JP5577413B2 - 自動車におけるタイヤ圧センサーと中央処理装置の間で信号を交換するための方法 - Google Patents

Description

発明は、自動車の車輪に載置された圧力および／または温度センサーと前記自動車に装備された中央処理装置の間で情報を交換する方法に関する。

自動車のタイヤの圧力を監視するためのシステムは、車両の各車輪に載置された圧力および／または温度センサーと、無線リンクによって各センサーから来るデータを収集する中央処理装置からなる。そのようなシステムは、特に、タイヤの圧力が異常に低い時にいつでも車両のドライバーに知らせることを可能とする。

実際には、各センサーは、圧力および／または温度プローブと、無線信号送信機とパワーサプライバッテリーからなる。圧力および温度データはよって、各センサーによって送信され、前記中央処理装置によって収集される。

その目的のために、各センサーは、その中にそれが載置されているところの車輪が回転しているかどうかを決定するための手段が設けられている。それらの手段は、それに特有の参照フレームに対する重力の方向を定期的に評価し、それにより重力の方向がセンサーの参照フレームに対して変動する時に車輪が回転しており、もし前記方向が一定であればそれは回転していない、と決定することを可能とする、マイクロ電気機械的システム（ＭＥＭＳ）コンポーネント型の電子的加速度計からなっていても良い。

よって、一般に、各センサーは、その中にそれが載置されているところの車輪が回転している間は圧力および／または温度データを送信し、それが車輪は静止していると評価した時はいつでもいかなるそのようなデータも送信しない。それは、センサーの電気消費をその寿命を通して顕著に制限することを可能とする。

センサーが信号を送信している時、前記信号は、第一に、測定された圧力および測定された温度のようなデジタルデータを送信するためのデジタルデータ送信信号と、第二に、そのデジタルデータを送信しているセンサーがその中に載置されているところの車輪を識別するために中央処理装置によって使われる「位置」信号と、からなる。例えば、位置信号は、予め決められた一定の間隔で送信されたパルスの列から作られている。

実際上は、中央処理装置は、小さいがリアルな程度に一つの車輪から別のもので顕著に異なるそれらの回転の速度に基づいて、車輪を識別する。それらの速度の違いは、特に、左車輪と右車輪の間の道路表面の状態の違いと、車輪アラインメントまたは「トラッキング」欠陥と、車輪の回転の速度に違いを必然的に生じるそのタイプのその他のパラメータと、による。

実際には、位置信号に基づいて、中央処理装置は、信号を生成したセンサーを搬送している車輪の回転の速度の正確な推定値を確立する。推定値はそれから、車両に装備されているアンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）のような独立したシステムによって並行して確立され更新された各車輪の速度の測定値と比較される。

最後に、中央処理装置は、そこから位置信号が来ているところの車輪は、位置信号に基づいて正確に推定された速度に最も近い、独立したシステムによって測定された速度を有する車輪である、と決定する。

位置信号に基づいた車輪の速度の正確な推定は、例えば、特許出願FR 2 833 523に記載された通りに、即ち、中央処理装置によって受信された位置信号のエンベロープ曲線で前記エンベロープ曲線の周期が車輪の回転の周波数に対応するものについての周期性を同定するアルゴリズムで、達成される。

位置信号に基づいて車輪の速度を正確に推定するための別の解決策は、特許出願FR 2 844 748に与えられており、その解決策はその信号の位相シフトに基づいている。

実際には、十分に信頼性のある情報送信を得るためにセンサーは比較的高いパワーを有する信号を送信しなければならないようであり、それはそのようなセンサーに装備されているバッテリーの寿命を顕著に制限する。

センサーの寿命を増加することを可能とする解決策の一つは、無線送信条件を改善するようなやり方でそれを配置することによって中央処理装置に接続された追加のアンテナを加えることからなる。それは、センサーによって生成された信号の放出パワーを削減し、それによりそのようなセンサーの一次的または二次的バッテリーの寿命を増加することを可能とする。

残念ながら、追加のアンテナを加えることが、余分な装備コストと余分な一体化コストを招き、それらのコストは圧力監視システムを実装することをやめさせるのに十分である。

発明の目的は、センサーに装備されたバッテリーの寿命を増加することを可能とする解決策を提案することである。

このために、発明は、自動車の車輪に装備された圧力センサーと前記自動車に装備された中央処理装置の間で無線信号によって無線のやり方で情報を送信する方法であって、その方法においてセンサーは、中央処理装置の注意を引くために、中央処理装置に転送されるべきデジタルデータを表す信号（１、３）を第一に送信し、そこからデジタルデータが来ているところの車輪を識別するために中央処理装置によって使われる位置信号（４）を第二に送信し、前記方法は、位置信号（３）の放出パワーがデータ送信信号（１、３）の放出パワーよりも低いこと、および／または車両の速度が高ければ高いほど位置信号の持続時間がより短くなるようなやり方で位置信号（４）の持続時間が調節されていることを特徴とする、方法を提供する。

この解決策では、データ交換信号については放出パワーが維持され、最適な品質を有するリンクによってデータが送信され続けるので、信号を送信するために使われたエネルギーが、データ交換の品質に悪影響を与えること無く削減される。

発明はまた、位置信号が、データ送信信号の振幅よりも小さい振幅を有する、上に規定された方法を提供する。

発明はまた、位置信号が、データ送信信号を形成しているパルスの持続時間よりも短い持続時間を有するパルスで作られている、上に規定された方法に関する。

発明はまた、位置信号の持続時間が、センサーにおいてなされた車輪の回転の速度の評価に基づいて調節されている、上に規定された方法に関する。

発明はまた、車輪の回転の速度の評価が、センサー中に一体化された加速度計から来ているデータの周期性を決定することによってなされる、上に規定された方法に関する。

図１は、センサーと中央処理装置の間で転送されたデジタルデータのためのデジタルデータ信号の内容を表している図である。 図２は、センサーと中央処理装置の間で転送される、位置信号によって続かれたデジタルデータ信号を含んだ識別信号の内容を表している図である。 図３は、センサーの識別番号のようなその他のデジタルデータの送信によって続かれ、位置信号の放出によって続かれた、圧力のようなデジタルデータの送信を含んだ送信全体のために、センサーによって送信された信号について振幅がどのように時間に渡って変動するかを示しているグラフである。 図４は、車両が低速度で移動している間の位置信号の持続時間を表している図である。 図５は、車両が高速度で移動している間の位置信号の持続時間を表している図である。

発明の基本的アイデアは、データ送信信号の特性を位置信号の特性から相関を失わせることである。この解決策は、位置信号のパワーを削減することを可能とし、それは車輪の速度を推定するのに有害ではなく、データ送信のために満足できる信頼性を保証するようなやり方でデータ送信信号についてより高い放出パワーを維持することを可能とする。

信号放出ステージ中にセンサーによって消費されるエネルギーはよって、位置信号の放出パワーのみを削減することによって、および／または送信中の車両の実際の速度の関数として位置信号の持続時間を調節することによって、得られる。

図１に図式的に表され、そこでは１として参照されるデータ信号は、この例ではプリアンブル１ａ、同期ワード１ｂ、転送されたデータを表すワード１ｃ、および１ｄとして参照されるエンドビットを含む、２値ワードの連なりからなる。

図に示された例では、プリアンブルは２４ビットから９０４ビットの範囲内にある長さを有し、同期ワードは０．６２４ミリ秒の持続時間に渡って送信され、データワードは４９ビットの長さを有する。

図２に表された信号であり、そこでは２として参照されている、センサーから送信された識別信号は、第一に３として参照されたデータ信号と、第二に４として参照された位置信号と、からなる。データ信号３は、データ信号１と同じタイプまたはフォーマットの内容を有し、それもまたプリアンブル３ａ、同期ワード３ｂ、転送されたデジタルデータを表すワード３ｃ、および３ｄとして参照される最終ビットからなる。

デジタルデータ信号１は、例えば、センサーによって測定された温度および圧力を表すデジタルデータを転送するために使われる一方、デジタルデータ信号３は、例えばセンサーの識別番号を転送するように、識別信号２中に一体化されている。

本特許出願の導入部で説明した通り、位置信号４は、前記信号を送信しているセンサーを搬送している車輪を識別するために車両の中央処理装置によって使われる。図に示された例では、位置信号の放出は２９４ミリ秒の持続時間に渡って延びており、前記位置信号は、例えば、一定の間隔で送信されたパルスの列から作られている。

よって、それが受信する識別信号２の中央処理装置による使用は、前記中央処理装置が、第一にセンサーの識別番号を決定すること、第二にその中にセンサーが載置されているところの車輪（左フロント、右フロント、左リア、右リア）を識別すること、を可能とする。

センサー中に一体化された一次的または二次的バッテリーの寿命は、図３に示されるように、デジタルデータ転送信号１または３のパワーに対して位置信号４のパワーを削減することによって増加される。

この推定が中央処理装置によって統計的に行われるという事実により、位置信号のパワーは、車輪の回転の速度の推定の強健性を削減することなく、削減されることができるようである。言い換えると、もしセンサーによって送信された位置信号の或るビットまたはパルスが中央処理装置によって受信されなくても、それは通常前記中央処理装置による車輪の速度の推定にいかなる影響ももたない。

データ処理信号１および３のパワーは、データ送信がより高いレベルの送信品質を要求する限りは、通常のレベルにおいて維持され、１ビットまたは１パルスの損失は、送信されたデータのセット全体の完全性を危うくする。

より特定には、図３に示されるように、センサーから中央処理装置への送信は、第一のステージにおいて、圧力および温度のような測定された値を含んだデータ信号１と、第二のステージにおいて、識別信号２からなり、識別信号２は、第一のステージにおいて、センサーの識別番号を含んだデータ信号と、第二のステージにおいて、測定値がそれと関連付けられているところの車輪を決定することを中央処理装置に可能とする位置信号からなる。

図３に示された例では、位置信号４の放出パワーは、前記信号が含む各パルスの振幅を制限することによって削減される。

前記パルスの振幅における削減に加えてかまたはそれと代替的に、前記位置信号が含む各パルスの持続時間を削減することによって位置信号４のパワーを削減することも可能である。

位置信号を送信するために必要なエネルギーにおける削減はまた、車両の速度の関数として、前記位置信号の放出の持続時間を調節することによって得られても良い。

車輪のセンサーによって送信された位置信号に基づいて車輪の速度を推定するためのアルゴリズムは、そのような信号のエンベロープまたはその位相シフトの周期性を探し、問われている周期は、車輪の回転の周期に対応する。

結果として、問われている周期が長ければ長いほど、そのようなアルゴリズムのためにより長い位置信号の持続時間が必要となる。実際には、位置信号の放出の持続時間は、既知のシステムでは一定であり、その一定の持続時間が、それより下では車輪の速度が十分に正確に推定できない車両の最小速度を条件付けする。

発明に従って、車両の速度の関数としての位置信号の放出の持続時間の調節は、信号を生成するためのセンサーによって使われるエネルギーにおける全体的削減を達成するための別の解決策をなす。このもう１つの解決策は、それ自体でかまたは位置信号のパワーを削減することとの組み合わせで実装されても良い。

この解決策では、それに設けられている電子的加速度計を使うことによって、センサーは、その中にそれが載置されているところの車輪の回転の速度を粗く評価する。位置信号の送信の持続時間がそれから、回転の速度の粗い評価に基づいてセンサー中で算出される。

回転の速度の粗い評価は、或る時間間隔の間、電子的加速度計のローカル参照フレームに対する重力の方向における変動を粗く分析することによって、車輪の回転の周期に対応することになる近似的な周期性を前記変動中に探すようにして、センサーにおいて行われる。

より一般的には、車輪の回転の速度の粗い評価は、センサーが含む加速度計コンポーネントによって配送されたデータ中に周期性を探しながら、センサーにおいて行われる。

車両の速度が速ければ速いほど、その間位置信号がセンサーによって送信される送信持続時間がより短くなり、その持続時間はセンサーにおいて算出される。例として、図４は、車両の速度が低いので位置信号４が長い持続時間を有するような状況に対応する識別信号２を示す。逆に、図５は、車両の速度が高いので位置信号がはるかに短い持続時間を有するような状況に対応する識別信号２を示す。

図３に示されるように、センサーはそれから、測定された圧力および／または測定された温度を含んだデータ信号１を送信し、それからセンサーを識別するための識別番号を含んだデータ信号３を第一に含み、速度の粗い評価に基づいて以前に算出された持続時間の間送信された位置信号４によって続かれる、識別信号２を送信する。

よって、この解決策により、車両が高い速度を有する時にはいつでも、位置信号４の持続時間が顕著に削減され、それにより放出ステージ中にセンサーによって消費されるエネルギーにおける対応する削減に結果としてなる。

加えて、この解決策は、車両の速度が非常に低い、即ち例えば３０キロメーター毎時（ｋｍ／ｈ）より少ない時を含んで、中央処理装置によって受信された位置信号に基づいて車輪の速度が推定されることができるように、放出持続時間を顕著に増加することを可能とする。

実際上は、送信中の車両の実際の速度の関数としての放出持続時間におけるこの調節は、渋滞しつつあるエリア中、交通渋滞中を走行している、即ち低速度にある、車両中を含んで、圧力検出システムが正常に動作することを許容する。

一般に、上記の例では、センサーは識別信号によって続かれたデータ信号を順次送信するが、これらの２つの送信は必ずしも相関している必要はなく、逆に、それらは時間に渡って完全に独立に行われることができることに注意すべきである。よって、識別信号は、圧力および温度データよりもはるかに少なく頻繁に送信されることができる。

Claims (5)

1. 自動車の車輪に装備された圧力センサーと前記自動車に装備された中央処理装置の間で無線信号によって無線のやり方で情報を送信する方法であって、その方法においてセンサーは、中央処理装置に、中央処理装置に転送されるべきデジタルデータを表す信号（１、３）を第一に送信し、そこからデジタルデータが来ているところの車輪を識別するために中央処理装置によって使われる位置信号（４）を第二に送信し、前記方法は、位置信号（３）の放出パワーがデータ送信信号（１、３）の放出パワーよりも低いこと、および／または車両の速度が高ければ高いほど位置信号の持続時間がより短くなるようなやり方で位置信号（４）の持続時間が調節されていることを特徴とする、方法。
2. 位置信号（４）が、データ送信信号（１、３）の振幅よりも小さい振幅を有する、請求項１による方法。
3. 位置信号（４）が、データ送信信号（１、３）を形成しているパルスの持続時間よりも短い持続時間を有するパルスで作られている、請求項１または２による方法。
4. 位置信号（４）の持続時間が、センサーにおいてなされた車輪の回転の速度の評価に基づいて調節されている、請求項１から３のいずれか１つによる方法。
5. 車輪の回転の速度の評価が、センサー中に含まれた加速度計から来ているデータ中の周期性を決定することによってなされる、請求項４による方法。

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