CN105365503B - 通用胎压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用胎压传感器，其具有壳体，在壳体中容纳有带微控制器和压力传感器的传感器集成电路。设置有用于无线通信的机构，其与微控制器联接，以将借助压力传感器检测到的压力测量值传送到远程接收设备上。传感器集成电路具有内存储器，在其中可以存储能实施的指令和数据，其在实施时导致压力测量数据的检测和传送。电压供给部布置在壳体中并且与传感器集成电路联接。传感器集成电路与布置在壳体中的附加存储器模块联接，在其中存储有多个不同的具有各自的指令或数据的数据包。附加存储器模块可以通过微控制器驱控，以将选定的数据包复制到传感器集成电路内存储器中，附加存储器模块经由串行数据接口与传感器集成电路微控制器联接。

Description

通用胎压传感器

技术领域

本发明涉及一种通用胎压传感器。本发明尤其涉及一种能以简单的方式来配置以与多个车辆侧的胎压控制系统(TPMS)进行通信的胎压传感器。

背景技术

在现有技术中公知了自动胎压控制系统。在此，使用这种系统辅助驾驶员总是以正确的轮胎充气压力驾驶，这是因为在与正确压力存在偏差时，在驾驶室中会通过相应的警告信息告知驾驶员。正确的胎压不仅影响到安全性、最佳行驶动力而且影响到驾驶舒适性。

所谓的直接胎压控制系统工作特别精确。在此，胎压传感器在每个车轮上检测胎压并且必要时也检测其他轮胎信息、例如温度。这些信息将与胎压传感器的识别信息一起通过无线电信号发送到车辆中的控制器。这种数据传输例如可以在434MHz或者315MHz的范围内(高频通信或HF通信)进行。

在此，在所谓的触发系统中，在发出询问信号后通过控制器进行车辆侧的控制单元与胎压传感器的通信，这种请求可以在低频范围内(例如125kHz)进行。低频信号、例如125kHz附近的低频信号由于频率低而具有很小的作用范围。通过合适的规格确定，这种控制器侧的触发发送器可以设计为仅具有几米的作用范围，从而仅对自己车辆上的轮胎做出响应。不仅存在具有多个触发发送器的系统，而且也存在具有唯一的触发发送器的系统。

如上面提到的那样，胎压传感器以无线的方式，例如利用高频范围内的数据协议应答触发器。

在没有触发器的情况下也完全够用并且由轮胎传感器传送依赖于状况变化的数据的系统也是公知和常见的。

用于无线胎压监控的方法和系统例如由EP 2 280 837B1公知。

其他监控方法在WO 2013/022435中进行了描述。

文献US 2005/0104722A1描述了一种所谓的通用胎压传感器。

胎压传感器包括任意类型的能量源或者能量存储器，例如电池或压电发电机。此外，设置有压力传感器并且可选地设置有温度传感器，它们与微控制器联接。在此，常见的胎压传感器具有带从属的天线的高频发送单元和带从属的线圈的低频接收单元。然而也可以实现仅具有高频接收/发送技术装备的系统。必要时在传感器结构中还设置有加速度传感器和石英谐振器。多个组件集成为标准化的集成电路(所谓的传感器集成电路)。

虽然胎压传感器组件具有统一性，但是根据制造商的不同，传感器在发出检测到的数据和其他特征参数方面匹配于车辆系统。例如不同的车辆制造商就信号的调制、载波频率、信号的加密技术或数据格式来说具有不同的要求。

最近，尝试利用统一的传感器来满足多个车辆。对于这种类型的系统创建了术语“通用传感器(通用胎压传感器)”。在此，通常在可编程的通用传感器、多语言(多协议)通用传感器与可配置的通用传感器之间进行区分。

可编程的通用传感器通过全面的主要以无线的方式传输的编程(其可能占用数十秒至数分钟)获得完整的视车辆而定的编程。该编程的持续时间和针对错误传输的敏感性使得这种系统在面对车间中的大量待装配的轮胎时成为一种接受度很低的系统。

与可编程的通用传感器不同，所谓的多语言通用传感器已经完成编程，从而取消了全面的编程过程。但是用于不同车辆的特别的发送协议和其他传感器参数在胎压传感器的存储器中并不完全适用。因此，利用每一个传感器来满足车辆的分组，其中，采用不同配置的传感器依次发出其检测到的信息。控制器仅理解其中一部分发送来的信息(也就是与其相配的信息)，而其余信息则被舍弃。于是，仅其中一小部分由传感器发出的信息实际用于消息传输，从而出现明显增加的能量消耗，并且此外，由于大量无用消息而导致通信环境受到干扰。

相应地，一个改进方案是所谓的可配置的通用传感器，其在开始时以大量的发送协议和参数来编程，但是在其可以与车辆侧装置进行通信之前，仍需要一些关键信息。也就是说，从存储的配置集中选择适用的配置，并紧接着根据该配置来运行。在完成配置之后，一次性配置的通用传感器紧接着也仅发送适用的协议。配置所需的信息仅包括少量信息，传送的数据量相应地比在完整编程的情况下小几个数量级。传感器仅获知其存储的配置中的那些应当用于通信。

所有上述系统都具有缺点。一方面，在胎压传感器的与其余周围区域分开的系统中要注意尽可能低的能量消耗，并且另一方面，在通过唯一的传感器模块尽可能全面地满足车辆的情况下要注意快速的编程。值得做的是，可以构造出真正通用的传感器，其还具有很低的能量消耗。

发明内容

该任务通过下文中所描述的通用传感器以及下文中所描述的方法来解决。

根据本发明，通用传感器具有内建的且与传感器集成电路的微控制器连线的(verdrahtet)附加存储器。

只要在本申请中提及传感器集成电路，那么该传感器集成电路就表示具有微控制器、压力测量功能以及必要时还具有通信接口的集成电路。其他传感器、特别是温度传感器或加速度传感器也可以集成在传感器集成电路上。接收线圈或发送天线可以同样是集成的，或者与传感器集成电路分开地构造。能量供给部可以独立于传感器集成电路地构造为蓄电池，或也可以构造为发电机、例如压电发电机。

附加存储器可以是任意类型的永久存储器，例如闪存存储器(例如SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)闪存存储器，例如由美国镁光(Micron)公司生产)。

附加存储器虽然固定地容纳在传感器壳体中并且永久保留在那里，但是附加存储器仅针对初始存储设置有大量不同的制造商配置。传感器在该附加存储器中具有该传感器用于根据不同车辆制造商的规格进行数据检测和传送所需的全部信息。在此，这些信息可以是各个参数集，但也可以是完整的程序或部分程序以及所有其他类型的能电子存储的数据。

传感器在其初始状态中能够访问附加存储器，该附加存储器以附加于传感器集成电路的内存储器的方式存在。为此，传感器集成电路具有例如引导装载程序(bootloader)形式的基本功能，其可以接收无线通信器的选择识别信息，并且可以处理为了复制而与附加存储器进行的通信。

在装入车辆上时，向传感器传送信息，这些信息使得该传感器能够从附加存储器中选择配置集。例如传送数字识别信息或其他识别信息集。这可以按传统方式进行，特别是利用无线系统或短时间的接触来进行。作为无线系统，在市场上可供使用且公知的是所谓的胎压控制系统诊断器。这些胎压控制系统诊断器可以发送低频范围内的不同指令。在此，虽然数据传输率相当低，但是类似于上面已经描述的可配置的胎压传感器，其仅传送短的命令集。

根据本发明，附加存储器与传感器集成电路的连接部构造为串行接口。

这种构造允许了成本非常低廉且简单的构造方案。只要传感器集成电路允许对串行接口的驱控，就可以使用标准化或在市场上预制成的传感器集成电路。通常在市场上可供使用的传感器集成电路的微控制器具有自由接触部，该自由接触部能够实现在相应的编程时作为串行接口使用。例如，可以使用在市场上可供使用的例如由飞思卡尔(Freescale)公司生产的传感器集成电路(例如FXTH87)。

对于具有串行接口的构造方案，在传感器集成电路与附加存储器之间无需构建高成本的接口或者甚至是总线系统。虽然在串行通信时在传感器集成电路与附加存储器之间的数据传输相对较慢，但是仅进行一次，也就是说为了复制过程而进行对附加存储器的访问。在此，很慢的数据传输是无关紧要的，这是因为与在经由无线编程器的编程时的数据传输相比，传输的数据量仍然明显更快地传输。此外，复制过程完全在传感器本身中运行，装配工可以在触发配置过程之后继续其装配工作，而传感器在内部对存储器进行编程，并紧接着对附加存储器解除激活。

附加存储器根据其功能并不作为扩展存储器使用，对于扩展存储器来说，经由串行接口的访问过于缓慢。因为附加存储器仅是数据容器，在配置时向传感器集成电路给出期望的信息之后(或者又经过一段时间)就不再需要该数据容器，所以数据量的串行传输是可接受的。

特别有利的是，串行接口由唯一的电线路来实现。

逐位式串行传输能够以最小的结构成本来实现，除了供给线路(电压供给)之外，唯一的数据线路就足够了。经由该数据线处理了对附加存储器中的存储区域的请求，并且将所请求的存储内容传输到传感器集成电路上以存储在传感器集成电路的内存储器中。即使在该构造方案中，与内存储器的完全以无线方式的编程相比，传输也更稳定且快了几个数量级。

在本发明的改进方案中，根据本发明设置的附加存储器在传感器集成电路的控制下可以在能量上解除激活，或可以在能量消耗方面降低，也就是说可以与能量供给分离或者可以在能量消耗方面降低。

在此，根据本发明也可以实现的是，例如在错误配置时或在车辆更换时，已经配置好的传感器在其配置方面可以进行修改。

仅在传感器还没有配置到目标系统上时，才设置这种附加存储器的运行。作为与存储器扩展部的主要区别，设置的是，可以在初始的第一次编程之后切断附加存储器。也就是说，附加存储器不是存储器扩展部而是可暂时激活的存储器模块。根据本发明规定，在传感器的集成电路(IC)的内存储器中永久复制附加存储器对配置所需的信息。传感器的内存储器仅需构造为使得该内存储器可以可靠地存储用于其中每个单个的可能配置的程序和数据那么小(但不必同时容纳不同的配置)。由此，在正常的存储器运行中，优化了电流消耗。与此不同的是，附加存储器可以明显更大地构造，这是因为仅短时间地，也就是说在传感器配置时向该附加存储器供给能量。在传感器集成电路的内存储器中完成复制之后，切断附加存储器，其中，切断至少是暂时的或是完全永久的。

这样制成的传感器是真正的通用传感器，这是因为该通用传感器可以利用唯一的传感器满足多个车辆型号。在很大程度上消除了存储器短缺，尽管如此系统在运行期间也不需要比传统胎压传感器更多的能量，这是因为仅在配置的时间段内需要能量的额外消耗并且在完成复制之后就可以切断附加存储器。在此，附加存储器不仅可以储存传输的参数而且可以储存全部应用程序。附加存储器可以但不是非要构造为与传感器集成电路分开的结构元件，并且在装配时可以相应地单独配备。这使得对于改变的或新的车辆系统，新传感器生产的匹配变得容易。

关键在于，构造出就电流/电压供给来说可以解除激活且具有所需信息的附加存储器，并且该附加存储器可以短时间地与传感器集成电路联接并且永久地容纳在传感器壳体中。也就是说，即使附加存储器在传感器的使用寿命的主要时间段都未被激活，该附加传感器实际上也是传感器的一部分。但是，该通用传感器的主要优点通过如下方式来实现，即，传感器已经具备了完整的匹配性能，并且仅需在期望的目标系统方面进行配置。传感器集成电路的实际编程在传感器本身中在附加存储器与传感器集成电路之间运行，并且仅需具有相应指示出哪种编程要从附加存储器中转存到传感器集成电路中的触发信号以进行编程。因为附加存储器以与传感器集成电路连线的形式存在，所以这种转存过程在极其短的时间内结束，比在通过无线编程器进行编程的情况下快了几个数量级。这种系统也优于借助接触针进行的编程，这是因为传感器不需要任何以与编程装置联接的形式的手动操作。相应的胎压传感器的装配工向传感器仅发送编程信号，该信号被应答并且在传感器内部运行复制过程。在完成复制过程之后，可以发出应答信号，并且紧接着传感器可以自己中断对附加存储器的供能。

在此优选的是，在将选择的数据包从附加存储器复制到内存储器中之后，微控制器随后切换到附加存储器的节能模式。但作为替选，附加存储器的供能也可以由来自外部的编程信号来中断。根据本发明的设计明显减少了配置时间。全部配置时间小于几秒，并且经由内部导体迹线的进一步的数据传输允许了无差错且快速的传输。

就附加存储器的电压供给的中断持久性来说，多种设计方案都是可行的。例如只要进行编程过程，传感器集成电路就可以实际上仅短时间地激活附加存储器。但传感器集成电路也可以保持能再激活该供能，其中，传感器即使在初次配置之后也可以重新进行编程，以便接过来自附加存储器的其他配置方案。为此，在接收相应的信号之后，通过传感器集成电路再次激活附加存储器，也就是说给附加存储器供给电压，并且将附加存储器中的另外的程序或数据区域复制到传感器集成电路中。

在传感器集成电路与附加存储器之间的数据连接可以针对复制进行加密。对此，例如可以将已经加密的数据储存在附加存储器中，并且传感器集成电路具有在复制期间解除相应加密的编程，从而将解密的信息转存到传感器集成电路中。

这种加密使得胎压传感器的不允许的复制以及编程操作变得困难。

附加存储器中的数据也可以根据各自的具体的传感器进行加密，从而为每个传感器生成不同的密钥。于是，附加存储器仅可以与各自从属的传感器集成电路一起使用。在此类与安全性相关的设计上，这进一步提高了安全性。

原则上也可以规定，附加存储器也可以经由传感器集成电路进行编写。这意味着在必要时更长的持续编程过程中可以给根据本发明的类型的通用传感器提供用于附加存储器的新内容。这例如在更新时或在配置其他车辆时是有利的。但是，由于这种重新编程并不是直接在装配期间进行，而是在制造商侧进行，所以该过程并不是对时间要求严格的，并且这种可能性进一步提高了这类通用传感器的使用价值。

传感器的优选设计方案是可以完全解除激活或者降低附加存储器的电压供给。

虽然在根据本发明抑制对附加存储器的访问已经相当节省能量，但是实际的切断明显优化了整个装置的电流需求。

附图说明

现在，结合附图进一步阐述本发明。其中：

图1示出根据本发明的通用传感器的示意性结构；

图2示意性示出在根据本发明的胎压传感器中的内存储器和附加存储器的存储分配。

具体实施方式

在图1中以示意图示出传感器。壳体1包括传感器的全部组件。在特定的构造方式中，胎压阀的阀杆例如可以延伸到壳体1中或可以与壳体1联接。在其他传感器中，壳体1不依赖于阀杆地在轮胎中布置在其他部位上，例如在胎面中。

在壳体1中布置有传感器集成电路2。传感器集成电路包括带有微控制器3的集成电路。在该实施例中，在传感器集成电路2中设置有压力传感器4、温度传感器5和加速度传感器8作为传感器。集成在传感器集成电路2中的高频(HF)发送单元6与独立构造的HF天线9联接。布置在传感器集成电路2上的低频(LF)接收单元7与独立构造的LF线圈10联接。

传感器集成电路2由能量源(例如具有储能电容器的蓄电池或压电发电机)来供能，该能量源整体被标记为能量供给部12。石英谐振器11构造为用于HF通信的时钟发生器。在其他实施例中，可以构造更少或更多的传感器装置。石英谐振器11也可以集成在传感器集成电路上。最后也并不是强制要求的是，当针对接收信息以及针对发送信息使用统一协议作为通信协议时，构造针对不同频率范围的发送和接收单元。为此，例如也可以考虑其他高频协议，例如蓝牙通信。

在所示实施例中，附加存储器15独立于传感器集成电路2地构造。附加存储器15通过单个数据线路13与传感器集成电路2连接，从而可以实现在传感器集成电路2，特别是微控制器3与附加存储器15之间的串行数据通信。除了数据线路13以外，供能线路(电压)和唤醒线路可以延伸至附加存储器(未示出)。

传感器集成电路2本身具有明显小于附加存储器15的内存储器。在实施例中，传感器集成电路2例如配设有8kB大小的永久内存储器，该永久内存储器在所示示例中与微控制器3组合。

传感器集成电路2的内存储器具有存储指令形式的基本功能，下文被称为所谓的引导装载程序。引导装载程序在初始时协调传感器与外界的通信。在所示示例中，在微控制器3中的引导装载程序的控制下，可以实现经由LF线圈10和LF接收单元7的LF接收。借助外部的控制装置(未示出的胎压控制系统诊断器)经过LF接口向微控制器传送数据集识别信息，并且微控制器3通过串行连接13访问附加存储器15，并且根据传送的识别信息调取存储区域。随后，相应的存储区域在引导装载程序的控制下从附加存储器15经由串行连接13复制到传感器集成电路2的内存储器中并且在那里永久存储。于是，在完成复制过程之后，传感器集成电路2在内存储器中不仅具有引导装载程序而且具有能执行的应用程序，该应用程序允许传感器1根据编程好的配置永久运行。

图2以示意的方式清晰示出该过程和存储分配。以附图标记20标记传感器集成电路2的内存储器的分配。在物理上容纳在图1的存储器模块15中的存储器的简图表明了附加存储器的分配21。

内存储器20具有存储器区段20a，在该存储区段中永久地存储有传感器集成电路2的基本功能和引导装载程序。区段20b设置用于储存来自附加存储器21的参数和应用程序的不同配置，并且在完成配置之后被调用来执行正常运行。

附加存储器21具有可设定地址的存储区域21a，根据实施例，在该存储区域中保存有配置目录21a。该配置目录以分配给不同的识别信息的方式为存储区域21b、…、21h设定地址。例如，可以根据存储的配置目录给识别信息#1分配存储地址500-8000的存储区域。给存储区域#2分配地址区域8000-14500，给存储区域#3分配地址区域14500-21500等。在图2中，相应的存储区段通过区段21b、21c、…、21h示意性示出。显然，也可以实现更多或更少的存储区域。

其中每个可设定地址的存储区域包括为了匹配于车辆组而配置传感器所需的数据。例如，存储限定从传感器发送到车辆的数据报文格式的参数。也可以储存完整且匹配的程序代码。

在执行存储区域20a中的引导装载程序的指令时，传送要从附加存储器21中调取哪个配置。这种配置识别信息已经从外部，例如利用LF通信装置来传送。紧接着，在传感器集成电路2与附加存储器15之间建立起串行通信，并且在存储区段21a中查找包括相应于配置识别信息的数据包的地址区域。在所示实施例中，这是存储区域21d。紧接着，这个存储区域的内容经由串行接口复制到存储区域20b中。

在此，不一定需要重写整个存储区域20b。根据在内存储器中已经存在哪些功能和数据，也可以针对个别的配置仅复制特定的参数或程序区段。

在完成复制之后，存储区域20b永久地包括期望的、为将来的应用而配置的应用程序。于是，在正常的运行模式中，不仅可以根据配置检测胎压传感器4上的传感器值，特别是胎压值，而且也可以根据匹配于车辆的配置数据传送检测到的数据。也就是说，由此可以实现，根据复制的配置进行实际的检测过程。例如，传感器在硬件方面可以兼具用于检测加速度的能力，但是加速度的测量仅在其中一些配置中进行检测。替选地，传感器也可以检测全部数据，但是依赖于配置匹配数据传输，例如仅传输一部分数据。在每种情况下，传输的类型，也就是例如数据报文的结构可以匹配于车辆，用以传送数据。

在这个示例中，在完成通信后解除激活附加存储器15。在这个示例中，这意味着，在正常运行时不再驱控附加存储器15，也不再使用串行接口13。于是在这个实施例中，附加存储器15的电压供给也可以完全切断，以便进一步降低电流消耗。

Claims (9)

1.一种用于机动车的胎压传感器，所述胎压传感器具有：

壳体(1)，

容纳在所述壳体(1)中的传感器集成电路(2)，其中，所述传感器集成电路具有微控制器(3)和压力传感器(4)，

其中，在所述壳体(1)中布置有用于无线通信的机构(6、9；7、10)，所述用于无线通信的机构与所述微控制器(3)联接，以便将借助所述压力传感器(4)检测到的压力测量值传送到远程接收设备上，

其中，所述传感器集成电路(2)具有内存储器，在所述内存储器中能存储能实施的指令和数据，所述指令和数据在实施时导致压力测量数据的检测和传送，

其中，电压供给部(12)布置在所述壳体(1)中并且与所述传感器集成电路(2)联接，

其中，

所述传感器集成电路(2)与布置在壳体(1)中的附加的存储器模块(15)联接，其中，在所述附加的存储器模块中存储有多个不同的具有各自的指令或数据的数据包，其中，所述附加的存储器模块(15)经由串行数据接口与所述传感器集成电路的微控制器联接，

其中，所述附加的存储器模块(15)存储用于根据不同车辆制造商的规格进行数据检测和传送的信息并且能通过所述微控制器(3)来驱控，以便将选定的数据包复制到所述内存储器中，

其中，所述微控制器以如下方式与所述用于无线通信的机构联接，即，使得对存储在附加的存储器模块中的数据包的选择经由所述用于无线通信的机构来实现，并且所述微控制器紧接着将选中的数据包从所述附加的存储器模块复制到所述微控制器的内存储器中，并且在那里永久存储。

2.根据权利要求1所述的胎压传感器，其中，在传感器集成电路与附加的存储器模块之间构造有唯一的单芯数据线路。

3.根据权利要求1或2所述的胎压传感器，其中，所述微控制器(3)以如下方式控制所述附加的存储器模块(15)的电压供给，即，使所述附加的存储器模块能切换到节能模式。

4.根据权利要求3所述的胎压传感器，其中，在将选定的数据包从所述附加的存储器模块复制到所述内存储器中之后，所述微控制器切换到所述附加的存储器模块的节能模式。

5.根据权利要求1或2所述的胎压传感器，其中，所述用于无线通信的机构具有用于高频信号的发送机构和用于低频信号的接收机构。

6.根据权利要求1或2所述的胎压传感器，其中，所述附加的存储器模块与所述传感器集成电路一起布置在电路板上并且与传感器集成电路间隔开地安设在所述电路板上。

7.一种用于运行用于机动车的胎压传感器的方法，所述方法具有如下步骤：

-借助传输器将选择识别信息无线传输到所述胎压传感器上；

-借助布置在胎压传感器中的传感器集成电路来运行布置在所述胎压传感器中的附加存储器，以及对相应于所述选择识别信息的存储区域进行请求并将其从所述附加存储器经由传感器集成电路与附加存储器之间的串行接口复制到传感器集成电路的较小的永久存储器中。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还具有如下步骤：

-在完成复制过程之后，使所述附加存储器解除激活，其中，将所述附加存储器与能量供给分离，或者减小对所述附加存储器的能量供给。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述选择识别信息经由LF信号连接传输到胎压传感器中的LF接收装置上。