車輛輪胎中的氣體壓力傳感器的故障檢測方法和設備的製作方法

2023-07-10 07:37:56

專利名稱：車輛輪胎中的氣體壓力傳感器的故障檢測方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛輪胎壓力傳感器的故障檢測方法和設備。
背景技術：
越來越多的機動車包括用於監控例如車輛輪子的輪胎的壓力和/或溫度的參數的系統，以告知車輛駕駛員測量的參數的任何異常變化。這些監控系統一般包括安裝在車輛中的中央單元，以及安裝在車輛每個輪子上的輪子單元，所述輪子單元的作用特別地在於測量其上安裝有該輪子單元的輪子的輪胎的壓力。輪子單元的形式一般為電子模塊，該電子模塊特別地包括壓力傳感器、微處理器 和射頻發射器，射頻發射器用以將壓力測量值傳輸給中央單元。為了降低輪子單元的故障風險，尤其是對於壓力測量，可以例如為輪子單元配置至少兩個壓力傳感器，以保證壓力測量的冗餘。由於某些元件的加倍，該解決方案的限制主要在於其實施成本。沒有已知用於檢測出輪胎壓力傳感器發生了故障並因此必須排除該壓力傳感器進行的壓力測量的解決方案。無論輪子單元的壓力傳感器數量是多少都存在該問題。實際上，即使在設有兩個壓力傳感器的冗餘系統中，也沒有已知用於檢測兩個壓力傳感器同時故障的解決方案和/或用於在一個壓力傳感器發生故障時確定哪一個壓力傳感器發生故障的解決方案。

發明內容
本發明的目的在於提出一種用於檢測壓力傳感器的故障的解決方案，該解決方案適用於任何類型的車輛輪胎壓力傳感器，並優選地適用於任何類型的輪胎和任何類型的車輛。為了解決上述問題，本發明的主題在於一種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器的故障檢測方法，該方法的特徵在於，該方法至少包括
確定是否滿足預定氣體溫度變化檢測標準的步驟；
如果檢測到氣體的溫度變化，確定是否滿足預定壓力變化檢測標準的步驟，其中壓力由壓力傳感器來測量；
如果沒有檢測到壓力變化，通告已檢測到壓力傳感器故障的步驟。根據特定的實施例，該方法包括以下特徵中的一個或多個，這些特徵單獨地採用或根據所有在技術上可行的組合來採用
溫度變化檢測標準為車輛速度減小檢測標準，而壓力變化檢測標準則是壓力升高檢測標準；
該方法包括預先學習步驟，在該預先學習步驟中，通過比較車輛速度測量值和與所述速度測量值關聯的壓力測量值來定義速度減小檢測標準和壓力升高檢測標準；作為速度減小檢測標準和壓力升高檢測標準定義依據的車輛速度測量值和壓力測量值在開始運行壓力傳感器時實現；
車輛速度減小檢測標準在減速度絕對值大於預定閾值的時候得到滿足，所述閾值優選地為0. 3g的閾值，其中g為重力加速度；
壓力升高檢測標準在壓力升高大於預定閾值的時候得到滿足，所述閾值優選地為10千帕的閾值；
如果連續數次地沒有滿足壓力變化檢測標準就執行通告檢測到壓力傳感器故障的步驟。本發明的主題還在於一種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器的故障檢測設備，所述設備的特徵在於，該設備至少包括
用於確定預定氣體溫度變化檢測標準是否滿足的裝置；
用於確定預定壓力變化檢測標準是否滿足的裝置，該裝置在檢測到溫度變化的時候使用，其中所述壓力由壓力傳感器來測量；
用於通告檢測到壓力傳感器故障的裝置，該裝置在沒有檢測到壓力變化的時候使用。優選地，該設備包括用於測量車輛速度變化的裝置，並且，氣體溫度變化檢測標準和壓力變化檢測標準分別是速度減小檢測標準和壓力升高檢測標準。優選地，該設備包括用於通過比較車輛速度測量值和與所述速度測量值關聯的壓力測量值來定義速度減小檢測標準和壓力升高檢測標準的裝置。


閱讀以下以非限制本發明的方式給出並參照附圖進行的對本發明實施例的說明，將更好地理解本發明。在這些附圖中
圖I為根據本發明的故障檢測設備的一個示例的示意 圖2、圖3、圖4和圖5為示出了根據本發明的故障檢測方法的實施例的圖。
具體實施例方式本發明涉及車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器的故障檢測方法和設備。圖I以非常示意的方式示出了設備I的一個實施例，其中所述設備適於實施根據本發明的故障檢測方法。實際上，設備I用於集成在機動車的監控系統中，所述系統包括安裝在車輛中的中央單元和安裝在車輛每個輪子上的輪子單元。更具體地，設備I用於全部或部分地集成在車輛輪子所配有的輪子單元(未示出)中，以檢測裝載在該輪子單元中的壓力傳感器的故障。優選地，設備I完全集成在這種輪子單元中，但不排除設備I根據其他實施例分布在輪子單元和中央單元之間。在以下說明中，非限制性地以設備I集成在輪子單元中的情況為例。故障檢測設備I包括類型為編程計算機的控制單元10，該控制單元特別地包括至少一個與一個或多個電子存儲器連接的處理器，其中所述電子存儲器中存儲用於實施故障檢測方法的待執行程序代碼指令。控制單元10與外圍設備連接，所述外圍設備包括一個或多個傳感器11，用於測量輪胎的參數，所述傳感器中至少一個為壓力傳感器。根據某些實施例，設備I還包括溫度傳感器。優選地，設備I包括射頻發射器12，該射頻發射器至少用於將關於實施的測量(例如壓力和溫度測量)的信息傳輸給安裝在車輛中的中央單元。不排除設備I包括其他元件。作為示例，所述設備還包括射頻接收器13，以及紐扣式電池類型的電能源14。本發明的原理基於以下觀察氣體在體積大致恆定和該氣體量大致恆定時產生的溫度變化伴隨有該氣體壓力的變化。該關係例如在理想氣體的情況下以下式來表示 pV=nRT(I)
其中
P為單位為帕斯卡(Pa)的氣體壓力，
V為單位為立方米(m3)的氣體所佔的體積， n為單位為摩爾的氣體量，
R為理想氣體的普適氣體常數，
T為單位為加爾文(K)的氣體的絕對溫度。在車輛輪胎中，氣體量大致恆定和體積大致恆定的假設在正常使用條件(閥門關閉，輪胎沒有損壞等)下在量級為分鐘的短時間內是成立的。因此，可以理解的是，在正常使用條件下，在短時間內，根據公式(1)，輪胎內部氣體溫度T的升高(或下降)應該伴隨有壓力p的升高(或下降)，其中所述壓力由壓力傳感器11來測量。否則，很可能所述壓力傳感器出現了故障。還可以理解的是，該關係與使用的壓力傳感器的類型無關，因此，本發明適用於任何類型的壓力傳感器。圖2示出了壓力傳感器故障檢測方法2的一個特定的實施例。如圖2所示，方法2主要包括步驟20和步驟21，步驟20用於確定預定氣體溫度T的變化檢測標準是否得到滿足，步驟21用於在檢測到溫度變化時確定預定壓力p的變化檢測標準是否得到滿足，其中所述壓力由壓力傳感器11來測量。如果沒有檢測到壓力變化，該故障檢測方法還包括通告檢測到壓力傳感器11故障的步驟22。該步驟22例如使用射頻發射器12，用於通告中央單元已檢測到故障。如圖2所示，例如一旦沒有滿足壓力變化檢測標準就執行故障通告步驟22。S卩，一次沒有滿足壓力P的所述變化檢測標準就足以使壓力傳感器11被視為發生了故障。根據圖3示出的另一個示例，故障通告步驟22隻在連續多次沒有滿足壓力p的變化檢測標準時才執行。「連續多次」指的是連續多次執行確定壓力p的所述變化檢測標準是否滿足的步驟21，執行步驟21的條件是預先滿足溫度T的變化檢測標準。如圖3中所示，根據該示例，方法2包括確定壓力p的變化檢測標準是否連續Mb次沒有滿足的步驟23，其中所述Mb次是預先確定的，例如等於3次或更多次。為此，當沒有滿足壓力變化檢測標準時使計數器mb遞增。在步驟23中，將計數器mb的值與預先確定的次數Mb比較。當滿足壓力變化檢測標準時，計數器mb的值就強制置零。
例如當在預定的、例如量級為秒的時間長度上的溫度變化的絕對值大於例如大約為IOK的閾值時，溫度T的變化檢測標準得到滿足。例如當在預定的、優選地與溫度變化相同的時間長度上的壓力變化的絕對值大於例如大約為10千帕(kPa)的閾值(並且與溫度變化的方向相同，即升高或下降)時，壓力P的變化檢測標準得到滿足。實際上，在環境溫度下，即大約在300K下，對於輪胎內部氣體大約為300kPa的絕對壓力，觀察到IK的溫度升高導致大約為IkPa的壓力升高。這些溫度變化檢測標準和壓力變化檢測標準的示例不是限制性的，可以理解的是，可以考慮其他溫度變化檢測標準和壓力變化檢測標準，而不改變本發明的原理。確定是否滿足溫度變化檢測標準的步驟20例如直接使用溫度T的測量值，所述測 量值由設備I的溫度傳感器11來實現。然而，實際上難以以足夠的精度和反應度來測量輪胎內部氣體的溫度。實際上，儘管當前的輪子單元設有溫度傳感器，但是這些溫度傳感器一般布置在輪緣附近(或布置在輪緣上)，所測量的溫度最經常是所述輪緣的溫度，該溫度可能會不同於輪胎中氣體的溫度。此外，相對於實際溫度，溫度測量值的獲得一般有延遲。換句話說，溫度測量值不代表氣體的即時溫度，而是對應於氣體幾分鐘前的溫度。更麻煩的是，在數分鐘內氣體摩爾數n可能已改變，在溫度變化和壓力變化之間的假設關係不再成立。此外，氣體溫度的快速變化一般被過濾，不出現在所取得的測量值中。由於所有這些原因，方法2的一個與上述實施例中任一個兼容的優選實施例在於使用車輛速度V的變化的測量值，並考慮只有在檢測到速度V突然減小的時候才能檢測到溫度T明顯而快速的升高。根據在圖4中示出的方法2的該實施例，利用在下文中給出的對輪胎內部氣體溫度的行為的理論認識。當車輛快速減速的時候，即在大幅度制動的情況下，已知理論上輪胎溫度會明顯地增大，這一方面是由於環境空氣對輪胎的通風隨著車輛速度減小而減小，另一方面則是由於輪胎橡膠因此受到的摩擦力。由於輪胎和氣體之間的熱交換表面(輪胎的胎面)非常大，輪胎的變熱以非常快的方式、一般小於一分鐘就體現在輪胎內部氣體的變熱上。因此可以考慮，在方法2的步驟20中，確定是否滿足溫度顯著升高檢測標準大致等同於確定是否滿足速度突然減小檢測標準。在該情況下，壓力變化檢測標準也是壓力升聞檢測標準。根據設備I的一個改造的實施例，該設備包括用於測量車輛速度變化的裝置，例如在圖I中示意性示出的加速度計15，或其他任何本領域技術人員已知的裝置。然而，不排除車輛速度變化的測量不直接由設備I來實現，而是從例如中央單元通過射頻接收器13來接收。車輛速度減小檢測標準例如在車輛減速度的絕對值大於閾值的時候得到滿足，其中所述閾值例如大約為0. 3g (其中g為重力加速度，大致等於9. 81m/s2)。一般公認公共大型車輛的最大制動大約為-Ig (即速度每秒減小9. 81m/s)。可以認為，速度減小檢測標準在減速度介於-0. 3g和-Ig之間的時候得到滿足(-0. 3g對應於速度每秒減小大約10km/h)。根據另一個示例，當在預定時長的時間間隔上比值AV/V(I的絕對值大於閾值、例如大於50%的時候，速度減小檢測標準得到滿足，其中所述預定時長量級為秒，所述比值是速度在所述時間間隔上的變化Av和該時間間隔上的參考速度Vtl (例如，在該時間間隔開始時的速度、該時間間隔上的平均速度等)之間的比值。這些速度減小檢測標準的示例不是限制性的，可以理解的是，可以考慮其他速度減小檢測標準，而不改變本發明的原理。根據一個與上述實施例中任一個兼容的優選實施例，方法2包括預先學習步驟24，在該預先學習步驟中，通過比較車輛速度測量值和與所述速度測量值關聯的壓力測量值來確定要滿足的各個標準。該實施例在圖5中示出。實際上，由於伴隨速度減小的溫度升高特別地取決於實現輪胎的材料、車輛的重 量、車輛的阻力係數等因素，速度變化和壓力變化之間的關係取決於輪胎類型和車輛類型。學習步驟24有利地在開始運行車輛壓力傳感器11時執行。換句話說，學習步驟24在可以假設壓力傳感器11沒有故障的時候執行。例如，學習步驟24在車輛和/或裝載壓力傳感器11的輪子單元經歷過的前一百千米內執行。學習步驟24允許例如確定各個標準的閾值。例如，可以理論上預先確定要觀察到的壓力升高，例如為IOkPa,並可以通過連續進行的測量來確定允許觀察到該IOkPa的升高的車輛速度的最小減小值。因此可以理解的是，當執行學習步驟24時，故障檢測方法2可以適用於任何類型的輪胎和任何類型的車輛。根據其他沒有執行學習步驟24的實施例，所用的各個標準例如預先通過仿真和/或通過在設有參考輪胎的參考車輛上測量來預先確定，並存儲在設備I的非易失存儲器中。除上述元件以外，故障檢測設備I還包括允許實施方法2的裝置組。這些裝置的形式主要為存儲在電子存儲器中的程序代碼指令，所述程序代碼指令在由控制單元10的微處理器執行的時候保證實施故障檢測方法2。根據某些實施例，這些裝置還包括ASIC、FPGA等類型的專用電子電路。特別地，設備I包括
用於確定氣體溫度變化檢測標準是否滿足的裝置；
用於確定壓力變化檢測標準是否滿足的裝置，所述裝置在檢測到溫度變化的時候使用，其中所述壓力由壓力傳感器11來測量；
用於通告檢測到壓力傳感器11故障的裝置，所述裝置在沒有檢測到壓力變化的時候使用。如有必要，設備I包括用於通過比較車輛速度測量值和與所述速度測量值並存的壓力測量值來定義速度減小檢測標準和壓力升高檢測標準的裝置。
權利要求
1.一種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器(11)的故障檢測方法(2)，其特徵在於，所述方法至少包括 確定是否滿足預定的所述氣體的溫度變化檢測標準的步驟(20)； 如果檢測到溫度變化，確定是否滿足預定的壓力變化檢測標準的步驟(21)，其中所述壓力由所述壓力傳感器來測量； 如果沒有檢測到壓力變化，通告已檢測到所述壓力傳感器故障的步驟(22)。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述溫度變化檢測標準為所述車輛的速度減小檢測標準，而所述壓力變化檢測標準為壓力升高檢測標準。
3.如權利要求2所述的方法，該方法包括預先學習步驟(24)，在所述預先學習步驟中，通過比較所述車輛的速度測量值和與所述速度測量值關聯的壓力測量值來定義所述速度減小檢測標準和所述壓力升高檢測標準。
4.如權利要求3所述的方法，其中，作為所述速度減小檢測標準和所述壓力升高檢測標準定義依據的所述車輛的速度測量值和壓力測量值在開始運行所述壓力傳感器(11)時實現。
5.如權利要求2至4中任一項所述的方法，其中，所述車輛的速度減小檢測標準在減速度絕對值大於預定閾值的時候得到滿足，其中所述閾值優選地為0. 3g，g為重力加速度。
6.如權利要求2至5中任一項所述的方法，其中，所述壓力升高檢測標準在壓力升高大於預定閾值的時候得到滿足，其中所述閾值優選地為10千帕。
7.如上述權利要求中任一項所述的方法，其中，如果連續數次沒有滿足所述壓力變化檢測標準，就執行所述通告已檢測到所述壓力傳感器(11)故障的步驟(22)。
8.—種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器(11)的故障檢測設備(1)，其特徵在於，所述設備至少包括 用於確定是否滿足預定的所述氣體的溫度變化檢測標準的裝置； 用於確定是否滿足預定的壓力變化檢測標準的裝置，所述裝置在檢測到溫度變化的時候使用，其中所述壓力由所述壓力傳感器來測量； 用於通告已檢測到所述壓力傳感器(11)故障的裝置，所述裝置在沒有檢測到壓力變化的時候使用。
9.如權利要求8所述的設備(1)，所述設備包括用於測量所述車輛的速度變化的裝置(15),在所述設備中 所述氣體溫度變化檢測標準為所述車輛的速度減小檢測標準； 所述壓力變化檢測標準為壓力升高檢測標準。
10.如權利要求9所述的設備(I)，所述設備包括用於通過比較所述車輛的速度測量值和與所述速度測量值關聯的壓力測量值來定義所述速度減小檢測標準和所述壓力升高檢測標準的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器(11)的故障檢測方法(2)，該方法至少包括確定是否滿足預定的所述氣體的溫度變化檢測標準的步驟(20)。如果檢測到溫度變化，所述方法(2)包括確定是否滿足預定的壓力變化檢測標準的步驟(21)，其中所述壓力由所述壓力傳感器(11)來測量。如果沒有檢測到壓力變化，所述方法(2)包括通告檢測到所述壓力傳感器(11)故障的步驟(22)。本發明還涉及一種車輛輪胎內部氣體的壓力傳感器(11)的故障檢測設備。
文檔編號B60C23/20GK102753369SQ201180010370
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月18日 優先權日2010年2月22日
發明者Y.瓦西利夫 申請人:歐陸汽車有限責任公司, 法國歐陸汽車公司