-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reifenzustandabfühlvorrichtung
und genauer gesagt auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
von Daten in einem Reifenzustandabfühlsystem.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Zahlreiche
Reifendrucküberwachungssysteme
wurden entwickelt, um wahrzunehmen, wann der Reifendruck in einem
Reifen unter einen Druck-Schwellenwert
sinkt. Ein System umfasst typischerweise einen Druckschalter, eine
interne Leistungsquelle und eine Datenübertragungsverbindung bzw.
ein Datenübertragungssystem,
das die Reifendruckinformation von einer Position an jedem Fahrzeugreifen
zu einem Zentralempfänger
liefert, der an dem Fahrzeugarmaturenbrett angebracht sein kann.
Das Datenübertragungssystem kann
eine drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung sein.
-
Infolge
der Verwendung von „Runflat"-Reifen in Fahrzeugen
gibt es einen wachsenden Bedarf für Reifendrucküberwachungssysteme.
Die „Runflat"-Reifen ermöglichen es dem Fahrer, nach
dem Verlust des Luftdrucks in einem Fahrzeugreifen eine verlängerte Distanz
zu fahren.
-
Da
mehr Fahrzeuge mit Reifendrucküberwachungssystemen
ausgestattet sind, müssen
Schritte unternommen werden, um die Wahrscheinlichkeit sich überlappender
Signale von Reifendruckabfühlmodulen
zu reduzieren. Beispiele für
Reifendrucküberwachungssysteme
sind in U.S. Patent Nr. 4,316,176, U.S. Patent Nr. 5,573,610, U.S.
Patent Nr. 5,600,301, U.S. Patent Nr. 5,602,524, U.S. Patent Nr.
5,612,671 und U.S. Patent Nr. 5,656,993 offenbart.
-
Genauer
gesagt offenbart das oben erwähnte
U.S. Patent Nr. 6,600,301, das WO 94/20317 entspricht, ein Reifendrucküberwachungssystem,
das eine Empfangs- und Sendevorrichtung verwendet. Daten, die ansprechend
auf das Öffnen
eines Druckschalters erzeugt werden, werden in Form eines seriellen Datensignals übertragen,
das einen Multi-Bit-Sender-Identifikationscode, einen Ein-Bit-Druckcode
und einen Ein-Bit-Lerncode enthält.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Reifenzustandabfühlvorrichtung
vor, die einen Reifenzustandssensor zum Abfühlen eines Reifenzustands umfasst.
Ein Sender überträgt eine
Datennachricht, die eine Vielzahl von Datenspeicherstellen zum Aufnehmen
von Daten besitzt. Eine Steuervorrichtung ist elektrisch mit dem
Reifenzustandssensor und dem Sender verbunden. Die Steuervorrichtung
steuert den Sender, um Daten in ausgewählten Datenspeicherstellen
der Datennachricht zu übertragen,
und zwar basierend auf einem Identifikationscode der Vorrichtung.
-
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Reifenzustandsabfühlsystem
vor, das eine Vielzahl von Reifenzustandssendermodulen umfasst.
Jedes der Module besitzt einen eindeutigen Identifikationscode und
umfasst einen Reifenzustandssensor zum Abfühlen eines Zustandes eines
zugeordneten Fahrzeugreifens. Jedes Modul umfasst ebenfalls einen
Sender, der im aktivierten Zustand, eine Datennachricht überträgt, die
eine Vielzahl von Datenspeicherstellen zum Aufnehmen von Daten besitzt.
Jedes Modul umfasst ebenfalls eine Steuervorrichtung, die elektrisch
mit dem Reifenzustandssensor und dem Sender des entsprechenden Moduls
verbunden ist. Die Steuervorrichtung steuert den zugeordneten Sender,
um Reifenzustandsdaten in Datenspeicherstellen der ausgewählten Datennachricht
zu übertragen,
basierend auf dem eindeutigen Identifikationscode des entsprechenden
Moduls.
-
Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Reifenzustandsabfühlvorrichtung
vor, die einen Reifenzustandssensor zum Abfühlen eines Reifenzustands umfasst.
Ein Sender überträgt eine
Datennachricht, die eine Vielzahl von Datenspeicherstellen zum Aufnehmen
von Daten besitzt. Eine Steuervorrichtung ist elektrisch mit dem
Reifenzustandssensor und dem Sender verbunden. Die Steuervorrichtung
steuert den Sender, um Reifenzu standsdaten in ausgewählten Datenspeicherstellen
der Datennachricht zu übertragen,
basierend auf einem Parameter, der der Vorrichtung zugeordnet ist.
-
Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren
zum Übertragen
einer Datennachricht von einem Reifenzustandsmodul vor, das einen
Identifikationscode besitzt. Das Verfahren umfasst die Schritte
des Abfühlens
eines Reifenzustandes und des Bestimmens von zufälligen Datenspeicherstellen einer
Datennachricht, basierend auf dem Identifikationscode des Reifenzustandsmoduls.
Eine Datennachricht wird übertragen,
in der die Reifenzustanddaten, die eine Anzeige für den abgefühlten Reifenzustand
bilden, in die bestimmte zufällige
Datenspeicherstelle der Datennachricht geliefert werden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
vorangegangenen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
einem Fachmann beim Berücksichtigen
der folgenden Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen offensichtlicher
werden, in denen zeigt:
-
1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Reifenzustandüberwachungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 ein
Blockdiagramm eines Sensormoduls des Systems der 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
3 eine
Darstellung einer Datennachricht, die von dem Sensormodul der 2 übertragen
wird;
-
4 eine
detailliertere Darstellung eines Teils der Datennachricht der 3;
-
5 ein
Beispiel eines Zufallszahlengenerators für den Gebrauch in dem Sensormodul
der 2; und
-
6 ein
Zeitsteuerdiagramm für
die Übertragung
der Datennachrichten von dem Sensormodul der 2.
-
Beschreibung
eines exemplarischen Ausführungsbeispiels
-
1 stellt
schematisch ein Fahrzeug 10 dar, das mit einem Reifenzustandüberwachungssystem 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist. Das System 12 umfasst eine
Vielzahl von Reifenzustandssensormodulen 14, 16 und 18 zum
Abfühlen
von einem oder mehr Reifenzuständen
der zugeordneten Fahrzeugreifen 20, 22 bzw. 24.
Obwohl aus Gründen
der Kürze
drei Module 14, 16 und 18 dargestellt
sind, ist typischerweise jedem Fahrzeugreifen ein Modul zugeordnet
ist, einschließlich
einem (oder mehr) Ersatzreifen des Fahrzeugs 10.
-
Jedes
Modul 14, 16 und 18 umfasst eine jeweilige
interne Leistungsquelle 26, 28, 30, die
elektrische Energie zu verschiedenen Schaltungskomponenten jedes
zugeordneten Moduls liefert. Genau gesagt ist jede Leistungsquelle 26, 28, 30 elektrisch
mit einem Bewegungsdetektor 32, 34 bzw. 36 verbunden.
Jede Leistungsquelle 26, 28, 30 ist ebenfalls
elektrisch mit einer Steuervorrichtung verbunden, beispielsweise
einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung (ASIC) 38, 40, 42 und
mit einem HF-Sender 44, 46 bzw. 48. Jeder
Bewegungsdetektor 32, 34, 36 sieht ein
Bewegungssignal zu der zugeordneten ASIC 38, 40, 42 vor
mit einer elektrischen Charakteristik oder Status, der die Bewegung
des zugeordneten Fahrzeugreifens 20, 22, 24 anzeigt.
Jede ASIC 38, 40, 42 besitzt eine Vielzahl
von Betriebsarten, die auf das Bewegungssignal ihres zugeordneten
Bewegungsdetektors 32, 34, 36 ansprechen.
Jede ASIC 38, 40, 42 steuert ihrerseits
den Betrieb jedes Moduls 14, 16, 18 gemäß seiner
aktuellen Betriebsart.
-
Wie
unten in genauerem Detail beschrieben, umfasst jede ASIC 38, 40, 42 einen
oder mehr Sensoren, die betriebsbereit sind, um einen oder mehr
Zustände
jedes zugeordneten Fahrzeugreifens 20, 22, 24 und/oder
Betriebsparametern des assoziierten Moduls selbst abzufühlen. Die
Sensoren sehen Sensorsignale vor, die eine Anzeige für den damit
abgefühlten
Zustand bilden. Die zugeordnete ASIC 38, 40, 42 verarbeitet die
Sensorsignale, um erwünschte
Reifenzustanddaten und/oder Diagnoseinformation zu bestimmen.
-
Jede
ASIC 38, 40, 42 liefert Reifenzustanddaten
und/oder Diagnoseinformation zu ihrem entsprechenden Sender 44, 46, 48.
Jeder Sender 44, 46, 48 sieht unter der
Steuerung seiner jeweiligen ASIC 38, 40, 42 ein
kodiertes Datennachrichtensignal an eine zugeordnete Antenne 50, 52 und 54 vor,
das eine Anzeige bildet für
die von der ASIC empfangenen Daten. Die Antenne 50, 52, 54 sendet
oder überträgt die Datennachricht als
ein HF-Signal durch den freien Raum, jeweils angezeigt bei 51, 53, 55.
Die Datennachricht kann eine Anzeige des Reifenzustands, Diagnoseinformation
für das
zugeordnete Modul, einen Identifikations-(ID)-Code des Moduls, einen
Reifen-ID-Code, der die Stelle des Moduls relativ zu dem Fahrzeug
anzeigt, etc. enthalten.
-
Die
HF-Signale 51, 53 und 55 von den Modulen 14, 16 und 18 werden
von einer Antenne 60 des Empfangsmoduls 62 empfangen.
Die empfangenen Signale werden durch eine geeignete Schaltung des
Moduls 62 decodiert und an eine Steuervorrichtung 64 geliefert.
Die Steuervorrichtung 64 kann die Schaltung umfassen, die
die Signale decodiert oder demoduliert. Alternativ kann sich die
Decodierschaltung außerhalb
der Steuervorrichtung 64 befinden und kann mit der Antenne 60 und
der Steuervorrichtung verbunden sein.
-
Vorzugsweise
ist die Steuervorrichtung 64 eine Mikrosteuervorrichtung
oder ein Mikrocomputer, der konfiguriert ist, um die Reifenzustandsdatensignale
zu empfangen, die empfangenen Signale zu decodieren und zu verarbeiten
und um für
die empfangene Reifenzustandinformation eine Anzeige vorzusehen.
Zum Beispiel ist die Steuervorrichtung 64 elektrisch mit
einem Lautsprecher 66 verbunden, um, wenn es angebracht ist,
eine hörbare
Anzeige, z.B. ein Warnsignal, vorzusehen, und zwar basierend auf
der Information, die in den Datennachrichten enthalten ist. Alternativ
oder zusätzlich
zu dem Lautsprecher 66 ist die Steuervorrichtung 64 mit
einem Display bzw. einer Anzeigeeinrichtung 68 verbunden,
die eine visuelle Anzeige für
die empfangene Reifenzustand- und Diagnoseinformation vorsieht.
Die Anzeigevorrichtung 68 kann zum Beispiel eine LED oder
eine LCD-Anzeige von bekannter Konfiguration sein, um detaillierte
Reifenzustandinformation für
jeden Fahrzeugreifen, wie sie durch die Reifenzustandssensormodule 14, 16 und 18 abgefühlt werden,
anzuzeigen.
-
Die
Steuervorrichtung 64, die zugeordnete Anzeigevorrichtung 68 und
der Lautsprecher 66 werden durch eine Leistungsquelle 70 mit
Leistung versorgt. Die Leistungsquelle kann eine Fahrzeugbatterie
sein, beispielsweise wenn das Empfangsmodul 62 innerhalb
des Fahrzeugs 10 angebracht ist. Das Empfangsmodul 62 könnte alternativ
durch eine interne Leistungsquelle versorgt werden. Es wurde ebenfalls
erwogen, dass das Empfangsmodul 62 eine in der Hand gehaltene,
tragbare Einrichtung oder ein Anhänger sein kann, die ein Fahrzeuginsasse
oder eine andere Person tragen kann, um eine hörbare und/oder sichtbare Anzeige
des Reifenzustands und/oder Diagnoseinformation zu erhalten.
-
Während gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung das Datenübertragungssystem zwischen
den Modulen 14, 16 und 18 und dem Empfänger 62 als
eine HF-Verbindung beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung
andere drahtlose Datenübertragungssysteme
verwendet werden.
-
2 stellt
das Reifenzustandssensormodul 14 der 1 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Identische Bezugszeichen beziehen
sich auf Teile des Moduls 14, die zuvor mit Bezug auf 1 identifiziert
wurden. Das Sensormodul 14 kann in einer einzigen Packung bzw.
Gehäuse
integriert sein, das als ein eigenständige Einheit bzw. eine Stand-alone-Einheit
zur Verwendung mit dem zugeordneten Fahrzeugreifen (z.B. 20 der 1)
arbeitet.
-
Das
Sensormodul 14 umfasst Sensorkomponenten, die wirksam sind,
um verschiedene Zustände
des Fahrzeugreifens abzufühlen
und/oder um Diagnoseinformation des Moduls 14 zu erhalten.
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfassen die Reifenzustände den
Reifendruck und Temperatur und die Diagnoseinformation umfasst die Batteriespannung.
Es wird ebenfalls erwogen, dass andere Parameter des Reifens und/oder
des Moduls ebenfalls gemäß der vorliegenden
Erfindung überwacht werden
können.
Der Sender 44 des Moduls 14 sendet ein Datennachrichtensignal,
das eine Anzeige für
die abgefühlten
Parameter bildet, beispielsweise in einem seriellen Datenformat,
zum Empfang durch den Zentralempfänger (z.B. 62 der 1).
-
Wie
oben festgestellt, detektiert der Bewegungsdetektor 32 die
Bewegung des zugeordneten Fahrzeugreifens (z.B. 20 der 1),
wie zum Beispiel ansprechend auf seine Drehung oder Vibration. Genau
gesagt ist der Bewegungsdetektor 32 mit einer Steuervorrichtung 72 der
ASIC 38 über
eine Verbindung 74 verbunden. Der Bewegungsdetektor 32 sieht
ansprechend auf die detektierte Bewegung ein Signal an die Steuervorrichtung 72 vor.
-
Zum
Beispiel besteht der Bewegungsdetektor in Form eines normalerweise
offenen Fliehkraftschalters, der sich schließt, wenn sich der zugeordnete
Fahrzeugreifen 20 mit einer vorbestimmten Rate dreht. Zum Beispiel
schließt
sich der Fliehkraftschalter, wenn sich der zugeordnete Reifen mit
einer Rate dreht, die einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 mph (miles
per hour = Meilen pro Stunde) oder mehr entspricht, dreht. Wenn der
Fliehkraftschalter geschlossen ist, liefert er ein Bewegungssignal
an die Steuervorrichtung 72, wie zum Beispiel ein logisches
HIGH- bzw. HOCH-Signal bei einer vorbestimmten Spannung. Das logische
HOCH-Bewegungssignal zeigt an, dass sich der zugeordnete Fahrzeugreifen
(z.B. 20 der 1) mit einer Rate dreht, die mindestens
der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Wenn der Fliehkraftschalter
offen ist, zum Beispiel bei Fahrzeuggeschwindigkeiten geringer als
ungefähr
10 mph, wird andrerseits ein logisches LOW- bzw. NIEDRIG-Bewegungssignal von
einer vorbestimmten Spannung, z.B. Null Volt, an die Steuervorrichtung 72 geliefert.
Die zeigt entweder das Fehlen einer Fahrzeugbewegung oder die Bewegung
bei einer Geschwindigkeit an, die geringer ist als die vorbestimmte
Fahrzeuggeschwindigkeit.
-
Die
Steuervorrichtung 72 kann beispielsweise eine Mikrosteuervorrichtung,
ein Mikroprozessor, eine Zustandsmaschine bzw. State Machine, diskrete
Komponenten, eine weitere ASIC oder irgendeine Kombination davon
sein. Die Steuervorrichtung 72 steuert den Betrieb des
Moduls 14. Die Funktion der Steuervorrichtung 72 könnte als
Hardware und/oder Software implementiert sein.
-
Die
Steuervorrichtung 72 stellt eine Betriebsart oder einen
Status des Moduls 14 ein, und zwar ansprechend auf das
Bewegungssignal, das über 74 empfangen
wurde, ebenso wie ansprechend auf andere Kriterien. Die Steuervorrichtung 72 verfolgt
den Status verschiedener Flag-Zustände, die basierend auf überwachten Parametern,
wie zum Beispiel Druck, Temperatur, Batteriespannung und Bewegung
des zugeordneten Fahrzeugreifens variieren. Die Steuervorrichtung 72 steuert Übergänge zwischen
Betriebsarten gemäß dem besonderen
Wert jeder der Flag-Zustände.
Die Steuervorrichtung 72 steuert ebenfalls die Zeitsteuerung
der Reifenzustandsmessungen und die Zeitsteuerung der Sendung der
Datennachrichten.
-
Die
Steuervorrichtung 72 besitzt einen Ausgang 75,
der mit einem Steuerschalter 76 verbunden ist, zur Steuerung
der Aktivierung der anderen Komponenten des Sensormoduls 14.
Genau gesagt besitzt der Steuerschalter 76 einen Eingang,
der elektrisch mit der Leistungsquelle 26 verbunden ist,
wie zum Beispiel durch einen geeigneten Filter und/oder Spannungsregler
(nicht gezeigt). Der Schalter 76 besitzt ebenfalls einen
Ausgang, der mit verschiedenen Schaltungskomponenten verbunden ist,
die innerhalb der ASIC 38 gelegen sind. Die Schaltungskomponenten
könnten
gemäß der vorliegenden
Erfindung außerhalb
der ASIC 38 gelegen sein.
-
Während aus
Gründen
der Kürze
ein Einzelschalter 76 dargestellt ist, der die Komponenten
mit der Leistungsversorgung 26 verbindet, könnte die
Steuervorrichtung 72 alternativ jede der Komponenten durch
getrennte Schalter oder eine geeignete Schaltmatrix steuern. Die
Schalter können
außerhalb
der Steuervorrichtung 72 gelegen sein, wie zum Beispiel
mit dem Schalter 76 in 2 gezeigt
ist. Alternativ können
ein oder mehr Schalter als Teil der Steuervorrichtung integriert
sein, um so die erwünschte
elektrische Energie an ausgewählte
Komponenten zu liefern.
-
Ein
Drucksensor 78, der betriebsbereit ist, um den Reifendruck
des zugeordneten Reifens (z.B. 20 der 1)
abzufühlen,
ist mit dem Schalter 76 verbunden. Der Drucksensor 78 sieht
ein Reifendrucksignal 80, das eine Anzeige für den abgefühlten Reifendruck
bildet, an einen Eingang einer Multiplexer-Schaltung 82 vor. Genau gesagt
liefert der Reifendrucksensor 78 das Reifendrucksignal 80,
wenn er durch den Steuerschalter 76 aktiviert wird. Der
Drucksensor 78 kann zum Beispiel eine analoge Druckabfühleinrichtung
sein, wie beispielsweise eine Wheatstone-Brücke, die ein Signal mit einer
elektrischen Charakteristik bzw. Kenngröße (z.B. eine Spannungsdifferenz)
liefert, das eine Anzeige für
einen absoluten, relativen Druck bildet, der von dem Sensor 78,
detektiert wurde. Der Drucksensor 78 ist fähig, Druck
innerhalb eines Bereichs abzufühlen,
zum Beispiel von ungefähr
50 kPa bis ungefähr
640 kPa über
einem weiten Temperaturbereich.
-
Ein
Temperatursensor 84 ist ebenfalls mit dem Schalter 76 verbunden
und mit einem Eingang der Multiplexer-Schaltung 82. Der
Temperatur-Sensor 84 liefert an die Multiplexer-Schaltung 82 ein
Signal 86 mit einer elektrischen Kenngröße, die eine Anzeige für die abgefühlte Temperatur
des zugeordneten Reifens bildet. Die Steuervorrichtung 72 steuert
den Betrieb des Temperatursensors 84 durch Aktivierung
des Steuerschalters 76.
-
Ein
Batteriespannungssensor 88 ist elektrisch zwischen der
internen Leistungsquelle 26 und einem Eingang der Multiplexer-Schaltung 82 verbunden.
Der Spannungssensor 88 tastet die Spannung der Leistungsquelle 26 bei
Aktivierung des Steuerschalters 76 durch die Steuervorrichtung 72 ab.
Der Spannungssensor 88 liefert ein Batteriespannungssignal 90 an
den Multiplexer-Schaltung 82, das eine elektrische Kenngröße besitzt,
die eine Anzeige für
die abgefühlte
Spannung bildet. Der Wert des Batteriespannungssignals 90 nach jeder Übertragung
liefert eine gute Anzeige für
die elektrische Energie, die in der Leistungsquelle 26 verfügbar ist.
-
Die
Multiplexer-Schaltung 82 empfängt somit parallele Eingangssignale 80, 86 und 90 von
den jeweiligen Abfühlkomponenten 78, 84 und 88.
Die Multiplexer-Schaltung 82 wiederum
sieht ein multiplexiertes serielles Ausgangssignal 92 vor,
das eine Anzeige bildet für
die abgefühlten
Parameter von jedem der Sensoren 78, 84 und 88.
Die Steuervorrichtung 72 könnte auch mit der Multiplexer-Schaltung 82 verbunden
sein, um ferner die Multiplex-Funktion davon weiter zu steuern.
Das multiplexierte Datensignal 92 wird an einen Analog-zu-Digital-Wandler (A/D)
vorgesehen, der ein digitalisiertes Ausgangssignal 96 zu
einer Kalibrierungsfunktion 98 vorsieht. Alternativ können Signale
von den Sensoren 78, 84 und 88 digitalisiert
werden, bevor sie an die Multiplexer-Schaltung 82 vorgesehen werden.
-
Die
Kalibrierungsfunktion 98, die Hardware und/oder Software
sein kann, ist konfiguriert, um das digitalisierte Datensignal 96,
das vom ADC 94 empfangen wird zu demultiplexieren und um
die Daten in ein lesbares Format für die Steuervorrichtung 98 zu
kalibrieren. Zum Beispiel kann die Kalibrierungsfunktion 98 eine Vielzahl
von Druck-Kurven, Temperatur-Kurven und/oder Nachschlagetabellen
umfassen, aus denen kalibrierte Temperatur- und Druckwerte bestimmt
werden basierend auf der Information, die in dem digitalisierten
Datensignal 96 enthalten ist. Die Nachschlagetabelle und
Kurven sind abgeleitet aus empirischen Daten über einen weiten Bereich von
Temperatur und Druck für
die speziellen Druck- und Temperatursensoren 78 und 84, die
verwendet werden. Die Kalibrierungsfunktion 98 umfasst
ebenfalls eine Nachschlagetabelle zum umwandeln des digitalisierten
Spannungssignals in einen kalibrierten Spannungswert in einem brauchbaren
Format.
-
Der
Kalibrierungsblock 98 sieht ein kalibriertes Ausgangssignal 100 an
einen weiteren Eingang der Steuervorrichtung 72 vor. Das
Signal 100 besitzt eine Kenngröße oder einen Wert, der eine
Anzeige bildet für jede
der abgefühlten
Parameter, z.B. Druck, Temperatur und Batteriespannung. Die Steuervorrich tung 72 empfängt das
kalibrierte Datensignal und speichert zumindest einige der empfangenen
Daten im geeigneten Speicher (nicht gezeigt).
-
Die
Steuervorrichtung 72 ist mit einem eindeutigen Identifikations-(ID)-code
für den
Sender 44 des Moduls 14 programmiert und wahlweise
mit einem Reifen-ID-Code. Der Sender-ID-Code wird vom Hersteller
eingestellt. Der Reifen-ID-Code
kann in der Fabrik eingestellt werden oder durch einen Techniker,
der das Modul installiert. Der Reifen-ID-Code wird eingestellt,
um die Reifenstelle des Moduls 14 relativ zu dem Fahrzeug
anzuzeigen.
-
Die
Steuervorrichtung 72 ist elektrisch mit dem Sender 44 verbunden
zum Steuern der Übertragung der
Datennachricht durch die zugeordnete Antenne 50. Die Sendung
des Datennachrichtensignals tritt zu ausgewählten Zeiten auf basierend
auf der speziellen Betriebsart der ASIC 38. Die Steuervorrichtung 72 bestimmt die
Betriebsart der ASIC 38 ansprechend auf sowohl das Bewegungssignal,
das über
die Verbindung 74 empfangen wird als auch ansprechend auf
die abgefühlten
Parameter, angezeigt durch das kalibrierte Ausgangssignal 100.
-
Die
Steuervorrichtung 72 besitzt eine erste Betriebsart, auf
die im Weiteren als die normale Betriebsart Bezug genommen wird,
ansprechend auf das Bewegungssignal, das mindestens eine vorbestimmte
Drehrate des zugeordneten Fahrzeugreifens anzeigt, d.h. der Fliehkraftschalter
ist geschlossen. In der normalen Betriebsart steuert zum Beispiel
die Steuervorrichtung 72 den Schalter 76, um periodische
Aktivierung der Reifenzustandssensoren 78, 84 und 88 ebenso
wie der anderen Schaltungskomponenten 82, 94 und 98 der
ASIC 38 zu bewirken. Demgemäß fühlen die Sensoren 78, 84 und 88 periodisch
den Reifenzustand des zugeordneten Fahrzeugreifens bei einer vorbestimmten
Rate ab, wie zum Beispiel ungefähr
einmal alle vier bis zehn Sekunden. Ebenso steuert die Steuervorrichtung 72 in
der normalen Betriebsart den HF-Sender 44, um das Datennachrichtensignal
zu senden. Das Senden jedes Datennachrichtensignals tritt intermittierend
zu zufälligen Zeitintervallen
innerhalb eines variablen Zeitfensters auf, wie zum Beispiel im
Bereich von un gefähr
drei bis ungefähr
fünf Minuten.
Dies hilft Überlappung
und Kollision bzw. Interferenz der Datennachrichten von anderen Sensormodulen
(z.B. 16, 18 der 1) zu reduzieren.
-
Wenn
der Fliehkraftschalter 32 offen ist, wodurch Drehung des
Fahrzeugreifens mit einer Fahrzeugrate angezeigt wird, die weniger
als einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, steuert
die Steuervorrichtung 72 das Sensormodul 14, um
in einer zweiten, unterschiedlichen Betriebsart zu arbeiten. Die
zweite Betriebsart wird als ein Schlafmodus bezeichnet.
-
In
dem Schlafmodus steuert die Steuervorrichtung 72 den Schalter 76,
um jeden der Reifenzustandssensoren 78, 84 und 88 so
zu aktivieren, dass ihre jeweiligen Parameter mit einer periodischen
Rate abgefühlt werden,
die im Wesentlichen langsamer ist, als die Rate, mit der entsprechende
Reifenzustände
in der normalen Betriebsart abgefühlt werden. In dem Schlafmodus
werden zum Beispiel die Sensoren 78, 84 und 88 so gesteuert,
dass sie die Reifenzustände
ungefähr
alle 15 Minuten abfühlen.
-
Jedoch
wird das Reifenzustandsdatensignal in dem Schlafmodus nur nachdem
einer oder mehr abgefühlte
Reifenzustände
unter einem vorbestimmten Schwellenwert bestimmt wurden, gesendet,
eher als das intermittierende Senden in zufälligen Zeitintervallen, wie
in der normalen Betriebsart. Zum Beispiel steuert die Steuervorrichtung 72 in
dem Schlafmodus den Sender 44, um das Reifenzustanddatensignal
erst nach der ersten Bestimmung zu schicken, dass der abgefühlte Reifendruck
sich unter einem vorbestimmten Schwellenwert befindet, wie beispielsweise
ca. 220 kPa oder ungefähr
18 psi. Das Senden könnte
alternativ auf der Bestimmung basieren, dass die abgefühlte Temperatur
sich auf oder über
einem vorbestimmten Schwellenwert befindet, oder dass die abgefühlte Batteriespannung
sich unter einem Spannungsschwellenwert befindet.
-
Der
Schlafmodus hilft den Strom der internen Leistungsquelle 26 zu
sparen, wenn das Fahrzeug geparkt ist oder sonst nicht verwendet
wird. Der Schlaf modus sieht vorteilhafterweise dennoch relativ häufige Messungen
des Reifenzustands vor, so dass bei Bestimmung des Auftretens z.B.
eines niedrigen Reifendruckzustands, diese Information an den Fahrer
beim Starten des Fahrzeugs als eine Schlüssel-ein-Zustands-(key-on-status)-
bzw. Zündungsinformation
vorgesehen wird. Die begrenzten Übertragungen
in dem Schlafmodus helfen ferner die Interferenz mit anderen HF-Datenübertragungssystemen
des Fahrzeugs zu reduzieren, wie zum Beispiel einem ferngesteuerten,
schlüssellosen
Zugangssystem, das typischerweise auftritt, wenn das Fahrzeug stationär ist. Andere
Betriebsarten können
ebenfalls verwendet werden, um die Häufigkeit der Parametermessungen
ebenso wie die Übertragung
der Datennachrichtensignale zu steuern.
-
Mit
Bezug auf 3 besitzt eine Datennachricht 120 ein
Zeitintervall angezeigt bei 122. Die Datennachricht 120 ist
unterteilt in eine Vielzahl von Datenrahmen, wie zum Beispiel fünf, angezeigt
als RAHMEN 1 bis RAHMEN 5. Das Zeitintervall des RAHMEN 1 ist bei 124 angezeigt.
Jeder Rahmen besitzt vorzugsweise das gleiche Zeitintervall. Jeder
Datenrahmen ist ferner in eine Vielzahl von zehn Zeitschlitzen 126 aufgeteilt, in
die die gewünschten
Daten geliefert werden können.
In diesem Beispiel gibt es vier Zeitschlitze pro Rahmen, obwohl
andere Anzahlen von Zeitschlitzen pro Rahmen verwendet werden können. Die
Gruppierung der Daten, die in einem Zeitschlitz 126 vorgesehen
ist, wird im Folgenden als ein Datenpaket bezeichnet. Die Dauer eines
Zeitschlitzes ist bei 128 angezeigt und die Dauer eines
Datenpakets ist bei 130 angezeigt.
-
Als
Beispiel dienend stellt 4 ein funktionales Beispiel
eines Datenpakets 130 dar, das sich als ein Intervall erstreckt,
angezeigt bei 132. Jedes Datenpaket 126 in einer
Datennachricht umfasst eine Vielzahl von Datenbits, die ausgewählte Daten
enthalten. In diesem Beispiel, beginnend bei der linken Seite der 4,
umfasst das Datenpaket 130 einen Anfangsimpuls gefolgt
von einer Präambel,
die die Synchronisierungsinformation des Datenpakets enthält. Als
nächstes
enthält
das Datenpaket kalibrierte Daten, die eine Anzeige bilden für einen
oder mehr der abgefühlten
Parameter, die Temperatur und/oder Batteriespannung und/oder den Druck
enthalten. Dieses Datenpaket 126 enthält ebenfalls Daten, die den
Typ der kalibrierten Daten anzeigen, die in dem Datenpaket angezeigt
werden.
-
Als
nächstes
enthält
das Datenpaket 130 Daten, die dem Reifen-ID-Code und dem
Sender-ID-Code entsprechen. Zum Beispiel kann der Reifenpositions-ID-Code drei Bits aufweisen,
während
der Sender-ID-Code 19 Bits aufweist. Der ID-Codeinformation folgend,
umfasst das Datenpaket 130 Datenbits, die die gegenwärtige Betriebsart
des Senders anzeigen. Zusätzlich
werden Datenbits vorgesehen, um den Temperaturstatus anzuzeigen,
wie zum Beispiel, ob die abgefühlte
Temperatur normal, ungültig,
eine niedrige Temperatur oder eine hohe Temperatur ist. Fehlerbits
können
ebenfalls vorgesehen sein zur Anzeige eines niedrigen Batteriezustandes
oder anderer interner Fehler, die durch die Steuervorrichtung an
dem Sensormodul detektiert werden. Eine zyklische Block- bzw. Redundanzprüfung (CRC=
cyclic redundancy check)) der sich ausbreitenden Daten ist zur Fehlerdetektion
in dem Datenpaket 130 vorgesehen.
-
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält
jeder Datenrahmen zwei Datenpakete, die in ausgewählten Datenschlitzen
gelegen sind. Ein Datenpaket ist in dem ersten Schlitz jedes Rahmens
angeordnet. Das zweite Datenpaket in jedem Rahmen der Datenbotschaft
ist in einem Zeitschlitz gelegen, das zufällig aus den drei übrig bleibenden
Schlitzen pro Rahmen pro Nachricht ausgewählt wird. Die zufällige Stelle
des zweiten Datenpakets in einem Rahmen wird basierend auf einem
ausgewählten Parameter
des Moduls 14 bestimmt. Der Parameter könnte zum Beispiel der Sender-ID-Code
oder ein abgefühlter
Reifenzustand, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Reifendrehzahl
etc., sein.
-
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Zeitschlitzauswahl für das zweite
Datenpaket durch einen Zufallszahlengenerator bestimmt, der Hardware
und/oder Software sein kann. Der Zufallszahlengenerator wählt einen
Zeitschlitz in jedem Rahmen der Da tennachricht aus basierend auf
einem Parameter, der dem Modul 14 zugeordnet ist. Wie oben
erwähnt
könnte
der Parameter den Sender-ID-Code, den Reifenpositions-ID-Code und/oder
ein abgefühlter
Reifenzustand (z.B. Druck, Temperatur, Reifendrehzahl etc.) umfassen.
Insbesondere wird der Parameter verwendet, um den Zufallszahlengenerator
zu initialisieren oder mit einem Startwert zu versehen. Der Zufallszahlengenerator
wiederum modifiziert oder verschiebt seine Werte für jeden
Rahmen so, dass ein zufälliger
Wert vorgesehen wird, der einer Datenschlitzposition für jeden
Rahmen der Datennachricht zugeordnet wird.
-
Ein
Beispiel eines eine Zufallszahl generierenden Algorithmus 200 ist
in 5 dargestellt. Der Algorithmus 200 ist
ein zyklisches Blockcodierschema, das mit dem Sender-ID-Code und
dem Reifenpositions-ID-Code als Startwert versehen wird. In diesem
Beispiel wird der Sender-ID-Code aus 19 Bits (ID0–ID18) und
der Reifenpositions-ID-Code aus drei Bits (TID0–TID2) gebildet. Die Zufallszahlen
werden durch die Rotation der Daten durch lineare Feedback-Schieberegister und
durch boolesche Operationen erzeugt, die an den Daten, die verschoben
werden, ausgeführt
werden. Der Algorithmus 200 kann als Hardware und/oder Software
implementiert sein. Während
das Beispiel, das in 5 dargestellt ist, ein bitmäßiger Algorithmus
ist, könnten
größere Einheiten
der Bits verwendet werden oder können
mit anderen arithmetischen Operationen kombiniert werden, um beim
Erzeugen von Zufallszahlen zu helfen.
-
Mit
Bezug auf 5 umfasst der Algorithmus 200 ein
Register 202, in das einige der Sender-ID-Bits (ID0–ID14) gespeichert
werden. Der Algorithmus 200 umfasst ebenfalls ein anderes
Register 204, in das übrigen
Sender-ID-Bits (ID15–18)
zusammen mit den Reifenpositions-ID-Bits (TID0–TID2) gespeichert werden. Beim
Anschalten werden die Sender-ID-Bits (ID0–ID14) von dem Register 202 in
ein Schieberegister 206 verriegelt. Dies tritt typischerweise
beim Produktionsbetrieb auf, wenn die Batterie (z.B. 26 der 2)
mit dem Modul verbunden ist. Ebenso werden beim Anschalten die anderen
Sender-ID-Bits (ID15–ID18)
zusammen mit den Reifenpositions-ID-Bits (TID0–TID2) von dem Register 204 in
die Register b0–b6
des Feedback-Schieberegisters 208 ver riegelt. Genau gesagt
wird ID15 in b0 verriegelt, ID16 wird in b1 verriegelt, ID17 wird
in b2 verriegelt, ID18 wird in b3 verriegelt, TIDO wird in b4 verriegelt,
TID1 wird in b5 verriegelt und TID2 wird in b6 verriegelt. In der
Situation, wo kein Reifenpositionscode programmiert ist, wird ein
vorbestimmter Bitwert von 0 oder 1 in dem Speicher gespeichert (z.B.
TID0–TID2)
der Steuervorrichtung, deren Werte beim Anschalten in den Registern
b4–b6
verriegelt werden.
-
Jedes
Mal wenn das Schieberegister 208 getaktet wird, werden
die Werte von jedem Register b0–b6 in
der Richtung der entsprechenden Pfeile verschoben. Zusätzlich werden
die Werte von BIT0–BIT13
einen Platz nach rechts für
jeden Taktpuls, der zu dem Register 206 vorgesehen wird,
verschoben. Vorzugsweise werden die Register 206 und 208 gleichzeitig
getaktet. Eine Exklusiv-ODER-Funktion 212 exklusiv-ODERt
den Wert von BIT14 des Registers 206 mit dem Wert des Registers
b6 jedes mal, wenn der Algorithmus 200 verschoben wird.
Der Wert b6 wird als Feedback in BIT0 des Schieberegisters 206 eingegeben,
und zwar jedes Mal, wenn das Register 200 verschoben wird.
-
Der
Ausgangswert der Exklusiv-ODER-Funktion 212 wird als Feedback
zu zwei anderen Exklusiv-ODER-Funktionen 214 und 216 vorgesehen,
ebenso wie sie in das Schieberegister b0 bei jedem Taktpuls geladen
wird. Der Wert des Schieberegisters b1 wird exklusiv-geODERt zusammen
mit dem Ausgangswert der Exklusiv-ODER-Funktion 212, die
ihrerseits in b2 verschoben wird. Ähnlich führt die Exklusiv-ODER-Funktion 216 eine
Exklusiv-ODER-Operation
an dem Ausgangswert der Exklusiv-ODER-Funktion 212 und
dem Wert des Register b5 durch. Der Ausgangswert der Exklusiv-ODER-Funktion 216 wird
bei dem nächsten
Taktimpuls an das Register b6 vorgesehen.
-
Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sehen die Werte der Schieberegister b5
und b6 eine Zwei-Bit-Zufallszahl vor, die verwendet wird, um den
zweiten Schlitz eines vorgegebenen Rahmens auszuwählen. Daten
werden in dem Algorithmus 200 mindestens einmal für jeden
Datenrahmen verschoben, so dass ein unterschiedlicher Zufallswert
für die
Schlitzauswahl in jedem Rahmen vorgesehen werden kann.
-
Als
Beispiel dienend stellt Tabelle 1 den Zusammenhang der Zufallsbinärwerte der
Register b5 und b6 zu der Schlitzauswahl für den gegenwärtigen Rahmen
für die
Situation dar, wo es vier Schlitze pro Rahmen gibt. Andere Anzahlen
von Schlitzen pro Rahmen können
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Ähnlich
sehen die Werte der Register b0–b4
eine andere Zufallszahl vor (z.B. ein Dezimalwert von 0–31), der
in dem Zeitmessungsintervall zwischen den Sendungen der nachfolgenden
Datennachrichten verwendet wird.
-
-
Jedes
Reifensendemodul des Systems (z.B. 12 der 1)
umfasst solch einen eine Zufallszahl generierenden Algorithmus 200.
Jeder Algorithmus wird durch eine eindeutige Zahl initialisiert,
nämlich
den Sender-ID-Code und (wenn er verwendet wird) den Reifenpositions-ID-Code.
Die ID-Codewerte werden in das Feedback-Schieberegister über eine
Periode von Verschiebungen verschoben und dann werden die Ergebnisse
kontinuierlich durch das Feedback-Schieberegister rotiert. Auf diese
Weise werden die Werte der unterschiedlichen Register b0–b6 manipuliert,
um kontinuierlich Zufallszahlen bei den Register b0–b6 zu generieren.
-
Der
Inhalt des Datenpakets kann ebenfalls als eine Funktion der Betriebsart
des Moduls variieren. Zum Beispiel enthält in einem normalen Modus
und in einem Druck-Warnmodus Schlitz eins in jedem Rahmen Druck
Daten. Das zweite Paket in Rahmen 3 enthält Temperaturdaten, das zweite
Paket in Rahmen 4 enthält Batteriespannungsdaten
und ein zweites Paket in Rahmen 5 enthält andere Parameter, wie beispielsweise
Daten, die den Wert eines Run-Flat-Zählers anzeigen. In einem Temperatur-Alarm-Modus
enthält
Schlitz eins in jedem Rahmen Druckdaten während das zweite Paket in jedem
Rahmen Temperaturdaten enthält.
-
6 stellt
ein Beispiel für
ein Zeitsteuerdiagramm für
zwei Datennachrichten (DATEN_NACHRICHT 1, DATEN_NACHRICHT 2) dar,
die gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren formatiert wurden. DATEN_NACHRICHT 1 umfasst
eine Vielzahl von Datenrahmen, die ein erstes Datenpaket umfassen,
das in dem ersten Zeitschlitz von jedem Rahmen gelegen ist. Ein
zweites Datenpaket ist in dem letzten Zeitschlitz des ersten Rahmens
gelegen und ein zweites Datenpaket ist in dem zweiten Zeitschlitz
des zweiten Rahmens gelegen. Dies basiert auf Registern 65 und 66 der 5,
die einen binären
Wert von 11 besitzen, wenn RAHMEN 1 verpackt ist und einen binärer Wert
von 00, wenn RAHMEN 2 verpackt ist. Aus Gründen der Kürze ist nur ein Rahmen der
DATEN_NACHRICHT 2 dargestellt, in dem ein Datenpaket in dem ersten
Zeitschlitz gelegen ist. Ein zweites Datenpaket ist in dem dritten
Zeitschlitz gelegen ansprechend auf den Wert der Register b5 und
b6, die einen binären
Wert von entweder 01 oder 10 vorsehen.
-
Das
Wiederholungsintervall zwischen Datennachrichtsendungen, angezeigt
bei 230, ist statusabhängig.
Um den FCC-Vorschriften zu entsprechen, muss jedoch zwischen den
Datennachrichtsendungen ein Intervall von 15 Sekunden eingehalten
werden. Um ferner zu helfen, eine Kollision zwischen den Sendungen
von Datennachrichten zu vermeiden, wird die Länge des Zeitintervalls 230 randomisiert.
Die Bits b0–b4
des Feedback-Schieberegisters 208 der 5 sehen
eine Zufallszahl vor, die verwendet wird, um die Länge des
Sendezeitintervalls zu variieren. Das Zeitintervall kann ferner
gemäß der besonderen
Betriebsart des Moduls variieren. Zum Beispiel kann in dem normalen
Modus das Zeitintervall 230 vorgesehen sein durch (32 +
n) × tm, wobei n eine Zufallszahl im Bereich von
0 bis 31 ist, die aus den Registern b4–b0 des Feedback-Registers
des Zufallszahlgenerators gelesen wird und wobei tm das
Messungsintervall ist, über
das die Sensormessungen genommen werden, wie zum Beispiel ein nominales
Intervall von 7,2 Sekunden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert die Zeitsteuerung
der ersten Datensendung nach Aktivierung des Bewegungsdetektors
ebenfalls auf einigen der Sender-ID-Code- und/oder der Reifenpositions-ID-Codewerte. Als
Beispiel dienend wird die erste Sendung einer Datennachricht durch
einen binären
Wert von (TID2–TID0,
ID18–ID14) × 22 Millisekunden
verzögert.
Diese Anfangsverzögerung
wird bei 232 in 6 gezeigt.
-
Im
Hinblick auf das Vorangegangene sieht die vorliegende Erfindung
eine Vorrichtung und ein Verfahren vor, um bei der Vermeidung von
einer Kollision der Datennachrichten in einem Reifendruckabfühlsystem zu
helfen. Die Steuervorrichtung des Senders variiert die Positionen
der ausgewählten
Datenpakete als eine Funktion einer Zufallszahl, die durch Verwendung
eines Parameters erzeugt wird, der dem Sendermodul zugeordneten
ist, wie zum Beispiel der Sender-ID-Code und, optional, der Reifenpositions-ID-Code.
Die Steuervorrichtung des Sendermoduls kann ebenfalls das Intervall
zwischen benachbarten Datennachrichten variieren, basierend auf
dem Sender-ID-Code und/oder dem Reifenpositions-ID-Code.
-
Im
Hinblick auf das Vorangegangene sieht die vorliegende Erfindung
ein System und ein Verfahren vor, in dem die erwünschten Reifenzustandsdaten
in ausgewählten
Datenschlitzen in jedem Rahmen jeder Datennachricht gesendet werden.
-
Aus
obiger Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen,
Veränderungen
und Modifikationen wahrnehmen. Solche Verbesserungen, Veränderungen
und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sind durch die angehängten Ansprüche abgedeckt.
