 방식으로 정보를 전송하는 방법으로서,
    상기 센서는, 중앙 처리 장치의 주의를 끌기 위하여, 첫째로, 중앙 처리 장치로 전송될 디지털 데이터를 대표하는 신호(1,3)와, 둘째로, 상기 디지털 데이터가 나온 자동차 바퀴를 식별하기 위해 중앙 처리 장치에 의해 이용되는 위치 신호(4)를 전송하는, 정보 전송 방법에 있어서,
    상기 위치 신호(4)의 방출 전력이 상기 데이터 전송 신호(1,3)의 방출 전력보다 낮고, 및/또는 자동차의 속도가 높으면 높을수록, 위치 신호의 지속 기간이 더 짧아지도록, 상기 위치 신호(4)의 지속 기간이 조절되는 것을 특징으로 하는,
    정보 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 신호(4)는 데이터 전송 신호(1,3)의 진폭보다 더 작은 진폭을 갖는,
    정보 전송 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 신호(4)는 데이터 전송 신호(1,3)를 형성하는 펄스의 지속 기간보다 더 짧은 지속 기간을 가진 펄스로 구성된,
    정보 전송 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 신호(4)의 지속 기간은 상기 센서에서 이루어지는 바퀴의 회전 속도의 평가에 기초하여 조절되는,
    정보 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바퀴의 회전 속도의 평가는 상기 센서에 통합된 가속도계로부터 나온 데이터의 주기성을 결정함으로써 이루어지는,
    정보 전송 방법.
KR1020127018199A 2010-01-15 2011-01-14 자동차의 중앙 처리 장치와 타이어 압력 센서 사이의 신호 교환 방법 KR101386659B1 (ko)

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