CN108099514B - 车辆和用于控制车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了车辆和用于控制车辆的方法，所述车辆和用于控制车辆的方法通过使用每预定的参考振动计数计算一次车轮频率的方法，来提供比现有轮胎压力检测系统更可靠的轮胎压力信息。车辆包括：传感器单元，测量车轮速度；控制器，将基于车轮速度获取的车轮的振动计数除以预定的参考振动计数来计算至少一个频率。分析至少一个频率以获取安装在车轮上的轮胎的压力状态；并且调整所要输出的轮胎压力状态，然后将其输出。

Description

车辆和用于控制车辆的方法

技术领域

本发明涉及车辆和用于控制车辆的方法，以测量轮胎压力，更具体地，本发明涉及这样的车辆和控制方法，其通过每预定的参考振动计数计算一次车轮频率来改进轮胎压力测量。

背景技术

轮胎压力监测系统(TPMS)是使用传感器实时检测轮胎压力的系统，通过仪表板上安装的显示器向驾驶员提供信息。TPMS具有以下优点：提高稳定性，诸如防止轮胎突然爆胎、提高制动性能、提高驾驶性能等；增加驾驶便利性，诸如更平稳的行驶、改进转向性能、减少噪音等；以及提高经济效益，诸如延长轮胎寿命和提高燃油效率。

已经开发了各种类型的TPMS，其包括直接法和间接法：直接法使用直接安装在轮胎上的传感器来实时监测轮胎气压的变化；间接法基于防抱死制动系统(ABS)，通过使用车轮速度传感器检测车轮转动数来间接测量轮胎压力。具体地，间接法使用以下原理：当轮胎压力降到阈值以下时，转动数会随着轮胎的直径的减小而增大。尽管间接法具有不需要安装额外的传感器的优点，但是与直接法相比，间接法具有精度较低和需要大量计算的缺点。为了安全而有效地驾驶车辆，正在积极开展用于解决上述缺点的研究。

发明内容

本发明提供了一种车辆和用于控制车辆方法，通过使用每预定的参考振动计数计算一次车轮频率的方法，来提供比现有轮胎压力检测系统更可靠的轮胎压力信息。

根据本发明的一个方面，车辆可以包括：传感器单元，其配置为测量车轮速度；控制器，其配置为将基于车轮速度获取的车轮的振动计数除以预定的参考振动计数来计算至少一个频率，分析至少一个频率以获取安装在车轮上的轮胎的压力状态，并且调整所要输出的轮胎压力状态；输出单元，其配置为输出轮胎压力状态。

控制器可以进一步配置为分析至少一个频率以确定典型频率，并且基于典型频率获取轮胎压力状态。控制器可以配置为分析至少一个频率以生成指示频率出现的次数的曲线图，并且基于曲线图中的峰值获取轮胎压力状态。控制器也可以配置为从车轮速度中消除噪声，在预定的振动计数的范围内提取车轮的振动计数，并且基于所提取的车轮的振动计数获取轮胎压力状态。

此外，控制器可以配置为基于快速傅里叶变换，将所获取的车轮振动计数与测量时间段之间的关系转换为车轮频率与测量到所述车轮频率的次数之间的关系。控制器可以配置为收集关于基于频率的轮胎压力状态的信息，以确定基于车轮频率的轮胎压力状态的模式，并且基于轮胎压力状态的模式，获取与车轮频率相对应的轮胎压力状态。此外，控制器可以配置为在数据库中存储轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度，所述轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度映射至计算的车轮频率数据，并且所述控制器可以配置为基于数据库选择和输出对应于从车轮速度计算的车轮频率的轮胎压力状态。

数据库可以为映射至车轮频率数据的轮胎压力状态划分并且存储轮胎压力状态和预设速度范围。控制器可以配置为操作输出单元以显示关于车辆的多个轮胎的压力状态的信息。控制器也可以配置为当轮胎压力状态超出预定的数值范围时，操作输出单元以输出警告信号。

根据本发明的一个方面，用于控制车辆的方法可以包括：测量车轮速度；将基于车轮速度获取的车轮的振动计数除以预定的参考振动计数来计算至少一个频率；分析至少一个频率以获取安装在车轮上的轮胎的压力状态；调整所要输出的轮胎压力状态；并且输出轮胎压力状态。

获取安装在车轮上的轮胎的压力状态可以包括：分析至少一个频率以确定典型频率，并且基于典型频率获取轮胎压力状态。此外，获取安装在车轮上的轮胎的压力状态可以包括：分析至少一个频率以生成指示频率出现的次数的曲线图，并且基于曲线图中的峰值获取轮胎压力状态。

计算频率可以包括：从车轮速度中消除噪声，在预定的振动计数的范围内提取车轮的振动计数，并且基于所提取的车轮的振动计数获取轮胎压力状态。计算频率可以进一步包括：基于快速傅里叶变换，将所获取的车轮振动计数与测量时间段之间的关系转换为车轮频率与测量到车轮频率的次数之间的关系。获取轮胎压力状态可以包括：收集关于基于频率的轮胎压力状态的信息，以确定基于车轮频率的轮胎压力状态的模式，并且基于轮胎压力状态的模式，获取与车轮频率相对应的轮胎压力状态。

该方法可以进一步包括：存储具有轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度的数据库，轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度映射至计算的车轮频率数据。获取轮胎压力状态可以包括：基于数据库选择和输出对应于从车轮速度计算的车轮频率的轮胎压力状态。存储数据库可以包括：为映射至车轮频率数据的轮胎压力状态划分并且存储轮胎压力状态和预设速度范围。调整所要输出的轮胎压力状态可以包括：调整、改变或更新所要显示的关于车辆配备的多个轮胎的压力状态的信息。输出轮胎压力状态可以包括：当轮胎压力状态超出预定的数值范围时，操作输出单元以输出警告信号。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述，本发明的以上和其他目的、特性和优点对本领域技术人员将更加明显，其中：

图1是示意性地显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的外部的透视视图；

图2显示了根据本发明示例性实施方案的防抱死制动系统(ABS)；

图3显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的内部特征；

图4显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的仪表盘；

图5显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的控制框图；

图6A至图6B显示了根据本发明示例性实施方案的测量车辆的车轮速度的示意图；

图7A至图7B显示了根据本发明示例性实施方案的基于车轮速度计算车轮频率的结果；

图8A至图8B显示了根据本发明示例性实施方案的频率和频率测量次数的曲线图；

图9A至图9D显示了根据本发明示例性实施方案基于车辆速度计算频率的结果的示意图；以及

图10和图11是根据本发明示例性实施方案的获取轮胎压力的状态的方法的流程图。

符号说明

1：车辆

100：控制器

110：传感器单元

120：输出单元。

具体实施方式

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。

尽管示例性实施方案描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是可以理解，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，可以理解术语“控制器/控制单元”指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为存储模块，并且处理器具体地配置为执行所述模块来进行下面进一步描述的一个或更多个过程。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为非易失性计算机可读介质，所述非易失性计算机可读介质为包含由处理器或控制器/控制单元等运行的可执行的程序指令的计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不局限于：ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络耦合的计算机系统，以使计算机可读介质以分布式的形式(例如，通过远程信息处理服务器或者控制器局域网(CAN))存储和运行。

在本文中使用的术语只用于描述具体实施方案，而不意图用于限制本发明。正如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图用来同样包括复数形式，除非上下文明确表示不包含复数形式。还将进一步理解当在本说明书中使用术语“包括”和/ 或“包括了”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。正如本文所使用的，术语“和/或”包括或更多种相关列举项的任何和所有组合。

除非特别声明或从上下文明显指出，在本文中所使用的术语“大约”理解为在本技术领域的正常容许范围之内，例如在平均值的2个标准差范围之内。“大约”可以被理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、 0.05％或0.01％的范围之内。除非上下文另有说明，术语“大约”修饰在本文中提供的所有数值。

在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。不会描述本发明的具体实施方案的所有元件，并且将省略描述在本领域公知或者具体实施方案中相互重叠的内容。在整个说明书中使用的术语，诸如“～部分”，“～模块”、“～构件”，“～块”等，可以实施为软件和/或硬件，并且多个“～部分”、“～模块”、“～构件”或“～块”可以实施为单一的元件，或者单一的“～部分”，“～模块”、“～构件”或“～块”可以包括多个元件。进一步理解，除非特别声明，术语“连接”或其衍生意义既指直接的连接，又指间接的连接，并且间接的连接包括通过无线通信网络的连接。除非另有提及，术语“包括(或包括了)”或“包含(或包含了)”是包容或开放式的，并且不排除附加的、未列举的元件或方法步骤。

可以理解的是，虽然术语第一、第二、第三等可以在本文中用来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分进行区分。应该理解单数形式的“一”、“一个”和“该”包括多个指示对象，除非上下文明确规定不包括多个指示对象。

用于方法步骤的附图标记仅用于解释方便，而不是用于限制步骤的顺序。因此，除非上下文另有明确规定，否则所写的顺序可以用其他方式执行。现在将参照附图来描述本发明的原理和实施方案。

图1是示意性地显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的外部的透视视图。参照图1，车辆1可以包括形成车辆1的外部的车架10和用于移动车辆1的车轮12、13。车架10可以包括：引擎盖11a，保护驾驶车辆1所需的各种组件；车身顶盖11b，形成车内空间；车辆后部的后备箱的后备箱盖11c；前挡泥板11d，布置在车辆1的侧面；以及后顶盖侧板11e。可以有多个车门15布置在车架10的侧面并与车架10铰接在一起。前窗19a布置在引擎盖11a和车身顶盖11b之间，用于提供车辆1前方的视野，而后窗19b 布置在车身顶盖11b和后备箱盖11c之间，用于提供车辆1后方的视野。侧窗19c也可以安装在车门15的上半部分，以提供侧方视野。

前照灯15可以布置在车辆1的前方，用于照亮车辆1移动的方向。转向信号灯16 也可以布置在车辆的前方和后方，用于提供关于车辆1转弯的方向的指示。车辆1可以控制转向信号灯16闪烁以指示转弯方向。尾灯17也可以布置在车辆1的后部。尾灯17 可以指示车辆1的变速状态和制动操作状态等。

车辆1中可以包括至少一个车辆控制器100。车辆控制器100可以具有对车辆1的操作进行电子控制的功能。换句话说，车辆控制器100可以操作车辆内的各种部件，以便操作车辆本身。根据设计者的偏好，车辆控制器100可以安装在车辆1内的任何位置。例如，车辆控制器100可以安装在发动机舱和仪表板之间，或者安装在中控板内。车辆控制器100可以包括至少一个配置为接收电信号、分析电信号以及输出关于电信号的结果的处理器。至少一个处理器可以使用至少一个半导体芯片和相关组件实施。至少一个半导体芯片和相关组件安装在印刷电路板(PCB)上，印刷电路板可以安装在车辆1内。

图2显示了根据本发明示例性实施方案的防抱死制动系统(ABS)。具体地，车辆可以配备以下电子控制装置：ABS，可以包括助力器和主缸，例如制动系统的助力器和主缸；控制器100；液压控制单元(HCU)；传感器单元110，配置为检测车轮的速度；踏板行程开关(PTS)，配置为检测制动器接合的状态；盘式制动器111以及卡钳112。

盘式制动器111可以在与车轮一起转动的制动盘两侧同时压缩衬垫并且产生摩擦以获得制动力度。对于封闭型的鼓式制动器，可以弥补由于摩擦热而导致的频繁使用的鼓膨胀和不工作的缺陷。ABS系统的主要部分可以包括：与轮毂一起转动的制动盘，紧密附着至制动盘以引起摩擦的衬垫，液压操作的轮缸，容纳轮缸的卡钳112等。

卡钳112是通过将车辆的衬垫紧贴至盘式制动器111而接合前轮制动器的装置(例如，接合制动器以使衬垫接触盘式制动器)，并且是液压操作的。在制动器工作时，当主缸接收到液压压力时，汽缸中的刹车油产生液压压力，因此力在汽缸中作用于左侧和右侧。在这方面，作用于左侧的力使活塞滑动并将内侧衬垫压在制动盘上，而作用于右侧的力使汽缸外壳向右滑动。相应地，外侧衬垫和内侧衬垫一起被压在制动盘上以产生摩擦力。当释放制动器时，密封活塞的恢复力使活塞回到初始位置，而制动盘旋转导致内侧衬垫与制动盘间保持间隙。同时，由于气缸外壳的滑动作用释放了绑定后的张紧力，外侧衬垫与制动盘间保持距离，从而消除剩余的扭矩。

配备有ABS的车辆可以包括附接至每个车轮的传感器单元110，并且可以配置为分析从传感器单元110检测的信息，而且当车轮之一被锁定时，车轮可以被泵出以平衡四个车轮。相应地，避免了车辆打滑，防止转向控制损失，并且由于车轮没有锁住，所以制动距离降低。然而，与制动控制有关的机械反作用力甚至被完整的传递到踏板上，因此，踏板可能振动并且产生噪音。传感器单元110可以包括多个传感器，每个传感器都附接至四个前后车轮中的每一个，以从转速脉冲轮(tone wheel)和传感器的磁力线的变化来检测车轮转速，并且将检测结果输入计算机(例如，控制器)。然后，控制器可以配置为基于从车轮传感器获取的车轮速度来获取轮胎气压。

图3显示了根据本发明示例性实施方案的车辆的内部。参照图3，在车辆1内部，车辆可以包括：仪表板400，从仪表板400延伸出来的中控板410，安装在中控板410的底端的变速箱420，以及安装在变速箱420的后端的座间储物盒430。

具体地，仪表板400可以将发动机舱5与车辆1的内部空间分开，并且仪表板400 可以包括方向盘160、仪表盘122、通风管道401以及安装在仪表板400上面的类似装置。方向盘160可以安装在驾驶员座位附近的仪表板400上。方向盘160可以包括轮圈162 和辐条161，轮圈162由驾驶员掌握，辐条161连接轮圈162和位于用于转向的旋转轴上的车辆的转向装置的轮毂。驾驶员可以操纵轮圈162来转动辐条161以改变车轮的移动方向，从而改变车辆1的行驶方向。

此外，可以在辐条402上安装用于操作无线电系统的各种输入单元、车辆通信系统、仪表盘122等。例如，如图3所示，可以在辐条161上安装输入单元，诸如滚轮、按钮、旋钮、触摸屏、触摸板、控制杆、轨迹球、操作传感器或语音识别传感器。仪表盘122 可以指示车辆1的行驶速度、发动机每分钟转数(rpm)、剩余的燃料量等。通常仪表盘 122可以安装在方向盘100后面的仪表板400上。在一些示例性实施方案中，仪表盘122 可以安装在仪表板400上的另一个位置、在中控板410上或任何其他位置。如图3所示，仪表盘122可以包括：速度表、指示发动机rpm的转速表以及指示剩余燃料量的燃料表。根据空气调节系统的操作，通风管道410可以以特定的温度向车辆1的内部提供空气，来调节车辆1内部的温度。通风管道410可以安装在仪表板400上的任何位置。例如，如图3所示，通风管道410可以安装在显示器121的两侧。

此外，显示器121可以安装在仪表板300的上部框架上。显示器121可以配置为输出并且向用户提供各种图像，诸如动态图像或静态图像。显示器121也可以配置为在图像中显示驾驶所需的信息。例如，显示器121可以配置为显示在车辆1或车辆1的行驶路线周围的地图。此外，显示器121可以配置为与车辆1的图像(例如，车辆的示意图) 一起显示车辆的轮胎压力状态，并且可以配置为输出关于轮胎压力状态的警告信号。例如，显示器121可以是导航装置。显示器121可以包括显示面板和用来固定显示面板的外部外壳。固定器(未显示)可以安装在外部外壳的侧面或背面，以将显示器121固定至车辆1内部的特殊位置，例如，固定至仪表板400上。当显示器121布置在仪表板400 的上半部分时，驾驶员和乘客能够方便地查看显示器121的屏幕上的内容。

中控板410可以布置在仪表板400和变速箱420之间。具体地，中控板410可以包括滚轮、按钮、旋钮、触摸屏、触摸板、控制杆以及轨迹球中的至少一个，以便驾驶员或乘客输入各种指令来操作车辆1的不同的功能。在中控板的底端可以提供配备有齿轮系统的变速箱420。用于换挡的变速杆421可以从变速箱420伸出。输入单元可以布置在变速箱420中，以便驾驶员输入各种命令来操作车辆1的各种功能。

座间储物盒430可以布置在变速箱420的后端。座间储物盒430可以具有空间以在其中存放各种物品。此外，配置为输出声音的扬声器123可以安装在车辆1中。相应地，车辆1可以配置为通过扬声器123输出声音，以用来执行例如音频、视频、导航以及其他附加的功能。当车辆1的轮胎压力状态超出了参考范围时，可以输出警告信号声音。除了配置为输出声音的内部扬声器123外，车辆1也可以包括至少一个或更多个外部扬声器，其配置为向车辆外部输出声音，来为行人和其他车辆的驾驶员等提供用来识别车辆1的各种声音。

图4显示了根据本发明示例性实施方案的输出单元。参照图4，组合仪表显示屏122b 可以布置在仪表盘122上，在仪表盘122上的速度表122a和转速表122c之间。图4的组合仪表显示屏122b可以配置为当车辆1的轮胎压力状态超出参考范围时输出警告信号。然而，组合仪表显示屏122b也可以布置在速度表122a或转速表122c的上方或下方。具体地，组合仪表显示屏122b可以布置在系统设计者为了用户或设计的方便而可能考虑的任何地方。组合仪表显示屏122b可以具有弯曲的侧面，以与速度表122a和转速表122c 的形状相对应，如图4所示。然而，组合仪表显示屏122b的形状并不局限于此。根据系统设计者的选择，组合仪表显示屏122b可以具有以下形状：正方形、矩形、菱形、梯形、圆形、椭圆形或其他形状。组合仪表显示屏122b可以配置为显示预定的屏幕。

此外，组合仪表显示屏122b可以配置为显示各种信息，例如关于车辆的未来驾驶的信息(例如，导航信息)，关于车辆的当前驾驶状况的信息，以及关于车辆的过去驾驶的信息。例如，组合仪表显示屏122b可以配置为显示：关于当前激活的各种功能的信息，诸如移动距离、平均燃油效率、瞬时燃油效率、驾驶时间、平均速度、最大速度、导航信息，到目的地的剩余距离，预期到达目的地的时间，通行费，巡航速度等；涉及车辆检查或维修的各种信息；或者包括驾驶、维护和修理车辆1所需的警告的各种信息。组合仪表显示屏122b也可以配置为与车辆1的图形一起显示车辆1的轮胎压力状态。

尽管图4中用车辆1的顶视图来显示轮胎压力状态，但是如何显示轮胎压力状态不局限于此。换句话说，轮胎压力状态可以用不同的方式，或使用车辆的不同的角度视图来显示。此外，组合仪表显示屏122b可以配置为基于轮胎压力状态输出警告信号。在示例性实施方案中，组合仪表显示屏122b可以配置为在多个显示区中显示不同的信息。具体地，根据用户的操纵或预定的设置，多个显示区可以有不同的大小。显示区可以显示不同的信息。

图5是根据本发明示例性实施方案的车辆的控制框图。参照图5，车辆可以包括控制器、传感器单元和输出单元。传感器单元110可以包括配置为测量车轮速度的车轮传感器。车辆的车轮可以以转速脉冲轮的形式配备，可以用车轮传感器来测量转速脉冲轮的速度。在这方面，车轮传感器可以配置为在转速脉冲轮旋转时检测转速脉冲轮上凸出的突出部。一旦在转速脉冲轮上形成的突出部通过车轮传感器，就可以通过感生电动势向车轮传感器产生感应信号。

当突出部通过车轮传感器时，就产生了脉冲周期。相应地，车轮传感器可以配置为检测和输出转速脉冲轮的突出部在预定时间段内通过车轮传感器的次数。然后，控制器100可以配置为从传感器单元110所获取的数据中获取车轮频率。或者，可以每预定的参考振动计数获取一次车轮频率。控制器100可以配置为基于所获取的频率，获取每个所获取的频率与获取频率的次数之间的关系。控制器100可以进一步配置为基于近似曲线图获取最频繁的测量频率，并且基于所获取的频率获取轮胎压力。然后控制器100可以配置为操作输出单元，来输出如上所述获取的轮胎压力。控制器100也可以配置为存储轮胎压力状态的合理范围，并且当获取的轮胎压力状态超出了范围时，通过输出单元120 输出警告信号。

控制器100可以包括：存储器，配置为存储执行上述和以下的操作的程序和相关数据；处理器，配置为执行存储在存储器中的程序；液压控制单元(HCU)；以及微控制器单元(MCU)等。控制器100可以被合并入车辆1内所嵌入的片上系统(SOC)，并且可以在处理器的控制下运行。在这方面，可以不仅有一个而是有多个SoC嵌入车辆1中，并且上述的组件可以不局限于集成在单一的SoC中。

此外，控制器100可以配置为存储所处理的数据或其他数据。例如，控制器100可以配置为根据轮胎压力存储关于车轮的振动计数的数据。控制器100可以配置为基于车辆1的速度来存储关于车轮的振动计数和频率的数据。控制器100也可以配置为通过将数据库中存储的上述数据和测量的数据相比较来获取轮胎压力状态。

控制器100可以配置为与传感器单元110和输出单元120进行通信。控制器100可以使用车辆1的控制器局域网(CAN)来与组件进行通信。CAN网络是指用于车辆的电子控制单元(ECU)之间的数据传输和控制的网络系统。具体地，CAN网络通过双绞线或屏蔽双绞线来传输数据。CAN根据多主机原理进行操作，即多个ECU作为主/从系统的主机。

在示例性实施方案中，控制器110可以配置为通过传感器单元和CAN网络实时接收车轮速度数据。另外，控制器100可以配置为通过车辆内部的有线网络(诸如车辆1的本地互连网(LIN)、多媒体定向系统传输网(MOST)等)或者无线网络(诸如蓝牙) 接收由传感器单元110发送的检测值。控制器100可以配置为通过通信网络向输出单元 120发送输出信号。然后输出单元120可以配置为从控制器100接收涉及轮胎压力的数据，并且输出所接收的数据，以便用户识别该数据。

输出单元120可以实施为显示器的形式，诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子显示屏(PDP)、有机发光二极管(OLED)或阴极射线管(CRT)等。输出单元 120可以配置为形象化地输出轮胎压力状态。具体地，输出单元120可以包括仪表盘122，显示器121，以及扬声器123。因此，输出单元120可以配置为输出从控制器100接收的涉及轮胎压力的信息，并且当轮胎压力状态超出预定的参考范围时输出警告信号。只要信息可以被用户识别，那么输出信息的类型就没有任何限制。

可以添加或省略至少一个部件，以与图5中显示的车辆部件的性能相对应。此外，对本领域技术人员显而易见的是，可以改变部件的相对位置以与系统的性能或结构相对应。

图6A至图6B显示了根据本发明示例性实施方案的测量车辆的轮胎的振动计数的示意图。参照图6A至图6B，控制器100可以配置为消除由车辆1的传感器单元110测量的车轮速度的测量值中所包括的噪声。传感器单元110所测量的车轮速度可以包括用户所不期望的非周期性的数值，因此，控制器100可以配置为消除这样的噪声以执行高度可靠的计算。控制器100可以配置为基于消除了噪声的数据，通过插值来获取高度可靠的数据，并且使用带通滤波器在预定的振动计数的范围内获取数据。基于测量的车轮速度来获取符合预定标准的数据对本领域技术人员是显而易见的，所以在本文中将省略相关细节。

此外，控制器100可以配置为基于数据来随时间获取时间和车轮速度之间的关系。控制器100也可以配置为获取车轮速度和时间的曲线图，并获取曲线图中的过零点。过零点指曲线图变为零的点。控制器100也可以配置为基于过零点来获取车轮速度处的振动计数，并每预定的参考振动计数获取一次车轮频率。控制器100可以使用快速傅里叶变换(FFT)来获取频率，但是不局限于此(见图7A)。FFT是旨在使用基于傅里叶变换的近似公式来减少计算离散傅里叶变换的计算次数的算法，这对本领域技术人员是显而易见的，因此在本文中将省略相关细节。参考振动计数是指涉及从中获取车轮频率的周期的振动计数，并且可以设置为对所有的车辆都相同，或者可以根据车轮和车辆的重量关系而设置。

图6B中，在参考振动计数设置为8的情况下进行测量。现在将详细描述控制器100获取车轮频率的操作过程。图7A至图7B显示了表示根据本发明示例性实施方案的基于车轮速度计算频率的结果的示意图。

图7A显示了图6B的测量的更详细的数值。与图6B相似，在图7A中每8个振动计数输出频率。图7A固定测量的参考振动计数为8。具体地，由于消耗的时间取决于相应的振动计数，所以频率可以从以下等式1中得到。

在等式1中，f表示频率，N表示轮胎振动的次数，而t表示轮胎振动N次的时间。例如，对于图6B的f1，由于测量了8个过零点，并且8次振动需要1/5秒的时间，所以可以推出频率是40Hz。

图7B表示图7A中获取的每个频率和推导数值的数量之间的关系。在图7B中，x 轴上表示频率值，并且由于轮胎的频率是在40Hz左右形成的，所以可以确定大约40Hz 的数值为变量。转到图6B，有一个测量值f3的数值为39Hz，有一个测量值f1为40Hz，有两个测量值为41Hz。有三个测量值f4、f5和f6为42Hz，还有一个测量值f7为43Hz。由于42Hz的频率是图7B中最频繁测量到的，控制器100可以配置为确定42Hz作为典型频率，并且基于典型频率获取轮胎压力状态。典型频率是指在获取轮胎压力状态时控制器100所使用的最可靠的频率。在示例性实施方案中，最频繁测量到的频率可以成为典型频率。换句话说，控制器100可以配置为以预定的振动计数为单位获取频率，以及频率值与测量到该频率值的次数之间的关系。

图8A至图8B是根据本发明示例性实施方案，基于图7A至图7B的结果获取的曲线图。参考图8A，基于图7A至图7B中获取的关系来获取连续曲线图。可以使用回归分析来从离散的值获取这样的连续曲线图。回归分析是用于分析变量之间的理论上的相互依赖性的方法。例如，可能是曲线(或直线)的y＝f(x)称为y对x的回归曲线，而x＝g(y) 称为x对y的回归曲线。当变量构成y＝f(x)的函数时，函数关系通过最小二乘法从x、y 值来估算。回归分析中使用的最小二乘法是确定使得观测值与设计值之间的差值的和最小的参数值，并且最小二乘法可以用于估算、调查和曲线拟合等。

换句话说，最小二乘法通过组织所测量的数据可以用来预测未测量的数据，以确定表示图中的数据的最合适的等式并且估算等式的系数。最小二乘法通过计算从数据和所要最小化的等式中得到的数值的误差之和获取曲线图。最小二乘法仅仅是通过示例来形成具有离散数值的曲线，但是并不局限于此。图8A所示的曲线图表示基于图7A至图7B 的测量的离散数值连同通过回归分析得出的曲线。使用该曲线图，可以获取定义为整数的频率之间的数值。

图8B所示的曲线图是从图8A的曲线图中消除了离散数值的结果的曲线图。参照图8B，曲线图表示连续的曲线。同时，控制器100可以配置为基于图8B的曲线图获取最频繁的频率，并且确定最频繁的频率是获取的频率中最可靠的频率。换句话说，控制器 100可以配置为获取最可靠的频率，并且根据以下的等式2来确定轮胎的状态：

参照等式2，f_M表示从上述运算中得到的高度可靠的频率值，而Mu表示非簧载质量。 K表示具有独立于轮胎的压力和轮胎的竖直弹性的变量的数值。

控制器100可以配置为根据上述运算获取f_M，而k可以从f_M获取。控制器100可以进一步配置为获得并存储当轮胎压力正常时的频率，并且通过将经由上述运算获取的f_M和当轮胎压力正常时的频率进行比较来确定轮胎压力状态。然后，控制器100可以配置为操作输出单元120，以输出关于所确定的轮胎压力状态的信息。

图9A至图9D显示了根据本发明示例性实施方案基于车辆速度计算频率的结果的示意图。参照图9A至图9D，车辆1可以以低速，中速或高速行驶，并且车辆1具有依据车辆的速度而变化的车轮频率。当车辆1行驶较长的时间时，可以获取在低速，中速和高速的频率。然后，控制器100可以配置为分析符合每一种行驶情况的频率，并且生成数据库以存储分析结果。

根据一个实施方案，低速是40-60kph，中速是60-90kph，高速是90-120kph，但是速度范围并不局限于此。

低速时，控制器100可以配置为获取最可靠的频率为40.4Hz，而高速时则为40Hz。由于在各个速度下可以获取当轮胎压力正常时(例如：在可以导致误差的可接受的范围内)的频率，轮胎状态可以通过与当轮胎压力正常时的频率进行比较来确定。然而，当车辆1行驶较短时间时，不根据速度对频率进行分类，而可以获取和确定整体频率。根据车辆1的速度对频率进行分类需要更多的样本，因此可以确定根据车辆1的速度对频率进行分类是更可靠的。

图10和图11是根据本发明示例性实施方案的流程图。参照图10，在步骤701，一旦车辆开始行驶，传感器单元110可以配置为测量车轮速度。在步骤702，可以向控制器 100发送涉及所测量的车轮速度的数据，以基于从传感器单元110发送的数据每预定的参考振动计数获取一次车轮频率。在步骤703，可以基于在所获取的频率中最频繁获取的频率确定轮胎压力。在步骤704，在步骤703所确定的轮胎压力可以通过输出单元120输出，以便用户识别轮胎压力。

图11是详细说明图10所示内容的流程图。参照图11，在步骤801，传感器单元110可以配置为测量车轮速度，并且向控制器100发送所测量的车轮速度。在步骤802，控制器100可以配置为接收涉及车轮速度的数据，并且消除数据中的噪声以通过插值来提取符合预定标准的数据。此外，在步骤803，控制器100可以配置为基于涉及车轮速度的数据，每预定的参考振动计数获取一次车轮频率。在步骤804，控制器100也可以配置为获得所获取的频率和测量到所获取频率的次数之间的关系，并且进一步获取频率和测量到频率的次数的曲线图。在步骤806，从曲线图可以获取测量到各个频率的次数的最大值。然后，控制器100可以配置为，将对应于测量到各个频率的次数的最大值的频率确定为最可靠的频率。在步骤807，基于以这种方式获取的频率，可以获取轮胎压力状态。然后，控制器100可以配置为，通过输出单元120来输出所获取的轮胎压力。

根据本发明的示例性实施方案，本发明可以提供车辆和用于控制车辆的方法，所述车辆和用于控制车辆方法通过使用每预定的振动计数计算一次车轮频率的方法，来获得比现有轮胎压力检测系统更可靠的轮胎压力信息。

因此目前已经参照附图描述了本发明的示例性实施方案。在不改变本发明的技术思想或基本特征的情况下，本发明可以不使用如上所述的示例性实施方案而是以其他形式实现，这对本领域技术人员将是显而易见的。上述示例性实施方案只是举例，而不应该在有限的意义上加以解释。

Claims (18)

1.一种车辆，其包括：

传感器单元，其配置为测量车轮速度；

控制器，其配置为基于车轮速度获取的车轮的振动计数以预定的参考振动计数进行划分来计算至少一个频率，并且配置为分析所述至少一个频率以获取安装在车轮上的轮胎的压力状态，并且调整所要输出的轮胎压力状态；

输出单元，其配置为输出轮胎压力状态；

其中，所述控制器配置为在数据库中存储轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度，所述轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度映射至计算的车轮频率数据，并且所述控制器配置为基于数据库选择和输出对应于从车轮速度计算的车轮频率的轮胎压力状态。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为分析所述至少一个频率以确定典型频率，并且基于所述典型频率获取轮胎压力状态。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器配置为分析所述至少一个频率以生成指示频率出现的次数的曲线图，并且基于曲线图中的峰值获取轮胎压力状态。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为从车轮速度中消除噪声，在预定的振动计数的范围内提取车轮的振动计数，并且基于所提取的车轮的振动计数获取轮胎压力状态。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为基于快速傅里叶变换，将所获取的车轮振动计数与测量时间段之间的关系转换为车轮频率与测量到所述车轮频率的次数之间的关系。

6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为收集关于基于频率的轮胎压力状态的信息，以确定基于车轮频率的轮胎压力状态的模式，并且基于轮胎压力状态的模式，获取与车轮频率相对应的轮胎压力状态。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中，对于映射至车轮频率数据的轮胎压力状态，所述数据库划分并且存储轮胎压力状态和预设速度范围。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为操作输出单元以显示关于车辆配备的多个轮胎的压力状态的信息。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器配置为当轮胎压力状态超出预定的数值范围时，操作输出单元以输出警告信号。

10.一种用于控制车辆的方法，其包括：

由传感器测量车轮速度；

由控制器将基于车轮速度获取的车轮的振动计数除以预定的参考振动计数来计算至少一个频率；

由控制器分析所述至少一个频率以获取安装在车轮上的轮胎的压力状态；

由控制器调整所要输出的轮胎压力状态；

由控制器输出轮胎压力状态；

由控制器存储具有轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度的数据库，所述轮胎压力状态和获取轮胎压力状态时的车辆速度映射至计算的车轮频率数据，

其中，获取轮胎压力状态包括基于数据库选择和输出对应于从车轮速度计算的车轮频率的轮胎压力状态。

11.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，获取安装在车轮上的轮胎的压力状态包括：

由控制器分析所述至少一个频率以确定典型频率；

由控制器基于所述典型频率获取轮胎压力状态。

12.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，获取安装在车轮上的轮胎的压力状态包括：

由控制器分析所述至少一个频率以生成指示频率出现的次数的曲线图；

由控制器基于曲线图中的峰值获取轮胎压力状态。

13.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，计算频率包括：

由控制器从车轮速度中消除噪声；

由控制器在预定的振动计数的范围内提取车轮的振动计数；

由控制器基于所提取的车轮振动计数获取轮胎压力状态。

14.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，计算频率包括：

由控制器基于快速傅里叶变换，将所获取的车轮振动计数与测量时间段之间的关系转换为车轮频率与测量到所述车轮频率的次数之间的关系。

15.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，获取轮胎压力状态包括：

由控制器收集关于基于频率的轮胎压力状态的信息，以确定基于车轮频率的轮胎压力状态的模式；

由控制器基于轮胎压力状态的模式获取与车轮频率相对应的轮胎压力状态。

16.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，存储数据库包括：

由控制器对于映射至车轮频率数据的轮胎压力状态划分并且存储轮胎压力状态和预设速度范围。

17.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，调整所要输出的轮胎压力状态包括：

由控制器调整所要显示的关于车辆配备的多个轮胎的压力状态的信息。

18.根据权利要求10所述的用于控制车辆的方法，其中，输出轮胎压力状态包括：

当轮胎压力状态超出预定的数值范围时，由控制器操作输出单元以输出警告信号。

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