CN1746645A - 车胎状态检测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种车胎状态检测系统具有发射器(2)和接收器(3)。该发射器安装在多个车轮(5a～5d)内，而该接收器安装在车辆(1)的底盘内。该接收器(3)具有控制器(32b)，该控制器(32b)确定发射/接收单元(32a)向发射器(2)发射充电用电波的发射时刻。而且该控制器(32b)检测在该发射时刻来自于附近车辆的电波。如果来自于附近车辆检测波比较强，那么在使发射/接收单元(32a)发射电波之前等待预定时期。

Description

车胎状态检测系统和方法
技术领域
本发明涉及一种车胎状态检测系统和方法，其具有发射器和接收器并且检测诸如车胎气压的车胎状态，其中，发射器直接安装在带有车胎的车轮中。该发射器可包括传感单元并发射传感单元输出的检测信号。该接收器安装在车辆底盘中并接收来自于发射器的检测信号。
背景技术
在传统的车胎气压检测系统中，有一种直接式车胎气压检测系统具有一个发射器，该发射器安装在带有车胎的车轮中并且具有诸如压力传感器的传感单元。该检测器还具有一个带有天线的接收器并且安装在车辆底盘中。当发射器发射出包含有从传感单元接收到的检测信号的无线电波时，接收器用天线接收该电波。这样，就检测到了车胎气压。
对于这种车胎气压检测系统，需要有一种无电池的直接式车胎气压检测系统。在这种系统中，发射器不带有用于发射的电池并且是用应答器方法(transponder method)来充电的，这是广为人知的(JP2000-255229A)。在这样一种使用应答器方法的系统中，车载接收器通过车载天线发射用于充电的电波(下文称作充电波)，而安装在发射器内的电容器被该充电波充电。当电容器储存足够多的电力时，该发射器则发射检测信号。
在该无电池的车胎气压检测系统中，该电力充电波的功率是强的，而从发射器发往接收器的包含有检测信号的电波(下文称作响应波)的功率是弱的。如图8所示，这里假设两辆车辆具有相同的无电池车胎气压检测系统并且彼此靠近。在这种场合下，如果一辆车辆(下文称为第一车辆)内的接收器J2发射充电波而同时另一车辆(下文称作第二车辆)的发射器J1正在发射响应波，那么该响应波就被该充电波干扰了。
发射器和接收器之间的发射是频繁的，这是因为无电池车胎气压检测系统没有保存电池的耗用并且需要频繁发射以便按照所检测到的车胎气压控制车辆。在这种情况下，有必要寻找一种对于该问题的解决方案。
发明内容
本发明着手解决上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种很难发生上述问题的车胎状态检测系统和方法，
按照一种车胎状态检测系统和方法，发射器安装在第一车辆的车轮内，而接收器安装在第一车辆的底盘内。该接收器确定其向发射器发射用于充电的电波的发射时刻。该接收器在该发射时刻检测来自于第二车辆的用于充电的电波。如果检测到的来自于第二车辆的波强度大于预定的阈值，那么第二控制器在使第二发射/接收单元发射用于充电的电波之前等待第一预定时期。
因此，该车胎状态检测系统在充电之前进行载波侦听，以检测该用于充电的电波，并由此检查是否第二车辆正在从附近位置发射充电波。
因而，当第二车辆从附近位置发射充电波时，第一车辆的发射器被阻止发射检测信号，以避免接收器不能接收到检测信号的通信故障。
附图说明
从下文的描述、所附的权利要求书以及附图可以最好地理解本发明以及本发明其它的目的、特征和优点。附图中：
图1示出了本发明第一实施例中的车胎气压检测系统的框图；
图2A示出了发射器的框图；
图2B示出了接收器的框图；
图3示出了接收器进行的充电时刻确定过程的流程图；
图4示出了说明最大充电时间和响应时间之间关系的时序图；
图5示出了说明来自于第二车辆的充电波的影响的时序图，其中充电波发射了最大充电时间而响应帧发射了响应时间；
图6示出了在车辆A～C移动靠拢得足够近以致于车辆彼此间引起通信故障的情况下充电和发射响应帧的时序图；
图7示出了该实施例的接收器获取优先级的执行过程流程图；和
图8示出了另一车辆发射的充电波对车辆的响应帧所造成的干扰。
具体实施方式
(第一实施例)
如图1所示，一种车胎气压检测系统作为车胎状态检测系统的一个示例而安装在车辆1中，并且具有发射器2、接收器3和警告单元4。
发射器2安装在车辆1的车轮5a～5d中。每个发射器2都附着到对应车轮5a～5d的轮盘中的空气喷射阀上。发射器2检测对应车轮5a～5d的车胎的气动气压，将表示测得压力的检测参数放入到一个响应帧中，并且发射该响应帧。接收器3安装在车辆1的底盘6中，并且向发射器2发射用于充电的电波(下文称为充电波)。而且，接收器3接收来自于发射器2的响应帧，并且利用响应帧中的检测参数执行各种处理和计算以获得车胎气压。具体地，接收器3具有四个天线31和一个计算机装置32。图2A和图2B分别示出了发射器2和接收器3的结构框图。
每个发射器2都利用来自于接收器3的充电波进行充电，并且用充得的电力来工作。具体地，如图2A所示，每个发射器2都具有传感单元21、充电单元22、计算机装置23和天线24。发射器2通过天线24接收充电波，将该电波转化成电力并且将该电力储存到充电单元22中。这种充电中的应答器方法是广为人知的。
传感单元21暴露于对应车胎的内部空间。传感单元21包括例如隔膜式压力传感器，并每次输出一个表示车胎气压的检测信号。
充电单元22储存通过天线24接收到的充电波中的电力，并且将该电力供给至传感单元21和计算机装置23。
计算机装置23具有控制器23a和发射/接收单元23b。该控制器23a具有CPU、ROM、RAM和输入/输出电路。该CPU按照存储在ROM中的程序执行预定的处理。该控制器23a对应于第一控制器。
具体地，控制器23a从传感单元21接收检测信号，处理该信号并将结果参数和车轮ID存储在响应帧中。该车轮ID是将一个车轮与其它车轮区分开的标识符。然后，控制器23a通过发射/接收单元23b向接收器3发射该响应帧。向接收器3发射该帧的过程是按照程序来执行的，并且该过程是当充电波的发射停止时或者当充电单元22储存了足以发射该响应帧的电力时被触发的。例如，控制器23a监听来自于接收器3的充电波，并且在检测到监听信号的下降沿时执行该发射响应帧的过程，该监听信号的下降沿是在充电波的发射停止的时候出现的。
发射/接收单元23b不仅接收充电波并将其输出至充电单元22和控制器23a，而且还将来自于控制器23a的响应帧发射到接收器3。
这样，发射器2检测对应车胎的气压并且在预定的时刻通过对应天线24发射响应帧。
接收器3调节该充电的时刻，并且在该时刻进行发射器2的充电，使得发射器2在该预定时刻发射响应帧。此外，接收器3基于发射器在该时刻发射的响应帧来检测车胎气压。
天线31的数目与车胎的数目相同，也就是发射器2的数目。每个天线31都以一一对应的方式处在与一个发射器2相关的位置。例如，每个天线31都被固定在与对应发射器2相隔预定距离的地方。天线31是双工天线，它可以发射充电波、接收响应帧，并接收从其它车辆来的充电波。但是，天线31可以具有分别专用于发射的天线和专用于接收的天线。
如图2B所示，计算机装置32具有发射/接收单元32a、控制器32b和带有非易失EEPROM的存储器32c。控制器32b具有CPU、ROM、RAM、输入/输出(I/O)和计数器。该CPU按照存储在ROM中的程序执行预定的处理。该控制器32b对应于第二控制器。
该发射/接收单元32a通过天线31输出从控制器32b接收到的充电波，并且接收来自于发射器2的响应帧，并将该帧发送至控制器32b。在该实施例中，该发射/接收单元32a还接收来自于另一车辆的充电波，并且向控制器32b发送该充电波的强度(下文称作接收波强度)。该接收波强度表示为一个模拟电压值，该模拟电压值表示通过对所接收的充电波进行整流和检波而获得的信号的接收电平的幅度。例如，接收波强度可以从一个IC的RSSI端口获得，该IC用于接收频率超过几百MHz的电波。
控制器32b基于下述的充电时刻确定过程来确定每个发射器2的充电时刻，并且在该已确定的时刻发射充电波以进行对应发射器2的充电。而且，在发射器2发射响应帧的时刻，控制器32b停止发射充电波并且等待该响应帧的发射。如果发射器2设计成用充电波的发射停止来触发发射该帧，那么该控制器32b恰好是在发射响应帧的时刻停止充电波的发射。此外，控制器32b从发射/接收单元32a接收该响应帧，并且按照该帧内所存储的车轮ID在车轮5a～5d中指定一个车轮，是该车轮中的对应发射器2发射的该接收帧。
此外，控制器32b按照该接收帧中的检测参数进行各种信号处理和计算，以获得车轮5a～5d的车胎气压并且依据所获得的压力向警告单元4输出电信号。
具体地，控制器32b判断车胎气压是否低于一个预定阈值。基于“是”的判定(低压)，它向警告单元4输出一个表示车胎气压下降的信号。
而且，控制器32b通过车载LAN如CAN向完成其它车辆控制的其它ECU 7发送关于所获得的车胎气压的各种参数。这些ECU可以包括制动ECU和发动机ECU并且是作为车辆控制器。这些参数可以表明车胎气压本身或车胎气温。此外，控制器32b可以接收一个请求获得关于车胎气压的参数的信号，并且基于该接收而返回这些参数。因此，这些ECU 7能基于从控制器32b接收到的参数进行诸如制动控制和发动机控制的车辆控制。这样，就通过该车胎气压检测系统、ECU7、用ECU 7驱动的执行机构等而构造出了车辆控制装置。在这里没有说明的执行机构可以是制动装置或发动机控制机构。然后，该车辆控制装置依据该车胎气压检测系统所检测到的车胎气压进行制动控制和发动机控制。
存储器32c存储控制器32计算的各种结果以及所检测到的车胎气压，每一个结果都被关联到车轮5a～5d中的一个车轮上。
警告单元4位于驾驶员能看到的位置，并且具有警告灯、警告显示器和警告蜂鸣器中的至少一种，每一种都位于车辆1的仪表板中。当警告单元4从接收器3的控制器32b接收到表示车胎气压下降的信号时，它相应地发出警告消息以提醒驾驶员气压下降了。
接下来，将描述如上述构造的车胎气压检测系统的运行。
首先，接收器3在发射时刻通过对应的天线31向发射器2发射充电波。该发射时刻(下文称作充电时刻)是通过执行随后描述的充电时刻设定过程来确定的。
然后，对应的发射器2接收该充电波，并且充电单元22储存该电力。当充电单元22储存了足够的电力时，计算机装置23将传感单元21的压力检测结果放入到响应帧中，并且向发射器3发射该合成帧(resultant frame)。当电容器的电压达到预定的充电电压时，可认为充电单元22已经储存了足够的电力。
当接收器3接收到来自于发射器2的响应帧时，控制器32b根据该接收帧中的检测结果计算车胎气压。然后，控制器32b将包括该算得的压力在内的关于车胎气压的参数存储到存储器32c中。而且，控制器32b判断出该算得的压力是否低于预定阈值，并且基于“是”的判定而向警告单元4输出表示压力下降的信号。
而且，控制器32每次计算压力或每次接收到来自于ECU 7请求获得压力的信号时，都要将关于车胎气压的参数发送至ECU 7。这样，ECU 7就能按照该车胎气压进行最合适的制动控制或发动机控制。
接下来，将详细描述该充电时刻确定过程。每次充电波的发射时刻到来的时候，控制器32b都要进行该过程。该发射时刻例如是周期性地到来的。在进行该过程中，控制器32b使用了一个表示来自于别的车辆的充电波强度的信号。
具体地，如图3所示，在步骤100，控制器32b进行载波侦听。该载波侦听是通过基于控制器32b所接收到的充电波强度、在对发射器2进行充电之前检测来自于其它车辆的充电波而进行的。
随后在步骤110中，控制器32b判断是否检测到充电波的载波。这个过程确认了是否有另一车辆正在从某一距离发射充电波，而使得车辆1遭受到该充电波之患。具体地，控制器32b通过将所接收充电波的强度与一个参考电平(即阈值)相比较来作出判断。该参考电平的设定是基于来自于发射器2的响应帧的接收电平，即响应波的接收电平。具体地，将该参考电平设置成这样，即，只有在该充电波的接收电平超过了该参考电平时，才会使得接收器3会由于所接收的充电波而不能接收该响应波。如果该参考电平低于用控制器32b所接收的信号来表示的充电波强度，那么控制器32b就确定检测到了载波。
如果在步骤110的判定为“是”，也就是说如果有另一车辆正在从某一距离发射充电波而使得车辆1遭受到该充电波之患，那么控制器32b执行步骤120。在步骤120，它在发射充电波之前等待第一预定时期Tw。
下面，在这样的基础上来描述该第一预定时间Tw，即另一车辆(下文称作第二车辆)具有一个车胎气压检测系统，该车胎气压检测系统进行通信的方式与车辆1的车胎气压检测系统相同。
图4示出了最大充电时间Tmax和响应时间Tr之间的关系。该最大充电时间是为发射响应帧而储存必要电力所花的时间。该响应时间Tr是发射响应帧所需的发射时期。图5示出了说明车辆1的充电波对第二车辆的影响的时序图，其中充电波发射了最大充电时间Tmax而响应帧发射了响应时间Tr。
如在图4中所见，从充电开始到充电结束占用了该最大充电时间Tmax。此外，从充电结束到响应帧的发射结束占用了该响应时间Tr。因此，完成充电和响应的一组过程所占用的时间是时间Tmax和时间Tr之和Tmax+Tr。
在这种情况下，在车辆1的接收器3检测到载波后过去时间Tmax的时刻，第二车辆应该已经结束了充电。因此，在该时刻之后，即使车辆1的发射器2发射充电波，接收器3也不会遭受来自于第二车辆的充电波之患，并且将肯定会接收到响应帧。
然而，当第二车辆的充电结束时，然后第二车辆的发射器发射响应帧。因此，如果车辆1的接收器3在那时发射充电波，第二车辆的接收器将会由于该充电波而不能接收到响应帧。
为了解决该问题，控制器32b将Tmax和Tr之和(即Tmax+Tr)设定为该第一预定时间Tw，并且在从车辆1的接收器3发射充电波之前一直等待，直至该第一预定时间Tw过去。
如果步骤120的判定是“否”，控制器32b则执行步骤130并且等待该响应时间Tr。即使通过载波侦听确信另一车辆没有正在从某一距离发射充电波而使得车辆1遭受到该充电波之患，那么也有可能是另一车辆正在发射响应帧。因此，对于另一车辆的发射器发射响应帧来说，该延迟Tr是必要的，该延迟Tr防止另一车辆的接收器会由于车辆1的充电波而不能接收到响应帧。
接下来，控制器32b进行到步骤140并且对发射器2进行充电。此时，充电波通过接收器3的天线31发射至发射器2。然后，控制器32b例如是在预定发射时刻停止发射充电波。
随后，通过充电波的停止而触发发射器2发射响应帧，并且控制器32b接收该响应帧，并根据存储在该帧中且涉及车胎气压的参数来检测车胎气压。
如前所述，在该实施例中的车胎气压检测系统在充电之前进行载波侦听，并且检查是否有另一车辆正在从某一距离发射充电波而使得车辆1遭受到该充电波之患。
因此，当另一车辆正在从这样一个附近位置发射充电波而使得车辆1遭受到该充电波时，它能阻止发射器2发射响应帧并因而避免了接收器3不能接收到该响应帧的通信故障。
此外，发射器2是在另一车辆的发射器有可能发射响应帧的时刻之外的时刻进行充电。
因此，就可能避免另一车辆的接收器会由于车辆1的充电波而不能接收到响应帧的通信故障。
图6示出了在三个车辆A～C运动得如此靠拢以致于这些车辆相互引起通信故障的情况下充电和发射响应帧的时序表。
假设车辆B最初计划要在时刻t4发射充电波和响应帧，而车辆A最初计划要在时刻t1发射充电波和响应帧，时刻t1是处在车辆B的发射时期Tw内。然后，在时刻t1，车辆A的车胎气压检测系统在其发射充电波之前等待时间Tw。结果，车辆A在车辆B已经完成发射的时刻t2开始充电。
进一步假设车辆C最初计划要在时刻t6发射充电波和响应帧，该时刻t6处在从时刻t1开始的车辆B的发射时期Tw内。然后，车辆C的车胎气压检测系统在其发射充电波之前等待时间Tw。然后，如果延迟之后的时刻t7是处在从时刻t2开始的车辆A的发射时期Tw内，那么车辆C的车胎气压检测系统在其发射之前继续等待时间Tw。结果，车辆C在车辆A已经完成发射的时刻t8开始充电。
如前所示，在有超过三辆车移动靠拢的情况下，就有可能避免车辆中的接收器由于来自其它接收器的充电波而不能接收响应帧的通信故障。
此外，在每个车辆A～C中各个发射时刻之间的最初间隔是时间Ta。因此，一旦充电开始的时刻延迟了，那么接下来的充电时刻就(例如t3、t5、t9)不会相互冲突交叠。
(第二实施例)
该第二实施例与第一实施例的不同之处在于除了第一实施例中的过程之外还进行用于获取发射优先级的过程。
图7示出了第二实施例的控制器执行的以获取优先级的过程流程图。当接收器3在第二预定时期内不能接收到响应帧时，控制器32b通过计时器中断来进行这些过程。该第二预定时期被设定为一个不是更长得多的时期，以便有效地作为随后的车胎气压检测之间的间隔。因此，倘若图3中所示的基本过程是在正常的基础上进行的，那么这些过程对于该基本过程来说是附加的。例如，该第二预定时期是最初的车胎气压检测系统的发射时刻之间时间间隔的十倍。
如图7所示，在该附加过程中，控制器32b在执行步骤100之前执行步骤200，该步骤100与图3中的步骤100相同。在步骤200，控制器32b在预定的时间Tw+α内持续发射充电波以便获取优先级。例如，该时间α小于时间Tw。
在第一实施例中，两辆车辆之间的充电启动时刻彼此间是不协调的。在最坏的情况下，两辆车辆中的一辆可能每次都能获得优先级，而另一辆始终是在等待。在这种情况下，接收器3长时期内不能接收到响应帧。这会导致在执行第一实施例的过程中关于车胎气压的参数的接收比率的下降。
在步骤200，控制器32b强行在预定时间Tw+α内持续发射充电波。该发射过程迫使另一车辆在充电之前等待预定时间Tw。因此，通过在另一车辆等待的同时执行随后的步骤100～150，接收器3就肯定能接收到响应帧。
如上所述，按照第二实施例，该用于获取优先级的过程避免了两辆车辆中只有一辆总是发射充电波和响应帧而另一辆总是不能的情况发生。因此，第二实施例中的该过程不会造成关于车胎气压的参数的接收比率的下降。
(其它实施例)
本发明不限于上文所讨论并在附图中示出的实施例，而是在不偏离本发明精神的情况下以各种方式实现。
例如，在上述实施例中，接收器3等待第一预定时间Tw。然而，该接收器3也可以等待比该第一预定时间Tw更长的时间，尽管等待该第一预定时间Tw会减小车胎气压检测时刻之间的间隔。
另外，这些天线31可以用一个为所有的发射器2共用的天线来替代。
进一步，该传感单元21可以构造成去探测诸如气温的车胎状态而不是探测气压。

Claims (5)

1.一种用于车辆的车胎状态检测系统，包括：
安装在带有车胎的车轮(5a～5d)内的发射器(2)，该发射器(2)包括：
第一发射/接收单元(23b、24)，用于接收用于充电的电波和发射信号；
充电单元(22)，用于周所接收到的电波供给电力；
传感单元(21)，用于输出关于车胎气压的检测信号；和第一控制器(23a)，用来自于充电单元(22)的电力驱动，用于处理检测信号和使得第一发射/接收单元(23b、24)发射检测信号；和
安装在车辆底盘内的接收器(3)，包括：
第二发射/接收单元(32a)，用于接收发射器(2)发射的检测信号并且发射电波；和
第二控制器(32b)，用于使得第二发射/接收单元(32a)发射用于充电的电波，并且用于根据检测信号来测定车胎压力；其特征在于：
第二控制器(32b)确定第二发射/接收单元(32a)向发射器(2)发射电波的发射时刻、检测在该发射时刻来自于别的车辆的用于充电的电波、并且在检测到来自于别的车辆的电波时在使第二发射/接收单元(32a)发射电波之前等待第一预定时期(Tw)。
2.根据权利要求1所述的车胎状态检测系统，其特征在于，第一预定时期(Tw)是时间Tmax和时间Tr之和，其中，时间Tmax是充电单元(22)存储第一发射/接收单元(23b、24)发射检测信号所用电力而占用的时期，而时间Tr是第一发射/接收单元(23b、24)发射检测信号的时期。
3.根据权利要求1所述的车胎状态检测系统，其特征在于，如果所检测到的来自于别的车辆的电波强度小于预定阈值，那么第二控制器(32b)在使第二发射/接收单元(32a)发射电波之前等待时间Tr，其中，时间Tr是第一发射/接收单元(23b、24)发射检测信号的时期.
4.根据权利要求1所述的车胎状态检测系统，其特征在于，如果第二发射/接收单元(32a)在第二预定时期内一直没有接收到检测信号，那么第二控制器(32b)使第二发射/接收单元(32a)在比第一预定时期(tw)长的时间(Tw+α)内持续发射电波。
5.一种用于车辆的车胎状态检测方式，包括步骤：
从安装在车辆底盘上的接收器(3)向安装在车辆车胎(5a～5d)上的发射器(2)发射电力波作为运行该发射器(2)的电力；
将电波的电力储存在发射器(2)内；
用储存在发射器(2)内的电力从发射器(2)向接收器发射响应波，该响应波的电功率小于该电力波并且表示了发射器(2)所检测到的车胎状态，
其中，发射电波的步骤包括步骤：
检查是否接收器(3)正在从别的车辆接收别的电力波，和
当该检查步骤确认接收器(3)正在接收该别的电力波时，延迟该接收器(3)的电力波发射，使得发射器(2)的响应波的发射是在接收器(3)不受别的电力影响的时候进行发射的。
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