基於CAN總線的胎壓監測方法及系統與流程
2023-06-02 18:37:51 1
本發明涉及車輛胎壓監測領域，尤其是一種基於CAN總線的胎壓監測方法及系統。
背景技術：
輪胎是汽車行駛機構的重要組成部分，輪胎對汽車的操縱穩定性、安全性、舒適性以及燃油的經濟性都起著非常關鍵的作用。為了保證汽車安全行駛，通常是在汽車上安裝TPMS（Tire Pressure Monitor System，胎壓監測系統）實時監測輪胎的壓力、溫度等參數，從而監控、顯示及確認輪胎的工作狀態，並對輪胎出現的異常狀況（如超壓、欠壓、超溫、氣壓突變等）及時報警 ，以保障行車安全，防止爆胎。據統計，美國每年26萬起交通事故是由於輪胎氣壓低或滲漏造成的，而中國高速公路發生的交通事故中有70%~80%是由爆胎引發的。因此，爆胎已成為高速駕駛中重要的安全隱患。
目前的胎壓監測系統的系統主機是由車上蓄電池供電，而安裝在輪胎中的傳感器模塊則由鋰電池供電且無法更換電池。目前的胎壓監測系統存在以下問題：1）胎壓監測系統非常耗電；2）胎壓監測系統的發射器長時間運行下，容易造成損壞，縮短使用壽命；3）為達到省電的目的，製造時需要增加硬體成本。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種低功耗的、能夠實現系統主機與傳感器模塊交互通信的基於CAN總線的胎壓監測方法及系統。
一種基於CAN總線的胎壓監測方法，應用於一胎壓監測系統，胎壓監測系統包括主機和分別安裝於車輛各輪胎內部的傳感器模塊；傳感器模塊用於獲取輪胎壓力和輪胎內部溫度值；基於CAN總線的胎壓監測方法包括步驟：
步驟一，主機從汽車CAN總線獲取車輛數據信息，判斷車輛運行狀態；
步驟二，根據車輛不同的運行狀態，主機控制設置於車輛各輪胎內的傳感器模塊進入不同的工作模式；
其中，傳感器模塊的不同工作模式對應不同的發射策略；發射策略包括傳感器模塊向主機發送數據的策略；傳感器模塊通過高頻發射天線向主機發送數據。
進一步地，工作模式包括運輸存儲模式、匹配模式、停車模式和運行模式。
進一步地，步驟二具體包括：
根據車輛的不同運行狀態，主機生成與車輛運行狀態相應的配置命令；
主機通過低頻天線向車輛各輪胎內的傳感器模塊發送配置命令；以及
傳感器模塊接收到配置命令後，進入相應的工作模式。
進一步地，當主機從汽車CAN總線檢測到汽車熄火信號時，主機向各傳感器模塊發送進入停車模式的配置命令，各傳感器模塊進入停車模式；
當主機從汽車CAN總線檢測到車輛速度信號時，主機向各傳感器模塊發送進入運行模式的配置命令，各傳感器模塊進入運行模式。
進一步地，傳感器模塊處於停車模式時的發射策略為：傳感器模塊進入深度睡眠狀態，只有當主機從所述汽車CAN總線檢測到汽車點火信號時，主機向傳感器模塊發送控制指令，使傳感器模塊對輪胎的當前輪胎壓力和溫度值進行採樣並且傳感器模塊將採集的數據發送至主機進行更新。
進一步地，傳感器模塊處於運行模式的發射策略為：若車輛速度的變化超過一預設速度值時，主機從各傳感器模塊獲取到輪胎壓力和溫度值，並計算及設定定時器；定時器發送中斷信號喚醒傳感器模塊後，傳感器模塊對輪胎壓力和溫度值進行採樣；若傳感器模塊相鄰兩次的採樣溫度值變化超過一預設溫度值或輪胎壓力變化超過一預設壓力值，傳感器模塊將當前的輪胎壓力和溫度值發送至主機，否則不向主機發送數據。
進一步地，運輸存儲模式為傳感器模塊進入輪胎之前所配置的工作模式，其發射策略為：傳感器模塊進入深度睡眠，不向主機發送數據。
進一步地，匹配模式為傳感器模塊進入輪胎後的初始工作模式，將傳感器模塊裝入輪胎後，主機發送相應的配置指令使傳感器模塊進入匹配模式，傳感器模塊將傳感器ID號發送至主機並存儲。
本發明還提供一種基於CAN總線的胎壓監測系統，包括主機以及安裝於車輛各輪胎內部的傳感器模塊；主機與傳感器模塊通過低頻天線實現無線通訊；傳感器模塊用於檢測輪胎壓力和輪胎內部溫度值；主機與車輛CAN總線相連接，主機從車輛CAN總線獲取車輛數據信息，判斷車輛運行狀態；主機根據車輛不同的運行狀態，控制傳感器模塊進入不同的工作模式。
進一步地，傳感器模塊的工作模式包括運輸存儲模式、匹配模式、停車模式和運行模式。
本發明的基於CAN總線的胎壓監測方法及系統通過CAN總線獲取車輛運行狀態，並根據車輛的運行狀態控制輪胎內的傳感器模塊進入不同的工作模式，使得傳感器模塊在不同的工作模式下採用不同的發射策略，以達到降低功耗的目的；通過無線通訊方式實現胎壓監測系統的主機模塊與傳感器模塊的通訊交互，使得主機能夠更好地控制傳感器模塊。
附圖說明
圖1為一實施例的基於CAN總線的胎壓監測系統的示意圖。
具體實施方式
下面將結合具體實施例及附圖對本發明基於CAN總線的胎壓監測方法作進一步詳細描述。
本發明的基於CAN總線的胎壓監測方法應用於汽車的胎壓監測系統，胎壓監測系統包括主機和分別安裝於車輛各輪胎內部的傳感器模塊，傳感器模塊用於獲取輪胎壓力和輪胎內部溫度值，並將獲取的輪胎壓力和輪胎內部溫度值反饋至主機。其中，傳感器模塊由鋰電池供電。
一較佳實施例中，本發明的基於CAN總線的胎壓監測方法包括步驟：
步驟一，胎壓監測系統的主機從汽車CAN總線獲取車輛數據信息，例如車輛點火/熄火信號、車輛速度等，判斷車輛運行狀態；
步驟二，根據車輛不同的運行狀態，胎壓監測系統的主機控制設置於車輛各輪胎內的傳感器模塊進入不同的工作模式，其中在不同的工作模式下，傳感器模塊有著不同的發射策略。發射策略為傳感器模塊向主機發射數據的策略，例如發射頻率、發射條件等。傳感器模塊通過高頻發射天線向主機發送數據，主機設置有用於接收高頻發射天線發送的數據的高頻接收天線。由於高頻發射是導致傳感器模塊耗電的最大因素，因此，本發明通過設計傳感器模塊在不同模式時的發射策略，即發射時長、發射條件、發射頻率等，可以降低傳感器模塊的功耗。
步驟二具體包括以下步驟：
根據車輛的不同運行狀態，主機生成與車輛運行狀態相應的配置命令；
主機通過低頻天線向車輛各輪胎內的傳感器模塊發送配置命令；
傳感器模塊接收到配置命令後，進入相應的工作模式。
傳感器模塊的工作模式包括運輸存儲模式、匹配模式、停車模式和運行模式。
其中，運輸存儲模式為傳感器模塊進入輪胎之前，胎壓監測系統對主機和傳感器模塊的進行系統測試及功能測試後，主機通過低頻天線發送配置命令使傳感器模塊進入運輸存儲模式。在運輸存儲模式下，傳感器模塊的發射策略為：傳感器模塊進入深度睡眠狀態，即傳感器模塊不再運行、不進行壓力或溫度的採樣，也不向主機發射數據；並且，在運輸存儲模式下，傳感器模塊設置為不能夠由定時器發送的中斷信號喚醒，只能夠由主機發送的低頻信號，即主機通過低頻天線發送的配置命令喚醒。因此，在傳感器模塊進入輪胎之前，使傳感器模塊進入運輸存儲模式，能夠減少傳感器模塊的功耗。
匹配模式為傳感器模塊安裝至輪胎後的配置的工作模式。將傳感器模塊安裝至輪胎後，主機向傳感器模塊發送配置命令，使傳感器模塊進入匹配模式，在匹配模式下，傳感器模塊的發射策略為：傳感器只有接受到主機發送的喚醒信號以及匹配命令後才會通過高頻信號傳送自己的傳感器ID號，主機收到傳感器ID號後回復ACK信號，傳感器模塊收到後停止發射，繼續進入深度睡眠狀態，等待下一個喚醒命令。傳感器模塊將傳感器ID號發送至主機，主機記錄並存儲傳感器ID號，可以方便主機對各傳感器模塊進行獨立控制。
當主機從汽車CAN總線檢測到汽車熄火信號時，判斷車輛進入停車狀態，主機向各傳感器模塊發送進入停車模式的配置命令，各傳感器模塊接收到配置命令後進入停車模式。在停車模式下，傳感器模塊的發射策略為：傳感器模塊進入深度睡眠狀態，不再運行也不向主機發送數據；只有當主機從汽車CAN總線檢測至汽車點火信號時，主機才向各傳感器模塊發送控制指令，使各傳感器模塊對輪胎的當前輪胎壓力和溫度值進行採樣，並且傳感器模塊將採集至的數據發送到主機，主機更新當前輪胎壓力和輪胎內部溫度值。
當主機從汽車CAN總線檢測到車輛速度信號不為零時，判斷車輛開始移動，進入運行狀態，主機向各傳感器模塊發送進入運行模式的配置命令，各傳感器模塊接收到配置命令後進入運行模式。在運行模式下，傳感器模塊的發射策略為：主機從汽車CAN總線獲取車輛速度，若車輛速度的變化超過一預設速度值（例如，5km/h），則主機向各傳感器模塊發送控制指令，使各傳感器模塊對當前輪胎壓力和溫度值進行採樣並發送至主機；主機根據輪胎壓力和溫度值計算定時器時間並設定定時器；定時器向傳感器模塊發送中斷信號以喚醒傳感器模塊後，傳感器模塊對輪胎壓力和溫度值進行採樣；若傳感器模塊相鄰兩次的採樣溫度值變化超過一預設溫度值（例如，1℃）或輪胎壓力變化超過一預設壓力值（例如10Kpa），傳感器模塊將當前輪胎壓力和溫度值發送至主機，否則不向主機發送數據。運行模式下傳感器模塊的發射策略既實現了對輪胎的監控，保證了車輛運行安全，也很大程度地降低了傳感器模塊的功耗。
本發明的基於CAN總線的胎壓監測方法，主機與傳感器模塊之間通過低頻天線實現通訊交互，能夠更好地對胎壓進行監測；並且主機從汽車CAN總線獲取車輛信息，更加準確可靠地判斷車輛運行狀態。
本發明還提供一種基於CAN總線的胎壓監測系統，如圖1所示，一較佳實施例中，基於CAN總線的胎壓監測系統包括主機以及安裝於車輛各輪胎內部的傳感器模塊。主機與傳感器模塊通過低頻天線實現無線通訊。傳感器模塊用於檢測輪胎壓力和輪胎內部溫度值。主機與車輛CAN總線相連接，用於從車輛CAN總線獲取車輛數據信息，從而判斷車輛的運行狀態。主機根據車輛不同的運行狀態，控制傳感器模塊進入不同的工作模式。在不同工作模式下的傳感器模塊有著不同的發射策略，以達到降低功耗的目的。其中，傳感器模塊的工作模式包括運輸存儲模式、匹配模式、停車模式和運行模式。
本發明的基於CAN總線的胎壓監測方法及系統通過CAN總線獲取車輛運行狀態，並根據車輛的運行狀態控制輪胎內的傳感器模塊進入不同的工作模式，使得傳感器模塊在不同的工作模式下採用不同的發射策略，以達到降低功耗的目的；通過無線通訊方式實現胎壓監測系統的主機模塊與傳感器模塊的通訊交互，使得主機能夠更好地控制傳感器模塊。
雖然對本發明的描述是結合以上具體實施例進行的，但是，熟悉本技術領域的人員能夠根據上述的內容進行許多替換、修改和變化、是顯而易見的。因此，所有這樣的替代、改進和變化都包括在附後的權利要求的精神和範圍內。