識別車輪模塊位置的方法

2023-10-19 23:19:02

專利名稱：識別車輪模塊位置的方法
技術領域：
本發明涉及識別包括在車輪和/或其相關輪胎中的車輪模塊的位置的方法；例 如，涉及一種識別車輪模塊的位置的方法，該車輪模塊能操作成監測車輪和/或其相關輪 胎的特徵，且經由通信鏈路將表徵這些上述特徵的信息傳輸至電子控制單元(ECU)和/或 控制系統，例如用於向使用者顯示。此外，本發明還涉及用於執行上述方法的車輪模塊。此 夕卜，本發明涉及對包括這些車輪模塊的車輛進行維修的方法。此外，本發明還涉及能在用於 執行這些上述方法的計算硬體上執行的軟體及軟體產品。
背景技術：
輪胎(tyre)是道路車輛的關鍵部件，其在美式英語中也稱為「輪胎(tire)」。現 代的輪胎不但確保與其相關聯的道路車輛在多變的天氣條件下附著在道路表面上，而且還 執行隔離振動和衝擊的功能。此外，在其工作壽命期間，輪胎需要經受可能高達數千乃至上 百萬次變形循環而不表現出工作硬化故障，且由於粘性阻尼效果而還表現出其中相對適中 的能量耗散程度。作為額外的運行要求，現代輪胎需要穩健地抵抗刮擦和對其衝擊的物體。 此外，無內胎輪胎即使在受到較大應力時(例如，在緊急制動期間)，也需要穩健地夾持在 其相關的輪轂上。根據現代輪胎的這些上述要求，輪胎由彈性合成橡膠、金屬絲網強化的天 然橡膠和/或塑性材料、碳纖維和類似材料構成。因此，現在的輪胎認作是高度優化和先進 的產品。運行期間的輪胎故障可能會導致相關車輛停止移動乃至發生事故。此外，輪胎在 不適當的壓力下運行可不利地影響相關車輛的燃料經濟性；鑑於燃料成本，以及鑑於二氧 化碳的產生及其對世界氣候變化可感知的影響，燃料經濟性就變得日益相關。已知的是將傳感器安裝到機動車輛上來監測諸如輪胎壓力和一個或多個正交軸 線上的加速度的特徵，以及將代表這些特徵的信息經由無線通信鏈路傳輸至形成車輛數據 管路系統的一部分的電子控制單元(ECU)中。通過使用此類布置，就有可能警告駕駛員需 要對其車輛的一個或多個輪胎充氣，以便改善駕駛質量和安全性。在公布的日本專利no. JP 2003211924(Mazda Motor)中，公開了一種氣動傳感器 裝置，其適於結合車輛輪胎使用來檢測輪胎壓力和產生對應的輪胎壓力信息。該裝置包括 用於發送壓力信息和識別代碼來將該傳感器裝置與同時包括在車輛其他車輪上的其他此 類傳感器裝置區分開的發送器。車輛的控制單元能操作成接收發送來的壓力信息及其相關 的識別代碼。接收到的壓力信息儲存在控制單元的存儲器中。控制單元能操作成在輪胎壓 力並未正確按照預定標準的情況下提出警告。在公布的英國專利申請no. GB 2385931 A中描述的輪胎監測器安裝在輪胎附近， 靠近其輪胎充氣閥杆。輪胎監測器包括用以測量壓力、溫度及其相應輪胎的旋轉方向的傳 感器。此外，監測器能操作成將測得的傳感器信號通過發送器傳遞至其相應的接收器中，以 用於後續處理和最終在顯示單元上呈現。與接收器通信的車輛載用控制器能操作成基於接 收器處接收到的無線信號的強度來確定壓力信息與前輪輪胎還是後輪輪胎相關，以及基於相關的旋轉方向數據來確定壓力數據與右側輪胎還是左側輪胎相關。由於輪胎狀態是影響車輛運行的經濟性和安全性的一個重要因素，因此技術問題 在於如何提供更為先進的車輪和輪胎的監測。當運輸隊運營者其運輸隊中具有許多車輛 時，確保運輸隊中所有車輛的車輪和輪胎監測的質量就是最為重要的。這些質量至少部分 可通過遵循嚴格的人工維護程序來確保，例如，通過在預定行駛公裡數之後執行定期車輛 檢查和系統地改變輪胎。然而，仍然會發生的是，輪胎和車輪漏掉了這些嚴格的維護程序的 保養，且因此可表現出潛在危害。例如，車輪可能在未經相應車輛擁有者允許的情況下進行 互換，這因此會繞過這些嚴格的維護程序，或車輪由於失竊而互換。此外，車輪輪轂在其運 行壽命內易於提供有許多更換的輪胎。
如前文闡明的那樣，輪胎監測器是已知的。為了測量車輪狀態和檢測未經允許的 輪胎胡亂更改，例如，當車輪臨時從其相關車輛上移除時，例如，在北歐和加拿大從冬季輪 胎更換至夏季輪胎時，就需要更為先進的輪胎和車輪的監測器。然而，這裡會出現關於如何 操縱輪胎和車輪監測器的複雜構造的技術問題，尤其是在輪胎在彼此不同的時間更換時， 並且車輪及其輪胎在夏季輪胎與冬季輪胎之間互換時易於保持在儲存室一段時段。本發明試圖解決上述技術問題。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種識別包括車輛設備中的車輪和/或輪胎監測器 的位置的改進方法，該車輛設備能夠提高此車輛的安全性和可靠性。該目的是由如附屬權利要求1限定的根據本發明的第一方面的方法解決的。提供 了一種識別在車輛(900)中實施的設備(600，680，690，2200)的一個或多個模塊(400)的 位置的方法，所述設備(600，680，690，2200)用於監測所述車輛(900)的至少一個車輪(10) 的運行，所述一個或多個模塊(400)能操作地安裝成與所述至少一個車輪(10) —起迴轉， 所述一個或多個模塊(400)能操作地與所述車輛(900)處理裝置(710，E⑶950)通信聯 接，所述一個或多個模塊(400)能操作成感測所述車輪(10)的至少一個物理參數，且產生 用於所述處理裝置(950)的至少一個對應的傳感器信號，所述處理裝置(710，E⑶950)能 操作成處理所述至少一個傳感器信號，以計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行的信息，其特徵在於，所述方法包括如下步驟(a)驅動所述車輛(900) —定時段，同時通過使用與所述至少一個車輪(10)相關 的旋轉感測裝置(118)來記錄所述車輛(900)的至少一個車輪(10)中的每個所執行的旋 轉圈數；(b)在所述時段期間，在所述一個或多個模塊(400)處感測所述至少一個車輪 (10)處的加速度分量(Ax，Ay)，且將包括代表所述加速度分量(Ax，Ay)的信號分量的信號 傳輸到所述處理裝置(710，950)，並且從所述處理裝置(710，950)導出所述至少一個車輪 (10)在所述時段內經歷的旋轉圈數的測量結果；並且(c)對於所述一個或多個模塊(400)中的每個，使步驟(b)中記錄的所述旋轉圈數 與步驟(b)中確定的所述至少一個車輪(10)所經歷的所述旋轉圈數測量結果相匹配，從而 使得所述一個或多個模塊(400)的識別代碼(ID)與所述車輛(900)的對應的至少一個車輪(10)相關聯。本發明的優點在於，其提供了識別設備的一個或多個模塊位於車輛車輪上的哪些 位置的簡單實用的方法。可選的是，提供了一種識別設備的一個或多個模塊的位置的方法，該設備在車輛 中用於監測車輪至少一個車輪的運行，一個或多個傳感器模塊能操作地安裝成與至少一個 車輪一起迴轉，一個或多個模塊能操作地與車輛的處理裝置(EOT)通信聯接，一個或多個 模塊能操作成感測車輪的至少一個物理參數，且產生至少一個對應傳感器信號來用於處理 裝置，處理裝置(EOT)能操作成處理至少一個傳感器信號，以計算表徵至少一個車輪的運 行的信息，其特徵在於，該方法包括如下步驟
(a)驅動車輛一定時段，同時通過使用與至少一個車輪相關聯的旋轉感測裝置來 記錄車輛至少一個車輪中每個所執行的旋轉圈數；(b)在該時段期間，在一個或多個模塊處感測至少一個車輪處的加速度分量(Ax， Ay)，且將包括了代表加速度分量(Ax，Ay)的信號分量的信號傳輸到處理裝置，以及從其中導 出至少一個車輪在該時段內經歷的旋轉圈數測量結果；以及(c)對於一個或多個模塊中的每個，使步驟(a)中記錄的旋轉圈數與步驟(b)中確 定的至少一個車輪所經歷的旋轉圈數測量結果匹配，從而使得一個或多個模塊的識別代碼 (ID)與車輛的對應的至少一個車輪相關聯。其他有利特徵在從屬權利要求中變得清楚。可選的是，在執行該方法時，該設備包括布置成用於感測至少一個車輪的角方位 (Θ)的傳感器裝置。可選的是，當執行該方法時，信號表徵以下的至少一種(e)在至少一個車輪處感測到的一個或多個加速度分量(Ax，Ay)；以及(f)在至少一個車輪的輪胎中感測到的壓力。可選的是，當執行該方法來提供至少一個車輪的偽連續監測或連續監測時，就在 車輛在正常使用中行駛的同時反覆執行該方法。可選的是，該方法包括附加步驟通過識別從一個或多個模塊(400)中導出的對 應於至少一個車輪(10)的旋轉的加速度信號分量(Ay，Az)中的周期性脈衝(500)，以識別安 裝在至少一個車輪(10)的輪胎(30)的壁部(230)或內側輪輞上的一個或多個模塊(400)。可選的是，在執行識別車輛中的設備的方法時，該設備包括用於感測車輛轉向方 向的轉向感測裝置，該方法包括如下步驟(a)與設備的一個或多個模塊通信，用於在設備的處理裝置處接收一個或多個模 塊的識別代碼(ID)，一個或多個模塊安裝在車輛的至少一個車輪上；(b)沿著由轉向感測裝置感測到的曲線軌跡驅動車輛，且記錄車輛轉向角度，同時 記錄由一個或多個模塊測得的壓力的時域記錄及所述一個或多個模塊的對應的識別代碼 (ID)，該壓力關於至少一個車輪的一個或多個輪胎；並且(c)關於時間對轉向角度和時域記錄進行分析，以識別一個或多個模塊在車輛至 少一個車輪上位於何處，分析利用以下特徵曲線軌跡外側上的輪胎與曲線軌跡內側上的 輪胎相比經歷更大的壓力增大；並且，對於車輛的向前行駛方向而言，靠近車輛前部區域的輪胎與靠近車輛後部區域輪胎相比先經歷壓力增大。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括用於感測該處的溫度(Tm。d)的溫度傳感器，一個或多個模塊能操作成將表徵溫度(Tm。d)的信號傳輸到處理裝 置(ECU)，以用於計算表徵至少一個車輪的運行的信息。溫度(Tnrod)的監測使至少一個車輪 的輪胎內測得的壓力(P)能夠至少部分地為了執行關於車輪運行的計算時的溫度效果而 修正。此外，在檢測到過度升溫的情況下，可選為由設備發出警示。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括以下的至少一個(a)壓力傳感器，該壓力傳感器能操作成感測至少一個車輪的輪胎內存在的壓力 (P)，一個或多個模塊能操作成將表徵壓力(P)的信號傳輸到處理裝置(ECU)，以用於計算 表徵至少一個車輪的運行的信息；(b)應變式傳感器，該應變式傳感器用於測量至少一個車輪的輪胎撓度，該模塊能 操作成將表徵撓度的信號傳輸到處理裝置(ECU)，用於計算表徵至少一個車輪的運行相關 的信息；(c)加速度計，該加速度計用於測量至少一個車輪上的一個或多個模塊的安裝位 置(L1，L2，L3，L4)處的至少一個軸線上的加速度(Ax，Ay，Az)，一個或多個加速度計能操作 成將表徵加速度(Ax，Ay, Az)的信號傳輸到處理裝置(E⑶)，用於計算表徵至少一個車輪的 運行的信息；以及(d)磁性傳感器，該磁性傳感器用於測量施加到一個或多個模塊上的磁場，一個或 多個模塊能操作成將表徵施加的磁場的信號傳輸到處理裝置(ECU)，用於控制設備的運行。已經發現這些物理參數有利於在評估至少一個車輪的運行時進行監測。將會認 識到的是，一個或多個模塊可配備有選項(a)至(d)的子集；例如，模塊可僅設有壓力傳感 器、或僅有加速度計，或壓力傳感器和加速度計的組合，這取決於所使用的本發明上述方面 的方法。此外，某些模塊可選為僅設有單軸線加速度計，而其他這些模塊設有三軸線加速度 計。按照本發明的包括在模塊內的傳感器的其他組合也是可能的。更加可選的是，在執行該方法時，加速度計為多軸線加速度計，其能操作成測量關 於至少一個車輪旋轉的徑向軸線、切向軸線和橫向軸線中的至少一個上的加速度分量(Ax， Ay，Az)。另外更加可選的是，加速度計為矽微加工裝置。該矽裝置極為穩健，成本效益合算， 且能夠提供精確和準確的加速度測量。可選的是，在執行該方法時，在使用加速度計時，處理裝置(ECU)能操作成應用與 加速度計的一個或多個感測軸線的自動對準，以便有效地將它們與相對於至少一個車輪的 旋轉的徑向軸線、切向軸線和橫向軸線中的至少一個對準。這種自動對準能夠通過使一個 或多個模塊以減小的角度重要性放置在至少一個車輪上來簡化一個或多個模塊的安裝。更加可選的是，在執行該方法時，處理裝置(ECU)包括角解算器，其用於執行自動 對準，解算器能操作成在其校準期間尋找零值橫向角速度分量，且尋找至少一個車輪的一 個或多個完全迴轉內結合的零值切向加速度分量。通過應用這種自動對準，描述至少一個 車輪的運行的更為典型的信號就導出，用於處理裝置進行分析。可選的是，可對至少一個車 輪的部分迴轉(例如，半迴轉)執行加速度測量，而至少一個車輪的剩餘一半迴轉的測量從 其中綜合而用於結合的目的；這樣執行就理解為意思是車輪完全迴轉的結合。更加可選的是，在執行該方法時，處理裝置(EOT)能操作成在以下至少一種情形期間校準其自動對準(a)在相對於其一個或多個模塊配置處理裝置(EOT)時的校準程序；以及
(b)在駕駛車輛期間的動態方式。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊安裝到至少一個車輪上 的一個或多個位置(Li，L2，L3，L4)上，一個或多個位置包括(a)在至少一個車輪的輪轂上的、大致在至少一個車輪旋轉軸線(B-B)處的位置；(b)在至少一個車輪的輪轂上的、距至少一個車輪的旋轉軸線(B-B)有一定徑向 距離的位置；(c)在至少一個車輪的輪胎內用於感測輪胎內的壓力(P)的位置，至少一個模塊 安裝到至少一個車輪的輪轂的圓周表面上；(d)在車輪輪胎內於感測輪胎內的壓力(P)的位置，一個或多個模塊安裝到輪胎 內側壁表面上，用於測量側壁的撓曲特徵；以及(e)在至少一個車輪的圓周輪輞的內表面上用於測量該處的加速度的位置。在這些不同位置處安裝一個或多個模塊的有益之處在於，至少一個車輪中的某些 類型的缺陷在一個或多個模塊安裝在特定有利位置上時可更為可靠地感測出。例如，利用 安裝在其輪轂附近的車輪上的模塊可更好地感測出車輪的不平衡，而利用附接到輪胎側壁 或可靈活充氣的腔體上的模塊可更好地感測出輪胎或可充氣腔體的撓曲特徵。更加可選的 是，模塊安裝在輪胎的內側輪輞上，靠近其胎面(L4)。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括用於在一個或多個 模塊與處理裝置(ECU)之間通信的至少一個無線接口，一個或多個模塊形成無線網絡，其 中，一個或多個模塊中的某些能操作成用作一個或多個中繼節點，用於傳送在處理裝置 (ECU)與一個或多個模塊中的其他之間交換的信號。通過建立這種通信網絡，安裝在無線屏 蔽區中的模塊就能操作成經由網絡將它們測得的信號提供給處理裝置，在無線屏蔽區中， 模塊由傳導元件遮蔽。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括用於在一個或多個 模塊與處理裝置(ECU)之間通信的至少一個無線接口，一個或多個模塊形成無線網絡，該 無線網絡可動態地重新構造，用於傳送在一個或多個模塊與處理裝置(ECU)之間傳送信 號。由自身動態地重新構造的網絡所展現的能力的優點在於，在一個或多個模塊停止將其 相應信號提供給處理裝置(ECU)的情況下，該設備能夠以減少的監測功能繼續運行。網絡 這種可重新構造的性質不但使設備更為穩健，而且例如響應於一個或多個車輪的變化容許 設備在附加模塊加裝到設備上時進行更改。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括用於在一個或多個 模塊與處理裝置(ECU)之間通信的至少一個無線接口，一個或多個模塊形成無線網絡，該 無線網絡響應於一個或多個模塊運行中的功能狀態與非功能狀態之間變化而動態到重新 構造，用於使設備能夠在監測至少一個車輪的運行方面以更改的功能繼續起作用。這種運 行特徵還防止了設備僅由於其模塊在運行中產生問題(例如，其電池組在運行變為完全放 電完畢)而變得不起作用。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊分別設有對應的識別代 碼(ID)，用於與模塊外的處理裝置(ECU)通信，使得處理裝置(ECU)能夠在對應的信號數據已經從哪一模塊上發送出。使用此類識別代碼(ID)使已經出現問題或已經發現具有潛 在問題的一個或多個車輪能夠清楚地識別出，而對應的明確信息警示發送給車輛駕駛員和 /或負責解決這些問題或潛在問題的服務設施。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括一個或多個電源來 為一個或多個模塊通電，一個或多個電源包括至少一個可再充電池組和用於使一個或多 個電源再充電的一個或多個發電機，一個或多個發電機通過至少一個車輪的旋轉而獲取能 量。更加可選的是，一個或多個發電機為以下的至少一個 (a)基於質量運動的電磁式發電機，該質量能操作成響應於至少一個車輪旋轉而 移動；以及(b)基於由質量產生的力的壓電式發電機，該質量能操作成響應於至少一個車輪 旋轉而將變化的力施加到壓電裝置上。由於一個或多個模塊繞其相應的車輪旋轉，故提供集電環或電感應聯接件表現出 相當實際的複雜性，尤其是鑑於目前車輪上圍繞車輪的區域已經稠密地填充有其他部件， 如ABS旋轉傳感器、盤式制動器、懸架部件等。然而，在延長時候之後，除非再充電或更換， 則本地電源就會耗盡。所包括的一個或多個發電機能夠解決這些問題。為了搜集表徵至少一個車輪運行的更為典型的測量結果，車輪監測設備可選的是 實現成使得一個或多個模塊圍繞至少一個車輪沿徑向分布，用於在圍繞其的多個成角位置 處感測至少一個車輪的運行。至少一個車輪中或周圍的某些傳導性部件易於形成無線電靜區且產生法拉第屏。 可選的是，為了解決由這些無線電靜區和法拉第屏引起的問題，在車輪監測設備中，一個或 多個模塊中的至少一個可選為包括聯接到至少一個車輪的輪胎的導電絲網上的無線接口， 傳導性絲網操作成用作至少一個模塊的無線貼片天線，用於支持至少一個模塊與處理裝置 (EOT)之間的無線通信。可選的是，本發明的上述方法包括在與處理裝置(EOT)通信聯接的顯示器上將信 息呈現給車輛駕駛員的步驟，該信息指出了以下項中的至少一種(a) 一個或多個模塊的運行狀態；(b)至少一個車輪的狀態；(c)與至少一個車輪相關的一個或多個故障或潛在故障；(d)關於在識別到與至少一個車輪相關的一個或多個故障或潛在故障的情況下車 輛駕駛員所採取的一個或多個動作的信息；以及(e)車輛的至少一個車輪是否已被更改(例如，胡亂更改)的指示。然而，顯示器不限於顯示如(a)至(e)中的這些信息，且可選為能夠呈現由處理裝 置提供的其他分析信息，例如，如一個或多個模塊感測到的一個或多個車輪參數的變化的 時間記錄；例如，顯示器有利的是可呈現作為時間的函數的輪胎壓力的曲線圖，描述目前與 處理裝置通信聯接的模塊的構造的列表等。可選的是，本發明上述方法包括向處理裝置(EOT)提供與遠離車輛的服務設施通 信的無線接口，處理裝置(ECU)能操作成傳輸表徵至少一個車輪功能的信息，該信息表徵 在從一個或多個模塊提供的信號中計算時與至少一個車輪相關的一個或多個故障或潛在 故障的信息，且用於接收來自於服務設施的關於解決一個或多個故障或潛在故障的動作的指令。更加可選的是，本發明的上述方法包括向車輛提供全球定位單元的步驟，全球定位單元用於產生表徵車輛空間位置的信號，且用於經由處理裝置(EOT)將信息傳送給服務 設施的無線接口，該信息表徵車輛的空間位置。可選的是，在執行本發明的上述方法時，一個或多個模塊包括聯接到相關數據存 儲器上的處理器，一個或多個模塊通過其壓力傳感器能操作成記錄與時間(t)相關的至少 一個車輪的輪胎內的壓力(P)，時間(t)由包括在一個或多個模塊內的時鐘裝置(CLK)確 定，且處理器能操作成監測壓力(P)隨時間(t)的變化，以識別以下的一個或多個(a)輪胎中逐漸洩漏的空氣或氣體，這表現出需要將空氣或氣體再充入輪胎中，以 及(b)輪胎的任何突然減壓，這表現出發生了扎破事件或快速放氣事件，或已經更換 輪胎。更加可選的是，一個或多個模塊能操作成將消息傳輸到處理裝置，該消息為關於 至少一個車輪的輪胎由於突然減壓(例如，由胡亂更改事件造成)而可能不可靠的感測數 據。該處理可用於檢測在相關輪胎臨時從車輛上拆下且在處理裝置(ECU)的無線通信範圍 之外時發生的事件，如未經允許的輪胎更換。產生該消息用於提高安全性；未經允許或無意 的車輛輪胎或車輪的更換可能會導致安全風險或可靠性降低，這些有利的是通知車輛的駕 駛員。可選的是，在執行本發明的上述方法時，個或多個模塊能操作成監測壓力(P)，而 不論一個或多個模塊是否處於其休眠節能狀態。這樣操作就使得可檢測到處於停止狀態時 的車輛上執行的胡亂更改。可選的是，在執行上述方法時，一個或多個模塊能操作成在活動狀態與節能休眠 狀態之間切換。休眠狀態的有益之處在於，其延長了與一個或多個模塊相關的電池組的使 用周期，且使得很少需要對電池組頻繁再充電，從而延長了其運行壽命。可再充電電池組在 其電儲存容量降低之前僅能夠經受有限的充電循環數。更加可選的是，在執行該方法時，一個或多個模塊響應於無線傳輸至一個或多個 模塊的一個或多個指令而在活動狀態與休眠狀態之間切換。通過使用這些無線指令，可行 的是，例如在車輛停止和關閉其內燃機之後，立即迫使一個或多個模塊全部進入其休眠狀 態下；當車輛未使用時，休眠狀態就將能量保存在一個或多個模塊的電池組中。同樣，當車 輛再次啟動時，單個無線指令能夠將一個或多個模塊從其休眠狀態喚醒。更加可選的是，在執行該方法時，一個或多個模塊能操作成響應於時間(t)周期 而從活動狀態切換至節能休眠狀態，在時間(t)周期中，一個或多個模塊監測以下的一個 或多個(a)在預定時間⑴周期期間，停止至少一個車輪的輪胎壓力⑵變化；以及(b)在預定時間⑴周期期間，停止至少一個車輪上感測到的加速度(Ax，Ay，Az)的變化。更加可選的是，一個或多個模塊能操作成響應於一個或多個模塊的檢測而從節能 休眠狀態切換至活動狀態，一個或多個模塊檢測以下的一個或多個(a)恢復與至少一個車輪的旋轉相關的至少一個車輪的輪胎壓力(P)的變化；以及(b)恢復至少一個車輪上感測到的加速度(Ax，Ay, Az)變化。 同樣，一個或多個模塊有利的是能夠自動且自發地回到其活動狀態，而不需要處 理裝置發送任何明確的指令。可選的是，在執行本發明的上述方法時，至少一個物理參數包括以下的至少一 個(a) 一個或多個模塊處測得的至少一個車輪的輪胎內的壓力(P)；(b)大致在一個或多個模塊處測得的加速度(Ax，Ay, Az)；其中，處理裝置(ECU)能操作成向對應於壓力⑵和/或加速度(Ax，Ay, Az)的信 號應用諧波分析，諧波分析能操作成識別關於角頻率(ω)的諧波分量，角頻率(ω)對應於 至少一個車輪的角方位(θ)的臨時變化率。某些問題或潛在問題易於僅由諧波分量的處 理大小識別到，而撓曲問題的檢測有利的是需要分析處理裝置中的諧波磁性數據和相對諧 波相位數據兩者。見圖10，例如由於處理裝置識別的諧波分量中的相對相位變化而引起出 現的峰值的歪斜。更加可選的是，在執行該方法時，諧波分析將計算應用於以下的至少一個中(a)諧波分量的大小；以及(b)諧波分量之間的相對相位關係。更加可選的是，在執行該方法時，處理裝置(ECU)能操作成使用諧波分析來識別 以下至少一個的發生(a)至少一個車輪不平衡；(b)至少一個車輪中存在的不平衡的特定類型；(c)至少一個車輪關於其輪軸歪斜；(d)至少一個車輪鬆開且抵靠其緊固件顫動；(e)至少一個車輪的輪胎具有其撓曲特徵的缺陷；(f)至少一個車輪的輪胎未充分充氣；(g)至少一個車輪的輪胎過度充氣；(h)至少一個車輪的輪胎為橢圓形，或具有高級淺裂變形；(i)至少一個車輪其中具有質量不平衡；以及(j)與旋轉地支承至少一個車輪的輪軸相關的車輪軸承在運行中以非預期的方式 振動或發出異響，表現出故障或可能形成故障。處理裝置不限於檢測以上問題(a)至(j)，且能夠檢測其他問題，例如，如一個或 多個模塊的加速度或聲學感測信號表明的與車輪的輪軸相關的軸承中的異響噪音。更加可選的是，在執行本發明的方法時，處理裝置(ECU)能操作成執行諧波分量 分析，通過應用(a)基於規則的算法，用於從諧波分量中識別一個或多個故障或潛在故障；(b)神經網絡，其預先編程來在呈現描述諧波分量的數據時識別一個或多個故障 或潛在故障；以及/或者(c)諧波濾波器，其用於突出表徵至少一個車輪的一個或多個故障或潛在故障的 一個或多個諧波分量的特定組合。
諧波分量分析的其他途徑可選為在設備中使用。可選的是，在執行本發明的上述方法時，所包括的步驟為向處理裝置(EOT)提供 易於結合車輛和相關預期特徵使用的車輪類型的預定列表，且一個或多個模塊能操作成將 信息傳輸到處理裝置(ECU)，該信息關於識別一個或多個模塊安裝於其上的車輪的類型，且 處理裝置(ECU)能操作成將一個或多個模塊提供的測量信號與從預定列表中估計的一個 或多個模塊的預期信號相比較，且其中，測量信號與模擬信號之間的差異表示一個或多個 故障或潛在故障。此途徑易於免除執行諧波分析的需要，且因此處理裝置的計算強度較小。可選的是，在執行上述方法時，一個或多個模塊在其中包括一個或多個處理器，而 在運行中執行的用於識別至少一個車輪中的一個或多個故障或潛在故障的計算工作在一 個或多個處理器與處理設備(ECU)之間共享。可選的是，車輛內的計算負載的分布以便避 免造成處理裝置出的數據處理過載，尤其是在一些模塊包括在車輛的車輪上時。可選的是，在 上述方法中，處理裝置(EOT)能操作成發送消息，該消息為請求一個 或多個模塊回應處理裝置(EOT)，以便向處理裝置(EOT)說明其識別代碼(ID)，使處理裝置 能夠識別一個或多個模塊其構造，且用於識別一個或多個模塊構造出現的變化。更加可選 的是，一個或多個模塊能操作成還響應於表徵一個或多個模塊安裝於其上的至少一個車輪 的預期特徵的數據。為了使處理裝置能操作成執行對車輛車輪的正確監測，就需要提供在 車輪上的模塊的新近列表或模塊。可選的是，在執行上述方法時，處理裝置(EOT)能操作成將用於感測至少一個車 輪的角方位(Θ)的來自傳感器裝置的旋轉測量結果與一個或多個對應模塊提供的信號相 比較，用於檢查傳感器裝置和/或一個或多個模塊的功能上的運行。更加可選的是，傳感器 裝置為與車輛制動器相關的ABS車輪角方位傳感器。期望車輪監測設備的運行完整性使得 對問題和潛在問題的檢測儘可能有效。可選的是，為了從已經包括在車輛上的現有部件上 獲得更多功能，在執行車輪監測設備時，傳感器裝置為與車輛制動器相關的ABS車輪角方 位傳感器。根據本發明的第二方面，提供的車輪監測設備能操作成執行按照本發明的第一方 面、第二方面和第三方面的方法。根據本發明的第三方面，提供的模塊能操作成在車輛內運行，用於執行按照本發 明的第一方面、第二方面和第三方面的方法。根據本發明的第四方面，提供的車輛包括按照本發明第四方面的車輪監測設備， 該設備能操作成按照本發明的第一方面、第二方面和第三方面監測車輛(900)的至少一個 車輪(10)的運行。可選的是，車輛為以下的至少一種重型商用車輛、建築用車輛、汽車、摩託車、小 型摩託車、飛行器、直升飛機、自行車。根據本發明的第五方面，提供的車輪包括安裝於其上的一個或多個模塊，一個或 多個模塊能操作成與本發明第四方面的車輪監測設備一起起作用，所述車輪監測設備操作 成按照本發明的第一方面、第二方面和第三方面監測車輛的至少一個車輪的運行。根據本發明的第六方面，提供的輪胎包括按照本發明第三方面的模塊。可選的是，模塊安裝到輪胎的側壁上或胎面部分附近。當上述設備已經按照本發明第一方面、第二方面和第三方面中的至少一個「校準」時，即，識別一個或多個模塊的位置，則設備能操作成提供車輪和輪胎的監測。然後，另一技 術問題關於如何最佳使用設備所提供的信息來保持車輛在使用中的運行。該附加技術問題至少部分由本發明解決。根據本發明的第七方面，所提供的系統包括一個或多個車輛，其中，各車輛包括能 操作成執行按照本發明的方法的車輪監測設備，該系統包括(a)控制中心，該控制中心用於協調一個或多個車輛的修理或維護；(b) 一個或多個服務設施，該一個或多個服務設施能操作成執行一個或多個車輛 的修理或更換；其中，該系統能操作成 (c)使各車輪監測設備能夠監測其一個或多個相關車輪的運行，並且檢測其何時 出現問題或潛在問題；(d)使各車輪監測設備能夠將問題或潛在問題傳輸到控制中心，用於使控制中心 識別能夠解決這些問題或潛在問題的一個或多個服務設施；以及(e)使控制中心能夠將指令傳輸到車輪監測設備已經檢測到問題或潛在問題的一 個或多個車輛，並且傳輸到解決這些問題或潛在問題的識別出的一個或多個服務設施。可選的是，(e)中的系統能操作成在要維護或修理的一個或多個車輛到達之前通 知識別到的一個或多個服務設施，使得識別到一個或多個服務設施有機會對要維護或修理 的一個或多個車輛的到達而進行準備。可選的是，當執行該方法時，控制中心能操作成在不需要一個或多個車輛的一個 或多個駕駛員介入的情況下自動地安排識別到的一個或多個服務設施處的維護或修理。可選的是，在該系統中，一個或多個車輛包括其上與車輪監測設備通信聯接的全 球定位感測設備，用於使一個或多個車輛能夠將其位置傳輸到控制中心，以便控制中心操 作成識別在地理上最合適地設置的用於保養一個或多個車輛的一個或多個服務設施。根據本發明的第八方面，提供了操作包括一個或多個車輛的系統的方法，其中，各 車輛包括能操作成執行按照本發明的方法的車輪監測設備，該系統包括(a)控制中心，該控制中心用於協調一個或多個車輛的修理或維護；(b) 一個或多個服務設施，該一個或多個服務設施能操作成執行一個或多個車輛 的修理或更換；其中，該方法包括如下步驟(c)使各車輪監測設備能夠監測其一個或多個相關車輪的運行，以及檢測其何時 出現問題或潛在問題；(d)使各車輪監測設備能夠將問題或潛在問題傳輸到控制中心，用於使控制中心 識別能夠解決這些問題或潛在問題的一個或多個服務設施；以及(e)使控制中心能夠將指令傳輸到車輪監測設備已經檢測到問題或潛在問題的一 個或多個車輛，並且傳輸到解決這些問題或潛在問題的識別到達一個或多個服務設施。根據本發明的第九方面，提供了記錄在數據載體上的軟體產品，該產品能在計算 硬體上執行，用於執行按照本發明的方法。本發明的特徵易於以任何組合結合在一起，而不脫離如所附權利要求所限定的本 發明的範圍。


現在將參照以下附圖僅以舉例的方式來描述本發明的實施例，在附圖中圖1為現代重型商用車輛的車輪的示圖； 圖2為圖1中的車輪的一部分的示意性截面視圖；圖3為圖1中的車輪的輪胎(車胎)的示意性截面視圖；圖4為重型商用車輛的現代前輪組件的截面視圖；圖5為重型商用車輛的現代後輪組件的截面視圖；圖6為圖1中的車輪的示意性截面視圖，示出了為了按照本發明使用來安裝監測 模塊的潛在位置；潛在位置包括位置Ll處的輪轂安裝位置、位置L2處的輪轂緣安裝位置、 以及側壁位置L3和胎緣位置L4處的胎內安裝位置；圖7為圖1中的車輪輪胎的示意性截面視圖，其中，其監測模塊通過線纜連接安裝 在車輪輪轂緣上的位置L2處，該線纜連接從模塊至暴露於輪轂的貼片天線；圖8為圖1中的車輪輪胎的示意性截面視圖，其中，其監測模塊安裝在輪胎上的位 置L3處，該模塊設有包圍輪胎邊緣且暴露於輪胎外表面上的薄膜天線；圖9為示出安裝在圖1中的車輪上的監測模塊的空間運動的簡圖，同時示出彈簧 懸架的示圖和在運行時作用在車輪上的力的示圖；圖10為示出在運行中可從安裝在如圖6中所示的位置L3處的監測模塊上獲得的 加速度信號的總體形式的曲線圖；圖11為按照本發明的結合圖1中的車輪使用的車輪和輪胎的監測設備的第一實 施方式，該監測設備能操作成處理加速度信號；圖12為按照本發明的結合圖1中的車輪使用的車輪和輪胎的監測設備的第二實 施方式；該監測設備能操作成處理壓力信號；圖13為按照本發明的結合圖1中的車輪使用的車輪和輪胎的監測設備的第三實 施方式，該監測設備能操作成處理加速度信號和壓力信號；圖14為能操作成安裝到圖1中的車輪上且感測車輪的運行特徵的監測模塊的簡 圖；圖15a至圖15e示出了安裝在圖1和圖6中的車輪上的多個位置處的監測模塊的 各種備選網絡通信構形；圖16為按照本發明使用的用於結合遠程控制設施和服務設施的重型商用車輛的 車輪監測系統的簡圖；圖17a為按照本發明的用於定位圖16中的系統的一個或多個模塊的位置的另一 備選方法的圖示；圖17b為表示在執行如圖17a中所示的備選方法期間感測到的橫向加速度的曲線 圖的圖示；圖18為與運營重型曲商務車輛運輸隊的企業相關的涉及服務中心和站點的業務 系統的圖示；圖19為設有包括加速度計的模塊的圖1中的車輪的示圖，該模塊及其加速度計安 裝成使得其感測軸線未與車輪的橫向軸線、徑向軸線和切向軸線成角度地對準；以及圖20為在結合圖19中的車輪使用而執行本發明時使用車輪和輪胎檢測設備的第四實施方式，該監測設備能操作成處理加速度信號。
具體實施例方式1.本發明的背景運營運輸隊的商 業企業(例如，重型商用車輛的運輸隊)相比於私有機動車輛的 車輛擁有者面臨不同的車輛維護和安全性的問題，前文中闡述了為私有機動車輛擁有者研 發出的現代的簡單輪胎監測裝置。對於運營運輸隊的企業而言，由於一次事故、故障或司法 案件可能會不利地影響企業的名譽和與其客戶的關係，故可靠性和安全性極為重要。車輛 的維護和在車輛技術問題出現和導致破壞之前將其避免對於運營運輸隊的企業相當重要。在諸如重型商用車輛的車輛運輸隊中有許多車輛和用於車輛的輪轂組，這些輪轂 在不同時間都裝備有新輪胎。輪轂可能在車輛之間互換，且在它們現有的輪胎認為是已經 磨盡時可分散地安裝新輪胎。此外，在某些天氣中，例如，在北歐和加拿大，法律要求在冬季 輪胎與夏季輪胎之間轉換；冬季輪胎與夏季輪胎之間的這種轉換是通過更換輪轂而非從其 相應的輪轂上移除輪胎來實現的。因此，車輪在未用於車輛上時，通常會放入儲存容器中。 當車輪及其相關輪胎進行儲存時，可能會出現各種濫用事件，而這在車輪及其相關輪胎再 次重新安裝到車輛上之後會不利地影響車輛的安全性。這些濫用事件例如包括胡亂更改事 件。運營運輸隊的企業通常在它們的車輛實際上所有都用來賺得收入時達到最大經 濟效率；進行修理或閒置的車輛代表未產生利潤的投資，且甚至可代表價值上的貶值。與此 相關的問題在於有效維護高強度使用的車輛，尤其是針對其車輪和輪胎。本發明的利益在 於能夠改善車輪模塊的識別來監測和預測車輪和輪胎的潛在問題；運輸隊的車輛例如可出 於維護的目的而召回或重新調度。提高監測質量是通過使用更為理想且創新的傳感器構造 和相關數據處理來實現的。這種改善的監測是通過使用車輪監測器的複雜構造來實現的， 車輪監測器自身會表現出複雜的管理和數據搜集問題。參看圖1，其以側視的形式示出了重型商用車輛車輪的簡圖。車輪大體上由10指 出。此外，車輪10包括由20指出的鋼輪轂和30表示的輪胎(車胎)。現代的輪胎30通常 是無內胎的，即，不包括任何單獨的內胎。輪轂20的圓形內部法蘭40包括用於接納螺栓或 類似緊固件的圓形布置的安裝孔50，螺栓或類似的緊固件用於將車輪10附接到其相關車 輛的軸(圖1中未示出)上。從內部法蘭40沿徑向向外延伸的是大致為截頭圓錐形的輪輻 60，其具有如圖所示的形成於其中的一系列徑向上的圓形或橢圓形通風孔70，例如，這些通 風孔70中的一個使得能夠接近空氣閥80，該空氣閥80與由輪胎30包圍的容積流體(空 氣)連通，以用於對輪胎30充氣或放氣的目的。在其周長處，截頭圓錐形輪輻60聯接到圓 形輪輞90上。圓形輪輞90能操作成接納輪胎30。在圖1中，截面軸線由A-A表示，而圖2中的車輪10的對應截面視圖大致示出了 車輪10的上部。出於現在將要闡述的原因，車輪10的一般形式經過多年的發展已經大致 為最為理想的實施方式。內部法蘭40設有其安裝孔50的規則空間構造，用於使用上述螺 栓或緊固件來將車輪10牢固地安裝到對應車輛輪軸110的一端上；輪軸110能操作成圍繞 軸線B-B旋轉。孔50的通路通常提供成更為確定地將車輪10保持在輪軸110上。通常， 對於重型商用車輛而言，所包括的盤式制動器115在輪軸110的一端附近，相對緊鄰截頭圓錐形輪輻60及其相關的通風孔70。此外，目前還包括用於實現ABS制動系統來感測輪軸 110的角方位且因此感測車輪10的角方位的ABS角傳感器編碼器118來作為重型商用車輛 的標準部件；角傳感器編碼器118操作成產生表徵車輪10的角方位θ的信號。角傳感器 編碼器118通常實現為光學感測裝置、靜電傳感器裝置和/或磁性感測裝置。在運行中，當使重達10噸的商用車輛從80km/小時在幾秒內停止時，會對應地吸 收大約3X IO6焦耳的動能，這些動能可導致與輪軸110相關聯的盤式制動器115的能量耗 散損失率在數十千瓦的數量級上。截頭圓錐輪輻60的孔70因而使空氣能夠循環而到達盤 式制動器115的一個或多個金屬盤來用於冷卻的目的。此外，輪輻60的孔70還有助於降 低車輪10的非懸掛重量，而不會不利地影響及機械強度，且提供了閥80的通路。輪輞90 具有形成在其中的多個凸脊來提高其機械強度，且還具有末端凸脊170來在運行中提供對 輪胎30的可靠保持。輪胎30圍住的體積由120表示，運行期間，該體積保持在升壓P下。
接下來參看圖3，示出了部分輪胎30的示範性截面視圖。輪胎30包括用於抵靠 在圓形輪輞90的凸脊170上的內緣180。通常使用模製在輪胎30中的鋼環或鋼帶200來 加強內緣180。此外，輪胎30包括通過模製到輪胎30中而嵌入的一個或多個強化編織金 屬絲網和/或強化纖維絲網210。輪胎30的胎面部分220相比於輪胎30側壁320的橫向 厚度具有較大的徑向厚度；胎面部分220較厚，用於容納輪胎30的胎面。在運行中，胎面部 分220能操作成提供對道路表面(未示出)的牢固抓持和排水功能，而壁部230設計成在 車輪10與其相關的輪胎30在運行中於道路表面旋轉時進行周期性的彈性撓曲。輪胎30，且甚至是車輪10都存在多種潛在故障模式，使用這些車輪10的運營車輛 (例如，重型商用車輛)運輸隊的企業將期望在各種故障模式造成破壞、事故或延誤所涉及 車輛之前進行識別和糾正。所遇到的問題包括(a)輪胎30中的氣壓P過低，從而導致壁部230以及相關的一個或多個絲網210 過度撓曲，使得它們有機械硬化和過早斷裂的危險；當氣壓P過低時，輪胎30與鄰接輪胎 30的道路表面之間就會出現過大的接觸面積，導致過度的輪胎磨損，且還有增大的滾動阻 力，且因此降低車輛的燃料經濟性；輪胎30與道路表面之間過大的接觸面積反過來還可導 致輪胎30與冰雪條件下的道路表面之間的抓持下降，這是因為輪胎30與道路表面之間的 接觸力並非像理想期望的那樣集中，而迫使輪胎30順應易於提供抓持的道路表面中的表 面不規則性。輪胎30在其內部氣壓P過低時的過度變形可能會通過輪胎30內的非彈性變 形程度而導致過大的能量耗散，其中，由此產生的相關升溫在最壞的情況下會超過製造輪 胎30的材料所能忍受的溫度。此外，當輪胎30內的壓力P過低時，還會有內緣180失去其 與凸脊170的密封的風險，這是出現在受到極大橫向應力時，例如，在沿路緣石刮擦，而隨 後突然失去輪胎30中的空氣；(b)應用於孔50中，用於將車輪10固定到輪軸110上的一個或多個螺栓或緊固件 在車輪10與輪軸110的附接期間可能會不當地上緊，或可能易於在運行中鬆脫；這樣鬆開 和可能失去一個或多個螺栓或緊固件可導致車輪10在輪軸110上顫動或發出異響，而在最 壞的情況下，甚至會變為與輪軸110分離開且滾離開(！)；(c)輪胎30和/或閥80可顯現洩漏，使得在運行中會出現輪胎30內的壓力P的 部分損失；如果此類壓力損失P未檢測到，則就可能出現上文在(a)中提出的問題；然而， 壓力P會隨輪胎溫度Tty,e而變化，且還隨輪胎30是否經由閥80再填充壓縮空氣或其他氣體而周期性地保持而變化；(d)輪胎30在使用中會顯現出不平衡，例如，部分輪胎30橡膠會隨著使用而變得受到不均勻的侵蝕，或之前加到車輪10上的平衡重量會變為與車輪10分離；在圖5中所示 的重型商用車輛後部處常用的雙輪胎布置的情形中，已知的是，建築磚或類似物體偶爾會 夾在雙輪胎之間，且在雙車輪旋轉的同時物體隨後由離心力移出的情況下會出現危險的拋 射；從輪胎中彈射出的物體在它們通過機動車輛前窗撞擊時，可能會造成極大的危險，從而 導致傷害或事故；以及(e)輪胎30可以以一些其他對稱方式變成橢圓或扭曲的，這未必會導致車輪10的 非對稱不平衡；此外，輪轂20自身可變為撓曲的，且從而歪斜出平面外，而未必會導致車輪 10中的非對稱不平衡。參看圖4和圖5，示出了重型商用車輛的現代製造的前輪和後輪組件的示例的示 圖，示出了怎樣實現圍繞車輛車輪的緊湊區域。前輪和後輪組件中只有很少的多餘容積來 容納用於監測車輪運行狀態的附加設備。在其他因素中，所包括的與上述制動器115相關 的部件在運行中鄰近車輪10;制動器115具有與其相關的其他部件，如用於抵靠制動器115 的盤部件推動制動襯塊的伺服促動器。然而，常用的實施方法在於，使所包括的ABS傳感器 編碼器118(圖4和圖5中未示出)圍繞輪軸110且緊鄰車輪10，用於在車輪10安裝在其 輪軸110上時測量車輪10的角位置θ。有益於測量，以便監測車輪10及相關輪胎30的狀態的特徵包括運行期間的溫度 Τ、壓力P和瞬時加速度Α。另外還可行的是，使所包括的薄膜應變儀在輪胎30的壁部230 內或連結到輪胎30的壁部230上，以便測量它們的壁部撓曲。溫度T和加速度A可在車輪 10上的各種空間位置處測出彼此不同的結果，而與由輪胎30圍住的以120表示的容積內 形成的壓力P在運行中實際上是相似的，因為壓力P在相對較短的時段內是均衡的；由於壓 力脈衝能夠在容積120內以大約250米/秒的速度傳播，故壓力均衡估計出現在幾毫秒內。 車輪10具有的直徑為大約1米。圖6示意性地示出了傳感器有利地安裝到車輪10上的位置類型。當多個傳感器 包括在各類位置上時，多個傳感器就有利地分布在圍繞車輪10成角度分布的位置上，用於 提供表現出輪轂20及其輪胎30的運行的最為典型的信息。在位置Ll處，緊固件有利的用法是將第一傳感器模塊附接到輪轂20上，或甚至 經由一個或多個孔50而附接到輪軸110上。第一傳感器模塊能夠通過與閥80流體(空 氣或氣體)連通來監測輪胎壓力P，能夠監測輪轂20的溫度Thub,且取決於所使用的加速度 計的類型而感測出輪轂20的一個、兩個或三個正交軸線(x，y，z)上的加速度。有利的是， 包括在第一傳感器模塊中用於執行測量的一個或多個壓力傳感器和加速度計為現在稱為 MEMS(「微電子機械系統」)的矽微加工的集成電子部件。輪轂20的溫度Thub將通常不同於 輪胎30的溫度Ttyre ；在第一模塊處測得的溫度Tm。d因而並非理想地代表輪胎30溫度TtKe， 且因此輪胎30的狀態；輪轂20通常會受到直接冷卻空氣流，而在制動情況期間，將由從相 關盤式制動器115流過來的熱空氣快速地加熱，如前文中闡述的那樣，盤式制動器115會受 到數千瓦的突然峰值能量耗散，例如，這是在執行緊急制動期間或在執行緊急制動之後不 久。在第一位置Ll處的第一模塊並未由傳導部件完全遮蔽，這就使得第一模塊與車輛的電 子控制單元(ECU)或電子管理系統之間的短距離無線通信是可能的。在位置Ll處的第一傳感器模塊最易接近，且對於車輛而言易於改裝，而只需要最小的機械變化。
第二傳感器模塊有利是安裝到位置L2處的輪輞90內表面上，且因而在運行中直 接受到輪胎30內形成的壓力P。在該位置L2處的第二模塊在測量該處的溫度Tnrod時，能夠 提供輪胎30的溫度TtyM和上述壓力P的精確測量。此外，包括在第二模塊內用於測量位置 L2處的加速度A的一個或多個加速度計比位置Ll處的第一模塊離軸線B-B (見圖2)有更 大的徑向距離，且因此受到車輪10旋轉引起的加速度的較大徑向分量。將第二傳感器模塊 安裝在位置L2處的優點在於，與輪輞90相結合的絲網210具有形成法拉第籠的傾向，法拉 第籠嚴重地減弱來自於第二模塊的無線傳輸，除非第二模塊具有經由輪輞90引出的天線， 例如，小氣密孔，在位置L2處聯接到第二模塊上的天線導線經由該小氣密孔延伸出而到達 截頭圓錐形輪輻60上，用於提高無線通信效率。在圖7所示出的示例中，位置L2處的第二 模塊經由天線導線300穿過安裝在輪輞90中且能操作成經受壓力P的絕緣通孔310而聯 接到薄膜金屬貼片天線320上；可選的是，貼片天線320附接到截頭圓錐形輪輻60上來用 於機械保護。作為備選或此外，位置L2處的第二模塊電性聯接到輪胎30的絲網210上，且 能操作成使用該絲網210來作為天線與上述電子控制單元(ECU)或電子車輛管理系統進行 無線通信。作為又一備選方式，位置L2處的第二模塊可由穿過通孔310的導線或通過傳導 性薄膜連接而直接電性聯接到位置Ll處的第一模塊上，且可選為從其中獲取能量，以及將 測量數據傳輸至其中。第三傳感器模塊有利的是安裝到位置L3處的輪胎30內表面上，例如在將輪胎30 安裝到輪轂20上之前，通過使用橡膠或塑性材料粘合劑等將第三模塊連結到輪胎30上；作 為備選，在製造和保養輪胎30時，使用搭扣型壓配合來將第三傳感器模塊安裝到輪胎30上 也是可行且使用快速的。在位置L3處的第三模塊能夠測量該處的溫度Tm。d，且從而提供輪 胎溫度Ttyre的直接典型指示，壓力P的典型直接指示，且還能夠通過加速度A測量或應變 儀測量來提供輪胎30壁部230撓曲特徵的典型指示；然而，由位置L3處的第三模塊產生的 加速度信號為車輪10在運行中旋轉且其側壁230撓曲時的各種加速度分量的複合調製，而 安裝在位置Ll處的第一模塊的加速度計能操作成產生加速度信號，該信號包括其中的大 小相對較大的直線加速度分量，這使得位置Ll處的第一模塊可能很適於監測此類直線加 速度分量。可選的是，位置L3處的第三模塊也聯接到聯接在或甚至嵌入輪胎30的橡膠材 料內的一個或多個電阻膜或光學纖維應變式傳感器(未示出)上，例如，在輪胎30的側壁 230和/或輪輞圓周上。安裝在位置L3處的第三模塊所遭受的與位置L2處的第二模塊的 類似的無線通信問題在於，與輪輞90相結合的絲網210用作法拉第籠使與輪胎30內的容 積120的無線通信減弱。為了改善無線通信，位置L3處的第三模塊可選為設有薄膜傳導天 線350 (例如，由金屬薄膜製成)，如圖8中所示，該天線350夾在撓性絕緣材料(如聚醯亞 胺)層之間。天線350有利的是圍繞內緣180包覆，且向上圍繞輪胎30的外壁表面。位置 L2處的第二模塊也易於設有此類薄膜天線，例如，設置在輪輞90的邊緣上，且甚至延伸到 截頭圓錐形輪輻60上。然而，此類薄膜天線在輪胎30安裝到輪轂20上時易於受損，除非 由用以提供機械保護而加裝的橡膠保護膜360或類似部件充分保護。作為備選或此外，第 三模塊易於使其天線電性聯接到輪胎30的絲網210上，該絲網210然後能夠用作天線；第 三模塊有利的是設有用於在安裝期間穿透側壁230內側的電性穿孔銷釘，用於提供與傳導 絲網210的電性連接。還作為備選，位置L2處的第二模塊能操作成用作無線中繼節點，用於將來自於位置L3處的第三模塊的信號經由位置L2處的第二模塊傳送至車輛的電子控制 單元(ECU)安裝到車輪10上的模塊之間的此類的節點通信將在下文中更為詳細地描述，且 對應於進行配合而形成通信網絡的模塊。第四模塊可選為安裝在鄰近輪胎30胎面區域的位置L4處，且以與安裝在位置L3處的第三模塊大致相似的方式運行。現在將參照圖9來進一步闡述由分別位置Li，L2和L3處的第一模塊、第二模塊和
第三模塊產生的測量信號。在圖9中，示出了旋轉軸線B-B，車輪10在運行中圍繞旋轉軸線B-B迴轉。車輪 10通過輪軸110提供，輪軸110具有聯接到車輛底盤CH上的彈簧片和/或氣動懸架上；懸 架由彈簧闡述Ks表示。從與輪胎30接觸的道路表面施加到輪胎30上的力由力F(t)表示； 輪胎30具有由彈簧常數Kt描述的彈簧順應性，彈簧常數取決於輪胎30內的壓力P，以及還 取決於輪胎30的機械設計。分別在位置Li，L2和L3處的第一傳感器模塊、第二傳感器模 塊和第三傳感器模塊分別由模塊400表示，當車輪100圍繞對應於輪軸110的軸線B-B旋 轉時，模塊400在運行中就界定由410表示的徑向路徑。徑向路徑410具有半徑r，而模塊 400相對於正常徑向420以傾斜角Φ傾斜。模塊400能操作成測量以下的至少一個(a)模塊400處的溫度Tmod ；(b)模塊400處的溫度P ；以及(c) 一個或多個軸線X，y，ζ上的直線加速度，例如在圖9中示出的，其中，當傾斜 角Φ為0度時，ζ軸平行於軸線Β-Β，當傾斜角Φ為零度時，y軸對應於車輪10的徑向，而 χ軸對應於切向，其相關的加速度會由接近0度時的傾斜角Φ較弱地影響。當模塊400安裝在位置Ll處時，其經由其閥80來測量的輪胎30的壓力P。如前文中所述，模塊400如果期望的話可選為裝備有其他類型的傳感器，例如，電 阻式應變儀、壓電應變儀、溼度傳感器等。出於識別的目的，方便的是該模塊400可選為設 有磁性傳感器，例如使用磁性簧片繼電器開關來實現，當例如具有100毫特斯拉的近場磁 場強度的永磁鐵定位成鄰近模塊400 (例如，距此的距離在IOcm內)時，磁性簧片繼電器開 關就能操作成導電。參看圖9，當車輪10以恆定角速度ω旋轉，且傾斜角Φ大致為0度時，由χ軸加 速度計所測得的加速度Ax就由等式l(Eq. 1)給出Ax = gsin(cot+X )Eq. 1其中，Ax = X軸加速度測量結果；r =安裝模塊400處的軸線B-B的半徑；ω =車輪10的角旋轉速度；g =重力常數(大約lOm/s/s)；以及λ =角偏移。當車輪10以恆定角速度ω旋轉，且傾斜角φ大致為O度時，由y軸加速度計所 測得的加速度Ay就由等式2 (Eq. 2)給出Ay = rco2+gSin(cot+X )Eq. 2其中
Ay = y軸的加速度測量結果；r =安裝模塊400處的軸線B-B的半徑；ω =車輪10的角旋轉速度；g =重力常數(大約lOm/s/s)；以及λ =角偏移。
有利的是，車輪10在安裝在其輪軸110上時設有上述ABS角傳感器編碼器118來 用於測量車輪10的位置角度θ和車輪10的角轉動速度ω = d θ /dt。來自於等式1中的 測得的加速度Ax與該ABS傳感器編碼器118的測量結果的差異易於用來檢測以下的一個 或多個(i)檢測ABS傳感器編碼器118的故障；以及(ii)輪胎30相對於輪轂30滑移，尤其是關於在位置L3處感測時(儘管此類滑移 很少發生，但通常會有災難性的後果)。假定該ABS編碼器傳感器118正確地起作用，則克服由ABS傳感器編碼器118確 定的轉動角θ的變化來檢測加速度Ax例如可用於動態地確認模塊400的正確運行。當傾斜角Φ為非零時，這例如關於位置L3處的第三模塊在輪胎30壁部230撓曲 時，或在Ll和L2處，在輪轂20失去其緊固件或相對於輪軸110歪斜時，模塊400還能夠測 量大致分別在y方向和ζ方向上的加速度Ay和Az。大致如等式3和等式4(Eq. 3和Eq. 4) 中限定的那樣提供測得的加速度信號Az = (rco2+gsin(cot+X ))sin4)Eq. 3Ay = (r ω 2+gsin (ω t+ λ )) cos ΦEq. 4對於位置Ll和L2，以圖9中所繪的方位安裝的模塊400的傾斜角Φ通常大致為 零，使得加速度Az的大小通常相對較小，而加速度Ay是道路表面特徵引起的力F(t)、車輪 10轉動引起的離心分量r ω2，以及車輪10轉動而調整的重力g的力的總和。然而，在輪轂 20變歪斜而引起的車輪10不平衡的情況中，例如(a)由於用於將輪轂20經由其孔50附接到輪軸110上的緊固件或螺栓的鬆開；(b)由於衝擊或事故或斷裂造成輪轂20變形，或(c)輪軸110自身由於故障或衝擊而沒有對準，傾斜角Φ變為隨等式4(Eq. 5)限 定的車輪10旋轉角θ而變化φ = Φη 3Χ8 η(ω +μ )Eq. 5其中失準角；以及μ =關於車輪10旋轉的角偏移，使得等式3至等式5然後易於組合使用來確定由安裝在位置Ll和L2處的模塊 400所測得的加速度Ay和Az的性質。因此，按照本發明，加速度信號Az可用於識別通過在 一個或多個位置Ll和L2上使用的模塊400進行監測來識別角失準或緊固件問題。然而， 安裝在位置L3上的模塊400會受到壁部230的較大撓曲，這趨於支配關於輪軸110的角失 準或車輪10的橫向顫動的角度變化的大小。此外，如前文中所述，將模塊400安裝在位置 Ll處有利於從其閥80上測量輪胎30的壓力P，但位置Ll處的模塊400所測得的溫度由於 制動器在運行中間斷加熱而並未精確代表輪胎30的溫度Ttyre。此外，將模塊400安裝在位置L2處有利於測量輪胎30的壓力P，以及測量輪胎30的典型運行溫度(即，Tm。d =位置L2 處的TtyJ。當模塊400安裝在位置L3處時，其能夠提供輪胎30壓力P和溫度的典型測量結果 (即，Tm。d = Ttyre)。然而，輪胎30壁部230的周期性撓曲在模塊400安裝在位置L3處時會 導致傾斜角Φ極大地隨車輪30轉動角θ而變化；然後，傾斜角Φ大致變為輪胎30壁部 230的撓曲角。對於安裝在位置L3處的模塊400而言，傾斜角Φ然後變為如等式6 (Eq. 6) 所限定的序列函數Φ = G(P) + H(P)XCki sin(/(^ + S1)))其中Φ。=角偏移；G(P)=描述隨不與道路表面接觸的部分輪胎30其中的壓力P變化而變化的輪胎 30壁部230角度變化的函數；H(P)=取決於壓力P，描述在其部分輪胎30與道路表面接觸時的壁部230的角偏 轉的函數；k =諧波係數；i=諧波指數；ω =車輪10旋轉的角速度；以及ε i =角偏移。圖10在信號Vl中提供了模塊400安裝在位置L3處且車輪10旋轉時的角Φ的 性質圖；當將模塊400承載與其內壁230上的部分輪胎30與道路表面接觸時，傾斜角就隨 輪胎壁部230的撓曲快速變化。圖10中的橫坐標軸代表時間t內的旋轉角θ，β卩，角θ = t，圖10中的縱坐標軸大致代表壁部的傾斜角Φ。周期500對應於車輪10的完全迴轉， 即，Δ θ =2π 0例如，結合本發明使用的設備能夠用於第一分析方法，該方法包括如下步驟計算 輪胎30的預期性能特徵，以及然後將預期性能特徵與測得的特徵相比較。第一方法包括如 下步驟(a)對於限定角度(K和等式5中的函數G和H的給定輪胎30類型而言，對於測 得的輪胎30的給定壓力P而言，對於輪胎30處測得的給定溫度Tty,e而言，以及對於例如從 上述ABS編碼器傳感器118上確定的輪胎30的給定角旋轉速度ω而言，計算對應的預計 模擬角度Φ，且從其中引出如安裝在位置L3處的模塊400中所包括的加速度計產生的加速 度Az的模擬大小；(b)感測如模塊400所測得的加速度Az的典型樣本；以及(c)通過檢測來確定是否模擬加速度和測得的加速度Az的彼此差異大於預定的閾 值量；如果它們並非彼此大致對應，則從其中推斷出輪胎30可能有缺陷，且需要更換。例如，有潛在的可能在運行中輪胎30出現故障之前識別絲網210的老化。這種模 擬有利的是需要在包括在車輛的模塊400和/或電子控制單元(ECU)中的計算硬體上執行 調和合成，以便導出模擬的加速度Az。大體上由1表示的車輪監測設備的示例在圖11、圖12、圖13和圖20中示出了。車輪監測設備1可包括圖11、圖12、圖13和圖20中示出的數據處理設備600，680，690和 2200中的任何一個。例如，結合本發明使用的設備1能夠用於第二分析方法，該方法包括如下步驟採 樣表徵輪胎30運行中出現的加速度Az的數據、對採樣數據進行諧波分析(例如，通過應用 快速傅立葉變換(FFT)或類似類型的變換)、然後從諧波分析中導出參數，以及然後將將計 算的參數與輪胎30的預期參數相比較；如果輪胎30的計算參數和預計參數之間的相互差 異大於預定的閾值量，則可檢測出輪胎30的潛在故障，且如果需要就更換輪胎30。第二方 法包括執行的如下步驟(a)對由模塊400中的加速度計產生的表徵加速度Az的信號進行採樣，以提供對 應的採樣數據，且然後使採樣數據進行調和分析，例如，通過有效的快速傅立葉變換(FFT) 算法，以便導出其調和含量，且因此導出一系列調和係數；諧波之間可選的相位關係，如等 式6(Eq.6)中ε iK表示的，也通過計算來在進行比較時使用；以及(b)在結合對輪胎30的溫度Tty,e和壓力P的了解的情況下，基於查找輪胎特徵 (如柔度和彈性，以及輪胎壁部的形狀和輪廓)的參考表，從諧波分析中確定車輪10上提供 的輪胎30的類型；以及(c)將預定的輪胎30類型與實際識別的輪胎30類型進行比較；如果其間的彼此 差異超過預定的閾值量，則確定輪胎30有可能有缺陷，且可能需要更換。在使用上述第二方法時，在預計的輪胎與車輪10實際的輪胎30彼此不同的情況 下，就從而可從其中推斷出輪胎30的老化或故障。如下文將闡述的，有利的是，模塊在如圖 8中所示安裝在輪胎30的壁部230上時設有進行區分的識別代碼(ID)。該代碼有利的是 表現出模塊400於位置L3處附接於其上的輪胎30的特徵。模塊400能操作成通過無線形 式將識別代碼(ID)傳輸至電子控制單元(ECU)，該電子控制單元能操作執行差異比較。有 利的是，諧波分析還應用於一個或多個加速度信號Ax和Ay上，以便進一步證實按照該第二 方法執行的諧波分析的可靠性。而安裝在位置L3處的模塊400尤其可有效檢測關於輪胎30內的撓曲和耗散而出 現的潛在問題或缺陷，安裝在位置Ll處的模塊400尤其可有效測量車輪10中的非對稱差 異，且還用於確定車輪10及其相關輪胎30的非對稱類型。對於檢測不平衡且還檢測車輪 10中的不平衡類型而言，甚至更為優選的是，模塊400以非旋轉方式安裝在輪軸110上，大 致對應於軸線B-B。然而，關於車輪10中的不平衡的更多車輪診斷信息易於在模塊400安 裝在車輪10上且操作成隨車輪10旋轉時導出，優選的是模塊接近其旋轉軸線B-B，例如，大 致在位置Ll處。如下文將更為詳細地闡述的，監測車輪10旋轉時的壓力P提供了關於輪 胎30性能(例如，輪胎30的多淺裂變形)的非預期的大量附加信息。參看圖11，示出了大體由600指出的按照本發明的數據處理設備；該數據處理設 備能操作成提供車輪和輪胎的監測。數據處理裝置600能夠在模塊400和上述電子控制單 元(ECU)中至少一個上實現，這取決於處理在何處易於最為方便和高效地執行。此外，處 理裝置600易於在硬體和運行中可在計算硬體上執行的軟體中的至少一個上實現。軟體 有利的是提供為在計算硬體上執行的軟體產品。軟體產品有利的是傳送至數據載體上的設 備600 ；數據載體有利的是以下的至少一種固態電子數據載體、無線信號、電信號、光纖信 號、光學和/或磁性可讀的數據載體。
在車輪10穩態旋轉下，即，以恆定角速度ω旋轉，徑向加速度Ay的臨時變化，即， dAy/dt，由於傾斜角Φ大致為零而具有大致為零的大小，不同於重力g引起的與車輪10的 旋轉角θ相關的效果。車輪30在運行中所接觸的道路表面產生的瞬時加速度導致如圖9 中所示的力F(t)隨時間t變化，且引起輪軸110所經受的垂直直線方向的加速度Av上的變 化分量與車輪10的周期性旋轉無關。然而，與車輪10旋轉相關的垂直直線方向的加速度 分量(例如，如參照上述ABS編碼器傳感器118提供的車輪10旋轉角θ指示及其旋轉ω 角頻率)有利於確定車輪10中的不平衡，且還可能闡明存在於車輪10中的不平衡的類型。 ABS編碼器傳感器及其相關信號處理電路由圖11中的118表示。當一個或多個模塊400在 位置Ll至L4中的一個或多個處安裝在車輪10上時，它們在運行中就與車輪10 —起旋轉。 結果，測量如圖9中所示的加速度Ax和Ay的一個或多個模塊400中的一個或多個加速度計 所有都響應於車輪10的旋轉來感測垂直直線方向的加速度。為了適當調整加速度Ax和~， 對於一個或多個模塊400和/或與其無線通信的電子控制單元(ECU)，需要執行角解析，如 等式7(Eq.7)中所描述的Av = (I1Sin (ω t) Ax+d2cos (ω t) AyEq. 7其中，屯，屯=比例常數。圖11中由620表示的解算器在運行中執行這種角解析。解算器620有利的是從 ABS編碼器傳感器及其相關電路118中接收其旋轉角θ的角參考。解算器620還有益於操 作成除去重力g引起的加速度Av中的角從屬分量，該分量在解析加速度Av中變為恆定的。 在解析加速度Av中除去重力g引起的加速度分量有利於等式7 (Eq. 7)中Cl1和d2的自動比 例確定，用於已知車輪10正確平衡的狀態下，例如，在車輪10新安裝在車輛上之後執行常 規校準期間。通過在代表相對於車輪10旋轉ω的角頻率的加速度Av的信號上執行諧波分析， 例如在圖11中由630表示的諧波分析儀中執行，就可確定不平衡的嚴重程度；例如，諧波 Q(m)的振幅有利的是由定標器640中的諧波定標函數y(m)來獨立地定標，而然後在求和單 元650中求和來計算總計St。t和值，在諧波Q(m)中，m為加速度Av信號中的諧波數。總和 值St。t然後在由660表示的閾值檢測器中與預定閾值Th進行比較，以確定車輪10是否需 要注意校正不平衡，例如，通過增加平衡重量或更換輪胎30。等式8和等式9描述了所需的 相關計算 如果St。t > Th，則車輪10需要注意Eq. 9等式9對應於圖11中所示的判定點DK1。可選的是，在定標器640中執行的諧波定標函數y(m)取決於安裝在車輪10上的 輪胎30的類型；例如，安裝在車輪10上的穩健的凸塊輪胎比為了在駕駛期間降低能量消耗 而優化的傾斜高性能高速輪胎在表徵任何形式的潛在危險之前能夠顯現出較大不平衡程 度。此外，在定標器640上執行的諧波定標函數y(m)有利的是為從輪胎30安裝到輪轂20 上的初始時間t0的時間t的函數，即，等式8中的y(m，t)。此外，還有利的是，使諧波定標 函數y (m)為由ABS傳感器編碼器118確定的自從輪胎安裝於其上車輪10所經歷的迴轉數的函數，即，y(m，N)，其中，N為輪胎30的迴轉數。使諧波定標函數y (m，t)或y(m，N)為變 量的原因在於，磨損較大的輪胎30的不平衡相比於新安裝的大致未磨損的輪胎30很可能 會導致輪胎30的故障，未磨損的輪胎30的內部絲網210未經受重複撓曲造成的實質工作硬化。從諧波Q (m)的振幅中確定的車輪10的不平衡類型是從給定諧波的相對振幅中確 定的；這種確定是由圖11中的670表示的分析器中的諧波分析來執行的。此外，這種諧波 分析有利的是使用一組軟體規則來實現，通過將諧波模板應用於諧波中來識別所呈現的不 平衡的特定類型的標記圖，或通過將表徵諧波Q(m)振幅的數據饋送到神經網絡中，該神經 網絡設計成識別出現的某些類型的缺陷。取決於安裝在輪轂20上的輪胎30的類型，有利 的是可選地給予軟體規則、諧波模板和神經網絡中的一種或多種。此外，規則、諧波模板和 神經網絡中的一種或多種還有利的是可選為取決於輪胎30的年限和/或磨損程度。在計 算存在於加速度Av中的諧波Q(m)的相對振幅時，諧波Q(m)振幅的標準化有利的是實現為 如圖11中所使用的信號處理的一部分。例如，當上述孔50中將輪轂20附接到輪軸110上的緊固件已經不當地上緊或松 開而使得輪轂20圍繞其輪軸110發出異響時，車輛的懸架(例如圖9中彈簧Ks所表示的) 通常可有效地讓車輛的駕駛員察覺不到任何問題。輪轂20圍繞其螺栓或緊固件晃動在車 輪10旋轉時導致車輪10突然的較小搖動；甚至還已知的是，截頭圓錐形輪輻60在其脈衝 激勵而進行對應於撓曲的「cos2 θ模式」的共振(即，輪輞90和截頭圓錐形輪輻60的環形 變形)時，產生類似於鐘聲的鈴聲。這些很小的突然搖動引起相對較高的諧波中的信號能 量，例如，在諧波Q(m)中的第10和第20個諧波的範圍內，定標函數y(m)可布置成隔離，以 便明確地檢測車輪10上的緊固件鬆開，以警示車輛的駕駛員。有利的是，幾個不同的定標函數y(m)同時應用於諧波Q(m)，以便由數據處理設備 600同時監測所出現的幾個不同類型的不平衡。在備選方案或附加方案中，實現數據處理設備600，由模塊400測得的壓力P提供 給諧波分析器630，從而代替圖12中所示的解析加速度Av ；在圖12中，適於以諧波方式分 析壓力P的數據處理設備600大體上由680指出。輪胎30中的不規則(例如，導致輪胎30 隆起的局部凸起或弱點)像某些角θ位置處的壓力脈衝一樣在車輪10在運行中旋轉時變 得明顯。通過分析隨車輪10的旋轉角θ而變化的壓力P的變化，S卩，與轉動速率ω相關 的壓力P的分量，就可以提供對輪胎30的附加監測來改善缺陷檢測或輪胎30中的潛在缺 陷。數據處理設備680以與數據處理設備600大體上相似的方式起作用，只是分析的是壓 力P，而不是加速度Αν。可選的是，如圖13中所示和其中的690指出的，按照本發明的數據 處理設備通過將數據處理設備600，680合併在一起來提供，以便提供一致或周期性交替的 諧波分析和加速度Av和壓力P的監測；提供在數據處理設備690中的切換裝置695以軟體 或硬體方式實現，用於在壓力P與加速度Av之間選擇。圖13中示意性地示出的數據處理 設備690的優點在於，在運行中易於實現對車輪10的更為全面的監測。由安裝在位置L3處的模塊400感測到的輪胎30壁部230撓曲的上述分析有利的 是在電子控制單元(ECU)和/或模塊400內與關於定位在位置Ll和L2中的一個或多個上 的一個或多個模塊400執行的諧波信號分析的結果比較。在比較使得定位在彼此不同的位 置Ll至L3上的模塊400引起相互衝突的分析結果的情況下，車輪10和/或其輪胎30就
27有較高可能存在潛在問題；然後，有利的是警示信息從數據處理設備600，680或690中視情 況而傳送給車輛駕駛員和/或運營這些車輛的運輸隊的企業的控制中心，警示信息為需要 在車輛上執行維護，例如，對車輛將來的維護計劃設計後勤保障。這些後勤保障例如可包括 預先安排可用的替換輪胎，以及通知關於車輛到達時間的服務設施來用於維護的目的，以 便可在服務設施處執行適當的任務調度。安裝在一個或多個位置Ll至L3處的一個或多個模塊400可選為與電子控制單元 (ECU)通信，易用於檢測輪胎30中的更多逐漸的瞬時變化，例如，由於其中的洩漏造成的壓 力P逐漸減小，例如，洩漏在數周或數月的時段內。然而，上述電子控制單元(ECU)與一個 多個模塊400無線通信，可選為與上述電子控制單元(ECU)配合的一個或多個模塊400可 用於監測輪胎30的突然減壓，例如，突然減壓，且然後與將新更換的輪胎30安裝到輪胎20 上相關的再加壓。當裝備有安裝於其中的模塊400的之前的輪胎30由缺少任何此類模塊 400的替換輪胎30更換時，監測這種突然減壓就很重要，以便例如在圖11中所示的各種信 號處理功能的參數可由設備600，680或690適當選擇。在並未可靠了解輪胎30的識別信息 和狀態時，在數據處理設備600，680或690中有利的是採用表現出輪胎30大致適中的胎面 磨損程度的參數的默認值。有利的是，在已經檢測到這種突然減壓的情況下，發出消息「非 可靠信息」來提醒駕駛員正在向電子控制單元(ECU)提供可能為非典型的信息。例如，在輪 胎30未經授權進行替換或出現與輪胎30相關的胡亂更改事件時，就會出現這種情況。現在將參照圖14來概略地描述模塊400。在運行中，模塊400需要很穩健，而且造 價還很便宜。此外，例如在安裝在上述位置L3中時，模塊400就相對難以接近，且需要在無 使用者幹涉的情況下可靠運行。有利的是，模塊400使用上述微電子機械系統(MEMS)技術， 例如，該技術基於矽微加工製造工藝。模塊400包括電池組700，除其他部件外，電池700還 包括一個或多個電化學電池，其能操作成向計算機處理器710提供電功率。包括軟體產品 的數據存儲器720與處理器710通信地相聯；該軟體產品包括軟體代碼，其可在處理器710 上執行，且能操作成協調模塊400的功能。處理器710具有與其相關的時鐘(CLK)和用於 將模擬傳感器信號轉換成對應的採樣傳感器數據的模數(A/D)轉換器；有利的是，模數(A/ D)基於顯現出適中的能量消耗的高速多通道Σ-Δ型轉換器。Σ-Δ轉換器目前用於由能 量決定的裝置中，如微型助聽器，其由電池組功能，且需要在無看管的情況下運行很長的時 段，該轉換器例如用於電池組的變化。模塊400還包括用於提供往返於模塊400的雙向通 信的短距離無線接口 730 ；無線接口 730有利的是使用目前的藍牙、Weebre或按照相關標準 通信協議運行的類似的無線接口技術來實現。作為備選，模塊400可實現為包括邏輯電路 的專用集成電路(ASIC)。模塊400還包括由750表示的一個或多個傳感器的陣列，其對應的一個或多個輸 出聯接到上述A/D轉換器上。取決於模塊400的預計位置，即，位置Li，L2，L3和L4，以及 所期望的車輪監測功能性的程度，傳感器750陣列包括以下的一個或多個(a)有利的是基於MEMS結構的壓力傳感器760，MEMS結構包括具有應變儀或振蕩 共振信號讀出的矽微加工膜；(b)用於測量模塊400附近的空氣或表面的溫度的溫度傳感器765，其中，溫度傳 感器765有利的是具有_40°C至+100°C的測量範圍；(c)有利的是在MEMS結構中實現的加速度計770，MEMS結構包括彈簧懸架上的一個或多個矽微加工檢驗質量，而一個或多個檢驗質量的對應位置讀出表徵加速度；可選的 是，對於提高準確度和相應而言，加速度為力反饋型加速度計；加速度計770有利的是感測 一個、兩個或三個正交軸線上的加速度。為了最佳地監測車輪10以及相關輪胎30的運行， 加速度計770實現為三軸線加速度計；(d)磁性傳感器775，其優選的是實現為真空封裝的簧片繼電器開關，而且易於實 現為霍爾效應裝置；所包括的可選的磁性傳感器775使用靠近模塊400的強磁性來觸發模 塊400 ；然而，如下文更為詳細闡述的那樣，觸發模塊400的其他途徑也是可能的，且按照本 發明；以及(e)應變式傳感器780，在模塊400安裝在車輪10上的位置L3上，其最可能與模 塊400相關。傳感器780可在輪胎30安裝到輪轂20上之前附接到輪胎30上。可選的是，模塊400易於包括上文並未詳細描述的其他類型的傳感器。可選的是，電池組700至少部分是可再充電池組，且設有其自身的電磁性再充電 裝置，該裝置響應於運行中的車輪10旋轉而受到促動，例如，有些類似於自動上發條的機 械腕錶，其中，手腕運動可用於移動不平衡質量，以便提供給表上發條的能量。作為備選或 此外，還可使用電池700響應於車輪10旋轉的壓電再充電。在運行中，計算機處理器710能操作成執行自診斷，且在模塊400內發生局部或總 體故障的情況下，經由其無線接口 730發送警示消息，且在模塊400完全有用時發送確定消 息；在模塊400故障的情況下，其相關的車輛是不移動的，但僅會導致關於車輪和相關輪胎 監測的功能性下降。有利的是，可通過電子控制單元(EOT)來通知車輛駕駛員關於功能性 降低，且車輛駕駛員可選擇是否不顧模塊400的故障而繼續駕駛。在運行中，當計算機處理器710檢測到來自於加速度計770的信號大致在預定時 段之外也是恆定的時，例如，在車輪10停止旋轉的時段之後範圍從幾秒至高達10分鐘的時 段，計算機處理器710有利的是能操作成促使模塊400呈現休眠模式來在無線接口 730基 本上斷電的期間保存能量。在休眠模式期間，計算機處理器710有利的是能操作成在短時 段內周期性且臨時地觸發無線接口 730，以檢測來自於車輛電子控制單元(ECU)的「喚醒」 命令。一旦計算機處理器710檢測到來自於加速度計770和/或壓力傳感器760的信號臨 時變化，例如，在預定時段期間，則處理器710就操作成將模塊400切換至其活動狀態，即， 非休眠狀態，其中，如圖14中所示的所有功能零件都投入運行中。作為備選或此外，模塊 400可在接收到來自於電子控制單元(ECU)950的特定休眠指令時設置成休眠模式；有利的 是，特定指令包括模塊400的識別代碼(ID)，其呈現了該休眠模式；類似的是，模塊400可 通過接收來自於電子控制單元(E⑶)950的特定喚醒指令而明確地指示為呈現功能活動狀 態，即，非休眠狀態。另外作為備選或此外，包括在車輛車輪10上的所有模塊400均可通過 從電子控制單元(E⑶)950無線傳輸來的普通明確指令而設置成休眠狀態，或設置成功能 活動狀態；普通明確指令有利的是響應於車輛駕駛員啟動和停止車輛的內燃機或電力牽引 馬達而由電子控制單元(ECU)950設置。當車輛具有混合動力系或設有由燃料電池提供電 能的電動力系時，這種電力牽引馬達就是相關的。當模塊400內執行大量數據處理以便圍繞車輛分配計算負載時，例如，信號處理 涉及應用快速傅立葉變換(FFT)或類似信號處理算法，模塊400就能操作成接收其給定相 關車輪10上的源於上述ABS傳感器編碼器118及其與給定車輪10關聯的相關電路的同步信號。該同步信號有利的是從車輛的上述電子控制單元(ECU)950中提供，操作成提供車輛 輪轂的數據通信。由於車輛的車輪10有可能以相互不同的速率迴轉，例如，在車輛轉向時 或由輪胎30外徑的微小差異造成，各車輪10及其相關模塊就需要相對於其相關ABS傳感 器編碼器118獨立同步。由計算機處理器710執行的數據處理有利的是能夠減少通過無線接口 730傳輸至 電子控制單元(ECU)的大量數據。這種局部數據處理的有利之處在於，當模塊400運行時， 主要是無線接口 730消耗電池組700的大多數能量。可通過處理器710周期性地在時間 幀的開始傳輸傳感器信號的實際數據值，然後是表徵每一時間幀期間數據值中的變化的數 據，就可減少模塊400中的數據流。獲得數據壓縮的其他途徑還可選為用於減少無線接口 730處的能量消耗。有利的是，模塊400能操作成為各加速度計軸線和/或考慮到Nyquist 採樣標準的壓力傳感器760以50樣本/秒至200樣本/秒的範圍內的最大樣本速率來傳 輸加速度計信號數據和壓力P數據。對於溫度T，還可選用達到每秒1個樣本的較低速率， 這是因為相比於加速度A和壓力P，溫度T的快速變化較小。模塊400還有利的是能操作成容許軟體更新從電子控制模塊(ECU)下載至模塊 400，例如，經由其無線接口 730，用於升級或更改其運行，例如，響應於修正的安全表面或車 輛運營者所採用的政策。這些軟體更新還使得能夠隨後使用新的和改進的數據處理算法， 即，軟體升級。如前文中闡述的，模塊400經編程而具有識別代碼(ID)，該識別代碼可由上述電 子控制單元(ECU)使用，用於使模塊400與車輛上的其他類似模塊400區分開，且與偶爾從 附近通過的其他車輛上的類似類型的模塊400區分開，例如，這些其他車輛在高速公路行 駛期間的相鄰車道上。電子控制單元(EOT)能操作成使用識別代碼(ID)來識別，通過模塊 400傳輸的部分車輛數據從識別代碼(ID)中導出。下文將更為詳細地描述這種識別。與其無線接口 730合併的計算機處理器710還操作成可選地提供通信網絡功能。 有利的是，計算機處理器710具有直接連線的接口，以便安裝在車輪10上的位置Ll處的第 一模塊400能夠通過線纜或穿過如圖7中所示的通孔310的光線通信鏈路直接聯接到安裝 在圖15a中所示的容積120內的輪輞90上的位置L2處的第二模塊400上。定位在位置Ll 粗豪的第一模塊400的處理器730因而能操作成(a)處理由其傳感器750陣列產生的信號，且將處理的信號作為處理數據傳送至 第一模塊400的其無線接口 730上，用於與電子控制單元(EOT)連通，以及(b)接收來自於位置L2處的第二模塊的處理信號輸出，用於經由第一模塊400及 其無線接口 730傳送至電子控制單元(EOT)。作為備選，在位置L2處的第二模塊400的數據信號可為(a)經由位置L2處的第二模塊的無線接口 730傳輸至位置Ll處的第一模塊的無 線接口 730，且然後，(b)數據信號可經由無線接口 730及其相關第一模塊400的計算機處理器710傳 播至電子控制單元(ECU)。此類通信鏈路還易於逆向使用，用於將上述ABS同步信號經由位置Ll處的第一模 塊400傳送至如圖15b中所示的位置L2處的第二模塊400。以類似的方式，位置L2處的第二模塊400能夠作用為用於安裝在位置L3處的第三模塊400的網絡繼電器。有利的是，位置L2處的第二模塊400由穿過通孔310的線纜或 光纖聯接到位置Ll處的第一模塊400上，而位置L3處的第三模塊400無線聯接到如圖15c 中所示的位置L2處的第二模塊400上。通過圖15c中的構造，就可避免用作法拉第屏的絲 網210和輪輞90的問題。考慮到可能的大量時間，位置L3處的第三模塊400與位置L2處 的第二模塊400之間的無線通信是有益的，當車輪10在運行中旋轉時，位置L3處的第三模 塊400響應於輪胎30的壁部230撓曲而相對於位置L2處的第二模塊400移動；連結位置 L2和L3處的模塊的線纜或類似直接連接不但易於受到工作硬化效果的破壞，而且在一旦 輪胎30已經安裝到輪轂20上，由於容積120隨後難以由使用者接近，故實際上不能用於附 接。在備選構造中，位置L3處的第三模塊400(替換了位置L4處的模塊400)電性聯 接到輪胎30的絲網210上，絲網210用作無線傳輸至電子控制單元(EOT)的高效貼片無線 電天線。在此構造中，位置L3處的第三模塊400能夠用作無線中繼節點，用於傳輸來自於 安裝在輪輞90的位置L2處的第二模塊400的數據。圖15d中示出了此類構造。位置Li，L2，L3和L4處的模塊400的其他網絡構造也是可行的。例如，如圖15e 中所示，模塊400可選為操作成全部經由其無線接口 730直接無線地與電子控制單元(ECU) 通信。另外作為備選，模塊400取決於在電子控制單元(ECU)處接收到的無線信號強度來 動態地重新構造，例如，如前文參照圖15a至圖15e闡述的各種網絡節點之間的無線信號強 度。這種重新構造由模塊400提供的通信網絡的靈活性在車輪10在車輛上更換或變化時 是有益的。下文將更為詳細地描述這種適應性。有利的是，安裝在位置Li，L2，L3和L4處的第一模塊、第二模塊、第三模塊和第 四模塊400分別設有其獨特限定的識別代碼(ID)，模塊400能操作成在與電子控制單元 (ECU)通信時使用識別代碼( )來將其數據與其他模塊400的數據區分開。此外，當電子 控制單元(ECU)發送源於ABS傳感器編碼器118的同步信號時，例如在模塊400處局部執 行大量數據處理來減少運行中經由其無線接口 730傳輸至電子控制單元(ECU)的大量數據 的情況下，這些識別代碼(ID)就是有益的。在前文中，已經描述了諸如車輪10及其相關的一個或多個模塊400和安裝在車輛 上的其電子控制單元(EOT)的部件。這些部件形成了車輪和輪胎監測系統的一部分，現在 將參照圖16來更為詳細地闡述該系統。在圖16中，示出了大體上由900指出的上述車輛的平面圖。車輛900在運行中由 圖16中910表示的上述駕駛員駕駛。此外，車輛900包括前部牽引單元920，前部牽引單元 920包括操作成將動力提供給一對可操縱的前輪10的內燃機930，前輪10有利的是實現為 大致如圖4中所示。內燃機930至少為以下的一種現代的氣缸內燃機、具有渦輪增壓器的 內燃機、電性串接或並排的混合式發動機、燃氣渦輪發動機、將電能提供給相關電動馬達牽 引裝置的燃料電池系統。車輛900還包括具有如圖所示的兩組雙後輪10的拖掛單元940 ； 雙後輪10有利的是有些像圖5中所示那樣實現，且可選為以類似於前部牽引單元920的前 輪10那樣操縱。車輛900的車輪10的其他構造也是可能的，而圖16僅為描述本發明的一 個示例。車輛900還設有由950表示的上述電子控制單元(EOT)；電子控制單元(E⑶)950 包括結合數據存儲器和一個或多個無線接口和電接口的計算機處理器，計算機處理器能操 作成執行包括可執行軟體代碼的一個或多個軟體產品。電子控制單元(ECU)950與駕駛員910操作的操縱臺915通信聯接。可選的是，電子控制單元(E⑶)950還與內燃機930通信 聯接，用於執行發動機管理和監測功能，例如，任意限制速度，或向駕駛員推薦適合的速度， 在該速度下，駕駛員910能夠在電子控制單元(ECU) 950檢測到車輛900的一個或多個車輪 10的問題或潛在問題的情況下駕駛車輛900。此外，電子控制單元(ECU)950還無線聯接到 如前文所述的車輛900的一個或多個車輪10上的一個或多個模塊400上。電子控制單元(E⑶)950包括天線960，天線960用於發送和接收由970表示的無 線信號，用於使車輛900能夠與其他設施通信，例如，如圖16中所示，這些車輛900的運輸 隊的企業組織後勤部門的控制中心1000，或車輪10和車輛900的輪胎30可保養和更換的 服務設施1010。有利的是，電子控制單元(E⑶)950能操作成監測車輛900車輪10的運行， 且自動地通知控制中心1000需要通信駕駛員910將車輛900駛入服務設施1010中來保養 其車輪10和相關輪胎30，例如，作為為車輛計劃的運輸調度的一部分，從而對企業提供給 其客戶的服務引起較少幹擾。對服務設施1010的訪問可選的是響應於氣候條件或時間而 觸發，例如，與在北歐和北美將夏季輪胎30更換為冬季輪胎30有關。可選的是，電子控制單元(EOT) 950還無線地聯接到全球定位系統(GPS) 1020上， 用於在運行中確定在地球表面上的車輛900的空間位置。例如，GPS系統1020是由美國管 理機構所管理的，或相當的歐洲伽利略定位系統。另外作為備選或此外，GPS系統1020基於 稱為GPRS等的行動電話系統，S卩，蜂窩網系統。在運行中，電子控制單元(ECU)950能操作 成確定車輛900位於何處和在何處將此位置信息傳送至控制中心1000，以便控制中心1000 了解車輛900的位置。此外，如上文所闡述的那樣，在電子控制單元(EOT) 950通過一個或多 個模塊400而檢測到其一個或多個車輪10有缺陷且需要維護或有可能變成有缺陷的或需 要維護的情況下，控制中心1000可將車輛900引至地理上適當便利的服務中心1010。可選 的是，控制中心1000基於對車輛900位置的了解，能操作成經安排使牽引車920在適合的 地理位置處與其掛車940分離開，使得備選的牽引車可快速聯接到掛車940上來更為迅速 地將掛車940及其內容物拖動至其目的地，例如，至客戶處；牽引車920因此可得到保養，而 不會干擾掛車940至客戶處的嚴格的運輸時間。此外，服務中心1010還可受到直接來自於 車輛900或間接經由控制中心或兩者的預先警示，警示關於車輛900的到達，以及車輛900 的一個或多個車輪10的可能問題的指示。向控制中心1000，且可選地向服務中心1010這 樣通知關於車輛900的問題易於自動地發生，而不需要駕駛員910解釋消息和積極地通知 控制中心1000、服務中心1010或客戶中的一個或多個。因此，就易於實現改善對客戶的服 務。在其電子控制單元950檢測到關於車輛900的一個或多個車輪10的問題或其一 個或多個模塊400的故障的情況下，為了使車輛900不會不移動，則電子控制單元(ECU) 950 就操作成產生各種警示消息。在一個或多個模塊400出故障的情況下，電子控制單元 (E⑶)950就將該故障的警告發送給控制中心1000和駕駛員910中的至少一個，但繼續監測 其模塊400繼續正確運行的其他車輪10。安裝在一個或多個車輪10上的模塊400的監測 功能的這樣友好的衰減易於改善車輛900的運行穩健性，即，一個或多個模塊400的損壞不 會使車輛900不移動。然後，鑑於其一個或多個模塊400變得不運行，駕駛員900和/或控 制中心1000就決定是否繼續駕駛車輛900。一個或多個模塊400損壞的潛在原因例如在於 其中的電池組700耗盡，或更換了輪胎30。
2.按照本發明的識別模塊位置的方法關於本發明，以上說明描述了各種設備和模塊，本發明易於結合這些設備和模塊 來實現。然而，本發明涉及一種識別包括在車輪和/或其相關輪胎中的車輪模塊的位置的 方法；例如，涉及識別車輪模塊場所的方法，該車輪模塊能操作成監測車輪和/或其相關輪 胎的特徵，且經由通信鏈路將表徵這些上述特徵的信息傳輸至電子控制單元(ECU)和/或 控制系統，以便例如用於使用者顯示。此外，本發明還涉及用於執行上述方法的車輪模塊； 這些車輪模塊的各種執行方式已經在前文中描述了，且還將在以下段落中描述。將從圖16中認識到，車輛900具有許多車輪10，S卩，前文中所述示例中有十個。當 各車輪10設有在其位置Li，L2和L3上的三個模塊400時，車輛900就可能裝備有三十個 這樣的模塊400 ；如果各位置Li，L2，L3或L4處包括一個以上的模塊400，例如，位置L2處 的一個模塊400的徑向設置為θ =0°而另一個為θ =180°，則有可能存在三十個以上 的這樣的模塊400。實際上，可以確定的是，車輪10有利的是設有三個以下的模塊400，以 便總共大約五至二十個模塊400 (例如，十個模塊400)可方便地完全用於例如車輛900。在 對電子控制單元(ECU) 950進行編程來識別其相應的模塊400和得到關於模塊400定位在 車輛900中的哪些位置上的所需信息就出現了問題。對於駕駛員910或對車輛900負責的其他人員而言，得到模塊400的識別代碼 (ID)及其在車輛900中的位置的列表，並人工地將這些信息輸入(例如，通過在計算機鍵 盤上鍵入)電子控制單元(E⑶)950中可能是極為辛苦的，且可能容易造成數據輸入錯誤。 因此，所出現的需要在於，自動地將車輛(900)關於其模塊400的空間設置定位(即，「校 準」)，即，傳達電子控制單元(E⑶)950關於其模塊400的空間設置。這種「校準」對於相 駕駛員910、控制中心1000和/或服務中心1010提供正確信息很重要，這些信息關於車輛 900的車輪10可能有缺陷，可能有缺陷或需要保養，例如，充入壓縮空氣來增大其壓力P，或 需要更換輪胎30。某些類型的不平衡缺陷或輪胎壁部230缺陷不可通過僅隨意目視檢查車 輪10及其輪胎30來確定。在識別車輛900上的模塊400的位置的第一方法中，即，「校準」車輛900，駕駛員 910或對車輛900負責的其他人員按下與電子控制單元(ECU)950通信聯接的控制單元上 的按鍵(例如，在控制臺915鍵盤上)，以指示將要執行模塊定位程序。駕駛員910或責任 人員採用永磁鐵，且然後沿圍繞車輛900的路線(始於第一預定位置而終止於第二預定位 置)行走。當圍繞上述路線行走時，駕駛員910或責任人員沿該路線使磁鐵依次接近各車 輪，使得該處的一個或多個模塊400暴露於磁鐵所產生的磁場下。例如，該路線包括在車輛 900的右前方轉角處開始，且以順時針方式圍繞車輛900移動至車輛900的左前方轉角處； 作為替代的是圍繞車輛900的反時針路線。然而，其他路線也是可能的，且在本發明的範圍 內，例如，首先接近一對前輪10，而然後向後沿車輛900移動，而最後到達一對後輪10 ；作為 替換的是在一對後輪處開始漸進移動而最終到達一對前輪10的路線。當圍繞該路線移動時，駕駛員910或責任人員在各車輪10處首先著手將磁鐵提供 成很靠近輪軸110，用於觸發位置Ll處提供的模塊400，且然後使永磁鐵向外朝車輪10圓 周移動，用於觸發其安裝在位置L2，L3和/或L4處的一個或多個模塊400 ；作為代替的備 選方案為，從車輪10的圓周開始，向內朝車輪10的輪轂20。作為使用永磁鐵的備選方案， 可使用電磁鐵，其臨時很靠近各車輪10沿路線受到激勵，用於執行第一校準方法。
永磁鐵能操作成促使存在於各模塊400中的磁性傳感器775將信號發送至其相關 的計算機處理器710，該計算機處理器710響應為操作成將包括模塊400的識別代碼(ID) 的消息經由其無線接口 730通過無線通信發送給電子控制單元(ECU)950。電子控制單元 (ECU)950從而以對應於預定模塊路線的順序接收識別代碼(ID)序列，且從而能夠確定模 塊400位於車輛900中的何處。然而，在駕駛員910或責任人員並未努力遵循預定路線的情 況下，電子控制單元(ECU)950就易於提供有完全錯誤的數據。實際上，「校準」車輛910的 第一方法是可以使用的，但對於駕駛員910或責任人員執行而言趨於冗長，且還易於錯用。發明人已經認識到，很期望使用實際上較不冗長且執行更快的在車輛900上定位 模塊400的位置的方法。參看圖9，切向加速度由Ax表示，徑向加速度由Ay表示，而橫向加速度由Az表示。 接下來參看圖17a，繪出了 了一種方法，該方法通過促使車輛900執行圍繞旋轉中心W半徑 為R的向右轉向來「校準」車輛900。現在將描述根據本發明的「校準」車輛900的方法。在根據本發明的「校準」方法 中，電子控制單元(ECU) 950通過其ABS傳感器編碼器118記錄在限定的驅動時段At內車 輛900的相應車輪10所經歷的轉動數目。從安裝在位置L3或L4處的模塊400在限定的 驅動時段At內採樣的如圖10中所示的脈衝數目中，還可由電子控制單元(ECU)950在其 數據存儲器中記錄位於這些位置L3或L4處的模塊400已經經歷的轉動數目。此外，當模 塊400安裝在位置Ll和L2處時，通過作用在模塊400加速度方向Ax和Ay上的重力g分 量，電子控制單元(ECU)950也可在其數據存儲器中記錄位於這些位置Ll和L2上的模塊 400已經經歷的轉動數目。在限定的驅動時段At內，電子控制單元(E⑶)950 了解安裝在 其車輪10上的模塊400的數目，例如，通過上述列表或在一般「校準」方法的步驟(a)中產 生的記錄，且從其中提供的相應測量信號中了解這些模塊400已經旋轉的次數，且通過ABS 傳感器編碼器118，關聯限定時段At內的轉動數目來了解車輛900的車輪10已經旋轉的 次數，電子控制單元(ECU)950能夠確定模塊400所處的位置。然而，第五「校準」方法假定 了車輛900在平坦的道路表面上行駛限定的時段Δ t，因為道路表面所表徵的地形易於從 模塊400上提供寄生信號，在執行第五「校準」方法時，該寄生信號可能會干擾電子控制單 元(ECU)950。根據本發明的「校準」車輛900的方法易於通過採用以下普通「校準」方法來進一 步得到改進(a)駕駛員910觸發電子控制單元(E⑶)950將消息無線發送至其所有車輪10及 其相關模塊400來識別其自身；例如，該消息有利的是在車輛900每次受到觸發時由電子控 制單元(E⑶)950發送出，以防車輛900在停用狀態下靜止時車輛900的車輪10已被更改。 模塊400通過表述其存在及其對應識別代碼(ID)來作出響應。電子控制單元(ECU)950轉 至將識別代碼(ID)的列表或類似記錄保存在其數據存儲器中；(b)駕駛員910然後駕駛車輛900跨過大致缺少地形特徵的平坦道路表面；安裝 在車輪10的位置L3處(類似於位置L4處)的模塊400將以如圖10中所示的方式引起脈 動加速度信號Az，而位置Ll和L2處的模塊400提供基本上無脈動的信號，重力g效果忽略 不計。電子控制單元(ECU) 950從而在識別代碼(ID)的列表或記錄中識別那些模塊400安 裝在其相應車輪10的位置L3或L4處；
(c)駕駛員910然後執行根據本發明的方法，該方法清楚地識別安裝在其相應車 輪10上的位置Ll和L2處的模塊400設置在車輛900中的何處；以及(d)電子控制單元(ECU)950然後以如圖10中所示的方式監測來自於安裝在車輪 10的位置L3或L4處的模塊400的脈衝信號，並且將如圖10中所示的車輛900給定行駛時 段內的脈衝數與由ABS傳感器編碼器118確定的車輪10的迴轉數相關聯。由於車輪10彼 此之間略微有差別，例如，有效外徑，可以確定的是，車輪10將比其他執行更多旋轉，容許 關聯性確定安裝在位置L3處的哪一模塊400對應於哪一車輪10。3.按照本發明的出於車輛維護的目對車輪和輪胎進行監測參看圖18，從其具有多個服務中心1010a，1010b，IOlOc和保存在中心1010a， 1010b, 1010c和倉庫2010a，2010b處的一批車輪10的控制中心來操縱車輛900的運輸隊 的企業(由2000表示)所遇到的潛在運行情形為，安裝在車輪900上的車輪10和儲存在 服務中心1010和/或倉庫2010處的車輪10可能具有如圖20中使用的各種網格圖案繪出 的安裝於其上的彼此不同的模塊400構造。此外，可以確定的是，模塊400還可構造成具有 不同的傳感器組合；例如，一些模塊400將包括壓力傳感器760和溫度傳感器765，而其他 模塊將包括加速度計770和溫度傳感器765，而另一些將包括壓力傳感器760、溫度傳感器 765和加速度計770的全體組合。加速度計770可能為單軸線加速度計、兩軸線加速度計 或三軸線加速度計。此外，作為政策的一個方面，企業2000可能期望在其車輛900的前輪 IOa上得到的某些限定的模塊400構造，而在其車輛900後輪10b，IOc上得到其他限定的 模塊400構造。此外，當車輪10從車輛900上移除和安裝到車輛900上時，作為企業採用 的維護計劃的一部分，任何給定車輛900上的模塊400的構造可能動態地變化。此外，某些 模塊400可能偶爾由於其電池組700耗盡而失效。鑑於圖18中的車輪10的不同形狀所代 表的這些潛在的多樣性，「校準」車輛900的上述第六方法並非在所有情形下都是最佳的。 為了解決這種複雜情形，上述設備600，680，690有利的是以動態變化的方式，響應於由「校 準」車輛900的一個或多個上述方法確定的可用的不同模塊400構造執行，或響應於從模塊 400傳輸至電子控制單元950的表明的功能性執行。有利的是，當模塊400響應從電子控制單元(ECU) 950發送出的用於給定車輛900 中的模塊的上述消息識別其自身，例如，在普通「校準」方法的步驟(a)中，模塊400的響應 不但是表明其識別代碼(ID)，而且還描述其功能性，即，指示包括在其中的傳感器的其獨立 構造，以及可選擇其能力來在該處執行局部數據處理。例如，某些模塊400能操作成響應於 其識別代碼(ID)以及它們分別僅具有壓力傳感器760和溫度傳感器765的信息，而其他模 塊400能操作成響應其識別代碼(ID)以及它們分別僅具有χ軸和y軸加速度計770和溫 度傳感器765的信息，等，用於包括在電子控制單元(ECU) 950處保持的上述列表或記錄中。 電子控制單元(ECU) 950從而能夠動態地選擇最為適合的車輛900「校準」方法，且在控制臺 915上對應地通知駕駛員910。通過使電子控制單元(E⑶)950 了解其車輪10的功能性，就 能夠將此信息傳送至控制中心1000，以用於指導車輛900的維護計劃，例如，將車輛900派 往具有適合的等同替換車輪10的服務中心1010。企業2000因此在其車輛900上有利地實行普通車輪監測方法，該方法包括如下步 驟(a)形成與一個或多個其車輛900的通信；
(b)從一個或多個車輛900的電子控制模塊(ECU)950上接收響應信息，該信息關 於其車輪10上的模塊400的構造和一個或多個車輪10的運行狀態，例如，車輪10是否形 成不平衡或鬆開；(c)確定一個或多個車輛900的其一個或多個車輪10是否需要維護或更換；(d)在步驟(c)中已經發現需要更換的情況下，識別具有用於一個或多個車輛900 的一個或多個適合的替換車輪的一個或多個服務中心1010，或在步驟(C)中已經發現需要 更換的情況下，使設施進行對一個或多個車輛900的維護；以及(e)將發現需要維護或更換其一個或多個車輪10的一個或多個車輛900引導至一 個或多個服務中心1010中的一個，用於在一個或多個車輛900上進行車輪維護或更換。上述普通車輪監測方法易於通過控制中心1000和/或一個或多個服務中心1010 基於計算機的監督來自動地執行。當執行該方法時，服務中心1010和/或倉庫2020能操 作成以動態方式傳輸其車輪10的庫存信息。此外，控制中心1000還操作成至少關於裝備 有按照本發明的一個或多個模塊400的其車輪10動態地保持其車輛900的運行狀態的記 錄。採用普通車輪監測方法的有益之處在於，安全性和可靠性得到了改善，這可能會 為企業2000帶來保險費用的利益，以及可能提高其對其客戶的服務的質量。4.可用於實施本發明的模塊的自動對準如從前文中認識到的那樣，在將本發明實現為各種構造時使用模塊400。當模塊 400包括如圖14中所示的加速度計770時，模塊400就認作是一種慣性導航單元(INU)。 此外，前文中闡明了處理信號對應於徑向、切向和橫向加速度，即，如圖9中所示的Ay，Ax和 Az，且對其解析來產生圖11和圖13中所示的垂直加速度Av極為有利於導出車輪10不平衡 的指示，車輪10不平衡的類型，車輪是否歪斜出平面，車輪10的緊固件是否鬆開，以及監測 輪胎30壁部230的撓曲特徵。然而，以類似於用於操縱車輛(如，火箭、直升飛機、飛行器 等)的慣性導航單元(INU)相似的方式，通常發現慣性導航單元(INU)與這些車輛的各種 參考軸線精確角對準進行安裝是很重要的。然而，實現這種精確角對準所需要的準確度和 精確度實現起來可能很耗時且昂貴。以相似的方式，按照本發明，十分期望的是一個或多個 模塊400可安裝在車輪10上，例如在一個或多個位置L1至L4上，而不需要很高程度的安 裝精確度和準確度。通過實施本發明，使得模塊400可以以不需要精確確保其方位的方式 進行安裝，則與給車輪裝備一個或多個模塊400相關的時間和成本就可減少。現在將參照 本發明的示例性實施例來闡述本發明的這些實施方式。對於正確地安裝到其輪軸110上的給定車輪10而言，有利的是參照(a)作為平行於軸線B-B的z軸的橫向；(b)自軸線B-B，且因此自輪軸110的徑向，其作為y軸；以及(c)在車輪10的給定位置上，作為如圖19中所示的x軸的切向軸線；z軸和y軸關於位置L1至L4。x軸取決於自軸線B_B的點處的半徑r。圖19對 應於圖9中的傾斜角 大致為零。如先前所述的那樣，加速度Az尤其是有用的，如圖10中 所示，用於監測輪胎30的撓曲特徵，以及檢測車輪10是否相對於其輪軸110成歪斜角。此 外，從給定模塊400處測得的Ax和Ay加速度分量中解析出的垂直加速度K有利於監測車 輪10中的不平衡，且還有所涉及的不平衡的類型。然而，如圖19中所示，模塊400可能安裝在車輪10上的角失準位置上，使得其由x' ,y' ,z'表示的其局部正交軸線未與產生高 度有用的Ax，Ay，Az加速度信號所需的真實軸線x，y, z對準。 加速度Ax'，Ay' ,kj分別對應於沿局部正交軸線x' ,y' ,z'的加速度測量結 果。可行的是，如等式10 (Eq. 10)所限定的矩陣映射所提供的那樣相對於真實軸線x，y，z 解析加速度Ax'，Ay』 ,Az『

其中，角a和3為將軸線x' ,y' ,z'映射到真實軸線x，y，z上的解析角。在車輪10以恆定角速度《旋轉時會出現特殊情況，例如，如可由電子控制單元 (ECU) 950從來自於ABS傳感器編碼器118產生的信號中確定的那樣，車輛900直線向前行 駛且不轉向，例如，如從聯接到控制臺915處的方向盤上的角傳感器中確定的那樣，且車輪 10的平面正交於軸線B-B，且因此正交於輪軸110上，其中(a)如等式ll(Eq. 11)限定的，橫向角速度Az大致為零；(b)在結合車輪10旋轉角0完整的變化時，切向加速度Ax大致為零。 其中，e i和e 2為對應於車輪10的第一和第二角旋轉角e的積分上限和積分下限。 其中，Y為偏斜角，n為整數，使得n = 1，2，3，…角a和0適合的值適於通過迭代方式計算，以便可大致實現等式11和等式12， 或易於實現關於角a和0的至少最小狀態。例如，存在於加速度Ax'，Ay'，kj中的幹 擾性道路表面噪音可能需要為了最佳接近而滿足等式11和等式12而查找的最低條件。角a和0的最佳值可從等式10，11和12中的顯解中找出，或為了表徵加速度 Ax'，A/ ,AJ的樣本信號的角a和0的組合而迭代重複計算，直到實現與等式11和12 的最接近的近似。計算角a和0有利的是在電子控制單元(E⑶)950處執行。作為備選，還可使用 在模塊400處執行的分布計算來用於計算角a和0。一旦在如等式11和12給出的最低 條件或零條件下計算出角a和0，應用按照等式10的這些角a和0獲得加速度Ax，Ay， \來用於監測車輪10的運行，例如，如圖11和圖13中所示的那樣，則易於在電子控制單元 (EOT) 950或模塊400處實現，或在電子控制單元(EOT) 950與模塊400的計算機處理器710 之間分布，以傳播計算工作量。等式10至12為自動解析由模塊400的加速度計770感測到的加速度的示例，用 以如圖11和圖13中結合前文描述所示的那樣產生適於處理的對應加速度信號。儘管描述 了三軸線加速度計770的自動解析，但在加速度計770為兩軸線加速度計(例如，形式簡化的)時，也可使用這種類似的自動解析。自動解析還易於認作是自動對準。自動解析(例如，如等式10至12中所述的)的有益之處在於，安裝在位置L1至 L4中的一個或多個上的一個或多個模塊400不需要按照高度精確的角對準來安裝到車輪 10上，從而簡化了一個或多個模塊400在車輪10上安裝，且可能會減少組裝和安裝成本。當按照等式10至12的自動解析用於設備600中時，對應的設備如圖20中的2200 大體指出，其中，自動解算器由2210表示。設備2200包括至少一個模塊400，其加速度計 770能操作成產生加速度信號Ax'，A/ ,kj，加速度信號首先在自動解算器2210中自動 解析，以產生加速度Ax，Ay，Az的對應解析加速度數據。解析的加速度K, Ay，Az然後相對於 由ABS傳感器編碼器118感測到的車輪10的旋轉角e在解算器620中進一步解析，以產 生對應的垂直加速度K信號數據，且還有加速度K信號數據。加速度K, Az的信號數據然 後在諧波分析器630中進行諧波分析，以產生分別關於車輪10旋轉的角頻率《的一系列 諧波係數Qv(m)和Qz(m)。諧波係數Qv(m)和Qz(m)然後可選為在定標器640中進行諧波定 標，以產生對應的定標諧波係數yv (m). Qv (m)和yz (m). Qz (m)，它們然後按照絕對大小和相對 大小進行分析來確定是否(a)車輪10不平衡；(b)車輪10中存在不平衡類型；(c)車輪10關於輪軸110歪斜；(d)車輪10的緊固件鬆開且顫動；(e)輪胎30其撓曲特徵有缺陷，例如，其絲網210變得破損；(f)輪胎30未充分充氣；(g)輪胎30過度充氣；(h)輪胎30為橢圓形或具有高等級的淺裂變形；(i)車輪10中存在質量不平衡；(j)與輪軸110相關的車輪軸承以表徵故障或可能出現故障的非預期方式振動或 發出異響，以提供使用設備2200執行的一些備選類型的分析。當可選不需要定標器640中的諧波定標時，其定標值有利的是設置成統一值，例 如，yv(m) = 1，yz(m) = 1單一值，或簡單地繞過定標器640。此外，對於設備2200，一個或 多個模塊400可選為安裝在位置Ll，L2和L3中的一個或多個上。設備2200易於在硬體、 可在計算硬體上執行的軟體，或這些硬體和軟體的組合中執行。此外，設備2200易於大致 在電子控制單元(ECU) 950中，在模塊400上，或在模塊400和電子控制單元(ECU) 950的組 合上執行。軟體可選為作為一個或多個軟體產品提供到一個或多個數據載體上。此外，軟 件可選為取決於包括在車輪10上的一個或多個模塊400的可能變化的構造而動態地重新 構造。圖20中所示的設備2200易於以與圖13中所示的設備690相似的方式更改，即， 同時或交替地操作成對表徵輪胎30容積120中的壓力P的採樣信號進行諧波分析。自動解算器2210需要校準，以便確定如前文所述的其修正角a和0。這種校準 有利的是實現為「校準」模塊400的上述方法的一部分，即，使電子控制單元(ECU)950能夠 識別哪一模塊400需要與在車輛900上通信，其中，模塊400安裝在車輪900車輪10的各種位置上，且模塊400的運行特徵可能彼此不同；如先前闡述的那樣，車輛900的某些車輪 10比車輛900的其他車輪設有類型更為廣泛的模塊400的情況下，運行中就可能會以可能 的臨時動態變化方式出現狀況。在自動解算器2210中自動解析具有關於安裝在位置L3處 的模塊400的效果，用以將等式6中的偏斜角(K設置成大致為零值，BP, = 0，且從而可 能簡化監測輪胎30撓曲特徵的運行中的相關信號處理。5.本發明的應用儘管前文描述的本發明的用途關於重型商用車輛，但將會認識到的是，本發明還 可應用於其他類型的車輛，例如飛行器的輪體上、機動車的車輪上、摩託車或自行車的車輪 上、重型工程設備上、發電風力渦輪機的翼片上，用以識別可能的結構問題等。諸如「具有」、「為」、「包括」、「包含」、「構成」、「結合」的表述解釋為包括並未明確限 定的附加部件或項目；即，以非排他的方式理解這些項目。此外，涉及到的單數也解釋為還 包括複數。此外，包括在所附權利要求中的括號內的數字和其他符號並不解釋為影響所闡 明的權利要求的範圍，而是僅在研究權利要求時幫助理解本發明。6.本發明的可選修改在不脫離如所附權利要求限定的本發明的範圍的情況下，易於實現前文所述的本 發明實施例的改進。例如，前文已經描述了用於感測車輪10旋轉的ABS傳感器編碼器118的使用。然 而，此外或作為備選，如前文闡述的那樣，還可基於作用在模塊400的加速度計770上的重 力g來計算角方位e的測量結果。運行中，重力g會在加速度分量Ax，Ay中顯現，且疊加到 由車輛900的普通加速或減速造成的車輪10處經歷的任何加速度上。由於典型的時間比 例，其中，如在加速度分量Ax，Ay中觀察到的重力g的循環波動比這種普通加速或減速造成 效果大體上更快，故可行的是，在車輛900的重量和來自於車輛900的發動機或馬達930的 原動力輸出可估計或測量時，濾出或補償加速度分量Ax，Ay中的這些分量。當車輪10的角 方位e從加速度分量Ax，Ay中導出時，除ABS編碼器傳感器118之外，或作為備選，這種導 出並不排除使用模塊的軸線x' ,1' ,z'與分別表徵垂直、切向和橫向的軸線的車輪10的 真實軸線x，y，z的上述自動對準。角定方位9的這種導出使本發明例如能夠應用於未配 備有ABS制動或僅在其某些車輪上部分地配備有ABS制動的車輛上。此外，這種導出使本 發明能夠在某些情況下能夠改裝未配備有ABS制動的老式車輛。輪胎30側壁230的撓曲還易於由安裝在位置L3處的第一模塊400感測到，第一 模塊400相對於安裝在位置L2處的第二模塊400移動，第二模塊400在空間上緊鄰第一模 塊400。在運行中，側壁230的撓曲導致第一模塊400與第二模塊400之間的相對空間距離 對應地變化。在第一構造中，第一模塊400設有輻射源，而第二模塊400能操作成監測在該處接 收到的部分輻射的大小，且將對應的信號無線傳送給電子控制單元(ECU) 950。信號代表第 一模塊400與第二模塊400之間隨其車輪10旋轉而變化的空間間隔變化。在第二構造中，第二模塊400設有輻射源，而第一模塊400能操作成監測在該處接 收的部分輻射的量值且將對應的信號無線傳送給電子控制單元(ECU) 950，例如將輪胎30 的絲網210用作無線貼片天線。信號代表第一模塊400與第二模塊400之間隨其車輪10 旋轉而變化的空間間隔變化。
輻射可為以下項中的至少一種舉幾個例子來說，由永磁鐵產生的大致恆定的磁 場、交變磁場、超聲輻射、無線輻射、光脈衝輻射、電容式靜電聯接的輻射。有利的是使用壓 電轉換器來產生和接收超聲輻射。
權利要求
一種識別在車輛(900)中使用的設備(1)的一個或多個模塊(400)的位置的方法，所述設備(1)用於監測所述車輛(900)的至少一個車輪(10)的運行，所述一個或多個模塊(400)操作性地安裝成與所述至少一個車輪(10)一起迴轉，所述一個或多個模塊(400)操作性地與所述車輛(900)的處理裝置(710，ECU 950)以通信方式聯接，所述一個或多個模塊(400)能操作成感測所述車輪(10)的至少一個物理參數，且產生用於所述處理裝置(950)的至少一個對應的傳感器信號，所述處理裝置(710，ECU 950)能操作成處理所述至少一個傳感器信號，以計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行的信息，其特徵在於，所述方法包括如下步驟(a)驅動所述車輛(900)一定時段，同時通過使用與所述至少一個車輪(10)相關的旋轉感測裝置(118)來記錄所述車輛(900)的至少一個車輪(10)中的每個所執行的旋轉圈數；(b)在所述時段期間，以所述一個或多個模塊(400)來感測所述至少一個車輪(10)處的加速度分量(Ax，Ay)，並將包括代表所述加速度分量(Ax，Ay)的信號分量的信號傳輸到所述處理裝置(710，950)，並且從所述處理裝置(710，950)導出所述至少一個車輪(10)在所述時段內所完成的旋轉圈數的測量結果；並且(c)對於所述一個或多個模塊(400)中的每個，將步驟(b)中記錄的所述旋轉圈數與步驟(b)中確定的所述至少一個車輪(10)所完成的所述旋轉圈數的所述測量結果相匹配，從而使得所述一個或多個模塊(400)的識別代碼(ID)與所述車輛(900)的對應的至少一個車輪(10)相關聯。
2.根據權利要求1所述的在車輛(900)中使用的識別設備(680，690，2200)的一個或 多個模塊(400)的位置的方法，所述車輛(900)包括用於感測所述車輛(900)的轉向方向 的轉向感測裝置，所述方法包括如下步驟(a)與所述設備(680，690，2200)的一個或多個模塊(400)通信，用於在所述設備 (680，690，2200)的處理裝置(950)處接收所述一個或多個模塊(400)的識別代碼(ID)，所 述一個或多個模塊(400)安裝在所述車輛(900)的至少一個車輪(10)上；(b)沿著由所述轉向感測裝置感測到的曲線軌跡驅動所述車輛(900)，並且記錄所述 車輛(900)的轉向角度，同時記錄由所述一個或多個模塊(400)測得的壓力的時域記錄以 及所述一個或多個模塊(400)的對應識別代碼(ID)，所述壓力與所述至少一個車輪(10)的 一個或多個輪胎(30)相關；並且(c)關於時間對所述轉向角度和所述時域記錄進行分析，以識別所述一個或多個模塊 (400)位於所述車輛(900)的所述至少一個車輪(10)上的何處，所述分析利用以下特徵 所述曲線軌跡外側上的輪胎(30)與所述曲線軌跡內側上的輪胎(30)相比經歷更大的壓力 增大；並且，對於車輛(900)的向前行駛方向而言，靠近所述車輛(900)的前部區域的輪胎 (30)與靠近所述車輛(900)的後部區域的輪胎(30)相比先經歷壓力增大。
3.根據權利要求9所述的方法，其中，在步驟(a)之後還包括如下附加步驟通過識別 從所述一個或多個模塊(400)中導出的對應於所述至少一個車輪(10)的旋轉的加速度信 號分量(Ay，Az)中的周期脈衝(500)，從而識別安裝到所述至少一個車輪(10)的輪胎(30) 的壁部(230)或內側輪輞上的那些一個或多個模塊(400)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)包括以 下部件中的至少一個(a)壓力傳感器(760)，所述壓力傳感器(760)能操作成感測存在於所述至少一個車輪 (10)的輪胎(30)內的壓力(P)，所述一個或多個模塊(400)能操作成將表徵所述壓力(P) 的信號傳輸到所述處理裝置(710，ECU 950)，用於計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行 的所述信息；(b)應變式傳感器(780)，所述應變式傳感器(780)用於測量所述至少一個車輪(10) 的所述輪胎(30)的撓度，所述模塊(400)能操作成將表徵所述撓度的信號傳輸到所述處理 裝置(710，ECU950)，用於計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行的所述信息；(c)加速度計(770)，所述加速度計(770)用於在所述至少一個車輪(10)上的所述一 個或多個模塊(400)的安裝位置(L1，L2，L3，L4)處測量至少一個軸線上的加速度(Ax，Ay， Az)，所述一個或多個模塊(400)能操作成將表徵所述加速度(Ax，Ay，Az)的信號傳輸到所述 處理裝置(710，ECU 950)，用於計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行的所述信息；以及(d)磁性傳感器(775)，所述磁性傳感器(775)用於測量施加到所述一個或多個模塊 (400)上的磁場，所述一個或多個模塊(400)能操作成將表徵所述施加的磁場的信號傳輸 到所述處理裝置(710，ECU 950)，用於控制所述設備(600，680，690，2200)的運行。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)安裝在 所述至少一個車輪(10)的一個或多個位置(L1，L2，L3，L4)處，所述一個或多個位置包括:(a)所述至少一個車輪(10)的輪轂(20)上的、大致位於所述至少一個車輪(10)的旋 轉軸線(B-B)處的位置；(b)所述至少一個車輪(10)的輪轂(20)上的、距所述至少一個車輪(10)的所述旋轉 軸線(B-B) —定徑向距離的位置；(c)所述至少一個車輪(10)的輪胎(30)內的、用於感測所述輪胎(30)內的壓力(P) 的位置，所述至少一個模塊(400)安裝到所述至少一個車輪(10)的輪轂(20)的外周表面 (90)上；(d)所述車輪(10)的輪胎(30)內的、用於感測所述輪胎(30)內的壓力(P)的位置，所 述一個或多個模塊(400)安裝到所述輪胎(30)的內側壁表面(230)上，用於測量所述側壁 (230)的撓曲特徵；以及(e)所述至少一個車輪(10)的外周緣的內表面上的、用於測量所述內表面處加速度的位置。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)包括至 少一個無線接口(730)，所述至少一個無線接口(730)用於在所述一個或多個模塊(400)與 所述處理裝置(ECU 950)之間通信，所述一個或多個模塊(400)形成無線網絡。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)中的每 個均設有對應的識別代碼(ID)，所述識別代碼(ID)用於傳輸至所述處理裝置(ECU 950)， 使得所述處理裝置(ECU950)能夠識別出對應的信號數據發送自哪個模塊(400)。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)圍繞所 述至少一個車輪(10)沿徑向分布，用於在所述至少一個車輪(10)上的多個角位置處感測 所述至少一個車輪(10)的運行。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，包括如下步驟在與所述處理裝置(EOT 950)通信聯接的顯示器(915)上向所述車輛(900)的駕駛員呈現信息，所述信息指示以下 項中的至少一種(a)所述一個或多個模塊(400)的運行狀態；(b)所述至少一個車輪(10)的狀況；(c)與所述至少一個車輪(10)相關的一個或多個故障或潛在故障；(d)在與所述至少一個車輪(10)相關的一個或多個故障或潛在故障被識別的情況下， 關於所述車輛(900)的駕駛員(910)所採取的一個或多個動作的信息；以及(e)所述車輛(900)的所述至少一個車輪(10)是否已被更改的指示。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述處理裝置(ECU950)設有易於 供所述車輛(900)使用的車輪(10)類型的預定列表和相關預期特徵，並且所述一個或多 個模塊(400)能操作成將關於安裝有所述一個或多個模塊(400)的車輪(10)類型的識別 的信息傳輸到所述處理裝置(EOT 950)，並且所述處理裝置(EOT 950)能操作成將所述一 個或多個模塊(400)提供的測量信號與從所述預定列表中模擬出的所述一個或多個模塊 (400)的預期信號相比較，所述測量信號與所述模擬信號之間的差異表示一個或多個故障 或潛在故障。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)包括 一個或多個處理器(710)，並且在運行中所執行的、用於識別所述至少一個車輪(10)中 一個或多個故障或潛在故障的計算成果在所述一個或多個處理器(710)與所述處理裝置 (ECU950)之間共享。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述處理裝置(ECU950)能操作成 發送如下消息，所述消息請求所述一個或多個模塊(400)回應所述處理裝置(ECU 950)，以 向所述處理裝置(ECU950)說明所述一個或多個模塊(400)的識別代碼(ID)，從而使得所述 處理裝置能夠識別一個或多個模塊(400)的構造並且識別一個或多個模塊(400)的所述構 造中出現的任何變化。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述一個或多個模塊(400)操作成還以表徵安 裝有所述一個或多個模塊(400)的所述至少一個車輪(10)的預期特徵的數據作出響應。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述處理裝置(ECU950)能操作成 將用於感測所述至少一個車輪(10)的所述角方位(Θ)的、來自所述傳感器裝置(118)的 旋轉測量結果與所述一個或多個對應的模塊(400)所提供的信號進行比較，用於檢查所述 傳感器裝置(118)和/或所述一個或多個模塊(400)的功能運行。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述傳感器裝置(118)為與所述車輛(900)的 制動器相關的ABS車輪角方位傳感器。
16.一種能操作成執行如前述權利要求中任一項所述的方法的車輪監測設備(1)。
17.一種能操作成在車輛(900)中工作、以使用如權利要求1至16中任一項所述的方 法的模塊(400)。
18.一種包括如權利要求16所述的車輪監測設備(1)的車輛(900)，所述車輪監測設 備(1)能操作按照權利要求1至15中任一項所述的方法來監測所述車輛(900)的至少一 個車輪(10)的運行。
19.一種包括安裝在所述車輪(10)上的一個或多個模塊(400)的車輪(10)，所述一個 或多個模塊(400)能操作成與如權利要求16所述的車輪監測設備(1) 一起工作，所述車輪 監測設備(1)能操作成按照如權利要求1至16中任一項所述的方法來監測所述車輛(900) 的至少一個車輪(10)的運行。
20.一種包括如權利要求17所述的模塊(400)的輪胎(30)。
21.根據權利要求20所述的輪胎(30)，其中，所述模塊(400)安裝到所述輪胎(30)的 側壁(230)上。
22.一種包括一個或多個車輛(900)的系統，其中，每個車輛(900)均包括能操作成執 行如權利要求1至16中任一項所述的方法的車輪監測設備(1)，所述系統包括(a)控制中心(1000)，所述控制中心(1000)用於協調所述一個或多個車輛(900)的修 理或維護；(b)一個或多個服務設施(1010)，所述一個或多個服務設施(1010)能操作成對所述一 個或多個車輛(900)進行修理或更換；其中，所述系統能操作成(c)使得每個車輪監測設備(1)均能夠監測其一個或多個相關車輪(10)的運行，並在 所述一個或多個相關車輪(10)出現問題或潛在問題時能夠檢測出；(d)使得每個車輪監測設備(1)均能夠將所述問題或潛在問題傳輸到所述控制中心 (1000)，用於使所述控制中心(1000)識別出能夠解決所述問題或潛在問題的一個或多個 服務設施(1010)並且(e)使得所述控制中心(1000)能夠將指令傳輸到其車輪監測設備(1)已經檢測到問題 或潛在問題的所述一個或多個車輛(900)，並傳輸到用於解決所述問題或潛在問題的所述 識別出的一個或多個服務設施(1010)。
23.根據權利要求22所述的系統，其中，所述系統在(e)中能操作成在要維護或修理的 所述一個或多個車輛(900)到達之前通知所述識別出的一個或多個服務設施(1010)，使得 所述識別出的一個或多個服務設施(1010)有機會對要維護或修理的所述一個或多個車輛 (900)的到來而進行準備。
24.根據權利要求22或23所述的系統，其中，所述控制中心(1000)能操作成在不需 要所述一個或多個車輛(900)的一個或多個駕駛員(910)介入的情況下，在所述識別出的 一個或多個服務設施(1010)處自動地組織所述維護或修理。
25.根據權利要求22、23或24所述的系統，其中，所述一個或多個車輛(900)包括全 球定位感測設備(1020)，所述全球定位感測設備(1020)與所述車輪監測設備(1)通信聯 接，用於使所述一個或多個車輛(900)能夠將其位置傳輸到所述控制中心(1000)，使得所 述控制中心(1000)能操作成識別在地理上最合適地設置的用於保養所述一個或多個車輛 (900)的一個或多個服務設施(1010)。
26.一種操作包括一個或多個車輛(900)的系統的方法，其中，每個車輛(900)均包 括能操作成執行如權利要求1至15中任一項所述的方法的車輪監測設備(1)，所述系統包 括(a)控制中心(1000)，所述控制中心(1000)用於協調所述一個或多個車輛(900)的修理或維護；(b)一個或多個服務設施(1010)，所述一個或多個服務設施(1010)能操作成對所述一 個或多個車輛(900)進行修理或更換；其中，所述方法包括如下步驟(c)使得每個車輪監測設備(1)均能夠監測與其相關的一個或多個車輪(10)的運行， 並在所述一個或多個相關車輪(10)出現問題或潛在問題時能夠檢測出；(d)使得每個車輪監測設備(1)能夠將所述問題或潛在問題傳輸到所述控制中心 (1000)，用於所述控制中心(1000)識別出能夠解決所述問題或潛在問題的一個或多個服 務設施(1010)並且(e)使得所述控制中心(1000)能夠將指令傳輸到其車輪監測設備(1)已經檢測到問題 或潛在問題的所述一個或多個車輛(900)，並傳輸到用於解決所述問題或潛在問題的所述 識別出的一個或多個服務設施(1010)。
27. —種記錄在數據載體上的軟體產品，所述產品能在計算硬體上執行，用於執行如權 利要求1至15中任一項所述的方法。
全文摘要
提供了一種識別在車輛(900)中實施的設備(600，680，690，2200)的一個或多個模塊(400)的位置的方法，所述設備(600，680，690，2200)用於監測車輛(900)的至少一個車輪(10)的運行，所述一個或多個模塊(400)能操作地安裝成與所述至少一個車輪(10)一起迴轉，所述一個或多個模塊(400)能操作地與所述車輛(900)的處理裝置(710，ECU 950)通信聯接，所述一個或多個模塊(400)能操作成感測所述車輪(10)的至少一個物理參數且產生用於所述處理裝置(950)的至少一個對應的傳感器信號，所述處理裝置(710，ECU 950)能操作成處理所述至少一個傳感器信號，以計算表徵所述至少一個車輪(10)的運行的信息，其特徵在於，所述方法包括如下步驟(a)驅動所述車輛(900)一定時段，同時通過使用與所述至少一個車輪(10)相關的旋轉感測裝置(118)來記錄所述車輛(900)的至少一個車輪(10)中的每個所執行的旋轉圈數；(b)在所述時段期間，以所述一個或多個模塊(400)感測所述至少一個車輪(10)處的加速度分量(Ax，Ay)，且將包括代表所述加速度分量(Ax，Ay)的信號分量的信號傳輸到所述處理裝置(710，950)，並且從所述處理裝置(710，950)導出所述至少一個車輪(10)在所述時段內經歷的旋轉圈數的測量結果；並且(c)對於所述一個或多個模塊(400)中的每個，使步驟(b)中記錄的所述旋轉圈數與步驟(b)中確定的所述至少一個車輪(10)所經歷的所述旋轉圈數測量結果相匹配，從而使得所述一個或多個模塊(400)的識別代碼(ID)與所述車輛(900)的對應的至少一個車輪(10)相關聯。
文檔編號B60C23/04GK101883690SQ200780101771
公開日2010年11月10日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者佩爾·哈塞爾貝裡, 埃裡克·卡萊舍 申請人:沃爾沃拉斯特華格納公司