CN101290260B - 具有改进灵敏度并节能的胎压传感器系统 - Google Patents

Abstract

一种电池供电的胎压传感器系统，带有具有可变电阻纵向位移特性的高灵敏度拉伸传感器组件。该拉伸传感器组件具有至少两个并置的拉伸传感器，各个传感器具有承载可变电阻元件的第一层和第二支承层。传感器组件安装在充气车胎侧壁上或侧壁中，使该组件被车胎侧壁移位，并使电阻成为内部胎压的函数。该组件耦合于对拉伸传感器组件的电阻周期性地采样的处理器。当处理器确定压力在安全范围外时，射频发生器被处理器激活以产生不安全胎压信号。该信号被接收器转换成对驾驶员的报警信号。节能单元根据车胎速度控制向系统施加的电功率以延长电池寿命。

Description

具有改进灵敏度并节能的胎压传感器系统

技术领域

本发明涉及汽车胎压传感器，尤其涉及使用具有经改进灵敏度的传感器系统和节能装置监控车辆车胎的内部胎压的电池供电方法和系统。

背景技术

胎压传感器系统是众所周知的，并且通常用于监控车辆各个充气车胎中的内部气压、并用于在一个或多个车辆车胎中内部气压危险地过低或过高时向驾驶员提供警告信号。该警告信号通常由受连接于胎压传感器的微型处理器控制的射频信号发生器产生，警告信号在由传感器测量的内部胎压在预定常规工作范围外从而表示高压或低压状况时产生。该射频信号被发送到车载接收器，该接收器使用警告信号来在视觉上(通过激活警告灯或显示)或在听觉上(通过激活听得见的警报)或两者提醒驾驶员。传感器电路的电源由电池提供，在可用功率降到可用水平以下时必须更换电池。

诸如在2003年1月21日提交的共同授让、共同待批的序列号为10/346,490的专利申请“外置式胎压传感器系统(External Mount Tire Pressure Sensor System)”中公开的公知胎压系统在电桥电路的一个分支中使用具有基本上线性变化电阻特性的机械应变传感器，来测量该传感器附加其上的车胎的内压。该类传感器对车辆环境中常常遇到的机械振动相对不敏感。此外，电路(即电桥电路)的配置相对简单，具有公知的性能特征并相当依赖于操作。

虽然使用应变传感器和电桥电路的已知传感器电路很有效，但是存在限制该器件性能的固有限制。首先，由于单个可变电阻元件(应变仪)结合在电桥电路的一个分支中的事实，传感器电路的灵敏度受限于所用单个应变仪的可变电阻范围内。这限制了传感器系统的潜在测量范围。此外，由于可变电阻应变传感器和形成电桥电路的固定电阻的热阻系数不同，公知传感器电路容易测量不准确。第二，由于传感器电路由原电池连续供电，则电池的使用寿命受电池能量容量限制。这个缺点配合有由于安装限制而对具有相对小的物理尺寸的部件的需要。因此，电池更换是对该已知传感器系统功效的主要限制。

对于提供避免上述缺点、简单却准确且耐用的胎压监控系统的努力到目前为止尚未成功。

发明内容

本发明包括一种方法和系统，用于使用具有比公知装置更大的灵敏度、对温度波动更大的容耐的可变电阻传感器组件和提供延长的电池使用寿命的节能单元来监控车辆内部胎压。

从第一设备方面，本发明包括对胎压传感器系统的改进，该系统具有可变电阻位移传感器，用于在耦合于充气车胎时提供表示内部胎压的电阻值；处理器，耦合于用于将与不足内部胎压相对应的电阻值转换成射频发生器激活信号的位移传感器元件；以及射频发生器电路，用于在被处理器激活时发送不安全胎压报警信号。该改进包括具有第一和第二单独拉伸传感器(stretch sensor)的可变电阻传感器组件，各个拉伸传感器具有包含可变电阻元件的第一柔性层和第二柔性支承层，且各个拉伸传感器排列成第一拉伸传感器的第一柔性层与第二拉伸传感器的第一柔性层相面对从而使可变电阻元件彼此面对。将可变电阻元件插入到电桥电路，该电桥电路具有四个分支：该四个分支的第一对具有串联连接的固定电阻元件，而该四个分支的第二对具有串联连接的第一和第二拉伸传感器的可变电阻元件。

在该基本实施方式的一较佳变体中，可变电阻传感器组件还包括第三和第四单独拉伸传感器，且第三和第四拉伸传感器的每一个都具有包含可变电阻元件的第一柔性层和第二柔性支承层。第三和第四单独拉伸传感器相互排列成第三拉伸传感器的第二柔性支承层与第四拉伸传感器的第二柔性支承层相面对。而且，第三拉伸传感器的第一柔性层与第二拉伸传感器的第二柔性支承层相面对。可变电阻元件插入到电桥电路中，该电桥电路具有四个分支：这些分支中的第一个具有第一拉伸传感器的可变电阻元件，这些分支中的第二个具有第四拉伸传感器的可变电阻元件，这些分支中的第三个具有第二拉伸传感器的可变电阻元件，这些分支中的第四个具有第三拉伸传感器的可变电阻元件。第一和第二分支串联连接，而第三和第四分支串联连接。

在上述两个实施方式中，电桥电路中的欧姆电连接确保了由于温度变化的电阻变化通过电阻部件的配置被消除。

包括处理器、射频发生器电路、可变电阻传感器组件和电池的胎压传感器系统部件全部安置在至少在可变电阻传感器组件下具有柔性部分的共用支承基板上。支承基板可在车胎形成过程中安置在车胎侧壁—外壁或内壁上；或者嵌入车胎侧壁中。在表面安装时，固定在车胎侧壁上的传感器导板可滑动地找准传感器组件的自由端。传感器组件的另一端固定在车胎侧壁上。这种配置防止传感器组件的过度纵向拉伸和过早的破坏。

从第二设备方面，本发明包括节能单元，用于具有在耦合于充气车胎时提供表示内部胎压的电阻值的可变电阻传感器的胎压传感器系统；处理器，耦合于传感器用于将与不足内部胎压相对应的电阻值转换成射频发生器激活信号；以及射频发生器电路，用于在被处理器激活时发送不安全胎压报警信号。节能单元以与车胎速度相关的方式限制电功率向可变电阻传感器的施加，从而只在车胎速度已达到阈值速度值之后才施加功率，并从电池提取功率用于与车胎速度相关的测量时段。较佳地，该测量时段与预定尺寸的车胎完成预选转数所需的时间相关。

节能单元具有适于耦合到电功率源(在特定实施方式中的电池)的输入终端、用于向可变电阻传感器提供电功率的输出终端、和用于在车胎达到第一预定速度时将输入终端连接到输出终端并在车胎速度降到第一预定速度以下时将输入终端与输出终端切断的车速敏感开关。在一实施方式中，该开关包括具有连接到输出终端的第一部分和自由端的诸如弹簧的导电接触元件、具有连接于输入终端的第一部分和安装在自由端的质量元件的诸如弹簧或转臂的导电枢轴元件。质量元件安装成在车胎达到第一预定速度时与接触元件的自由端进行物理接触，从而使电功率能够从输入终端传送到输出终端。较佳地，质量元件具有相对两端；而开关设置有连接于输出终端的第一和第二接触元件，其中第一接触元件具有位于质量元件相对两端之一的迹线中的自由端，而第二接触元件具有位于质量元件相对两端中的另一个的迹线中的自由端。使用这种配置，便于车辆车胎上节能单元的定位。

在另一实施方式中，可磁性驱动簧片开关耦合在输入终端与输出终端之间，且磁体安装在转臂的自由端以在车胎达到第一预定速度时激活簧片开关。

在另一实施方式中，节能单元还包括耦合于处理器的控制信号输出终端；而车速敏感开关包括用于在车胎达到与(以及较佳地高于)第一预定速度不同的第二预定速度时将功率输入终端连接于控制信号输出终端、并用于在车胎速度降到第二预定速度以下时将输入终端从输出终端断开的控制信号装置。在接收到时，该控制信号用于向处理器指示现在可使用不同的更小测量时段。该不同测量时段也与车胎完成预选转数所需的时间相关。

在该实施方式中，开关配置基本上与第一实施方式中使用的开关相同。控制信号装置包括具有连接于控制信号输出终端的第一部分和自由端的接触元件，且开关中的质量元件安装成在车胎达到第二预定速度时与连接元件自由端物理接触。与第一实施方式相似，质量元件较佳地具有相对两端；而控制信号装置包括连接于控制信号输出终端的第一和第二接触元件，第一接触元件具有位于质量元件相对两端之一的迹线中的自由端，且第二接触元件具有位于相对两端的另一个的迹线中的自由端。

从一处理方面，本发明包括减小供电胎压传感器系统中功耗的方法，该系统具有用于在耦合于充气车胎时提供表示内部胎压的电阻值的可变电阻传感器、耦合于传感器用于将与不足胎压对应的电阻值转换成射频发生器激活信号的处理器、以及用于在被处理器激活时发送不安全胎压报警信号的射频发生器电路，该方法包括以下步骤：

(a)提供电功率源；以及

(b)在胎压测量时段将电功率施加在可变电阻传感器上，该时段的持续时间与车胎速度相关。施加步骤(b)较佳地包括以下步骤：(i)防止将电功率用于可变电阻传感器直到车胎速度达到第一车胎速度阈值，(ii)在车胎速度达到第一车胎速度阈值时在测量时段向可变电阻传感器提供电功率，该时段与第一车胎速度阈值下预选车胎转数所需的时段相关，以及(iii)在车胎速度降到第一车胎速度阈值以下时中止向可变电阻器施加电功率。

该方法还通过将施加步骤(b)更改成还包括在车胎速度达到第二车胎速度阈值时将测量时段长度变成不同值的步骤进一步提供第二测量时段，其中该不同值与在第二车胎速度阈值下预选车胎转数所需的时段相关。

本发明为监控配备有充气车胎的车辆中内部胎压问题提供便利的解决方案。该系统可在新车胎制造时、新车辆制造时安装或作为修理用部件安装。此外，不具有胎压传感器系统的现有车辆可简单地以较低成本用现有技术系统翻新。这在指令所有道路车辆上的低胎压报警装置的权限中尤其有益。传感器组件提供大大加强的测量灵敏度，且节能单元大大减小功耗，这在使用相对不可达电池作为电功率源的安装中尤其重要。

为了对本发明的特性和优点有更全面的理解，应对参照附图进行的细节描述进行参考。

附图说明

图1是在电桥电路中使用单个拉伸传感器的现有技术单个胎压监控电路的示意图；

图2是根据本发明在电桥电路中具有四个拉伸传感器的单个胎压监控电路的立体图；

图3是与图2类似的示出具有串联连接电桥电路分支排列的两个拉伸传感器的单个胎压监控电路的另一实施方式的立体图；

图4示出图1的现有技术电桥电路以及图2和3示出的本发明的两个实施方式的相对灵敏度；

图5是示出主要部件的物理设计的根据本发明的胎压监控系统的示意性立体图；

图6是示出安装在车胎外壁上的根据本发明的单个胎压监控系统的立体图；

图7是示出本发明两个可能布置的沿车轮和车胎的横截面图；

图8是与图7相似示出内部布置本发明的横截面图；

图9是根据本发明的运动探测器的第一实施方式的示意图；

图10是根据本发明的运动探测器的另一实施方式的示意图；

图10A和10B是具有簧片开关的根据本发明的运动探测器的另一实施方式的示意图；

图11是根据本发明的运动探测器的多阶段实施方式的示意图；以及

图12A和12B是示出图11的多阶段运动探测器在两个不同轮速下的操作的时序图。

具体实施方式

现在参照附图，图1是在电桥电路中使用单个拉伸传感器的现有技术单个胎压监控电路的示意图。如图所示，通常由标号10标示的监控电路包括欧姆连接在电桥电路的一个分支中的单个拉伸传感器12，该电桥电路具有使用如图所示欧姆连接的固定电阻R的三个附加分支。拉伸传感器12是具有随传感器主体线性纵向位移而变化预定量的欧姆电阻特性的公知部件。拉伸传感器12具有其上安装有薄型可变电阻元件15的第一层14；以及第二基层，负载第一层并向传感器12提供附加机械强度。固定电阻R都相等。来自DC电功率源(未示出)的参考电压Vin施加在电桥电路10的两个节点上。拉伸传感器12以拉伸传感器12将根据内部压力弯曲的方式附加于车辆车胎(未示出)。拉伸传感器12的电阻值取决于由于内部胎压的弯曲量和弯曲发生的方向。如图1所示，当传感器12在第一方向弯曲时，电阻值增加(R+r)，其中R是传感器12的松弛电阻值而r是由于传感器12的弯曲产生的附加电阻值。类似地，当传感器12在相反方向弯曲时，电阻值减小(R-r)。由于拉伸传感器电阻改变，测量电压Vout将相应地改变，从而提供内部胎压的测量值。

图2是根据本发明在电桥电路20中具有四个拉伸传感器22a-22d的单个胎压监控电路的立体图。如图所示，各个传感器组件22包括各自具有支承可变电阻元件的第一层24和基层25的四个双层拉伸传感器。两个拉伸传感器22a、22b排列成第一层相互面对；而两个剩余拉伸传感器22c、22d排列成背靠背。面向同一方向的传感器22a和22c在图2中用标记R+r指示；而面向同一方向但与传感器22a和22c的方向相反的两个传感器22b和22d用标记R-r指示。传感器如图2所示地欧姆连接成排列为电桥电路20的两个相反分支的R+r传感器，以及排列为电桥电路20的另两个相反分支的R-r传感器。使用该配置，由于热效应的任何电阻变化被完全电学消除，从而测量电阻值纯粹是内部胎压的函数。传感器组件22以下文所述方式物理地安装于车胎上。

图3是与图2相似的示出具有串联连接电桥电路分支排列的两个拉伸传感器的单个胎压监控电路的另一实施方式的立体图。如图所示，各个传感器组件32包括各自具有支承可变电阻元件的第一层24和基层25的两个双层拉伸传感器。两个拉伸传感器32a、32b排列成第一层在R+r、R-r配置中相互面对。单层传感器如图3所示地欧姆连接成排列为电桥电路30的相邻分支的串联连接的R+r传感器和R-r传感器。电桥电路的另两个分支设置有相等值R的固定电阻元件26。使用该配置，可变电阻元件中因热效应的任何改变完全被电学消除，且固定电阻元件R中因热效应的任何改变被完全电学消除从而测量电阻值纯粹是内部胎压的函数。传感器组件32以下文所述方式物理地安装于车胎上。

图4示出图1的现有技术电桥电路以及图2和3中示出的本发明两个实施方式的相对灵敏度。如图所示，对于图1中示出的单个传感器的现有技术装置，输出电压Vout的大小是r/4R的函数。对于图3的双传感器实施方式，输出电压Vout的大小是r/2R的函数。对于图2的四传感器实施方式，输出电压Vout的大小是r/R的函数。本领域技术人员应该理解，图2实施方式提供比现有技术配置增加4倍的灵敏度；而图3实施方式提供2倍的灵敏度增加。这表示测量能力的显著改进。

图5是示出主要部件物理配置的根据本发明的胎压监控系统的示意性立体图。如图所示，胎压监控系统50的主要部件包括集成电路51、电池52、拉伸传感器组件22或32、天线54、和运动探测器55(下文描述)。这些部件以任何所需方式(诸如通过使用适当粘合剂)固定于基层56。集成电路51包含通常在射频监控系统中找到的有源电子器件，并且由于该配置为本领域技术人员熟知不再赘述。天线54以常规方式耦合于集成电路51的射频部分。拉伸传感器组件22、32欧姆连接于集成电路中所包含的电桥电路。电池52连接于集成电路51的功率输入终端。基层56使用适当粘合剂粘合于安装层57。至少基层56和安装层57在拉伸传感器组件22或32下面的那些部分应该充分地柔性以允许拉伸传感器组件随车胎侧壁弯曲以便于提供准确的电阻值。对于表面安装(下文描述)，具有锚定端59a、59b的常规U形传感器导板58滑动地找准传感器组件22、32以及基层56和安装层57的下面部分。传感器导板大小为将传感器组件22、32保持在紧邻车胎侧壁，而同时允许传感器组件22、32在传感器导板58内滑动。

通过将基层56和安装层57的常规矩形的下半部分粘合于第一车胎锚点，将传感器组件22、32在其低端固定于第一车胎锚点(外胎面、内胎面或内部锚点—参看下文)。传感器导板58的锚定端59a、59b固定在第二车胎锚点。当车胎侧壁的轮廓由于内部胎压的变化而变化时，由于传感器组件22、32在其低端固定于车胎锚点并通过传感器导板58滑动地保持在车胎侧壁附近的事实，传感器组件22、32随轮廓变化而弯曲。然而，由于只有传感器组件22、32的低端固定于第一车胎锚点，因此传感器组件22、32不能拉伸到断裂点，如果传感器组件22、32沿其整个长度坚固地粘合则这可能发生。这种安装配置防止传感器组件22、32的过早破坏。

如图6所示，根据本发明的单个胎压监控系统50可通过将安装层57(图5)在适当位置附加于车胎侧壁而安装在车胎61的外侧壁上。这可使用诸如环氧粘合剂的适当粘合剂完成。较佳地，使用诸如以Velcro商标销售的双组件钩环附加系统将系统50附加于车胎侧壁。该配置向所安装的胎压传感系统提供附加振动阻尼。

图7是示出胎压传感系统50的另两个布置的沿车辆轮胎组件截取的横截面图。如图所示，系统50可使用上述附加机构附加在车胎外侧壁61上。由于电池52容易接近，因此该布置允许允许容易地更换耗尽的电池52。或者，系统50可在将车胎安装在车轮63上之前附加于内部胎壁62。该配置为系统50的组件提供对机械磨损和恶劣环境条件的保护，但缺点是在电池52需要更换时必须将车胎从车轮63移走。

图8是与图7相似示出胎压传感器系统的另一可选布置的截面图。如图所示，传感器系统50被铸入外侧壁61与内侧壁62之间的车胎内部。由于车胎成形过程所需的温度与系统50部件的温度容耐相比相对较低，因此这种内部布置是可行的。由于整个包在车胎材料内，所示内部配置提供对系统50的部件的最大保护。然而，当电池52耗尽时，不能通过该配置更换。

用于确定内部胎压的电阻测量过程与上述引用的序列号为10/346,490的待批美国专利申请中公开的非常相似。传感器组件22、32的测量电阻值在当压力传感器系统50位于距路面距离最小(与路面最接近)并经受最大位移时的最大值Rmax与当压力传感器系统50距路面距离最大(距路面最远)并经受最小位移时的最小值Rmin之间变化。用于计算胎压的参数是差R＝(Rmax)-(Rmin)。该参数由集成电路51内的编程电路计算。当该值落在由两个预定阈值定义的预定可接受范围内时，由于内部胎压在允许范围内，因此没有信号从天线54发送。当R值大于预定第一阈值—表示低压状况时，集成电路51激活使低压信号从天线54发送的内部射频发射器。类似地，当R值小于预定第二阈值—表示高压状况时，集成电路51激活使高压信号从天线54发送的内部射频发射器。低压信号被常规机载接收器电路(未示出)接收，该电路将低压或高压信号转换成可察觉报警信号，诸如可视指示、可听见警报或两者。通常接收器电路包括用于将低压或高压信号解码成可用于操作报警指示器的形式的解码器。该接收器的典型示例在美国专利No.5,900,808、No.6,175,301和No.6,453,737示出并描述。由于接收器电路是常规的并对本领域技术人员公知的，因此不再赘述。

为了保存电池电力，电阻测量可周期性地进行，而非连续地进行。例如，首先可计算R的初始值。如果R值小于第一阈值并高于第二阈值(即表示胎压落在可接受范围内)，则集成电路51将等待一分钟，之后进行参数R的另一次计算。如果任何计算得到落在由两个阈值水平定义的范围外的R值(即高于第一阈值或低于第二阈值)，则集成电路51将等待更短的时段(10秒)且之后进行参数R的另一次计算。如果结果是另一R值落在由两个阈值定义的范围外，则集成电路51激活射频发生器来产生高胎压或低胎压信号。如果结果是R的连续值不落在由两个阈值定义的范围外，则集成电路51将等待一分钟，并且之后进行下一次计算。

为了进一步保存电池电力，从电池52到集成电路51的功率在移动探测器55的控制下选择性地施加，该运动探测器的第一实施方式55A在图9中示出。如图所示，电池52的一个终端(本实施方式中的阳极终端)连接于运动探测器55A的第一终端91。终端91欧姆连接于沿质量块95的枢轴迹线设置的一对接触弹簧92、93。由导电材料制成的质量块95安装在也由导电材料制成的枢轴弹簧96上端。枢轴弹簧96的下端欧姆连接于功率输出终端98。功率输出终端98连接于集成电路51的功率输入终端。

在操作中，当胎压传感器系统50所附加的车胎静止时，质量块95位于接触弹簧92、93的中心并通过枢轴弹簧96的作用保持在该位置。在此中心位置，质量块不与接触弹簧92、93接触，且结果来自电池52的功率不流向输出终端98且不消耗功率。当车胎开始转动时，质量块95在离心力的影响下沿枢轴迹线94在接触弹簧92或接触弹簧93的方向上偏离，这取决于车胎侧壁上运动探测器55的取向以及车胎的转动方向。当车胎的转动速度达到预定值(例如10mph)时，质量块95偏离足够距离以与两个接触弹簧92、93之一进行接触。在此点，欧姆电路在功率输入终端91与功率输入终端98之间建立，且DC电流可从电池52流到集成电路51。应该注意，向集成电路51施加功率时的车胎速度是一设计选择并且可设定为对本领域技术人员适当的值。一旦在电池52与集成电路51之间建立功率连接，则上述胎压测量过程开始。

图10示出运动探测器的另一实施方式55B。在本实施方式中，枢轴弹簧96由在其低端绕枢轴安装于固定参考点、并具有安置在其上端的铁磁质量块的转臂101代替。永磁体105被固定在运动探测器55B的固定参考点。图10的实施方式的操作与图9的实施方式非常相似，差别在于质量块103与永磁体105之间的磁力使质量块103与弹簧92或弹簧93保持不接触直到由于车胎转动的离心力的大小超过质量块103与永磁体105之间的磁吸持力的大小。

图10A和10B示出运动探测器的又一实施方式55C。图10A示出未启动状态的运动探测器55C，而图10B示出启动状态的运动探测器55C。在本实施方式中，转臂101具有安装在其上端的磁体106。永磁体105固定在运动探测器55C的固定参考点。接触弹簧92、93被具有欧姆连接于输入终端91的第一终端109和欧姆连接于终端98的第二终端110的磁驱动常开触点簧片开关108代替。图10A和10B的实施方式的操作如下。当由于车胎转动的离心力大小小于磁体106与磁体105之间的磁保持力时，转臂101和磁体106保持为如图10A所示的姿态，其中磁体106距簧片开关108足够远以使簧片开关保持为未驱动状态且终端91与终端98之间没有电功率转移。当由于车胎转动的离心力大小超过磁体106与磁体105之间的磁吸持力时，转臂101和磁体106被转动(在图10B中为逆时针方式)使磁体106接近簧片开关108并导致其间的触点闭合，从而欧姆连接终端91和98并从电池52向集成电路51转移电功率。虽然只有一个簧片开关108在图10A和10B中示出，但是应该理解，可将一对簧片开关108用于在与图9的实施方式中接触弹簧92、93位置类似的位置定位的运动探测器55C。

现在显而易见，在胎压传感器系统50的功率电路中包括运动探测器55A-55C通过在车胎可转动地附加的车辆静止或者以不必考虑胎压的速度运动时防止将DC电功率施加于集成电路51来延长电池52的使用寿命。甚至进一步的节能可通过图11所示的多阶段运动探测器55D实现。如图所示，多阶段运动探测器55D具有结合其中的与运动探测器55A相同的元件91、92、93、95、96、和98。此外，运动探测器55D包括沿质量块95的枢轴迹线94的相对两端安装、但在接触弹簧92、93的内接触面外侧沿枢轴迹线94的点排列的一对附加功率接触弹簧112、113。功率接触弹簧112、113并联地欧姆连接于附加输出终端115，该附加输出终端115连接到集成电路51的专用输入端口。接触弹簧112、113和输出终端115的目的是向集成电路51提供控制信号，该控制信号指示车胎转动速度已经达到了比由质量块95与接触弹簧92或接触弹簧93之间的接触所指示的更高的预定值。例如，控制弹簧92、93和质量块95接触、并允许向集成电路51施加电功率以允许胎压测量程序时的转动速度的机械参数可设定为10mph；而控制弹簧112、113和质量块95进行接触并产生控制信号时的转动速度的机械参数可设定为50mph。输出终端115上的控制信号用于以下目的。

在胎压测量过程中，当将电流施加于传感器组件50时，大量的功率从电池52消耗。通过将测量时段限制为根据车辆速度对胎压进行准确测量所需的时段，多阶段运动探测器55D使集成电路51能够最小化在测量过程中施加的电流总量。图12A和12B示出用于半径为0.32m的205/65R15车胎的节能技术。对于10mph的车辆速度，该特定胎一次转动所需时间为0.45秒。因此，获得Rmin和Rmax测量所需的最小时段为0.45秒。因为使用该系统，在电功率施加于集成电路51的任何给定时刻车胎的角度位置都不确定，所以在施加功率之后允许胎压测量过程进行车胎的两周转动是比较谨慎的。参看图12A，在10mph的车辆速度下允许胎压测量过程进行0.90秒，该时间是允许测量过程之后车胎的两周转动所需的时间。因此，使用运动探测器55D，在电功率从电池52转经由导电路径终端91、弹簧96、质量块95、接触弹簧92或93、和终端98转移到集成电路51之后，在终端115的控制信号未激活或未断言时允许胎压测量过程进行0.90秒。

对于50mph的车辆速度，相同车胎的一周转动所需的时间为0.09秒；且两周转动需要0.18秒。因此，为获得Rmin和Rmax的可靠测量而建立的最小时段为0.18秒。参看图12B，在50mph的车辆速度下允许胎压测量过程进行0.18秒，该时间是在允许测量过程之后车胎的两周转动所需的时间。因此，使用多阶段运动探测器55D，在电功率从电池52经由导电路径终端91、弹簧96、质量块95、接触弹簧92或93、和终端98转移到集成电路51，并且电功率从电池52经由导电路径终端91、弹簧86、质量块95、导电弹簧112或113、和终端115转移到集成电路51之后(从而断言控制信号)，允许胎压测量过程只进行0.18秒。

现在应该显而易见，多阶段运动探测器55D在仍然允许获得胎压准确测量的同时限制胎压测量过程期间的功耗。应该理解，虽然已参照运动探测器55A的通用元件对多阶段运动探测器55D进行了描述，但是探测器55D可使用运动探测器55B和55C的通用元件进行配置。而且，应该理解，可将附加阶段添加到多阶段运动探测器55D，以结合比上述两个阈值更多的不同速度阈值。例如，以比图11所示的接触弹簧112、113更大的间距可安装一组附加接触弹簧，来使用更短的上电时段指定第三更高速度阈值。而且应该理解测量时段可按需基于与较佳实施方式中的两周转动示例不同的车胎转动数。

虽然较佳实施方式至此已被描述成一个车胎的单个单元，但是实际上车辆的各个车胎都可配置有胎压传感器系统50。可将各种编码排列用来单独识别各个单独传感器，且报警指示器可被配置成识别不适当充气的特定胎。

现在应该显而易见，本发明提供了简单、低成本的胎压传感器系统，该系统在结构上相对简单、并具有比使用单个拉伸传感器的公知系统更高的测量灵敏度。此外，根据本发明的胎压传感器系统可允许各种方式的安装，诸如在制造过程中结合到车胎中、在安装到车轮上之前安装在胎的内壁上、以及在安装到车轮上之前安装在车胎的外侧壁上。此外，本发明的运动探测器部分限制了功耗并因此延长电池寿命。最后，本发明提供用于监控使用充气车胎的所有车辆上的车胎安全性的准确和可靠的系统。

虽然已参考特定较佳实施方式描述了本发明，但是可按需使用各种变体、可选实施方式及等效方案。例如，成对弹簧92、93可按需用沿质量块支承元件的枢轴定位的单个弹簧代替。如果使用单个弹簧，必须小心地将传感器系统定位在车胎上的适当方向，以确保向集成电路51施加电功率在车辆向前运动时发生。而且，虽然已参考使用用于将传感器附加在车胎侧壁上的粘合剂描述了本发明，但是如果认为适当，则可将其它公知技术用于将传感器附加于车胎侧壁的目的。因此，以上不应理解为限制由所附权利要求书限定的本发明。

Claims (11)

1.一种胎压传感器系统，具有：

可变电阻位移传感器，用于在耦合于充气车胎时提供表示内部胎压的电阻值；

处理器，耦合于所述可变电阻位移传感器元件用于将与不足的内部胎压相对应的电阻值转换成射频发生器激活信号；以及

射频发生器电路，用于在被所述处理器激活时发送不安全胎压报警信号；

改进在于所述可变电阻位移传感器包括具有第一和第二拉伸传感器的可变电阻传感器组件，各个所述拉伸传感器具有包含可变电阻元件的第一柔性层和第二柔性支承层，所述拉伸传感器排列成所述第一拉伸传感器的所述第一柔性层面对所述第二拉伸传感器的所述第一柔性层。

2.如权利要求1所述的系统，还包括具有四个分支的电桥电路，第一对所述分支具有串联连接的固定电阻元件，第二对所述分支具有串联连接的所述第一和第二拉伸传感器的所述可变电阻元件。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可变电阻传感器组件还包括第三和第四拉伸传感器，所述第三和第四拉伸传感器的每一个都具有包含可变电阻元件的第一柔性层和第二柔性支承层，所述第三和第四拉伸传感器相互排列成所述第三拉伸传感器的所述第二柔性支承层面对所述第四拉伸传感器的所述第二柔性支承层，所述第三拉伸传感器的所述第一柔性层面对所述第二拉伸传感器的所述第二柔性支承层。

4.如权利要求3所述的系统，还包括具有四个分支的电桥电路，所述分支的第一个具有所述第一拉伸传感器的所述可变电阻元件，所述分支的第二个具有所述第四拉伸传感器的所述可变电阻元件，所述分支的第三个具有所述第二拉伸传感器的所述可变电阻元件，且所述分支的第四个具有所述第三拉伸传感器的所述可变电阻元件，所述第一和第二分支串联连接，所述第三和第四分支串联连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器、所述射频发生器电路和所述可变电阻传感器组件安装在支承基板上，所述支承基板在所述可变电阻传感器组件下面具有柔性部分。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述改进还包括用于限制向所述可变电阻传感器组件施加的电功率的节能单元，所述节能单元包括适于耦合于电功率源的输入终端、用于向所述可变电阻传感器组件提供电功率的输出终端、以及用于在所述车胎达到第一预定速度时将所述输入终端连接到所述输出终端并在所述车胎的速度降到所述第一预定速度以下时将所述输入终端从所述输出终端断开的车速灵敏开关。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述车速灵敏开关包括具有连接到所述输出终端的第一部分和自由端的导电接触元件、以及具有连接到所述输入终端的第一部分和安装在自由端上的质量元件的导电枢轴元件，所述质量元件被安装成在所述车胎达到所述第一预定速度时与所述导电接触元件的所述自由端进行物理接触。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述质量元件具有相对两端；且所述车速灵敏开关包括连接到所述输出终端的第一和第二接触元件，所述第一接触元件具有位于所述相对两端之一的迹线中的自由端，所述第二接触元件具有位于所述相对两端的另一个的迹线中的自由端。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述节能单元还包括耦合于所述处理器的控制信号输出终端；且所述车速灵敏开关包括用于在所述车胎达到与所述第一预定速度不同的第二预定速度时将所述输入终端连接于所述控制信号输出终端、并在所述车胎的速度降到所述第二预定速度以下时将所述输入终端从所述控制信号输出终端断开的控制信号装置。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述车速灵敏开关包括具有连接于所述输出终端的第一部分和自由端的导电接触元件，且所述导电枢轴元件具有连接于所述输入终端的第一部分和安装在自由端的质量元件，所述质量元件安装成在所述车胎达到所述第一预定速度时与所述导电接触元件的所述自由端进行物理接触；且所述控制信号装置包括具有连接于所述控制信号输出终端的第一部分和自由端的第二接触元件，所述质量元件安装成在所述车胎达到所述第二预定速度时与所述接触元件的所述自由端进行物理接触。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述质量元件具有相对两端；且所述控制信号装置包括连接于所述控制信号输出终端的第一和第二接触元件，所述第一接触元件具有位于所述相对两端之一的迹线上的自由端，所述第二接触元件具有位于所述相对两端的另一个的迹线上的自由端。

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