CN105835636B

CN105835636B - 检测安装在车辆车轮上的传感器设备的脱离的方法和设备

Info

Publication number: CN105835636B
Application number: CN201511036294.4A
Authority: CN
Inventors: A·辛波内里厄; O·富德利亚
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2035-12-07
Also published as: US20160163134A1; FR3029462B1; FR3029462A1; US9773359B2; CN105835636A

Abstract

本发明涉及检测安装在车辆车轮上的传感器设备的脱离的方法和设备。该方法用于检测以离所述车轮的中心一组装距离而安装在机动车辆的车轮中的传感器设备的脱离。该方法包括如下步骤，获取（E1）所述车轮的角速度值；测量（E2）所述传感器设备的加速度值；使用所述角速度值和所述加速度值计算（E3）将所述传感器设备与所述车轮的中心分开的距离；以及如果所计算距离不同于所述传感器设备在车轮中的组装距离而确定（E4）所述传感器设备的脱离。

Description

检测安装在车辆车轮上的传感器设备的脱离的方法和设备

技术领域

本发明涉及汽车领域，并且更具体地涉及用于检测安装在机动车辆车轮中的传感器设备的脱离的方法和设备，以及配合有该设备的机动车辆。

背景技术

机动车辆以已知方式配合有多个车轮，每个具有轮缘和安装在所述轮缘上的轮胎。当前，已知的是，在每个轮中安装传感器设备，尤其地测量在相应轮胎内的压力。该传感器可以例如安装在轮缘的充气阀上或者直接附接到轮胎的内壁。

传感器设备跨过无线链路将其测量的值发送到车辆的控制单元，本领域的技术人员称为电子控制单元（ECU）。车辆的该控制单元使用这些值来在驾驶车辆时帮助驾驶员。因此例如，如果在其中一个轮胎中的压力下降，车辆的控制单元警告驾驶员以便防止潜在破胎。

当车辆正在运动时，传感器设备承受显著的加速度，其值例如是好几百个g，g是加速度常数（g=9.81m.s²）。结果，如下情形并非罕见：传感器设备脱离并且暂停正确工作，阻止车辆的控制单元检测轮胎中的压力下降，其为第一个缺点。此外，传感器设备的脱离可以损坏轮胎，其为第二个缺点。

为了至少局部克服该缺点，在文献FR 2 874 086中描述的解决方案公开了一种用于检测传感器设备脱离的设备。该方法使用传感器设备的车辆速度和加速度来确定校正系数，其值仅取决于在传感器设备与车轮的中心之间的距离。然而，车轮的速度会显著不同于车辆的速度，例如，在滑行的情况下，并且车轮的速度会彼此不同，例如在转弯时并且尤其是在急转弯时。结果，该方法提供每个传感器设备与其所安装在其上的车轮的中心之间的距离的错误估算，其会阻止传感器设备脱离的检测，呈现出显著的缺点。

发明内容

本发明意在通过提出一种用于检测安装在机动车辆的车轮中的传感器设备的脱离的简单、可靠和高效方案，克服在现有技术中的这些缺点。

为此目的，本发明涉及一种用于检测以离所述车轮的中心一组装距离（assemblydistance）而安装在机动车辆的车轮中的传感器设备的脱离的方法，所述方法值得注意是因为，其包括下面的步骤：

·获取车轮的角速度值；

·测量所述传感器设备的加速度值；

·使用所述角速度值和所述加速度值计算将所述传感器设备与所述车轮的中心分开的距离；

·如果所计算距离不同于所述传感器设备在车轮中的组装距离，确定所述传感器设备的脱离。

术语“组装距离”表示当传感器设备安装在车轮中的使用位置中时，例如当其附接到通过车轮的轮缘延伸的充气阀或附接在车轮的轮胎内壁上时，将传感器设备与车轮的中心分开的距离。

优选地，获取步骤包括测量车轮的角速度值。该测量可以利用角速度测量传感器容易地进行。测量车轮的角速度使得能够精确地计算将传感器设备与车轮的中心分开的距离，其使得该方法是可靠的。

在另一个实施例中，获取步骤包括估算车轮的角速度值。

根据本发明的一个方面，车轮的角速度值利用车辆的速度、车辆的转向角以及车辆的曲率半径估算。

有利地，车辆的曲率半径利用所述车辆的地理位置单元确定，例如全球定位系统（GPS）单元。该地理位置单元目前通常使用在车辆中，并且因此可以容易地使用来获取车辆的曲率半径。

根据本发明的另一个方面，车轮的角速度利用车辆的速度、车辆的转向角以及车辆的偏航角估算，这些参数容易获得，特别是通过测量。

有利地，车辆的偏航角利用所述车辆的地理位置单元或电子稳定性单元确定。地理位置单元可以是全球定位系统（GPS）单元。该地理位置单元目前通常使用在车辆中，并且因此可以容易地使用来获取车辆的偏航角。电子稳定性单元，本领域的技术人员称为电子稳定性程序（ESP），目前通常使用在车辆中，并且因此可以容易地使用来获取车辆的偏航角。

优选地，因为机动车辆具有多个车轮并且传感器设备安装在所述多个车轮的每个车轮中，因此为所述多个车轮的每个实施如下步骤：获取角速度值，测量传感器设备的加速度值，计算传感器设备与相应车轮的中心分开的距离，以及确定传感器设备的脱离。结果，为车辆的每个车轮获取角速度值，其使得能够为车辆的每个车轮确定传感器设备的脱离并且能够容易地识别受到该脱离影响的车轮。

本发明还涉及一种用于检测以离所述车轮的中心一组装距离而安装在机动车辆的车轮中的传感器设备的脱离的设备，所述检测设备值得注意是因为，其包括：

·用于获取车轮的角速度值的单元；

·用于测量所述传感器设备的加速度值的单元；

·用于使用所述角速度值和所述加速度值计算将所述传感器设备与所述车轮的中心分开的距离的单元；

·用于在所计算距离不同于所述传感器设备在车轮中的组装距离时确定所述传感器设备的脱离的单元。

优选地，用于获取所述车轮的角速度值的单元包括用于车辆的每个车轮的角速度传感器，例如用于车轮的反锁制动系统，本领域的技术人员称为ABS（在德语中为“Antiblockiersystem(反锁系统)”）。

同样优选地，用于传感器设备的加速度值的测量单元包括至少一个加速度计，其安装在传感器设备中以便容易地测量在车轮中的传感器设备的加速度。

本发明还涉及一种包括如上所述用于检测传感器设备的脱离的设备的车辆。

附图说明

在下面参考附图的描述中给出了本发明的其他特征和优点，其借由非限制性示例提供，并且在其中相同的参考标记用于相似物体。

图1为根据本发明的车辆的实施例的示意图。

图2为包括安装在所述车轮中的传感器设备的第一例示车轮的示意图。

图3为包括安装在所述车轮中的传感器设备的第二例示车轮的示意图。

图4为包括已经从所述车轮中的组装位置脱离的传感器设备的例示车轮的示意图。

图5为根据本发明的方法的实施例的示意图。

具体实施方式

根据本发明的检测设备设计成组装到机动车辆例如汽车或卡车中。

图1为根据本发明的车辆1的实施例的示意图。该车辆1具有四个车轮3A、3B、3C、3D，以及所述车辆的电子控制单元5，本领域的技术人员称为ECU。

该电子控制单元5是使用来控制车辆1的操作参数、尤其是使用从车辆1的元件接收的数据（例如速度和压力值等）的处理器。

车辆1还具有用于车轮3A、3B、3C、3D的反锁制动系统，包括四个角速度传感器7A、7B、7C、7D，每个组装为与车轮3A、3B、3C、3D齐平以便测量车轮的旋转速度或角速度，分别是ω1、ω2、ω3、ω4。这些角速度传感器7A、7B、7C、7D经由通信链路8（例如本领域的技术人员已知的控制器局域网络（CAN）总线）发送其测量的角速度值ω1、ω2、ω3、ω4至电子控制单元5。

参考图2和图3，每个车轮3A、3B、3C、3D具有传感器设备9A、9B、9C、9D，轮胎11，轮缘13和阀15。传感器设备9A、9B、9C、9D特别地配置为测量在其所安装在其内的车轮3A、3B、3C、3D的轮胎11内侧的压力。

传感器设备9A、9B、9C、9D可以安装到例如在称为“组装位置”的位置阀15上（图2）或在轮胎11的内壁11A上（图3）。在组装位置中，传感器设备9A、9B、9C、9D以距离D1（见图2）或距离D1’（见图3）从车轮3A、3B、3C、3D的中心C移开。如果传感器设备9A、9B、9C、9D变成脱离的，其位于不同于组装距离D1的距离D2处，如图4所示。

根据本发明的检测设备使其能够检测安装在车辆1的车轮3A、3B、3C、3D中的传感器设备9A、9B、9C、9D的脱离。为此目的，检测设备包括获取单元，测量单元，计算单元以及确定单元。

获取单元设计为获取传感器设备9A、9B、9C、9D安装在其上的每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度值ω1、ω2、ω3、ω4。

在参考图1描述的该优选示例中，用于每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度值获取单元包括四个角速度测量传感器7A、7B、7C、7D，每个安装为与车轮3A、3B、3C、3D齐平。

在一变型中，获取单元可以设计为估算每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度。

这种估算可以利用车辆的速度V_car、车辆的转向角δ以及车辆的曲率半径ρ来进行。车辆的曲率半径ρ可以利用所述车辆1的地理位置单元（未示出），例如全球定位系统（GPS）单元，来确定。

借由示例，曲率半径可以利用下式计算：

其中：

是车辆1的速度矢量；

是车辆1的速度的三次方；

（x，y）是由GPS单元以本领域的技术人员已知的方式给出的车辆1的ECEF（地球对中的、地球固定的）笛卡尔坐标；

是x坐标关于时间t的导数；

是y坐标关于时间t的导数；

是x坐标关于时间t的二阶导数；

是y坐标关于时间t的二阶导数；

车辆1的每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度ω1、ω2、ω3、ω4然后可以利用下式确定：

其中：

·车辆的速度V_car可以例如由车辆1的速度计给出，

·δ是车辆1的转向角，其可以例如由车辆1的转向杆给出，

·S_F是将车辆1的前轮（3A，3B）或后轮（3C、3D）的两个中心分开的距离，

·ρ是车辆1的曲率半径。

可选地，车轮3A、3B、3C、3D的角速度值可以利用车辆的速度V_car、车辆的转向角δ以及车辆的偏航角φ来进行。

偏航角φ可以利用所述车辆1的地理位置单元例如全球定位系统（GPS）单元来确定。

偏航角φ由下面公式给出：

其中（x，y）是由GPS单元以本领域的技术人员已知的方式给出的车辆1的ECEF（地球对中的、地球固定的）笛卡尔坐标。

在一变型中，偏航角φ可以直接由地理位置单元（使用航向改变角。即关于北方向的角）提供。

在另一个变型中，偏航角φ可以直接由目前本领域的技术人员称为通常使用在车辆中的电子稳定性程序（ESP）的电子稳定性单元（未示出）提供。

测量单元设计为测量每个传感器设备9A、9B、9C、9D的加速度值a1，a2，a3，a4。在参考图1描述的优选示例中，用于每个传感器设备9A、9B、9C、9D的加速度值的测量单元包括四个加速度计17A、17B、17C、17D，每个安装在传感器设备9A、9B、9C、9D的一个中或者每个联接到传感器设备9A、9B、9C、9D中的一个。

计算单元设计来使用由获取单元获取的角速度值ω1、ω2、ω3、ω4和由测量单元测量的加速度值a1，a2，a3，a4来计算每个传感器设备9A、9B、9C、9D与其所安装在其上的车轮3A、3B、3C、3D的中心分开的距离D。

确定单元设计来确定传感器设备9A、9B、9C、9D与轮胎11脱离（如果由计算单元计算的距离D不同于在相关车轮3A、3B、3C、3D中的所述传感器设备9A、9B、9C、9D的组装距离D1、D1’）。

每个传感器设备9A、9B、9C、9D设计成在无线链路（未示出）上与电子控制单元5通信，尤其是发送测量的压力值和加速度值至电子控制单元5。

在该实施例中，计算单元5A和确定单元5B（参见图1）是有利地由车辆1的电子控制单元（ECU）5实施的软件工具。电子控制单元5因此配置为从四个传感器设备9A、9B、9C、9D接收其已经测量和发送的压力值和加速度值。

下面参考如图1所示的实施例实施描述本发明。

当车辆1运动时，ABS系统的每个角速度传感器7A、7B、7C、7D测量其所齐平地安装在其上的车轮3A、3B、3C、3D的角速度ω1、ω2、ω3、ω4，然后其在通信链路8上发送该信息至车辆1的电子控制单元5。在一变型中，可以如上所解释地估算每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度ω1、ω2、ω3、ω4。

同时，每个传感器设备9A、9B、9C、9D的加速度计17A、17B、17C、17D测量所述传感器设备9A、9B、9C、9D的加速度a1，a2，a3，a4，其在无线链路上发送在车辆1的电子控制单元5处测量的加速度值a1，a2，a3，a4。

由车辆1的电子控制单元5实施的计算单元5A然后利用接收的角速度值和加速度值a1，a2，a3，a4为每个车轮3A、3B、3C、3D计算将传感器设备9A、9B、9C、9D与其所安装在其内的车轮3A、3B、3C、3D的中心C分开的距离D，利用下面等式：

。

由车辆1的电子控制单元5实施的确定单元5B然后为每个车轮3A、3B、3C、3D将由计算单元5A计算的距离D与传感器设备9A、9B、9C、9D的组装距离D1、D1’比较。然后，如果计算的距离D等于传感器设备9A、9B、9C、9D的组装距离D1，其意味着传感器设备9A、9B、9C、9D没有变成脱离的。相反，如果计算的D等于不同于传感器设备9A、9B、9C、9D的组装距离D1、D1’的距离D2，其意味着传感器设备9A、9B、9C、9D已经变成脱离。该组装距离D1、D1’可以例如由车辆1的电子控制单元5来预定或存储。在一变型中，确定单元5B可以随着时间为每个车轮3A、3B、3C、3D比较在传感器设备9A、9B、9C、9D与车轮3A、3B、3C、3D的中心C之间计算的距离D，并且如果该距离D变化（即，非恒定），确定传感器设备9A、9B、9C、9D已经变成脱离。

根据本发明的设备和方法从而使其能够容易和高效地检测安装机动车辆1的车轮3A、3B、3C、3D中的传感器设备9A、9B、9C、9D的脱离。尤其地，每个车轮3A、3B、3C、3D的角速度的使用使允许可靠和精确地检测一个或多个传感器设备9A、9B、9C、9D的脱离。

应该注意，本发明不限于上面描述的示例并且承受本领域的技术人员可获得的各种变型。尤其地，如附图所示以解释本发明的示例性实施例的车轮3A、3B、3C、3D的数量、对于获取单元、测量单元、计算单元以及确定单元的整个实施，不应该理解为限制。

Claims

1.一种用于检测以离所述车轮（3A、3B、3C、3D）的中心（C）一组装距离（D1、D1’）而安装在机动车辆（1）的车轮（3A、3B、3C、3D）上的传感器设备（9A、9B、9C、9D）的脱离的方法，所述方法包括下面的步骤：

·获取（E1）车轮（3A、3B、3C、3D）的角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）；

·测量（E2）所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）的加速度值（a1，a2，a3，a4）；

·使用所述角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）和所述加速度值（a1，a2，a3，a4）计算（E3）将所述传感器设备与所述车轮（3A、3B、3C、3D）的中心（C）分开的距离（D）；

·当所计算距离（D）不同于所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）在车轮（3A、3B、3C、3D）中的组装距离（D1、D1’）时，确定（E4）所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）的脱离，

所述方法的特征在于，所述获取步骤包括利用车辆（1）的速度、车辆的转向角（δ）以及车辆的曲率半径（ρ）实施的对车轮（3A、3B、3C、3D）的角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）的估算。

2.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，利用所述车辆（1）的地理位置单元确定车辆（1）的曲率半径（ρ）。

3.一种用于检测以离所述车轮（3A、3B、3C、3D）的中心（C）一组装距离（D）而安装在机动车辆（1）的车轮（3A、3B、3C、3D）上的传感器设备（9A、9B、9C、9D）的脱离的设备，所述检测设备的特征在于其包括：

·用于获取车轮（3A、3B、3C、3D）的角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）的单元；

·用于测量所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）的加速度值（a1，a2，a3，a4）的单元（17A、17B、17C、17D）；

·用于使用所述角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）和所述加速度值（a1，a2，a3，a4）计算将所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）与所述车轮（3A、3B、3C、3D）的中心（C）分开的距离（D）的单元（5A）；

·用于当所计算距离（D）不同于所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）在车轮中的组装距离（D1、D1’）时而确定所述传感器设备（9A、9B、9C、9D）的脱离的单元（5B）。

4.如前述权利要求3所述的设备，其特征在于，用于获取所述车轮（3A、3B、3C、3D）的角速度值（ω1、ω2、ω3、ω4）的单元包括每个车轮（3A、3B、3C、3D）的一个角速度（ω1、ω2、ω3、ω4）的传感器（7A、7B、7C、7D）。

5.包括如权利要求3或4其中一项所述的一种用于检测传感器设备（9A、9B、9C、9D）的脱离的设备的车辆（1）。