CN116246446A - 一种无线轮速传感器及车辆无线传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线轮速传感器及车辆无线传感系统。该无线轮速传感包括信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元、无线收发模块及电源管理单元。信号采集元件用于检测并采集所述车轮的转动状态并生成原始旋转信号。第一信号处理单元用于将所述信号采集元件采集到的原始旋转信号转换为方波信号。第二信号处理单元用于将所述方波信号转换为速度值数据。无线收发模块用于将所述第二信号处理单元输出的所述速度值数据转换成电信号并通过无线形式输出。电源管理单元用于提供电能。本发明提供的无线轮速传感器及车辆无线传感系统解决了现有技术中的不足，实现了系统软硬件资源低要求、响应速度快、可靠性高、耗电少等优点。

Description

一种无线轮速传感器及车辆无线传感系统

技术领域

本发明属于车辆传感器技术领域，尤其涉及一种无线轮速传感器及车辆无线传感系统。

背景技术

轮速传感器是车辆上常见的测量车轮轮速的传感器。现有的轮速传感器大多通过线束将原始信号发送到制动防抱死系统(ABS,Anti-Lock Braking System)或车身稳定控制系统(ESP，Electronic Stability Program)，再由ABS或ESP控制单元通过算法计算将原始信号转换成轮速。带有线束的轮速传感器，成本高，需要空间布线，容易出现线束断裂、失效等问题。

对此，业内提出了采用无线通信的方式代替有线线束传递信号，可以解决上述问题。但目前，无论是有线还是无线轮速传感器，均是将感测元件感测的正弦信号直接或者将该正弦信号经处理成同频的方波信号(这里暂且统称为原始信号)发送到ABS、ESP或其它控制单元，再由这些控制单元进行硬件和软件算法的处理以获得最终车轮轮速。产生的新问题是，这些控制单元需要额外配置大量的硬件和软件资源以便处理这些信号，进而影响了这些中央控制单元的算力和运行速度。此外，对于无线轮速传感器方案，由于原始信号频率较高，数据传输量较大，在利用无线通信方式发送时，需要高频地且持续地发送大量的数据，这对于无线通信响应灵敏度和准确度要求较高，另外也需要耗费大量的电力，目前传感器的供电电量也无法满足长时间持续性供电的要求。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供一种无线轮速传感器及车辆无线传感系统，实现了系统软硬件资源要求低、响应速度快、可靠性高和耗电少等优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种无线轮速传感器，用于检测车轮的转速，其中，所述无线轮速传感器包括信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元、无线收发模块及电源管理单元；其中，

所述信号采集元件用于检测并采集所述车轮的转动状态并生成原始旋转信号；

所述第一信号处理单元用于将所述信号采集元件采集到的原始旋转信号转换为方波信号；

所述第二信号处理单元用于将所述方波信号转换为速度值数据；

所述无线收发模块用于将所述第二信号处理单元输出的所述速度值数据转换成电信号并通过无线形式输出；

所述电源管理单元用于向所述信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块提供电能。

优选地，所述信号采集元件为信号采集芯片。

优选地，所述第一信号处理单元包括信号放大模块和滤波整形模块；所述信号放大模块用于对所述原始旋转信号进行放大，所述滤波整形模块用于将所述放大后的原始旋转信号滤波整形为方波信号。

优选地，所述第二信号处理单元包括模数采样模块和数据处理微控制器；所述模数采样模块用于将所述方波信号转换为数字信号并进行采样，所述数据处理微控制器用于将所述模数采样模块采样的数字信号进行处理并获得所述速度值数据。

优选地，所述无线收发模块包括蓝牙通信模组，所述速度值数据通过蓝牙通信模组转换成电信号通过无线形式输出。

优选地，所述电源管理单元包括能量获取模块及电能调节模块；所述能量获取模块用于产生电能，所述电能调节模块根据所述信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块的用电需求，提供适配电能。

优选地，所述无线轮速传感器安装于车辆的车轮附近，且所述第二信号处理单元输出的所述速度值数据为所述车轮的实际转速值数据。

为实现上述目的，本发明还提供一种车辆无线传感系统，包括上述无线轮速传感器，所述无线轮速传感器能够与车辆上不同功能的电子控制单元直接或间接地传输数据。

优选地，所述车辆无线传感系统还包括一个无线主控模组，所述无线主控模组能够接收所述无线轮速传感器发送的数据信号，所述无线轮速传感器通过所述无线主控模组间接地与所述车辆上不同功能的电子控制单元建立通信连接以传输数据。

优选地，所述车辆上不同功能的电子控制单元包括ESC、ACU、仪表娱乐系统、V2X、ABS、ESP其中至少之一。

与现有技术相比，本发明提出的无线轮速传感器及车辆无线传感系统，能够在传感器端集成处理电路和控制算法，将车轮原始旋转信号进行深度处理，获得车轮转速后再进行无线输出，减少了车身上各控制单元中相应的硬件配置和软件算法处理程序，极大地降低了各控制单元的软硬件需求，提高了运算能力和运行速度，降低了成本。此外，也极大地降低了无线模块的数据传输量和频率，使得无线通信响应灵敏度和准确度得到提高，同时显著地降低了电量的消耗，增加了传感器自带电能的续航时间。本发明采用无线通信方式，不需要布线，避免了有线轮速传感器的高成本、线束断裂失效等问题。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的车辆无线传感系统示意图；

图2是本发明较佳实施例的无线轮速传感器组成模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施方式对本发明方案作进一步说明。

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。此外，本文件中如出现表示方向的词汇，如上下左右、上侧、下侧等，仅是为了表述方便而根据当前附图中部件相对位置进行表述，不应理解为对保护范围的限制。

图1是本发明较佳实施例的车辆无线传感系统示意图。

在本实施例中，本发明提供一种车辆无线传感系统，包括设置在车辆上的多个无线轮速传感器1。如图1所示，该车辆上位于左前、右前、左后、右后的各车轮处，各设置一个信号轮2以及与各信号轮2匹配的无线轮速传感器1。该信号轮2用于向无线轮速传感器1提供车轮旋转的激励信号。无线轮速传感器1安装在车辆上靠近车轮附近位置。

该车辆无线传感系统还包括设置在车身上的无线主控模组3，该无线主控模组3能够接收无线轮速传感器1发送的数据信号，该数据信号例如是车轮转速状态信号，包括但不限于车轮的实际转速值、车轮是否转动、车轮转动是否正常等信号。

此外，该车辆上还设置有多个不同功能的电子控制单元，例如车身电子稳定控制系统(Electronic Stability Control简称ESC)、安全气囊控制器(Airbag Control Unit简称ACU)、仪表娱乐系统、车联万物(Vehicle to Everything简称V2X)、刹车防抱死系统(Anti-Lock Braking System简称ABS)、车身稳定控制系统(ESP，Electronic StabilityProgram)等。该无线主控模组3与上述这些电子控制单元其中一个或多个分别通信连接，以便将车轮转速状态信号传递给这些电子控制单元以进一步控制车辆。

在其它实施例中，无线轮速传感器1也可直接与该车辆上的ESC、ACU、仪表娱乐系统、V2X、ABS等系统直接无线通信连接以便将车轮转速状态信号传递给这些电子控制单元以进一步控制车辆。

图2是本发明较佳实施例的无线轮速传感器组成模块示意图。

如图2所示，本发明还提供了一种无线轮速传感器1，用于检测车轮的转动状态并将该转动状态转换成电信号通过无线形式输出。该无线轮速传感器1包括信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元、无线收发模块及电源管理单元。

信号采集元件用于检测并采集所述车轮的转动状态并生成原始旋转信号，该原始旋转信号例如是正弦波信号或规律的脉冲信号等模拟信号。该信号采集元件优选为信号采集芯片，具有集成度高，体积小等优点，且可采用例如霍尔元件、磁阻元件等制成的信号采集芯片。

第一信号处理单元用于将所述信号采集元件采集到的原始旋转信号通过信号处理转换为方波信号。进一步地，该第一信号处理单元包括信号放大模块和滤波整形模块，该信号放大模块用于对所述原始旋转信号进行放大，该滤波整形模块用于将所述放大后的原始旋转信号滤波整形为方波信号。该方波信号例如是和原始旋转信号同频率的模拟信号。

第二信号处理单元用于将所述方波信号转换为速度值数据。进一步地，该第二信号处理单元包括模数采样模块和数据处理微控制器。所述模数采样模块用于将所述方波信号转换为数字信号并进行采样；所述数据处理微控制器用于将所述模数采样模块采样的数字信号进行处理并获得速度值数据。所述速度值数据为车轮的实际转速值。

无线收发模块用于将第二信号处理单元输出的速度值数据转换成电信号并通过无线形式输出。优选地，无线收发模块包括蓝牙通信模组，所述速度值数据通过蓝牙通信模组转换成电信号通过无线形式输出。

电源管理单元为自供电单元，用于向信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块提供电能。进一步地，电源管理单元包括能量获取模块及电能调节模块。能量获取模块用于产生电能，电能调节模块根据信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块的用电需求，提供适配电能。

本发明提出的无线轮速传感器，由于在传感器本体中集成了信号处理的第一信号处理单元和第二信号处理单元，能够在传感器中将感测元件感测的车轮原始信号经电路和/或算法处理成车轮实际转速。这样，车身上的各控制单元中就不需要再进行相应的硬件配置和软件算法处理，进而极大地降低了各控制单元的软硬件需求，提高了各控制单元的运算能力和运行速度，同时降低了成本。此外，由于原始信号频率较高，数据传输量较大。本发明的无线轮速传感器，能够在前端就对原始信号进行了软硬件的处理。因此，在后端利用无线通信方式发送数据时，只需要发送最终计算出的车轮转速数据即可，这样极大地降低了数据传输量和频率，使得无线通信响应灵敏度和准确度得到提高。另外，由于发送数据量和频率的降低，也显著地降低了电量的消耗，使得传感器自带的电量能够长时间地工作，降低了供电要求。本发明采用无线轮速传感器，不需要布线，显然避免了有线轮速传感器的高成本、线束断裂失效等问题。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种无线轮速传感器，用于检测车轮的转速，其特征在于，所述无线轮速传感器包括信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元、无线收发模块及电源管理单元；其中，

所述信号采集元件用于检测并采集所述车轮的转动状态并生成原始旋转信号；

所述第一信号处理单元用于将所述信号采集元件采集到的原始旋转信号转换为方波信号；

所述第二信号处理单元用于将所述方波信号转换为速度值数据；

所述无线收发模块用于将所述第二信号处理单元输出的所述速度值数据转换成电信号并通过无线形式输出；

所述电源管理单元用于向所述信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块提供电能。

2.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述信号采集元件为信号采集芯片。

3.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述第一信号处理单元包括信号放大模块和滤波整形模块；所述信号放大模块用于对所述原始旋转信号进行放大，所述滤波整形模块用于将所述放大后的原始旋转信号滤波整形为方波信号。

4.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述第二信号处理单元包括模数采样模块和数据处理微控制器；所述模数采样模块用于将所述方波信号转换为数字信号并进行采样，所述数据处理微控制器用于将所述模数采样模块采样的数字信号进行处理并获得所述速度值数据。

5.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述无线收发模块包括蓝牙通信模组，所述速度值数据通过蓝牙通信模组转换成电信号通过无线形式输出。

6.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述电源管理单元包括能量获取模块及电能调节模块；所述能量获取模块用于产生电能，所述电能调节模块根据所述信号采集元件、第一信号处理单元、第二信号处理单元及无线收发模块的用电需求，提供适配电能。

7.如权利要求1所述的一种无线轮速传感器，其特征在于，所述无线轮速传感器安装于车辆的车轮附近，且所述第二信号处理单元输出的所述速度值数据为所述车轮的实际转速值数据。

8.一种车辆无线传感系统，其特征在于，包括如所述权利要求1-7中任一项所述的无线轮速传感器，所述无线轮速传感器能够与车辆上不同功能的电子控制单元直接或间接地传输数据。

9.如权利要求8所述的一种车辆无线传感系统，其特征在于，所述车辆无线传感系统还包括一个无线主控模组，所述无线主控模组能够接收所述无线轮速传感器发送的数据信号，所述无线轮速传感器通过所述无线主控模组间接地与所述车辆上不同功能的电子控制单元建立通信连接以传输数据。

10.如权利要求8所述的一种车辆无线传感系统，其特征在于，所述车辆上不同功能的电子控制单元包括ESC、ACU、仪表娱乐系统、V2X、ABS、ESP其中至少之一。

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