胎壓監測系統中關聯胎壓傳感器與輪胎位置的方法和系統的製作方法

2023-05-07 18:21:46

專利名稱：胎壓監測系統中關聯胎壓傳感器與輪胎位置的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明主題總體上涉及一種基於啟動器的機動車輛輪胎氣壓監測系統，更具體
地，涉及車輛上有各自車輪位置的輪胎氣壓傳感器與車輛內的接收器的關聯。
背景技術：
用於監測車輛輪胎內氣壓的各種氣壓傳感系統使用電磁信號產生傳輸至接收器的氣壓信號。氣壓信號與輪胎內氣壓對應。當輪胎氣壓監測系統檢測到低壓情形，車輛操作者就被引導去解決這個問題。這類問題通過用備用胎替換低壓輪胎或給低壓輪胎充氣以增加其中的氣壓來解決。 許多車輛都設計成"分離告示(split placard)"車輛。這意味著車輛設計成應用前輪輪胎的輪胎氣壓運行，其與後輪輪胎的輪胎氣壓是不同的。為了警告車輛操作者輪胎內的輪胎氣壓相對於OEM所建議的氣壓明顯不能使輪胎膨脹，輪胎氣壓監測系統(TPMS)必須有能力識別輪胎並將其與車輪的位置關聯。當應用於"分離告示"車輛時，這種識別和關聯變得略顯複雜。 在基於啟動器的TPMS中，控制器觸發最接近於其傳感器正被識別的車輪位置的啟動器。然後啟動器將低頻信號傳輸至車輪中的傳感器。傳感器檢測低頻信號並通過回傳給控制器信號作為響應。理想地，處於最接近啟動器位置的傳感器將給予響應。然而，對該系統的觀察顯示，多個傳感器可能會響應一個啟動器信號。這個現象通常稱為"串擾"。如果發生串擾，控制器沒有額外的信息或手段來恰當地選擇正確的傳感器ID與車輪位置關聯。
—種嘗試消除串擾的方法已在啟動器中應用。能將其傳輸能量聚集在非常窄的區域的啟動器已經開發出來。狹窄區域被限制僅包括所需傳感器的傳感器位置的期望區域。這個解決方案不是非常實用，成本效益也不高，因為每個啟動器必須為特定車輛模型和車輪位置設計。對於各種車型，將需要針對每種車型的啟動器設計。最後，當應用於大規模生產的車輛時，由於其需要多個部件支持不同的車型，該解決方案成本效益不高。
這就需要不聚集信號來解決串擾問題，聚集信號要求定做每個啟動器、增加組件的不必要成本和複雜度。

發明內容
本發明主題是一種根據獨立權利要求以及從屬權利要求中描述的變型的用於在基於啟動器的輪胎氣壓監測系統內將輪胎氣壓傳感器與車輪位置關聯的方法。


通過參考詳細說明和權利要求、結合附圖，可以得到對本發明的更完整的理解。在附圖中，所有圖中相同的附圖標記表示同樣的元件和步驟。
圖1為公知的基於啟動器的輪胎氣壓監測系統的框 圖2為本發明主題的輪胎氣壓傳感器電路；
圖3為可以從發射器/接收器傳輸的傳感器數據信號的示例；
圖4為本發明主題的傳感器位置分配方法的流程圖；以及
圖5為與公知傳感器識別相比的可能的傳感器識別的流程圖。 圖中所示的元件和步驟是為了簡明和清楚，並不一定是根據任意特定順序實施 的。例如，可以同時或以不同順序執行的步驟示於圖中以幫助增強對本發明實施例的理解。
具體實施例方式
在下面的附圖中，相同的附圖標記將用於表示相同的部件。本領域技術人員應意 識到，在不脫離本發明的範圍時，這裡提到的各種組件可以改變。 機動車輛(未示出)可以裝備如圖1所示的輪胎氣壓監測系統12來監測左前輪 胎14A、右前輪胎14B、右後輪胎14C以及左後輪胎14D內的氣壓。每個輪胎14A-14D可以 具有各自的輪胎氣壓傳感器電路16A、16B、16C和16D。每個傳感器電路16A-16D具有各自 的天線18A、18B、18C和18D。每個輪胎位於相應的車輛車輪上。通常，備胎14E也在車輛， 並且可以裝備有氣壓傳感器電路16E以及天線18E。雖然這裡示出了五個輪胎，但應注意， 輪胎的數量可以依車輛根據需要增加。例如，在一個或多個位置具有兩個車輪的卡車可以 具有比本示例所述更多的輪胎。 至少一個啟動器置於鄰近輪胎14的輪艙中。在本示例中，示出了 4個啟動器。第 一啟動器20A可以位於車輛的前左輪胎，第二啟動器20B可以位於車輛的前右輪胎，第三啟 動器20C可以位於車輛的右後輪胎以及第四啟動器20D可以位於車輛的右後輪胎。啟動器 20A-20D產生低頻射頻信號觸發，並用於觸發每個車輪的響應，以使每個車輪的位置可以由 氣壓監測系統12自動識別。雖然圖1示出4個啟動器，但應注意的是，根據發明的主題， 也可以使用單個啟動器，並且，並不一定每個車輪都具有與之關聯的啟動器。在可選實施 例中，也可以使用兩個啟動器、三個啟動器或每個輪胎位置都有啟動器。本示例中的啟動器 20A-20D直接與控制器22連接。 控制器22具有與之關聯的存儲器26。存儲器26可以是各種類型的存儲器，包括 但不限於非易失性存儲器、ROM或RAM。圖示的存儲器26是獨立的組件。然而，本領域技術 人員應當意識到，控制器22可以具有與之結合的存儲器26。存儲器26存儲各種閾值、校準、 輪胎特性、車輪特性、編號、轉換係數、溫度探測器、備胎工作參數以及其它輪胎氣壓監測系 統12計算、校準和處理所需的值。例如，存儲器26可以包含帕累託(pareto)，其包括探測 器識別及其關聯。另外，輪胎的任何警報狀態也可以存儲在存儲器26中。
控制器22與接收器28連接，接收器28像存儲器26 —樣，也可以結合到控制器22 中。接收器28具有與之關聯的天線30。接收器28接收來自輪胎氣壓電路16A-16E的氣壓 和各種信息。控制器22也與多個傳感器連接，傳感器包括但不限於大氣壓傳感器32、環境 溫度傳感器34、距離傳感器36、速度傳感器38、制動踏板傳感器41以及點火傳感器42。各 種傳感器生成可以單個地或任意組合地用於在任何系統而不僅僅是氣壓監測系統中編程、 校準和監測的參數。 可以是控制器22中固有的計時器44可以測量與這裡提到的進程有關的各種時 間。例如，計時器44可以測量觸發信號後的時間。 遙測系統46可以用於與車輛中心位置的信息傳達往來。例如，控制位置可以保持
4跟蹤維修間隔並且利用信息通知車輛操作者需要維修。 計數器48也可以在輪胎氣壓監測系統12中使用。計數器48對執行的特定動作 進行計數。例如，計數器48可以用於對點火的切斷和接通轉換進行計數。而且，應當注意， 計數功能也可以是控制器22中固有的。 控制器22可以與按鈕50或多個按鈕連接，以用於輸入信息、復位控制器22、或本 領域技術人員通過以下說明可以顯而易見的各種其他功能。控制器22也可以與指示器52 連接。指示器52可以包括產生視覺信號的指示燈或顯示板54，或產生聽覺信號的發聲裝置 56，例如揚聲器或蜂鳴器。指示器52可以提供一些關於系統的可操作性的指示，例如，對如 校準信號或其它指令、警報以及以下進一步說明的控制信號的確收。指示器52可以是用於 在手動校準完成後向車輛操作者提供指令的LED或LCD面板。 參照圖2，示出了本發明主題的輪胎氣壓傳感器電路16。儘管僅示出了一個輪胎 氣壓傳感器電路16，但每個都可以是同樣設置。發送器/接收器，或收發器90與天線18連 接並且將信息傳輸到接收器(圖2中未示出)。接收器部分可以用於為啟動器(圖2中也 未示出)接收觸發信號。氣壓傳感器可以具有編號存儲器92、用於確定輪胎內氣壓的氣壓 傳感器94、用於確定輪胎內溫度的溫度傳感器96、以及可以用於觸發氣壓感測系統並且產 生車輛速度信號的運動檢測器98。最初的訊息被稱為是"喚醒"訊息，意味著氣壓傳感器電 路已經被觸發以發送其氣壓傳輸及其他數據。 收發器90、編號存儲器92、氣壓傳感器94、溫度傳感器96和運動傳感器98都與電 池100連接。電池100最好是能一直持續到輪胎壽命的具有長使用壽命的電池。傳感器功 能監視器101在輪胎氣壓電路的各部分不運行或不正常運行時產生出錯信號。傳感器功能 監視器101也可以產生指示系統正正常運行的信號。 現在參照圖3，示出了可以從發送器/接收器傳輸的數據信號或消息102的示例。 消息102可以包括發送器標識編號部分、即下文中的傳感器ID104和預定格式的數據部分。 例如，數據部分可以包括氣壓106、溫度/計數值108、在其中以預定位數、即5位專用於工 廠真正設置111的傳感器狀態110、校驗和值112。運動檢測器98(示於圖2)可以觸發消 息102傳輸至收發器90 (也示於圖2)。消息102最好設置成在提供標識編號、氣壓、溫度和 傳感器功能時使信息可以被解碼並驗證。 根據本發明主題，傳感器ID定位進程在沒有車輛操作者介入的情況下區別特定 輪胎氣壓傳感器的前或後位置。對於使用了多於兩個啟動器的系統來說，本發明主題可以 識別車輛上的每個輪胎氣壓傳感器位置。圖4是本發明主題的使用至少一個最好是位於車 輛後面的啟動器的傳感器位置分配方法200的流程圖。儘管單個啟動器的精確定位對於本 發明主題不是關鍵，但最好是將啟動器置於車輪傳感器之間。僅僅為了簡明的目的，對本發 明主題的說明是針對可以位於後車輪之間的單個啟動器。對於兩個啟動器的系統，啟動器 可以位於車輛後面的每個輪子處。對於啟動器位於車輛的每個輪胎處的3個、4個或更多個 啟動器的系統，可以為全部4個輪胎建立關聯次序，這將在稍後進行說明。例如，對於有至 少三個啟動器的情況，關聯的次序可以是左前、右前、左後和右後。 至少一個啟動器，在本示例中為20D，在一段預定時間內打開，以使磁場持續時間 激活最小秒數Imin和最大秒數Imax。其它用於該方法的參數包括預定的啟動器延遲計時器、 啟動器速度閾值。這些參數中的每一個都可設置成可適用於特定的車輛應用。
從車輛一啟動，直到符合預定條件202以前，例如點火傳感器檢測到點火開始，以 及車輛速度達到車輛速度閾值，該方法不工作。當符合預定條件202，啟動至少一個啟動器 204，例如與左後輪關聯的啟動器，其也可以是系統中存在的唯一的啟動器。開啟啟動器延 遲計時器206。延遲用於確保車輛速度已經達到閾值。 一旦延遲計時器到時，啟動1_計時 器208，並且方法等待來自於傳感器的數據210。傳感器傳輸數據存儲在例如控制器的存儲 器中。 根據本發明主題，計數器對傳輸進行計數212，即對傳感器在預定時間段內傳輸的 次數進行計數。包括傳感器ID和傳輸次數的傳感器數據被存儲214並且按傳輸次數排序。 例如，可能的ID1將具有最多傳輸次數，接下來是可能的ID2等等，每個響應啟動器的傳感 器都分配給的一個可能的傳感器ID。 為了識別傳輸次數最多的傳感器，本發明主題的方法考慮了傳感器ID訊息數之 間的差別，並且特別是排列在第二和第三多的傳感器之間接收到的訊息數之間的差別。一 旦確定充分或預先確定的差別存在於響應至少一個啟動器傳輸次數排列第二的傳感器與 響應至少一個啟動器傳輸次數排列第三的傳感器之間，控制器就可以將傳感器標識分配 216至期望響應啟動器的位置。 已知的是，即使在傳感器之間存在串擾的情況下，目標傳感器也將比幹擾傳感器 更經常地響應。例如，用於左後傳感器的啟動器20D開啟來自左後傳感器電路16D的傳輸。 經過的時間允許系統確定各個傳感器位於車輛上的什麼位置。為了確定各個傳感器位於車 輛上的什麼位置，可能會花幾分鐘時間。因此，一個示例中，啟動器在5分鐘內每分鐘開啟 3次，提供多達15個機會讓給定的傳感器響應。 在預定時間過去並且控制器已經排列好傳感器響應後，就可以確定哪個傳感器標 識與前輪關聯以及哪個傳感器標識與後輪關聯。 對於使用單個啟動器的系統，為了將可能的傳感器標識分配給期望響應啟動器的 位置，本發明主題將排在第一和第二的可能的啟動器標識，ID1和ID2，與儲存在非易失性 存儲器中的已知傳感器標識作比較。已知的傳感器標識與車輛上的輪胎位置關聯。因此， 本發明主題能區分後輪胎的傳感器、前輪胎的傳感器、以及備胎。圖5是根據本發明主題的 可能的傳感器ID比較中可能產生的可能的結果的流程圖300。 假定排列在第二和第三ID之間的傳輸次數之間的差別是可接受的，則可能的傳 感器ID， ID1和ID2被確定作為排列在最前面兩位的傳感器ID。可能的傳感器ID， ID1和 ID2與存儲在非易失性存儲器中的已知傳感器標識相比較302。在本示例中，可能的傳感器 ID將最有可能與存儲在非易失性存儲器中的用於後輪胎的傳感器ID相匹配，因為至少一 個啟動器20D位於車輛的後面。倘若可能的傳感器ID都與用於後左和後右輪胎的已知的 傳感器ID匹配，那麼傳感器ID與後輪有關的確認306就已經完成。 倘若分配給後左輪胎和/或後右輪胎的至少一個可能的傳感器ID， ID1或ID2不 再在任一位置出現308，將傳感器ID與存儲在非易失性存儲器中的備胎傳感器ID相比較 310，以確定可能的傳感器ID是否與已知的備胎傳感器ID匹配。 如果可能的傳感器ID中沒有一個與已知的備胎傳感器ID匹配312，將基於順序 為可能的傳感器ID進行重新分配314。新的分配用於具有最多傳輸的傳感器的期望位置。 在本示例中，啟動器20D啟動後左輪胎氣壓監測電路。因此，可能的傳感器IDl和可能傳感器ID2將分配至後輪，因為它們是有望具有響應啟動器20D最多次數的位置。新分配的傳 感器ID將儲存在非易失性存儲器中。如前面的討論，與後輪氣壓傳感器關聯的至少一個啟 動器的應用僅用於示例而並非試圖限制本發明主題的應用。 最後，如果一個或兩個可能的傳感器ID都不與儲存在存儲器中的已知的後輪傳 感器ID匹配，但至少一個可能的傳感器ID與存儲在存儲器中的已知的備胎傳感器ID匹配 316，就可以確定備胎已經在已知的輪胎位置替換了輪胎。該方法將重新分配備用傳感器ID 至新識別的位置。新分配的傳感器ID將存儲在非易失性存儲器中。 在使用了一個或兩個啟動器的系統中，本發明主題可以區分車輛的前和後輪胎。 為了分配特定傳感器位置至每個輪胎位置，系統可以使用至少3個或更多的啟動器。在本 示例中，本發明主題可以通過遵循本方法以及依次比較每個啟動器來識別和將每個氣壓傳 感器分配至其特定輪胎位置。在該實施方式中，每個啟動器根據圖4所示的方法和圖5示 的比較被啟動。在這點上，每個傳感器都可以分配至其特定的輪胎位置。
本發明主題的優點在於，無需盡工程努力和增加成本設計能夠將能量聚集在特定 傳感器的啟動器。本發明主題的優點還在於，無需用於不同車輛和/或同一車輛模型的不 同車輪位置的不同啟動器部件。 在以上說明中，本發明已經參考具體的示例性實施方式進行了說明。然而，在不背 離權利要求所給出的本發明的範圍的情況下，可以作出各種修改和變化。說明書和附圖是 作為示例，而並非限制，而且修改包括在本發明的範圍內。因此，本發明的範圍應當由權利 要求和它們法律上的等同物而並不僅是由所述的示例來確定。 例如，任何方法或進程中詳述的步驟可以以任意順序執行而並非限制於權利要求
中呈現的特定順序。此外，任何裝置權利要求中詳述的組件和/或元件可以是組裝的或其
他不同的可操作地設置的各種排列，因而並非受限於權利要求中所述的特定配置。 有益效果、其他優點和解決問題的方案已經參考詳細實施例在以上說明；然而，會
引起任何特定有益效果、優點或方案出現或使其變得更顯著的任何有益效果、優點、解決問
題的方案或任何元件都不能解釋為任意一個或全部權利要求的決定性的、必須的或必要的
特徵或組件。
權利要求
一種用於消除輪胎氣壓監測系統在確定車輛中傳感器位置時傳感器之間串擾的系統，該系統包括多個輪胎氣壓監測傳感器，每個傳感器與車輛上的各個輪胎位置關聯；至少一個與用於車輛預定位置輪胎的至少一個傳感器關聯的啟動器，該啟動器用於觸發來自與至少一個輪胎關聯的至少一個傳感器的響應；用於將可能的傳感器標識分配至車輛各個輪胎位置的控制算法，該算法對多個傳感器中的每一個在預定時間段內響應至少一個啟動器而傳輸信號的次數進行計數，根據每個傳感器響應啟動器的次數對可能的傳感器標識進行排序，其中，每個排序的傳感器都分配可能的傳感器標識，並且根據其排序，將各個輪胎位置分配給每個可能的傳感器標識。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述控制算法進一步包括計算響應至少一個發生器的排第二的可能的傳感器標識的傳輸次數和排第三的可能的傳感器標識的傳輸次數之間的差；以及將該差與預定閾值相比較，以在將各輪胎位置分配至排第一和第二的每個可能的傳感器識別之前確定傳輸次數存在充分間隔。
3. 根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，分配至排第一和第二的可能的傳感器標識的各個輪胎位置被確定為期望響應至少一個發生器的輪胎位置。
4. 根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述控制算法進一步包括將排第一和第二的可能的傳感器標識與存儲在非易失性存儲器中的已知傳感器標識進行比較；當排第一和第二的可能的傳感器標識與用於所期望的各個輪胎位置的存儲的傳感器標識相匹配時，確定各輪胎位置的分配；當排第一和第二的可能的傳感器標識中有一個與用於備胎位置的已知傳感器標識匹配時，重新分配各個輪胎位置的傳感器標識，從而將備胎傳感器標識重新分配至期望響應啟動器的各輪胎位置；以及當排第一和第二的可能的傳感器標識中沒有一個與已知的傳感器標識相匹配時，重新分配各個輪胎位置的傳感器標識，從而將排第一和第二的可能的傳感器標識分配至期望響應啟動器的各輪胎位置。
5. 根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述系統進一步包含至少3個啟動器，並且該控制算法依次用於每個啟動器，用以為車輛上的每個傳感器和每個輪胎將可能的傳感器標識分配至各個輪胎位置。
全文摘要
本發明涉及胎壓監測系統中關聯胎壓傳感器與輪胎位置的方法和系統，更具體地涉及一種用於消除輪胎氣壓監測系統中的串擾的方法和系統，該方法和系統基於傳感器響應啟動器的次數對可能的傳感器標識進行排序。一旦確定排第二和第三的傳感器之間存在充分間隔，就將排第一和第二的可能的傳感器標識分配至期望響應啟動器信號的輪胎位置。
文檔編號B60C23/04GK101746232SQ20091024693
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月3日 優先權日2008年12月12日
發明者託馬斯·麥可·麥奎德, 迪裡普·B·帕特爾 申請人:福特全球技術公司