CN102712227A - 在机动车中的轮胎气压传感器和中央处理器之间交换信号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以无线方式通过无线电信号在装配机动车车辆的压力传感器和装配所述机动车的中央处理器之间传输信息的方法。所述传感器依据所述中央处理器，首先传输代表将要传递到所述中央处理器的数字数据的信号（1、3），其次传输位置信号（4），所述位置信号（4）由所述中央处理器使用以识别作为所述数字数据的来源的机动车车轮。根据本发明，所述位置信号（4）的发射功率小于所述数据发射信号（1、3）的发射功率，和/或以所述机动车速度越高，所述位置信号的持续时间越短的方式调整所述位置信号（4）的持续时间。本发明适用于调整机动车轮胎的压力的系统。

Description

在机动车中的轮胎气压传感器和中央处理器之间交换信号的方法
技术领域
本发明涉及一种在机动车的车轮中安装的压力和/或温度传感器与装配所述机动车的中央处理器之间交换信息的方法。
背景技术
用于监测机动车轮胎的压力的系统包括压力和/或温度传感器与中央处理器，其中，所述压力和/或温度传感器安装在机动车的每个车轮中，中央处理器利用无线链路收集来自各传感器的数据。这种系统使无论何时轮胎的压力异常低，都能够通知所述机动车的驾驶员。
在实践中，每个传感器包括压力和/或温度探头，以及无线电信号传输机和供电电池。压力和温度数据因而由每个传感器传输并且由所述中央处理器收集。
为此目的，每个传感器设有用于确定所述传感器安装于其内的车轮是否旋转的装置。那些装置可以包括微机电系统（MEMS）部件类型的电子加速度计，它定期评估重力相对于电子加速度计特定的参考系的方向，藉此能够确定如果重力的方向相对于所述传感器的参考系变化，则所述车轮正在旋转，如果所述方向保持恒定，则所述车轮不正在旋转。
因而，一般地，当所述传感器安装于其内的车轮正在旋转时，每个传感器传输压力和/或温度数据，并且只要所述传感器评估所述车轮是静止的就不传输任何这种数据。这能够在所述传感器的整个寿命期间显著地限制它的耗电量。
当传感器传输信号时，所述信号包括首先用于传输例如测量的压力和测量的温度的数字数据的数字数据传输信号，和其次“位置”信号，所述“位置”信号被所述中央处理器使用以识别所述传输数字数据的传感器安装于其内的车轮。例如，所述位置信号是由以预定的有规律时间间隔传输的一系列脉冲组成的。
实际上，在很小但实际的程度上，所述车辆的旋转速度从一个车轮到另一个车轮显著不同，所述中央处理器基于所述车轮的旋转速度识别它们。这些速度差异尤其是因为左车轮和右车轮之间的路面状态的差异，车轮对齐或“轨迹”缺陷，以及这种必然引起车轮旋转速度差异的类型的其他参数。
在实践中，基于所述位置信号，所述中央处理器对携带所述产生信号的传感器的车轮的旋转速度进行精确估算。然后，所述估算值与每个车轮速度的测量值相比较，这由例如所述机动车装配的防抱死制动系统（ABS）的单独系统平行地进行构建和更新。
最后，所述中央处理器确定作为位置信号的来源的车轮是由所述单独系统测量速度并且该速度最接近于根据所述位置信号精确估算的速度的车轮。
根据位置信号精确地估算车轮的速度例如在如专利申请FR2833523中所描述的那样实现，即利用一种算法来识别由中央处理器接收的位置信号的包络线的周期性：所述包络线的周期对应于车轮的旋转频率。
根据位置信号精确地估算所述车轮的速度的另一解决方案在专利申请FR2844748中给出，所述解决方案是基于该信号的相移。
在实践中很显然的是，所述传感器必须传输具有比较高功率的信号以便获得充分可靠的信号传输，这显著地限制了装配所述传感器的电池的寿命。
能够增加所述传感器的寿命的解决方案之一是增加附加天线，所述附加天线以通过定位来使其改善无线传输条件的方式连接到所述中央处理器。这能够减小所述传感器产生的信号的发射功率，并藉此增加所述传感器的主要或次要电池的寿命。
但不幸地是，增加附加天线引起额外的装配成本和额外的集成成本，这些成本抑制压力监测系统的实施。
发明内容
本发明的目的在于提出一种解决方案，它能够增加装配所述传感器的电池的寿命。
为此，本发明提供一种以无线方式通过无线电信号在装配机动车的车轮的压力传感器和装配所述机动车的中央处理器之间传输信息的方法，在该方法中，所述传感器依据所述中央处理器，首先传输代表将要传递到所述中央处理器的数字数据的信号，其次传输位置信号，所述中央处理器使用所述位置信号识别作为所述数字数据来源的机动车车轮，所述方法的特征在于，所述位置信号的发射功率小于所述数据传输信号的发射功率，和/或以如下方式调整所述位置信号的持续时间，即所述车辆的速度越高，所述位置信号的持续时间越短。
利用这个解决方案，传输所述信号所用的能量降低，但不有害地影响所述数据交换的质量：因为对于所述数据交换信号，发射功率被维持，所述数据继续利用具有最佳质量的链路被传输。
本发明还提供一种如上所述的方法，其中，所述位置信号的幅值小于所述数据传输信号的幅值。
本发明还涉及一种如上所述的方法，其中，所述位置信号由其持续时间小于形成所述数据传输信号的脉冲的持续时间的脉冲组成。
本发明还涉及一种如上所述的方法，其中，所述位置信号的持续时间基于在所述传感器测出的所述车轮旋转速度的估算值进行调整。
本发明还涉及一种如上所述的方法，其中，通过确定来自于集成到所述传感器中的加速度计的数据的周期性来估算所述车轮的旋转速度。
附图说明
图1是代表在所述传感器和中央处理器之间传递数字数据的数字数据信号的内容的简图；
图2是代表识别信号的内容，它包括数字数据信号，其后跟随有在所述传感器和中央处理器之间传递的位置信号；
图3是显示对于整个传输来说，由所述传感器传输的信号的幅值是怎样随时间变化的曲线图，它包括例如压力的数字数据的传输，其后跟随有例如传感器的识别码的其他数字数据并且跟随有位置信号的传输；
图4是代表在所述机动车低速行驶时所述位置信号的持续时间的简图；
图5是代表所述机动车高速行驶时所述位置信号的持续时间的简图。
具体实施方式
本发明的基本构思是使所述数据传输信号的特性与所述位置信号的特性去相关。这个解决方案能够在不有害于车轮速度的估算的前提下，减小所述位置信号的功率，并且维持所述数据传输信号的较高发射功率以保证满足所述数据传输的令人满意的可靠性。
因而在传输过程中，通过仅减小所述位置信号的发射功率和/或通过调整作为所述机动车实际速度的函数的所述位置信号的持续时间，得到所述传感器在信号发射阶段所消耗的能量。
在图1中图解地表示的数据信号用1标记，它包括一系列二进制字，在这个实例中，这些二进制字包括报头1a，同步字1b，代表传递的数据的字1c，和用1d表示的结束位。
在附图显示的实例中，所述报头具有在24比特到904比特范围内的长度，所述同步字的传输持续时间在0.624毫秒以上，并且所述数据字的长度是49比特。
由传感器传输的识别信号在图2中显示，并用2标记，它包括首先用3标记的数据信号，其次用4标记的位置信号。数据信号3具有与数据信号1的类型和格式相同的内容：它也包括报头3a，同步字3b，代表所述传递的数字数据的字3c，和用3d标记的末位。
数字数据信号1例如用于传递代表所述传感器测量的温度的数字数据和压力的数字数据，而数字数据信号3集成到识别信号2中以便传递例如所述传感器的识别码。
如在本专利申请的引言中所解释的，位置信号4由机动车的中央处理器使用以识别所述携带所述传输所述信号的传感器的车轮。在附图所示的实例中，所述位置信号的发射延续294毫秒以上，并且所述位置信号例如由一系列以有规律时间间隔传输的脉冲组成。
因而，所述中央处理器对它所接收的识别信号2的使用能够使所述中央处理器首先确定所述传感器的识别码，其次识别所述传感器安装于其内的车轮（前左轮、前右轮、后左轮、后右轮）。
通过相对于数字数据传递信号1或3的功率减小位置信号4的功率，如图3所示，集成到所述传感器中的主要或次要电池的寿命增加。
很显然，在不减小车轮旋转速度的估算的鲁棒性的前提下，因为这个估算是由所述中央处理器以统计方式进行的，所述位置信号的功率能够被减小。也就是说，如果由所述传感器传输的一定比特和脉冲的位置信号不被所述中央处理器接收，就一般不对所述中央处理器估算所述车轮的速度产生任何影响。
数据处理信号1和3的功率维持在额定水平，在数据传输范围内需要较高水平的传输质量：遗失一比特或一个脉冲会危及整组传输数据的完整性。
如图3所示，位置信号4的功率的减小导致传输所述位置信号所用的能量减小，并因而导致从所述传感器到中央处理器的每次传输所必需的能量减小。
更特别地，如图3所示，从所述传感器到所述中央处理器的传输包括，在第一阶段，数据信号1，和在第二阶段，识别信号2，其中，数据信号1包括测量值，例如压力和温度，识别信号2包括在第一阶段，数据信号，包括所述传感器的识别码和在第二阶段，位置信号，它能够使所述中央处理器确定与测量值相关的车轮。
在图3所示的实例中，通过限制所述信号包括的每个脉冲的幅值来减小位置信号4的发射功率。
附加于或代替减小所述脉冲的幅值，还能够通过缩短所述位置信号包括的每个脉冲的持续时间来减小位置信号4的功率。
还可以通过调整作为机动车速度的函数的所述位置信号的发射持续时间来实现减小传输所述位置信号所必需的能量。
基于所述车辆的传感器传输的位置信号来估算车轮速度的算法寻找这种信号的包络线的周期性或它的相移的周期性，并且所讨论的周期性对应车轮旋转的周期。
结果，所讨论的周期越长，这种算法所需要的所述位置信号的持续时间越长。在实践中，所述位置信号发射的持续时间在已知系统中是恒定的，并且恒定的持续时间是以所述机动车的最小速度为条件的，在低于所述机动车的最小速度时，车轮的速度的估算不能具有足够的精确性。
根据本发明，作为机动车速度的函数的所述位置信号的发射持续时间的调整构成实现整体上减小所述传感器产生所述信号所使用的能量的另一解决方案。这个其他的解决方案可以独自实施或者与减小所述位置信号的功率一起组合地实施。
在这个解决方案中，通过使用它所设有的电子加速度计，所述传感器粗略地估算它安装于其内的车轮的旋转速度。然后，基于所述旋转速度的粗略估算值，在所述传感器中计算所述位置信号的传输持续时间。
通过粗略地分析对于一定的时间间隔，重力方向相对于电子加速度计的局部参考系的变化，以便观察对应车轮旋转周期的所述变化的近似周期性，在所述传感器中执行所述旋转速度的粗略估算。
更一般地，在所述传感器中执行所述车辆旋转速度的粗略估算，同时寻找所述传感器包括的加速度计部件所传送的数据的周期性。
所述车辆的速度越高，所述传感器传输所述位置信号的传输持续时间越短，所述持续时间在所述传感器中计算。例如，图4显示对应机动车低速状态的识别信号2，从而位置信号4具有长的持续时间。相反地，图5显示对应机动车高速状态的识别信号2，从而所述位置信号具有更短的持续时间。
如图3所示，所述传感器然后传输包括测量的压力和/或测量的温度的数据信号1，然后传输识别信号2，识别信号2包括首先具有用于识别所述传感器的识别码的数据信号3，其后跟随有位置信号4，位置信号4的传输持续时间在此前基于所述速度的粗略估算值进行计算。
因而，利用这个解决方案，无论何时机动车具有高的速度，位置信号4的持续时间显著减小，藉此引起在发射阶段期间内相应地减小所述传感器消耗的能量。
此外，这个解决方案能够显著地增加所述发射持续时间，从而所述机动车的速度能够基于所述中央处理器所接收的位置信号进行估算，包括当所述机动车的速度非常低时，即例如低于30公里/小时（Km/h）。
实际上，在传输期间，作为机动车实际速度的函数的发射持续时间的这个调整使所述压力侦测系统正常地工作，包括机动车行驶在已建满房屋的地区，在交通阻塞，即在低速时。
一般地，应注意的是，在上述实例中，所述传感器连续传输数据信号，其后跟随识别信号，但这两个传输不是必需相关的，相反地，它们能够随时间完全独立地进行。因而，所述识别信号能够以比所述压力和温度数据更低的频率进行传输。

Claims (5)

1.一种以无线方式通过无线电信号在装配机动车的车轮的压力传感器和装配所述机动车的中央处理器之间传输信息的方法，在该方法中，所述传感器依据所述中央处理器，首先传输代表将要传递到所述中央处理器的数字数据的信号（1、3），其次传输位置信号（4），所述位置信号（4）由所述中央处理器用来识别作为所述数字数据的来源的机动车车轮，所述方法的特征在于，
所述位置信号（4）的发射功率小于所述数据传输信号（1、3）的发射功率，和/或以如下方式调整所述位置信号（4）的持续时间：所述机动车的速度越高，所述位置信号的持续时间越短。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述位置信号（4）的幅值小于所述数据传输信号（1、3）的幅值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述位置信号（4）由其持续时间比形成所述数据传输信号（1、3）的脉冲的持续时间更短的脉冲组成。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的方法，其特征在于，
所述位置信号（4）的持续时间基于在所述传感器测出的车轮旋转速度的估算值进行调整。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
通过确定来自于集成到所述传感器的加速度计的数据的周期性来估算所述车轮的旋转速度。
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