CN101746232B

CN101746232B - 胎压监测系统中关联胎压传感器与轮胎位置的方法和系统

Info

Publication number: CN101746232B
Application number: CN200910246936.1A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·迈克尔·麦奎德; 迪里普·B·帕特尔
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: CN101746232A; US20100148949A1; US7916010B2; DE102009044668A1

Abstract

本发明涉及胎压监测系统中关联胎压传感器与轮胎位置的方法和系统，更具体地涉及一种用于消除轮胎气压监测系统中的串扰的方法和系统，该方法和系统基于传感器响应启动器的次数对可能的传感器标识进行排序。一旦确定排第二和第三的传感器之间存在充分间隔，就将排第一和第二的可能的传感器标识分配至期望响应启动器信号的轮胎位置。

Description

胎压监测系统中关联胎压传感器与轮胎位置的方法和系统

技术领域

本发明主题总体上涉及一种基于启动器的机动车辆轮胎气压监测系统，更具体地，涉及车辆上有各自车轮位置的轮胎气压传感器与车辆内的接收器的关联。

背景技术

用于监测车辆轮胎内气压的各种气压传感系统使用电磁信号产生传输至接收器的气压信号。气压信号与轮胎内气压对应。当轮胎气压监测系统检测到低压情形，车辆操作者就被引导去解决这个问题。这类问题通过用备用胎替换低压轮胎或给低压轮胎充气以增加其中的气压来解决。

许多车辆都设计成“分离告示(split placard)”车辆。这意味着车辆设计成应用前轮轮胎的轮胎气压运行，其与后轮轮胎的轮胎气压是不同的。为了警告车辆操作者轮胎内的轮胎气压相对于OEM所建议的气压明显不能使轮胎膨胀，轮胎气压监测系统(TPMS)必须有能力识别轮胎并将其与车轮的位置关联。当应用于“分离告示”车辆时，这种识别和关联变得略显复杂。

在基于启动器的TPMS中，控制器触发最接近于其传感器正被识别的车轮位置的启动器。然后启动器将低频信号传输至车轮中的传感器。传感器检测低频信号并通过回传给控制器信号作为响应。理想地，处于最接近启动器位置的传感器将给予响应。然而，对该系统的观察显示，多个传感器可能会响应一个启动器信号。这个现象通常称为“串扰”。如果发生串扰，控制器没有额外的信息或手段来恰当地选择正确的传感器ID与车轮位置关联。

一种尝试消除串扰的方法已在启动器中应用。能将其传输能量聚集在非常窄的区域的启动器已经开发出来。狭窄区域被限制仅包括所需传感器的传感器位置的期望区域。这个解决方案不是非常实用，成本效益也不高，因为每个启动器必须为特定车辆模型和车轮位置设计。对于各种车型，将需要针对每种车型的启动器设计。最后，当应用于大规模生产的车辆时，由于其需要多个部件支持不同的车型，该解决方案成本效益不高。

这就需要不聚集信号来解决串扰问题，聚集信号要求定做每个启动器、增加组件的不必要成本和复杂度。

发明内容

本发明主题是一种用于在基于启动器的轮胎气压监测系统内将轮胎气压传感器与车轮位置关联的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于消除轮胎气压监测系统在确定车辆中传感器位置时传感器之间串扰的系统，该系统包括：

多个轮胎气压监测传感器，每个传感器与车辆上的各个轮胎位置关联；

至少一个与用于车辆预定位置轮胎的至少一个传感器关联的启动器，该启动器用于触发来自与至少一个轮胎关联的至少一个传感器的响应；

用于将可能的传感器标识分配至车辆各个轮胎位置的控制算法，该算法对多个传感器中的每一个在预定时间段内响应至少一个启动器而传输信号的次数进行计数，根据每个传感器响应启动器的次数对可能的传感器标识进行排序，其中，每个排序的传感器都分配可能的传感器标识，并且根据其排序，将各个轮胎位置分配给每个可能的传感器标识。

进一步地，所述控制算法进一步包括：

计算响应至少一个启动器的排第二的可能的传感器标识的传输次数和排第三的可能的传感器标识的传输次数之间的差；以及

将该差与预定阈值相比较，以在将各轮胎位置分配至排第一和第二的每个可能的传感器识别之前确定传输次数存在充分间隔。

进一步地，分配至排第一和第二的可能的传感器标识的各个轮胎位置被确定为期望响应至少一个启动器的轮胎位置。

进一步地，所述控制算法进一步包括：

将排第一和第二的可能的传感器标识与存储在非易失性存储器中的已知传感器标识进行比较；

当排第一和第二的可能的传感器标识与用于所期望的各个轮胎位置的存储的传感器标识相匹配时，确定各轮胎位置的分配；

当排第一和第二的可能的传感器标识中有一个与用于备胎位置的已知传感器标识匹配时，重新分配各个轮胎位置的传感器标识，从而将备胎传感器标识重新分配至期望响应启动器的各轮胎位置；以及

当排第一和第二的可能的传感器标识中没有一个与已知的传感器标识相匹配时，重新分配各个轮胎位置的传感器标识，从而将排第一和第二的可能的传感器标识分配至期望响应启动器的各轮胎位置。

进一步地，所述系统进一步包含至少3个启动器，并且该控制算法依次用于每个启动器，用以为车辆上的每个传感器和每个轮胎将可能的传感器标识分配至各个轮胎位置。

附图说明

通过参考详细说明和权利要求、结合附图，可以得到对本发明的更完整的理解。在附图中，所有图中相同的附图标记表示同样的元件和步骤。

图1为公知的基于启动器的轮胎气压监测系统的框图；

图2为本发明主题的轮胎气压传感器电路；

图3为可以从发射器/接收器传输的传感器数据信号的示例；

图4为本发明主题的传感器位置分配方法的流程图；以及

图5为与公知传感器识别相比的可能的传感器识别的流程图。

图中所示的元件和步骤是为了简明和清楚，并不一定是根据任意特定顺序实施的。例如，可以同时或以不同顺序执行的步骤示于图中以帮助增强对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在下面的附图中，相同的附图标记将用于表示相同的部件。本领域技术人员应意识到，在不脱离本发明的范围时，这里提到的各种组件可以改变。

机动车辆(未示出)可以装备如图1所示的轮胎气压监测系统12来监测左前轮胎14A、右前轮胎14B、右后轮胎14C以及左后轮胎14D内的气压。每个轮胎14A-14D可以具有各自的轮胎气压传感器电路16A、16B、16C和16D。每个传感器电路16A-16D具有各自的天线18A、18B、18C和18D。每个轮胎位于相应的车辆车轮上。通常，备胎14E也在车辆，并且可以装备有气压传感器电路16E以及天线18E。虽然这里示出了五个轮胎，但应注意，轮胎的数量可以依车辆根据需要增加。例如，在一个或多个位置具有两个车轮的卡车可以具有比本示例所述更多的轮胎。

至少一个启动器置于邻近轮胎14的轮舱中。在本示例中，示出了4个启动器。第一启动器20A可以位于车辆的前左轮胎，第二启动器20B可以位于车辆的前右轮胎，第三启动器20C可以位于车辆的右后轮胎以及第四启动器20D可以位于车辆的右后轮胎。启动器20A-20D产生低频射频信号触发，并用于触发每个车轮的响应，以使每个车轮的位置可以由气压监测系统12自动识别。虽然图1示出4个启动器，但应注意的是，根据发明的主题，也可以使用单个启动器，并且，并不一定每个车轮都具有与之关联的启动器。在可选实施例中，也可以使用两个启动器、三个启动器或每个轮胎位置都有启动器。本示例中的启动器20A-20D直接与控制器22连接。

控制器22具有与之关联的存储器26。存储器26可以是各种类型的存储器，包括但不限于非易失性存储器、ROM或RAM。图示的存储器26是独立的组件。然而，本领域技术人员应当意识到，控制器22可以具有与之结合的存储器26。存储器26存储各种阈值、校准、轮胎特性、车轮特性、编号、转换系数、温度探测器、备胎工作参数以及其它轮胎气压监测系统12计算、校准和处理所需的值。例如，存储器26可以包含帕累托(pareto)，其包括探测器识别及其关联。另外，轮胎的任何警报状态也可以存储在存储器26中。

控制器22与接收器28连接，接收器28像存储器26一样，也可以结合到控制器22中。接收器28具有与之关联的天线30。接收器28接收来自轮胎气压电路16A-16E的气压和各种信息。控制器22也与多个传感器连接，传感器包括但不限于大气压传感器32、环境温度传感器34、距离传感器36、速度传感器38、制动踏板传感器41以及点火传感器42。各种传感器生成可以单个地或任意组合地用于在任何系统而不仅仅是气压监测系统中编程、校准和监测的参数。

可以是控制器22中固有的计时器44可以测量与这里提到的进程有关的各种时间。例如，计时器44可以测量触发信号后的时间。

遥测系统46可以用于与车辆中心位置的信息传达往来。例如，控制位置可以保持跟踪维修间隔并且利用信息通知车辆操作者需要维修。

计数器48也可以在轮胎气压监测系统12中使用。计数器48对执行的特定动作进行计数。例如，计数器48可以用于对点火的切断和接通转换进行计数。而且，应当注意，计数功能也可以是控制器22中固有的。

控制器22可以与按钮50或多个按钮连接，以用于输入信息、复位控制器22、或本领域技术人员通过以下说明可以显而易见的各种其他功能。控制器22也可以与指示器52连接。指示器52可以包括产生视觉信号的指示灯或显示板54，或产生听觉信号的发声装置56，例如扬声器或蜂鸣器。指示器52可以提供一些关于系统的可操作性的指示，例如，对如校准信号或其它指令、警报以及以下进一步说明的控制信号的确收。指示器52可以是用于在手动校准完成后向车辆操作者提供指令的LED或LCD面板。

参照图2，示出了本发明主题的轮胎气压传感器电路16。尽管仅示出了一个轮胎气压传感器电路16，但每个都可以是同样设置。发送器/接收器，或收发器90与天线18连接并且将信息传输到接收器(图2中未示出)。接收器部分可以用于为启动器(图2中也未示出)接收触发信号。气压传感器可以具有编号存储器92、用于确定轮胎内气压的气压传感器94、用于确定轮胎内温度的温度传感器96、以及可以用于触发气压感测系统并且产生车辆速度信号的运动检测器98。最初的讯息被称为是“唤醒”讯息，意味着气压传感器电路已经被触发以发送其气压传输及其他数据。

收发器90、编号存储器92、气压传感器94、温度传感器96和运动传感器98都与电池100连接。电池100最好是能一直持续到轮胎寿命的具有长使用寿命的电池。传感器功能监视器101在轮胎气压电路的各部分不运行或不正常运行时产生出错信号。传感器功能监视器101也可以产生指示系统正正常运行的信号。

现在参照图3，示出了可以从发送器/接收器传输的数据信号或消息102的示例。消息102可以包括发送器标识编号部分、即下文中的传感器ID104和预定格式的数据部分。例如，数据部分可以包括气压106、温度/计数值108、在其中以预定位数、即5位专用于工厂真正设置111的传感器状态110、校验和值112。运动检测器98(示于图2)可以触发消息102传输至收发器90(也示于图2)。消息102最好设置成在提供标识编号、气压、温度和传感器功能时使信息可以被解码并验证。

根据本发明主题，传感器ID定位进程在没有车辆操作者介入的情况下区别特定轮胎气压传感器的前或后位置。对于使用了多于两个启动器的系统来说，本发明主题可以识别车辆上的每个轮胎气压传感器位置。图4是本发明主题的使用至少一个最好是位于车辆后面的启动器的传感器位置分配方法200的流程图。尽管单个启动器的精确定位对于本发明主题不是关键，但最好是将启动器置于车轮传感器之间。仅仅为了简明的目的，对本发明主题的说明是针对可以位于后车轮之间的单个启动器。对于两个启动器的系统，启动器可以位于车辆后面的每个轮子处。对于启动器位于车辆的每个轮胎处的3个、4个或更多个启动器的系统，可以为全部4个轮胎建立关联次序，这将在稍后进行说明。例如，对于有至少三个启动器的情况，关联的次序可以是左前、右前、左后和右后。

至少一个启动器，在本示例中为20D，在一段预定时间内打开，以使磁场持续时间激活最小秒数I_min和最大秒数I_max。其它用于该方法的参数包括预定的启动器延迟计时器、启动器速度阈值。这些参数中的每一个都可设置成可适用于特定的车辆应用。

从车辆一启动，直到符合预定条件202以前，例如点火传感器检测到点火开始，以及车辆速度达到车辆速度阈值，该方法不工作。当符合预定条件202，启动至少一个启动器204，例如与左后轮关联的启动器，其也可以是系统中存在的唯一的启动器。开启启动器延迟计时器206。延迟用于确保车辆速度已经达到阈值。一旦延迟计时器到时，启动I_max计时器208，并且方法等待来自于传感器的数据210。传感器传输数据存储在例如控制器的存储器中。

根据本发明主题，计数器对传输进行计数212，即对传感器在预定时间段内传输的次数进行计数。包括传感器ID和传输次数的传感器数据被存储214并且按传输次数排序。例如，可能的ID1将具有最多传输次数，接下来是可能的ID2等等，每个响应启动器的传感器都分配给的一个可能的传感器ID。

为了识别传输次数最多的传感器，本发明主题的方法考虑了传感器ID讯息数之间的差别，并且特别是排列在第二和第三多的传感器之间接收到的讯息数之间的差别。一旦确定充分或预先确定的差别存在于响应至少一个启动器传输次数排列第二的传感器与响应至少一个启动器传输次数排列第三的传感器之间，控制器就可以将传感器标识分配216至期望响应启动器的位置。

已知的是，即使在传感器之间存在串扰的情况下，目标传感器也将比干扰传感器更经常地响应。例如，用于左后传感器的启动器20D开启来自左后传感器电路16D的传输。经过的时间允许系统确定各个传感器位于车辆上的什么位置。为了确定各个传感器位于车辆上的什么位置，可能会花几分钟时间。因此，一个示例中，启动器在5分钟内每分钟开启3次，提供多达15个机会让给定的传感器响应。

在预定时间过去并且控制器已经排列好传感器响应后，就可以确定哪个传感器标识与前轮关联以及哪个传感器标识与后轮关联。

对于使用单个启动器的系统，为了将可能的传感器标识分配给期望响应启动器的位置，本发明主题将排在第一和第二的可能的启动器标识，ID1和ID2，与储存在非易失性存储器中的已知传感器标识作比较。己知的传感器标识与车辆上的轮胎位置关联。因此，本发明主题能区分后轮胎的传感器、前轮胎的传感器、以及备胎。图5是根据本发明主题的可能的传感器ID比较中可能产生的可能的结果的流程图300。

假定排列在第二和第三ID之间的传输次数之间的差别是可接受的，则可能的传感器ID，ID1和ID2被确定作为排列在最前面两位的传感器ID。可能的传感器ID，ID1和ID2与存储在非易失性存储器中的已知传感器标识相比较302。在本示例中，可能的传感器ID将最有可能与存储在非易失性存储器中的用于后轮胎的传感器ID相匹配，因为至少一个启动器20D位于车辆的后面。倘若可能的传感器ID都与用于后左和后右轮胎的已知的传感器ID匹配，那么传感器ID与后轮有关的确认306就已经完成。

倘若分配给后左轮胎和/或后右轮胎的至少一个可能的传感器ID，ID1或ID2不再在任一位置出现308，将传感器ID与存储在非易失性存储器中的备胎传感器ID相比较310，以确定可能的传感器ID是否与已知的备胎传感器ID匹配。

如果可能的传感器ID中没有一个与已知的备胎传感器ID匹配312，将基于顺序为可能的传感器ID进行重新分配314。新的分配用于具有最多传输的传感器的期望位置。在本示例中，启动器20D启动后左轮胎气压监测电路。因此，可能的传感器ID1和可能传感器ID2将分配至后轮，因为它们是有望具有响应启动器20D最多次数的位置。新分配的传感器ID将储存在非易失性存储器中。如前面的讨论，与后轮气压传感器关联的至少一个启动器的应用仅用于示例而并非试图限制本发明主题的应用。

最后，如果一个或两个可能的传感器ID都不与储存在存储器中的已知的后轮传感器ID匹配，但至少一个可能的传感器ID与存储在存储器中的已知的备胎传感器ID匹配316，就可以确定备胎已经在已知的轮胎位置替换了轮胎。该方法将重新分配备用传感器ID至新识别的位置。新分配的传感器ID将存储在非易失性存储器中。

在使用了一个或两个启动器的系统中，本发明主题可以区分车辆的前和后轮胎。为了分配特定传感器位置至每个轮胎位置，系统可以使用至少3个或更多的启动器。在本示例中，本发明主题可以通过遵循本方法以及依次比较每个启动器来识别和将每个气压传感器分配至其特定轮胎位置。在该实施方式中，每个启动器根据图4所示的方法和图5示的比较被启动。在这点上，每个传感器都可以分配至其特定的轮胎位置。

本发明主题的优点在于，无需尽工程努力和增加成本设计能够将能量聚集在特定传感器的启动器。本发明主题的优点还在于，无需用于不同车辆和/或同一车辆模型的不同车轮位置的不同启动器部件。

在以上说明中，本发明已经参考具体的示例性实施方式进行了说明。然而，在不背离权利要求所给出的本发明的范围的情况下，可以作出各种修改和变化。说明书和附图是作为示例，而并非限制，而且修改包括在本发明的范围内。因此，本发明的范围应当由权利要求和它们法律上的等同物而并不仅是由所述的示例来确定。

例如，任何方法或进程中详述的步骤可以以任意顺序执行而并非限制于权利要求中呈现的特定顺序。此外，任何装置权利要求中详述的组件和/或元件可以是组装的或其他不同的可操作地设置的各种排列，因而并非受限于权利要求中所述的特定配置。

有益效果、其他优点和解决问题的方案已经参考详细实施例在以上说明；然而，会引起任何特定有益效果、优点或方案出现或使其变得更显著的任何有益效果、优点、解决问题的方案或任何元件都不能解释为任意一个或全部权利要求的决定性的、必须的或必要的特征或组件。

Claims

1.一种用于消除轮胎气压监测系统在确定车辆中传感器位置时传感器之间串扰的系统，该系统包括：

其特征在于，用于将可能的传感器标识分配至车辆各个轮胎位置的控制算法，该算法对多个传感器中的每一个在预定时间段内响应至少一个启动器而传输信号的次数进行计数，根据每个传感器响应启动器的次数对可能的传感器标识进行排序，其中，每个排序的传感器都分配可能的传感器标识，并且根据其排序，将各个轮胎位置分配给每个可能的传感器标识。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制算法进一步包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，分配至排第一和第二的可能的传感器标识的各个轮胎位置被确定为期望响应至少一个启动器的轮胎位置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制算法进一步包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包含至少3个启动器，并且该控制算法依次用于每个启动器，用以为车辆上的每个传感器和每个轮胎将可能的传感器标识分配至各个轮胎位置。