CN203063594U - 一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统，所述系统包括对应每个汽车轮胎所布置的多个胎压监测模块，接收来自每个所述胎压监测模块的胎压信号的射频接收模块、集成有胎压信号处理功能的车身电子控制模块、车身稳定模块、电动助力转向模块，其中所述射频接收模块将所接收的胎压信号传送至所述车身电子控制模块，所述车身电子控制模块响应所述胎压信号而分别与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立通信连接以使所述车身稳定模块和所述电动助力转向模块执行相应的主动安全响应操作。

Description

一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车监控技术领域，更具体地涉及一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统。

背景技术

安全是人们在驾驶过程中最关注的问题，由此衍生的汽车安全监控技术也很繁多。在汽车高速行驶的过程中，爆胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例则高达80%。有鉴于此，在2000年美国国会通过了TREAD法案。回应TREAD法案，美国公路交通安全局(NTHTSA)要求到2007年100%美国市场出售的轻型汽车（以上轻型汽车指重量低于10000磅，约合4536千克，的轿车、卡车、客车等，但不包括同轴端有2个轮胎的汽车）都必须安装轮胎压力检测系统(TPMS)。

TPMS的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并且对轮胎漏气和低气压进行报警，从而确保行车安全。目前，TPMS大体上可以分为直接式和间接式两种。间接式TPMS是通过汽车防锁死刹车系统(ABS)系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别以达到监测胎压的目的。ABS通过轮速传感器来确定车轮是否抱死，从而决定是否启动防抱死系统。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致车速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告。这样的TPMS系统属于事后被动型，存在准确率低，系统设计复杂等诸多缺点。

直接式TPMS是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上，进而在座舱中对各轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警。这样的TPMS属于事前主动防御型，其可以随时测定每个轮胎内部的实际瞬压，很容易确定故障轮胎。

由于在爆胎发生时，车速可能很高，在检测到轮胎异常的情况下，能够将车速快速稳定更为关键。常规的方法例如是由驾驶员踩刹车，但通常会造成方向无法控制，而最终导致车祸。实际上，目前越来越多的汽车已配备有诸如电动助力转向以及电子车身稳定等可以帮助驾驶员在紧急情况下控制行车状态的功能。因此，对于在整车电子架构下能够集成胎压检测、报警以及车辆状态控制功能的系统有很大的需求。

发明内容

为实现上述目的，本实用新型提供了一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统，该系统包括对应每个汽车轮胎所布置的多个胎压监测模块，接收来自每个所述胎压监测模块的胎压信号的射频接收模块、车身电子控制模块、集成有胎压信号处理功能的车身稳定模块、电动助力转向模块，其中所述射频接收模块将所接收的胎压信号传送至所述车身电子控制模块，所述车身电子控制模块响应所述胎压信号而分别与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立通信连接以使所述车身稳定模块和所述电动助力转向模块执行相应的主动安全响应操作。

在本实用新型的一个实施例中，所述车身电子控制模块经由外部的高速控制器局域网络(CAN)总线分别与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立广播式通信连接。

在本实用新型的另一个实施例中，所述车身电子控制模块与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元集成在单一芯片内，并且所述车身电子控制模块经由芯片内部的高速通讯总线分别与所述车身电子控制模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立并行通信连接。

在本实用新型的一些实现中，所述射频接收模块通过信号连接线与所述车身电子控制模块连接。

在本实用新型的一些实现中，所述车身稳定模块包括制动防抱死ABS和防侧滑ASR模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述系统还包括仪表板总成，并且所述车身电子控制模块经由外部的低速控制器局域网络(CAN)总线向所述仪表板总成传送胎压数据以及与所述主动安全响应操作相关的信息以进行显示和报警。

在本实用新型的一些实施例中，所述系统还包括与所述仪表板总成连接的在线诊断连接口(ALDL)，以及与所述在线诊断连接口远程通信以在汽车处于静态测试状态时启动所述胎压监测模块的胎压手动学习工具。

本实用新型所提供的汽车轮胎压力检测及报警控制系统能够实现对压力过低、压力过高、漏气等轮胎异常情况进行及时的报警，同时高效迅速地进行主动安全防御控制，大大提高了车辆的安全性。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述。

图1是根据本实用新型的第一实施例的汽车轮胎压力检测及报警控制系统的示意图。

图2是根据本实用新型的第二实施例的汽车轮胎压力检测及报警控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本实用新型。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员最佳地理解本实用新型的原理，其不一定按比例绘制。

图1是根据本实用新型的第一实施例的汽车轮胎压力检测及报警控制系统的示意图，其中参考标号2、4、6、8分别表示汽车的左前轮轮胎总成、右前轮轮胎总成、右后轮轮胎总成、左后轮轮胎总成，而参考标号1、3、5、7分别表示对应地集成在各个轮胎总成中的胎压监测模块。举例来说，胎压监测模块可以由无源胎压传感器和相应的控制微处理器构成。参考标号9表示射频接收模块，该射频接收模块可以接收来自每个胎压检测模块1、3、5、7的胎压信号。在本实用新型的一些实现中，射频接收模块可以主要包括通信范围覆盖每个胎压监测模块的天线，而胎压监测模块可以被实现为胎压传感器。

在使用中，胎压监测模块1、3、5、7可以通过直接测量轮胎内的压力、温度以及轮胎运动时的加速度，并且通过加速度和温度参数对动态情况下的压力值进行修正。进而，可以将修正后的压力以固定格式构成数据帧的一个字段，该数据帧与轮胎的识别码等信息以数据包的形式通过固定频率发送到射频接收模块9。在图1所示的实施例中，无线信号可以采用315 MHz的通信频率。

参考标号12表示车身电子控制模块(BCM: Body Control Module)。射频接收模块9可以例如通过信号连接线10与车身电子控制模块12连接以向其传递接收自各个胎压监测模块1、3、5、7的胎压信号，并且根据本实用新型所提供的系统在该车身电子控制模块12中集成有胎压信号处理功能。由此，车身电子控制模块12进而可以对有效的胎压信号进行处理，例如进行信息过滤、逻辑运算以及胎压状态参数的阈值判断等等。根据从胎压信号中提取的、显示汽车轮胎状况异常的信息，车身电子控制模块12将进行报警，同时将相应的信息传递给车身稳定模块、电动助力转向模块以使车辆能够执行相应的主动安全响应操作。

一般地，车身电子控制模块12是车辆中用于在各类电子设备之间起通信网关作用的单元。随着电控单元在汽车中的应用越来越多，各电子设备模块间的数据通信变得越来越多，典型地可以通过车身电子控制模块对这些分立的电子设备模块控制进行集中式的协调管理。在这些电子化模块中，车身稳定模块(ESP: Electronic Stability Program)和电动助力转向模块(EPS: Electronic Power Steer)是车辆上所配备的最重要的主动安全防御单元。

ESP车身稳定模块实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。由此，当汽车轮胎压力出现异常时，车身稳定模块可以对每个轮胎进行单独控制，同时主动降低引擎的输出，从而维持车身的稳定。更有利的是车身稳定模块包括诸如制动防抱死ABS和防侧滑ASR单元以在突发的危险情况下更好地保证驾驶者的人身安全。

EPS电动助力转向模块在工作时一般地基于驾驶者施加在方向盘上的操纵力矩以及车辆当前的行驶速度来计算理想的目标助力力矩，并且将该目标助力力矩信号转化为电机的电流指令。进而，电机产生的助力力矩与驾驶者的操纵力矩一起克服转向阻力矩，从而实现车辆的最终转向。在汽车轮胎状况异常的情况下，这也提供了一种有效的主动安全防御方式。

在图1所示的实施例中，车身稳定模块ESP和电动助力转向模块EPS均分立地实现在车辆的相应位置上，并且在这两个模块中分别设置有相应的控制单元ECU(未在图中示出)。然而，车身电子控制模块12可以作为整车电气架构的控制中心而与ESP模块和EPS模块的控制单元以各种方式建立通信连接。为了使车身稳定模块和电动助力转向模块在汽车轮胎压力被检测出异常的情况下发挥主动安全防御的作用，车身电子控制模块12可以被设置为经由外部的高速控制器局域网络(CAN)总线分别与这两个模块的控制单元建立广播式通信连接，其中高速CAN总线的速率可以大约为500 Kbit/s。通过这样的通信连接，车身电子控制模块12可以向ESP和EPS模块的控制单元传递从胎压信号中所提取的有效的轮胎状况信息以供这些模块的控制单元制定主动安全防御策略，并且进而使得这些模块执行相应的动作。相应的控制单元还可以通过高速CAN总线向车身电子控制模块12提供反馈，诸如提供与主动安全响应操作相关的信息。

进一步地，本实用新型所提供的汽车轮胎压力检测及报警控制系统还可以包括仪表板总成，如图1中的13所示。在图1的实施例中，车身电子控制模块12经由外部的低速控制器局域网络(CAN)总线11向仪表板总成13传送胎压数据以及与主动安全响应操作相关的信息，其中低速CAN总线的传输速率大约为125 Kbit/s。由此，仪表板总成可以就胎压异常状况向驾驶者报警，同时向其显示胎压状况以及车辆行驶状况。

在图1的实施例中还示出了还包括与仪表板总成13连接的在线诊断连接口(ALDL)14以及与ALDL接口远程通信的胎压手动学习工具15。该配置可以有助于在汽车处于静态测试状态时启动胎压监测模块以在车辆出厂或后期检修保养过程中来检查轮胎状况。

图2是根据本实用新型的第二实施例的汽车轮胎压力检测及报警控制系统的示意图。与图1的实施例相似，图2中的2、4、6、8分别表示汽车的左前轮轮胎总成、右前轮轮胎总成、右后轮轮胎总成、左后轮轮胎总成，而1、3、5、7分别表示对应地集成在各个轮胎总成中的胎压监测模块。同样地，参考标号9表示射频接收模块，该射频接收模块可以接收来自每个胎压检测模块1、3、5、7的胎压信号。在图2所示的实施例中，无线信号可以采用433 MHz的通信频率。

类似地，参考标号12表示车身电子控制模块(BCM: Body Control Module)。射频接收模块9可以例如通过信号连接线10与车身电子控制模块12连接以向其传递接收自各个胎压监测模块1、3、5、7的胎压信号，并且根据本实用新型所提供的系统在该车身电子控制模块12中集成有胎压信号处理功能。由此，车身电子控制模块12进而可以对有效的胎压信号进行处理，例如进行信息过滤、逻辑运算以及胎压状态参数的阈值判断等等。根据从胎压信号中提取的、显示汽车轮胎状况异常的信息，车身电子控制模块12将进行报警，同时将相应的信息传递给车身稳定模块、电动助力转向模块以使车辆能够执行相应的主动安全响应操作。另外，车身电子控制模块12还具备对车辆中各电子设备模块间的数据通信进行集中式管理的功能，其中包括车身稳定模块(ESP: Electronic Stability Program)和电动助力转向模块(EPS: Electronic Power Steer)。

与图1所示的实施例不同的是，在图2的实施例中车身电子控制模块12与车身稳定模块ESP的控制单元和电动助力转向模块EPS的控制单元集成在单一芯片内。由此，车身电子控制模块能够经由芯片内部的高速通讯总线分别与车身电子控制模块的控制单元和电动助力转向模块的控制单元建立并行通信连接，从而可以高达100 Mbit/s的速率向ESP和EPS模块的控制单元传递从胎压信号中所提取的有效的轮胎状况信息以供这些模块的控制单元制定主动安全防御策略，并且进而使得这些模块执行相应的动作。相应的控制单元同样可以高速率并且无冲突地向车身电子控制模块12提供反馈，诸如提供与主动安全响应操作相关的信息。

类似地，图2中的参考标号13表示仪表板总成、14表示在线诊断连接口(ALDL)、15表示胎压手动学习工具。为简明起见，这里不再对这些部分进行赘述。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本实用新型，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。

Claims (1)

1.一种汽车轮胎压力检测及报警控制系统，其特征在于，所述系统包括对应每个汽车轮胎所布置的多个胎压监测模块，接收来自每个所述胎压监测模块的胎压信号的射频接收模块、集成有胎压信号处理功能的车身电子控制模块、车身稳定模块、电动助力转向模块，其中所述射频接收模块将所接收的胎压信号传送至所述车身电子控制模块，所述车身电子控制模块响应所述胎压信号而分别与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立通信连接以使所述车身稳定模块和所述电动助力转向模块执行相应的主动安全响应操作。

2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车身电子控制模块经由外部的高速控制器局域网络总线分别与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立广播式通信连接。

3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车身电子控制模块与所述车身稳定模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元集成在单一芯片内，并且所述车身电子控制模块经由芯片内部的高速通讯总线分别与所述车身电子控制模块的控制单元和所述电动助力转向模块的控制单元建立并行通信连接。

4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频接收模块通过信号连接线与所述车身电子控制模块连接。

5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车身稳定模块包括制动防抱死ABS和防侧滑ASR模块。

6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括仪表板总成，并且所述车身电子控制模块经由外部的低速控制器局域网络总线向所述仪表板总成传送胎压数据以及与所述主动安全响应操作相关的信息以进行显示和报警。

7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述仪表板总成连接的在线诊断连接口，以及与所述在线诊断连接口远程通信以在汽车处于静态测试状态时启动所述胎压监测模块的胎压手动学习工具。

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