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技术领域

本发明涉及向车辆的移动车轮电子单元发射低频波的电子单元以及涉及在所述发射电子单元（在下文中称为“发射单元”）和接收车轮电子单元（在下文中称为“车轮单元”）之间传输低频信号的方法。

背景技术

车轮电子单元（称为“车轮单元”）目前具有将关于各种涉及车轮的参数、例如轮胎压力、轮胎内部的气体的温度或车轮温度、轮胎的轮迹、例如该印迹沿着车轮的平面的长度的情况通知集中式电子控制单元（在下文中称为“中央单元”）的功能。这些车轮单元13（参看图1）一般被装配到车辆10（参看图3）的每个车轮11上并且一般在轮胎内部靠着轮胎的胎面被固定，并且设置有以下装置，所述装置使得能够通过胎面的所引起的径向位移来记录在该胎面与地面S接触时的时刻以及当该胎面离开地面S时的时刻。这些装置例如是加速器或冲击传感器或相似的与车轮单元13相关的装置，所述装置例如在加速度计的情况下测量当其进入与地面S的接触以及离开该接触时的径向加速度的差异。

车轮单元13设置有至少一个压力传感器17（通常也设置有温度传感器），以及也包括（以非限制性方式）：

●微处理器，

●用于接收低频LF信号的天线15，

●用于发射射频RF信号的天线（未被表示出）（参看图3），以及

●给所有这些元件供以动力的电池（未被表示出）。

车轮单元13也可以包括如上面所引用的其它传感器，例如加速度计。

装配在车辆V上的中央单元12就其而言至少设置有：

●射频接收天线16（参看图3），

●具有微处理器的计算机，

并且该中央单元被电联接到四个低频发射电子单元20（参看图3），也就是说四个发射单元20。

该中央单元12由车辆V的电池供以动力。

发射单元20中的每个以固定的方式位于车辆V上接近车轮单元13。

每个发射单元20包括低频发射天线以及被电联接到所述发射天线的微控制器。发射单元20可以在某些情况下仅包括电联接到位于中央单元12中的计算机的低频发射天线。

以固定的频率，中央单元12控制低频LF询问信号经由发射单元向车轮单元13中的每个的顺序发送。

每个车轮单元13于是顺序地、一个接一个地向中央单元12传输射频RF信号（一般高频），以便该中央单元通知驾驶员任何异常的所测量的参数，以及也以便该中央单元12能够在与车轮11相关的轮胎的整个寿命期间定位车辆V上的每个车轮单元13的位置，并且即使车轮11的位置在车辆V上被改变也这样做。

在车轮11的转动过程中，以及在车轮11的一次旋转（revolution）期间，一般存在车轮单元13的轨迹的以下部分，在所述部分中车轮单元13对由最接近的发射单元20发送的LF信号的接收不工作，称为低频断裂区Zo（参看图1），所述低频断裂区与RF信号接收断裂区相对应。这可以对于相同车辆V的每个车轮11来说以不同的以及不可预测的方式适用。然而，按照惯例，对于车轮11旋转来说存在对断裂区Zo的数量和持续时间的有限的接受。例如，对于每次车轮11旋转来说一般接受最大大概1°的断裂区Zo。在某些特殊情况下，该数字对于每次车轮11旋转来说可以被提高到各自有最大1°的数量级的两个断裂区Zo。

图2图解在完整的车轮旋转（360°）期间由车轮单元13的接收天线15根据车轮的转动角度θ接收的低频LF信号的强度RFi的示例，也称为接收图。在该示例中，断裂区在225°区域中出现，低频LF信号的强度RFi于是不足以使车轮单元13接收该LF信号。

没有断裂区Zo的以及车轮单元13的LF接收率达到100%的车辆V事实上不代表现实。实际上，车轮单元13包括单个低频接收天线15，并且发射单元20就其而言具有一般包围铁氧体的纵向铜线圈形式的单个低频LF信号发射天线，所述低频LF信号发射天线在单个方向上发射LF信号。断裂区Zo与车轮11上的车轮单元13的瞬时位置相对应，对于该瞬时位置来说车轮单元13的定向使得所述车轮单元13的接收天线15的接收方向不允许由发射单元20发送的低频LF信号的接收。

一种现有技术解决方案在于给发射单元20装备第二发射天线，所述第二发射天线与已经存在于发射单元20中的发射天线成直角地固定。两个天线具有成直角的发射方向。这使得能够增加车轮单元13接收LF信号的概率并且减小断裂区Zo。利用第二天线，LF信号通过车轮单元13的接收率接近于100%。

然而，第二低频天线与其相关电子控制电路在发射单元20中的添加表示值得考虑的成本。由于为与已经存在的天线成直角的第二天线分配的附加的空间，所以发射单元20也变得更加庞大，因此其到车辆V中的合并变得更不容易。

另一现有技术解决方案在于给车轮单元13装备第二LF信号接收天线，所述第二LF信号接收天线与已经存在于车轮单元13中的接收天线15成直角。然而，该添加表示实际的体积缺点并且车轮单元13在轮胎11中靠着胎面的合并变得困难。

发明内容

本发明提出固定到车辆V的、向所述车辆V的移动车轮电子单元发射低频波20的电子单元并且提出适用于所述发射电子单元20和车轮单元13之间的一个或多个低频LF信号的传输方法，所述传输方法使得能够提高车轮单元13对所述低频波的接收效率。提高接收效率相当于确保所传输的低频LF信号可以统计上地在所定义的最小时间周期之内、并且不管高达预定义的最大速度、例如250km/h的车辆的速度被车轮单元13接收。

本发明提出向车辆的移动车轮电子单元发射的、固定到所述车轮的低频发射电子单元，所述低频发射电子单元包括：

●微控制器，

●第一低频发射天线，所述第一低频发射天线沿着轴被定向，被连接到微控制器，具有供电电压，以及发射第一低频场，

所述低频发射电子单元在以下方面是显著的，该低频发射电子单元进一步包括：

●第二无源低频天线，所述第二无源低频天线沿着第一天线的轴被布置，位于第一低频场的接收区中，而不管第一天线的供电电压，并且包括被电联接在一起的、通过具有长度的间隙分离的第一部分和第二部分，所述两个部分被适配以发射相反方向、并且朝着彼此被引导的低频场，

●用于使第二天线的频率适配于第一天线的频率的装置，

●用于调节第一天线的供电电压的装置；

●用于控制适配装置和调节装置的装置。

明智地，第一天线和第二天线是同轴的并且围绕相同的铁氧体被缠绕。

在一种优选的实施例中，电压调节装置包括：

●第一双向开关，所述第一双向开关在一侧被连接到合并在微控制器中的电压生成器，并且在另一侧被连接到：

●包括第一电阻器的有标称电压的第一电路，

●包括第二电阻器的有比标称电压更低的电压的第二电路；

第一开关具有第一位置，在所述第一位置中第一天线被连接到第一电路，以及具有第二位置，在所述第二位置中第一天线被连接到第二电路。

并且，适配装置包括：

●第二开关，

●频率适配电路，该频率适配电路包括：

-电容器，

-第三电阻器，

第二开关具有闭合位置，在该闭合位置中第二天线被连接到适配电路，以及具有打开位置，在该打开位置中第二天线从适配电路被断开。

优选地，第一部分的长度等于第二部分的长度并且间隙的长度在第一部分的长度或第二部分的长度的1/8和5/8之间。

本发明也涉及用于将低频信号从低频发射电子单元传输到车辆的固定到所述车轮的移动车轮电子单元的方法，所述低频发射电子单元包括：

●微控制器，

●第一低频发射天线，所述第一低频发射天线沿着轴被定向，被连接到微控制器，具有供电电压，以及发射第一低频场，

该方法在以下方面是显著的，在预备步骤中，低频发射电子单元装备有：

●第二无源低频天线，所述第二无源低频天线沿着第一天线的轴被布置，位于第一低频场的接收区中，而不管第一天线的供电电压，并且所述第二无源低频天线包括被电联接在一起的、通过具有长度的间隙被分离的第一部分和第二部分，所述两个部分被适配以发射相反方向的、并且朝着彼此被引导的低频场，

●用于使第二天线的频率适配于第一天线的频率的装置，

●用于调节第一天线的供电电压的装置；使得能够将第一天线的供电电压要么调节到标称电压要么调节到比标称电压更低的电压，

●用于控制适配装置和调节装置的装置，

所述方法包括下列步骤：

●步骤1：在第一预先确定的持续时间内，激活调节装置，以便利用标称电压给第一天线供以动力，

●步骤2：去激活调节装置，

●步骤3：在第二预先确定的持续时间内，激活调节装置，以便利用比标称电压更低的电压给第一天线供以动力，并且同时激活适配装置，

●步骤4：去激活调节装置以及同时去激活适配装置。

●步骤5：重复步骤1至4。

优选地：

●步骤1在于将第一开关连接到有标称电压的电路，

●步骤2在于将第一开关从有标称电压的电路断开，

●步骤3在于将第一开关连接到有比标称电压更低的电压的电路并且在于闭合第二开关，

●步骤4在于在打开第二开关的同时将第一开关从有比标称电压更低的电压的电路断开。

本发明也适用于任何用于监视轮胎的压力的系统，所述系统包括中央电路、至少一个车轮电子单元以及至少一个根据上面列出的特征中的任何一个的低频发射电子单元。

最后，本发明涉及任何包括根据上面列出的特征中的一个的低频发射电子单元的机动车。

附图说明

在阅读下列描述时以及在研究附图时本发明的其它的特征和优点将变得明显，在所述附图中：

-先前所解释的图1表示根据现有技术的、图解断裂区Zo的装备有车轮单元13的车轮的示意图，

-先前所解释的图2表示根据现有技术由车轮单元根据车轮的转动角度接收的低频信号的强度的示意图，

-图3表示装备有车轮单元和中央单元的车辆的示意图，

-图4表示根据本发明的低频发射电子单元的示意图，

-图5表示根据本发明的低频发射电子单元的第一天线和第二天线的示意图，

-图6表示根据本发明由车轮单元接收的低频信号的强度的示意图。

具体实施方式

根据在图3中表示的实施例，车辆10常规地设置有四个轮胎11。这些轮胎11中的每一个都装备有车轮单元13。车辆10也装备有中央单元12和四个低频发射电子单元20。

中央单元12、车轮单元13和发射单元20属于用于监视轮胎11的压力的系统。该系统被适配以定期地测量轮胎中普遍的压力（和温度），以便通知车辆10的驾驶员任何异常。每个车轮单元13为了此目的包括压力传感器17和温度传感器（未被表示出）。由于该系统本身已知，在此将不详细说明。

发射单元20各自依次应中央单元12的请求向最接近地被定位的车轮单元13发送询问方法。该询问方法通过低频波来发送。

车轮单元13于是使用压力传感器17和温度传感器来测量轮胎11中普遍的温度和压力并且使用所述车轮单元的射频发射天线15通过大约433MHz或315MHz的频率f的RF（射频）信号来向中央单元12发射（可能被预处理过的）所测量的值。中央单元12使用射频天线16接收由车轮单元13发射的RF信号，处理所述RF信号并且通知驾驶员任何异常。

应当注意的是，中央单元12和车轮单元13未通过有线网络被连接在一起。类似地，发射单元20和车轮单元13未通过有线网络被连接在一起。

如先前所解释的，装备有仅仅一个天线15的现有技术的车轮单元13具有在车轮11上具有断裂区Zo（参看图1）的缺点，在所述断裂区中由发射单元20的天线发射的低频LF信号不被车轮单元13接收。

为了缓和该缺点，本发明提出如在图4中图解的发射单元20’。该发射单元20’如在现有技术中那样包括：

●微控制器30，

●频率f的、铜线圈形式的、包围铁氧体F’的、沿着轴Y伸展的第一低频发射天线B1。所述第一天线B1在一侧由合并在微控制器30中的电压生成器G利用交流电压Vdd来供以动力并且在另一侧所述第一天线B1被连接到电容器C1，所述电容器又被联接到地。电容器C1使得能够调整所述第一天线B1的发射频率f。

为了说明的目的，在该示例中认为，发射单元20’包括微控制器30，所述微控制器管理低频信号通过第一天线B1的发射。一般地，发射单元20’包括仅仅一个被联接到中央单元12的微控制器的发射天线B1，所述微控制器管理低频信号通过发射单元20’的发射。

第一天线B1生成沿着轴Y被引导的第一低频场D1（参看图4）。

根据本发明，发射单元20’进一步包括：

●频率f’的第二低频发射天线B2，

●用于使第二天线B2的频率f’适配于第一天线B1的频率f的装置M1，

●用于调节第一天线B1的供电电压Vdd的装置M2，

●例如合并在微控制器20’中的控制装置M3、适配装置M1和调节装置M2。

第二天线B2是无源天线。不给该第二天线供应电压。该第二天线例如采取铜绕组的形式。

第二天线B2位于由第一天线B1发射的低频场D1的接收区中，而不管第一天线B1的供电电压Vdd。

第二天线B2由单个铜线构成。第二天线包括通过铜线被电联接在一起的并且通过长度l的间隙E被分离的两个部分B2a和B2b、例如两个铜绕组。所述两个部分、即第一绕组B2a和第二绕组B2b被设计或被适配用于在第二天线B2发射低频波（第二天线B2的发射条件在下面进行解释）时生成相反方向的并且朝着彼此被引导的低频场C2a、C2b。

例如，长度l1的第一绕组B2a在绕组的第一方向上产生，并且长度l2的第二绕组B2b在与绕组的第一方向相反的方向上产生。第二绕组B2b通过长度l的间隙E与第一绕组B2a分离，并且通过所述铜线沿着所述间隙E被电联接到第一绕组。更具体地，铜线在间隙E处既不在第一方向上被缠绕也不在相反的方向上被缠绕。优选地，两个绕组B2a、B2b的长度彼此相等，l1等于l2，并且间隙E的长度l在第一绕组B2a的长度l1或第二绕组B2b的长度l2的1/8和5/8之间（参看图4和5）。

如在图5中所图解的，第一绕组B2a生成沿着轴Y被引导的、朝着间隙E的第一低频场C2a。第二绕组B2b生成第二低频场C2b，第二低频场的方向沿着轴Y与第一低频场C2a的方向相反并且朝着间隙E被引导。

两个低频场C2a、C2b朝着彼此被引导；所述两个低频场在间隙E处相遇并且生成与轴Y成直角的并且彼此成180°定向的第二低频场D2和第三低频场D2’（参看图5）。

因而，第二天线B2通过其几何结构（产生朝着彼此被引导的场的两个绕组B2a、B2b）发射与轴Y成直角、也就是说与由第一天线B1发射的第一低频场D1成直角的两个低频场D2和D2’。

用于调节第一天线B1上游的供电电压Vdd的装置M2包括第一双向开关S1，所述第一双向开关在一侧被联接到电压生成器G，并且在另一侧根据所述开关S1的位置被链接到被并行装配的两个电路中的一个，所述两个电路都联接到第一天线B1的第一端（参看图4）：

●有标称电压的第一电路，所述第一电路包括第一电阻器R1，

●有比标称电压更低的电压的第二电路，所述第二电路包括第二电阻器R2。

其中R2<<R1。

在另一实施例中，用于调节供电电压Vdd的装置M2可以包括可变电阻器，所述可变电阻器使得能够将供电电压要么调节到标称电压要么调节到比标称电压更低的电压。

因而，当第一开关被连接到有标称电压的第一电路时，第一天线B1通过标称电压被供以动力。第一天线B1如在现有技术中那样向中央单元12发射第一低频场D1。

当第一开关S1被连接到第二电路时，第一天线B1通过比标称电压低很多的电压被供以动力。在这种情况下，第一天线B1于是发射不足以被车轮单元13接收的短范围的、但是有足以被位于第一天线B1附近的第二天线B2接收的范围的新低频场D1’。实际上，第二天线B2位于由第一天线B1发射的新低频场D1’的接收区中，而不管第一天线B1的供电电压，即使该供电电压比标称电压更低。在一种优选的实施例中，第一和第二天线B1、B2是同轴的并且围绕相同的铁氧体F’被缠绕（参看图5）。

铁氧体F’使得能够增加由第一和第二天线B1、B2发射的低频场D1、D2、D2’的强度。

第二天线B2于是因此电耦合到第一天线B1并且第二天线通过共振发射第二和第三射频场D2、D2’。

为了这个目的，第二天线B2被连接到用于使该第二天线的频率f’适配于第一天线B1的频率f的装置。

用于适配第二天线B2的频率f’的装置M1包括，例如：

●第二开关S2，所述第二开关在一侧被连接到第二天线B2的第一端，并且在另一侧被连接到频率适配电路，所述频率适配电路包括：

-适配元件，例如联接到开关S2的电容器C2，

-第三电阻器R3，所述第三电阻器在一侧被联接到电容器C2并且在另一侧被联接到第二天线B2的第二端。

当第二开关S2被闭合时，第二天线B2被联接到频率适配电路，也就是说，串联到电容器C2和电阻器R3。

电容器C2的值被确定以便将第二天线B2的频率f’调整到第一天线B1的频率f。因而，第二天线B2是共振天线，所述共振天线在第二开关S2被闭合且第一开关S1被连接到第一电路时接收由第一天线B1发射的新低频场D1’的一部分并且又以相同的频率f发射第二和第三低频场D2、D2’。

电阻器R3是可选的，是低值的，以便不限制流通第二天线B2的电压并且不限制第二和第三低频场D2、D2’的范围。

因而，第二和第三低频场D2、D2’有足以被中央单元12接收的范围。

根据本发明的车轮11电子单元13的运行在下面被描述。

在第一步骤中，第一开关S1在第一位置中，在所述第一位置中第一开关将电压生成器G电联接到第一电路（在该第一电路中电阻器R1是低值的）。第二开关S2被打开，第二天线B2不运行。第一天线B1发射沿着轴Y被定向的第一低频场D1。

在第二过渡步骤中，第一开关从第一电路被断开。

在第三步骤中，第一开关S1在第二位置中，在所述第二位置中第一开关将电压生成器G电联接到第二电路（在所述第二电路中存在有比电阻器R1更高的值的电阻器R2）。第二开关S2于是同时被闭合，并且第二天线B2作为共振天线运行。第一天线B1发射沿着轴Y被定向的但是有非常短的范围的新低频场D1’。第二天线B2接收由第一天线B1发射的新低频场B1’并且又通过共振以相同的频率f向中央单元12发射都与轴Y成直角的第二和第三低频场D2、D2’。

在第四过渡步骤中，第一开关S1从第二电路被断开并且第二开关S2被打开。

步骤1至4在车轮旋转期间被连续地重复。

第一和第三步骤有可以彼此相等的预先确定的持续时间t1、t2、例如20ms。

根据本发明的用于将低频波从发射单元20’传输到车轮单元13的方法因此包括下列步骤：

●步骤1：在第一预先确定的持续时间t1内，激活调节装置M2，以便利用标称电压给第一天线B1供以动力，

●步骤2：去激活调节装置M2，

●步骤3：在第二预先确定的持续时间t2内，激活调节装置M2，以便利用比标称电压更低的电压给第一天线B1供以动力，并且同时激活适配装置M1，

●步骤4：去激活调节装置M2以及同时去激活适配装置M1。

●步骤5：重复步骤1至4。

在步骤1中，“激活调节装置”应被理解为意指第一开关S1和有标称电压的第一电路之间的连接，以便利用标称电压给第一天线B1供以动力。

在步骤2中，去激活调节装置意指第一开关S1不再电联接到任何电路。

在步骤3中，激活调节装置意指第一开关S1被电联接到所述第二电路，因而利用比标称电压更低的电压给第一天线B1供以动力。激活调节装置伴随有同时激活适配装置M1，这意指第二开关S2的闭合，以将第二天线B2连接到频率适配电路，所述频率适配电路包括电容器C2和电阻器R3。

调节装置和适配装置的激活和去激活由被合并在微控制器20’中的控制装置M3控制。

因而，根据本发明的车轮单元13’顺序地发射沿着轴Y被定向的第一低频场D1，然后发射与轴Y成直角的第二和第三低频场D2、D2’。

图6示出根据本发明的车轮单元13的接收图、也就是说在车轮旋转期间所接收的低频LF信号的强度Rfi。由第一天线B1发射的第一场D1在225°处显示出断裂区Zo，由第二天线B2发射的第二场D2在270°处显示出第二断裂区Zo2。由所述两个低频场D、D2的联合所形成的场在车轮旋转期间没有显示出任何断裂区。通过从发射单元20’通过第一天线B1、然后通过第二天线B2交替地发射低频LF波，在车轮旋转期间不再存在任何断裂区。

因而，增加了在车轮旋转期间由车轮单元13接收低频LF信号的概率。断裂区Zo被显著减小，甚至被消除。由于第二天线B2是无源的，第二天线是便宜的，并且也由于第二天线沿着与第一天线B1的轴相同的轴Y被定向，并且不与所述第一天线B1成直角，根据本发明的发射单元20’的体积被减小。

本发明因此允许在完整的车轮旋转期间在发射单元和车轮单元之间可靠地传输低频LF信号，而不存在任何断裂区。