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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) (für engl. „tire pressure monitoring system“), das den Druck und die Temperatur jedes Reifens an einem Fahrzeug überwacht, und insbesondere ein TPMS, das den Druck und die Temperatur jedes Reifens an einem Fahrzeug überwacht und einen Empfangssignalstärke-Indikator (RSSI für engl. received signal strength indicator) oder Dopplerverschiebungsinformationen, die aus dem Empfangssignal verfügbar sind, verwendet, um zu identifizieren, welcher Reifen das Signal sendet, das durch einen Empfänger empfangen wird.
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Stand der Technik
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Alle neuen Fahrzeuge, die in den vereinigten Staaten hergestellt und verkauft werden, müssen ein Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) aufweisen, das den Druck und die Temperatur der Reifen am Fahrzeug überwacht. Typischerweise ist das TPMS ein aktives System, das seine eigene Leistungsquelle, wie beispielsweise eine Batterie, und einen Prozessor zum Verarbeiten von Daten umfasst. Das TPMS umfasst einen geeigneten Drucksensor, der den Druck innerhalb eines jedes Reifens misst, und einen geeigneten Temperatursensor, der die Temperaturen innerhalb des Reifens misst. Sensorsignale von den Druck- und Temperatursensoren werden an den Prozessor in jedem Reifen gesendet, der die Daten aufbereitet und codiert, und die codierten Signale werden dann auf eine Trägerwelle moduliert, die durch eine Antenne als ein TPMS-Signal gesendet werden soll. Die von jedem Reifen gesendeten TPMS-Signale werden durch einen Empfänger an einer geeigneten Stelle innerhalb des Fahrzeugs empfangen, wo die empfangenen Daten demoduliert, decodiert und verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Warnsignal ausgegeben werden sollte, dass der Reifendruck zu hoch oder zu niedrig ist oder der Reifen zu warm ist.
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In einem bekannten TPMS, das manchmal als Low-Line-System bezeichnet wird, sendet jeder Reifen das TPMS-Signal, das die Druck- und Temperaturinformationen umfasst, an einen einzigen Empfänger, der an einer wünschenswerten Stelle im Fahrzeug angeordnet ist, wobei das TPMS-Signal einen Identifikations(ID)-Code umfasst, der den Reifen identifiziert. Während der Herstellung des Fahrzeugs wird der TPMS-Algorithmus so programmiert, dass der Empfänger die Position des Reifens für einen bestimmten ID-Code, d. h. vorne rechts, vorne linke, hinten rechts oder hinten links, kennt. Wenn der Fahrzeugbesitzer die Position der Reifen wechselt oder einen der Reifen durch einen Ersatzreifen ersetzt, befinden sich der oder die jeweiligen Reifen nun nicht mehr in ihrer ursprünglichen Position, aber der Empfänger verarbeitet die TPMS-Signale in der Annahme, dass die Reifen in ihrer ursprünglichen Position sind. Wenn in dieser Situation ein Warnsignal ausgeben wird, dass ein bestimmter Reifen zu wenig aufgepumpt ist, führt der Fahrzeugbetreiber möglicherweise dem falschen Reifen Luft zu und pumpt ihn möglicherweise zu stark auf.
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Gegenwärtig ist es bei diesen Typen von System erforderlich, dass der Fahrzeugbesitzer das Fahrzeug zu einem Händler oder einer Reparaturwerkstätte bringt, um das TMS neu einzustellen, um die neue Position der Reifen am Fahrzeug zu identifizieren, wenn die ursprüngliche Position der Reifen geändert wird. Genauer gesagt, versetzt ein Techniker das TPMS durch eine Diagnoseschnittstelle im Fahrzeug in einen Lernmodus und positioniert ein Werkzeug, das einen Magneten umfasst, in der Nähe des Ventilschafts jedes Reifens, was bewirkt, dass der Prozessor in diesem Reifen seinen ID-Code sendet, der durch den Empfänger empfangen werden soll. Während des Lernmodus veranlasst der Techniker die Prozessoren in jedem Reifen, das TPMS-Signal in einer bestimmten Reihenfolge zu senden, so dass der Empfänger neu lernt, welche Position von welchem Reifen mit welchem ID-Code assoziiert ist. Gegenwärtig gibt es bei diesem Typ von System keine Technik, mit welcher der Fahrzeugbesitzer das TPMS auf einfache Weise veranlassen kann, die Position der Reifen neu zu lernen, wenn sie gewechselt werden.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die folgende Offenbarung beschreibt ein TPMS, das eine eindeutige Signatur, wie beispielsweise RSSI-Signalpegel und -Signalstatistiken oder Dopplerverschiebungsinformationen, verwendet, um die Position zu identifizieren, von welcher das TPMS-Signal gesendet wird. Das TPMS umfasst eine separate Sendeeinheit, die in jedem Reifen vorgesehen ist, wobei jede Sendeeinheit TPMS-Signale sendet, die einen ID-Code umfassen, der den Reifen und den Druck und die Temperatur im Reifen identifiziert. Das TPMS umfasst außerdem eine Empfängereinheit, welche die TPMS-Signale von jeder der Sendeeinheiten empfängt, wobei die Empfängereinheit einen Mittelwert oder eine andere Klassifizierung der Signatur im Zeitablauf speichert, um die Position der Sendeeinheit für einen bestimmten ID-Code zu identifizieren. De Empfängereinheit vergleicht die neuen empfangenen TPMS-Signale mit den klassifizierten Signalen, um zu identifizieren, ob der ID-Code anzeigt, dass sich die Position des Reifens geändert hat.
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Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Reifendrucküberwachungssystems (TPMS);
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2 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem TPMS; und
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3 ist eine grafische Darstellung, die eine mögliche Technik zum Klassifizieren der TPMS-Signalposition veranschaulicht.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
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Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der Erfindung, die ein TPMS betrifft, das RSSI- oder Doppler- Informationen zum Identifizieren der Position eines Reifens verwendet, ist rein beispielhafter Natur und soll die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungsmöglichkeiten in keiner Weise beschränken.
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines TPMS 10, das eine Sendeeinheit 12 und eine Empfängereinheit 14 umfasst. Die Sendeeinheit 12 ist an einer geeigneten Stelle innerhalb eines jeden Fahrzeugreifens angeordnet und umfasst Druck- und Temperatursensoren 16, welche Temperatur- und Druckmesssignale bereitstellen. Ferner wird bei Feld 18 ein Reifen-Identifkations(ID)-Code bereitgestellt, der einen bestimmten Reifen identifiziert, und eine Batterie 20 liefert Batterieleistung für die Einheit 12. Die Druck- und Temperatursensoren 16 im Reifen stellen Messsignale für einen Signalaufbereitungsprozessor 22 bereit, der die Signale so aufbereitet, dass sie zur Übertragung geeignet sind. Die aufbereiteten Signale werden an einen Datenrahmenerzeugungsprozessor 24 gesendet, wo die Datenrahmen erzeugt werden, und die Datenrahmen werden an einen Datenpaketerzeugungsprozessor 26 gesendet, wo sie durch einen Modulator 28 auf eine Trägerwelle moduliert, durch eine Aufwärtsmisch-Schaltung 30 hochgemischt und durch einen Antenne 32 als ein TPMS-Signal gesendet werden. Die TPMS-Signale von der Antenne 32 werden durch eine Antenne 34 in der Empfängereinheit 14 empfangen, wo sie durch eine Abwärtsmisch-Schaltung 36 heruntergemischt werden. Die heruntergemischten Signale werden durch einen Demodulator 38 demoduliert, um die Trägerwelle zu entfernen, und die getrennten Datenrahmen werden an einen Mikrocontroller oder eine elektronische Steuereinheit (ECU für engl. electronic control unit) 40 gesendet, welche die Daten, die gesendet wurden, verarbeitet. Die ECU 40 kann ein Warnsignal auf einem Fahrzeug-BUS bereitstellen, das anzeigt, dass ein bestimmter Reifen einen niedrigen Druck aufweist, was dem Fahrzeugfahrer auf eine Art und Weise angezeigt werden kann, die den Fachleuten allgemein bekannt ist. Ferner werden bestimmte Informationen, die auf dem TPMS-Signal verfügbar sind, das durch die Empfängereinheit 14 empfangen wird, aus Gründen, die aus der nachstehenden Erörterung ersichtlich werden, in einer Datenbank 42 gespeichert.
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2 ist eine Darstellung eines TPMS in einem Fahrzeug 50. Das Fahrzeug 50 umfasst Vorderradreifen 52 und 54, Hinterradreifen 56 und 58 und einen Ersatzreifen 48, wobei jeder Reifen 48 und 52 bis 58 eine Sendeeinheit des zuvor erörterten Typs umfasst. Konkret umfasst der Reifen 52 eine Sendeeinheit 60, der Reifen 54 umfasst eine Sendeeinheit 62, der Reifen 56 umfasst eine Sendeeinheit 64, der Reifen 58 umfasst eine Sendeeinheit 66 und der Reifen 48 umfasst eine Sendeeinheit 46. Das TPMS umfasst einen Empfänger 68, der an einer geeigneten Stelle im Fahrzeug 40, wie beispielsweise im Kofferraum, am Armaturenbrett usw. des Fahrzeugs, angeordnet ist. Signale, die durch die Sendeeinheiten 46 und 60 bis 66 drahtlos gesendet werden, umfassen den ID-Code, der die Einheiten 46 und 60 bis 66 und somit den jeweiligen Reifen identifiziert, so dass die ECU im Empfänger 68 identifizieren kann, welcher Reifen 48 und 52 bis 58 Druck- oder Temperaturprobleme aufweist. Wenn die Reifen 52 bis 58 vertauscht, zum Beispiel ihre Position gewechselt wird, oder entfernt oder durch den Ersatzreifen 48 ersetzt werden, identifiziert der ID-Code in den TPMS-Signalen für eine jeweilige Sendeeinheit 46 und 60 bis 66 nicht die ursprüngliche Position für diesen Reifen.
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Wie im Folgenden genauer erörtert wird, schlägt die Offenbarung ein TPMS vor, das verfügbare und bestehende Informationen im TPMS-Signal, das von jedem Reifen 48 und 52 bis 58 gesendet wird, verwendet, um die Position dieses Reifens zu identifizieren. Zum Beispiel umfassen Kommunikationssysteme von dem Typ, der typischerweise in einem TPMS eingesetzt wird, einen Empfangssignalstärke-Indikator (RSSI), der die Stärke des Signals identifiziert, wenn es am Empfänger 68 empfangen wird. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, ist der RSSI ein statistisches Maß, das Rauschen und anderen Signalvariationen in einem drahtlosen Kanal ausgesetzt ist. Genauer gesagt, weist das durch den Empfänger 68 empfangene Signal eine eindeutige Hüllkurve der Trägerwelle auf, auf die das HF-Signal moduliert ist.
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Da das Signal drahtlos übertragen wird, wird die HF-Übertragung durch die verschiedenen Fahrzeugkomponenten und -teile, die sich zwischen dem jeweiligen Reifen 48 und 52 bis 58 und dem Empfänger 68 befinden, abgeschwächt und reflektiert. Auch wenn jede Sendeeinheit 46 und 60 bis 66 das TPMS-Signal mit der gleichen oder beinahe gleichen Leistung senden könnte, bewirkt daher die Abschwächung des Signals, dass der Signalpegel und die Signalstatistiken des RSSIs der Signale, die von den verschiedenen Reifen gesendet werden, verschieden sind, wenn sie am Empfänger 68 empfangen werden. Da zum Beispiel der Reifen 48 und 52 bis 58 innerhalb eines Radschachts der Fahrzeugkarosserie positioniert ist, und dieser Radschacht verschiedene Formen für verschiedene Fahrzeugkonstruktionen aufweist, wird das gesendete Signal von jedem Reifen 48 und 52 bis 58 anders abgeschwächt und reflektiert. Dies führt zu verschiedenen Signalpegeln und Signalstatistiken für jede Position. Außerdem beeinflusst den RSSI die Entfernung, in welcher die Sendeeinheit 46 und 52 bis 58 vom Empfänger 68 ist.
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Die ECU im Empfänger 68 speichert im Trainingsbetrieb einen Verlauf von Signalpegeln und Signalstatistiken, hierin als RSSI-Signaturen bezeichnet, wie beispielsweise den Mittelwert des RSSIs, Veränderung des RSSIs im Zeitablauf usw., für jeden ID-Code, so dass die Position eines jeden Reifens 48 und 52 bis 58 durch eine bestimmte RSSI-Signatur identifiziert werden kann. Der Algorithmus kann eine „Lernzeit“ erfordern, wobei eine bestimmte Anzahl von TPMS-Signalen verwendet wird, um den Verlauf bereitzustellen, bevor sie verwendet werden, um die Position des Reifens zu bestimmen. Wenn die Position der Reifen 48 und 52 bis 58 gewechselt wird oder die Reifen anderweitig versetzt werden, wobei ein Reifen an eine andere Position am Fahrzeug 50 gesetzt wird, wird das neue Übertragungssignal von der anderen Sendeeinheit 46 und 60 bis 66 auf einem bestimmten Reifen 48 und 52 bis 58 auf die gleiche Weise wie das ursprüngliche Signal von der ursprünglich positionierten Sendeeinheit 46 und 60 bis 66 abgeschwächt, wodurch die Signatur von diesem Signal demjenigen ähnlich gemacht wird, das zuvor von dieser Position gesendet wurde, auch wenn es von einer anderen Sendeeinheit 46 und 60 bis 66 gesendet wird. Der Algorithmus kann die RSSI-Signatur für ein bestimmtes empfangenes TPMS-Signal mit einem bestimmten ID-Code mit dem gespeicherten Verlauf für diesen ID-Code vergleichen und bestimmen, dass dieser Reifen versetzt wurde, wenn die RSSI-Signatur nicht mit dem gespeicherten Verlauf für diesen ID-Code übereinstimmt. Genauer gesagt, ist durch Speichern der RSSI-Signatur für jeden Reifen, wenn die Signale im Empfänger 68 empfangen werden, und Klassifizieren der RSSI-Signatur basierend auf ihrem Verlauf jede Klassifizierung aus den anderen Klassifizierungen identifizierbar, so dass dann, wenn die Reifen versetzt werden, die Klassifizierung die neue Position des Reifens identifiziert. Der Algorithmus kann erfordern, dass die RSSI-Signatur eine bestimmte Anzahl von Malen nicht mit dem gespeicherten Verlauf für diesen ID-Code übereinstimmt, bevor der Algorithmus folgert, dass der Reifen 48 und 52 bis 58 versetzt wurde. Da es nur vier mögliche Position für einen bestimmten Reifen 48 und 52 bis 58 am Fahrzeug 50 gibt, kann das Identifizieren der Position des Reifens 48 und 52 bis 58 zum Beispiel unter Verwendung einer Hauptkomponentenanalyse in ein einfaches Klassifizierungsproblem umgewandelt werden.
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3 ist eine allgemeine Darstellung dessen, wie der RSSI für jeden der Reifen 52 bis 58 identifiziert werden kann. Wenn zum Beispiel jedes der Signale von den Einheiten 60 bis 66 durch den Empfänger 68 empfangen wird, wird die Stärke des Signals mit einem bestimmten ID-Code mit einer gleitenden Anzahl von vorher empfangenen Signalen für diesen ID-Code gemittelt, um einen mittleren RSSI bereitzustellen, wobei jeder der Mittelwerte für jeden der Reifen 52 bis 58 durch Balken 72, 74, 76 und 78 dargestellt ist.
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Das Einsetzen der RSSI-Signatur des empfangenen TPMS-Signals als einen Indikator für die Position der Übertragung des TPMS-Signals ist eine Technik zum Identifizieren dieser Position. Die vorliegende Offenbarung berücksichtigt andere Techniken als die Verwendung der Korrelation des RSSIs zum Unterscheiden der Signale, die von den Reifen 48 und 52 bis 58 empfangen werden, um ihre Position zu identifizieren. Da sich zum Beispiel die Reifen 52 bis 58 drehen, bewegt sich die Sendeeinheit 60 bis 66 innerhalb des Reifens 52 bis 58 zu jedem jeweiligen Zeitpunkt zum Empfänger 68 hin oder davon weg. Da sich die Sendeeinheit 60 bis 66 in Bezug auf den Empfänger 68 bewegt, während sie sendet, weist das Signal, das gesendet wird, eine Dopplerverschiebung der Frequenz auf, entweder eine höhere Frequenz, wenn sich die Sendeeinheit 60 bis 66 zum Empfänger 68 hin bewegt, oder eine niedrigere Frequenz, wenn sich die Sendeeinheit 60 bis 66 vom Empfänger 68 weg bewegt. Da die durch den Empfänger 68 empfangenen Signale von einem verschiedenen Winkel in Bezug auf die Position des Reifens eintreffen, kann die Dopplerverschiebung verwendet werden, um den Winkel und demnach die Position des Reifens zu identifizieren. Daher weist ein bestimmter Reifen mit einem bestimmten ID-Code durch die Verschiebung der Übertragungsfrequenz von ihrer Lage seine Position bekannt auf.
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Ferner weist jedes TPMS-Signal, das durch den Empfänger 68 empfangen wird, aufgrund der Position des Reifens 48 und 52 bis 58 in Bezug auf den Empfänger 68 eine eindeutige Phase damit assoziiert auf. Wenn der Empfänger zum Messen dieser Phase imstande ist, ist er möglicherweise in der Lage, die Position des Reifens 48 und 52 bis 58 zu klassifizieren. Alternativ ändert sich die Ausrichtung der Sendeeinheit 60 bis 66 in Bezug auf den Empfänger 68 während des Betriebs des Fahrzeugs 50, da sich der Reifen 48 und 52 bis 58 dreht, wobei das Signal eine unterschiedliche Polarisation aufweist, während sich der Reifen 48 und 52 bis 58 dreht. Wenn der Empfänger 68 zum Messen dieser Polarisation imstande ist, ist er möglicherweise in der Lage, die Position basierend auf der Polarisation eindeutig zu identifizieren.
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In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Empfänger an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 50 eingesetzt werden, wobei die Empfänger über einen CAN-Bus 82 oder einen anderen Bus des Fahrzeugs miteinander in Kommunikation stehen. Dies ist in 2 als zusätzlicher Empfänger 80 dargestellt. Da die Empfänger 68 und 80 an verschiedenen Stellen am Fahrzeug 50 sind, gibt es eine Diversität in den Kanälen für die Empfänger 68 und 80, die gemessen werden kann, wobei, wenn sich die Position des Reifens 48 und 52 bis 58 ändert, die ECUs in den Empfängern 68 und 80 die Position dieser Änderung in Kombination miteinander bestimmen können.
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Wie für Fachleute leicht zu verstehen ist, können sich die mehreren und verschiedenen Schritte und Prozesse, die hierin erörtert werden, um die Erfindung zu beschreiben, auf Vorgänge beziehen, die von einem Computer, einem Prozessor oder einer anderen elektronischen Rechenvorrichtung durchgeführt werden, welche Daten unter Verwendung des elektrischen Phänomens handhaben und/oder umwandeln. Diese Computer und elektronischen Vorrichtungen können verschiedene flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicher einsetzen, die ein nichttransitorisches, computerlesbares Medium mit einem darauf gespeicherten ausführbaren Programm umfassen, das diversen Code oder ausführbare Anweisungen umfasst, die vom Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, wobei der Speicher und/oder das computerlesbare Medium alle Formen und Typen von Speicher und anderen computerlesbaren Medien umfassen können.
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Die vorstehende Erörterung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Für einen Fachmann ist aus dieser Erörterung und den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht zu erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.
