CN102555694A - 用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法。该设备包括：旋转传感器单元，用于感测车辆车轮的旋转的变化；压力传感器单元，用于感测车辆车轮的压力的变化率；以及传感器控制单元，用于通过从所述旋转传感器单元获得的所述旋转的变化和从所述压力传感器单元获得的所述压力的变化率来判断车辆的车轮位置。所述传感器控制单元通过dw/dt×dp/dt来判断车辆的车轮位置，其中，dw/dt为旋转的变化，以及dp/dt为压力的变化率。当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时，所述车轮被判断为前轮，而当dw/dt×dp/dt具有正(+)号时，所述车轮被判断为后轮。

Description

用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年12月31日提交的、题为“Apparatus and Method forAutomatically Recognizing Position of Wheel of Vehicle”的韩国专利申请No.10-2010-0139972的权益，该专利申请作为参考被整体合并到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法。
背景技术
当前，正在开发与车辆的安全设计和控制相关的各种技术。作为关于此的一种技术配置，轮胎压力监控系统(TPMS)被广泛地使用和应用于自动识别车辆车轮位置的自动位置识别功能中。TPMS的使用和应用的技术正被扩大。当轮胎的压力偏离正常水平时，TPMS可以检查哪个车轮的压力偏离正常压力。
正在推导许多方法来在TPMS中提供这种自动位置识别功能，并且一些方法正被应用到TPMS中。然而，关于自动位置识别功能，根据现有技术的方法存在以下问题：为了好的性能需要高的安装成本，而低的安装成本则会降低识别车轮位置的准确性。
更具体地，根据现有技术的一个方法，通过分析从安装在每个车辆车轮附近的LF发射机发射的信号以及从TPMS传感器模块接收到的响应于所发射的信号的RF信号，来判断车轮位置。
上述方法的优点在于可以非常准确地发现车轮位置。然而，上述方法在将信号线连接到更靠近每个车轮的点上和安装LF发射机方面比较麻烦，以及具有需要高的系统安装成本的缺点。
根据现有技术的另一个方法，通过安装用于识别车轮的旋转方向的2轴加速度传感器来识别车轮的旋转方向以及通过将与车辆的行驶方向(向前和向后)相关的值与所识别的旋转方向的值相结合，来判断车轮的左右位置。也就是说，当车辆向前行驶时，如果车轮顺时针方向旋转则车轮被识别为右轮，以及如果车轮逆时针方向旋转则车轮被识别为左轮。
另外，在识别车轮的旋转方向时，建议使用2轴加速度传感器或地磁传感器的方法，从而识别左轮和右轮。然而，上述方法在通过RF信号的强度来识别前轮和后轮方面与前述方法是一样的。
另外，通过RF信号的强度来识别前轮和后轮，所述RF信号从普通的TPMS传感器模块被传送到ECU。例如，当ECU被安装在车辆的前保险杠(bump)上时，如果RF信号的强度比较强则相应的车轮被判断为前轮，而如果RF信号的强度比较弱则相应的车轮被判断为后轮。
然而，通过RF信号的强度来识别前轮和后轮的方法的问题在于，ECU要安装在有限的位置处。更具体地，一般的车辆由金属材料制成，并且该车辆的金属材料会导致RF信号失真。当ECU不安装在车辆的前保险杠和后保险杠上而是安装在其他位置时，由于车体对RF信号造成的失真，通过RF信号的强度来识别前轮和后轮的准确性降低了。换句话说，将ECU的安装位置局限在前保险杠和后保险杠上意味着该系统的安装成本增加了。而且，由于前保险杠和后保险杠位于比车体的其他部分更容易频繁地受到撞击的位置处，所以ECU可能会被频繁地损坏。
另一个方法是通过使用ABS数据与从TPMS责难模块(censure module)测量的车轮压力的关系来判断车轮位置。更具体地，随着车轮的压力变得更低，由于车轮的重量车轮会被压得更厉害。当车辆以这种状态行驶时，与具有正常的车轮压力的其他车轮相比，车轮的旋转数更多。通过ABS数据来测量和分析旋转数。上述方法通过使用通常安装在车辆内的ABS和使用来自基本都安装在每个TPMS上的压力传感器的值而变得比较便宜。然而，该方法存在以下问题，即当前轮、后轮、左轮或右轮的压力在移动的同时改变时，不能够判断车轮位置。
所以，根据现有技术的自动识别车轮位置的方法由于ECM的安装位置的局限性而需要更高的系统安装成本，或会造成可靠性问题。而且，上述方法存在着技术困难、可靠性变坏、或通过在各个车轮附近安装LF发射机而引起的判断可靠性变坏的问题。
发明内容
本发明致力于提供一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法，该设备和方法能够在甚至不增加成本并且不降低判断可靠性的情况下，通过经由旋转中的变化和压力中的变化率来判断车辆的车轮位置，来自动识别车辆的车轮位置，也就是，车辆的前轮、后轮、左轮或右轮的位置，其中所述设备包括：旋转传感器单元，用于感测车辆的车轮旋转的变化；以及压力传感器单元，用于感测车辆的车轮压力的变化率。
根据本发明的优选实施方式，提供了一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备，该设备包括：旋转传感器单元，用于感测车辆的车轮旋转的变化；压力传感器单元，用于感测车辆的车轮压力的变化率，以及传感器控制单元，用于通过从旋转传感器单元获得的旋转的变化和从压力传感器单元获得的压力的变化率来判断车辆的车轮位置。
传感器控制单元可以通过dw/dt×dp/dt来判断车辆的车轮位置，其中，dw/dt为旋转的变化，以及dp/dt为压力的变化率。
当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时，车轮可以被判断为前轮，而当dw/dt×dp/dt具有正(+)号时，车轮可以被判断为后轮。
根据本发明的另一个优选实施方式，提供了一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备，该设备包括：旋转传感器单元，用于感测车辆的车轮的旋转的变化和旋转方向；压力传感器单元，用于感测车辆的车轮的压力的变化率；以及传感器控制单元，用于通过从旋转传感器单元获得的旋转方向来判断车轮是左轮还是右轮，以及通过从旋转传感器单元获得的车辆车轮的旋转的变化和从压力传感器单元获得的车辆车轮的压力的变化来判断车轮是前轮还是后轮。
可以通过当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时判断车轮为前轮以及当dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号时判断车轮为后轮，来执行判断车轮是前轮还是后轮，其中dw/dt为旋转的变化，以及dp/dt为压力的变化率。
根据本发明的另一优选实施方式，提供了一种用于自动识别车辆的车轮位置的方法，该方法包括：感测车辆车轮的旋转的变化和旋转方向；感测车辆车轮的压力的变化率；以及通过从旋转传感器单元中获得的旋转方向来判断车轮是左轮还是右轮，以及通过使用从旋转传感器单元获得的车辆车轮的旋转的变化和从压力传感器单元获得的车辆车轮的压力的变化的乘积值来判断车轮是前轮还是后轮。
可以通过当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时判断车轮为前轮以及当dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号时判断车轮为后轮，来执行判断车轮是前轮还是后轮，其中dw/dt为旋转的变化，以及dp/dt为压力的变化率。
附图说明
图1是根据车辆行驶时的加速度和减速度来估计轮胎的压力变化的示意性构成图；
图2是示出了根据本发明优选实施方式的具有用于自动识别车辆的车轮位置的设备的车辆的使用的示意图；
图3是根据本发明优选实施方式的用于自动识别车辆的车轮位置的设备的示意性构成图。
具体实施方式
参考附图，根据下面对具体实施方式的描述，本发明的各种目的、优点和特征将会变得显而易见。
在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为局限于典型含义或词典定义，而应基于发明者能够适当地定义术语的概念来最合适地描述他/她知晓的实施本发明的最好方法的规则被解释为具有与本发明技术领域相关的含义和概念。
通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其他目的、优点和特征将会被更清楚地理解。在说明书中，在向整个附图的组件添加参考标记时，需要注意的是，相同的参考标记指代相同的组件，即使各组件显示于不同的附图中。此外，当确定对与本发明相关的公知技术的详细说明会模糊本发明的主旨时，将省略对其的详细说明。
下面，将参考附图详细描述根据本发明的优选实施方式。
图1是根据车辆行驶时的加速度和减速度来估计车轮的压力变化的示意性构成图。在根据本发明的用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法中，来自连接到车轮的旋转传感器的信号和来自连接到车轮的压力传感器的信号被分析，以区分车辆的前轮和后轮。
更具体地，当车辆以恒定速度行驶时，通过连接到车辆的车轮的旋转传感器得到的与旋转的变化相关的数据以及与轮胎压力相关的数据分别具有恒定值。也就是说，如果车辆在向前行驶时制动，则通过旋转传感器得到的旋转的变化值dw/dt将具有负(-)号。此时，轮胎的压力变化将根据前轮或后轮而变化。当车辆减速时，前轮110以箭头方向施加压力，如图所示。所以，前轮110的车轮压力的变化率dp/dt具有正(+)号，而后轮120的车轮压力的变化率dp/dt具有负(-)号。
由于作为刚性体的车辆的质心与要被制动的车轮之间的距离造成的扭矩而出现了这种情况。
图2是示出了根据本发明优选实施方式的具有用于自动识别车辆的车轮位置的设备的车辆的使用的示意图。如图所示，通过TPMS传感器模块130来实现根据本发明的用于自动识别车辆的车轮位置的设备，所述TPMS传感器模块130被分别安装在车辆的右前(F.R)轮112、左前(F.L)轮111、右后(R.R)轮122和左后(R.L)轮121上，以感测旋转的变化、旋转方向和各个车轮的压力变化。
图3是根据本发明的优选实施方式的用于自动识别车辆的车轮位置的设备的示意性构成图。如图所示，用于自动识别车辆的车轮位置的设备的TPMS传感器模块130包括旋转传感器单元131、压力传感器单元132和传感器控制单元133。
更具体地，用于感测车辆车轮的旋转方向和旋转变化的旋转传感器131可以使用陀螺仪传感器、2轴加速度传感器、角速度传感器等。压力传感器单元132用于感测车辆车轮的压力的变化率。传感器控制单元133通过从旋转传感器单元和压力传感器单元获得的旋转的变化、旋转方向、和压力的变化率来确定车辆的车轮是位于左、右、前还是后。
下面，将详细描述如何通过旋转的变化和压力的变化率来判断车辆的车轮位置的方法。
通常，当车辆在行驶时被加速/减速时，来自安装在TPMS传感器模块内部的旋转传感器的值和轮胎压力的值同时改变。通过分析车辆车轮的旋转的变化和压力的变化率来判断车辆的车轮位置。
更具体地，如参考图1所述的，当以恒定速度行驶的车辆减速时，前轮110的轮胎压力的变化率dp/dt为正(+)号，而后轮120的轮胎压力的变化率dp/dt为负(-)号。前轮和后轮的旋转的变化dw/dt都具有相同的负(-)号。
所以，当车辆减速时，如果旋转的变化dw/dt和压力的变化率dp/dt的乘积(也就是dw/dt×dp/dt的值)具有负(-)号，则相应的车轮被判断为前轮，以及如果dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号，则相应的车轮被判断为后轮。
相反地，当车辆由于速度增加而加速时，在所有前轮和后轮中，从旋转传感器单元131获得的车辆车轮的旋转的变化dw/dt都相等地为正(+)号。此时，与当车轮减速时相反，从压力传感器单元132获得的车辆轮胎的压力的变化率dp/dt在前轮中具有负(-)号，而在后轮中具有正(+)号。
所以，当车辆被加速时，如果旋转的变化dw/dt与压力的变化率dp/dt的乘积(也就是dw/dt×dp/dt的值)具有负(-)号，则相应的车轮被判断为前轮，以及如果dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号，则相应的车轮被判断为后轮。
根据本发明的旋转传感器单元131能够通过感测旋转方向(也就是顺时针旋转和逆时针旋转)来判断左轮或右轮。也就是，当车辆向前行驶时，如果车轮顺时针旋转则右轮被识别，如果车轮逆时针旋转则左轮被识别。
所以，本发明能够自动识别车辆的车轮位置，例如，通过旋转的变化dw/dt与压力的变化率dp/dt的乘积(也就是dw/dt×dp/dt的值)来判断车轮是前轮还是后轮，而不考虑车辆的加速和减速，以及通过由旋转传感器单元感测的旋转方向来判断车轮是左轮还是右轮。从而，能够自动识别车辆车轮的所有位置，也就是车辆的前轮、后轮、左轮和右轮。
根据本发明的用于自动识别车辆的车轮位置的方法包括：感测车辆的车轮的旋转的变化和旋转方向；感测车辆车轮的压力的变化率；以及通过从旋转传感器单元获得的旋转方向来判断车轮是左轮还是右轮，以及通过使用分别从旋转传感器单元和压力传感器单元感测的车辆车轮的旋转的变化与压力的变化率的乘积值来判断车轮是前轮还是后轮。
可以通过当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时判断车轮为前轮以及当dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号时判断车轮为后轮，来执行判断车轮是前轮还是后轮，其中dw/dt为旋转的变化，以及dp/dt为压力的变化率。
根据上述描述，提供了用于自动识别车辆的车轮位置(也就是，车轮是左轮、右轮、前轮还是后轮)的设备和方法，而不增加成本，以及不损失判断的可靠性。
本发明包括用于感测车辆车轮的旋转的变化和旋转方向的旋转传感器单元，以及用于感测车辆车轮的压力的变化率的压力传感器单元。本发明具有以下效果，即，提供了一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法，该设备和方法能够通过经由旋转的变化和压力的变化率来判断车辆的车轮位置，来自动识别车辆的车轮位置，即，车辆的前轮、后轮、左轮和右轮，甚至不会增加成本以及不损失判断可靠性。
虽然出于示出的目的公开了本发明的实施方式，但是应该理解，根据本发明的用于自动识别车辆的车轮位置的设备和方法并不局限于此，并且本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以做出各种修改、添加以及替换。
因而，这些修改、添加和替换也应该被理解为落入本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备，该设备包括：
旋转传感器单元，该旋转传感器单元用于感测车辆车轮的旋转的变化；
压力传感器单元，该压力传感器单元用于感测车辆车轮的压力的变化率；以及
传感器控制单元，该传感器控制单元用于通过从所述旋转传感器单元获得的所述旋转的变化和从所述压力传感器单元获得的车辆车轮的所述压力的变化率来判断车辆的车轮位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器控制单元通过dw/dt×dp/dt来判断车辆的车轮位置，其中，dw/dt为旋转的变化，dp/dt为压力的变化率。
3.根据权利要求2所述的设备，其中当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时，所述车轮被判断为前轮，而当dw/dt×dp/dt具有正(+)号时，所述车轮被判断为后轮。
4.一种用于自动识别车辆的车轮位置的设备，该设备包括：
旋转传感器单元，该旋转传感器单元用于感测车辆车轮的旋转的变化和旋转方向；
压力传感器单元，该压力传感器单元用于感测车辆车轮的压力的变化率；以及
传感器控制单元，该传感器控制单元用于通过从所述旋转传感器单元获得的所述旋转方向来判断所述车轮是左轮还是右轮，以及通过从所述旋转传感器单元获得的车辆车轮的所述旋转的变化和从所述压力传感器单元获得的车辆车轮的所述压力的变化来判断所述车轮是前轮还是后轮。
5.根据权利要求4所述的设备，其中通过当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时判断所述车轮为前轮以及当dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号时判断所述车轮为后轮，来执行所述判断所述车轮是前轮还是后轮，其中dw/dt为所述旋转的变化，dp/dt为所述压力的变化率。
6.一种用于自动识别车辆的车轮位置的方法，该方法包括：
感测车辆车轮的旋转的变化和旋转方向；
感测车辆车轮的压力的变化率；以及
通过从旋转传感器单元获得的所述旋转方向来判断所述车轮是左轮还是右轮，以及通过使用从所述旋转传感器单元获得的车辆车轮的所述旋转的变化和从所述压力传感器单元获得的车辆车轮的所述压力的变化的乘积值来判断所述车轮是前轮还是后轮。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过当dw/dt×dp/dt的值具有负(-)号时判断所述车轮为前轮以及当dw/dt×dp/dt的值具有正(+)号时判断所述车轮为后轮，来执行所述判断所述车轮是前轮还是后轮，其中dw/dt为所述旋转的变化，dp/dt为所述压力的变化率。
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