DE3887530T2

DE3887530T2 - Elemente zur erregung und abtastung von am reifen befindlichen modulen in einem fahrzeugreifenüberwachungssystem.

Info

Publication number: DE3887530T2
Application number: DE3887530T
Authority: DE
Inventors: Andre Dosjoub
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: BR8807852A; FR2624801B1; JPH03501595A; EP0393123B1; KR960015022B1; DE3887530D1; WO1989005737A1; FR2624801A1; US5029468A; KR900700309A; EP0393123A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Überwachung der Räder eines Fahrzeuges, insbesondere der Reifen, wie in der Druckschrift EP-A-0054 401 beschrieben. Insbesondere betrifft sie die im Fahrzeug, d.h., im festen, oder genauer gesagt, nicht drehbeweglichen Raum eingebauten Elemente.
Sie betrifft jene Überwachungssysteme, die in jedem zu überwachendem Rad eingebaute Module, Verbindung zwischen dem Rad und dem festen Raum, z. B. durch induktiv gekoppelte Antennen, und am Fahrzeug Elemente, die die Gesamtnutzung des Systerns vornehmen, um ein für den Fahrer oder ein beliebiges zentralisiertes oder nicht zentralisiertes Alarmsystem nutzbares Signal zu erzeugen, umfassen.
Die Patentanmeldug WO 87/00127 schlägt eine Codierung vor, die es ermöglicht, den Wert des Drucks und der Temperatur eines Reifens vom Rad, das diesen Reifen trägt, zum Fahrzeug (zum festen Raum) zu übertragen. Die beschriebene Codierung eignet sich für die Durchführung einer Übertragung durch Induktionskopplung. Die Patentanmeldung WO 87/00129 beschreibt eine Methode von zur Speicherung und Nutzung von durch induktive Kopplung eines Wechselstroms übertragener elektrischer Energie. Eine so konstruierte Vorrichtung arbeitet nach dem folgenden Zyklus: Erregung des im Rad eingebauten Moduls durch Aussenden einer Erregung, aus der du Radmodul die zu seiner Arbeit notige Energie bezieht, vom Fahrzeug, anschließend, im Fahrzeug, Abtasten des als Antwort auf die Erregung empfangenen Signales. Dieses empfangene Signal umfaßt codiert die Werte der am Rad gemessenen Parameter. Gemäß dem in der Druckschrift WO 087/00129 vorgeschlagenen Konzept wird dieses Signal durch das Radmodul erzeugt, sobald die Erregung aufhört. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Elemente zum Erregen und Abtasten der Radmodule vorzuschlagen, die es ermöglichen, eine möglichst hohe Abfragegeschwindigkeit zu erreichen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine gegen Umgebungsfelder und Radiofrequenzen möglichst unempfindliche Vorrichtung anzugeben, die keine Störungen erzeugt, die die im Fahrzeug mitgeführten elektrischen Ausrüstungen stören können.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die geeignet ist, das Radmodul so schnell wie möglich nach dem Ende der Erregung abzutasten.
Außerdem ist die Verwirklichung einer Erregungsvorrichtung, deren Leistung unabhängig von der Versorgungsspannung der Fahrzeugbatterie konstant bleibt, ein anderes Ziel der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Erregungs- und Abtastvorrichtung zur Verwendung für die Über-wachung der Räder eines Fahrzeuges, die für jedes Rad ein Modul, das durch Induktionskopplung eines Wechselstromes vom Fahrzeug aufs Rad übertragene elektrische Energie speichern kann, das die Werte der an einem Rad gemessenen Parameter codieren kann und das das so codierte Signal durch Induktionskopplung übertragen kann und eine koaxial am Rad befestigte Antenne, die mit dem Modul verbunden ist, umfaßt, wobei die Vorrichtung vorgesehen ist, um mit einer Inspektionsantenne pro Rad verbunden zu sein, wobei die Inspektionsantenne an einem nicht drehbeweglichen Teil des Fahrzeugs so befestigt ist, daß die Induktionskopplung mit der Radantenne im wesentlichen konstant ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
pro Rad eine Anordnung, die die Erzeugung des Erregungsstroms und die Formung des in Antwort auf die Erregung empfangenen Signals sicherstellt,
Mittel zum Steuern des Zyklus "Erregung der Radmodule und Abtasten derselben", die die sukzessive Abtastung jedes Rades und, gleichzeitig mit der Abtastung eines Rades, die Erregung von mindestens einem anderen Radmodul, das in der nächsten Phase des Zyklus abgetastet wird, sicherstellen,
Mittel zur Verarbeitung des empfangenen Signals, um daraus die Meßwerte zu gewinnen.
Die nachfolgenden Figuren verdeutlichen die Erfindung und ermöglichen es, sie gut zu verstehen:
Die Figur 1 ist ein allgemeines Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Figur 2 stellt detalllierter eine in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltene Anordnung dar.
Die Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf eines in der Anordung aufgezeichneten Stroms.
Die Figuren 4a, 4b, 4c stellen die Steuerung der Erregung dar.
In der Figur 1 sieht man eine Inspektionsanterne 1, die bestimmt ist, um mit einer nicht dargestellten Radantenne (elektromagnetisch) gekoppelt zu werden. Die Vorrichtung umfaßt pro Fahrzeugrad eine Anordnung 2. Jede Anordnung 2 stellt die Erzeugung des passenden Erregungsstroms sicher, je nach Konstruktion des zugehörigen Radmoduls. Im Falle eines nach der Lehre der Druckschrift WO 87/00129 konstruierten Moduls ist dieser Strom zum Beispiel ein Wechselstrom. Jede Anordnung stellt außerdem den Empfang und die Formung des vom Rad in Antwort auf die Erregung ausgesandten Signals sicher. Dieses Signal trägt die codierten Werte der gemessenen Parameter, z.B. des Drucks und der Temperatur der auf den Rädern montierten Reifen. Das Ausgangssignal jeder Anordnung 2 wird an einen Microprocessor 3 angelegt, der dessen Verarbeitung sicherstellt, um aus ihnen die decodierten Werte der am Rad beobachteten Parameter zu entnehmen. Die Decodierung ist selbstverständlich bestimmt durch die vom Radmodul durchgeführte Art der Codierung. Diese Werte können an eine Anzeige oder an einen anderen Microprocessor zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden, oder sie können auch Gegenstand anderweitiger Verarbeitung im selben Microprocessor sein. Der Ausgang 4 umfaßt allgemein all diese Möglichkeiten, die nicht Gegenstand dieser Erfindung sind.
Der Microprocessor 3 steuert außerdem über die Steuerleitung 5 und 6 den Betriebszustand der Anordnungen 2. Über die Leitung 5 wird der Erregungszustand der Anordnungen 2 ausgelöst, oder im Gegenteil, angehalten. Dies ist in der Figur 1 durch die Unterbrecher 51,52.., 5n symbolisiert, die, wenn sie geschlossen sind, zur Abgabe eines Wechselstroms durch die zugehörige Anordnung 2 führen, und die, wenn sie offen sind (wie der Unterbrecher 5n auf der Leitung 5), die Erregung ruhen lassen. In diesem Moment ist die zugehörige Anordnung 2 in der Lage, das vom Rad empfangene Signal abzutasten. Über die Steuerleitung 6 wird daher das Signal zum Microprocessor 3 geschlckt, und zwar während eines zur Durchfürung der Decodierung ausreichenden Zeitraumes. Die globale Steuerung durch den Microprocessor 3 stellt so die gleichzeitige Auswahl nur eines Rades zur Abtastung sicher; sie stellt sicher, daß während des Abtastens kein Erregungsstrom in der zugehörigen Anordnung 2 ist, und sie stellt sicher, daß die Abtastung direkt an eine Erregungsphase anschließend gewählt wird, damit das Radmodul über die zu seinem Betrieb notwendige Energie verfügt. Zum Beispiel stellt man die gleichzeitige Erregung aller Räder bis auf eines (im Schema der Figur1 das 5n-te) sicher, das dasjenige ist, das durch den Microprozessor abgetastet wird, um die Decodierung durchzuführen, und alle Räder werden sukzessiv zum Abtasten ausgewählt. Auf diese Weise wird die notwendige Erregung der Räder in einer Zeit durchgeführt, die gegenüber der Datenübertragungsphase verborgen ist.
In der Figur 1 sieht man, daß jede Anordnung 2 einen Trenntransformator 20 umfaßt, dessen Sekundärseite 21 mit der Inspektionsantenne 1 verbunden ist, und der ein mit der Fahrzeugmasse verbundenen Mittenanschluß 21M aufweist. Die Inspektionsspule ist folglich mit der Fahrzeugmasse nur über den Mittenpunkt 21M verbunden. Auf diese Weise können die Verbindungsleitungen 10 zwischen den im Fahrzeug eingebauten Schaltkreisen und den unterschiedlichen Inspektionsantennen 1 in einfacher Weise durch ein gewöhnliches zweiadriges Kabel gebildet sein. Der Rückgriff auf ein abgeschirmtes Kabel ist überflüssig, ohne daß die Unempfindlichkeit der Vorrichtung gegen Störfelder beeinträchtigt wird. Die Leitungen 10 verlaufen unvermeidlicherweise quer durch das ganze Fahrzeug, um die Räder zu erreichen. Sie sind daher lang und können anderen elektrischen Geräten nahe kommen. Der Mittenpunkt 21M macht die Ströme oder Signale, die durch die Schaltkreismasche, die diesen Mittenpunkt 21M aufweist, verlaufen, symmetrisch bezüglich der Masse. Aus diesem Grund verschwindet das aus zwei einander be nachbarten Quellen (den beiden für jede Leitung 10 notwendigen Drähten) hervorgehende elektromagnetische Feld. Die Gleichtaktunterdrückung ist im Inneren des Sekundärkreises 21 ebenfalls ausgezeichnet. Hieraus resultiert eine ausgezeichnete elektromagnetische Verträglichkeit und ein sehr niedriges Niveau von Störungen im Radiofrequenzbereich.
Jede Anordnung 2 umfaßt zwei parallel zwischen der Versorgungsspannung V und der Masse verbundenen Zweige 201, 202. Jeder Zweig 201, 202 besteht aus zwei in Serie verbundenen Widerstandsgruppen 211, 221; 212, 222. Jede Gruppe hat dieselbe Impedanz und umfaßt mindestens einen Dämpfungswiderstand R&sub1;, zu dem ein als Unterbrecher wirkendes Mittel parallel angeschlosssen ist, z.B. ein elektronischer Unterbrecher wie ein Transistor Q&sub1;, Q&sub2; ,Q&sub3;, Q&sub4;. Die Prinäranschlüsse 22 des Transformators 20 sind mit den Mittelpunkten M&sub1; und M&sub2;, die als gemeinsamer Anschluß der jeweiligen zwei Widerstandsgruppen 21X, 22X, im Inneren eines jeden Zweiges 20X definiert sind.
Der Erregungsstrom wird durch den folgenden Zyklus bereitgestellt: Gleichzeitige Schließung von zwei Unterbrechern: dem der mit der Versorgungsspannung verbundenen Gruppe eines Zweiges - Gruppe 211 des Zweiges 201 - und dem der mit der Masse verbundenen Gruppe des anderen Zweiges - Gruppe 222 des Zweiges 202 -, das heißt, die Schließung der Mittel, die die Unterbrecher Q&sub1; und Q&sub2; bilden. Anschließend umgekehrt durch Schließung der Unterbrecher Q&sub3; und Q&sub4;. Die Figuren 4a, 4b, 4c stellen das Steuersignal dieser Unterbrecher dar. Die positiven Impulse steuern beispielsweise die Schließung der Unterbrecher Q&sub1; und Q&sub2; und die Impulse mit entgegengesetztem Vorzeichen steuern die anderen Unterbrecher. Vorteilharterweise nnmt die Breite dieser Impulse ab, wenn die Spannung V der Fahrzeugbatterie zunimmt. Die Figuren 4b und 4c verdeutlichen die Zunahme der Dauer der Impulse, wenn die Spannung der Batterie im Vergleich zur in der Figur 4a dargestellten Situation abnimmt. Auf diese Weise kann die Erregungsenergie im wesentlichen konstant bleiben, unabhängig von der Spannung dieser Batterie.
Vorzugsweise umfaßt jede Widerstandsgrupp e einen Strombegrenzungswiderstand R&sub2; in Serie mit den Dämpfungswiderstand R&sub1;.
Da die Impedanzen aller Gruppen gleich sind, liegt an jedem Primäranschluß bezüglich der Masse eine im wesentlichen sinusförmige Spannung Vp (in Abhängigkeit vom Wert der Widerstände und Induktanzen) mit einem Gleichspannungsanteil an. Die in der Figur 3 dargestellte Spannung ist die, die am Anschluß M&sub1; anliegt, und die Zeitskalen der Figuren 3, 4a, 4b, 4c entsprechen sich. Der Mittelwert dieser Spannung Vp ist 0,5 x V, wenn V die Versorgungsspannung der Anordnung 2 ist. Die am Anschluß M&sub2; anliegende Spannung ist der am Anschluß M&sub1; anliegenden gleich, jedoch mit entgegengesetzter Phase. Zwischen den primäranschlüssen 22 liegt also eine im wesentlichen sinusförmige Wechselspannung an.
Wenn alle Unterbrecher geöffnet sind, hört die Erregung auf und das Radmodul schickt unmittelbar ein codiertes Signal ab, wie zum Beispiel in der Patentanmeldung WO 087/00129 vorgeschlagen. Andererseits beträgt die Spannung, die an jedem Anschluß der Primärseite 22 des Transformators 20 bildenden Spule anliegt, 0,5 x V, das heißt, genau den während der Erregung bestehenden Mittelwert. Hieraus ergibt sich eine sehr schnelle Dämpfung des Erregungsstroms, wie in Figur 3 dargestellt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der Tatsache, daß die Anordnung 2 so sehr schnell in der Lage ist, das vom Rad empfangene Signal abzutasten, ohne durch die Folgeerscheinungen der Erregungsphase gestört zu werden.
Die Formung des empfangenen Signals wird durch den Komparator 23 durchgefuhrt, dessen Eingänge an die die Primärseite bildende Spule 22 angeschlossen sind. Damit der Komparator 23 automatisch alle Störsignale abfiltert, verbindet man ihn vorzugsweise mit der Spule über Polarisierungswiderstände Rp, wie in Fig. 2 zu sehen. Im Ruhezustand ergibt sich hieraus eine an den Anschlüssen des Komparators anliegende Potentialdifferenz, so daß dieser nur umschaltet, wenn das empfangene Signal an den Anschlüssen dieser Spule diese Potentialdifferenz überschreitet. Um die Symmetrie des Schemas zu erhalten, wird ein solcher Polarisierungswiderstand in jede der vier Gruppen 211, 221, 212, 222 eingefügt. Es versteht sich, daß wenigstens diejenigen Widerstände Rp, die zur Polarisierung der Eingänge des Komparators 23 dienen, mit den Mittenanschlüssen M&sub1; und M&sub2; verbunden sein müsssen.
Die so konstruierte Vorrichtung ermöglicht eine Abfragung und Abtastung der Radmodule eines Reifenüberwachungssystems, die sehr zuverlässig, schnell und mit der elektrischen Ausstattung eines Fahrzeuges verträglich ist.

Claims

1.Vorrichtung zur Erregung und Abtastung zur Überwachung der Räder eines Fahrzeuges, die an einem nicht drehbeweglichen Teil des Fahrzeuges befestigt ist und für jedes Rad ein Modul aufweist, das durch Induktionskopplung eines Stromes vom Fahrzeug auf das Rad übertragene elektrische Energie speichern kann, das die Werte von an einem Rad beobachteten Parametern codieren kann, und das das so codierte Signal durch Induktionskopplung übertragen kann, wobei eine koaxial am Rad befestigte Antenne mit diesem Modul verbunden ist, wobei die Vorrichtung vorgesehen ist, um mit einer Inspektionsantenne (1) pro Rad verbunden zu werden, wobei die Inspektionsantenne (1) an einem nicht drehbeweglichen Teil des Fahrzeugs befestigt ist, so daß die Induktionskopplung mit der Radantenne im wesentlichen konstant ist, mit

pro Rad einer Anordnung (2) zur Erzeugung des Erregungsstroms und zur Formung des in Antwort auf die Erregung empfangenen Signals,

Mittel zur Steuerung des Zyklus "Erregung von Radrnodulen und Abtasten derselben" zum sukzessiven Abtasten jeden Rades und

Mittel zur Verarbeitung des empfangenen Signals und zur Gewinnung der Meßwerte,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuerungsmittel gleichzeitig mit dem Abtasten eines Rades die Erregung von mindestens einem anderen Radmodul, das in der nächsten Phase des Zyklus abgetastet wird, sicherstellen.

2. Vorrichtung zur Erregung und Abtastung für die Überwachung der Räder eines Fahrzeugs, die für jedes Rad ein Modul aufweist, das durch Induktionskopplung eines Stromes vom Fahrzeug auf das Rad übertragene elektrische Energie speichern kann, das die Werte der an einem Rad beobachteten Parameter codieren kann und das das so codierte Signal durch Induktionskopplung übertragen kann, wobei eine koaxial am Rad befestigte Antenne mit dem Modul verbunden ist, wobei die Vorrichtung vorgesehen ist, um mit einer Inspektionsantenne (1) pro Rad verbunden zu werden, wobei die Inspektionsantenne (1) an einem nicht drehbeweglichen Teil des Fahrzeugs befestigt ist, so daß die Induktionskopplung mit der Radantenne im wesentlichen konstant ist, mit:

Mittel zur Steuerung des Zyklus "Erregung von Radmodulen und Abtasten derselben", zum sukzessiven Abtasten jeden Rades,

Mittel zur Verarbeitung des empfangenen Signals zur Gewinnung der Werte,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Anordnung (2) einen Trenntransformator (20) umfaßt, dessen Sekundärseite (21) mit der Inspektionsantenne (1) verbunden ist und einen Mittenpunkt (21M) aufweist, der mit der Fahrzeugmasse verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Erregung und Abtastung für die Überwachung der Räder eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung für jedes Rad ein Modul umfaßt, das durch Induktionskopplung eines Stromes vom Fahrzeug auf das Rad übertragene elektrische Energie speichern kann, das die Werte der an einem Rad beobachteten Parameter codieren kann, und das das so codierte Signal durch Induktionskopplung übertragen kann, wobei eine koaxial am Rad befestigte Antenne mit dem Modul verbunden ist, wobei die Vorrichtung vorgesehen ist, um mit einer Inspektionsantenne (1) pro Rad verbunden zu werden, wobei die Inspektionsantenne (1) an einem nicht drehbeweglichen Teil des Fahrzeugs befestigt ist, so daß die Induktionskopplung mit der Radantenne im wesentlichen konstant ist, mit

pro Rad einer Anordnung (2) zur Erzeugung des Erregungsstromes und zur Formung des in Antwort auf die Erregung empfangenen Signals,

Mittel zur Steuerung des Zyklus "Erregung von Radmodulen und Abtasten derselben" zum sukzessiven Abtasten jeden Rades,

Mittel zur Verarbeitung des empfangenen Signals zur Gewinnung der Werte,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Anordnung einen Trenntransformator (20) umfaßt, dessen Sekundärseite mit der Inspektionsantenne (1) verbunden ist, und daß die Anordnung zwei Zweige (201 und 202) aufweist, die jeder aus zwei in Serie verbundenen Widerstandsgruppen (211, 221 und 212, 222) besteht, wobei die Zweige parallel zwischen der Versorgungsspannung V und der Masse verbunden sind, und jede Gruppe die selbe Impedanz hat, wobei jede Gruppe mindestens einen Dämpfungswiderstand R&sub1; umfaßt, zu dem ein als Unterbrecher dienendes Mittel parallel verbunden ist, wobei die Anschlüsse der Inspektionsantenne (1) jeweils zwischen den beiden Gruppen eines jeden Zweiges an einen Mittelanschluß angeschlossen sind, wobei die Erzeugung des Erregungsstromes durch den folgenden Zyklus sichergestellt ist: gleichzeitige Schließung der Unterbrecher der mit der Versorgungsspannung verbundenen Gruppe eines Zweiges und der mit der Masse verbundenen Gruppe des anderen Zweiges, anschließend umgekehrt, und wobei die Formung des empfangenen Signals durch einen Komparator durchgeführt wird, der mit der Primärspule des Transformators verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (2) einen Trenntransformator (20) aufweist, daß dessen Sekundärseite (21) mit der Inspektionsantenne (i) verbunden ist und einen Mittenpunkt (21M) aufweist, der mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, und daß die Primärseite des Transformators mit den Mittelanschlüssen der beiden Gruppen verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe einenBegrenzungswiderstand R&sub2; in Reihe mit den anderen Widerständen der Gruppe aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe einen Polarisierungswiderstand Rp in Reihe mit den anderen Widerständen der Gruppe umfaßt, wobei der Komparator zur Formung des Signals an die Primärspule über den Polarisierungswiderstand der mit der Versorgungsspannung verbundenen Gruppe eines Zweiges und über den Polarisierungswiderstand der mit der Masse verbundenen Gruppe des anderen Zweiges angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterbrecher bildenden Mittel durch ein Impulssignal gesteuert werden, wobei die Dauer der Impulse gegensinnig von der Batteriespannung des Fahrzeugs abhängt, so daß die Erregungsenergie unabhängig von der Batteriespannung des Fahrzeugs im wesentlichen konstant bleibt.