CN103085611B - 间接轮胎压力监测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及间接轮胎压力监测系统（TPMS）和方法，该系统和方法利用防锁死制动系统（ABS）信号。在实施方式中，在脉冲形成之前从ABS霍尔信号获取信息。在ABS传感器内，可针对谐振来分析该信息。在一些实施方式中，数字化的信息可被调制到传统ABS车轮速度时钟信号上以传送至间接TPMS电子控制单元（ECU）并由该间接TPMSECU分析。根据实施方式，关于车轮转动的高次谐波的附加信息可被提供至TPMS ECU，随后该TPMS ECU可在减少预警延迟的同时计算出更精确的轮胎压力估计。

Description

间接轮胎压力监测系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及间接轮胎压力监测，且更具体地，涉及来自用于间接轮胎压力监测的车轮速度传感器的模拟霍尔信号的使用。
背景技术
有两种监测车辆轮胎中的压力的常规方法：直接方法和间接方法。直接轮胎压力监测系统(TPMS)通常包括车轮模块，该车轮模块具有一个或多个安装在轮胎内或安装到轮胎上的传感器和电子器件来直接测量轮胎压力，并将测量数据无线传送至车辆。
间接TPMS通常在没有置于轮胎内的TPMS传感器或电子器件的情况下利用来自其他车辆传感器和/或系统的信息来间接估算轮胎压力。间接TPMS引人关注，因为它可以比直接TPMS更具成本效益。一种传统的间接TPMS使用来自防锁死制动系统(ABS)的车轮速度信号。对于具有四个轮胎的典型载客车辆，间接TPMS比较四个车轮速度信号来确定是否由于压力损失以及相关的直径减小而使车轮转动得更快。由于是比较这些值，所以关于这些间接系统中的一些的一个缺点是系统不能检测到是否所有车轮均随时间而具有压力损失。
此外，来自ABS或其他车辆系统的信号质量对于间接TPMS而言至关重要。传统的间接TPMS通常使用来自ABS的表示由旋转轮杆生成的时钟的数字信号。该数字信号由模拟霍尔信号通过检测信号的最小值和最大值并确定过零点而导出。遗憾的是，通过使用导出的数字信号，会损失掉关于轮胎谐振和时钟信号上的高次谐波(higher-order harmonic)的有价值的信息。因此，传统系统必须尝试恢复ABS时钟信号中的高次谐波，尽管仅具有有限的性能效果。
因此，存在对用于间接轮胎压力监测的改进的系统和方法的需求。
发明内容
本发明的实施方式涉及间接轮胎压力监测系统和方法。在一种实施方式中，间接轮胎压力监测系统(TPMS)包括防锁死制动系统，其包括模拟电路部分和数字电路部分；以及间接TPMS电路，其在模拟电路部分与数字电路部分之间耦接至防锁死制动系统，以在由数字电路部分对数据进行数字处理之前从防锁死制动系统接收数据。
在一种实施方式中，一种方法包括在由防锁死制动系统对数据进行数字处理之前从防锁死制动系统提取数据；由耦接至防锁死制动系统的间接轮胎压力监测系统(TPMS)分析该数据来确定与该数据相关的谐振频率；以及将由防锁死制动系统对该数据进行数字处理之后的数据和与该数据相关的谐振频率传送至电子控制单元。
附图说明
考虑以下结合附图对本发明的各种实施方式的详细描述，可更加全面地理解本发明，其中：
图1是根据一种实施方式的系统的框图。
图2是根据一种实施方式的信号调制图。
尽管本发明适用于各种修改和变更形式，但其细节已通过附图中的实例方式示出且将被详细描述。然而，应当理解，该目的并非将本发明限定为所述具体实施方式。相反，该目的是要涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的思想和范围内的所有修改、等价和变更。
具体实施方式
本发明的实施方式涉及利用防锁死制动系统(ABS)信号的间接轮胎压力监测系统(TPMS)和方法。在实施方式中，在由数字电路部分对数据进行数字处理之前，以模拟形式从ABS霍尔信号获取信息。在ABS传感器内，可针对谐振频率来分析该信息。在一些实施方式中，数字化的信息可被调制到传统ABS车轮速度时钟信号上以发送至间接TPMS电子控制单元(ECU)并由该间接TPMS电子控制单元分析。根据实施方式，关于车轮转动的高次谐波的附加信息可被提供至TPMS ECU，随后该TPMSECU可在减少预警延迟的同时计算出更精确的轮胎压力估计，从而提供平衡了提供带有假警报(false alarm)的早期预警(early warning)的更健全的系统。
参照图1，示出了ABS传感器电路100的框图。电路100包括通过模数转换器(ADC)106耦接的模拟部分102和数字部分104。模拟部分102包括一个或多个霍尔探针108、偏移补偿电路110和增益电路112。数字部分104包括最大/最小检测电路114、过零检测电路116、频率分析电路118、谐波分析电路120和脉冲形成电路122。频率分析电路118和谐波分析电路120形成间接TPMS 124的一部分。
相比传统的间接TPMS方法，将在一种实施方式中包括快速傅里叶变换(FFT)电路的频率分析电路118和谐波分析电路120增加到ABS传感器电路100能实现对车轮速度和谐振频率信息以及附加信息(例如，有关来自霍尔信号的中心频率、品质因子和高次谐振的信息)的提取。通常，在车轮速度对应于脉冲之间的持续时间的情况下，车轮速度对应于信号的一阶频率(first order frequency)。在一种实施方式中，每一转约有48个脉冲，这提供了很好的粒度。随后，可分析这些特征的变化来确定是否有任何指示轮胎压力变化的信息。
例如，间接TPMS 124可检测轮胎的谐振频率的变化。谐振频率的减小可指示轮胎中的较低轮胎压力。
随后，信息可以几种方式从间接TPMS 124被传送至TPMS或车辆ECU。在第一实施方式中，来自间接TPMS 124的信息以数字帧协议格式表示，并通过使脉冲长度适应于帧的相关比特的状态而被调制到原始ABS时钟信号上。因此，尽管TPMS信息位于脉冲序列的脉冲持续时间中，但ABS车轮速度信号由上升沿表示。例如，参照图2。在另一实施方式中，诸如有线或无线连接的独立通信源可被配置在间接TPMS 124与ECU之间。
其他TPMS系统可使用数字ABS传感器信号，但这些系统不如本文所公开的实施方式。用于谐振分析的信息嵌入在信号斜坡(slope)的时间点中。因此，该信号中的抖动误差对于TPMS性能而言是严重干扰源。该抖动可被认为是在模拟信号的过零点与数字化信号的斜坡之间的非常量延迟。该问题由运行期间的最小/最大检测和过零检测中的永久适应引起。因此，该抖动误差被公开在ABS传感器数据表中。这些正在实施的间接TPMS寻求低抖动，且如本文所公开，将模拟信号用于间接TPMS使得抖动问题变得毫无意义，从而提供了显著优于传统方法的优势。
本文已描述了系统、装置和方法的各种实施方式。这些实施方式仅通过实例方式给出，且并不意味着限定了本发明的范围。此外，应当理解，已描述的实施方式的各个特征可以各种方式结合从而产生大量其他实施方式。此外，尽管为使用所公开的实施方式已描述了各种材料、尺寸、形状、构造和位置等，但在不超出本发明的范围的前提下，也可采用除所公开的这些之外的其他实施方式。
相关领域普通技术人员将理解，本发明可包括比任何上述独立实施方式中所示出的更少的特征。本文所述实施方式并不意味着是对其中本发明的各个特征可被结合的方式的详尽表示。因此，这些实施方式并非相互排斥的特征组合；相反，如本领域普通技术人员所理解，本发明可包括从不同的独立实施方式中选出的不同独立特征的组合。
上述任何参考文献的结合均被限制为使其未结合与本文明确公开相反的主题。上述任何参考文献的结合还被限制为使得未通过引用将包括在文献中的权利要求结合于本文。上述任何参考文献的结合更被限制为使得除非明确表示包括在本文中，否则任何文献中提供的定义均不通过引用结合于本文。

Claims (20)

1.一种间接轮胎压力监测系统(TPMS)，包括：
防锁死制动系统，其包括模拟电路部分和数字电路部分；以及
间接轮胎压力监测系统电路，其在所述模拟电路部分与所述数字电路部分之间耦接至所述防锁死制动系统，以在由所述数字电路部分对数据进行数字处理之前从所述防锁死制动系统接收数据。
2.根据权利要求1所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述间接轮胎压力监测系统电路包括谐振分析电路和谐波分析电路。
3.根据权利要求2所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述谐振分析电路包括快速傅里叶变换(FFT)电路。
4.根据权利要求1所述的间接轮胎压力监测系统，其中，从所述防锁死制动系统接收到的所述数据包括模拟传感器信号数据。
5.根据权利要求4所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述模拟传感器信号数据包括模拟霍尔传感器信号数据。
6.根据权利要求1所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述数字电路部分包括脉冲形成电路。
7.根据权利要求6所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述脉冲形成电路被配置为将来自所述间接轮胎压力监测系统电路的信息调制到来自所述防锁死制动系统的时钟信号上来形成输出信号。
8.根据权利要求7所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述脉冲形成电路被配置为将所述输出信号发送至电子控制单元(ECU)。
9.根据权利要求7所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述脉冲形成电路被配置为通过将信息编码在所述时钟信号的脉冲长度中来调制来自所述间接轮胎压力监测系统电路的信息。
10.根据权利要求8所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述时钟信号的上升沿对应于防锁死制动系统信号的过零点。
11.根据权利要求1所述的间接轮胎压力监测系统，其中，所述间接轮胎压力监测系统电路包括谐振分析电路和谐波分析电路，且其中，来自所述谐波分析电路的输出信号被传送至电子控制单元(ECU)。
12.一种间接轮胎压力监测方法，包括：
在由防锁死制动系统对数据进行数字处理之前从所述防锁死制动系统提取数据；
由耦接至所述防锁死制动系统的间接轮胎压力监测系统(TPMS)分析所述数据来确定与所述数据相关的谐振频率；以及
将由所述防锁死制动系统对所述数据进行数字处理之后的所述数据和与所述数据相关的所述谐振频率传送至电子控制单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，传送所述数据还包括将所述谐振频率调制到数字处理之后的所述数据的信号上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，调制所述谐振频率还包括将所述谐振频率编码在所述信号的脉冲长度中。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，分析所述数据还包括分析所述数据的谐振。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，分析所述数据还包括在分析所述数据的谐振之后分析所述数据的谐波。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，分析所述数据的谐振还包括对所述数据进行快速傅里叶变换(FFT)。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，分析所述数据还包括确定所述数据的品质因子。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，传送所述数据还包括将由所述防锁死制动系统对所述数据进行数字处理之后的所述数据和与所述数据相关的所述谐振频率分别传送至电子控制单元。
20.根据权利要求12所述的方法，还包括根据所述数据确定有关轮胎压力的信息。
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