CN101585318A - 一种自动胎压故障紧急处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动胎压故障紧急处理系统及其处理方法，包括胎压监测系统，以及一个或多个相应控制模块；其中，胎压监测系统包括胎压传感器和胎压模块TPM，胎压传感器内置在轮胎内并可将信息发送至TPM，TPM用于实时检测轮胎的胎压状况并完成数据分析、处理和发送信号，TPM与各控制模块之间通过CAN BUS总线通讯连接；各控制模块根据得到的信号控制各自功能，完成胎压故障的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动胎压故障紧急处理系统及其处理方法，应用于防止汽车出现爆胎或漏气严重时驾驶员人身伤害或由于后面车辆尾追撞车的情况。
背景技术
据不完全统计，高速公路46％的交通事故是由于轮胎故障引起的，而其中爆胎一项就占事故总量的70％以上。实验数据表明，时速140公里以上状态下发生的爆胎事故，事故死亡率100％，即使驾驶技术很过硬也会于事无补。来自高速交警监控数据显示，现在高速公路超速现象非常严重，尤其在炎热的夏季，很多车辆实际行驶速度都在140公里每小时左右，高速公路存在严重的安全隐患。
轮胎气压监测系统，它的核心是对轮胎气压、温度进行即时监测，并向驾驶员做出信息预警。美国政府已经规定，从2003年11月1日起，所有在美生产的新车必须配置轮胎气压监测系统。但传统的轮胎气压监测系统设置的轮胎气压采样频率无法对突发的爆胎信号进行实时监测采样，因此，轮胎气压监测系统无法对突发爆胎或快速泄气作出即时的响应。同时，轮胎气压监测系统的作用仅仅限于信息预警，频繁的信息预警容易导致被忽视或弃用。
同时，一般情况下，在发生爆胎或漏气严重时，人的反应时间往往会滞后很多，也就是说，即使驾驶经验非常丰富，面对此情况发生时，驾驶员反应过程都会比上述时间要长，胎压故障紧急处理系统的诞生是非常有必要的。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题：(1)现有的轮胎气压监测系统无法对突发爆胎或快速泄气作出即时的响应；(2)且仅仅做出预警响应，无法有效处理胎压故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动胎压故障紧急处理系统及其处理方法，实时检测胎压变化并发送到TPM上，通过处理分析决定是否启动胎压故障紧急处理系统，同时点亮危险指示灯，从而达到降低因爆胎而带来的危险。
具体来说，本系统由四个胎压传感器、TPM、TCU、ICM、BSM、EMS、BCM、危险指示灯组成。TPM实时检测四个轮胎的胎压状况，当检测到爆胎或胎压漏气严重时，TPM发送信号到CAN BUS总线上，BCM控制点亮危险指示灯、强制开启ESP并起作用，EMS控制喷油策略，BSM采取刹车制动，并配合EMS解除巡航功能，ICM点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。胎压检测传感器内置在轮胎里，TPM完成数据分析、处理和发送信号功能，各控制模块根据信号控制各自功能。在正常情况下，发射器将采集到的温度和压力数据给TPM分析。
本发明中的胎压传感器通过接收器控制电流的变化，产生一个交变的磁场，并根据在闭合的线圈内磁通量的变化产生交变的电压供给给传感器使用，实现无电池实时轮胎压力监测系统。
本发明的轮胎检测系统在车辆启动时对四条轮胎执行自检程序，在车辆行驶过程中执行实时检测程序。在轮胎上安装的传感器能将信息发送到TPM(胎压模块)。当轮胎气压高于基准胎压1.2倍或当轮胎气压低于基准胎压25％时，监控装置会立刻报警，提示司机检测胎压、更换轮胎。在适当的时刻向驾驶者报警提醒无疑会提升行车的安全性；但过于频繁的报警会让使用者感到厌烦，以至视而不见，最后反而引致更大的风险，所以在两者之间要有个平衡。美国法规规定低于25％为气压不足的界限值。
爆胎是由于车辆在高速行驶时，车轮与地面附着力减小，抵抗滑移能力下降，爆胎车轮滚动阻力增大，造成方向偏衡，车轮滑移完全失去控制，而爆胎后驾驶员无法及时做出反应，并自我救助，使爆胎转化为灾难性后果。通常，车辆爆胎事故在高温的夏季容易发生。但是，引起爆胎的原因不仅仅是高温，若不注意检查轮胎，任何季节都可能有爆胎出现。车辆行驶在路上，遇到外界异物的撞击或被割破，快速漏气而爆胎；本发明是为避免驾驶员无法及时做出准确反应，通过胎压检测系统实时检测到轮胎爆胎或者快速漏气时，发送胎压故障CAN信号到发动机控制喷油、制动系统全面启动(ABS、ESP等)，点亮车辆的危险报警灯。
本发明系统在起初的工作中，提前的制动不仅能帮助驾驶者进入挽救状态，增大车轮与地面的附着力，并在ABS的支持下，车轮还不会马上出现滑动的迹象，这时，爆胎车轮对应一侧正常车轮产生的制动力大于或接近爆胎车轮的滚动阻力与制动力之和，有效防止爆胎方向偏航。制动更能使汽车行驶速度快速降低，彻底化解爆胎风险。
具体技术方案如下：
一种自动胎压故障紧急处理系统，其包括胎压监测系统，以及一个或多个相应控制模块；其中，胎压监测系统包括胎压传感器和胎压模块TPM，胎压传感器内置在轮胎内并可将信息发送至TPM，TPM用于实时检测轮胎的胎压状况并完成数据分析、处理和发送信号，TPM与各控制模块之间通过CAN BUS总线通讯连接；各控制模块根据得到的信号控制各自功能，完成胎压故障的处理。
所述胎压监测系统为无电池实时轮胎压力监测系统，其进一步包括控制器模块Control Module、控制感应线圈Pick-up Coil和轮胎压力检测机构RimCoil，其中，控制器模块用于在钥匙状态为ON时通过其内部的逻辑运算，通过线束的连接供给控制感应线圈一个正旋交变的电流；控制感应线圈为一组带有铁芯绕线圈，其在正旋交变的电流通过时，控制感应线圈产生交变的磁场。
胎压传感器内部集成交流整流电路，其将控制感应线圈输入的交流电整流为直流电，并向传感器内各个构件供电。
所述构件包括传感器微处理器、轮胎压力温度检测芯片等芯片，其使传感器正常检测轮胎内的压力及温度信息；进一步包括内部天线，其使用500KHz的频率传输轮胎压力及温度信息。
所述一个或多个相应控制模块包括TCU、和/或仪表组模块ICM、和/或制动系统模块BSM、和/或发动机管理系统EMS、和/或BCM、和/或危险指示灯。
所述BCM用于控制点亮危险指示灯、和强制开启ESP；所述EMS用于控制喷油策略；所述BSM用于采取刹车制动；所述ICM用于点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。
所述BSM还用于配合EMS解除车辆巡航功能。
系统内以及模块间均采用高速CAN通讯。
一种自动胎压故障紧急处理系统的处理方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)胎压监测系统在车辆启动时对四条轮胎执行自检程序，在车辆行驶过程中执行实时检测程序；
(2)当轮胎气压高于基准胎压1.2倍或当轮胎气压低于基准胎压25％时，胎压监测系统立刻报警，提示司机检测胎压、更换轮胎。
TPM实时检测四个轮胎的胎压状况，当检测到爆胎或胎压漏气严重时，进一步包括如下步骤：
(3)TPM发送信号到CAN BUS总线上，BCM控制点亮危险指示灯、强制开启ESP并起作用，EMS控制喷油策略，BSM采取刹车制动，并配合EMS解除巡航功能，ICM点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。
在车辆检测和信号传输过程中，如果出现信号缺失和信号失效的情况超过1s时，中央控制模块将发送信号到仪表点亮故障指示灯。
系统在车速40Km/h以上采取强制制动，脚踏板制动不起作用，在车速40Km/h以下，系统制动和脚踏板制动均起作用，系统优先选取脚踏板制动信号；当车速为零，自动胎压故障紧急处理系统解除，直到轮胎气压重新达到基准气压，系统恢复有效状态。
与目前现有技术相比：
1、本发明可以实现胎压的实时检测，满足检测的实时性和准确性。本发明不对转向系统进行强制锁定、点亮危险指示灯，高速强制制动、低速选择制动，提高系统的人性化。
2、由于巡航系统无法迅速识别爆胎故障，所以本发明在检测到轮胎爆胎或者漏气严重时，会发信号通知巡航关闭，缩短了车辆制动的时间和距离。
3、本发明适相关的模块均为高速CAN通讯，通讯时间为毫秒级，保证了信号传递的及时性和准确性。在车辆检测和信号传输过程中，如果出现信号缺失和信号失效的情况超过1s时，中央控制模块将发送信号到仪表点亮故障指示灯。
附图说明
图1为电源转换示意图
图2为胎压检测系统的示意图；
图3为胎压故障处理系统的模块通讯拓扑图；
图4为各模块间通讯定义及方式；
图中：
1：Two Terminal，Sensor Mounted on Wheel Rim Inside Tyre Cavity
2：Rim Coil(Sensor Coil Mounted on Wheel Rim)
3：Constant Air Gap Dimension
4：Sensor Coil Rotation with Wheel
5：Chassis Mounted Reader
6：Pick-up Coil(Two Terminal Reader Coil Assembly Fixed With Respect To BrakeCaliper Mounting Bracket)
7：Air Gap
9：TPM
8a-d：轮胎
10：ABS
11：DIAGNOSIS
12：BCM
13：ICM
14：BSM
15：EMS
16：TCM
17：EPS
18：ABM
19：HIGHSPEED CAN
LEGENDA：
ABM＝Air Bag Module
ICM＝Instrument Cluster Module TCM：Transmission Control Module
BCM＝Body Computer Module BSM：Brake System Module
TPM＝Tire Pressure Module ECM＝Engine Control Module
20a：Wheel RRTPM Sensor 20b：Wheel RFTPM Sensor
20C：Wheel LFTPM Sensor 20d：Wheel LRTPM Sensor
21，21a：RRTMPMSensor
22a-b：LFTPM Sensor
23，23a：RFTPM Sensor
24a-b：LRTPM Sensor
25：TCU
26：HS_CAN Vehicle Speed HS_CAN Vehicle Speed Fail Sts
27：HS_CAN LHF Tire Pressure Sts HS_CAN RHF Tire Pressure Sts
HS_CAN LHR Tire Pressure Sts HS_CAN RHF Tire Pressure Sts
HS_CAN Tire Pressure System Fail Sts
28，30：HS-Cruise closedsts
29：HS_CAN Brake Sts
31：HS_Spout fuel Sts
32：HS_Hazard Lamp Sts
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
无电池式轮胎压力监测系统由四个部分组成，包括控制器模块(ControlModule)、控制感应线圈(Pick-up Coil)、轮胎压力检测机构(Rim Coil)和传感器。此检测系统在钥匙状态为ON时才能正常工作。当控制器模块检测到钥匙状态处于ON时，控制器模块通过其内部的逻辑运算，通过线束的连接供给控制感应线圈一个正旋交变的电流。控制感应线圈是一组带有铁芯绕线圈，当有正旋交变的电流通过时，控制感应线圈产生交变的磁场，因此磁场密度随电流的改变而变化。
传感器内部集成交流整流电路，将线圈输入的交流电整流为直流电，供给传感器微处理器、轮胎压力温度检测芯片等芯片使用，使传感器能正常的检测轮胎内的压力及温度信息，并通过内部天线使用500KHz的频率传输轮胎压力及温度信息。
系统由四个胎压传感器、TPM、TCU、ICM、BSM、EMS、BCM、危险指示灯组成。TPM实时检测四个轮胎的胎压状况，当检测到爆胎或胎压漏气严重时，TPM发送信号到CAN BUS总线上，BCM控制点亮危险指示灯、强制开启ESP并起作用，EMS控制喷油策略，BSM采取刹车制动，并配合EMS解除巡航功能，ICM点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。胎压检测传感器内置在轮胎里，TPM完成数据分析、处理和发送信号功能，各控制模块根据信号控制各自功能。在正常情况下，发射器将采集到的温度和压力数据给TPM分析。
与传统的胎压几十秒一次检测相比，本发明可以实现胎压的实时检测，检测时间在200ms左右，满足检测的实时性和准确性。
与传统的胎压故障处理系统相比，本发明不对转向系统进行强制锁定，因为在转弯时轮胎由于受力不均，爆胎的几率也非常大。
由于现在很多车子都配备了巡航功能，在高速公路上巡航中出现爆胎时，由于巡航系统无法迅速识别爆胎故障，所以本发明在检测到轮胎爆胎或者漏气严重时，会发信号通知巡航关闭，缩短了车辆制动的时间和距离。
本发明适用于所有安装CAN网络通讯的车型，并将与此处理系统相关的模块(EMS、TCU、BSM、ICM、TPM、ESP)均为高速CAN通讯，通讯时间为毫秒级，保证了信号传递的及时性和准确性。
车辆在爆胎后，车辆行车状态不稳定，在高速公路上行驶时，由于后方车辆感知不到前方车辆的危险，很容易发生追尾，造成二次伤害；本发明在发现胎压爆胎或漏气严重时，发送信号、点亮危险指示灯，提醒后方车辆前方有危险。
在车辆检测和信号传输过程中，如果出现信号缺失和信号失效的情况超过1s时，中央控制模块将发送信号到仪表点亮故障指示灯。
本发明的胎压故障处理系统是在40Km/h以上采取的是强制制动，脚踏板制动不起作用，而在40Km/h一下，系统制动和脚踏板制动均起作用，而系统会优先选取脚踏板制动信号；当车速为零时，自动胎压故障紧急处理系统解除，直到轮胎气压重新达到基准气压，系统才处于有效状态。这样做的目的是让车辆尽快停靠在安全的地方，因为低车速的行车在高速路上是很危险的。
本发明涉及到信号失效的情况，当信号在500ms内没有收到信号时，在仪表上点亮故障报警灯，提醒驾驶员维修。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、种自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，包括胎压监测系统，以及一个或多个相应控制模块；其中，胎压监测系统包括胎压传感器和胎压模块TPM，胎压传感器内置在轮胎内并可将信息发送至TPM，TPM用于实时检测轮胎的胎压状况并完成数据分析、处理和发送信号，TPM与各控制模块之间通过CAN BUS总线通讯连接；各控制模块根据得到的信号控制各自功能，完成胎压故障的处理。
2、如权利要求1所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，所述胎压监测系统为无电池实时轮胎压力监测系统，其进一步包括控制器模块ControlModule、控制感应线圈Pick-up Coil和轮胎压力检测机构Rim Coil，其中，控制器模块用于在钥匙状态为ON时通过其内部的逻辑运算，通过线束的连接供给控制感应线圈一个正旋交变的电流；控制感应线圈为一组带有铁芯绕线圈，其在正旋交变的电流通过时，控制感应线圈产生交变的磁场。
3、如权利要求2所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，胎压传感器内部集成交流整流电路，其将控制感应线圈输入的交流电整流为直流电，并向传感器内各个构件供电。
4、如权利要求3所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，所述构件包括传感器微处理器、轮胎压力温度检测芯片等芯片，其使传感器正常检测轮胎内的压力及温度信息；进一步包括内部天线，其使用500KHz的频率传输轮胎压力及温度信息。
5、如权利要求1所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，所述一个或多个相应控制模块包括TCU、和/或仪表组模块ICM、和/或制动系统模块BSM、和/或发动机管理系统EMS、和/或BCM、和/或危险指示灯。
6、如权利要求5所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，所述BCM用于控制点亮危险指示灯、和强制开启ESP；所述EMS用于控制喷油策略；所述BSM用于采取刹车制动；所述ICM用于点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。
7、如权利要求6所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，所述BSM还用于配合EMS解除车辆巡航功能。
8、如权利要求1-7中任一项所述的自动胎压故障紧急处理系统，其特征在于，系统内以及模块间均采用高速CAN通讯。
9、一种如权利要求1-8中任一项所述的自动胎压故障紧急处理系统的处理方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)胎压监测系统在车辆启动时对四条轮胎执行自检程序，在车辆行驶过程中执行实时检测程序；
(2)当轮胎气压高于基准胎压1.2倍或当轮胎气压低于基准胎压25％时，胎压监测系统立刻报警，提示司机检测胎压、更换轮胎。
10、如权利要求9所述的自动胎压故障紧急处理系统的处理方法，其特征在于，TPM实时检测四个轮胎的胎压状况，当检测到爆胎或胎压漏气严重时，进一步包括如下步骤：
(3)TPM发送信号到CAN BUS总线上，BCM控制点亮危险指示灯、强制开启ESP并起作用，EMS控制喷油策略，BSM采取刹车制动，并配合EMS解除巡航功能，ICM点亮胎压报警灯提醒驾驶员胎压异常。
11、如权利要求9或10所述的自动胎压故障紧急处理系统的处理方法，其特征在于，在车辆检测和信号传输过程中，如果出现信号缺失和信号失效的情况超过1s时，中央控制模块将发送信号到仪表点亮故障指示灯。
12、如权利要求9或10所述的自动胎压故障紧急处理系统的处理方法，其特征在于，系统在车速40Km/h以上采取强制制动，脚踏板制动不起作用，在车速40Km/h以下，系统制动和脚踏板制动均起作用，系统优先选取脚踏板制动信号；当车速为零，自动胎压故障紧急处理系统解除，直到轮胎气压重新达到基准气压，系统恢复有效状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20091125 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |