CN1388018A - 充气轮胎的胎压监测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎的胎压监测方法及其装置,包括:启动步骤;读取步骤,读取感应器模组发射的轮胎状态信号;异常状态检测步骤,将感应器模组发射的轮胎状态数据与存储器中预设的异常范围相比较,若轮胎出现异常状态,则显示装置显示及蜂鸣器鸣叫;慢漏检测步骤,于行驶当中每隔一段时间的轮胎状态数据相差超过一预定值,表示该轮胎处于慢漏状态,则触发该显示装置显示及蜂鸣器鸣叫;终止步骤;另外,本发明亦揭示一种充气轮胎的胎压监测装置,包括至少一个感应器模组,和一解码模组。

Description

充气轮胎的胎压监测方法及其装置

本发明涉及一种轮胎的监测方法及其装置，特别是一种用以检视车辆中每个轮胎的使用状况，且能够警示每个轮胎异常情况的一种充气轮胎的胎压监测方法及其装置。

现有技术中已有许多装置可用以检视车辆用的充气轮胎的压力，诸如1997年12月2日颁予Huang的美国专利第5,694,111号“轮胎压力指示器(Tire Pressure Indicator)”，其中揭示一种轮胎压力指示器。该压力指示器可加装于充气轮胎上，且具有一信号产生装置，其包括一压力感测单元用以产生与轮胎压力相对应的类比信号、一信号转换单元用以将该类比信号转换为数字信号、以及一编码器用以将该数字信号与预定的操作范围相比较，并于该数字信号超出该范围时输出一无线的电码信号。

于前述的美国专利第5,694,111号中，该轮胎压力指示器仅用以将该压力感测单元所感测的压力与预定的压力操作范围相比较，进而显示该轮胎压力的异常情况。目前大多数的车辆已装备有辐射轮胎，亦即该轮胎在遭受异物穿入时，其内气压并不致于迅速的降低，而使驾驶者能够将车辆开至适当的维修地点。但，若于行进过程中遭受异物穿入，而停车时该轮胎压力并未低于该预定的操作范围，则该指示器将不能警告驾驶者此情况，这样使驾驶者直到下次使用车辆时，才能够察觉此状况，而必须进行更换轮胎、呼叫维修人员等紧急的处理方式。

再者，由于该轮胎压力指示器虽系监测每个轮胎的轮胎压力，但并未提供适当的装置以区别是哪个轮胎的状况，亦即该指示器仅于该轮胎压力异常时，启动一警示器。因此，使用者必须进一步一个个地监测所有轮胎，以确定发生异常的轮胎是哪一个。

因此，如前所述，前述的轮胎压力指示器并不能够完全的反应车辆中每个轮胎的使用状况，这就需要提供一种方法用以检测车辆中每个轮胎的使用状况。

本发明的一个目的是提供一种充气轮胎的胎压监测装置，其中该装置可以监测出该车辆中每个轮胎的压力及温度的异常状态。

为达到上述目的，本发明的充气轮胎的胎压监测装置包括：

(a).一个或一个以上的可感应轮胎状态、并将该状态编码后以无线电频率信号发送出去的感应器模组，分别安装于一车辆的充气轮胎中；

(b).一解码模组，其包括：

一可接收所述感应器模组发射的无线电频率信号的无线电频率天线模组；

一可记录轮胎使用状态预定范围的数据以及该轮胎状态监测数据的存储器；

一可将所接收的无线信号解码、并与所述存储器中的数据相比、以决定该充气轮胎的使用情况的处理器；

一显示该充气轮胎的使用情况的显示装置；

一报警用的蜂鸣器。

本发明的另一主要目的就是提供一种充气轮胎的胎压监测方法，其中该方法可以监测出该车辆中每个轮胎压力及温度的异常状态。其主要包含下列步骤：

(a).启动步骤，用以启动该监测装置；

(b).读取步骤，用以读取该感应器模组所发射的轮胎状态的信号，并经由该显示装置显示该轮胎的状态，且该存储器记录启动时该感应器模组所发射的轮胎状态信号的数据；

(c).异常状态检测步骤，用以将该感应器模组所发射的轮胎状态数据与存储器中的至少一个预设的异常范围相比较，若该轮胎状态位于该预设范围中，表示轮胎出现异常状态，则触发该显示装置显示该异常状态，以及使蜂鸣器鸣叫；

(d).慢漏检测步骤，于该车辆轮胎状态数据与叙动时的轮胎状态数据相比较，若差异超过一预定值，表示该轮胎处于慢漏状态，则触发该显示装置显示该慢漏状态，以及使蜂鸣器鸣叫，若该差异未超过该预定值则结束该监测过程。

(e).终止步骤，用以停止该监测装置的运行。

本发明的次要目的为提供一种充气轮胎的胎压监测方法，分别监测车辆中的每个充气轮胎，并可确认发生异常状态的轮胎是哪一个。为达到该目的，本发明的充气轮胎的监测方法另包括一学码步骤，通过安装于充气轮胎中的感应器模组，于该轮胎急速减低压力时所连续发射的信号，使该监测装置得以确认该感应器模组所安装的轮胎的位置。

综上所述，本发明的有益效果体现在：它不仅可以监测出车辆中每个轮胎压力及温度的异常状态，而且还可确认发生异常状态的轮胎是哪一个，以便使用者能够及时排除故障，安全方便地使用车辆。

以下为本发明的附图：

图1为本发明的充气轮胎的胎压监测装置的方块图；

图2为本发明的该监测装置的显示装置的示意图；

图3为本发明的充气轮胎的胎压监测方法的流程图。

本发明的附图元件参数：

10监测装置               20解码模组           21处理器

23存储器                 25显示装置           27天线模组

28蜂鸣器                 29开关界面           30a-30e感应器模组

33感应器专用集成电路     31无线电频率电路     51镶板

53a-53e发光二极管

55七段发光二极管         56a-56e发光二极管    57存储器

59亮度控制装置           60模式按键

110启动步骤              120读取步骤           130检测步骤

140正常状态              150开关检测步骤       160压力异常状态

170温度异常状态          180信号异常状态       190慢漏检测步骤

200慢漏异常状态          210终止步骤

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，特举本发明较佳实施例，并配合附图作详细说明如下：

现请参考图1，其中显示根据本发明的车辆充气轮胎胎压监测装置10的方块图。该监测装置10包括多个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e，分别安装于充气轮胎中，用以感应该轮胎的状态，并且将该感应的轮胎状态编码后，以无线电频率信号(Radio Frequency Signal)发送给一解码模组20。

该解码模组20包括一无线电频率(RF；Radio Frequency)天线模组27，用以接收无线信号、一存储器23，用以记录该轮胎使用状态预定范围的数据以及该轮胎状态的监测数据、一处理器21用以将该接收的无线信号解码，并用以与该存储器中的数据相比较，以决定该充气轮胎的使用情况、一显示装置25用以显示该充气轮胎的使用情况、以及一蜂鸣器28用以产生警告的声音。于本发明的一较佳实施例中，该轮胎的使用状态包括该轮胎的温度与压力。该解码模组20另包括一开关界面29与车辆的启动开关SW相连，如此使得该车辆启动时可同时将该解码模组20启动，并通过该启动开关控制该解码模组20的作业。

于本发明的一较佳实施例中，该充气轮胎监测装置10具有5个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e，分别安装于一车辆的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮、以及备胎，得以分别监测该车辆中每个轮胎的使用状态。

如图2所示，该解码模组20的显示装置25包括一镶板51，其大体上具有车辆的外型，以便于使用者观察，其上有5个双色发光二极管(LED)53a、53b、53c、53d、以及53e，发光二极管56a、56b、56c、56d、以及56e，以及三位数的七段发光二极管55。操作时，该七段发光二极管55可用以显示监测的数值，发光二极管56a-56e用以显示轮胎的状态，5个发光二极管53a-53e可用以标示七段发光二极管55及/或发光二极管56a-6e所显示的数值及/或状态所代表的轮胎，发光二极管53a、53b、53c、53d、及53e分别代表左前轮、右前轮、左后轮、右后轮、及备胎。举例而言，当该七段发光二极管55显示一压力数值时，若该发光二极管53a被点亮或闪烁，即表示该压力数值为左前轮的压力数值。再者，该显示装置25可安装于该车辆的仪表板上以便于驾驶者能够迅速了解车辆中轮胎的状况。该发光二极管56a、56b、56c、56d、及56e分别表示压力单位、温度单位、压力慢漏、压力快漏、以及压力警告。

现请参考图3，其中显示本发明的充气轮胎的监测方法的流程图。首先在步骤110，当驾驶者将车辆钥匙转到开启(ON)位置时，4秒后发光二极管53a、53b、53c、53d、以及53e，发光二极管56a、56b、56c、56d、以及56e，以及三位数的七段发光二极管55全部点亮，蜂鸣器发出鸣声0.3秒，用以自我测试发光二极管与蜂鸣器是否正常运作。

然后在步骤120中，解码模组20将依序读取5个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e所发送的轮胎使用状况的信号，并依序点亮该发光二极管53a、53b、53c、53d、以及53e，且通过该七段发光二极管55分别显示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮、以及备胎的压力数值。经过此步骤120后，解码模组20将持续依序读取5个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e所发送的轮胎使用状况的信号，并借此持续监测每个轮胎的使用状况。

接着进入步骤130，该解码模组20的处理器21会将该感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e所发送的轮胎使用状况的数据与存储器23中的该轮胎状态的预定范围的数据相比较。

若每个轮胎的压力与温度皆位于预定的范围内，则进入步骤140。于步骤140中，发光二极管53a、53b、53c、53d、以及53e显示为绿色，表示该轮胎的压力状况正常，七段发光二极管55显示SAF表示SAFE(安全状态)。经过步骤140后，接着进入步骤150。

若某个轮胎的压力出现异常，即进入步骤160。于步骤160中，解码模组20的处理器21将依据异常状况的不同，而控制显示装置25及蜂鸣器28显示不同的情况，各种不同的异常状况包括：

1.压力大于45PSI时表示该轮胎压力过高，代表该异常轮胎的发光二极管为红色快速闪烁5秒，且该七段发光二极管55显示该压力数值，发光二极管56a及56e点亮，表示目前该轮胎压力异常，并配合蜂鸣器28叫声警告，且每二分钟警告一次，直到状况排除。

2.压力在23PSI与15PSI之间时，表示该轮胎压力偏低，代表该异常轮胎的发光二极管为橙色慢速闪烁5秒，该七段发光二极管55显示该压力数值，发光二极管56a及56e点亮，表示目前该轮胎压力异常，并配合蜂鸣器28叫声警告，且只警告一次。

3.压力介于15PSI与9PSI之间时，表示该轮胎压力过低，代表该异常轮胎的发光二极管为红色快速闪烁5秒，该七段发光二极管55显示该压力数值，发光二极管56a及56e点亮，表示目前该轮胎压力异常，并配合蜂鸣器28叫声警告，且每二分钟警告一次，直到状况排除。

4.压力小于9PSI时，表示该轮胎压力严重不足，代表该异常轮胎的发光二极管为红色快速闪烁30秒，该七段发光二极管55显示该压力数值，发光二极管56a及56e点亮，表示目前该轮胎压力异常，并配合蜂鸣器28叫声警告。若发生此情况，则建议驾驶者更换备胎行驶，故本状态仅警告一次，以避免干扰驾驶者。

前述的四种状况若一直不排除，则每次启动车辆时，本发明的车辆充气轮胎监测装置10都将再次警告驾驶者-------目前车轮胎仍有问题。

5.当压力快速降低时(约每分钟压力下降大于3PSI以上时)，则代表该异常轮胎的发光二极管为红色快速闪烁30秒，该七段发光二极管55显示该压力数值，发光二极管56a及56e点亮，表示该轮胎压力快速降低，并配合蜂鸣器28叫声警告，若30秒后压力持续再泄漏1PSI以上，则持续警告到压力不漏为止。

6.当压力缓慢降低(举例而言，每10分钟下降大于IPSI时，及/或该轮胎的压力与车辆启动时的压力相比下降1.4PSI时)，代表该异常轮胎的发光二极管显示为橙色，该七段发光二极管55显示实际压力值，发光二极管56a、56c、56e点亮，表示该轮胎缓慢泄漏，并配合蜂鸣器28叫声警告。

若某个轮胎的温度出现异常，即进入步骤170。于步骤170中，该解码模组20的处理器21将依据异常状况，而控制该显示装置25及该蜂鸣器28显示异常状况包括：

当温度超过85℃时，则代表该异常轮胎的发光二极管为红色快速闪烁5秒，该七段发光二极管55显示实际温度值，发光二极管56b点亮，表示温度过高，并配合蜂鸣器28叫声警告，且每二分钟警告一次，直到状况排除。

若该解码模组20的天线模组27连续10次没有收到某个感应器模组30a、30b、30c、30d、或30e所发送的信号，即进入步骤180。于步骤180中，解码模组20的处理器21将使该七段发光二极管55显示NOS，表示无信号状态(NO SIGNAL)，亦即表示无信号由该轮胎送出，代表该轮胎有问题或电池没电。

在步骤150中，通过与该车辆的启动开关SW相连接的该解码模组20的开关界面29，可感应该车辆的启动开关是否关闭。若该车辆的启动开关持续开启，则再进八步骤120，以读取各个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e所发送的轮胎使用状况的信号。若该车辆的启动开关关闭时，则再进入步骤190，以监测该车辆的轮胎是否有缓慢漏气的现象。

在步骤190中，该解码模组20将此时每个轮胎的压力与汽车电源开启时的每个轮胎压力相比较，若某一轮胎的压力小于开启时该轮胎的压力，且压差大于1.4PSI以上，则表示该轮胎有逐渐泄漏的现象，则进入步骤200，若每个轮胎的压力与其开启时的轮胎压力相差均小于1.4PSI，则进入步骤210，检测终止。在步骤200中，该解码模组20的处理器21会控制该显示装置25，使代表该异常轮胎的发光二极管显示为橙色，该七段发光二极管55显示实际压力值，发光二极管56a、56c、56e点亮，并配合蜂鸣器28叫声警告，以提醒驾驶者，注意该车子的该轮胎有慢漏的现象。在步骤210中结束该车辆充气轮胎的监测。

如前所述，本发明的车辆充气轮胎监测装置10可感应每个轮胎的使用状况，且显示哪个轮胎的使用状况发生异常。该车辆充气轮胎监测装置10必须能够辨别该车辆中每个感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e所发送的轮胎使用状况的信号。因此本发明的车辆充气轮胎监测装置另具有学码的功能。

安装于每个轮胎中的感应器模组30a、30b、30c、30d、以及30e具有一感应器专用集成电路ASIC(Sensor Application-Specific IntegratedCircuit)33及无线电频率电路31，其中该ASIC可为LITEON公司的IB01290。每个轮胎内部装有一个感应器模组，其中的感应器专用集成电路33约每一分钟会传送包含该轮胎的压力与温度的数据给该无线电频率电路31，经由该无线电频率电路31发射目前轮胎内的压力与温度的数据。且当压力急速变化约3PSI以上时，该感应器模组会加快发射速率，约每隔0.85秒会连续送出256笔数据给无线电频率电路31。且该解码模组20另包括一存储器57，可用以记录该感应器专用集成电路33所发射的特定编码，以便于辨识每个轮胎上所安装的感应器专用集成电路33。

学码方法即利用该感应器专用集成电路33功能上的特性，以避免与其他车辆的感应器模组相混淆。该感应器专用集成电路33系由压力及温度感应器、微处理器及运算放大器所组成。

当使用者将该车辆的钥匙依序由启动位置-关闭位置一启动位置一关闭位置一启动位置一关闭位置一启动位置后，该解码电路20即开始学码过程。

此时发光二极管53a(代表左前轮)显示为红色，七段发光二极管55显示001，此时即可对该左前轮胎放气3PSI以上，则此时该感应器模组会连续发射信号，当该解码模组20连续收到3组相同信号时，该蜂鸣器28会鸣叫1秒，表示该左前轮学码成功。该解码模组20依序将发光二极管53a、53b、53c、53d、及53e点亮为红色，七段发光二极管显示01、02、03、04、05，同时对左前轮、右前轮、左后轮、右后轮、以及备胎放气3PSI，借此完成每个轮胎的学码过程。若学码过程顺利完成则该发光二极管53a、535、53c、53d、及53e显示为绿色。若学码过程中，5个轮胎中的一个轮胎在50秒内无法学码成功，则此学码即失败，必须重新开始学码过程。

当使用者将该车辆的钥匙依序旋转由启动位置-关闭位置一启动位置一关闭位置一启动位置一关闭位置一启动位置后，再按下一模式按键60，该解码模组20即开始进入单位转换模式，此时七段发光二极管55显示111，表示压力单位为PSI，温度单位为℃。若再按下模式按键60，则七段发光二极管显示222，表示压力单位为PSI，温度单位为°F。若再按下模式按键60，则七段发光二极管显示333，表示压力单位为Bar或Kgf/cm²，温度单位为℃。若再按下模式按键60，此时七段发光二极管55显示444，表示压力单位为Kpa，温度单位为℃。若再按下模式按键60，则七段发光二极管显示555，表示压力单位为Bar或Kgf/cm²，温度单位为°F。若再按下模式按键60，则七段发光二极管显示666，表示压力单位为Kpa，温度单位为°F。

再者，如前所述，本发明的车辆充气轮胎胎压监测装置10是通过解码模组20的显示装置25以显示每个轮胎的状态。因此，由于外界光线的变化会使该显示装置25无法明显的显示，故本发明的充气轮胎胎压监测10另具有一亮度控制装置59，与车辆的灯光控制开关相连接，并可借以调整该显示装置25的亮度。

虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (26)

1.一种充气轮胎的胎压监测装置，其特征是：它包括：

(a).一个或一个以上的可感应轮胎状态、并将该状态编码后以无线电频率信号发送出去的感应器模组，分别安装于一车辆的充气轮胎中；

(b).一解码模组，其包括：

一可接收所述感应器模组发射的无线电频率信号的无线电频率天线模组；

一可记录轮胎使用状态预定范围的数据以及该轮胎状态监测数据的存储器；

一可将所接收的无线信号解码、并与所述存储器中的数据相比、以决定该充气轮胎的使用情况的处理器；

一显示该充气轮胎的使用情况的显示装置；

一报警用的蜂鸣器。

2.依权利要求1的充气轮胎的胎压监测装置，其特征是：其中该监测装置另具有一可记录该感应器模组所发射的特殊的辨认信号的存储器。

3.依权利要求1的充气轮胎的胎压监测装置，其特征是：其中该监测装置另具有一调整该显示装置的亮度的亮度控制装置，与车辆的灯光控制开关相连接。

4.依权利要求1的充气轮胎的胎压监测装置，其特征是：其中该监测装置另具有一可控制显示该车辆的轮胎状况的显示控制装置。

5.依权利要求1的充气轮胎的胎压监测装置，其特征是：其中该监测装置另具有一显示该车辆的轮胎异常状态的异常状态显示装置。

6.一种利用如权利要求1所述的监测装置所进行的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：该监测方法包括：

启动步骤，用以启动该监测装置；

读取步骤，用以读取该感应器模组所发射的轮胎状态的信号，并经由该显示装置显示该轮胎的状态，且该存储器记录启动时该感应器模组所发射的轮胎状态信号的数据；

慢漏检测步骤，将该车辆的轮胎状态数据与启动时的轮胎状态数据相比较，若差异超过一预定值，表示该轮胎处于慢漏状态，则触发该显示装置显示该慢漏状态，并使蜂鸣器鸣叫，若该差异未超过该预定值则进入终止步骤；

终止步骤，用以停止该监测装置的运行。

7.依权利要求6的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该慢漏检测步骤另包括：在预定时间范围内，比较该轮胎状态数据的差异，若该差异超过一第一预定值，表示该轮胎处于慢漏状态。

8.依权利要求6的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：另包括一即时显示步骤，用以显示轮胎的状态。

9.依权利要求7的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该轮胎状态为压力。

10.依权利要求7的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预定时间范围为10分钟，该第一预定值为1.4PSI。

11.一种利用如权利要求1所述的监测装置所进行的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：该监测方法包括：

启动步骤，用以启动该监测装置；

读取步骤，用以读取该感应器模组所发射的轮胎状态的信号，并经由该显示装置显示该轮胎的状态，且该存储器记录启动时该感应器模组所发射的轮胎状态信号的数据；

异常状态检测步骤，用以将该感应器模组所发射的轮胎状态数据与存储器中的至少一个预设的异常范围相比较，若该轮胎状态位于该预设范围中，表示轮胎出现异常状态，则触发该显示装置显示该异常状态，以及使蜂鸣器鸣叫；

慢漏检测步骤，于该车辆的钥匙拨至关闭位置时的轮胎状态数据与启动时的轮胎状态数据相比较，若差异超过一第一预定值，表示该轮胎处于慢漏状态，则触发该显示装置显示该慢漏状态，以及使蜂鸣器鸣叫，若该差异未超过该预定值则进入终止步骤；

终止步骤，用以停止该监测装置的运行。

12.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：另包括一即时显示步骤，用以显示轮胎的状态。

13.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该异常状态检测步骤另包括：在预定时间范围内，比较该轮胎状态数据的差异，若该差异超过一第二预定值，表示该轮胎处于慢漏状态。

14.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该异常状态检测步骤另包括：将该轮胎即时状态与该车辆启动时的轮胎状态相比较，若该差异超过该慢漏检测步骤中的该第一预定值，表示该轮胎处于慢漏状态。

15.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该轮胎状态包括压力。

16.依权利要求15的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该第一预定值为1.4PSI。

17.依权利要求13的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预定时间范围为10分钟，且该第二预定值为1PSI。

18.依权利要求15的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预设范围为大于45PSI，表示该轮胎的压力过高。

19.依权利要求15的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预设范围为23PSI至15PSI，表示该轮胎的压力偏低。

20.依权利要求15的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预设范围为15PSI至9PSI，表示该轮胎的压力过低。

21.依权利要求15的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预设范围为小于9PSI，表示该轮胎的压力严重不足，且于此状态下该显示装置与蜂鸣器将仅警示一次，以避免更换备胎后，持续干扰驾驶者。

22.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该轮胎状态包括温度。

23.依权利要求22的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该预设范围为超过85℃，表示该轮胎的温度过高。

24.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该监测方法所使用的监测装置另包括一个存储器，该监测方法另包括一学码步骤，通过安装于充气轮胎中的该感应器模组，于该轮胎急速减低压力时所连续发射的信号，该信号中包括该感应器模组的特殊的辨认信号，使该监测装置得以确认个别的该感应器模组所安装的轮胎的位置，并且通过该存储器记录每个感应器模组所安装的轮胎的位置。

25.依权利要求24的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该学码步骤通过该车辆的钥匙的动作所控制。

26.依权利要求11的充气轮胎的胎压监测方法，其特征是：其中该检测过程的启动与终止步骤通过该车辆钥匙的动作所控制。

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