CN103140363B - 轮胎气压监测设备 - Google Patents

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Abstract

在基于G传感器2b的检测所估计的第一转动周期Tp和基于来自车轮速度传感器8的检测值所估计的第二转动周期Ta之间的偏差不大于预定值α的情况下,在车轮位置判断中使用与预定转动位置处所发送的无线信号相对应的各车轮的转动位置;以及在该偏差超过预定值α的情况下,在车轮位置判断中不使用与该预定转动位置以外的转动位置处所发送的无线信号相对应的各车轮的转动位置。

Description

轮胎气压监测设备
技术领域
本发明涉及一种轮胎气压监测设备(tirepneumaticpressuremonitoringapparatus)。
背景技术
根据专利文献1所述的轮胎气压监测设备,各发送器总是在预定的转动位置处发送无线信号;在车辆侧接收到该无线信号的情况下,检测各车轮的转动位置;将与各车轮的转动位置中最同步于该无线信号的输出周期的转动位置相对应的车轮位置判断为该相应发送器的车轮位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-122023
发明内容
发明要解决的问题
根据上述现有技术,根据加速度传感器的检测值来判断发送器自身的转动位置,并且在加速度传感器的检测值变为预定值时输出无线信号。结果,在加速度传感器的检测值包含由于路面输入等所引起的噪声的情况下,发送器可能对转动位置作出误判断,并由此在与预定转动位置不同的转动位置处输出无线信号。在这种情况下,在判断发送器的车轮位置时采用了不正确的转动位置的数据,由此车轮位置的判断精度下降。
本发明的目的是提供一种可以以高精度判断各发送器的车轮位置的轮胎气压监测设备。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的,根据本发明,在基于加速度传感器的检测所估计的第一转动周期和基于车轮速度传感器的检测值所估计的第二转动周期之间的偏差等于或小于预定值的情况下,判断为在预定转动位置处发送无线信号;基于发送无线信号时的各车轮的转动位置,对与识别信息相对应的发送器的车轮位置进行判断。
发明的效果
在第一转动周期和第二转动周期之间的偏差等于或小于预定值的情况下,在预定转动位置处发送无线信号的可能性高;另一方面,在上述偏差超过预定值的情况下,在该预定转动位置以外的转动位置处发送无线信号的可能性高。结果,仅在上述偏差等于或小于预定值的情况下,才在车轮位置的判断中采用各车轮的转动位置。在上述偏差超过预定值的情况下,在车轮位置的判断中不采用各车轮的转动位置。结果,可以以高精度判断发送器的车轮位置。
附图说明
图1是示出实施例1中的轮胎气压监测设备的结构的图。
图2是示出TPMS传感器2的结构的图。
图3是示出用于执行实施例1中的车轮位置判断控制的TPMSCU4的控制的框图。
图4是示出用于计算各车轮1的转动位置的方法的图。
图5是示出用于计算分散特性值的方法的图。
图6是示出实施例1中的车轮位置判断控制处理的流程的流程图。
图7是示出在左前轮1FL的TPMS传感器2FL的转动位置处于最高点的情况下各车轮1FL、1FR、1RL、1RR的转动位置(转子的齿数)与TPMS数据的接收次数之间的关系的图。
图8是示出特定车轮的G传感器2b所检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量Gg和根据各车轮速度脉冲的计数值所确定的该车轮的转动位置RP的随时间的变化的图。
图9是示出用于执行实施例2中的车轮位置判断控制的TPMSCU4的控制的框图。
图10是示出特定车轮的G传感器2b所检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量Gg和根据各车轮速度脉冲的计数值所确定的该车轮的转动位置RP的随时间的变化的图。
附图标记说明
1车轮
2a压力传感器(轮胎气压检测部件)
2bG传感器(加速度传感器)
3接收器
4a转动位置计算部(转动位置检测部件)
4c车轮位置判断部(车轮位置判断部件)
4e第二转动周期估计部(发送位置判断部件)
4f有效数据判断部(发送位置判断部件)
4g第一转动周期估计部(发送位置判断部件)
8车轮速度传感器
11第一转动周期估计部(发送位置判断部件)
具体实施方式
以下将参考附图所示的实施例来说明本发明的实施方式。
实施例1
图1是示出实施例1中的轮胎气压监测设备的结构的图。在该图中,按照如下定义附加至各符号的末尾的字母:FL代表左前轮,FR代表右前轮,RL代表左后轮,并且RR代表右后轮。在以下说明中,在无需分别说明的情况下,将省略FL、FR、RL和RR的记载。
实施例1的轮胎气压监测设备具有TPMS(轮胎气压监测系统)传感器2、TPMS控制器(TPMSCU)4、显示器5和车轮速度传感器8。TPMS传感器2分别安装在各车轮1上,并且接收器3、TPMSCU4、显示器5和车轮速度传感器8配置在车体侧。
TPMS传感器2安装在各轮胎的空气阀(图中未示出)位置处。图2是示出TPMS传感器2的结构的图。TPMS传感器2包括压力传感器(轮胎气压检测部件)2a、加速度传感器(G传感器)2b、传感器控制器(传感器CU)2c、发送器2d和纽扣电池2e。
这里,压力传感器2a检测轮胎的气压[kPa]。
G传感器2b检测作用于轮胎的离心方向加速度[G]。
传感器CU2c利用从纽扣电池2e供给的电力工作,并且将包含压力传感器2a检测到的轮胎的气压信息和传感器ID(识别信息)的TPMS数据作为无线信号从发送器2d发送。在实施例1中,传感器ID包括1~4。
传感器CU2c将G传感器2b检测到的离心方向加速度与预设的行驶判断阈值进行比较。在离心方向加速度低于行驶判断阈值的情况下,判断为车辆停止,由此停止TPMS数据的发送。另一方面,在离心方向加速度为行驶判断阈值以上的情况下,判断为车辆正在行驶,并且在预定时刻发送TPMS数据。
接收器3接收从各TPMS传感器2输出的无线信号,对这些无线信号进行解码,并将解码后的结果输出至TPMSCU4。
TPMSCU4读取各TPMS数据;根据TPMS数据的传感器ID并且参考存储在非易失性存储器4d(参见图3)中的各传感器ID与车轮位置之间的对应关系,该TPMSCU4判断TPMS数据与哪个车轮位置相对应,并且该TPMSCU4将该TPMS数据中所包含的轮胎的气压作为相应车轮位置处的气压显示在显示器5上。在轮胎的气压变得低于下限值的情况下,通过显示颜色的变化、通过闪烁显示或通过警告声音等来通知该气压的下降。
基于来自各车轮速度传感器8的车轮速度脉冲,ABSCU6检测各车轮1的车轮速度。在特定车轮出现锁止趋势的情况下,图中未示出的ABS致动器启动以增减或维持该相应车轮的轮缸压力,从而抑制该锁止趋势。这样,执行了防滑制动控制。一旦经过了预定周期(例如,20msec),ABSCU6将车轮速度脉冲的计数值输出至CAN通信线7。
各车轮速度传感器8是用于针对车轮1的1次转动生成预定数量z(例如,z=48)的车轮速度脉冲的脉冲发生器。该车轮速度传感器8包括与车轮1同步转动的齿轮状转子、以及配置在车体侧且与转子的外周相对的永磁体和线圈。随着转子的转动,该转子的凹凸面横切形成在车轮速度传感器8的外周上的磁场,由此磁通密度改变以在线圈中产生电动势,并且将这种电压变化作为车轮速度脉冲信号输出至ABSCU6。
如上所述,基于存储在存储器4d中的各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系,TPMSCU4判断所接收到的TPMS数据属于哪个车轮。结果,在车辆停止期间执行轮胎轮换(tirerotation)的情况下,存储在存储器4d中的各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系与实际对应关系不一致,并且无法掌握该TPMS数据属于哪个车轮。这里,“轮胎轮换”是指对换轮胎的安装位置从而确保轮胎的胎面磨损均匀并由此延长服务寿命(胎面寿命)的操作。例如,对于轿车,通常在左右的轮胎位置互换的情况下使前后车轮对换。
这里,根据实施例1,通过更新存储器4d来存储轮胎轮换之后的各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系以进行登记。结果,可以执行轮胎轮换。在这种情况下,对于各TPMS传感器2,改变TPMS数据的发送周期;对于TPMSCU4,基于TPMS数据的发送周期和各车轮速度脉冲来判断各TPMS传感器2属于哪个车轮。
恒定位置发送模式
在紧挨在车辆行驶开始之前的车辆停止判断时间为预定时间(例如,15分钟)以上的情况下,TPMS传感器2的传感器CU2c判断为可能已执行了轮胎轮换。
在紧挨在车辆行驶开始之前的车辆停止判断时间短于预定时间的情况下,传感器CU2c执行“正常模式”,其中在该正常模式中,一旦经过了预定间隔(例如,1分钟间隔),就发送TPMS数据。另一方面,在车辆停止判断时间长于预定时间的情况下,该传感器CU2c执行“恒定位置发送模式”,其中在该恒定位置发送模式中,利用比正常模式的发送间隔短的间隔(例如,约16秒间隔),在预定的转动位置处发送TPMS数据。
执行恒定位置发送模式,直到TPMS数据的发送次数达到预定次数(例如,40次)为止。在发送次数达到预定次数的情况下,该恒定位置发送模式返回至正常模式。在判断为车辆在TPMS数据的发送次数达到预定次数之前停止的情况下,如果车辆停止判断时间短于预定时间(15分钟),则继续车辆停止之前的恒定位置发送模式,直到发送次数达到预定次数为止;在车辆停止判断时间在预定时间以上的情况下,取消了车辆停止之前的恒定位置发送模式的继续进行,并且开始新的恒定位置发送模式。
在恒定位置发送模式中,基于G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量,传感器CU2c确定恒定位置发送模式中的TPMS数据的发送时刻。作用于TPMS传感器2的离心方向加速度与车轮1的加减速相应地改变,而重力加速度依赖分量总是保持稳定;作用于TPMS传感器2的离心方向加速度显示最高点为+1[G]、最低点为-1[G]、并且最高点和最低点之间的处于90°的中间位置为0[G]的波形。也就是说,通过监测离心方向加速度的重力加速度分量的大小和方向,可以掌握TPMS传感器2的转动位置。结果,例如,由于在重力加速度依赖分量的峰值处输出TPMS数据,因此可以总是在最高点处输出TPMS数据。
传感器CU2c具有第一转动周期估计部11。在恒定位置发送模式中,第一转动周期估计部11对发送TPMS数据时的自身车轮(安装有相应的TPMS传感器2的车轮)的转动周期(第一转动周期)进行估计。该第一转动周期是指如下两个时刻之间的间隔:发送TPMS数据的时刻;以及紧挨发送TPMS数据之前G传感器2b所检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量的峰值时刻。
传感器CU2c使第一转动周期估计部11所估计出的第一转动周期附加至TPMS数据并且发送附加了该第一转动周期的TPMS数据。
自动行驶模式
在点火开关的从OFF(断开)到ON(接通)所经过的时间在预定时间(例如,15分钟)以上的情况下,TPMSCU4判断为可能已执行了轮胎轮换。
在点火开关的从OFF到ON所经过的时间短于预定时间的情况下,基于从各TPMS传感器2发送来的TPMS数据中的气压信息,TPMSCU4执行“监测模式”,其中在该监测模式中,监测各车轮1的轮胎的气压。另一方面,在点火开关的从OFF到ON所经过的时间在预定时间以上的情况下,该TPMSCU4执行“自动行驶模式”,其中在该自动行驶模式中,对各TPMS传感器2的车轮位置进行判断。在自动行驶模式中,连续执行该模式,直到针对所有TPMS传感器2的车轮位置进行了判断为止、或者直到从该模式开始起经过了预定的累积行驶时间(例如,8分钟)为止。在针对所有TPMS传感器2的车轮位置进行了判断的情况下、或者在经过了预定的累积行驶时间的情况下,该操作进入监测模式。
即使在自动行驶模式中,仍可以根据包含在TPMS数据中的气压信息来监测轮胎的气压。结果,在自动行驶模式期间,基于当前存储在存储器4d中的各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系来执行气压的显示和气压下降的警告。
在自动行驶模式中,TPMSCU4使从ABS控制器(ABSCU)6所输入的车轮速度脉冲的计数值经由CAN通信线7输入至该TPMSCU,并且执行以下所示的车轮位置判断控制。
车轮位置判断控制
图3是示出用于执行实施例1中的车轮位置判断控制的TPMSCU4的控制的框图。TPMSCU4具有转动位置计算部(转动位置检测部件)4a、分散计算部4b、车轮位置判断部(车轮位置判断部件)4c、存储器4d、第二转动周期估计部4e和有效数据判断部(判断部)4f。
转动位置计算部4a具有从接收器3输出的解码之后的TPMS数据以及从ABSCU6输出至CAN通信线7的车轮速度脉冲的计数值作为输入,并且计算各TPMS传感器2的转动位置处于最高点时的各车轮1的转动位置(转子的齿数)。这里,“转子的齿数”是指车轮速度传感器8计数得到的转子的齿数,并且可以通过将车轮速度脉冲的计数值除以轮胎的1次转动的计数值(=1次转动的齿数z=48)来确定转子的齿数。在实施例1中,在从开始自动行驶模式起输入第1次的各车轮速度脉冲的计数值的情况下,通过向该计数值除以1次转动的齿数的运算的余数加1所获得的值被视为基准齿数;在第2次以后,基于从该基准齿数起的车轮速度脉冲的计数(当前计数值-第1次的计数值)来确定齿数。
图4是示出用于计算各车轮1的转动位置的方法的图。
在图4中,t1表示输入车轮速度脉冲的计数值的时刻;t2表示TPMS传感器2的转动位置到达最高点的时刻;t3表示TPMS传感器2实际开始TPMS数据的发送的时刻;t4表示TPMSCU4所进行的TPMS数据的接收结束的时刻;并且t5表示输入车轮速度脉冲的计数值的时刻。在这种情况下,t1、t4和t5可以是实际测量的;t3可以是通过从t4中减去TPMS数据的数据长度(其为规定值,例如约10msec)而计算出的;并且t2可以是通过从t3中减去发送时的时滞而计算出的(t2可以预先通过实验等来确定)。
结果,假定t1处的齿数为zt1、t2处的齿数为zt2、并且t5处的齿数为zt5,则以下成立。
(t2-t1)/(t5-t1)=(zt2-zt1)/(zt5-zt1)
由于下式,
zt2-zt1=(zt5-zt1)*(t2-t1)/(t5-t1)
因此TPMS传感器2的转动位置处于最高点的时刻t2的齿数zt2变为以下。
zt2=zt1+(zt5-zt1)*(t2-t1)/(t5-t1)
分散计算部4b按照如下工作:在转动位置计算部4a计算出的各车轮1的转动位置中,针对各传感器ID分别累积由有效数据判断部4f判断为有效数据的各车轮1的转动位置,并且将所累积的转动位置视为转动位置数据;计算各传感器ID的转动位置数据的分散程度作为分散特性值。每当利用转动位置计算部4a计算相应传感器ID的转动位置时,执行分散特性值的计算。
图5是示出用于计算分散特性值的方法的图。根据实施例1,考虑二维平面上以原点(0,0)为中心的单位圆(半径为1的圆),并且将各车轮1的转动位置θ[deg](=360×转子的齿数/48)转换成该单位圆的圆周上的坐标(cosθ,sinθ)。也就是说,按照如下来计算各车轮1的转动位置:考虑以原点(0,0)为起点且以坐标(cosθ,sinθ)为终点并且长度为1的矢量,确定相同转动位置数据的各矢量的平均矢量(ave_cosθ,ave_sinθ),并且计算平均矢量的标量作为转动位置数据的分散特性值X。
(cosθ,sinθ)=(cos((zt2+1)*2π/48),sin((zt2+1)*2π/48))
结果,假定同一传感器ID的TPMS数据的接收次数为n(n是正整数),则平均矢量(ave_cosθ,ave_sinθ)如下。
(ave_cosθ,ave_sinθ)=((Σ(cosθ))/n,(Σ(sinθ))/n)
可以将分散特性值X表示为如下。
X=ave_cosθ2+ave_sinθ2
车轮位置判断部4c按照如下工作:对分散计算部4b计算出的同一传感器ID的各转动位置数据的分散特性值X进行比较;在分散特性值X的最大值大于第一阈值(例如,0.57)、但其余3个分散特性值X都小于第二阈值(例如,0.37)的情况下,判断为:与具有最大值的分散特性值X相对应的转动位置数据的车轮位置(即,已检测到该相应转动位置数据的车轮速度传感器8的车轮位置)是与该转动位置数据的传感器ID相对应的TPMS传感器2的车轮位置。对所有的传感器ID执行该判断;确定各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系,并且更新存储器4d中的存储以进行登记。
基于解码后的TPMS数据和各车轮速度脉冲的计数值,第二转动周期估计部4e对发送TPMS数据时的自身车轮(安装有相应的TPMS传感器2的车轮)的转动周期(第二转动周期)进行估计。该第二转动周期是各车轮1的转动周期的平均值。
有效数据判断部4f对包含在TPMS数据中的第一转动周期和第二转动周期进行比较,并且判断发送TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置是有效数据还是无效数据。在实施例1中,在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的关系满足以下列出的公式(1)的情况下,判断为该数据是有效数据;在不满足该关系的情况下,判断为该数据是无效数据。
|Tp-Ta|≤α…(1)
这里,α具有预定值(例如,0.1)。然而,考虑到车辆的状态以及通信和计算操作等的延迟时间,α也可以是可变的。
第一转动周期估计部11、第二转动周期估计部4e和有效数据判断部4f构成发送位置判断部件,其中该发送位置判断部件用于判断在预设(预定)的转动位置(最高点)处是否发送相应的无线信号。
车轮位置判断控制处理
图6是示出根据实施例1的车轮位置判断控制处理的流程的流程图。以下将说明各操作步骤。在以下说明中,假定传感器ID=1的情况。然而,对于其它的ID(ID=2,3,4),还可以并行执行车轮位置判断控制处理。
在步骤S1中,转动位置计算部4a接收传感器ID=1的TPMS数据。
在步骤S2中,转动位置计算部4a计算各车轮1的转动位置。
在步骤S3中,第二转动周期估计部4e估计第二转动周期。
在步骤S4中,有效数据判断部4f判断步骤S2中计算出的各车轮1的转动位置是否是有效数据。在判断结果为“是”的情况下,该操作进入步骤S5。在“否”的情况下,该操作返回至步骤S1。
在步骤S5中,分散计算部4b计算各车轮1的转动位置数据的分散特性值X。
在步骤S6中,判断传感器ID=1的TPMS数据是否被接收了预定次数(例如,10次)以上。在判断结果为“是”的情况下,该操作进入步骤S7。在判断结果为“否”的情况下,该操作返回至步骤S1。
在步骤S7中,车轮位置判断部4c进行如下判断:分散特性值的最大值是否超过第一阈值0.57,并且其余分散特性值的值是否小于第二阈值0.37。在判断结果为“是”的情况下,该操作进入步骤S8;在判断结果为“否”的情况下,该操作进入步骤S9。
在步骤S8中,车轮位置判断部4c将与最高值的分散特性值相对应的转动位置数据的车轮位置判断为相应传感器ID的车轮位置。然后,自动行驶模式结束。
在步骤S9中,车轮位置判断部4c判断从开始自动行驶模式起是否已经过了预定的累积行驶时间(例如,8分钟)。在判断结果为“是”的情况下,自动行驶模式结束。在判断结果为“否”的情况下,该操作返回至步骤S1。
在车轮位置判断部4c可以在预定的累积行驶时间内针对所有传感器ID判断了车轮位置的情况下,更新各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系并将该对应关系存储在存储器4d中以进行登记。另一方面,在预定的累积行驶时间内并没有针对所有传感器ID判断车轮位置的情况下,仍继续使用当前存储在存储器4d中的各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系。
以下将说明作用。
利用转动位置数据的分散程度进行的车轮位置判断的作用
TPMS传感器2按照如下工作:在紧挨车辆行驶开始之前的车辆停止判断时间为15分钟以上的情况下,判断为存在已执行了轮胎轮换的可能性,并且该操作从正常模式进入恒定位置发送模式。在该恒定位置发送模式中,在从上次的发送时刻起经过了16秒并且自身的转动位置到达最高点之后,各TPMS传感器2发送TPMS数据。
另一方面,在点火开关的从OFF到ON所经过的时间为15分钟以上的情况下,TPMSCU4从监测模式进入自动行驶模式。在该自动行驶模式中,每当从TPMS传感器2接收到TPMS数据时,TPMSCU4计算从车轮速度脉冲的计数值的输入时刻或该TMPS数据的接收结束时刻等的时刻起、该TPMS传感器2的转动位置到达最高点时的各车轮1的转动位置(转子的齿数)。重复执行该操作10次以上,并且累积所获得的转动位置数据。将与各转动位置数据中的分散程度最小的转动位置数据相对应的车轮位置视为相应的TPMS传感器2的车轮位置。
在车辆行驶时,各车轮1的转数由于转弯时的内外轮差、车轮1的锁止和滑移以及轮胎的气压差而变得不同。即使在车辆直线前进行驶的情况下,由于驾驶员仍可能对方向盘进行细微修正并且左右侧的路面存在特定差异,因此在前后轮1FL和1FR之间以及左右轮1RL和1RR之间仍产生转数差。也就是说,尽管各车轮1的转数在车辆行驶时存在差异,但由于TPMS传感器2和车轮速度传感器8(转子的齿)一体地转动,因此对于特定TPMS传感器2的输出周期,同一车轮的车轮速度传感器8的输出周期保持同步(一致)而与行驶距离和行驶状态无关。
结果,通过判断各车轮1的转动位置数据相对于TPMS数据的发送周期的分散程度,可以对各TPMS传感器2的车轮位置进行高精度判断。
图7示出左前轮1FL的TPMS传感器2FL的转动位置到达最高点时的各车轮1FL、1FR、1RL和1RR的转动位置(转子的齿数)与TPMS数据的接收次数之间的关系。这里,(a)与左前轮1FL的车轮速度传感器8FL相对应,(b)与右前轮1FR的车轮速度传感器8FR相对应,(c)与左后轮1RL的车轮速度传感器8RL相对应,并且(d)与右后轮1RR的车轮速度传感器8RR相对应。
如从图7可以看出,尽管对于从其余车轮(右前轮1FR、左后轮1RL和右后轮1RR)的车轮速度传感器8FR、8RL和8RR所获得的车轮位置(齿数),分散程度较高,但从自身车轮(左前轮1FL)的车轮速度传感器8FL所获得的车轮位置的分散程度最小,由此TPMS传感器2FL的输出周期和车轮速度传感器8FL的输出周期彼此近似同步。
作为传统的轮胎气压监测设备之一,针对各TPMS传感器配置倾斜传感器,并且采用各TPMS传感器的车轮位置和倾斜角之间的关系来判断各TPMS传感器的车轮位置。对于现有技术的这种轮胎气压监测设备,在车辆行驶时,在4个车轮之间发生转数差,由此各TPMS传感器的车轮位置和倾斜角之间的对应关系发生改变。结果,无法对各TPMS传感器的车轮位置进行高精度判断。
作为另一传统的轮胎气压监测设备,将数量与TPMS传感器数量相同的接收器分别与各传感器邻接地配置;基于接收到的无线信号的电磁波强度来判断各TPMS传感器的车轮位置。这里,需要考虑传感器输出、接收器灵敏度偏差和线束天线效应来进行接收器的布局,并且接收环境和布局决定了性能。另外,应当配置4个接收器。结果,成本较高。
另一方面,对于本发明的实施例1中的轮胎气压监测设备,在无需使用电磁波强度的情况下判断各TPMS传感器2的车轮位置,由此可以与接收环境和布局无关地判断各TPMS传感器2的车轮位置。另外,一个接收器3就足够了,从而使得能够缩减成本。
另外,根据实施例1,在TPMS传感器2中,可以根据G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量来计算TPMS传感器2的转动位置处于最高点这一事实。这里,在现有的轮胎气压监测设备中,在判断车辆的停止或行驶时已使用了G传感器2b。结果,可以原样采用现有的TPMS传感器,由此可以缩减向TPMS传感器2侧添加新的传感器所需的成本。
另外,根据实施例1,在TPMSCU4中,根据车轮速度传感器8的车轮速度脉冲来计算各车轮1的转动位置。这里,在几乎所有的车辆上均配备有ABS单元,并且由于车轮速度传感器8是ABS单元中必要的构成元件,因此无需向车辆侧添加新的传感器。由此可以缩减成本。
根据分散特性值判断分散程度时的作用
由于车轮1的转动位置是具有周期性的角度数据,因此使用由“与平均值的差的平方”的平均值所定义的一般分散公式无法确定转动位置的分散程度。
这里,在实施例1中,分散计算部4b按照如下工作:将从各车轮速度传感器8获得的各车轮1的转动位置θ转换成以原点(0,0)为中心的单位圆的圆周上的坐标(cosθ,sinθ)。将坐标(cosθ,sinθ)视为矢量,确定相同转动位置数据的各矢量的平均矢量(ave_cosθ,ave_sinθ),并且计算该平均矢量的标量作为分散特性值X。结果,可以在避免了周期性的同时确定转动位置的分散程度。
有效数据判断的作用
利用TPMS传感器2的传感器CU2c,在恒定位置发送模式中,基于G传感器所检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量,检测TPMS传感器2的转动位置,并且在该重力加速度依赖分量的峰值处发送TPMS数据。这样,总是在预定的转动位置(最高点)处发送TPMS数据。这里,作用于TPMS传感器2的离心方向加速度与车轮1的加减速相应地改变。然而,重力加速度依赖分量保持描绘了稳定宽度为(-1~1[G])的波形;重力加速度依赖分量相对于伴随着车辆的加减速的离心方向加速度的变加速度在非常短的周期内改变,由此可以容易地掌握重力加速度依赖分量相对于离心方向加速度的变化。
然而,在G传感器2b的检测值中包含由于路面输入等所引起的噪声的情况下,离心方向加速度的重力加速度依赖分量的值受到影响;在TPMS传感器2到达最高点之前的转动位置处或TPMS传感器2超过最高点之后的转动位置处达到峰值(1[G])的情况下,发送器2d对转动位置做出误判断,并且由此TPMS数据在与最高点不同的转动位置处进行发送。
基于TPMS数据的接收定时和这种情况下的各车轮速度脉冲的计数值,TPMSCU4的转动位置计算部4a计算TPMS传感器2的转动位置到达最高点时的各车轮1的转动位置。结果,转动位置计算部4a在以除最高点以外的转动位置处所发送的TPMS数据作为最高点处所发送的TPMS数据的情况下计算各车轮1的转动位置,并且分散计算部4b通过使该转动位置包含在转动位置数据中来计算各车轮1的分散特性值。结果,各转动位置数据中包含了错误的转动位置数据,并且各分散特性值X的最大值与其余值之间的差的生成变得延迟;因而,延迟了车轮位置的判断。
另一方面,根据本发明的实施例1,有效数据判断部4f按照如下工作:在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值等于或小于预定值α的情况下,判断为发送TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置是有效数据;另一方面,在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值大于预定值α的情况下,判断为发送TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置是无效数据。
基于仅累积了被判断为有效数据的各车轮1的转动位置的转动位置数据,分散计算部4b计算各车轮1的分散特性值X。
也就是说,通过确定第一转动周期Tp来确定实际发送TPMS数据的时刻。结果,在将两个转动周期Tp和Ta彼此进行比较并且这两者的差小(该差的绝对值等于或小于预定值α)的情况下,可以判断为在预定的转动位置处发送相应的TPMS数据;另一方面,在该差大(该差的绝对值大于预定值α)的情况下,可以判断为在预定的转动位置处没有发送相应的TPMS数据。
图8是示出特定车轮的G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量Gg和根据各车轮速度脉冲的计数值所确定的该车轮的转动位置RP的随时间的变化的图。
第一转动周期Tp是发送TPMS数据的时刻和紧挨上述时刻之前的与G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量的峰值相对应的时刻之间的间隔。结果,如图8(a)所示,在TPMS传感器2处于最高点时发送TPMS数据的情况下,第一转动周期Tp与自身车轮的转动周期近似一致。这里,基于车轮速度脉冲来将第二转动周期Ta估计为自身车轮的转动周期,并且可以将该第二转动周期视为自身车轮的转动周期。也就是说,如图8(a)所示,在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值等于或小于预定值α的情况下,判断为在预定的转动位置(最高点)处发送TPMS数据。
另一方面,如图8(b)所示,在由于噪声而导致在TPMS传感器2到达预定的转动位置之前的位置处重力加速度依赖分量Gg达到峰值(1[G])、并且在该相应位置处发送TPMS数据的情况下,第一转动周期Tp短于第二转动周期Ta(≈自身车轮的转动周期),并且这两个周期之间的差变得较大。也就是说,如图8(b)所示,在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值超过预定值α的情况下,判断为在预定的转动位置处没有发送TPMS数据。
如上所述,只要第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值等于或小于预定值α,就判断为发送TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置是有效数据;通过使用被判断为有效数据的各车轮1的转动位置计算各车轮1的分散特性值X,可以防止使用错误的数据来计算分散特性值X,并且可以以高精度快速地判断各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系。
以下将说明效果。
对于实施例1中的轮胎气压监测设备,可以实现以下效果。
(1)在监测各轮胎的气压的轮胎气压监测设备中,存在以下部件:压力传感器2a,其安装在各车轮1的轮胎上,并且用于检测轮胎的气压;G传感器2b,其安装在各车轮1的轮胎上,并且用于检测作用于轮胎的离心方向加速度;发送器2d,用于基于G传感器2b的检测值来检测车轮的转动位置,并且针对各车轮将预定的转动位置处的气压连同传感器ID一起作为TPMS数据进行发送;接收器3,其配置在车体侧,并且用于接收TPMS数据;车轮速度传感器8,其与各车轮1相对应地配置在车体侧,并且用于检测相应车轮的速度;转动位置计算部4a,用于检测发送包含传感器ID的TPMS数据时的各车轮1的转动位置;发送位置判断部件(第一转动周期估计部11、第二转动周期估计部4e和有效数据判断部4f),其包括:第一转动周期估计部11,用于基于G传感器2b的检测值,将发送TPMS数据时的与传感器ID相对应的车轮的转动周期估计为第一转动周期Tp;第二转动周期估计部4e,用于基于车轮速度传感器8的检测值,将发送TPMS数据时的与传感器ID相对应的车轮的转动周期估计为第二转动周期Ta;以及有效数据判断部4f,用于在第一转动周期Tp和第二转动周期Ta之间的差的绝对值等于或小于预定值α的情况下,判断为在预定的转动位置处发送TPMS数据;以及车轮位置判断部4c,用于基于发送被判断为在预定的转动位置处进行发送的TPMS数据时的各车轮的转动位置来判断与传感器ID相对应的发送器的车轮位置。
结果,可以以高精度快速地判断各传感器ID和各车轮位置之间的对应关系。
(2)第一转动周期估计部11配置在车轮1侧,并且发送器2d将第一转动周期Tp附加至TPMS数据并进行发送。
结果,采用配置在车轮1侧的现有的G传感器2b来估计第一转动周期Tp。结果,可以缩减由于向车轮侧添加新的传感器而可能引起的成本。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于第一转动周期估计部配置在车体侧。以下将仅说明与实施例1不同的特征。
恒定位置发送模式
TPMS传感器2的传感器CU2c每隔预定间隔(例如,16秒)发送TPMS数据,并且每当TPMS传感器2的转动位置变为最高点时、即每当G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量达到峰值(1[G])时,对同一TPMS数据进行3次发送。以下,按3个TPMS数据的发送顺序,将这些TPMS数据称为第一帧的TPMS数据、第二帧的TPMS数据和第三帧的TPMS数据。
车轮位置判断控制
图9是示出用于执行实施例2中的车轮位置判断控制的TPMSCU4的控制的框图。实施例2与实施例1的不同之处在于在TPMSCU4内配置有第一转动周期估计部4g(发送位置判断部件)。结果,实施例2中的TPMS传感器2的结构与图2所示的实施例1的结构的不同之处在于没有配置第一转动周期估计部11。
第一转动周期估计部4g计算从发送第一帧的TPMS数据到发送第二帧的TPMS数据所经过的时间作为第一转动周期Tp1,并且计算从发送第二帧的TPMS数据到发送第三帧的TPMS数据所经过的时间作为第一转动周期Tp2。
以下将说明作用。
有效数据判断的作用
图10是示出特定车轮的G传感器2b检测到的离心方向加速度的重力加速度依赖分量Gg和如上所述根据各车轮速度脉冲的计数值所确定的该车轮的转动位置RP的随时间的变化的图。
第一转动周期Tp1和Tp2是TPMS数据的各帧的发送间隔。结果,如图10(a)所示,在针对所有帧在TPMS传感器2处于最高点时发送TPMS数据的情况下,第一转动周期Tp1和Tp2这两者与第二转动周期Ta1和Ta2彼此近似一致。也就是说,如图10(a)所示,在第一转动周期Tp1和第二转动周期Ta1之间的差的绝对值以及第一转动周期Tp2和第二转动周期Ta2之间的差的绝对值这两者都等于或小于预定值α的情况下,可以判断为在预定的转动位置(最高点)处发送所有帧的TPMS数据。结果,可以高效地将发送所有帧的TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置判断为有效数据。
另一方面,如图10(b)所示,在发送第二帧的TPMS数据之后由于噪声而导致在TPMS传感器2变为预定的转动位置之前的位置处重力加速度依赖分量Gg达到峰值(1[G])、并且在上述位置处发送第三帧的TPMS数据的情况下,第一转动周期Tp2短于第二转动周期Ta2,并且这两者之间的差增大。也就是说,如图10(b)所示,在第一转动周期Tp1和第二转动周期Ta1之间的差的绝对值等于或小于预定值α并且第一转动周期Tp2和第二转动周期Ta2之间的差的绝对值大于预定值α的情况下,判断为在该预定的转动位置处没有发送第三帧的TPMS数据。结果,将发送第一帧和第二帧的TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置判断为有效数据,并且将发送第三帧的TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置判断为无效数据。
此外,如图10(c)所示,在发送第一帧的TPMS数据之后由于噪声而导致在TPMS传感器2到达预定的转动位置之前的位置处重力加速度依赖分量Gg达到峰值(1[G])、并且在该位置处发送第二帧的TPMS数据的情况下,第一转动周期Tp1短于第二转动周期Ta1,并且第一转动周期Tp2长于第二转动周期Ta2。这里,实际上,在该预定的转动位置处发送第三帧的TPMS数据,但TPMSCU4无法判断出该情况。结果,如图10(c)所示,在第一转动周期Tp1和第二转动周期Ta1之间的差的绝对值以及第一转动周期Tp2和第二转动周期Ta2之间的差的绝对值这两者都大于预定值α的情况下,将发送所有帧的TPMS数据时所检测到的各车轮1的转动位置判断为无效数据。
以下将说明效果。
对于实施例2中的轮胎气压监测设备,除了实施例1的效果(1)以外,还可以发挥以下效果。
(3)第一转动周期估计部4g配置在车体侧。
结果,可以降低TPMS传感器2侧的计算负荷,由此使得能够缩减电力消耗。
其它实施例
尽管已经说明了特定实施例,但这些实施例仅是以示例的形式呈现的,并且这些实施例并不意图限制本发明的范围。实际上,这里所述的新实施例可以以各种其它形式来体现;此外,可以在没有背离本发明的精神的情况下对这里所述的实施例的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等同物意图涵盖落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。

Claims (3)

1.一种轮胎气压监测设备,用于监测各轮胎的气压,所述轮胎气压监测设备包括:
轮胎气压检测部件,其安装在各车轮的轮胎上,用于检测作用于轮胎的气压;
加速度传感器,其安装在各车轮的轮胎上,用于检测作用于轮胎的预定方向的加速度;
发送器,其配置在各车轮上,用于基于所述加速度传感器的检测值来检测车轮的转动位置,并且将预定转动位置处的气压连同各发送器特有的识别信息一起作为无线信号进行发送;
接收器,其配置在车体侧,用于接收所述无线信号;
车轮速度传感器,其与各车轮相对应地配置在车体侧,并且用于检测相应车轮的速度;
转动位置检测部件,其配置在车体侧,并且用于检测发送包含特定的识别信息的无线信号时的各车轮的转动位置;
发送位置判断部件,其包括:第一转动周期估计部,用于基于所述加速度传感器的检测值,将发送该无线信号时的与该识别信息相对应的车轮的转动周期估计为第一转动周期;第二转动周期估计部,用于基于所述车轮速度传感器的检测值,将发送该无线信号时的与该识别信息相对应的车轮的转动周期估计为第二转动周期;以及判断部,基于所述第一转动周期和所述第二转动周期之间的差,在所述第一转动周期和所述第二转动周期之间的差等于或小于预定值的情况下,判断为在所述预定转动位置处发送的该无线信号对应的各车轮的转动位置有效,并且在所述第一转动周期和所述第二转动周期之间的差大于预定值的情况下,判断为在所述预定转动位置处发送的该无线信号对应的各车轮的转动位置无效;以及
车轮位置判断部件,用于基于发送被判断为在所述预定转动位置处进行发送的无线信号时的各车轮的转动位置,来判断与该识别信息相对应的发送器的车轮位置。
2.根据权利要求1所述的轮胎气压监测设备,其中,
所述第一转动周期估计部配置在车轮侧;以及
所述发送器将所述第一转动周期附加至所述无线信号并进行发送。
3.根据权利要求1所述的轮胎气压监测设备,其中,
所述第一转动周期估计部配置在车体侧。
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