CN108698457B - 车轮单元、用于从车轮单元传输数据的系统及方法 - Google Patents

车轮单元、用于从车轮单元传输数据的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车轮单元(10‑1至10‑4)，用于从车轮单元(10‑1至10‑4)向车辆(1)的接收器(32)传输数据的系统，车轮单元(10‑1至10‑4)安装至车辆的车轮(W1至W4)，车轮单元(10‑1至10‑4)包括：用于储存车轮类型数据的储存器(18)、用于处理储存在储存器(18)中的车轮类型数据的处理器(16)以及用于向车辆所安装的接收器(32)RF传输数据电报的发射器(20)，该车辆类型数据涉及安装车轮单元(10‑1至10‑4)的车轮(W1至W4)的类型。处理器(16)用于基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，发射器(20)用于以基于所确定的RF功率值的RF功率传输数据电报。

Description

车轮单元、用于从车轮单元传输数据的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种车轮单元，所述车轮单元用于从所述车轮单元向车辆的接收器传输数据的系统，其中，所述车轮单元被设计成安装至所述车辆的车轮，并且其中，所述车轮单元包括：
-储存器，所述储存器用于储存车轮类型数据，所述车轮类型数据涉及安装所述车轮单元的所述车轮的类型，
-处理器，所述处理器用于处理储存在所述储存器中的所述车轮类型数据，
-发射器，所述发射器用于向车辆所安装的接收器RF传输数据电报。
进一步，本发明涉及一种从这种车轮单元向车辆的接收器传输数据的系统。进一步，本发明涉及一种从这种车轮单元向车辆的接收器传输数据的方法。
背景技术
车轮单元有利地使得能够通过车辆的车载电子设备或通过专用的外部接收器装置(RFID读取器)自动地检索相应的车轮类型数据(例如轮胎类型数据)，以用于检查储存在车轮单元的储存器中的车轮类型数据。
因此，在“轮胎信息系统”(TIS)中可以有利地如此使用从安装至车辆车轮的车轮单元自动检索例如轮胎类型数据。在这种情况下，RF传输的数据电报可以包括储存在车轮单元中的轮胎类型数据的一个或多个数据元素。
此外，储存在车轮单元(该车轮单元用于传输与相应的车辆车轮的操作有关的操作数据的系统)中的轮胎类型数据(例如轮胎压力和轮胎空气温度)可以有利地用于提高这种系统的性能，例如“轮胎压力监测系统”(TPMS)。在TPMS中，典型地安装至相应的车辆车轮的轮辋或轮胎的车轮单元至少测量轮胎压力(和优选地额外的操作数据)、并且经由数据电报形式的RF传输向车辆所安装的接收器提供这个信息。
在这种用于从车辆车轮的车轮单元向车辆的接收器传输数据的系统中，以其发生传输的RF功率典型地被设定为固定值，使得完成可靠地数据传递。由于相同类型的车轮单元旨在用于不同类型的车辆或不同类型的车轮，因此必须选择足够高的RF功率以在不利情况下(例如，具有相对较高的RF屏蔽的应用环境)还能满足可靠性方面的要求。这种提供相对高的RF功率不利地影响车轮单元的功率消耗。
因此，本发明的目的是减少在用于从安装至车辆的车轮的车轮单元向车辆的接收器RF传输数据的系统或方法中所使用的车轮单元的功率消耗。
相关技术
文件US 2014/0368327A1描述了不可移除地安装进车辆车轮的轮胎中的RFID标签，该RFID标签包括储存器，该储存器被配置成用于储存与轮胎识别有关的信息，其中该信息可以代表轮胎的类型和其相应的特性。这种轮胎类型数据可以指定例如轮胎的尺寸以及例如最大速度、最大负载等。
发明内容
根据本发明的第一方面，披露了一种车轮单元，所述车轮单元用于从所述车轮单元向车辆的接收器传输数据的系统。所述车轮单元被设计成安装至所述车辆的车轮，并且包括用于储存车轮类型数据的储存器、用于处理储存在所述储存器中的车轮类型数据的处理器、以及用于向车辆所安装的接收器RF传输数据电报的发射器，该车辆类型数据涉及安装所述车轮单元的车轮的类型。所述处理器被设计成用于基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，并且，所述发射器被设计成用于以基于所确定的RF功率值的RF功率传输所述数据电报。
例如，所述处理器被设计成用于取决于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，并且所述发射器被设计成用于以如下RF功率传输所述数据电报，其中，所述RF功率取决于所确定的RF功率值。
本发明所基于的发现是实际安装的车辆车轮的特性可能对车轮单元所传输的RF信号的屏蔽量具有显著影响。一般来说，例如，车轮的轮辋越宽，包围车轮单元的金属就越多，并且所传输RF信号衰减地越多。基于这个发现，本发明提出不以预先确定的RF功率(即具有固定值的RF功率)传输数据电报，而是以可变的RF功率传输数据电报，该可变的RF功率被适配成满足实际应用环境的需求。这通过基于车轮单元的储存器中所储存的车轮类型数据确定(例如计算)RF功率值、并且随后导致发射器以基于先前确定的RF功率值的RF功率传输数据电报而实现。
有利地，例如，可以在更改车轮(例如轮胎的更改和/或轮辋的更改)后自动地适配RF功率。从而，本发明允许减少车轮单元功率消耗。如果车轮单元由电池驱动，则该电池的寿命被有利地延长。
在实施例中，所述处理器被设计成用于基于所储存的车轮类型数据的更改来确定车轮的更改。所述处理器可以进一步被设计成用于如果所述处理器确定所述车轮更改的话就基于更改的车轮类型数据确定所述RF功率值。因此，可以由处理器基于所储存的车轮类型数据的更改自动地检测车轮的更改(例如轮胎的更改和/或轮辋的更改)，并且如果处理器检测到车轮的更改，就可以自动地适配RF功率。
在实施例中，所述处理器被设计成用于基于包含在所述车轮类型数据中的一个或多个数据元素实施计算。
例如，如果车轮类型数据包含代表轮胎宽度的数据元素和/或代表轮辋宽度的数据元素，则处理器可以通过预先定义的确定算法计算RF功率值，其中，这个确定算法考虑了轮胎宽度(和/或轮辋宽度)的影响。
可以预先建立(例如基于实验数据)RF屏蔽效果(例如“阻尼因子”)与相应的一个或多个宽度的相应的依赖性，并且随后用以设计所述算法。
这同样适用于不同于轮胎或轮辋宽度的其他因子，相应地，这些其他因子可以对RF屏蔽效果具有影响、并且因此对合适的RF功率值的设定具有影响。这种其他因子的实例是轮胎(和/或轮辋)的直径和轮胎(和/或轮辋)的材料(和/或结构)。
在实施例中，所述处理器被设计成用于基于包含在所述车轮类型数据中的一个或多个数据元素从储存在所述储存器中的查找表中检索所述RF功率值的一个或多个值。
在RF功率值的确定中这种查找表的使用例如在车轮类型数据中的(一个或多个)数据元素不代表轮胎(和/或轮辋)的物理特性的定量表示，而是相应地识别轮胎或轮辋的特定类型或例如型号的情况下是非常有利的。这种识别数据元素可以例如是代码，该代码对于特定的制造商的相应的特定轮胎或轮辋型号是特有的。在这种情况下，查找表可以有利地允许处理器从查找表中检索有关的定量信息(例如RF阻尼因子)，在该查找表中，可能的识别代码中的每一个都指派了这种定量因子。
如上文提到的，识别代码可以识别特定制造商的(轮胎或轮辋的)特定型号。然而，如果存在制造商与制造商的产品(轮胎或轮辋)的RF屏蔽效果之间的依赖性，则这种识别代码还可以例如仅识别制造商。
在这个方面，(一个或多个)计算的实施还可以结合查找表的使用，以用于由处理器确定RF功率值。例如，查找表可以提供一个或多个值，这些值随后经历一个或多个后续计算，这些后续计算最终产生RF功率值。替代性地或此外，基于车轮类型数据的至少一个计算的结果还可以用于从查找表中检索值，该值随后被用作所述RF功率值或被用于通过进一步计算确定所述RF功率值。
在处理器已经确定了RF功率值后，使发射器以基于所确定的RF功率值的RF功率传输数据电报。在实施例中，RF功率值仅仅是RF功率的表示(指示)(例如以毫瓦表示)。
根据本发明的另一方面，披露了一种用于从被设计成安装至车辆的车轮的车轮单元向所述车辆的接收器传输数据的系统。该系统包括如上参考本发明的第一个方面所描述的车辆所安装的车轮单元和用于RF接收车轮单元所传输的数据电报的车辆所安装的接收器。
此处参考根据本发明的第一个方面的车轮单元而描述的所有实施例和特定特征还可以有利地以类似的方式用作根据本发明的其他方面的系统的实施例或进一步的发展。
根据本发明的又一方面，披露了一种从安装至车辆的车轮的车轮单元向所述车辆的接收器传输数据的方法。所述方法包括在车轮单元的储存器中储存与安装车轮单元的车轮的类型有关的车轮类型数据，由车轮单元的处理器处理储存在该储存器中的车轮类型数据，并且由车轮单元的发射器向车辆的接收器RF传输数据。处理车轮类型数据包括基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值。RF传输是以基于所确定的RF功率值的RF功率实施的。
此处参考根据本发明的以上方面的车轮单元或系统所描述的所有实施例和特定特征还可以以类似的方式用作根据本发明的其他方面的方法的实施例或进一步的发展。
特别地，该方法可以进一步包括基于所储存的车轮类型数据的更改来确定车轮的更改。
此外，如果已经确定所述车轮更改的话，则确定所述RF功率值可以包括基于经更改的车轮类型数据确定RF功率。
在本发明的实施例中，车轮类型数据包括一个或多个数据元素形式的信息，该信息允许处理器获得关于车轮的直径的信息和/或关于车轮的宽度的信息。感兴趣的其他信息可以是基于车轮类型数据可以实现(如情况可以通过对相应轮胎的制造商和/或相应轮辋的识别)的材料(这个材料的RF屏蔽特性)。
在本发明的实施例中，车轮单元被设计成安装进车辆车轮的轮胎中，例如在轮胎运行表面的内侧，即在与轮胎胎面相反的轮胎内表面处。车轮单元可以可替换地安装，使得其可以从轮胎转移至另一个轮胎或从轮辋转移至另一个轮辋。
车轮单元可以实施有任何种类的功率供应。在实施例中，车轮单元由电池或蓄电池供应。
优选地，车轮单元包括接收器，该接收器用于从车辆的发射器或从外部发射器接收数据电报(例如LF数据电报，即经由LF(低频)通信传输的数据电报)，该外部发射器用于允许向车轮单元发送软件代码和/或数据(尤其例如车轮类型数据)。这使得相应的车辆的驾驶员或车间工作人员能够根据需要对储存在车轮单元中的车轮类型数据编程或重新编程。
至此，车轮单元的发射器可以与车轮单元中的接收器组合，从而形成“收发器”。相似地，车辆所安装的接收器可以与发射器组合，从而形成收发器，该收发器用于使得能够对储存在车轮单元的储存器中的程序代码和/或数据进行所述编程或重新编程。
车轮单元的储存器可以包括非易失性的RAM、闪存等。
车轮单元的处理器优选地是微控制器，该微控制器通过储存在储存器中的处理软件操作，该储存器还储存车轮类型数据。在另一个实施例中，处理器被联接至用于储存处理软件的另一个储存器，该处理软件用于处理器的操作。
对于数据电报的RF传输，可以根据相应国家的法律规定使用315MHz、433MHz或其他频率的ISM频段频率。
本发明的优选应用是轮胎压力监测系统(TPMS)内的数据电报的RF传输，该轮胎压力监测系统也被称为轮胎信息系统(TIS)。
在实施例中，车轮单元进一步包括用于检测相应的车辆车轮的至少一个操作参数(例如车轮的轮胎内的压力和/或车轮旋转速度和/或车轮的旋转位置)的至少一个传感器装置，其中关于至少一个操作参数的信息被结合到有待由车轮单元的发射器来传输的数据电报中。
为此目的，传感器装置可以包括例如用于测量这种操作参数(例如轮胎压力)的传感器和/或用于测量物理量(例如在车轮单元的安装位置处的加速度)的传感器，从而允许从所测量的物理量中推导出这种操作参数(例如车轮的转速度和/或车轮的旋转位置)。
在具有特定兴趣的实施例中，车辆车轮包括可替换的轮辋，该轮辋具有安装在其上的可替换的轮胎。
在这种情况下，车轮类型数据优选地代表至少与轮胎的类型(例如制造商，型号等，但还例如如尺寸、材料特性等的物理特性)有关的信息。
替代性地或此外，车轮类型数据可以涉及有关轮辋的这种信息。
在实施例中，该车辆是机动车辆，例如乘用车或卡车。在这种情况下，可以为多个车轮中的每一个车轮提供根据本发明的车轮单元，其中在用于传输数据电报的相应系统或方法中，可以一般地针对来自车轮中的每一个车轮的传输使用基于车辆的部件或方法步骤。
根据本发明的另一方面，披露了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于当在数据处理装置上运行所述计算机程序产品时执行根据本发明的以上方面的程序代码。
附图说明
现在将参照附图通过示例实施例更详细地描述本发明，在附图中，
图1是装备有轮胎压力监测系统(TPMS)的车辆的示意图，
图2是图1的车辆中使用的车轮单元的框图，并且
图3是通过图2的车轮单元完成的用于传输数据的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出车辆1，此处为具有四个车辆车轮W1至W4的乘用车。
车轮W1至W4各自包括轮辋和安装在相应的轮辋上的轮胎。
在所示出的实施例中，每个轮胎相应地装备有电子车轮单元10-1、10-2、10-3、或10-4，其中，这些车轮单元10-1至10-4各自安装在例如相应的轮胎的运行表面的内侧。可替代地，车轮单元中的每一者可以例如安装在相应的车轮的轮辋上，例如连接至例如空气填充的车轮的相应的阀门装置。
车轮单元10-1至10-4各自被设计成用于在相应的车轮处检测至少一个操作参数(此处为例如车轮W1至W4中相应的一个车轮处的轮胎压力)、并且用于向车辆所安装的中央接收器32传输至少一个或多个相应的数据电报R1、R2、R3、或R4(相应地，包含关于一个或多个这种操作参数的信息)。接收器32是车辆1的车载电子设备的部件。
在所示出的实例中，车轮单元10-1至10-4中的每一个车轮单元作为这种操作参数测量相应的(空气填充的)轮胎的空气压力以及加速度(在轮胎的安装车轮单元的位置处)。
视情况而定，可以通过这些车轮单元10-1至10-4中的每一个车轮单元来测量(和/或从相应的车轮处的其他物理量的测量结果推导出)其他操作参数。
基于对空气压力和加速度的测量结果，每个车轮单元10-1至10-4形成相应的数据电报R1至R4，这些数据电报经由RF(射频)通信传输至车辆1的接收器32。
图2示出车轮单元10-1的框图，现在将更详细地对其进行描述。另一些车轮单元10-2至10-4具有相同的结构，为了避免重复，省略了其详细描述。
参照图2，车轮单元10-1包括压力传感器12和加速度传感器14，该压力传感器用于提供代表车轮W1的轮胎中的空气压力的传感器信号“p”，该加速度传感器用于提供代表在车轮单元10-1的安装位置处的加速度的传感器信号“a”。
进一步地，车轮单元10-1包括软件控制的处理器16(例如微控制器)和相关联的用于储存软件代码和其他数据的储存器18(例如非易失性的RAM)。这些其他数据尤其包括车轮类型数据，该车轮类型数据与安装相应的车轮单元10-1的车轮W1的类型有关。
处理器16产生数据电报R1，该数据电报包含关于实际轮胎压力、车轮W1的实际转速、以及例如相应的轮胎的接地面积的实际长度的信息。作为后者的这些操作参数“转速”和“接地面积长度”可以由处理器16基于分析加速度传感器信号“a”来确定。
在数据电报R1的产生中，视情况而定，处理器16不仅可以使用来自相应的传感器12和14的传感器信号“p”和“a”，还可以使用储存在储存器18中的车轮类型数据的一个或多个数据元素。以此方式，例如，所产生的数据电报R1不仅可以如此包含关于相应的一个或多个操作参数的信息，还可以包含关于检测到的操作参数对于实际安装的车轮W1的适当性的信息。
进一步，车轮单元10-1包括发射器，该发射器用于向车辆1的接收器32来RF传输由处理器16预先产生的数据电报R1。
处理器16进一步被设计成用于处理储存在储存器18中的车轮类型数据，以基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，并且进一步将所确定的RF功率值告知发射器20。
发射器20被设计成用于以基于从处理器16得知的RF功率值的RF功率来传输数据电报R1。
换言之，处理器16完成对RF功率的可变设定，在数据电报R1的RF通信中发射器20以该可变设定操作。
例如，对于相对宽的轮辋和/或相对宽的轮胎(与车轮类型数据相应地表明相对窄的轮辋或轮胎的情况相比)而言，RF功率可以被设定成更高的值。相应地，对于具有相对高的RF阻尼因子的轮辋或轮胎(与车轮类型数据相应地表明轮辋或轮胎相对低的阻尼因子的情况相比较)而言，处理器16可以将RF功率相应地设定成更高的值。
在实施例中，不时地提供对RF功率的这种设定(更新)，例如定期地。
在另一个实施例中，当需要时，即当处理器16已经识别到储存在储存器18中的车轮类型数据已经被更改时，提供这种设定。这种改变可以是例如在更改相应的车辆车轮(即改变相应的轮胎和/或轮辋)时由车间工作人员引起的。为此目的，车轮单元10-1进一步装备有用于使得能够对储存在储存器18中的车轮类型数据进行编程或重新编程的工具。由车间工作人员进行的这种编程或重新编程可以通过例如到车轮单元10-1的相应的数据的LF通信提供。
有利地，当在系统中操作或使用用于从安装至车辆的车轮的车轮单元向车辆的接收器RF传输数据的方法时，车轮单元10-1的所描述的结构和操作允许减少车轮单元的功率消耗。这同样适用于其他车轮单元10-2至10-4。
再次参照图1，由车轮单元10-1传输的数据电报R1和由车轮单元10-2至10-4传输的对应的数据电报R2至R4，相应地被车辆所安装的接收器32接收、并且被通信(例如经由数字数据通信总线)至中央电子控制单元(ECU)38，该中央电子控制单元包括处理器34(例如微控制器)和相关联的储存器36(例如非易失性RAM)。
通过储存在储存器36中的控制软件，处理器34完成车辆1内的多个控制功能。
特别地，在一方面，接收器32和电子控制单元38，并且在另一方面车轮单元10-1至10-4形成轮胎压力监测系统(TPMS)3。明显地，轮胎压力监测系统3可以用于例如在车辆车轮W1至W4中任一个车辆车轮处的轮胎压力的过量损失的情况下产生和输出警告。
图3示出包含由车轮单元10-1实施、用于传输数据电报R1(并且对应地由车轮单元10-2至10-4实施、用于相应地传输数据电报R2至R4)的方法的主要步骤的流程图。
在步骤S1中，处理器16从储存器18中读取所储存的车轮类型数据。
在步骤S2中，处理器16基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值、并且将该RF功率值(与有待传输的数据电报R1一起)告知发射器20。进一步，处理器16基于处理先前从传感器12和14接收到的传感器信号“p”和“a”而产生有待随后传输的一个或多个数据电报R1(的内容)。
在步骤S3中，发射器20以根据所告知的RF功率值设定的RF功率传输数据电报R1。
在另一个实施例中，处理器16被设计成用于基于所储存的车轮类型数据的更改确定车轮W1的更改。在所述实施例中，处理器16进一步被设计成用于如果处理器16确定车轮W1更改的话就基于更改的车轮类型数据确定RF功率值。因此，可以由处理器16基于所储存的车轮类型数据的更改自动地检测车轮W1的更改(例如轮胎的更改和/或轮辋的更改)，并且如果处理器16检测到车轮W1的更改，就可以自动地适配RF功率。
附图标记清单
1 车辆
3 轮胎压力监测系统
W1至W4 车辆车轮
10-1至10-4 电子车轮单元
R1至R4 RF数据电报
12 压力传感器
14 加速度传感器
16 (车轮单元的)处理器
18 (车轮单元的)储存器
20 RF发射器
32 RF接收器
34 (ECU的)处理器
36 (ECU的)储存器
38 电子控制单元
S1 读取车轮类型数据
S2 确定RF功率值
S3 设定RF功率

Claims (10)

1.一种车轮单元(10-1至10-4)，所述车轮单元用于从所述车轮单元(10-1至10-4)向车辆(1)的接收器(32)传输数据的系统，其中，所述车轮单元(10-1至10-4)被设计成安装至所述车辆(1)的车轮(W1至W4)，并且其中，所述车轮单元(10-1至10-4)包括：
-储存器(18)，所述储存器用于储存车轮类型数据，所述车轮类型数据涉及安装所述车轮单元(10-1至10-4)的所述车轮(W1至W4)的类型，
-处理器(16)，所述处理器用于处理储存在所述储存器(18)中的所述车轮类型数据，
-发射器(20)，所述发射器用于向车辆所安装的接收器(32)RF传输数据电报，
其中，所述处理器(16)被设计成用于基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，并且其中，所述发射器(20)被设计成用于以基于所确定的RF功率值的RF功率传输所述数据电报。
2.根据权利要求1所述的车轮单元(10-1至10-4)，其中，所述处理器(16)被设计成用于基于所储存的车轮类型数据的更改确定所述车轮(W1至W4)的更改。
3.根据权利要求2所述的车轮单元(10-1至10-4)，其中，所述处理器(16)被设计成用于如果所述处理器(16)确定所述车轮(W1至W4)更改的话就基于经更改的车轮类型数据确定所述RF功率值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车轮单元(10-1至10-4)，其中，所述处理器(16)被设计成用于基于包含在所述车轮类型数据中的一个或多个数据元素实施计算。
5.根据权利要求4所述的车轮单元(10-1至10-4)，其中，所述处理器(16)被设计成用于基于包含在所述车轮类型数据中的一个或多个数据元素从储存在所述储存器(18)中的查找表中检索所述RF功率值的一个或多个值。
6.一种用于从被设计成安装至车辆(1)的车轮(W1至W4)的车轮单元(10-1至10-4)向所述车辆(1)的接收器(32)传输数据的系统(3)，其中，所述系统(3)包括：
-根据权利要求1至5中任一项所述的安装在车轮上的车轮单元(10-1至10-4)，
-车辆所安装的接收器(32)，所述车辆所安装的接收器用于RF接收由所述车轮单元(10-1至10-4)传输的数据电报。
7.一种从安装至车辆(1)的车轮(W1至W4)的车轮单元(10-1至10-4)向所述车辆(1)的接收器(32)传输数据的方法，其中，所述方法包括：
-在所述车轮单元(10-1至10-4)的储存器(18)中储存车轮类型数据，所述车轮类型数据与安装所述车轮单元(10-1至10-4)的所述车轮(W1至W4)的类型有关，
-由所述车轮单元(10-1至10-4)的处理器(16)处理储存在所述储存器(18)中的所述车轮类型数据，
-由所述车轮单元(10-1至10-4)的发射器(20)向所述车辆(1)的接收器(32)RF传输数据，
其中，处理所述车轮类型数据包括基于所储存的车轮类型数据确定RF功率值，并且其中，所述RF传输是基于所确定的RF功率值的RF功率实施的。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括基于所储存的车轮类型数据的更改确定所述车轮(W1至W4)的更改。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，如果已经确定所述车轮(W1至W4)更改的话，则确定所述RF功率值包括基于经更改的车轮类型数据确定RF功率。
10.一种非暂态计算机可读介质，其包括计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于当所述计算机程序产品在数据处理装置上运行时执行根据权利要求7至9中任一项所述的方法的程序代码。
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