CN201161534Y - 汽车轮胎压力监测系统标定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车轮胎压力监测系统标定仪。它包括两部分，一为轮胎压力传感器，二为诊断标定设备，轮胎传感器包括中央控制模块2、传感器1、射频发射电路和低频接收电路，轮胎传感器连接低频接收电路和中央控制模块2，中央控制模块2连接射频发射电路和传感器1，标定仪器包括单片机、低频发射电路、射频接收电路、人机界面和通信接口组成，单片机连接低频发射电路，轮胎传感器连接射频接收电路，射频接收电路连接单片机，单片机连接人机界面和通信接口。本实用新型可简单的实现轮胎压力监测系统传感器的诊断和标定，适用于任意配置的车型，且不受其它车辆上的轮胎压力监测系统的干扰，也不影响其它车辆。

Description

汽车轮胎压力监测系统标定仪

(一)技术领域

本实用新型涉及汽车轮胎压力监测技术，具体涉及一种汽车轮胎压力监测系统标定仪。

(二)背景技术

目前，汽车轮胎压力监测系统的传感器标定，主要采用以下2种方法：

1.针对使用的车型和标准出厂即一次性设置完成，后期不再更改也无法更改。

2.在系统中加入低频唤醒通道，如图1所示。这种标定方法需要专用的控制模块，需要标定时，由控制模块通过低频唤醒线圈向轮胎传感器发送命令和数据，轮胎传感器收到标定命令后进行相应处理，处理结束后通过射频通道将标定的结果返回给控制模块，由此完成标定任务。

3.将轮胎传感器和控制模块的射频通信方式由单工通信方式(只由传感器向控制模块发送数据)改为双工通信方式。需要标定时，由控制模块将标定数据通过低频通信方送到轮胎传感器，轮胎传感器处理完成后再通过射频通道将结果发送回中控模块。

这些标定方法存在的主要问题为：

1.若通过出厂设置，则难以满足不同车型对轮胎压力监测的要求。

2.需要将标定数据预先输入到控制模块中。其输入方式或通过车辆诊断接口，或设计专门的输入按键和显示界面，这将增加汽车轮胎压力监测系统的设计复杂度和成本。如果采用车载总线方式，还需制定诊断规范和诊断仪开发时设置此项功能。

3.系统中需要安装低频唤醒线圈或将射频通道改为双向通信方式。对于车辆出厂后再安装汽车轮胎压力监测系统的情况，安装低频唤醒线圈难度较大，不易实现。

4.当控制模块向轮胎压力传感器发送标定命令时，可能对附近存放的其它车辆产生影响。导致错误处理和响应。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可简单的实现轮胎压力监测系统传感器的诊断和标定，适用于任意配置的车型，且不受其它车辆上的轮胎压力监测系统的干扰，也不影响其它车辆的汽车轮胎压力监测系统标定仪。

本实用新型的系统标定仪是这样实现的：它包括两部分，一为轮胎压力传感器，二为诊断标定设备，轮胎传感器包括中央控制模块2、传感器1、射频发射电路和低频接收电路，轮胎传感器连接低频接收电路和中央控制模块2，中央控制模块2连接射频发射电路和传感器1，标定仪器包括单片机、低频发射电路、射频接收电路、人机界面和通信接口组成，单片机连接低频发射电路，轮胎传感器连接射频接收电路，射频接收电路连接单片机，单片机连接人机界面和通信接口。

本实用新型的系统标定仪还包括这样一些技术特征：

1、所述的低频接收电路包括电感L1、电阻R1、电容C1组成的并联谐振电路和比较器U1；

2、所述的低频发射电路包括电感L2、电阻R2、电容C2组成串联谐振电路和反向缓冲放大器U2；

3、所述的人机界面采用4x4键盘阵列和点阵式液晶显示器。

本实用新型中单片机采用I/O扫描方式对键盘阵列的状态进行扫描以识别所按下的按键。启动标定过程时，单片机根据车辆型号对应的编码调用数据库的数据用于标定轮胎压力监测数据，内容包括：轮胎压力报警阈值、轮胎温度报警阈值、轮胎传感器电池电压报警阈值以及传感器报警频率、最大报警次数等参数。选中标定数据后，标定仪器自动启动标定通信过程，将选中的标定数据、软件随机码及校验信息通过低频通信方式发送至轮胎传感器。

由图2可见，轮胎传感器和标定仪器之间采用两种方式进行通信，分别是低频磁通信方式(简称低频通信)与射频电磁波通信方式(简称射频通信)，其中低频通信用于标定仪器向轮胎传感器发送标定数据和命令，射频通信用于轮胎传感器向标定仪器发送响应信息。通过两种单向通信方式的合成，形成轮胎传感器与标定仪器的半双工通信。

轮胎传感器和标定仪器之间的通信利用了低频通信的近场效应，用于保证标定仪器发出的标定命令和数据不被其它轮胎模块接收。通过加入软件随机码，为轮胎传感器射频输出附加标识特征，可防止其它轮胎压力监测系统的信号干扰。

在标定仪器中建立了车型信息库。可根据车型，自动标定其轮胎压力监测系统传感器的设定参数。

本实用新型对车辆轮胎压力监测系统进行标定的方法过程如下：

1.通过人机界面将待标定的数据信息输入到标定仪器中；

2.在标定的轮胎附近设置标定仪器；

3.启动标定通信过程；

4.标定仪器通过低频发射电路向轮胎传感器发送标定命令和数据；

5.轮胎传感器收到标定命令和数据后进行数据校验，并将标定结果通过射频发射电路发送给标定仪器；

6.标定仪器收到响应后将其显示在人机界面中，

如果用于车辆下线标定，则下线诊断设备将标定数据由通信接口输入至标定仪器中，标定仪器按照相同的方法对传感器进行标定后通过通信接口将结果返回给下线诊断设备。

本实用新型的有益效果有：

1.不增加额外的低频唤醒线圈，即可实现胎压系统的在线诊断和标定，便于车辆售后安装胎压系统时的参数标定。

2.诊断和标定过程不受其它车辆上的胎压系统干扰，也不对其它车辆的胎压系统产生影响。

3.诊断标定设备小型，可手持，不受环境和地点的限制。

4.标定设备耗电量低，可由电池供电，无需外部供电。

5.根据车型的设计要求，可简单的实现轮胎压力监测系统传感器的诊断和标定。

6.满足主机车生产下线检测和车辆售后对轮胎压力监测系统的诊断和标定要求。

7.无低频唤醒线圈安装和更改通信方式问题，适用于任意配置的车型。

(四)附图说明

图1为通过低频唤醒通道实现轮胎传感器标定系统结构图；

图2为本实用新型系统结构框图；

图3为本实用新型轮胎传感器低频接收电路示意图；

图4为本实用新型诊断仪器框图；

图5为通信层次划分示意图；

图6-图7为信号编码格式示意图，其中图6为报文头的固定编码格式，图7为数据的Manchester编码格式。

图8为轮胎传感器在标定过程中的软件流程图。

图9为标定仪在标定过程中的软件流程图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

结合图1-图2，本实施例包括两部分，一为轮胎压力传感器；二为诊断标定设备。其结构图见图2。轮胎传感器包括中央控制模块2、传感器1、射频发射电路和低频接收电路。轮胎传感器通过低频接收电路收到诊断标定命令时，将其发送至中央控制模块，中央控制模块对命令进行解析，根据命令内容改变内部存储器中变量的值，处理完成后通过射频发射电路将结果发送出去。如果诊断命令为读取轮胎参数，则通过传感器1将当前轮胎的压力、温度、模块电池电压等数值得到后，通过射频电路发射出去。标定仪器包括单片机、低频发射电路、射频接收电路、人机界面和通信接口组成。在进行诊断标定时使用人员通过人机接口或通信接口选择待标定的车型和轮胎位置，单片机组织好标定命令和参数后通过低频发射电路将其发射出去。轮胎传感器给出射频响应，标定仪器通过射频接收电路收到该响应后将其发送给单片机，单片机将其显示在人机界面上或通过通信接口发送出来。

其中，低频接收电路的具体结构见图3，低频发射电路的具体结构见图4。图3中的电感L1、电阻R1和电容C1组合成并联谐振电路，谐振频点为125kHz，图4中的电感L2、电阻R2和电容C2组成串联谐振电路，谐振频点也为125kHz。

本实施例中，标定仪器的原理框图如图4所示，图中人机界面采用4x4键盘阵列U3和点阵式液晶显示器U4实现。单片机U5采用I/O扫描方式对键盘阵列的状态进行扫描以识别所按下的按键。启动标定过程时，单片机根据车辆型号对应的编码调用数据库的数据用于标定轮胎压力监测数据，内容包括：轮胎压力报警阈值、轮胎温度报警阈值、轮胎传感器电池电压报警阈值以及传感器报警频率、最大报警次数等参数。选中标定数据后，标定仪器自动启动标定通信过程，将选中的标定数据、软件随机码及校验信息通过低频通信方式发送至轮胎传感器。

软件随机码用于保证通话会话的可靠性。在实施中，采用16比特长度，由标定设备的系统时间计算得出。轮胎传感器对标定命令进行响应时返回该数据，这样标定仪器就能够通过该数据识别出轮胎传感器响应的有效性。

标定数据量采用校验字长为8比特的Checksum校验和方式，或CRC-16校验方式实现。

轮胎传感器收到标定数据后，首先通过Checksum算法或CRC-16算法对数据的有效性进行检查，如果数据有效，则将标定数据存储在内部存储器中，并通过射频通信接口发送标定成功应答；如果数据无效，则丢弃所收到的数据，并通过射频接口发送标定失败应答。如前文所述，轮胎传感器在进行应带的时候，除了标定状态信息外，数据帧中还包含收到的软件随即码和校验字。

标定仪器发送标定命令之后，准备接收轮胎传感器的标定应答。当收到轮胎传感器通过射频通信发送的应答后，标定仪器首先对数据有效性进行检查，检查的内容包括校验字的检查和软件随机码的检查，如果检查失败则丢弃该帧数据并继续等待应答。在本实施方法中，轮胎传感器接收到标定命令到做出应答的时间不超过100ms，因此标定仪器如果等待达到100ms仍然无法收到有效的应答则认为接收超时，标定失败，完成该次标定过程。标定过程结束后，标定仪器将标定的结果显示在液晶显示器上。

系统中为实现轮胎压力监测系统的标定功能，设计了低频通信和射频通信两种通信方式，其中，射频通信方式采用轮胎压力监测系统正常应用中所采用的射频模块实现，额外增加的只有低频通信部分。

低频通信的发送端采用RLC串行谐振的方式实现，低频通信的接收端采用RLC并行谐振方式感应空间磁场。低频通信的实现分作四层，分别为物理层、链路层、通信层和应用层(如图5所示)。

1.物理层

低频通信采用125kHz的载波频率，即串行RLC发射电路和并行RLC接收电路都应在125kHz谐振。并且为了使低频通信的通信距离限定在一定范围内，保证标定时标定仪器发出的信号不被其他轮胎压力传感器接收到，发射电路应采用比较小的输出功率，通过控制电阻R2的值可以控制输出功率。在进行方案实施时，采用如下电气参数：

表1  实施方案的电气参数

按照表1中所示的参数进行实施，无论是串行谐振发射，还是并行谐振接收电路，谐振点都在125kHz，通过图4中U2输出频率为125kHz、占空比50％的方波信号，即可在空间中形成相同频率的磁场，图5所示的接收端感应到空间磁场后在比较起U1两个输入端形成感应电动式，通过U1后输出高电平。接收线圈L1和发射线圈L2都采用了1维线圈方式，这就要求在通信时两个线圈轴心线尽量平行，夹角不应大于30°。另一较佳的应用实例是接收线圈L2采用2维或3维缠绕方式，这样就避免了通信的方向性，使用更加方便。但是，采用2维或3维线圈也会增加轮胎传感器的尺寸。

2.链路层

通信采用ASK调制，即由有125kHz谐振信号输出和无谐振信号输出分别代表逻辑‘1’和逻辑‘0’。

编码方式采用两种，对于报文头，采用固定编码格式；对于通信数据，采用Manchester编码，即由信号的上升沿表示数据‘1’，下降沿表示数据‘0’(如图6-图7)。

3.通信层

通信层实现数据的成帧管理，数据帧内容包括报文头，数据以及校验字，报文头为固定格式，如图7-1所示。在一个较好的实施方式中，校验可采用Checksum校验和的方式，如果对数据通信可靠性的要求较高，也可采用CRC16校验的实施方式。

在通信层加入软件随机码，每发送一帧数据都随机产生一个16比特长度的随机码并一同发送，轮胎传感器进行射频输出时返回该随即码，这样标定就可以通过其辨别数据的有效性，可防止其它轮胎压力监测系统的信号干扰。随即码的产生可采用诊断仪器的系统时间实现。

4.应用层

应用层数据由软件的不同应用具体定义，在标定系统中，可以由标定的内容定义，其包括：轮胎压力报警阈值、轮胎温度报警阈值、传感器的工作周期，数据帧的发送次数以及软件随即码等等。

Claims (4)

1、一种汽车轮胎压力监测系统标定仪，它包括两部分，一为轮胎压力传感器，二为诊断标定设备，其特征在于轮胎传感器包括中央控制模块(2)、传感器(1)、射频发射电路和低频接收电路，轮胎传感器连接低频接收电路和中央控制模块(2)，中央控制模块(2)连接射频发射电路和传感器(1)，标定仪器包括单片机、低频发射电路、射频接收电路、人机界面和通信接口组成，单片机连接低频发射电路，轮胎传感器连接射频接收电路，射频接收电路连接单片机，单片机连接人机界面和通信接口。

2、根据权利要求1所述的汽车轮胎压力监测系统标定仪，其特征在于所述的低频接收电路包括电感L1、电阻R1、电容C1组成的并联谐振电路和比较器U1。

3、根据权利要求1所述的汽车轮胎压力监测系统标定仪，其特征在于所述的低频发射电路包括电感L2、电阻R2、电容C2组成串联谐振电路和反向缓冲放大器U2。

4、根据权利要求1所述的汽车轮胎压力监测系统标定仪，其特征在于所述的人机界面采用4x4键盘阵列和点阵式液晶显示器。

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