CN104669955B - 胎压监测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种胎压监测装置及其方法，为监测轮胎压力而估算外部空气温度。该装置包括：利用无线通信发射按一定周期测定的车辆停车时间信息的传感器发射机；以及通过所述无线通信接收所述停车时间信息，利用接收的所述停车时间信息估算所述外部空气温度的传感器接收机。

Description

胎压监测装置及其方法
技术领域
本发明涉及胎压监测装置及其方法。
背景技术
为了加强车辆上装配的轮胎的耐久性、乘车感、制动力等，轮胎的气压和温度等条件须保持合理水平。因此需要一种可以对上述的轮胎气压和温度进行监测的装置。对于这些装置，从汽车工程学上通常称为轮胎压力监测系统（Tire Pressure MonitoringSystem: TPMS）。
图1是显示普通TPMS上具备的TPMS传感器结构的框图。
根据图1，TPMS传感器由压力传感器11（Pressure Sensor）、温度传感器13（Temperature Sensor）、车速与旋转传感器15（Acceleration Sensor）、电池电压传感器17（Supply Voltage Sensor）、控制器19、RF发射机21（RF Transmitter）以及LF接收机23（LFReceiver）组成。
所述压力传感器中检测轮胎内部压力，判断低压和检测压力变化。所述温度传感器13是感应轮胎内部温度，校正压力传感器的误差，并检测轮胎的温度。所述车辆速度和旋转传感器15检测加速度和速度，判断车辆行驶以及检测传感器的装配位置。所述电池电压传感器17测定TPMS传感器内部的电池25电压而检测出电池25的低压状态。
TPMS传感器中的RF发射是判断车辆行驶以后定期检测轮胎压力、温度等（车辆行驶时定期发射RF），在定期检测轮胎压力的过程中与之前检测的压力比较后当前检测的压力发生变化超过恒压（因轮胎内部压力变化造成的RF发射）时，为了车辆维护、生产线以及传感器位置识别等特殊目的，利用低频启动器(Low Frequency Initiator)向TPMS传感器请求应答指令，而且对请求的指令（根据外部装置信号的RF发射）进行应答时发生。
如上所述，TPMS传感器是轮胎内部压力发生变化时发射RF数据，而轮胎内部压力变化的情况有两种。一种是压力因轮胎内部空气量变化而发生变化，另一种是压力因轮胎内部空气温度变化而发生变化。
尤其，轮胎内部空气出现变化时，压力会按照以下数学式（一）的异常气体方程式发生变化。
【数学式一】
其中，P warm 是随轮胎内部温度变化的轮胎内部压力，所述RCP是车辆制造商提供的适当压力 (Recommended Cold Pressure), T tire 是轮胎内部温度, T reference 是车辆室外气温以及外部温度设定值，P ambient 表示气压。
轮胎内部空气温度发生变化是因轮胎外部温度有变化或者车辆行驶以后轮胎和地面发生摩擦力、随着车辆制动使车轮温度上升而引起。轮胎内部空气温度和外部空气温度之差是考虑外部空气温度变化的速度非常慢的因素的前提下因车辆行驶以及实施制动等原因使温度出现变化而发生。
根据关于TPMS的国内外法规规定，根据轮胎温度运算相对的轮胎压力（P warm ），以运算的压力为准，实施低压报警以及报警解除。此时相对轮胎压力是根据上述数学式一的异常气体方程式计算。
上述数学式一中，RCP由车辆制造设定，T tire 是利用TPMS传感器感应的轮胎温度算出的值。但P ambient 和T reference 是应根据从车辆信息或其它检测数据中估算的信息计算。T reference 是外部空气温度，由与TPMS传感器通信的TPMS接收机通过CAN(Controller AreaNetwork, 控制器局域网络)等车辆网络通信向其它电子控制设备获取。
没有装配外部空气温度测定装置的车辆是测定车辆的停车时间而估算外部空气温度。此时，TPMS传感器会通过TPMS接收机向其它电子控制设备接收一定时间之内对车辆停车状态实施监测的结果。
车辆的停车状态是可以通过点火（Ignition）的ON或OFF状态实施监测。但是点火为（Ignition）OFF的状态下，监测车辆停车状态的电子控制设备是因利用车辆电池电源而造成浪费车辆电池电力的问题。
根据法规车辆停车被设定为一个小时，因此轮胎内部温度在一小时之内与外部温度的变化不一致，则在外部空气温度的估算过程中发生误差。一般因车辆行驶和制动而轮胎内部温度上升后，如果车辆一小时之内没有持续停车，而是在基准时间之内反复行驶和停车，则轮胎内部温度和外部空气温度之间会发生约2～3度的误差，并已设置告知轮胎低压状态的警报，还会引发设定值的误差（Error Margin）。
发明内容
技术问题
为克服上述问题，本发明提供一种在监测车辆停车状态的过程中，减少因传感器接收机而消耗的电力，且准确监测轮胎压力状态的胎压监测装置及其方法。
技术方案
为实现上述目的，本发明一方面涉及的胎压监测装置包括：利用无线通信发射按一定周期测定的车辆停车时间信息的传感器发射机：以及通过所述无线通信接收所述停车时间信息，利用接收的所述停车时间信息估算所述外部空气温度的传感器接收机。
本发明另一方面涉及的胎压监测方法是该实施过程包括：在传感器接收机利用轮胎上装配的传感器测定车辆的停车时间值，利用无线通信把测定的停车时间值发射到传感器接收机的过程；在所述传感器接收机利用所述无线通信接收所述测定的停车时间值，利用所述停车时间值估算外部空气温度，利用所述估算的外部空气温度计算轮胎压力，基于计算的轮胎压力监测所述轮胎压力低压状态的过程。
有益效果
本发明的有益效果是，传感器接收机利用无线通信从传感器发射机接收有关车辆停车时间的信息等，利用该信息估算车辆的外部空气温度，因此所述传感器接收机即使通过车辆网络通信无法从车内的其它传感器或各种电子控制装置接收外部空气温度，但是因根据估算的外部空气温度设定外部空气温度而顺利地监测到轮胎的压力变化。
所述传感器接收机是按照只有车辆起动的状态下接收所述停车时间信息的方式运行，由此最大限度地减少为运行所述传感器接收机而持续供应的各种电源引起的寄生电流。
附图说明
图1是显示普通TPMS上具备的TPMS传感器结构的框图；
图2是显示本发明一个实施例的胎压监测装置内部结构的框图
图3是显示图2中图示的传感器发射机内部结构的框图；
图4是显示图2中图示的传感器接收机内部结构的框图；
图5是显示图3中图示的传感器发射机运行过程的顺序图；
图6是显示图4中图示的传感器接收机运行过程的顺序图。
具体实施方式
本发明提供一种胎压监测装置在无法利用（或无法确保）车辆外部空气温度的系统环境下也可以计算车辆停车时间，用此估算外部空气温度或者进行设定的方案。因此，在无法利用（或者无法确保）车辆外部空气温度的系统环境下也可以利用估算或设定的外部空气温度，灵活监测轮胎压力变化。而且减少本发明的传感器接收机上消耗的寄生电流而实现车内使用的消耗电力最小化的方案。
下面结合附图详述本发明的一个实施例。
图2是显示本发明一个实施例的胎压监测装置内部结构的框图。
根据图2，本发明一个实施例的监测轮胎压力的装置（下称轮胎压力监测装置）包括车辆300内部安装的传感器发射机100以及与所述传感器接收机100实施无线通信的传感器接收机200。
所述传感器发射机100安装在车辆轮胎上，定期转换到唤醒模式（WAKE UP MODE）和睡眠模式（LSEEP MODE）。所述传感器发射机100是在唤醒模式下定期检测轮胎压力、轮胎内部温度、车辆的行驶状态以及车辆停车时间，把检测的结果作为用于监测轮胎压力变化的信息生成。生成的信息根据约定的无线通信方式转换成无线通信数据并发射到传感器接收机200。
传感器接收机200接收所述无线通信数据，解释所述无线通信数据内包含的信息，基于解释的信息，收集轮胎压力、轮胎内部温度、车辆行驶状态以及车辆停车时间。所述传感器接收机200利用收集的车辆停车时间估算车辆行驶初期的外部空气温度。传感器接收机200利用估算的开始行驶时的外部空气温度、所述轮胎压力以及所述轮胎内部温度分析轮胎的压力变化。传感器接收机200是根据通过分析的所述轮胎压力变化，生成指示轮胎压力为低压状态的报警信息或故障信息，并传送到车辆内部的其它电子控制设备。
图3是显示图2中图示的传感器发射机内部结构的框图。
根据图3，传感器发射机100生成用于监测所述轮胎压力变化的信息，并为了传送到所述传感器接收机200而包括传感器模块110、定时器120、控制器130以及无线通信模块140。
传感器模块110是根据所述控制器130的控制，感应轮胎压力、轮胎内部温度、车辆行驶状态等，而且虽然没有图示，但还可以包括所述监测所述轮胎压力的压力传感器、监测所述轮胎内部温度的温度传感器、监测所述车辆行驶状态的动态传感器。
定时器120是根据系统设计人设定的一定周期向所述控制器130传送唤醒模式的起始时间和截止时间。随后所述控制器130根据定时器120传送的唤醒模式的起始时间转换到唤醒模式，指示传感器模块110监测轮胎压力、轮胎内部温度、车辆的行驶状态。而且定时器120会根据所述控制器130的控制，在所述传感器发射机100保持唤醒模式的期间监测到所述车辆的停车状态，则计算所述车辆的停车时间，再把计算的停车时间传送到所述控制器130。图2中图示所述定时器120和所述控制器130是分离的形态，但所述定时器120也可以包括在所述控制器130内部。
控制器130是对传感器发射机100的整体动作实施控制和管理。控制器130会在唤醒模式下指示传感器模块110启动监测动作。根据传感器模块110的监测动作传送的轮胎压力、轮胎内部温度、车辆行驶状态等相关信息被保存在内部存储器（无图示）。控制器130会控制无线通信模块140把内部存储器上保存的信息传送到传感器接收机200。
无线通信模块140是把由控制器130传送的轮胎压力、轮胎内部温度、车辆的行驶状态等相关信息按照与所述传感器接收机200约定的通信协议转换成无线通信数据，把转换的无线通信数据传送到传感器接收机200。
如上所述，本发明一个实施例的传感器发射机100是利用判断车辆行驶状态的状态传感器测定车辆的停车时间，把测定的停车时间转换成通信数据后传送到传感器接收机200。
对此在以下内容会详细说明，但传感器接收机200会利用已接收的无线通信数据内包含的停车时间估算外部空气温度，因此传感器接收机200在无法从车内的其它传感器或电子控制装置接收外部空气温度数据的系统环境下也可以利用通过无线通信数据传送的停车时间准确地估算出外部空气温度。
另外，本发明一个实施例的传感器发射机100的无线通信数据的发射是可以设计成只有在车辆刚开始行驶时传感器的自动学习模式即初始模式下运行，从而最大限度地减少传感器发射机100内电池的电力因无线通信数据传送长度（或者传送次数）增加而发生的消耗量。
图4是显示图2中图示的传感器接收机内部结构的框图。
根据图4，所述传感器接收机200接收点火电源实施向所述传感器发射机100接收无线数据的动作以及对外部空气温度的估算过程进行分析的动作。所述传感器接收机200是实施对所述无线通信数据内包含的停车时间是否已过一定时间（例如，约一小时）进行判断的动作，对此在下述内容中也会说明。此时为判断是否已过一定时间（例如，约一小时），可以设计成从车辆电池30持续接收正常电源实施动作。但是，所述传感器接收机200没有实施对无线通信数据的接收动作以及外部空气温度估算过程进行分析的动作的区段，即车辆被熄火（IGS: IGnition Signal）以后由所述车辆电池30供应电池电源，因此会消耗常规寄生电流。由此造成浪费车辆电池30电力问题。对此，本发明的一个实施例是排除所述传感器接收机200从车辆电池30接收电池电源的电路设计，设计成只通过点火电源运行的方式，从而减少因由车辆电池30供应的常规电源发生的寄生电流的消耗。
通过所述点火电源运行的所述传感器接收机200包括接收机210、控制器220以及车辆网络通信模块230。
所述接收机210从所述传感器发射机100接收包括轮胎压力、轮胎内部温度、车辆行驶状态以及车辆停车时间信息的无线通信数据，并在所述控制器220转换成可处理的数据。
所述控制器220是以实施向所述接收机210接收与轮胎压力、轮胎内部温度、车辆行驶状态以及车辆停车时间相关的数据，分析输入的数据，估计外部空气温度的过程的方式组成。具体是，所述控制器220是如果所述车辆的停车时间超过一定时间，则将由所述传感器发射的所述轮胎内部温度估计成车辆行驶初期的外部空气温度。而且车辆的停车时间越长，随行驶和制动上升的轮胎内部温度会降低至与车辆周边温度相近的温度。最终，通过随行驶和制动上升的轮胎内部温度接近至车辆周边温度的停车时间估计出外部空气温度。
假设内部温度接近车辆周边温度的停车时间为一小时，则所述控制器220是如果由所述传感器发射机100传送的停车时间超过一小时，则将与由所述传感器发射机100发射的所述停车时间一起发射的轮胎内部温度估计成车辆行驶初期的外部空气温度。随后所述控制器220把所述估计的外部空气温度和由所述传感器发射机100发射的轮胎内部压力代入上述数学式一，运算轮胎压力（Pwarm）。所述控制器220对运算的轮胎压力（Pwarm）和当前的轮胎压力进行比较后生成指示当前的轮胎压力处于低压状态的低压报警信息或者指示当前轮胎压力由低压状态转换成正常压力状态的低压报警解除信息。
所述车辆网络通信模块230是根据所述控制器220的控制， 将所述低压报警信息或低压报警解除信息传送到可以由驾驶员从视觉上确认所述低压报警信息或所述低压报警信息的电子设备。
下面结合图5和图6详细说明传感器发射机和传感器接收机的运行过程。
图5是显示图3中图示的发射机上实施的运行过程的顺序图。在没有特别提示的前提下，以图3中图示的控制器130作为图5中图示的各阶段的实施主体进行假设。并结合图3进行说明，以方便理解。
根据图5首先在步骤S510实施所述传感器发射机100的所述控制器130按照由内部定时器设定的周期由睡眠模式转换到唤醒模式的过程。
随后在步骤S512中实施对所述控制器130通过检测车辆行驶状态的磁传感器或加速度传感器等动态传感器测定的车速实施检测的过程。
在步骤S514中实施对所述测定的车速和基准速度进行比较判断车辆处于行驶状态还是停车状态的过程。例如，所述测定的车速超过基准速度以上时判断为当前车辆在行驶状态，小于所述基准速度时判断为停车状态。所述基准速度是可以根据设计进行各种变更，例如，可以设定为约10kph至30kph之间的值。
随后在所述步骤S514中如果车辆被识别为行驶状态，则在步骤S516实施对所述车辆开始行驶之前停车的停时间值与基准时间值进行比较的过程。在这里，所述基准时间值是车辆停止的状态下所述车辆停下交流因行驶或制动而上升的轮胎内部温度值达到车辆周边温度值为止所需的时间，可以是根据实验决定的统计上的时间值如一个小时。
比较结果在所述之前的停车时间大于所述基准时间值则在步骤S518实施无线通信模块140根据所述控制器130的控制将包含所述停车时间值的无线通信数据传送到所述传感器接收机200的过程。所述无线通信数据中还包括所述停车时间值与所述基准值比较的时点上的轮胎内部压力、轮胎内部温度以及车辆行驶状态的值并传送于所述传感器接收机200。
随后在步骤S524中所述无线通信数据的发射完成以后所述传感器发射机100根据所述控制器130的控制实施从唤醒模式转换到睡眠模式的过程。如此，按一定周期被唤醒的传感器发射机100在唤醒模式下实施的一系列过程完成之后转换到睡眠模式而最大限度地减少传感器发射机100内的电池电力的消耗。
另一方面，在所述步骤S514中所述测定的车速小于基准速度时所述控制器130会把车辆的当前状态判断成停车状态，在步骤S520实施根据所述控制器130的控制由定时器120判断所述停车状态的时点开始停车时间的计算过程，在S524实施所述传感器发射机100根据所述控制器130的控制由唤醒模式转换到睡眠模式的过程。
而且在所述步骤S516，所述停车时间值小于所述基准时间值，则所述控制器130清除计算的所述停车时间值，由传感器发射机100根据所述控制器130的控制由所述唤醒模式转换到所述睡眠模式。最终，根据在所述步骤S516中实施的所述停车时间值与所述基准时间值的比较结果，决定是否向传感器接收机200发射所述停车时间值。
图6是显示图4中图示的传感器接收机上实施的运行过程的顺序图。在没有特别提示的前提下，假设图4中图示的控制器130作为图6中图示的各阶段的实施主体。并结合图4进行说明，以方便理解。
根据图6，首先在步骤S610车辆被点火以后通上所述点火电源而传感器接收机开始运行。
在步骤S612，所述传感器接收机100保持唤醒模式的区段，实施向所述传感器发射机100接收包括轮胎内部压力值、轮内部温度值以及停车时间值的无线通信数据的过程。
在步骤S614实施利用所述无线通信数据中包含的轮胎内部温度值和所述停车时间值估算外部空气温度的过程。
在步骤S616实施利用估算的外部空气温度计算轮胎压力的过程，基于所述计算的轮胎压力实施告知轮胎低压状态或解除与否的设定过程。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种胎压监测装置，作为为监测轮胎压力而估算外部空气温度的装置，其特征在于，包括：
传感器发射机，包括判断车辆行驶状态的动态传感器，利用无线通信发射利用所述动态传感器按一定周期在保持唤醒模式期间测定的车辆的停车时间值之后转换到睡眠模式：以及
传感器接收机，通过所述无线通信接收所述停车时间值，利用接收的所述停车时间值估算所述外部空气温度，并且为了减少因由车辆电池供应的常规电源发生的寄生电流的消耗，接收所述车辆被起动时发生的点火电源以后实施所述停车时间值的接收动作，
所述传感器发射机对测定的所述停车时间值和基准时间值进行比较，根据比较结果决定是否向所述传感器接收机发射所述车辆的停车时间值，所述基准时间值是在车辆停车的状态下所述车辆停车之前因行驶或制动而上升的轮胎内部温度达到车辆周边温度为止所需的时间。
2.根据权利要求1所述的胎压监测装置，其特征在于，
所述传感器发射器是，在检测所述车辆行驶状态的时点发射所述停车时间值。
3.根据权利要求2所述的胎压监测装置，其特征在于，
所述传感器发射机是，在所述停车时间值超过一定时间时发射所述停车时间值。
4.根据权利要求1所述的胎压监测装置，其特征在于，
所述传感器接收机是，接收所述停车时间值的同时还接收在所述传感器发射机测定的轮胎内部温度；
所述停车时间值超过一定时间时将所述轮胎内部温度估算为开始行驶时的外部空气温度。
5.一种胎压监测方法，作为监测轮胎压力的方法，其特征在于，
包括：
包括判断车辆行驶状态的动态传感器的传感器发射机利用所述动态传感器在按一定周期保持唤醒模式的期间测定车辆的停车时间值，以及利用无线通信把测定的停车时间值发射到传感器接收机后转换到睡眠模式的过程；
为了减少因由车辆电池供应的常规电源发生的寄生电流的消耗，在所述传感器接收机接收所述车辆被起动时发生的点火电源以后实施测定的所述停车时间值的接收动作的过程；以及在所述传感器接收机利用接收到的所述停车时间值估算外部空气温度，利用所述估算的外部空气温度计算轮胎压力，基于计算的轮胎压力监测所述轮胎压力低压状态的过程，
所述转换到睡眠模式的过程包括：
对测定的所述停车时间值和基准时间值进行比较的过程，其中，所述基准时间值是在车辆停车的状态下所述车辆停车之前因行驶或制动而上升的轮胎内部温度达到车辆周边温度为止所需的时间；以及
根据比较结果决定是否发射测定的所述停车时间值的过程。
6.根据权利要求5所述的胎压监测方法，其特征在于，
所述转换到睡眠模式的过程包括：
测定的所述停车时间值超过所述基准时间值时发射测定的所述停车时间值的过程；以及
测定的所述停车时间值小于所述基准时间值时清除测定的所述停车时间值的过程。
7.根据权利要求5所述的胎压监测方法，其特征在于，
所述转换到睡眠模式的过程还包括利用所述轮胎上装配的传感器测定车速值的过程；
测定的所述车速值小于基准速度值时根据测定的所述停车时间值和所述基准时间值之间的比较结果，决定是否发射测定的所述停车时间值；
测定的所述车速值大于基准速度值时使测定的所述停车时间值计数增加的过程。
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