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技术领域

本发明涉及一种胎压监测系统(TirePressureMonitoringSystems， TPMS)、一种轮胎、一种车辆以及一种操作TPMS的方法。

背景技术

驾驶具有正确地充气的轮胎的车辆可以显著地减少燃料消耗和道 路安全风险。实际上，充气不足的轮胎更易于受到应力损坏、具有较少 横向牵引力、具有较短胎面寿命且更易受到爆胎、爆裂的损坏。此外， 充气不足的轮胎可能会增大车辆停止所需的距离，尤其是在表面潮湿的 情况下。为了解决这一问题，全世界几国政府已经推出在车辆中安装胎 压监测系统(TPMS)的强制标准。实际上通过TPMS，当轮胎明显充气 不足时会通知车辆的驾驶员。TPMS还必需在所谓的漏气保用轮胎的空 气压力损耗的情况下向驾驶员发出警告，漏气保用轮胎被设计成在由于 刺破或类似情况下发生未充气或充气不足时能够安全地驾驶。直接 TPMS被配置成直接在轮胎内部测量空气压力。为此，TPMS需要位于 轮胎中，通常附接到轮胎的充气阀。TPMS随后例如经由射频将与压力 测量成比例的信号发射到中央接收器，该中央接收器通常安装在车辆的 仪表盘下面。最后，在操作中的中央接收器将接收信号、对信号进行解 码、分析信号并且将压力信息发送到车辆的驾驶员可观看的显示器(例 如，LCD显示器)。

在直接TPMS的某些实施方案中，存在于TPMS与中央接收器之间 的链路仅仅是单向的。由于上述TPMS标准规定来自轮胎的压力信息必 须是在车辆移动时测量的，所以这可能存在问题。因此，在单向链路的 情况下，例如中央接收器无法告知TPMS车辆在移动。因此在此情况下， TPMS必须通过其本身确定车辆在移动。这就是直接TPMS除压力传感 器之外还通常包括加速器传感器的原因。在这种配置中，除确定胎压所 需的程序代码之外，TPMS开发人员还必须写入程序代码以通过验证加 速器传感器在不同时间点的状态来确定移动。TPMS程序代码开发是相 当有挑战性的，这是因为每个TPMS操作(例如，胎压或加速度确定) 必须具有可能的最低电力消耗，这是由于直接TPMS具有它们自身独立 的电源(例如，电池)，该电源在TPMS一旦安装在轮胎中之后将无法 更换。因此，为了满足使用寿命需要，在可能时需要减少TPMS的高耗 电操作。

发明内容

如所附权利要求书中所描述，本发明提供一种胎压监测系统(Tire PressureMonitoringSystems，TPMS)、一种用于机动车辆的轮胎、一种 车辆以及一种提供车辆的轮胎的非连续胎压监测的方法，该车辆例如是 汽车。在从属权利要求中阐述了本发明的特定实施例。将通过下文中所 描述的实施例明白并且参考这些实施例阐明本发明的这些以及其它方 面。

附图说明

将仅借助于实例参考图式描述所提出的解决方案的另外的细节、 方面和实施例。在图式中，相同参考数字用于表示相同或功能上类似的 元件。为简单和清楚起见示出图中的元件，并且这些元件未必按比例绘 制。

图1是现有技术胎压监测系统(TPMS)的示意图。

图2是操作图1的TPMS的处理单元的现有技术过程的示意性流程 图。

图3-3A是根据本申请的实施例的TPMS的示意图。

图4是根据本申请的实施例操作TPMS的处理单元的方法的示意性 流程图。

具体实施方式

因为所提出的解决方案的所示出的实施例可能大部分由本领域的 技术人员已知的电子组件和电路组成，所以对细节的说明的程度仅限于 被视作了解和理解本申请的基础概念所必需的程度，以便不会混淆或扰 乱本申请的教示。

参考图1，其中图解示出了现有技术胎压监测系统(TPMS)100， 胎压监测系统100包括：

-处理单元110，该处理单元110具有第一操作模式和第二操作模 式；

-加速测量单元120，该加速测量单元120耦接到处理单元110；

-压力测量单元130，该压力测量单元130耦接到处理单元；

-发射单元140，该发射单元140耦接到处理单元；以及，

-电力供应单元150，该电力供应单元150用于将电力供应到处理 单元110、加速测量单元120、压力测量单元130和发射单元140。

现有技术的TPMS100，且更具体地说处理单元110，如图2的过程 中所示的工作。具体来说，在步骤S210中处理单元110进入第一操作 模式，其中经历处理单元110的最大电力消耗。之所以经历此类高电力 消耗，是由于通过处理单元110执行程序代码仅可在以第一操作模式操 作时执行。在步骤S220中，通过处理单元110执行程序代码并且向加 速测量单元120请求轮胎加速度测量。在步骤S230中，在轮胎加速度 测量进行的同时处理单元110离开第一操作模式并且进入第二操作模式 (步骤S240)，其中没有程序代码可以通过处理单元110来执行，并且 其中与第一操作模式相比电力消耗减少。稍后，在步骤S250中，当加 速度测量完成时，加速度测量被提供到处理单元110，并且处理单元 110离开第二操作模式以进入第一操作模式。在进入第一操作模式之 后，处理单元110执行程序代码以基于加速度测量确定轮胎移动(步骤 S260)。另外，一旦轮胎移动已经得到肯定的确认，则通过处理单元 110执行程序代码以请求压力测量单元130进行胎压测量。然而，当轮 胎移动未得到肯定的确认(即，车辆未移动)时，从步骤S220到步骤 S260的整个过程再次从头开始直至轮胎移动得到确认。最后，一旦已 经获得胎压测量，则通过发射单元140将对应的信息发送到中央接收 器。

可以看出，处理单元110必须周期性唤醒以便执行验证轮胎移动的 程序代码(即，步骤S220到步骤S260)。这通常意味着在处理单元110 请求一系列加速度测量且接着执行轮胎移动确定的同时将在TPMS100 中周期性地观察到电流峰值。将连续地观察到上述电流峰值直至轮胎移 动通过程序代码得到肯定的评估。现有技术实施方案的另一缺点在于处 理单元110中的嵌入式存储器空间(例如，RAM存储器、快闪存储器) 的使用，嵌入式存储器空间的使用是极其有限的并且是用于存储待执行 的程序代码。

因此，本申请的一个目标是提供TPMS300，该TPMS300以减少 的电力消耗和处理单元310中的减少的程序代码占用面积执行轮胎的周 期性运动检测确定。根据本申请，这可以通过限制唤醒处理单元310的 重复需要而实现。也就是说，处理单元310通过软件执行以确定轮胎移 动的大部分重复任务可通过硬件来执行而无需频繁给处理单元310上 电。

参考图3，其中图解示出了根据本申请的一个实施例的胎压监测系 统(TPMS)300。TPMS300被适配成提供例如汽车或摩托车等车辆的 轮胎的非连续性胎压监测。本申请中使用的措辞“非连续性”用于区分 本申请的TPMS300与提供车辆停止和点火接通时的“连续性”监测的 其它TPMS。通过所提出的TPMS300，将仅在车辆被视为在移动时开始 监测。术语“非连续性”就是这样得来的。举例来说，特定非连续性 TPMS将直至车辆以高于例如40km/h的特定速度移动时才会监测胎 压。在图3的实例中，示出的TPMS300包括：

-处理单元，例如，微控制器单元(Micro-ControllerUnit，MCU) 310或处理器；

-计时单元，例如，计时器360；

-加速测量单元320；

-比较单元，例如，值比较器370或信号比较器；

-压力测量单元330；

-发射单元，例如，射频(radiofrequency，RF)发射器340；

-电力供应单元，例如，电池350，电力供应单元用于将电力供应 到处理单元310、计时单元360、加速测量单元320、比较单元370、压 力测量单元330和发射单元340。

在实施例的实例中，举例来说，计时单元360、加速测量单元 320、比较单元370、压力测量单元330和发射单元340可以实施为硬 件。在实施例的其它实例中，举例来说，处理单元110可实施为硬件、 软件或其任何组合。

如图所示，参考图3的实例：

-计时单元360可操作地耦接到处理单元110；

-加速测量单元320可操作地耦接到计时单元360；

-比较单元370可操作地耦接到处理单元310和加速测量单元 320；

-压力测量单元330可操作地耦接到处理单元310；以及

-发射单元340可操作地耦接到处理单元310。

在一个实施例中，处理单元310具有至少第一操作模式和第二操作 模式。然而，也可以构想出处理单元310有两种以上操作模式。举例来 说，可以使用三种操作模式，例如，全电力操作模式、中等电力操作模 式和电力节省操作模式。在图3的实例中，在第一操作模式中，处理单 元310经历最大电力消耗，这是因为仅在该模式的框架内可以实行处理 单元310对程序代码的执行。另一方面，第二操作模式中的电力消耗与 第一操作模式中的电力消耗相比减少了，并且没有程序代码可以通过处 理单元310来执行。因此，应该理解，第二操作模式与第一操作模式相 比消耗较少电力。在图3中，当以第一操作模式操作时，处理单元310 被适配成设置TPMS300的初始化参数。举例来说，处理单元可设置计 时单元360的操作时钟频率。在实例中，处理单元310可设置计时单元 360在0.1Hz的频率下操作，使得计时单元360被适配成每10秒执行给 定操作(即，1/0.1Hz)。实际上，图3的计时单元360被适配成在操作 时钟频率的速率下激活加速测量单元320。加速测量单元被适配成测量 至少一个方向上的与轮胎相关联的至少一个加速值。因此，基于上述实 例，可通过加速测量单元320每10秒执行至少一次加速度测量。本申请 的一个优势在于在设置计时单元360的操作时钟频率之后，处理单元 310被适配成离开第一操作模式并且进入第二操作模式。因此，相对于 上述实例并且与现有技术的教示相反，处理单元310将不会每10秒被唤 醒以向加速测量单元320请求加速度测量。实际上，在所提出的解决方 案中，计时单元360负责基于由处于第一操作模式中的处理单元310限 定的操作时钟频率周期性地触发加速测量单元320的激活。因此，通过 所提出的解决方案，与图1和图2的现有技术相比处理单元310在第二 操作模式中保持的时间将更长。因此，TPMS300的电力消耗将减少。 实际上，如稍后将看到的，本申请的处理单元仅在轮胎运动确定过程期 间进入第二操作模式一次。

再次参考图3，当以第一操作模式操作时，处理单元310另外被适 配成设置比较单元370的加速阈值。本申请的一个优势在于在设置比较 单元370的加速阈值之后，处理单元310被适配成离开第一操作模式并 且进入第二操作模式。如上文已经说明的，这将带来相同的电力消耗减 少。比较单元370被适配成比较加速值与加速阈值，并且当绝对加速值 大于加速阈值时产生第一触发信号且将第一触发信号引导到处理单元 310。举例来说，如果处理单元310将加速阈值设置成30km/h并且加速 测量单元320已经测量到25km/h的加速度，那么将不会产生第一触发 信号。在另一个实例中，如果处理单元310将加速阈值设置成30km/h 并且加速测量单元320已经测量到40km/h的加速度，那么将产生第一 触发信号。当然，在另一实施例中，可以将加速值与一个以上加速阈值 相比。举例来说，可以使用两个加速阈值，也就是说一个用于评估正值 加速度且一个用于评估负值加速度。本申请的另一优势在于在接收第一 触发信号之后，处理单元310被适配成离开第二操作模式并且进入第一 操作模式。因此如上文所指出，确定轮胎运动的整个过程的执行无需唤 醒处理单元310，即，无需离开第二操作模式且过度地消耗电力供应单 元350的电力以用于确定轮胎运动。实际上，当车辆停车时，处理单元 310仅在已经满足预定义标准(即，轮胎运动已经得到肯定的评估)时 被唤醒一次。稍后，一旦轮胎运动已经得到肯定的评估，则处理单元 310另外被适配成响应于第一触发信号激活压力测量单元330。压力测 量单元330被适配成测量与轮胎相关联的至少一个空气压力值。此外， 当以第一操作模式操作时，处理单元另外被配置成基于所测量的空气压 力值产生发射信号。最后，发射单元340被适配成将发射信号例如发射 到车辆的中央接收器。

现在参考图3A，TPMS300另外包括例如寄存器380或高速缓冲存 储器等存储器单元。如图所示存储器单元380可操作地耦接到处理单元 310、计时单元360和比较单元370。在此类配置中，处理单元310可以 在存储器单元380中存储计时单元360的操作时钟频率和比较单元370 的加速阈值。因此，计时单元360可另外被适配成从存储器单元380检 索所存储的操作时钟频率，并且比较单元370可另外被适配成从存储器 单元380检索所存储的加速阈值。在一个实施例中，存储器单元380可 另外可操作地耦接到加速测量单元320。因此，加速测量单元的加速度 测量信息可存储于存储器单元380中，这些加速度测量信息可以另外通 过在操作中的加速测量单元320进行检索。举例来说，应用在感测到的 加速值上的加速度单元320的滤波器特征可包括在加速度测量信息中。 并且，待执行的加速度测量的数目也可以包括在加速度测量信息中。

在实施例的实例中，压力测量单元330可另外可操作地耦接到比较 单元370。在此类配置中，比较单元370另外被适配成在绝对加速值大 于加速阈值时产生第二触发信号并且将第二触发信号引导到压力测量单 元330。稍后，压力测量单元330可另外被适配成：

-响应于第二触发信号被激活；以及，

-当压力测量已经完成时产生第三触发信号并且将第三触发信号 引导到处理单元310。

由于这种配置，比较单元370不再需要将第一触发信号发射到处理 单元310，使得比较单元370不再需要可操作地耦接到处理单元310。并 且，应指出，在此类配置中，处理单元310可另外被适配成响应于第三 触发信号离开第二操作模式并且进入第一模式。此类配置将甚至另外改 进处理单元310的总体消耗。实际上，在此实施例中，一旦轮胎运动已 经得到肯定的评估，比较单元370就自动触发压力测量单元330，使得 处理单元310不再需要执行程序代码以请求压力测量。

在实施例的另一实例中，处理单元310可另外被适配成设置计时单 元360的唤醒频率。举例来说，唤醒频率可如图3中所示直接地设置到 计时单元360或可如图3A中所示存储于存储器单元380中。在此实施 例中，计时单元360可另外被适配成在唤醒频率的速率下产生对处理单 元310的第四触发信号并且将第四触发信号引导到处理单元310。第四 信号可用于唤醒处理单元310。这样可能有利于验证在负责确定轮胎运 动的区块(例如，加速测量单元320和比较单元370)中是否正在遇到 问题。实际上，在本申请中，涉及轮胎运动确定的所有重复任务都是通 过可能发生故障的硬件块执行。唤醒频率的目标是在适当时刻唤醒处理 单元310，使得处理单元310可以验证上述块是否在正确地工作，其中 举例来说在给定周期期间处理单元310未接收到第一触发信号或第三触 发信号。举例来说，一旦处理单元310被计时单元360唤醒，则处理单 元310可执行诊断程序代码以确定例如加速测量单元320和/或比较单元 370是否在正确地工作。另外，在此实施例中，处理单元310可被适配 成：

-当已经设置唤醒频率时离开第一操作模式并且进入第二操作模 式；以及

-响应于第四触发信号离开第二操作模式并且进入第一操作模 式。

还要求一种用于例如汽车或摩托车等车辆的轮胎，该轮胎包括具有 阀杆的轮辋和本申请的TPMS300。在此类轮胎中，TPMS300安装在阀 杆的顶部上。在其它配置中，TPMS300可绑在轮辋的凹坑(dropwell) 中。在此情况下，TPMS300可直接与阀杆相对地安装在轮辋上。在其 它实施例中，TPMS300可放置在轮胎内部、放置在胎面后花纹处、借 助于某种化学粘合剂(例如，胶水)紧固。在另一实施例中，TPMS300 可嵌入在胎面之间，在轮胎深处。

还要求一种具有至少一个轮胎的汽车，该轮胎包括具有阀杆的轮 辋和本申请的TPMS300。

现在参考图4，其中图解示出了根据本申请的一个实施例操作 TPMS300的处理单元310的方法的示意性流程图。

在S410中，处理单元310进入第一操作模式，其中处理单元310 经历最大电力消耗。经历此类高电力消耗是由于通过处理单元310执行 程序代码可以仅在以第一操作模式进行操作时执行。在S420中，执行 程序代码以设置计时单元360的操作时钟频率和比较单元370的加速阈 值。如上文所解释，设置可以直接对计时单元360和比较单元370进行 或者设置可以存储于存储器单元380中以用于未来存取。稍后在S430 中，处理单元310离开第一操作模式并且进入第二操作模式，在第二操 作模式中没有程序代码可以通过处理单元310执行。在S440中，处理 单元310等待由硬件实现的轮胎移动检测。稍后，处理单元310可举例 来说被第一触发信号的接收或被第三触发信号的接收唤醒。在接收到第 一触发信号的情况下，处理单元310可执行程序代码以向压力测量单元 330请求胎压测量。最后，一旦已经获得胎压测量，则通过发射单元 340将对应的信息发送到中央接收器。

技术人员将理解，所提出的解决方案提供车辆的轮胎的高电力效率 的非连续性胎压监测，该车辆例如是汽车或摩托车。此解决方案的实现 是通过让处理单元310不再负责执行确定轮胎运动的相关重复操作。也 就是，提出通过消耗极少电力的硬件区块来执行此类操作。因此，在 TPMS的领域中最重要的因素，即处理单元310的消耗，得到大幅度的 减少，并且处理单元310可以用在其它任务中，因此最大化TPMS300 的效率。因此，TMPS300的总电力消耗减少，这是因为在轮胎运动确 定期间仅略微地使用处理单元310。所提出的解决方案也可能需要较少 程序译码，因为用于确定轮胎运动的大部分的组件是在需要极少程序或 不需要程序的硬件中实施。因此在非连续胎压监测中不再必需在处理单 元310级别处写入特定代码以确定轮胎运动。并且，应注意所提出的解 决方案是与现有技术的全凭软件的解决方案一样灵活的。实际上，通过 所提出的解决方案仍然可能改变TPMS300的行为，例如，通过设置不 同值的操作频率、加速阈值和加速度测量信息。这样，所提出的TPMS 可被适配成特定消费者的需要。

当然，上述优势是示例性的，并且这些或其它优势可通过所提出 的解决方案实现。另外，技术人员将理解并非全部的上述优势都必须通 过本文中描述的实施例实现。

本领域的技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅为说明性的， 且替代实施例可合并逻辑块或电路元件，或对各种逻辑块或电路元件强 加替代的功能的分解。因此，应理解，本文中描绘的架构仅仅是示例性 的，并且实际上可以实施能实现相同功能的许多其它架构。

装置的实现相同功能的任何布置是有效地“相关联的”，以便实现 所希望的功能。因此，本文中组合起来实现特定功能的任何两个装置可 被视为彼此“相关联的”，使得无论架构或中间装置如何都可以实现所 希望的功能。同样，如此相关联的任何两个装置也都可以被看作是“可 操作地连接”到彼此或“可操作地耦接”到彼此以实现所希望的功能。

此外，本领域的技术人员将认识到上述操作之间的边界仅仅是说 明性的。多个操作可以组合成单个操作，单个操作可以分布在另外的操 作中，并且操作可以至少部分在时间上重叠地执行。此外，替代实施例 可以包括特定操作的多个实例，且操作的次序可以在不同其它实施例中 改变。

另外举例来说，实例或其部分可实施为物理电路系统的软件或代 码表示或可转化成物理电路系统的逻辑表示，例如，在任何适当类型的 硬件描述语言中。

并且，所提出的解决方案不限于在非可编程硬件中实施的物理装 置或单元，而是还可以应用于能够通过根据适当的程序代码操作而执行 所希望的装置功能的可编程装置或单元中，例如，大型机、微型计算 机、服务器、工作站、个人计算机、笔记本、个人数字助理、电子游 戏、汽车和其它嵌入系统、蜂窝电话和各种其它无线装置，这些通常在 本申请中称为“计算机系统”。

然而，其它修改、变化和替代方案也是可能的。因此，说明书和 图式应在说明性意义上而非限制性意义上看待。

在权利要求书中，放在圆括号之间的任何附图标记将不被解释为 限制该权利要求。词语“包括”不排除除了权利要求中所列的那些元件 或操作之外的其它元件或操作的存在。此外，如本文中所使用，术语 “一”被定义为一个或一个以上。而且，权利要求书中例如“至少一个” 和“一个或多个”等介绍性短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一” 导入的另一权利要求要素将含有此导入的权利要求要素的任何特定权利 要求限于仅含有一个此要素的发明，甚至是在同一权利要求包含介绍性 短语“一个或多个”或“至少一个”和例如“一”等不定冠词时。对于 定冠词的使用也是如此。除非另有声明，否则例如“第一”和“第二” 等术语用以任意地区别此些术语所描述的元件。因此，这些术语不一定 意图指示此类元件的时间或其它优先级。在彼此不同的权利要求中叙述 某些措施这一单纯事实并不表示不能使用这些措施的组合来获得优势。