专利名称: | 利用TPMS角位置索引的汽车轮胎定位系统和方法 | ||
专利名称(英文): | Auto tire localization systems and methods utilizing a TPMS angular position index | ||
专利号: | CN201510360402.7 | 申请时间: | 20150626 |
公开号: | CN105313614A | 公开时间: | 20160210 |
申请人: | 英飞凌科技股份有限公司 | ||
申请地址: | 德国瑙伊比贝尔格市坎芘昂1-12号 | ||
发明人: | T.朗格; 朴柱逸 | ||
分类号: | B60C23/04; B60C23/00 | 主分类号: | B60C23/04 |
代理机构: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 王岳; 胡莉莉 |
摘要: | 利用TPMS角位置索引的汽车轮胎定位系统和方法。实施例涉及用于胎压监视系统(TPMS)的轮胎定位系统和方法。在实施例中,一种胎压管理系统包括车轮速度传感器(WSS)、可以包括被配置成测量或记录轮胎胎压数据和TPS相位数据的电路和/或传感器的胎压传感器(TPS)、以及可以包括被配置成处理速度传感器数据和TPS数据的电路和/或传感器的电子控制单元(ECU)。TPMS系统和方法利用由TPS发射的参考位置索引来确定WSS数据的恒定值模式,其表示特定轮胎以便对该组轮胎进行定位。 | ||
摘要(英文): | The invention relates to auto tire localization systems and methods utilizing a TPMS angular position index. Embodiments relate to tire localization systems and methods for tire pressure monitoring systems (TPMS). In embodiments, a tire pressure management system comprises a wheel speed sensor (WSS), a tire pressure sensor (TPS) that can comprise circuitry and/or sensors configured to measure or record tire pressure data and TPS phase data, and an electronic control unit (ECU) that can comprise circuitry and/or sensors configured to process the speed sensor data and TPS data. TPMS systems and methods utilize a reference position index transmitted by the TPS to determine a constant value pattern of WSS data representative of a specific tire in order to localize the set of tires. |
1.一种轮胎定位系统,包括: 多个车轮速度传感器,每个与交通工具的相应车轮相关联且被配置成提供车轮速度信号; 多个胎压传感器,每个与交通工具的相应车轮相关联且被配置成提供指示车轮的多个预定义角位置中的一个的索引;以及 电子控制单元,被可操作地耦合到多个车轮速度传感器和多个胎压传感器,并被配置成处理车轮速度信号和索引以将所述多个胎压传感器中的每个定位至交通工具的特定车轮。
2.权利要求1的轮胎定位系统,其中,所述多个车轮速度传感器是防抱死制动系统(ABS)的一部分。
3.权利要求1的轮胎定位系统,其中,每个胎压传感器被配置成测量轮胎的压力。
4.权利要求1的轮胎定位系统,其中,胎压传感器中的每个通过射频(RF)被可操作地耦合到电子控制单元,并且其中,在RF帧数据包中将胎压传感器位置的索引提供给电子控制单元,RF帧数据包还包括胎压传感器标识符。
5.权利要求1的轮胎定位系统,其中,处理车轮速度信号和索引包括: 由电子控制单元计算来自索引的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量; 由电子控制单元根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量生成已修正车轮速度计数器;以及 由电子控制单元来识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值。
6.权利要求1的轮胎定位系统,其中,所述索引是沿着交通工具的车轮间隔的多个索引中的一个。
7.权利要求6的轮胎定位系统,其中,多个索引沿着交通工具的车轮均匀地间隔。
8.权利要求6的轮胎定位系统,其中,多个索引沿着交通工具的车轮不均匀地间隔。
9.权利要求6的轮胎定位系统,其中,胎压传感器被配置成只有当胎压传感器处于多个索引中的一个时才提供索引。
10.权利要求1的轮胎定位系统,其中,索引是具有两个和三十二个位之间的数据类型。
11.一种在胎压监视系统(TPMS)中对车轮进行定位的方法,所述方法包括: 在胎压传感器的索引位置处将索引位置传送至电子控制单元,其中,索引位置是沿着交通工具的车轮间隔且与胎压传感器相关的多个索引中的一个; 获取用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度数据; 将车轮速度数据传送至电子控制单元;以及 基于索引位置和车轮速度数据,由电子控制单元识别与交通工具的多个车轮中的一个相对应的胎压传感器。
12.权利要求11的方法,其中,识别对应于交通工具的多个车轮中的一个的胎压传感器包括: 由电子控制单元计算来自索引位置的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量; 由电子控制单元根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量生成已修正车轮速度计数器;以及 由电子控制单元来识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值。
13.权利要求12的方法,其中,将角度差转换成车轮速度计数器的增量包括将角度差划分成车轮速度传感器编码器齿的一定比例。
14.权利要求12的方法,其中,生成已修正车轮速度计数器包括以车轮速度传感器编码器齿的数目为模,将车轮速度计数器加到车轮速度计数器的增量。
15.权利要求12的方法,其中,识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值包括通过以下各项进行迭代: 由电子控制单元计算来自索引位置的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量;以及 由电子控制单元来根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量而多次生成已修正车轮速度计数器以确定多个已修正车轮速度计数器值。
16.权利要求15的方法,其中通过已修正车轮速度计数器值的集群来确定一致的已修正车轮速度计数器值。
17.一种胎压传感器,包括: 向多个预定义角位置中的每个分配相应索引的模块;以及 电路,被配置成只有当胎压传感器到达对应于索引的预定义角位置时才向控制单元发射索引。
18.权利要求17的胎压传感器,其中,电路被配置成通过射频(RF)向控制单元发射索引。
19.一种控制单元,包括: 数据输入,用以接收由胎压传感器发射的索引,所述胎压传感器被安装在车轮上并被配置成从多个车轮速度传感器接收多个车轮速度信息;以及 计算单元,用以基于接收的索引来选择多个预定义角位置中的一个,其中,计算单元被配置成确定多个车轮速度信息中的一个以与所选角位置匹配。
20.权利要求19的控制单元,其中多个车轮速度传感器是防抱死制动系统(ABS)的一部分。
1.一种轮胎定位系统,包括: 多个车轮速度传感器,每个与交通工具的相应车轮相关联且被配置成提供车轮速度信号; 多个胎压传感器,每个与交通工具的相应车轮相关联且被配置成提供指示车轮的多个预定义角位置中的一个的索引;以及 电子控制单元,被可操作地耦合到多个车轮速度传感器和多个胎压传感器,并被配置成处理车轮速度信号和索引以将所述多个胎压传感器中的每个定位至交通工具的特定车轮。
2.权利要求1的轮胎定位系统,其中,所述多个车轮速度传感器是防抱死制动系统(ABS)的一部分。
3.权利要求1的轮胎定位系统,其中,每个胎压传感器被配置成测量轮胎的压力。
4.权利要求1的轮胎定位系统,其中,胎压传感器中的每个通过射频(RF)被可操作地耦合到电子控制单元,并且其中,在RF帧数据包中将胎压传感器位置的索引提供给电子控制单元,RF帧数据包还包括胎压传感器标识符。
5.权利要求1的轮胎定位系统,其中,处理车轮速度信号和索引包括: 由电子控制单元计算来自索引的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量; 由电子控制单元根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量生成已修正车轮速度计数器;以及 由电子控制单元来识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值。
6.权利要求1的轮胎定位系统,其中,所述索引是沿着交通工具的车轮间隔的多个索引中的一个。
7.权利要求6的轮胎定位系统,其中,多个索引沿着交通工具的车轮均匀地间隔。
8.权利要求6的轮胎定位系统,其中,多个索引沿着交通工具的车轮不均匀地间隔。
9.权利要求6的轮胎定位系统,其中,胎压传感器被配置成只有当胎压传感器处于多个索引中的一个时才提供索引。
10.权利要求1的轮胎定位系统,其中,索引是具有两个和三十二个位之间的数据类型。
11.一种在胎压监视系统(TPMS)中对车轮进行定位的方法,所述方法包括: 在胎压传感器的索引位置处将索引位置传送至电子控制单元,其中,索引位置是沿着交通工具的车轮间隔且与胎压传感器相关的多个索引中的一个; 获取用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度数据; 将车轮速度数据传送至电子控制单元;以及 基于索引位置和车轮速度数据,由电子控制单元识别与交通工具的多个车轮中的一个相对应的胎压传感器。
12.权利要求11的方法,其中,识别对应于交通工具的多个车轮中的一个的胎压传感器包括: 由电子控制单元计算来自索引位置的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量; 由电子控制单元根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量生成已修正车轮速度计数器;以及 由电子控制单元来识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值。
13.权利要求12的方法,其中,将角度差转换成车轮速度计数器的增量包括将角度差划分成车轮速度传感器编码器齿的一定比例。
14.权利要求12的方法,其中,生成已修正车轮速度计数器包括以车轮速度传感器编码器齿的数目为模,将车轮速度计数器加到车轮速度计数器的增量。
15.权利要求12的方法,其中,识别用于胎压传感器中的一个的一致的已修正车轮速度计数器值包括通过以下各项进行迭代: 由电子控制单元计算来自索引位置的角度与参考角的角度差; 由电子控制单元将角度差转换成车轮速度计数器的增量;以及 由电子控制单元来根据用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度计数器的增量而多次生成已修正车轮速度计数器以确定多个已修正车轮速度计数器值。
16.权利要求15的方法,其中通过已修正车轮速度计数器值的集群来确定一致的已修正车轮速度计数器值。
17.一种胎压传感器,包括: 向多个预定义角位置中的每个分配相应索引的模块;以及 电路,被配置成只有当胎压传感器到达对应于索引的预定义角位置时才向控制单元发射索引。
18.权利要求17的胎压传感器,其中,电路被配置成通过射频(RF)向控制单元发射索引。
19.一种控制单元,包括: 数据输入,用以接收由胎压传感器发射的索引,所述胎压传感器被安装在车轮上并被配置成从多个车轮速度传感器接收多个车轮速度信息;以及 计算单元,用以基于接收的索引来选择多个预定义角位置中的一个,其中,计算单元被配置成确定多个车轮速度信息中的一个以与所选角位置匹配。
20.权利要求19的控制单元,其中多个车轮速度传感器是防抱死制动系统(ABS)的一部分。
翻译:技术领域
实施例一般地涉及胎压监视系统(TPMS)中的轮胎定位,并且更特别地涉及利用胎压传感器(TPS)和车轮速度传感器(WSS)数据的自动轮胎定位。
背景技术
在交通工具胎压监视系统中,TPMS必须确定精确的传感器位置(例如左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)或右后(PR))以便正确地识别具有低压的轮胎的位置。然后可以由系统(例如,在仪表板TPMS显示单元中)显示该位置。特定轮胎的位置的确定常常称为“轮胎定位”。由TPMS本身自动地完成的特定轮胎的位置确定常常称为“自动轮胎定位”。
一般地,用于自动轮胎定位的解决方案使用TPS的相位信息与防抱死制动系统(ABS)WSS信号之间的相关。存在这些解决方案的两个典型方法。
根据第一个方法,TPS只有在TPS到达单个预定参考位置时才发送(多个)射频(RF)信号。TPMS接收机、例如电子控制单元(ECU)接收RF信号,并且基于在接收RF信号的时刻获取的角位置和WSS计数器信息来计算轮胎位置。
在此第一个方法中存在几个缺点。检测TPS的相位(角)的最常见方式是将TPS模块中的加速度传感器用于运动检测。大多数TPS因此具有至少一个加速度传感器或震动传感器。TPS相位和频率的测量要求一些时间以便被收集(“采样时间”)。在此第一方法的另一缺点中,由于CPU处理时间(“处理时间”)的限制,TPS还要求一些附加时间以计算用于给定采样数据集的相位和频率信息。在此第一方法的又一缺点中,处于单个固定相位的RF传输必须等待直到TPS到达参考位置(“等待时间”)以发射RF帧。可以基于给定样本点的相位和频率信息用外推方法来计算此等待时间。采样时间延迟和处理时间延迟跨许多轮胎定位解决方案是典型的。然而,等待时间是上述第一个方法所独有的附加延迟。
此外,等待时间取决于交通工具速度,并且执行时间采样和处理时间。有效地,等待时间是随机值,并且可以在几微秒秒直至几百毫秒之间变动,因为对数据进行采样所处的时刻是随机的(相位和时间是随机的),而且交通工具速度(和车轮半径)也有效地是随机的。此等待时间直接地引起能量消耗和电池寿命,其是TPMS应用的最关键设计因素中的一个。在等待时间期间,TPS的CPU必须消耗更多的能量,因为大多数CPU不能进入低能模式,因为TPS必须保持高分辨率和准确的时间跟踪。另外,如果等待时间长且交通工具在外推时段期间经历加速或减速,则等待时间可以增加相位误差。此外,大多数OEMTPMS指定用于RF传输间隔的指南。如果交通工具速度低,则TPS可以潜在地在具有OEM规则的规范之外。
根据第二个方法,TPS发送RF帧,其中,该RF帧包括角位置和用于测量角位置时的时间信息。TPMS接收机(例如ECU)接收RF信号,并且基于角位置、时间信息以及针对测量角位置的时刻获取的WSS计数器信息来计算每个轮胎位置。
在此第二个方法中存在多个缺点。RF帧必须包括其它方法的帧的附加时间和相位信息,诸如上述第一个方法的帧。较长的帧长度与相同条件下的较短RF帧长度相比可以具有更多的电流消耗。在此第二个方法的另一缺点中,可能由于较长的数据帧而增加用于RF发射/接收的失败率。在此第二个方法的又一缺点中,ECU接收机必须记录用于每个车轮的WSS计数器值并存储WSS计数器值达某个持续时间,其与其它方法相比要求附加的存储器空间。同样地,ECU接收机必须结合复杂的处理指令以便搜索用于每个车轮的WSS计数器值。
发明内容
在实施例中,一种轮胎定位系统包括多个车轮速度传感器,每个与交通工具的相应的车轮相关联且被配置成提供车轮速度信号;多个胎压传感器(TPS)子系统,每个与交通工具的相应的车轮相关联且被配置成提供包括与车轮相关联的TPS子系统位置的索引(index);以及电子控制单元,被可操作地耦合到多个车轮速度传感器和多个TPS子系统,并被配置成处理车轮速度信号和索引以将多个TPS子系统中的每个定位至交通工具的特定车轮。
在实施例中,一种在胎压监视系统(TPMS)中对车轮进行定位的方法,包括在交通工具的多个车轮中的一个处提供胎压传感器(TPS)子系统;
在索引位置处将索引位置传送至电子控制单元,其中,所述索引位置是沿着交通工具的车轮间隔且与TPS相关的多个索引中的一个;获取用于交通工具的多个车轮中的每个的车轮速度数据;将车轮速度数据传送至电子控制单元;以及基于索引位置和车轮速度数据,由电子控制单元识别与交通工具的多个车轮中的一个相对应的TPS子系统。
在实施例中,一种用于包括多个轮胎的交通工具的胎压监视系统(TPMS),该系统包括多个胎压传感器(TPS),每个与交通工具的轮胎相关联,并被配置成提供数据帧,其包括TPS标识符、胎压信号以及与沿着轮胎的TPS位置相关联的相位信号;以及防抱死制动(ABS)系统,包括每个与交通工具的轮胎相关联并被配置成提供车轮速度信号的多个车轮速度传感器以及电子控制单元(ECU),其被可操作地耦合到多个车轮速度传感器和多个胎压传感器,并被配置成处理数据帧和车轮速度信号以确定用于交通工具轮胎的TPS中的至少一个的位置。
附图说明
结合附图来考虑本发明的各种实施例的以下详细描述,可更全面地理解本发明,在所述附图中:
图1是根据实施例的包括TPS的交通工具轮胎的侧视图。
图2是根据实施例的相对于用于自动轮胎定位的时间的关于用图表示的参考位置而言的包括TPS的交通工具轮胎的一系列框图。
图3是根据实施例的描述用于自动轮胎定位的用于具有不同每分钟转数的左前交通工具轮胎和右前交通工具轮胎的角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系的两个注解图表。
图4是根据实施例的用于自动轮胎定位的车轮的径向加速相对于时间的图表。
图5是根据实施例的用于自动轮胎定位的相对于时间用图表示的包括TPS的交通工具轮胎的一系列框图。
图6是根据实施例的描述用于自动轮胎定位的用于左前交通工具轮胎的角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系的两个注解图表。
图7是根据实施例的用于自动轮胎定位的RF帧的框图。
图8是根据实施例的车轮传感器系统和轮胎的示意图。
图9是根据实施例的胎压监视系统的框图。
图10是根据实施例的胎压监视系统的框图。
图11是根据实施例的包括多个预定义参考位置的轮胎的框图。
图12是根据实施例的用于自动轮胎定位的RF帧的框图。
图13是根据实施例的自动轮胎定位的方法的流程图。
图14是根据实施例的描述用于图13的自动轮胎定位的方法的用于左前交通工具轮胎的角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系的两个注解图表。
图15是根据实施例的针对轮胎条件组的用于左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎以及右后轮胎中的每个的命中数目相对于已修正WSS计数器和已修正WSS计数器相对于时间的图表系列。
图16是根据实施例的针对轮胎条件组的用于左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎以及右后轮胎中的每个的命中数目相对于已修正WSS计数器和已修正WSS计数器相对于时间的图表系列。
图17是根据实施例的针对轮胎条件组的用于左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎以及右后轮胎中的每个的命中数目相对于已修正WSS计数器和已修正WSS计数器相对于时间的图表系列。
虽然本发明可以有各种修改和替换形式,但在图中已经以示例的方式示出了其细节并将详细地进行描述。然而,应理解的是并不意图使本发明局限于所述的特定实施例。相反,意图是涵盖落入由所附权利要求定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物以及替换。
具体实施方式
实施例涉及胎压监视系统(TPMS)中的轮胎定位及利用胎压传感器(TPS)数据和车轮速度传感器(WSS)数据的自动轮胎定位。在实施例中,一种胎压管理系统包括车轮速度传感器(WSS)、可以包括被配置成测量测量或记录轮胎胎压数据和TPS相位数据的电路和/或传感器的胎压传感器(TPS)、以及可以包括被配置成处理速度传感器数据和TPS数据的电路和/或传感器的电子控制单元(ECU)。TPMS系统和方法利用由TPS发射的参考位置索引来确定WSS数据的恒定值模式,其表示特定轮胎以便对该组轮胎进行定位。
参考图1,描述了具有可操作地耦合TPS12的交通工具的左前轮胎10。参考位置14可以位于沿着轮胎10的圆周的任何点处。相位(角)16对应于沿着TPS12的轮胎10的圆周到参考位置14的相对角,其中轮胎10的中心是相位16的顶点。
参考图2,TPS12被配置成在TPS12到达参考位置14时发射RF信号。因此,组合地使用TPS数据和WSS计数器信息以便执行轮胎定位。参考图3,针对具有不同每分钟转数的左前交通工具轮胎和右前交通工具轮胎而描述角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系。例如,左前TPS12在左前TPS到达参考位置14(例如,如在图2中描述的零度)时发送RF帧。同时,ECU接收机在ECU接收RF帧的时刻从四个车轮速度传感器收集单个的ABSWSS计数器值。只有当ECU从FLTPS接收RF帧时,ECU接收机才可以识别来自FLWSS的相同的WSS计数器值。在图3中,FLABS提供相同的WSS值(“12”)。其它WSS(FR、RR以及RL)提供本质上随机的WSS计数器值,因为每个车轮的旋转速度由于例如拐角效应或有效滚动半径的差异而不同。在图3中,FRABS例如提供“2”、“43”和“38”的值。因此,TPMS可以通过匹配在ECU接收RF信号的时刻提供一致的计数器值的ABSWSS而执行轮胎定位。
参考图4,当车轮正在旋转时生成正弦信号。可以分析该正弦信号以通过使用例如正弦函数拟合算法来找出特定样本的相位,并且还有用于给定采样数据的频率信息。
参考图5,轮胎20基本上类似于如上所述的轮胎10,其中,轮胎20包括可操作地耦合的TPS22。TPS22可以沿着通过轮胎20的圆周的相对旋转在任何时间发射RF帧。参考图6,针对左前交通工具,描述了角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系。例如,在如在图6中描述的30处,TPS22被配置成在任意时间测量角度和时间两者(?0,t0)。在32处,TPS发射RF帧,其包含用于任意时间(t)的角度和时间(?0,?t=t-t0)信息。在34处,ECU接收机在t0=t-?t处针对所有WSS传感器从存储先前WSS计数器记录和时间记录的存储器搜索WSS计数器值。因此,ECU接收机记录四个WSS计数器值并存储那些计数器值以用于稍后参考。在36处,ECU接收机在t0下计算参考位置与测量角(?0)之间的角度差(??)。ECU接收机被配置成通过将角度差转换成WSS的多个脉冲并在t0下将WSS计数器修正加到所有WSS计数器值来计算WSS计数器修正。
在实施例中,转换是通过:(??/(360/车轮的齿的数目))。
在38处,ECU可以在ECU从FLTPS接收RF信号时识别具有在36处计算的相同计数器值的FLWSS计数器。在图6中,FLABS提供WSS值(“13”)。其它WSS计数器值看起来是随机分布的。通过重复此程序,ECU接收机可以使每个TPSID与每个ABSWSS匹配,其中的每个分别地提供类似的WSS计数器值。参考图7,描述了包括采样的时间和相位信息的示例性RF帧的框图。
参考图8,描述了根据实施例的TPMS车轮传感器系统100的实施例的示意图。示出了具有轮胎112和ABS传感器系统120的车轮110。ABS传感器系统120和车轮110的特定相对位置仅仅是示例性的且在实施例中可以改变。此外,此图和这里的其它图中的部件不一定按比例绘制。由于车轮110是复杂结构,所以应响应于在移动期间发生的复杂振动而存在大量谐振。实施例利用这些多个谐振来对不同谐振模式的谐振峰值进行定位和隔离,例如径向振动r和角向振动ω。因此,可以将轮胎112建模为机械谐振器的复杂布置,用于角向振动的δω和mω以及用于径向振动的δr和mr。在某些实施例中,可以将轮胎112的振动建模为机械谐振器的二维模型,而在其它实施例中,可以将轮胎112建模为机械谐振器的三维模型。
在某些实施例中,可以诸如由安装在轮胎112中或上面、被附着到轮胎112、嵌入其中或者以其它方式被耦合到轮胎112的一个或多个传感器114来监视或感测轮胎112的振动。在其它实施例中,可以在轮胎112附近而不是在其中或其上面安装一个或多个传感器114,诸如在边缘、车轮、轮轴、车体或其它适当地方上,但是这样定位的传感器可能不能感测实际轮胎特性,诸如材料温度。在其它实施例中,一个或多个传感器114包括用于直接测量轮胎112的压力(pressure)的压力传感器。在某些实施例中,可以将数字化信息调制到由例如编码器齿轮122生成的常规ABS车轮速度时钟信号上,以用于传输到电子控制单元(ECU)并由其分析。根据实施例,可以将关于可以包括车轮旋转的高阶谐波的感测信号的多维谐振的附加信息提供给ECU,其然后可以用来在减少警告等待时间的同时计算胎压的更准确估计,从而提供使预警的提供与假警报平衡的更稳健的(robust)系统。
参考图9,描述了根据实施例的TPMS车轮传感器系统200的框图。在实施例中,系统200是或者包括ABS传感器系统220,其包括速度传感器222。例如,在一个实施例中,系统200可以包括具有附加电路和/或算法的ABS传感器系统220,以便处理TPMS数据,或者系统200可以包括在ABS传感器系统220外部的附加电路、算法和/或其它感测和控制部件240以执行TPMS数据的处理。例如,一个或多个传感器114可以包括部件240,或者可以认为那些传感器114是TPMS200的一部分(例如,如图10中所述),具有或没有作为部件240的一部分的附加传感器。在一个实施例中,附加电路和/或算法可以是ECU230或信号处理系统的一部分,但是其并非在所有实施例中都需要。在实施例中还可以提供各种附加数据感测和控制系统部件240,并且其可以包括加速度计传感器和/或系统、惯性传感器或传感器集群、周围环境传感器和/或系统、交通工具控制系统、以及胎压传感器和/或系统中的一个或多个,其中每个可以包括在本领域中已知将提供全局交通工具参数数据(诸如用于交通工具的感测数据、操作数据和/或控制参数中的一个或多个)的各种传感器和控制装置。例如,感测和控制系统部件240可以包括胎压传感器(TPS)242,或者可以认为TPS242是TPMS200的一部分。数据感测和控制系统部件240被配置成向TPMS200和ECU230发射感测数据。
在实施例中,ECU230包括被配置成用于信号处理的处理器和用于数据存储和/或处理器执行的电耦合存储器。处理器可以是接受数字数据作为输入、被配置成根据指令或算法来处理输入、并提供结果作为输出的任何适当可编程设备。在实施例中,处理器可以是被配置成执行计算机程序的指令的中央处理单元(CPU)。在其它实施例中,处理器可以是高级RISC(精简指令集计算)机器(ARM)处理器或其它嵌入式微处理器。在其它实施例中,处理器104包括多处理器集群。该处理器因此被配置成执行至少基本选择的算术、逻辑和输入/输出操作。
存储器可以根据耦合处理器的要求包括易失性或非易失性存储器,以不仅提供用以执行指令或算法的空间,而且提供用以存储指令本身的空间。存储器还可以包括用以存储由数据感测和控制系统部件240收集的数据的空间。在实施例中,易失性存储器可以包括例如随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。在实施例中,非易失性存储器可以包括例如只读存储器、闪存、铁电RAM、硬盘、软盘、磁带或光盘存储。前述示例绝不限制可以使用的存储器的类型,因为这些实施例仅仅是以示例的方式给出的且并不意图限制其主题。在其它实施例中,存储器包括多个存储器。例如,第一组存储器可以仅仅被处理器用来存储指令或算法,并且第二组存储器可以仅仅用于在存储由数据感测和控制系统部件240收集的数据中使用。
参考图10,在实施例中,胎压管理系统300包括速度传感器302、多个胎压传感器(TPS)304以及ECU306。在实施例中,速度传感器302基本上类似于如上所述的速度传感器222。速度传感器302被配置成监视或记录轮胎速度数据并将该数据发射到ECU306。
在实施例中,TPS304基本上类似于感测和控制系统部件240或者特定地在实施例中TPS242。在实施例中,TPS304被配置成测量或记录胎压数据并将该胎压数据发射到ECU306。在实施例中,TPS304还被配置成测量或记录轮胎相位数据。
在实施例中,ECU306基本上类似于如上所述的ECU230。ECU306被可操作地耦合到速度传感器302并被配置成收集速度传感器302数据。同样地,ECU306被可操作地耦合到TPS304并被配置成收集TPS304数据。ECU306包括被配置成接收并分析感测数据的硬件电路和/或算法。在实施例中,将ECU306配置成分析感测数据以用于自动化的轮胎定位。
参考图11,根据实施例,描述了包括多个预定义参考位置的轮胎400的框图。轮胎400基本上类似于上述轮胎,包括轮胎112。预定义参考位置的系统可以被部件、部件的组合或这里所述的适当替换部件中的任何、以本领域的技术人员将容易地认识到的任何适当配置来利用或实现。所提供的示例性系统仅仅是以示例的方式给出的,并且并不意图限制本发明的范围。
轮胎400包括多个索引或参考位置。例如,如图11中所示,轮胎400包括402处的“索引0”、404处的“索引1”、406处的“索引2”、408处的“索引3”、410处的“索引4”、412处的“索引5”、414处的“索引6”以及416处的“索引7”。在所描述的实施例中,索引402—416围绕着轮胎400的圆周相互等距离间隔。在实施例中,索引的数目和位置可以取决于例如应用或传输需要的特定要求而改变。在实施例中,索引的定位可以是任意的。在实施例中,索引的定位可以不均匀地间隔的。
再次地参考图10以便于解释,根据实施例,当TPS304到达索引402—416中的任何索引时,允许由TPS304的到ECU306的RF传输。根据实施例,轮胎400且特别是TPS304被配置成用于多个传输位置。例如,参考图12,在到达404处的索引1时,由TPS304发射RF帧传输,其包括TPS唯一ID、胎压、温度、电池状态以及用于索引1的识别数据。同样地,例如在到达406处的索引2时,由TPS304发射RF帧传输,其包括TPS唯一ID、胎压、温度、电池状态以及用于索引2的识别数据。用于相应索引的识别数据指示在该处已发生RF传输的位置。在实施例中,用于索引的识别数据可以是索引值本身。在其它实施例中,RF帧可以包括附加或较少的数据字段。用于相应的索引的识别数据可以例如像2位那样少。在其它实施例中,用于相应索引的识别数据可以是8、16、32位或更多。
根据实施例,当TPS304在索引402—416之间时,不允许RF帧传输。例如,如图11中所示,当TPS304在402处的索引0与404处的索引1之间时,不允许RF帧传输。同样地,当TPS304在404处的索引1与406处的索引2之间时,不允许RF帧传输。在传输上的限制同样地遍及索引402—416之间的轮胎400的圆周而存在。
在实施例中,TPS304传输可以根据期望在索引402—416处频繁或不频繁。例如,可以将TPMS300配置成用于在每个索引处或者在402处的索引0处、404处的索引1处、406处的索引2处、408处的索引3处、410处的索引4处、412处的索引5处、414处的索引6处以及416处的索引7处的TPS304传输。在其它实施例中,可以将TPMS300配置成用于每隔一个索引处或者例如402处的索引0处、406处的索引2处、410处的索引4处、以及414处的索引6处的TPS304传输。在其它实施例中,可以将TPMS300配置成用于402处的索引0处和410处的索引4处的TPS304传输。取决于实施例和期望传输速率,可以将每个TPMS系统配置成用于相应索引处的更多或更少的TPS304传输。
在操作中,每个TPS304分别地只有当TPS304到达预定义的多个位置中的一个时才发送RF帧。在实施例中,RF帧传输特别地在轮胎定位阶段期间。如上文关于图12所述,RF帧包括对应于预定义的多个位置中的一个的索引信息。ECU306从TPS304接收RF帧。
根据实施例,用于轮胎定位的算法或方法利用角位置与WSS计数器之间的相关。例如,用于同一轮胎的WSS计数器和TPS的角度具有相同的周期(即变化速率),其中主要的差异是相位和振幅单位(即WSS计数器单位和角度单位)。因此,WSS计数器和TPS的角度之间的相位差对于位于同一轮胎中的TPS和WSS传感器而言是恒定的。TPS的角的周期函数与其它轮胎的WSS计数器的其它周期函数相比将具有不同的周期,因为每个车轮的旋转速度由于例如拐角效应或有效滚动半径的差异而不同。在实施例中,可以由ECU306来完成WSS计数器与TPS角度之间的恒定相位差的区别,其可以实时地接收RF帧和WSS数据。
因此,在找到提供相同相位差的对(TPS和WSS计数器)方面,ECU306在ECU306接收RF帧(在实施例中,包括TPSID)的时刻收集每个WSS计数器值。ECU306被配置成计算索引角度与任意参考角之间的角度差并将该差转换成WSS计数器单元。
在实施例中,根据:(角度的增量/(360/WSS编码器齿的数目))来计算此差。
使用模算术将此差(以WSS计数器单位)加到所获取的WSS计数器以确定已修正WSS计数器。ECU306还被配置成累积用于给定持续时间的已修正WSS计数器。在实施例中,累积持续时间可以为约0.01秒。在其它实施例中,累积持续时间可以为约0.1秒。在其它实施例中,累积持续时间可以为约1秒。在其它实施例中,累积持续时间可以更长或更短,这取决于应用和系统部件。在实施例中,ECU306还被配置成确定与其它WSS计数器值相比在特定WSS计数器值下提供最大命中数目(hitnumber)的WSS位置。在另一实施例中,ECU306还被配置成确定WSS位置,其提供与其它WSS计数器相比具有较小总和(sigma)的WSS计数器的高斯分布。
在实施例中,如果允许的预定义参考位置是等间隔的(即在相邻位置中的每个之间存在相等角度),则可以用:360(度)/位置的数目(NP)来计算角度间隔。
因此,如果增加位置的数目,例如如果NP=3600(12位大小角度索引),则角度间隔是0.1度。在实施例中,较高NP允许更频繁的RF帧传输。在实施例中,TPMS系统提供有效的连续RF帧传输。根据其它实施例,如果NP=8且允许预定义参考位置是等间隔的,则角度索引的大小是4位。在其它实施例中,如上所述,对于不要求等待时间和有效连续RF帧传输的TPMS系统而言,角度索引的大小是8位。
参考图13,描述了一种用于TPMS的自动轮胎定位的方法500。参考图14,描述了两个图表,其描述用于图13的自动轮胎定位的方法的用于左前交通工具轮胎的角位置和WSS计数器数据相对于时间的关系。在图14上,对方法500的操作进行一般地注解。
再次地,为了便于说明,在胎压管理系统300的背景中解释方法500,然而仅以示例的方式提供TPMS300,并且可将采用本领域技术人员将容易地认识到的任何适当配置的这里所述的部件、部件组合或适当替换部件中的任何用于方法500。
在502处,TPS304测量相位数据。在实施例中,可以由TPS304在任意时间测量相位数据。在其它实施例中,TPS304相对于相应的参考位置在预定时间测量相位数据。在实施例中,测量的相位数据包括使相位数据与参考位置索引相关联。在实施例中,TPS测量附加数据,诸如胎压、频率、轮胎温度或电池状态。在其它实施例中,测量相位数据包括识别在该处测量压力的参考位置索引。
在504处,TPS304将测量的相位数据发射到ECU306。在实施例中,相位数据包括参考位置索引。根据实施例,在504处,TPS304到达下一最近参考位置并在到达那个参考位置时发射测量的相位数据。在其它实施例中,TPS304到达预定参考位置,对于该位置而言允许传输(不一定是下一最近参考位置)。在实施例中,TPS304将测量的相位数据作为RF帧的一部分发射,诸如图12中所描述的RF帧。因此,在502和504之间,TPS304等待发射包含测量相位数据的RF帧。
在506处,ECU306在ECU306接收包含测量相位数据的RF帧的时刻测量用于轮胎中的每个的WSS计数器。WSS计数器被存储在ECU存储器中。此外,在506处,ECU306计算根据角度索引计算的角度(作为RF帧的一部分被发射)与预定义任意参考角之间的角度差(??)。参考图14,参考角=0°。在其它实施例中,参考角可以是沿着轮胎圆周的任何相对角。在实施例中,将TPSID与相应的RF帧或相应RF帧数据一起存储。
在508处,ECU306将角度差(??)转换成“增量WSS计数器”(?WSS计数器)。
在实施例中,?WSS计数器=(??(360/WSS编码器齿的数目))。
在计数器单位中,增量WSS计数器值因此对应于??。可以将增量WSS计数器加到在ECU接收RF帧的时刻测量的WSS计数器值以确定“已修正WSS计数器”。
在实施例中,已修正WSS计数器=(WSS计数器+?WSS计数器)模(WSS编码器齿的数目)。
根据508,方法500可以通过502至508进行迭代,重复地将已修正WSS计数器与TPSID或TPS识别数据一起存储。在510处,ECU306确定提供恒定已修正WSS计数器值的TPS。在实施例中,ECU306可以使每个TPSID与恒定已修正WSS计数器值匹配。例如,在图14中,“15”的已修正WSS计数器值跨多次迭代是恒定的。“26”的已修正WSS计数器值与恒定值模式不匹配,并且因此不对应于“15”的已修正WSS计数器值的轮胎的TPSID。在实施例中,仅需要502至508的两次迭代来确定恒定的已修正WSS计数器值。在其它实施例中,可以利用502至508的多次迭代来确定恒定的已修正WSS计数器值。在510处,然后,可以识别用于特定TPS的轮胎的位置。
参考图15,描述了针对轮胎条件组的用于左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎以及右后轮胎中的每个的命中的数目相对于已修正WSS计数器和已修正WSS计数器相对于时间的一系列图表。根据实施例,在图15的该组轮胎条件下,左前TPS每1秒发射多达100次,具有表示具有多个参考位置的轮胎的角度索引。收集100个RF帧并计算已修正WSS计数器值,如上所述。角准确度的公差=30°(1个总和),表示噪声效应。用于每个轮胎{FL、FR、RL、RR}的有效滚动半径={0.301m、0.302m、0.299m、0.300m}。用于每个轮胎的切向速度是相同的32km/h。用于计算角度信息和频率的采样周期为约~2.5转(revolution)。认为处理时间为~50ms+随机延迟(1~2ms)以计算该角度。参考位置的数目是32(索引位大小5位),并且参考位置是等间隔的。利用48齿WSS编码器。
参考左前轮胎的图表,已修正WSS计数器值的分布、特别是WSS计数器值的命中的数目聚焦特定计数器(~10计数)。其它轮胎计数器值表现为随机分布。根据实施例的TPMS系统和方法可以利用此数据来导出此特定RF帧来自左前轮胎传感器。
参考图16,如果用于每个轮胎的切向速度是不同的,则该差异甚至更加显著。根据实施例,该组轮胎条件基本上与关于图15所述的那些相同,但是每个轮胎的切向速度是{FL,FR,RL,RR}={32.2km/h,31km/h,33km/h,30km/h}。参考用于图16的左前轮胎的图表,已修正WSS计数器值的分布、特别是WSS计数器值的命中的数目聚焦特定计数器(~10计数)。其它轮胎计数器值表现为随机分布。
参考图17,即使角度索引误差是大的,则根据实施例的系统和方法也仍可以执行定位。根据实施例,该组轮胎条件基本上与关于图15所述的那些相同,但角度索引误差包括大的误差。在实施例中,误差是1个总和=50°。参考用于图17的左前轮胎的图表,已修正WSS计数器值的分布、特别是WSS计数器值的命中的数目聚焦特定计数器(~10计数)。其它轮胎计数器值表现为随机分布。根据实施例,在索引测量中允许的误差的量值可以是数据收集点的数目的函数。例如,如果索引测量的集合是大的,则允许误差可以达到1个总和=~90°。
在实施例的特征和优点中,系统和方法在TPS传输之间具有比例如具有单个预定参考位置的方法更少的等待时间。可以在多个预定义的多个位置中的任何位置处发送RF帧的TPS传输。因此,TPS数据是更新的且更准确,导致更准确的轮胎定位。此外,与具有长等待时间的方法相比减小了相位误差。此外,减少了可操作地耦合的部件和TPS的功率消耗,因为TPS可以进入低能量模式,因为存在对高分辨率的需要或者减少或甚至消除了时间跟踪。
在实施例的另一特征和优点中,系统和方法具有比将时间数据结合到RF帧中的方法(其中例如不存在预定位置)更小的RF帧长度。通过结合索引或参考位置数据,不需要时间数据以便ECU执行轮胎定位。用较短的RF帧,TPMS部件汲取(draw)较少的电流,从而节省功率。此外,用较短的帧,减小了用于RF发射和接收的故障率。
在实施例的另一特征和优点中,在ECU中,系统和方法要求更少的软件或算法复杂性以及电路复杂性。例如,因为实施例中的轮胎定位所需的WSS信息对应于发送RF帧所处的时刻,所以不需要存储或比较先前的WSS数据。因此,ECU不需要记录用于每个车轮的WSS计数器值并且存储WSS计数器值达某个持续时间,从而释放存储器空间。同样地,ECU接收机不需要任何复杂的处理指令以便搜索用于每个车轮的WSS计数器值。
已经在这里描述了系统、设备和方法的各种实施例。这些实施例仅仅以示例的方式给出,并且并不意图限制本发明的范围。此外,应认识到的是可以以各种方式将已描述的实施例的各种特征组合以产生许多附加实施例。此外,虽然已经描述了供公开实施例使用的各种材料、尺寸、形状、配置和位置等,但在不超过本发明的范围的情况下可利用除公开的那些之外的其它的。
相关领域的普通技术人员将认识到的是本发明可包括比在上文所述的任何单个实施例中所示的更少的特征。本文所述的实施例并不意图是其中可将本发明的各种特征组合的方式的穷举呈现。因此,实施例并不是特征的相互排斥的组合;更确切地说,本发明可以包括选自不同单个实施例的不同单个特征的组合,如由本领域的普通技术人员理解的。此外,相对于一个实施例所描述的元素可以在其它实施例中实现,即使在此类实施例中未被描述时,除非另作说明。虽然从属权利要求可在权利要求中引用与一个或多个其它权利要求的特定组合,但其它实施例还可以包括从属权利要求与每个其它从属权利要求的主题的组合或者一个或多个特征与其它从属或独立权利要求的组合。在这里提出了此类组合,除非声明并不意图特定的组合。此外,还意图包括在任何其它独立权利要求中的权利要求的特征,即使此权利要求并不是直接地从属于该独立权利要求。
限制上面通过文献引用进行的任何结合,使得不结合与这里的明确公开相反的主题。进一步限制上面通过文献引用进行的任何结合,使得在这里并不通过引用而结合包括在文献中的权利要求。还进一步限制上面通过文献引用进行的任何结合,使得在文献中提供的任何定义未被通过引用结合到本文,除非本文明确地包括。
出于解释用于本发明的权利要求的目的,明确地旨在不援引美国法典第35条的第六段112节的规定,除非在权利要求中记载了特定的术语“用于…的装置”或“用于…的步骤”。