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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemeinen fahrzeugbasierte drahtlose
Kommunikationssysteme und betrifft insbesondere ein Relaisantennenelement
zur Verwendung mit einem fahrzeugbasierten drahtlosen Kommunikationssystem,
wie beispielsweise einem Reifendruck-Überwachungssystem.
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Reifendruck-Überwachungssysteme
(TPMS von tire pressure monitoring systems) für Fahrzeuge sind in der Technik
bekannt. Ein TPMS sorg für
eine konstante Überwachung
von Reifenfüllniveaus
in allen vier Reifen eines Fahrzeugs, und ein typisches TPMS stellt
dem Fahrer die Reifenfülldaten
zur Verfügung.
Eine Sensor-/Sendereinheit, die an jeder Felge montiert ist, überträgt periodisch
ein Signal, das Reifendruckinformationen mit einer spezifischen
Frequenz zu einem Empfänger übermittelt,
der anderswo an dem Fahrzeug montiert ist. Die Sensor-/Sendereinheit
ist eine Kombination eines Luftdrucksensors und eines Hochfrequenzsenders
(HF-Senders), der
Daten auf eine Weise codiert, die für eine HF-Übertragung geeignet ist. Der
Empfänger,
der üblicherweise
in dem Fahrgastraum angeordnet ist, kann in einem im Armaturenbrett
eingebauten (in-dash) TPMS-Prozessor integriert (oder mit diesem
verbunden) sein, der den Fahrer warnt, wenn der Reifendruck zu niedrig
ist. Herkömmliche TPMS-Systeme sind in der
US 6,507,276 , der
US 6,535,116 , der
US 6,581,449 und der
US 6,400,263 offenbart.
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Bei
einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug gibt es aufgrund der Metallzusammensetzung
des Fahrgestellrahmens, wenn überhaupt,
wenige direkte HF-Signalwege zwischen den Sensor/Sendern und dem
TPMS-Empfänger.
Ferner sind die Sensor/Sender und der Empfänger typischerweise in nächster Nähe zu leitenden
Metallabschnitten des Fahrzeugs montiert. Folglich bewirkt die Karosserie des
Fahrzeugs eine Streuung des elektromagnetischen Felds, die den Signalstärkebetriebsbereich des
TPMS nachteilig beeinflussen kann, was zu einer unerwünschten
starken Abschwächung
(Fading) der Kommunikationsverbindung zwischen den Sensor/Sendern
und dem Empfänger
führt.
Leider ist eine Erhöhung
der HF-Übertragungsleistung
der TPMS-Signale keine praktische Lösung, da die maximale Übertragungsleistung
durch strenge gesetzliche Regelungen beschränkt ist. Ein Versetzen des TPMS-Empfängers, um
die Stärke
des empfangenen Signals zu erhöhen,
ist aufgrund des Vorhandenseins komplexer Kabelbäume in modernen Fahrzeugen
auch keine praktische Lösung.
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Demgemäß ist es
erwünscht,
ein TPMS mit einem im Vergleich zu herkömmlichen TPMS verbesserten
dynamischen Bereich zu haben. Zusätzlich ist es erwünscht, ein
fahrzeugeigenes drahtloses Kommunikationssystem für Fahrzeuganwendungen
zu haben, bei dem Drahtlossignalverluste zwischen dem HF-Sender
und dem HF-Empfänger
reduziert sind. Ferner werden andere erwünschte Merkmale und Eigenschaften
der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten
Ansprüchen
zusammen mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorangehenden technischen
Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
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Ein
HF-Kommunikationssystem, wie hierin beschrieben, wie beispielsweise
ein TPMS, umfasst ein passives HF-Relaiselement, das den nachteiligen Effekt
einer Feldstreuung reduziert, der durch die leitende Metallkarosse rie
des Fahrzeugs verursacht werden kann. Bei solchen Systemen können HF-Relaiselemente
verwendet werden, um den Signalwegverlust zwischen dem HF-Sender/den
HF-Sendern oder den Drahtlossensoren und dem HF-Empfänger zu
reduzieren, was zu einer verbesserten Leistung und einer erhöhten Batterielebensdauer
der Drahtlossensoren führt.
Die obigen und andere Aspekte der Erfindung können auf eine Weise durch ein
fahrzeugeigenes TPMS für
ein Fahrzeug ausgeführt
werden. Das TPMS umfasst einen an einem Rad montierten Reifendrucksensor/Sender,
der ausgebildet ist, um ein HF-Signal auszusenden, welches Reifendruckinformationen übermittelt,
wobei das HF-Signal für
eine durch das Fahrzeug verursachte Streuung des elektromagnetischen
Felds anfällig
ist, und ein fahrzeugeigenes HF-Relaiselement, das in der Nähe des an
einem Rad montierten Reifendrucksensors/Senders angeordnet ist,
wobei das fahrzeugeigene HF-Relaiselement ausgebildet ist, um den
Signalstärkeverlust
des HF-Signals zu reduzieren.
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Die
Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnung
beschrieben, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen.
Es zeigen:
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1 eine
Phantomseitenansicht eines Fahrzeugs mit einem TPMS, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist;
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2 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem TPMS, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist;
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3 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem TPMS, das gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs mit einem
HF-Relaiselement, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist; und
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs mit einem
HF-Relaiselement, das gemäß einer
anderen beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist.
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Die
folgende ausführliche
Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt
in keiner Weise, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen
der Erfindung zu beschränken.
Ferner besteht keine Absicht, durch irgendeine beschriebene oder
implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen
Gebiet und Hintergrund, der vorangegangenen Kurzzusammenfassung
oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
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Die
Erfindung kann hierin in Bezug auf funktionale und/oder logische
Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein.
Es sei angemerkt, dass solche Blockkomponenten durch jede Anzahl
von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert
sein können,
die ausgebildet sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise
kann eine Ausführungsform
der Erfindung verschiedene integrierte Schaltkreiskomponenten, z.B.
Speicherelemente, Elemente für
eine digitale Signalverarbeitung, Logikelemente, Nachschlagetabel len
oder dergleichen, einsetzen, die eine Vielzahl von Funktionen unter
der Steuerung von einem oder mehreren Mikroprozessoren oder anderen
Steuereinrichtungen ausführen können. Zusätzlich werden
Fachleute erkennen, dass die vorliegende Erfindung in Verbindung
mit einer beliebigen Anzahl von Protokollen für eine drahtlose Datenübertragung,
HF-Kommunikationssystemen
und fahrzeugeigenen Fahrzeugsystemen ausgeführt werden kann und dass die
hierin beschriebenen TPMS-Systeme lediglich beispielhafte Anwendungen
der Erfindung sind.
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Der
Kürze halber
kann es sein, dass herkömmliche
Techniken, die mit einer Reifendrucküberwachung, einer Signalverarbeitung,
einer HF-Datenübertragung,
einem HF-Antennenentwurf und anderen funktionalen Aspekten der Systeme
(und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) in Beziehung
stehen, hierin nicht ausführlich
beschrieben sind. Ferner sollen die Verbindungslinien, die in den verschiedenen
hierin enthaltenen Figuren gezeigt sind, beispielhafte funktionale
Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen
Elementen darstellen. Es sei angemerkt, dass bei einer praktischen
Ausführungsform
viele alternative oder zusätzliche
funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden
sein können.
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Die
folgende Beschreibung kann sich darauf beziehen, dass Elemente oder
Merkmale miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. Wie hierin verwendet,
bedeutet "verbunden", wenn es nicht ausdrücklich anders
dargestellt ist, dass ein Element/Merkmal direkt und nicht notwendigerweise mechanisch
mit einem anderen Element/Merkmal verbunden ist (oder direkt mit
einem anderen Element/Merkmal kommuniziert). Ähnlich bedeutet "gekoppelt", wenn es nicht ausdrücklich anders
dargestellt ist, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt und
nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Merkmal
verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal
kommuniziert). Somit können,
obwohl es sein kann, dass die Figuren bestimmte beispielhafte Anordnungen
von Elementen zeigen, zusätzliche
Zwischenelemente, -einrichtungen, -merkmale oder -komponenten bei
einer tatsächlichen
Ausführungsform
vorhanden sein (unter der Annahme, dass die Funktionalität der Systeme
nicht nachteilig beeinflusst wird).
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Die
hierin beschriebene Erfindung kann in Verbindung mit einer Anzahl
von fahrzeugeigenen Fahrzeug-HF-Kommunikationssystemen ausgeführt sein,
die auf einer Drahtlossignalübertragung
zwischen mindestens einem HF-Sender und mindestens einem HF-Empfänger beruhen.
Solch eine HF-Verbindung
kann ohne Beschränkung
umfassen: ein TPMS, ein Audiosystem, ein Videosystem, ein Computersystem,
ein Sicherheitssystem, ein Funkschließsystem (remote keyless entry),
ein globales Positionsbestimmungssystem, ein Navigationssystem,
ein Mobiltelefonsystem oder dergleichen. Die folgende Beschreibung
eines beispielhaften TPMS-Systems soll auf keine Weise den Schutzumfang
oder die Anwendbarkeit der Erfindung beschränken. Ferner kann das HF-Kommunikationssystem
in Abhängigkeit
von der Anwendung verschiedene drahtlose/HF-Kommunikationstechniken, Protokolle
und Methodiken verwenden, die derzeit bekannt sein können oder
in der Zukunft entwickelt werden können. Zum Beispiel kann das
HF-Kommunkationssystem ohne Beschränkung jede oder jedes der folgenden
Techniken, Protokolle und Methodiken verwenden: Bluetooth, IEEE
802.11 (jede Abwandlung hiervon), allgemeiner paketorientierter Funkdienst
(GPRS von general packet radio service), drahtloses USB, IEEE 802.15.4
(ZigBee), Puls-Code-Modulation (PCM), Pulsweitenmodulation (PWM), Pulspositionsmodulation
(PPM), Quadratamplitudenmodulation (QAM) oder dergleichen, und jede
praktische Kombination aus diesen.
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1 ist
eine Phantomseitenansicht eines Fahrzeugs 100 mit einem
fahrzeugeigenen TPMS, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist. Das Fahrzeug 100 umfasst allgemein
eine TPMS-Einheit 102, die mit mindestens einem HF-Sender
kommunizieren kann. Obwohl dies in 1 nicht
gezeigt ist, umfasst die TPMS-Einheit 102 vorzugsweise
mindestens einen HF-Empfänger
und einen Prozessor. Die TPMS-Einheit 102 kann auch eine
geeignet ausgebildete Benutzerschnittstelle umfassen oder mit dieser
kommunizieren, wie beispielsweise ein Anzeigeelement, die es ermöglicht,
dass die TPMS-Einheit 102 dem Fahrer des Fahrzeugs 100 Reifendruckinformationen übermittelt.
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Bei
diesem Beispiel wird für
jeden Reifen ein separater und unabhängiger HF-Sender verwendet, und
jeder HF-Sender ist als ein an einem Rad montierter TPMS-Sensor/Sender
realisiert (gekennzeichnet durch die Bezugszeichen 104 und 106).
In 1 sind die anderen beiden TPMS-Sensor/Sender in der Ansicht verdeckt.
Jeder TPMS-Sensor/Sender 104/106 ist geeignet
ausgebildet, um ein HF-Signal auszusenden, das für den HF-Empfänger in
der TPMS-Einheit 102 bestimmt ist. Somit kann, obwohl dies
nicht in 1 gezeigt ist, jeder TPMS-Sensor/Sender
eine geeignet entworfene Übertragungsantenne
umfassen, die mit dem Ventilschaft für den jeweiligen Reifen realisiert
sein kann. Jeder TPMS-Sensor/Sender 104/106 misst
in der Praxis den Reifeninnendruck für sein zugehöriges Rad
und erzeugt ein HF-Signal, das auf eine herkömmliche Weise Reifendruckinformationen übermittelt. 1 zeigt
die HF-Energie,
die durch den TPMS-Sensor/Sender 104 ausgestrahlt wird,
mit dem Bezugszeichen 108, und die HF-Energie, die durch
den TPMS-Sensor/Sender 106 ausgestrahlt
wird, mit dem Bezugszeichen 110.
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Der
HF-Empfänger
der TPMS-Einheit 102 ist ausgebildet, um die HF-Signale zu empfangen,
die durch die TPMS-Sensor/Sender ausgestrahlt werden. Somit umfasst
die TPMS-Einheit 102, obwohl dies in 1 nicht
gezeigt ist, eine geeignet entworfene Empfängerantenne, die als eine einfache
gedruckte Monopol-HF-Antenne realisiert sein kann, welche auf einer
Leiterplatte angeordnet ist. Bei der hierin beschriebenen beispielhaften
Ausführungsform
werden die empfangenen HF-Signale einer Verarbeitung durch das TPMS
unterzogen, das ein Beispiel eines geeigneten fahrzeugeigenen Fahrzeugsystems
ist. Bei bevorzugten praktischen Ausführungsformen kann die TPMS-Einheit 100 (und
insbesondere der HF-Empfänger)
einen herkömmlichen Entwurf
und Betrieb aufweisen, und eine herkömmliche TPMS-Einheit braucht
nicht abgewandelt oder angepasst zu werden, um das hierin beschriebene HF-Relaiselement
zu unterstützen.
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Die
HF-Signale, die durch die TPMS-Sensor/Sender 104/106 übertragen
werden, sind für
eine Streuung des elektromagnetischen Felds anfällig, die durch das Fahrzeug 100 verursacht
wird. Insbesondere wird solch eine Streuung durch die leitenden Metallkarosseriebleche,
die leitenden Fahrgestellteile und andere Merkmale des Fahrzeugs 100 verursacht,
die das Strahlungsmuster und die Feldstärke, die zu den HF-Signalen
gehören,
nachteilig verändern.
Bei herkömmlichen
TPMS kann solch eine Streuung zu einem Signalstärkeverlust der HF-Signale führen, und
der Umfang des Signalverlusts kann von einem TPMS-Sensor/Sender
zu einem anderen in Abhängigkeit
von ihrem Ort in dem Fahrzeug schwanken. Eine Schwankung der Stärke des
empfangenen Signals ist bei praktischen Anwendungen unerwünscht, da
ein HF-Empfänger
mit einem hohen dynamischen Bereich (und einer dementsprechend erhöhten Komplexität und dementsprechend
erhöhten
Kosten) notwendig ist, um solch eine Schwankung zu tolerieren.
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Um
den Streuungseffekt zu berücksichtigen, kann
das Fahrzeug 100 ein oder mehrere HF-Relaiselemente umfassen,
die in der Nähe
von einem oder mehreren TPMS-Sensor/Sendern angeordnet sind. Wie
es nachstehend ausführlicher
beschrieben ist, ist ein durch das TPMS-System eingesetztes Relaiselement
vorzugsweise eine passive Einrichtung, eine passive Komponente oder
ein passives Merkmal, wie zum Beispiel eine passive HF-Antenne,
ein Resonanzschlitz oder dergleichen. Jedes HF-Relaiselement ist
in geeigneter Weise ausgebildet, um die durch die TPMS-Sensor/Sender erzeugten
HF-Signale an die TPMS-Einheit 102 weiterzuleiten. Somit ist
der HF-Empfänger
der TPMS-Einheit 100 auch ausgebildet, um die weitergeleiteten
HF-Signale zu empfangen, die durch die HF-Relaiselemente geliefert werden. In
der Praxis reduziert ein HF-Relaiselement einen Signalstärkeverlust
des HF-Signals durch "Umleiten" der HF-Energie,
weg von den leitenden Teilen des Fahrzeugs 100. Diese Umleitung
erhöht die
Leistung der empfangenen HF-Signale durch Wiederauffangen von HF-Energie,
die andernfalls in dem leitenden Rahmen des Fahrzeugs 100 verloren gehen
würde.
Somit führen
die HF-Relaiselemente zu zuverlässigeren
drahtlosen Kommunikationsverbindungen zwischen den TPMS-Sensor/Sendern und
dem HF-Empfänger,
während
der dynamische Bereich der empfangenen Signale verringert wird.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 mit einem
TPMS, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist. Bestimmte Merkmale und Komponenten
des TPMS-Systems
des Fahrzeugs 200 sind identisch, ähnlich oder äquivalent
zu Merkmalen und Komponenten des TPMS-Systems des Fahrzeugs 100,
und solche gemeinsamen Merkmale und Komponenten werden in Verbindung
mit dem Fahrzeug 200 nicht redundant beschrieben. Kurz
gesagt umfasst das Fahrzeug 200 eine TPMS-Einheit 202, TPMS-Sensor/Sender
(durch die Bezugszeichen 204, 206, 208 und 210 bezeichnet)
und ein HF-Relaiselement 212.
Die TPMS-Einheit 202 umfasst einen TPMS-Empfänger 214,
der mit einem TPMS-Prozessor 216 gekoppelt ist.
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Der
TPMS-Prozessor 216 ist ausgebildet, um Reifendruckinformationen
zu verarbeiten, die in den HF-Signalen, die durch den TPMS-Empfänger 214 empfangen
werden, übermittelt
werden. In der Praxis kann der TPMS-Prozessor 216 als ein Universalprozessor,
ein Speicher mit adressierbarem Inhalt, ein digitaler Signalprozessor,
ein anwendungsspezifischer Schaltkreis, eine feldprogrammierbare
Gatteranordnung, jede geeignete programmierbare Logikeinrichtung,
eine diskrete Gatter- oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten
oder jede Kombination aus diesen, die entworfen ist, um die hierin beschriebenen
Funktionen auszuführen,
realisiert sein oder mit diesem oder dieser ausgeführt werden. Ein
Prozessor kann als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller
oder eine Zustandsmaschine realisiert sein. Ein Prozessor kann auch
als eine Kombination von Recheneinrichtungen, wie beispielsweise
eine Kombination eines digitalen Signalprozessors und eines Mikroprozessors,
mehreren Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren
in Verbindung mit einem digitalen Signalprozessorkern oder jeder
anderen solchen Ausgestaltung realisiert sein.
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2 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform
dar, bei der ein einzelnes HF-Relaiselement mehr als einen TPMS-Sensor/Sender
unterstützt. Diesbezüglich ist
das HF-Relaiselement 212 ausgebildet, um HF-Signale weiterzuleiten,
die durch den TPMS-Sensor/Sender 206 zu dem TPMS-Empfänger 214 übertragen
werden, und um HF-Signale weiterzuleiten, die durch den TPMS-Sensor/Sender 210 zu
dem TPMS-Empfänger 214 übertragen
werden. Wie hierin verwendet, werden Signale, die durch ein HF-Relaiselement weitergeleitet, übertragen
oder erzeugt werden, als "weitergeleitete
HF-Signale" oder "weitergeleitete Drahtlossignale" bezeichnet. Solche weitergeleiteten
HF-Signale sind in 2 mit dem Bezugszeichen 218 bezeichnet.
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Die
in 2 gezeigte Ausgestaltung kann geeignet sein, wenn
die TPMS-Einheit 202 in
nächster
Nähe zu
den TPMS-Sensor/Sendern 204/208 angeordnet ist,
so dass die HF-Signale, die durch die TPMS-Sensor/Sender 204/208 ausgestrahlt
werden, nicht durch die Streuung des elektromagnetischen Felds abgeschwächt werden,
die durch das Fahrzeug 200 verursacht wird. In Abhängigkeit
von der bestimmten Anwendung, der Topologie des Fahrzeugs 200 und
der relativen Anordnung der TPMS-Komponenten kann es möglich sein,
dass das HF-Relaiselement 212 mehr als zwei TPMS-Sensor/Sender
unterstützt.
In der Praxis ist solch eine Ausgestaltung erwünscht, um die Einsatzkosten
des TPMS zu reduzieren.
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 300 mit einem
TPMS, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist. Bestimmte Merkmale und Komponenten
des TPMS des Fahrzeugs 300 sind identisch, ähnlich oder äquivalent
zu Merkmalen und Komponenten des TPMS des Fahrzeugs 100 und/oder
des TPMS des Fahrzeugs 200, und solche gemeinsamen Merkmale
und Komponenten werden in Verbindung mit dem Fahrzeug 300 nicht
redundant beschrieben. Kurz gesagt umfasst das Fahrzeug 300 eine TPMS-Einheit 302,
TPMS-Sensor/Sender (durch die Bezugszeichen 304, 306, 308 und 310 bezeichnet), und
HF-Relaiselemente (durch die Bezugszeichen 312, 314, 316 und 318 bezeichnet).
Die TPMS-Einheit 302 umfasst einen TPMS-Empfänger 320,
der mit einem TPMS-Prozessor 322 gekoppelt ist.
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3 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform
dar, bei der jeder TPMS-Sensor/Sender
ein entsprechendes HF-Relaiselement aufweist. Somit unterstützt jedes
HF-Relaiselement primär
nur einen TPMS-Sensor/Sender, der in nächster Nähe zu seinem entsprechenden
HF-Relaiselement angeordnet ist (bei einer praktischen Ausführungsform
könnte
ein gegebenes HF-Relaiselement natürlich die HF-Energie beeinflussen,
die von jeder Anzahl von TPMS-Sensor/Sendern übertragen wird, einschließlich jenen,
die an den anderen Rädern
angeordnet sind). Diesbezüglich
entspricht das HF-Relaiselement 312 dem TPMS-Sensor/Sender 304,
das HF-Relaiselement 314 entspricht dem TPMS-Sensor/Sender 306,
das HF-Relaiselement 316 entspricht dem TPMS-Sensor/Sender 308 und
das HF-Relaiselement 318 entspricht
dem TPMS-Sensor/Sender 310. Im Betrieb ist jedes HF-Relaiselement,
das in 3 gezeigt, in geeigneter Weise ausgebildet, um
HF-Signale weiterzuleiten, die durch seinen jeweiligen TPMS-Sensor/Sender zu
dem TPMS-Empfänger 320 übertragen
werden.
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Die
Ausgestaltung, die in 3 gezeigt ist, kann geeignet
sein, um sicherzustellen, dass die TPMS-Einheit 302 für sie bestimmte
HF-Signale auf eine zuverlässige
Weise empfängt,
und um den dynamischen Bereich der HF-Signale zu reduzieren, die
durch den TPMS-Empfänger 320 empfangen werden.
Somit kann das TPMS des Fahrzeugs 300 speziell kundenspezifisch
angepasst werden und gemäß der Topologie
und Ausgestaltung des Fahrzeugs 300 abgestimmt werden.
Zum Beispiel brauchen HF-Relaiselemente, die sich in nächster Nähe des TPMS-Empfängers 320 befinden
(zum Beispiel die HF-Relaiselemente 312/316) nicht
so genau abgestimmt zu werden wie andere HF-Relaiselemente (zum
Beispiel die HF-Relaiselemente 314/318).
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Ein
praktisches fahrzeugeigenes HF-Kommunikationssystem braucht nicht
auf die Weise ausgestaltet zu sein, die in 2 oder 3 gezeigt
ist. In der Tat ermöglicht
die flexible Natur der Erfindung eine kundenspezifische Anpassung
eines HF-Kommunikationssystems, um die Bedürfnisse des bestimmten Fahrzeugs
und/oder der bestimmten Anwendung zufrieden zu stellen.
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Wie
oben erwähnt,
kann das HF-Relaiselement eine passive Komponente sein. Mit anderen Worten
braucht das HF-Relaiselement nicht mit Energie versorgt zu werden,
und es braucht für
einen Betrieb nicht auf die Fahrzeugenergiezufuhr angewiesen zu
sein. In der Praxis wird das HF-Relaiselement gemäß der Nennfrequenz
der HF-Signale abgestimmt. Zum Beispiel verwenden herkömmliche TPMS
derzeit eine Betriebsmittenfrequenz von 315 MHz (in den Vereinigten
Staaten) oder 433,92 MHz (in Europa), und das HF-Relaiselement wird
geeignet entworfen, um bei der gewünschten Mittenfrequenz mitzuschwingen
und somit ein effizientes Weiterleiten der HF-Signale zu vereinfachen.
Zusätzlich
kann das HF-Relaiselement gemäß HF-Eigenschaften, elektromagnetischen
Eigenschaften und/oder anderen Eigenschaften des Fahrzeugs, in dem
das TPMS eingesetzt wird, abgestimmt werden. Zum Beispiel kann das
HF-Relaiselement ausgebildet sein, um die Geometrie des Fahrzeugs,
die Zusammensetzung des Fahrzeugs, die relativen Orte der TPMS-Sensor/Sender
und des TPMS-Empfängers oder
dergleichen zu ermöglichen.
Somit wird, nicht wie bei herkömmlichen
TPMS, bei dem Entwurf das Fahrzeug selbst betrachtet, um eine zuverlässige Kommunikationsverbindung
zwischen den TPMS-Sensor/Sendern
und dem TPMS-Empfänger
herzustellen. Ferner kann das HF-Relaiselement entsprechend dem Entwurf
und der Ausgestaltung der TPMS-Sensor/Sender, dem Entwurf und der
Ausgestaltung des TPMS-Empfängers und/oder
anderen Betriebseigenschaften oder Parametern des TPMS abgestimmt sein.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs 400 mit
einem HF-Relaiselement, das gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt
ist. 4 zeigt auch einen an einem Rad montierten TPMS-Sensor/Sender 402,
der zu dem HF-Relaiselement gehört.
Bei dieser Ausführungsform
umfasst das HF-Relaiselement einen Resonanzschlitz 404,
der auf eine gewünschte
Betriebsfrequenz des TPMS abgestimmt ist (zum Beispiel auf die Nennresonanzfrequenz
des HF-Signals,
das durch den TPMS-Sensor/Sender 402 erzeugt wird). Der
Resonanzschlitz 404 kann in jedem leitenden Aufbau wie
beispielsweise einem leitenden Metallblech des Fahrzeugs 400 ausgebildet
sein. Zum Beispiel kann der Resonanzschlitz 404 in einem
Kotflügel
oder einem Radkasten 406 des Fahrzeugs 400 ausgebildet
sein, wie es in 4 gezeigt ist.
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Der
Ort des Resonanzschlitzes 404 ist erwünscht, da er einen Bereich
eines relativ hohen HF-Stromflusses darstellt, der zu der HF-Energie
gehört,
die durch den TPMS-Sensor/Sender 402 ausgestrahlt wird.
Bei einem herkömmlichen
Einsatz ohne das HF-Relaiselement wird ein Teil des HF-Stromflusses in das
Fahrzeug 400 abgeleitet, was zu einem Verlust der Signalstärke führt. Der
Resonanzschlitz 404 weist eine geeignete Form und Größe auf,
um die Bedürfnisse
der gegebenen Anwendung zu erfüllen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
ist der Resonanzschlitz 404 etwa 0,0254 Meter (einen Inch)
breit und 0,3556 Meter (vierzehn Inch) lang. Diese Größe ist zur
Verwendung in einem TPMS mit einer Betriebsfrequenz von 315 MHz
geeignet. HF-Leistungssimulationen dieser beispielhaften Ausführungsform
gaben eine Verbesserung der Stärke
des empfangenen Signals von mehr als 3 dB an. Demgemäß ist ein
Resonanzschlitz 404 ein effektiver und praktischer Weg,
ein HF-Relaiselement für ein
drahtloses Kommunikationssystem zu realisieren, wie hierin beschrieben.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs 500 mit
einem HF-Relaiselement, das gemäß einer
anderen beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist. 5 zeigt
auch einen an einem Rad montierten TPMS-Sensor/Sender 502,
der zu dem HF-Relaiselement
gehört.
Bei dieser Ausführungsform
umfasst das HF-Relaiselement
eine HF-Antenne 504, die auf eine gewünschte Betriebsfre quenz des
TPMS (zum Beispiel die Nennresonanzfrequenz des HF-Signals, das
durch den TPMS-Sensor/Sender 502 erzeugt wird) abgestimmt
ist. In der Praxis kann die HF-Antenne 504 eine einfache
Monopolantenne sein, die ein Ausstrahlungselement und eine damit
zusammenwirkende Masseplatte umfasst, wobei das Ausstrahlungselement
eine Zuleitung umfasst, mit der es auf die Masseplatte trifft. In
der Praxis kann das Ausstrahlungselement der HF-Antenne 504 aus
einem festen Leiter (zum Beispiel einem Kupferdraht), einem dünnen leitenden
Material, das auf ein dielektrisches Montageelement geätzt ist,
einem flexiblen Leiter, der auf einem flexiblen Klebeband ausgebildet ist,
oder dergleichen gebildet sein. Bei noch anderen Ausführungsformen
der Erfindung kann die HF-Antenne 504 jede
geeignete HF-Antennentechnologie wirksam einsetzen, die ohne Beschränkung umfasst: Mikrostrip,
Stripline, koaxial, Bandkabel, koplanarer Wellenleiter und dergleichen.
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Bei
diesem Beispiel dient eine Trennwand 506 des Fahrzeugs 500 als
Masseplatte für
die HF-Antenne 504 (die Trennwand 506 ist aus
leitendem Metall gebildet). Wie oben in Verbindung mit dem Resonanzschlitz 404 erwähnt, ist
die HF-Antenne 504 vorzugsweise in nächster Nähe zu dem zugehörigen TPMS-Sensor/Sender
angeordnet, um die verfügbare
HF-Energie zu nutzen.
Bei alternativen Ausführungsformen
kann die HF-Antenne 504 an
jedem geeigneten Ort zwischen dem TPMS-Sensor/Sender 502 und
dem TMPS-Empfänger
angeordnet sein.
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Die
HF-Antenne 504 weist eine geeignete Form und Größe auf,
um die Bedürfnisse
der gegebenen Anwendung zu erfüllen.
Zum Beispiel kann die HF-Antenne 504 als eine Viertelwellen-Monopolantenne
ausgebildet sein, bei der die Länge
des Ausstrahlungselements ungefähr
ein Viertel der Wellenlänge
des gewünschten
HF-Signals beträgt.
Somit kann die HF-Antenne 504 auf
geeignete Weise so abgestimmt werden, dass ihre Reso nanzfrequenz der
Nennmittenfrequenz des gewünschten
HF-Signals entspricht. Wie oben erwähnt, ist die HF-Antenne 504 vorzugsweise
gemäß dem leitenden
Aufbau abgestimmt, der an dem Fahrzeug 500 angeordnet ist.
In der Praxis kann ein solches Abstimmen ohne Beschränkung umfassen:
ein Abstimmen oder Einstellen der Länge des Ausstrahlungsabschnitts
der HF-Antenne 504, ein Abstimmen oder Einstellen der Form,
Größe oder
Topologie der HF-Antenne 504, ein Abstimmen oder Einstellen
der Montageentfernung des Ausstrahlungsabschnitts in Bezug auf die Masseplatte,
ein Auswählen
der Zusammensetzung oder des Materials für den Ausstrahlungsabschnitt, ein
Auswählen
der Ausgestaltung von HF-Verbindern (falls
vorhanden), die bei der HF-Antenne 504 verwendet werden,
und/oder ein Entwerfen eines geeigneten Anpassungsschaltkreises
für die
HF-Antenne 504. Natürlich
kann die HF-Antenne 504 unter Verwendung von jeder Anzahl
von bekannten Techniken auf geeignete Weise abgestimmt werden, um
andere elektromagnetische und/oder HF-Eigenschaften des Fahrzeugs 500 oder
des TPMS zu berücksichtigen.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung Systeme und Verfahren zum Reduzieren des
Signalverlusts (und somit des Schwankungsbereichs des empfangenen
Signals) zwischen einem HF-Sender und einem HF-Empfänger
eines TPMS. Ein HF-Relaiselement leitet HF-Signale weiter, die von
dem HF-Sender empfangen werden, so dass die weitergeleiteten HF-Signale durch den
HF-Empfänger
empfangen werden können.
Das HF-Relaiselement
kann die Form eines Resonanzschlitzes oder einer einfachen Antenne
aufweisen, wobei die Wahl des speziellen HF-Relaiselements von der
Geometrie des Fahrzeugs abhängen
kann. Eine einfache Antenne kann irgendwo zwischen dem HF-Sender
und dem HF-Empfänger
angeordnet sein. Ein Resonanzschlitz kann in ein leitendes Metallblech
des Fahrzeugs geschnitten sein oder auf andere Weise darin ausgebildet
sein, wie beispielsweise in einen/einem Kotflügel oder einen/einem Radkasten.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung ein fahrzeugeigenes drahtloses Kommunikationssystem für ein Fahrzeug,
wie beispielsweise ein Reifendruck-Überwachungssystem (TPMS). Das
TPMS umfasst an Rädern
montierte Hochfrequenzsensor/Sender (HF-Sensor/Sender), die HF-Signale aussenden,
welche Reifendruckinformationen übermitteln,
mindestens ein HF-Relaiselement und einen HF-Empfänger, der
mit einem TPMS-Prozessor gekoppelt ist. Das HF-Relaiselement leitet
bzw. die HF-Relaiselemente leiten die HF-Signale von den Sensor/Sendern
zu dem HF-Empfänger weiter,
um den negativen Effekt einer durch leitende Teile des Fahrzeugs
verursachten Streuung des elektromagnetischen Felds zu reduzieren.