CN105984290A - 轮胎充气-放气响应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎充气-放气响应系统。一种控制车辆的方法，包括：响应于检测的轮胎压力与标称轮胎压力的偏差超过第一阈值，提供驾驶员警告。所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力与标称轮胎压力的偏差超过第二阈值，提供至服务站的音频或视觉指引。第二阈值与第一阈值不同。

Description

轮胎充气-放气响应系统

技术领域

本公开涉及用于监测轮胎压力状态和响应于标称轮胎压力的偏差的系统和方法。

背景技术

轮胎压力监测(Tire pressure monitoring,TPM)系统可被安装在车辆中，以为车辆操作者提供与车辆轮胎的状况有关的信息。这样的系统通常包括被配置为与设置在车辆轮胎中的传感器通信的车载控制器。控制器和传感器可以无线通信。传感器被配置为测量轮胎压力并将测量值传输至控制器。在许多TPMS系统中，控制器被配置为：当任何轮胎的轮胎压力测量值下降到低于预设值时，激活仪表盘警告灯。

发明内容

根据本公开的一种控制车辆的系统和方法，包括：响应于检测的轮胎压力与标称轮胎压力的偏差超过第一阈值，提供驾驶员警告。所述系统和方法还包括：响应于检测的轮胎压力与标称轮胎压力的偏差超过第二阈值，提供至服务站的音频或视觉指引。所述第二阈值与所述第一阈值不同。

在一个实施例中，所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第三阈值并且轮胎压力偏差指示轮胎压力的减小，将密封材料释放到轮胎中。所述第三阈值可位于所述第一阈值和所述第二阈值之间。在这样的实施例中，当轮胎压力偏差超过所述第二阈值时，可不释放密封材料。

在一些实施例中，所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第四阈值，自动地接合车辆制动器。在其它实施例中，所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第五阈值并且轮胎压力偏差指示轮胎压力的增大，激活轮胎放气装置。

根据本公开的一种车辆，包括：轮胎；传感器，被配置为监测轮胎内的压力；控制器。所述控制器被配置为：响应于来自传感器的指示与标称轮胎压力的压力偏差超过第一阈值的第一读数，发出第一驾驶员警告，并响应于指示压力偏差超过不同的第二阈值的第二读数，控制视听系统提供至服务位置的音频或视觉指引。

在一些实施例中，车辆还包括设置在轮胎内的密封材料分配器。在这样的实施例中，控制器被进一步配置为：响应于所述偏差超过可校准的第三阈值，控制密封材料分配器以将密封材料释放到轮胎中。在这样的实施例中，密封材料分配器和传感器可被集成在单个模块中。所述第三阈值可位于所述第一阈值和所述第二阈值之间。在这样的实施例中，所述控制器可被配置为：响应于仅当所述偏差小于第二阈值时且所述偏差大于第三阈值，控制密封材料分配器将密封材料释放到轮胎中。

根据本发明的一个实施例，第三阈值大于第一阈值且小于第二阈值。

在一些实施例中，所述控制器被进一步配置为：响应于压力偏差超过第四阈值，接合车辆制动器。所述控制器可被进一步配置为：响应于压力偏差超过第五阈值，激活轮胎放气装置。

根据本公开的一种控制车辆的方法包括：响应于检测的轮胎压力减小的幅度超过第一阈值并且不超过第二阈值，提供驾驶员警告。所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力减小的幅度超过第二阈值并且不超过第三阈值，自动地将密封材料释放到轮胎中。所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力减小的幅度超过第三阈值，自动地提供至服务站的音频或视觉指引。

一些实施例还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第四阈值，自动地接合车辆制动器。这样的实施例还可包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第四阈值，自动地呼叫车辆服务位置。

在一些实施例中，所检测的轮胎压力的减小是基于测量的轮胎压力与基于轮胎压力模型的预期的轮胎压力之间的差检测的。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于检测的轮胎压力的增大的幅度超过第五阈值并且不超过第六阈值，提供驾驶员警告；响应于检测的轮胎压力的增大的幅度超过第六阈值，自动地激活轮胎放气装置。

根据本公开的实施例提供了许多优点。例如，本公开提供了用于向驾驶员提供与轮胎压力有关的详细信息的系统和方法。此外，根据本公开的系统和方法可响应于轮胎压力的变化而采取各种被动和主动措施。

通过下面结合附图对优选实施例的详细描述，本公开的以上优点和其它优点和特征将会显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的代表性车辆的示意图；

图2以流程图的形式示出了根据本公开的控制车辆的方法；

图3示出了根据本公开的轮胎压力建模和监测方法。

具体实施方式

根据需要，在此公开了本发明的详细实施例。然而，应当理解，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式实现。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式应用本发明的代表性基础。

图1示出了车辆10的轮胎压力监测系统(TPMS)的非限制性的示例性实施例。车辆10包括车轮12a-12d，每个车轮具有关联的轮胎(未编号)。一个或更多个轮胎传感器或轮胎压力传感器14a-14d设置在一个或更多个轮胎12a-12d中。在这个实施例中，轮胎传感器14a设置在左侧的前轮12a中，轮胎传感器14b设置在右侧的前轮12b中，轮胎传感器14c设置在左侧的后轮12c中，轮胎传感器14d设置在右侧的后轮12d中。

作为TPMS的一部分，轮胎传感器14a-14d可安装到一个或更多个车轮上以检测一个或更多个车辆轮胎的压力状态。另外，轮胎传感器14a-14d可定期地监测轮胎压力或对轮胎压力进行采样以作出压力确定。例如，轮胎传感器14a-14d可每15分钟监测一次轮胎压力。传感器14a-14d监测轮胎压力的周期可根据车辆制造商的喜好而改变。

轮胎传感器14a-14d可具有不同的监测轮胎压力的模式。轮胎传感器模式的非限制性示例包括旋转模式(即，车轮正在移动)、静止模式(即，车轮已经静止一段较长的时间(例如，大于15分钟))以及过渡模式(即，在轮胎压力事件(包括但不限于，车轮运动)和静止模式之间的预定时间(例如，15分钟))。监测周期还可根据轮胎传感器14a-14d的操作模式而改变。例如，在旋转模式中，轮胎传感器14a-14d可每5秒监测一次轮胎压力。在静止模式中，轮胎传感器14a-14d可以不那么频繁地监测轮胎压力(例如，每分钟一次)。在过渡模式中，轮胎传感器14a-14d可每2秒监测一次轮胎压力。轮胎的操作模式可基于从与轮胎压力传感器14a-14d通信的运动传感器传输的指示轮胎的运动状态的信号。另外，可将一个或更多个计时器安装在传感器14a-14d中以测量过渡时期的跨度。

在轮胎压力事件(即，影响轮胎压力的事件，包括但不限于充气事件和放气事件)期间，轮胎传感器14a-14d可进入快速压力变化(rapid pressurechange,RPC)模式。在RPC模式中，传感器14a-14d可传输从一个或更多个轮胎获得的监测的轮胎压力。传递速率可根据车辆制造商喜好而改变。在一个非限制性实施例中，可在每15秒一次至每30秒一次的范围内传输轮胎压力数据。

轮胎压力传感器14a-14d分别设置有发送器16a-16d。发送器可以是射频发送器或其它合适的发送器。发送器16a-16d被配置为将轮胎压力数据传输至TPMS接收器18以传输到至少一个车辆控制器20。TPMS接收器18可以是安装在车辆中的射频接收器模块。因此，在一个非限制性实施例中，来自传感器14a-14d的轮胎压力数据可作为射频信号传输至TPMS接收器18。

TPMS接收器18可以通过车辆通信网络(可包括但不限于，CAN、J-1850、GMLAN)与控制器20通信。车辆通信网络可促进TPMS接收器18和控制器20之间的单向和/或双向数据交换(例如，来自传感器14a-14b的数据和/或至传感器14a-14b的数据)。应理解，该体系结构是非限制性的，并且在不脱离各个实施例的范围的情况下可对其进行改变和/或重新布置。通过举例而非限制的方式，TPMS接收器18可以是控制器20的组件，而不是如图1中所示的独立组件。

控制器20可设置在车辆中并且可接收来自轮胎压力传感器14a-14d的轮胎充气状态数据。控制器20可包括用于确定轮胎充气/放气状态的可编程的指令(或算法)。例如，如下文将要描述的，TPMS算法可确定以每平方英寸的磅力(psi)、千帕(kPa)、巴(bar)或其它压力单位测量的轮胎压力水平。作为另一个非限制性示例，TPMS算法可测量可以以(作为非限制性示例的)时间(例如，秒)为单位测量的充气/放气的速率。应理解，在这些示例中使用的测量的单位是非限制性的，在不脱离各个实施例的范围的情况下可使用其它单位。

控制器20可将轮胎充气/放气状态传输至一个或更多个车辆组件，以将状态信息传输至用户。用户的非限制性示例是给车辆轮胎充气/放气的任何个人(诸如，车主、用户或维修技师)。一个或更多个充气/放气状态信息可被传输到的车辆组件的非限制性示例包括驾驶员界面22，所述驾驶员界面22可包括车灯、车辆音频系统、车辆仪表盘、多功能显示器或其组合。

此外，控制器20被配置为与其它车辆组件通信或控制其它车辆组件。非限制性示例包括导航系统24。导航系统24可包括GPS、AGPS、GLONASS或其它定位接收器。控制器20被配置为接收来自导航系统24的车辆位置信息。

控制器20还被配置为与至少一个传感器32通信或控制至少一个传感器32。传感器32可包括被配置为检测车辆方向盘的位置的方向盘位置传感器。传感器32可包括被配置为检测座椅中乘员的存在的安全带传感器或乘员传感器。传感器32可包括被配置为检测当前车辆位置处的道路坡度的道路坡度传感器。传感器32可包括环境压力和/或温度传感器。传感器32可包括被配置为检测雨、雪或其它降水的存在的湿度传感器系统。传感器32可包括以上和/或其它传感器的任何组合。

此外，控制器20被配置为与车辆制动器26通信或控制车辆制动器26。车辆制动器26可包括摩擦制动器和/或再生制动系统。车辆制动器26被配置为向车轮12a-12d施加制动扭矩。可通过车辆通信网路(其可包括但不限于，CAN、J-1850、GMLAN)将信息传输到一个或更多个车辆组件。

车轮12a-12d还设置有轮胎密封材料装置28a-28d。轮胎密封材料装置28a-28d被配置为当被激活时将轮胎密封材料释放到轮胎的内部中。轮胎密封材料将受到因轮胎内部的压力和轮胎外部的环境压力之间的压力差产生的吸力。该吸力通常驱使所述材料朝向开口流动。由于轮胎密封材料的材料性质和从轮胎的内部到外部的温度和/或压力变化，轮胎密封材料可粘附到并固化在穿过轮胎壁的小孔处。由此，所述材料可积累到该小孔中并将小孔堵住。

在优选的实施例中，轮胎密封材料装置28a-28d与相应的轮胎压力传感器14a-14d集成。换句话说，轮胎密封材料装置28a与轮胎压力传感器14a集成，轮胎密封材料装置28b与轮胎压力传感器14b集成，轮胎密封材料装置28c与轮胎压力传感器14c集成，轮胎密封材料装置28d与轮胎压力传感器14d集成。然而，在替代实施例中，轮胎密封材料装置28a-28d可设置为与相应的轮胎压力传感器14a-14d独立的独立模块。轮胎密封材料装置28a-28d与控制器20通信或者由控制器20控制。

车轮12a-12d还设置有轮胎放气装置30a-30d。轮胎放气装置30a-30d被配置为当被激活对与相应的轮胎放气装置30a-30d关联的轮胎进行放气。虽然被示出为接近轮胎压力传感器14a-14d与轮胎密封材料装置28a-28d，但轮胎放气装置30a-30d可设置为独立模块。轮胎放气装置30a-30d与控制器20通信或由控制器20控制。

应理解，图1的布置是非限制性的，在不脱离各个实施例的范围的情况下可作出改变。

现参照图2，以流程图的形式示出了根据本公开的控制车辆的方法。所述方法在框50处开始。如框52处所示，对轮胎压力模型进行初始化。如框54处所示，接着在行驶循环期间对轮胎压力进行监测和建模。将参照图3讨论轮胎压力的建模和监测。

如在框52'处所示的示例性轮胎模型初始化中可以看出，轮胎压力模型可以是基于多个参数。可基于轮胎内部体积对轮胎压力模型进行初始化，可基于存储的轮胎规格(诸如，品牌、尺寸、推荐压力和/或其它参数)来计算所述轮胎内部体积。轮胎压力模型还可以基于轮胎外部体积的估计，可基于行驶里程和车辆信息来估计所述轮胎外部体积。还可酌情基于其它参数对轮胎压力模型进行初始化。

如框54'处可以看出的，轮胎压力检测步骤可包括读取和存储来自轮胎压力传感器的轮胎压力值。此外，如框54'处进一步所示的，基于多个参数对预期的轮胎压力进行建模。

轮胎压力建模可包括定义道路驾驶状况。这可基于来自悬挂、转向、动力传动系统和/或制动控制模块的传感器读数来执行。道路驾驶状况可影响轮胎压力，例如，车辆转弯期间车辆重量可转移到外侧轮胎并且可增大那些轮胎中的压力。

此外，轮胎压力建模可包括定义车辆负载。这可以是基于来自(例如)座椅锁扣开关和/或乘员检测系统的传感器读数。由于分配到轮胎的整体车辆重量的增大，车辆负载的增大可影响轮胎压力。

另外，轮胎检测建模可包括检测各种其它参数(包括但不限于，当前车速、本地大气压力和环境温度、当前位置、日期和时间以及当前天气条件)。

上述的仅为示例，并非意味着是在压力建模步骤期间估计的参数的详尽列表。当然，可估计和使用其它适当的参数。

返回图2，可以看出，在框54处，确定当前测量的轮胎压力和基于轮胎压力模型的预期的轮胎压力。接着，如操作56处所示，确定当前的轮胎压力是否偏离标称压力。标称压力可以是制造商提供的推荐压力或其它适合的值。如果否，即当前的轮胎压力等于标称轮胎压力，则控制返回到框54处的监测和建模步骤。

如果是，即当前的轮胎压力与标称轮胎压力不同，则接着如操作58处所示，确定当前的轮胎压力相对于标称轮胎压力是增大还是减小。

如果轮胎压力的偏差是轮胎压力的增大，则接着如框60处所示，确定轮胎压力是否正在以缓慢速率增大或者已经停止增大。例如，通过将当前的压力速率变化与预定阈值压力速率变化进行比较来作出这个确定。

如果是，例如，压力的增大足够慢或已经停止，则接着如框62处所示，向驾驶员发出警告。在多个实施例中，所述警告可包括音频警告(诸如，警告声音或口头文字警告)。所述警告还可包括视觉警告(诸如，警示灯或基于文本的警告)。在优选实施例中，所述警告包括针对压力偏差的原因的详细信息。举个例子，如果压力的增大是由于车辆负载的增大，则所述警告可指示当前轮胎压力高并且是由于车辆负载的增大。然后，车辆操作者可根据需要采取适当的纠正动作。

在进一步的优选实施例中，所述警告可变型为轮胎压力变化。举个例子，当轮胎压力上升到高于标称轮胎压力的第一量，向驾驶员发出第一警告，当轮胎压力上升到高于标称轮胎压力的第二量，向驾驶员发出不同的第二警告。由此，车辆操作者得知压力的变化并可根据需要采取适合的纠正动作。

如果否，例如，轮胎压力增大的速率超过阈值，则接着如框64处所示，激活与受影响的轮胎关联的轮胎放气装置。在多个实施例中，轮胎放气装置可被配置为释放预设的空气量或一直对轮胎放气直到当前压力达到阈值压力。

如果轮胎压力增大的速率超过允许水平，则接着如框66处所示，可自动地应用车辆制动器。例如，可响应于轮胎压力的偏差大于最大的允许阈值来执行这个步骤。

返回到操作58，如果轮胎压力的偏差指示轮胎压力的减小，则接着如操作68处所示，确定轮胎压力的减小是否是由于缓慢漏气。例如，可通过确定来自轮胎压力模型的预期轮胎压力与测量的轮胎压力之间的差来执行这个步骤。如果计算出正的非零差，则可以推断为漏气。如果所述差小于第一阈值，则可推断为缓慢漏气。

如果是，例如，压力的缓慢减小是由于缓慢漏气，则接着如框62处所示，向驾驶员发出警告。在多个实施例中，所述警告可包括音频警告(诸如，警告声音或口头文字警告)。所述警告还可包括视觉警告(诸如，警示灯或基于文本的警告)。在优选的实施例中，所述警告包括针对压力偏差的原因的详细信息，例如，已经检测到缓慢漏气。

在进一步的优选实施例中，所述警告可变型为轮胎压力变化。举个例子，当轮胎压力减小到高于标称轮胎压力的第一量时向驾驶员发出第一警告，当轮胎压力减小到高于标称轮胎压力的第二量时向驾驶员发出不同的第二警告。由此，车辆操作者得知压力的变化并且可根据需要采取适当的纠正动作。

返回到操作68，如果未检测到缓慢漏气，则接着如操作70所示，确定轮胎压力的减小是否是由于中等漏气。如果来自轮胎压力模型的预期轮胎压力与测量的轮胎压力之间的差大于第一阈值但小于第二阈值，则可以推断为中等漏气。

如果是，例如，检测到中等漏气，则接着如框72处所示，释放密封材料。例如，可使用如图1中所示的轮胎密封材料装置28a-28d来执行这个步骤。如上文关于图1所讨论的，轮胎密封材料将承受因轮胎内部的压力和轮胎外部的环境压力之间的压力差而产生的吸力。该吸力通常驱使所述材料朝向开口流动。由于轮胎密封材料的材料性质和从轮胎内部到轮胎外部的温度和/或压力变化，轮胎密封材料可粘附到并固化在穿过轮胎壁的小孔处。由此，所述材料可累积在小孔中并将小孔堵住。

返回到操作70，如果未检测到中等漏气，则接着如操作74处所示，确定轮胎压力的减小是否是由于快速漏气。如果来自轮胎压力模型的预期轮胎压力与测量的轮胎压力之间的差大于第二阈值，则可推断为快速漏气。

如果是，例如，检测到快速漏气，则接着如框76处所示，向驾驶员提供至附近服务站的指引。例如，可使用如图1中所示的驾驶员界面22来执行这个步骤。此外，可向服务提供者(诸如，修车库、拖车服务或其它车辆维修服务)提供自动呼叫。

如果快速漏气超过可允许的水平，则接着如框66处所示，可自动地应用车辆制动器。例如，可响应于来自轮胎压力模型的预期轮胎压力和测量的轮胎压力之间的差大于最大的允许阈值，执行这个步骤。

返回到操作74，如果未检测到快速漏气，例如，轮胎压力减小，但测量的轮胎压力和从轮胎压力模型获得的预期轮胎压力之间没有差异，则接着如框78处所示，继续监测和建模。

当然，上述实施例的变型是可行的。例如，可将详细的驾驶员警告、每次检测的与标称压力的偏差以及如图2中示出的纠正动作结合起来提供。举个例子，如果在操作70处检测到中等漏气，则可提供指示检测到存在中等漏气和已经释放密封材料的驾驶员警告。

可以看出，本公开提供了用于向驾驶员发出与轮胎压力有关的详细信息的系统和方法。此外，根据本公开的系统和方法可响应于轮胎压力的变化而采取各种被动和主动的措施。

虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。另外，可组合各种实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (6)

1.一种控制车辆的方法，包括：

响应于检测的轮胎压力与标称轮胎压力的偏差超过第一阈值，提供驾驶员警告；

响应于检测的轮胎压力偏差超过第二阈值，提供至服务站的音频或视觉指引，其中，第二阈值与第一阈值不同。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第三阈值并且轮胎压力偏差指示轮胎压力的减小，自动地将密封材料释放到轮胎中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三阈值位于所述第一阈值和所述第二阈值之间。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，当轮胎压力偏差超过所述第二阈值时不释放密封材料。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第四阈值，自动地接合车辆制动器。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于检测的轮胎压力偏差超过第五阈值并且轮胎压力偏差指示轮胎压力的增大，自动地激活轮胎放气装置。