定位車輪位置的車輪定位器、車輪定位設備、系統和方法

2023-05-06 19:16:16 2

定位車輪位置的車輪定位器、車輪定位設備、系統和方法
【專利摘要】實施例能夠提供用於對車輪的位置進行定位和/或用於確定車輛的車輪的加速度的系統、車輪定位器、車輪定位設備、方法或電腦程式。用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的系統包括被配置成獲得與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的檢測器和被配置成獲得與所述多個車輪的角旋轉有關的信息的防抱死制動系統單元。該系統還包括被配置成基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與所述多個車輪的角旋轉有關的信息來確定所述至少一個車輪的位置的定位器。
【專利說明】定位車輪位置的車輪定位器、車輪定位設備、系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開的實施例涉及用於對車輪的位置進行定位和/或用於確定車輛的車輪的加速度的車輪定位器、車輪定位設備、方法、系統和電腦程式。
【背景技術】
[0002]輪胎壓力監視系統(TPMS)被設計成監視各種類型的車輛上的充氣輪胎內部的氣壓。因此，在輪胎中使用壓力傳感器，並且系統可以向車輛的駕駛員報告輪胎壓力信息。可以使用無線傳輸來向車輛中的集中式接收機部件傳輸關於壓力數據的信息。這樣的配置可以使得系統能夠向駕駛員報告或用信號來通知輪胎的壓力損失。某些已知TPMS除提供壓力信息外還提供關於輪胎或車輪的定位信息，從而向車輛的駕駛員指示具有壓力損失的車輪的位置。示例是關於汽車的車輪的輪胎的壓力損失是否在左前(FL)輪胎、右前(FR)輪胎、左後(RL)輪胎和/或右後(RR)輪胎上的指示。在替換車輪或輪胎之後，可能需要向車輛上的該位置分配或重新分配傳感器信號。這樣的分配可以手動地被執行，例如通過使用低頻(LF)初始化裝置來執行，該低頻(LF)初始化裝置被用來在有來自系統接收機的指示時對每個單獨傳感器進行初始化。通過相繼激活相應傳感器附近的LF啟動器並從傳感器接收具有唯一標識的相應響應可以影響該初始化。
[0003]某些已知TPMS系統利用多個LF初始化裝置，例如根據發射機線圈或電感器，以用於例如每個單獨傳感器或車輪的初始化，並且可以將它們安裝在每個車輪的車輪外殼中。涉及的LF初始化裝置的數目可使得這種方法不經濟。其他概念在相對於車輪不對稱的不同位置處使用發射機線圈(例如前面一個且後面一個)來利用LF無線電信號的不同接收電平。這些概念對於售後安裝而言是昂貴且不適當的。其他概念利用由傳感器發射的RF信號的變化的接收功率。可以測量這樣的RF信號的接收功率，並且可以用例如由車輪的不同距離引起的不同接收電平來區別不同的位置。車輪與相應接收機之間的距離越大，接收功率越低。在某些汽車中，可能存在來自前面的信號與來自後面的信號之間的區別，當接收機位於不對稱的位置處、即接近於後軸時，相當難以在來自左側的信號和來自右側的信號之間進行區分。此概念可能遭受無線信號的複雜傳播路徑，其可使得信號的接收電平到某個車輪的分配變得困難。一些概念可以使用一組加速度傳感器，它們被以正交方式安裝在每個車輪中以確定車輪的旋轉方向從而區別左車輪和右車輪。
[0004]另一概念使用ABS (防抱死制動系統)信號來確定車輪的旋轉頻率並使其與基於TPMS信號確定的旋轉頻率有關或相關，其可以利用徑向加速度傳感器，該徑向加速度傳感器在傳感器隨車輪旋轉、從而除導致重力外還導致離心加速度時確定加速度變化。

【發明內容】

[0005]實施例基於這樣的發現，即初始設備製造商(OEM)表明了對高達最大速度、諸如高達300公裡/小時的穩健、便宜/成本高效且能量高效的定位概念的期望。現有定位概念可能具有關於最大速度、成本和能量效率的限制是另一發現。例如，當使用加速度傳感器來確定車輪的旋轉速度時，發生的加速度取決於車輪的旋轉速度。然而，該關係可以是二次方性質的，即將車輪的旋轉速度加倍對應於四倍的徑向加速度。因此，可以將徑向加速度傳感器限制在較高速度。也可以利用切向加速度來確定車輪的旋轉速度是實施例的另一發現。此外，切向加速度不會隨著車輪的旋轉速度以二次方的方式增加是另一發現。實施例因此利用車輪的切向加速度以便確定車輪的旋轉速度或頻率。
[0006]實施例於是可以提供這樣的優點，即也稱為X傳感器的切向加速度傳感器可以不具有諸如徑向加速度傳感器的至少某些速度限制的速度限制。由於加速度不會如針對徑向加速度傳感器那樣大大地增加，所以可以使用切向加速度傳感器高達高得多的旋轉頻率以及隨之高達較高的車輛速度。實施例於是可以提供高效且可具有高的速度極限或者甚至沒有速度極限的定位概念。
[0007]實施例還基於這樣的發現，即切向加速度傳感器可以在沒有絕對加速度信息的情況下測量準確的車輛速度，該絕對加速度信息可以基於針對寬範圍速度的製造時的校準過程。此外，切向傳感器可以不具有正弦信號的直流(DC)偏移以檢測傳感器的角位置(APS)，並且其可以使得能夠實現成本和能量高效的概念。此外，切向加速度確定可以提供如下優點，即可以不需要溫度補償和校準用於加速度測量，因為相對測量結果對於確定車輪的旋轉速度來說可以是足夠的。
[0008]實施例利用與車輛的至少一個車輪的切向加速度有關的信息。在下面，車輛可以是使用輪胎的任何車輛，就像例如汽車、廂式貨車、卡車、公交車、飛機、自行車、摩託車等。雖然將使用汽車來舉例說明許多實施例，但在實施例中可以利用任何其他車輛。實施例提供了一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的系統。該系統包括被配置成獲得與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的檢測器。車輛的車輪的切向加速度隨著車輪在重力下旋轉而提供振蕩信號是實施例的發現。此外，切向加速度不會如徑向加速度那樣顯著地受到車輪的不同旋轉速度的影響，如隨後將詳述的那樣。在實施例中，可以將檢測器實現為用於檢測的任何裝置、檢測設備、檢測單元、檢測模塊、一個或多個傳感器等。
[0009]該系統還包括被配置成獲得關於所述多個車輪的角度旋轉的信息的防抱死制動系統單元。在實施例中，可以將防抱死制動系統單元實現為用於防抱死制動的任何裝置、防抱死制動設備、防抱死制動模塊，並且其可以包括防抱死制動系統傳感器或檢測器，如後續將詳述的。換言之，根據防抱死制動系統，可以確定所述多個車輪的角度旋轉。
[0010]該系統還包括定位器，其被配置成基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來確定所述至少一個車輪的位置。可以將該定位器實現為任何定位裝置，諸如:定位設備，定位單元，定位模塊，在被相應適配的諸如處理器、數位訊號處理器(DSP)、多用途處理器、控制器等的硬體上執行的軟體。換言之，定位器可以利用從防抱死制動系統獲得的關於車輛上的所述多個車輪的角度旋轉的知識，並且其可以將這些角度旋轉與根據與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息而確定的角度旋轉相比較。於是，可以利用這樣的發現，即從切向加速度可以導出與車輪的角頻率或旋轉速度有關的信息。
[0011]通過使根據切向加速度而確定的角度旋轉與來自防抱死制動系統的角度旋轉匹配，可以將具有相應的旋轉頻率的信號分配給彼此。由於引起防抱死制動系統角度旋轉的車輪的位置是已知的，所以定位器可以基於來自防抱死制動系統的相應位置信息來確定所述至少一個車輪的位置。換言之，可以將定位器配置成進一步基於關聯到所述多個車輪的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來獲得所述至少一個車輪的位置。
[0012]在其他實施例中，檢測器可以包括用於感測與車輛的至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度傳感器。該加速度傳感器可以對應於安裝在車輪上的X傳感器。在實施例中，可以將這樣的切向加速度傳感器安裝在輪胎上或車輪的邊緣上。加速度傳感器可以對應於一維傳感器，例如感測切向加速度或任何其他加速度的傳感器，根據所述任何其他加速度可以確定切向加速度。在某些實施例中，加速度傳感器可以對應於線性傳感器；然而，也可想到在實施例中利用非線性傳感器。實施例可以不依賴於精確的切向加速度，而是依賴於切向加速度變化，由該切向加速度變化可導出與車輪的角度旋轉有關的信息。
[0013]在其他實施例中，可以將定位器配置成通過確定如下信息來確定所述至少一個車輪的位置，該信息和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的相關有關。換言之，在某些實施例中，定位器可以確定基於防抱死制動系統確定的角度旋轉與基於車輪的切向加速度確定的角度旋轉之間的相關。確定相關可以對應於確定關於不同的角度旋轉相互匹配得如何的任何量度。例如，一旦從所述至少一個車輪的切向加速度導出角度旋轉，就可以將車輪分配給如下位置:防抱死制動系統單元指示了該位置的相應車輪的角度旋轉最接近於根據切向加速度而確定的角度旋轉。
[0014]在其他實施例中，防抱死制動系統單元可以包括一個或多個防抱死制動系統傳感器以獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。存在用於這些防抱死制動系統傳感器的若干可能性。例如，可以在邊緣上安裝指示器，可以隨著車輪旋轉而從車輛的底盤對其進行感測。這樣的指示器可以是光學指示器、磁指示器、電指示器等。該傳感器則可以對應於光學傳感器、磁傳感器、電傳感器等。在某些實施例中，一個實施方式可以使用旋轉板或盤，其具有被相應地適配的間隙，通過該間隙可以獲得光學信號。當防抱死制動系統將此傳感器分配給某個位置時，則已知由防抱死制動系統從車輛上的哪個位置來測量角度旋轉。
[0015]在其他實施例中，可以將檢測器配置成獲得與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息。還可以將定位器配置成使與輪胎壓力有關的信息與所述至少一個車輪的位置相關聯。換言之，一旦已經確定了車輪的位置，則還可以將例如由來自輪胎壓力監視系統(TPMS)的壓力傳感器確定的輪胎壓力信號分配給該位置。在某些實施例中，可以使用相同的信號來傳送與輪胎壓力有關的信息和與相應車輪的切向加速度有關的信息。此外，例如，就分配給相應TPMS傳感器的唯一號碼而言，該信號可以包括標識符(ID)。因此，可以向如用上述方法確定的位置或地點分配相應的輪胎壓力。也就是說，在某些實施例中，檢測器還可以包括輪胎壓力傳感器。在某些實施例中，可以將輪胎壓力傳感器和切向加速度傳感器集成為一個設備，其中，所述設備或組合傳感器還可操作用於在一個信號中提供關於切向加速度和輪胎壓力的相應測量結果。
[0016]在其他實施例中，可以將檢測器和定位器配置成以無線方式進行通信。換言之，可以使用無線電信號來從檢測器向定位器傳送各信息。可以將檢測器配置成使用無線電信號來傳送信息，並且可以將定位器配置成從無線電信號接收信息。例如，某些實施例可以將低頻無線電信號用於傳送信息。在實施例中，可以使用任何短程無線通信標準或系統來從檢測器向定位器傳遞信息。例如，可以使用任何近場通信，諸如射頻識別(RFID)、Zigbee (紫蜂)、藍牙等。因此，在某些實施例中，檢測器可以包括典型的發射機部件，諸如發射天線或環路、放大器、濾波器、混頻器、振蕩器等。相應地，定位器可以包括典型的接收機部件，諸如接收天線或環路、放大器、濾波器、混頻器、振蕩器等。
[0017]根據以上描述，實施例可以提供用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置或地點進行定位的車輪定位器。車輪定位器包括被配置成提供加速度信號的檢測器，所述加速度信號包括與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息。此外，車輪定位器包括防抱死制動系統單元，其被配置成提供包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的旋轉信號。此外，車輪定位器包括定位器，該定位器被配置成接收加速度信號和旋轉且進一步被配置成基於加速度信號和旋轉信號來提供包括與所述至少一個車輪的位置有關的信息的位置信號。
[0018]換言之，可以將車輪定位器實現為一個或多個晶片或集成電路。檢測器可以提供加速度信號且防抱死制動系統單元可以提供旋轉信號。則定位器可以根據加速度信號來確定所述至少一個車輪的預期旋轉信號，並將該預期旋轉信號與來自防抱死制動系統單元的旋轉信號相比較。
[0019]在實施例中，可以將定位器配置成進一步基於被關聯至所述多個車輪的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來提供位置信號。換言之，如上所述，防抱死制動系統單元可以具有關於哪個角度旋轉涉及所述多個車輪中的哪一個的預定知識。通過使用關於車輪的位置與一定角度旋轉的預定知識，可以使該角度旋轉與上述預期角度旋轉匹配，並且因此可以分配該位置。
[0020]在實施例中，檢測器可以包括用於感測與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度傳感器。如上文所解釋的，可以將加速度傳感器安裝在車輪的邊緣或輪胎上。在實施例中，加速度傳感器可以對應於一維傳感器和/或線性傳感器。可以將定位器配置成通過確定有關與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的相關的信息來確定與所述至少一個車輪的位置有關的信息。如上所述，可以直接地確定來自防抱死制動系統的旋轉信號與加速度信號之間的相關，或者可以根據可以被用於相關的加速度信號來確定預期旋轉信號。根據以上描述，防抱死制動系統單元可以包括一個或多個防抱死制動系統傳感器以獲得旋轉信號。還可以將定位器配置成接收包括與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息的壓力信號。還可以將定位器配置成使與輪胎壓力有關的信息與位置信號、即與根據角度旋轉和預期角度旋轉確定的位置相關聯。此外，根據上述內容，還可以將檢測器配置成使用無線電信號來傳送信息，並且還可以將定位器配置成從無線電信號接收信息。
[0021]實施例還提供用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的車輪定位設備。車輪定位設備包括用於第一信號和一個或多個第二信號的一個或多個輸入端，所述第一信號包括與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息，所述一個或多個第二信號包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。車輪定位設備還包括用於包括與車輪的位置有關的信息的輸出信號的輸出端，其中，該輸出信號是基於包括與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的第一信號和包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的所述一個或多個第二信號。
[0022]在實施例中，可以將車輪定位設備實現為一個或多個晶片或集成電路。在某些實施例中，車輪定位設備可以對應於一個晶片上的上述系統中的一個。例如，可以將車輪定位設備實現為專用集成電路(ASIC)。在實施例中，輸出信號可以包括與第一信號到所述多個車輪的角度旋轉中的一個的關聯有關的信息。換言之，在某些實施例中，車輪定位設備可以提供相應的切向加速度被關聯至來自所述多個車輪的角度旋轉中的哪一個的信息。可以在車輪定位設備外部執行最後的定位，例如執行某角度旋轉的位置到切向加速度的分配。
[0023]實施例還提供了一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的方法。該方法包括獲得與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息以及獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。根據以上描述，該方法還包括基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來確定所述至少一個車輪的位置。
[0024]在其他實施例中，該方法還可以包括通過確定如下信息來確定所述至少一個車輪的位置，該信息和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的相關有關。因此，根據以上描述，實施例可以執行切向加速度與角度旋轉之間的相關。在其他實施例中，該方法還可以包括獲得與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息並使與輪胎壓力有關的信息與所述至少一個車輪的位置相關聯。此外，在實施例中，該方法可以包括使用無線電信號來傳送信息並從該無線電信號接收該信息，如上所述的那樣。
[0025]實施例還提供了一種電腦程式，其在非瞬態介質上具有程序代碼以便當在計算機上或處理器上執行該電腦程式時執行如上所述的用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的方法。
[0026]實施例還可以基於位於車輪中的任何傳感器系統可被電池供電的發現。當具有電池供電的設備時，能量高效的操作可能是期望的。另一發現是，某些車輪傳感系統使用徑向加速度以便確定系統或車輪是否處於運動中。如果確定是低徑向加速度或沒有徑向加速度，則可以將系統切換至待機模式，即進入能量高效模式。實施例的另一發現是，如果將實際加速度存儲在存儲器中則可以實現對這樣的系統的更高效利用。在存儲的值的情況下，系統可以喚醒並測量另一加速度。如果該加速度未改變或未改變超過某閾值，則系統可以轉到待機或能量高效模式。如果檢測到加速度的變化，則可以將系統切換至測量模式或運行模式。
[0027]實施例提供了一種用於確定車輛的車輪的加速度的系統。該系統包括被配置成確定與車輪的加速度有關的信息的加速度傳感器。在實施例中，可以將加速度傳感器實施為任何一維或多維傳感器，其可以是線性或非線性的。該系統還包括被配置成存儲與車輪的加速度有關的信息的存儲器單元。該存儲器可以是任何存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)等。存儲器也可以是例如電池供電的；其可以是多用途的或非多用途的。該系統還可以包括控制單元，該控制單元可以被實現為控制設備、控制模塊、控制器、用於控制的任何裝置、處理器、微處理器等。
[0028]控制單元被配置成將所存儲的與車輪的過去加速度有關的信息和與車輪的最新加速度有關的最新信息相比較，其中，控制單元被配置成當所存儲的信息與最新信息相差小於預定閾值時使系統在待機模式下工作。換言之，可以在不同的時間測量加速度。在第一時間的測量結果被存儲在存儲器中。在稍後的某個時間，獲取第二測量結果並與第一測量結果相比較。如果兩個測量結果之間的差位於閾值(其可以以預定方式設定)以下，則系統工作在待機模式中。如果檢測到加速度變化，則系統可被切換至測量模式中，並提供比在待機模式中更頻繁的測量。第一時間與第二時間之間的時間段、即用於上述比較的喚醒設置也可以是預置的。因此，可以調整待機模式下的喚醒間隔和隨之的相應能量消耗。
[0029]實施例還可以提供一種用於確定車輛的車輪的加速度的相應方法。該方法包括確定與車輪的加速度有關的信息並存儲與車輪的加速度有關的信息。該方法還包括將所存儲的與車輛的過去加速度有關的信息和與車輪的最新加速度有關的最新信息相比較。該方法還包括當所存儲的信息與最新信息相差小於預定閾值時使系統在待機模式下工作。
[0030]實施例還可以提供一種電腦程式，其在非瞬時介質上具有程序代碼以便當在計算機上或處理器上執行電腦程式時執行根據以上描述的用於確定車輛的車輪的加速度的方法。
[0031]實施例可以提供如下優點，即可以使用用於定位概念的切向加速度來使能用於定位系統和傳感器的更高的速度極限。此外，可以使用更加成本有效的傳感器，因為可以不需要對切向傳感器進行校準以便確定車輪的旋轉速度。此外，通過使用上述概念中的一個，可以使用正弦信號來檢測傳感器的角位置，其可以僅具有低DC偏移或者甚至沒有DC偏移。此夕卜，在實施例中可以不需要溫度補償和校準用於加速度測量。實施例可以僅利用相對測量結果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]將僅以示例的方式且參考附圖使用設備和/或方法和/或電腦程式的以下非限制性實施例來描述某些其他特徵或方面，在所述附圖中
圖1示出了用於對車輪的位置進行定位的系統的實施例；
圖2示出了車輪定位器的實施例；
圖3示出了車輪定位設備的實施例；
圖4圖示了徑向加速度傳感器；
圖5圖示了車輛中的徑向加速度傳感器；
圖6圖示了切向加速度傳感器；
圖7圖示了車輛中的切向加速度傳感器；
圖8不出了實施例中的加速度信號的視圖圖表；
圖9圖示了實施例中的不同切向加速度；
圖10示出了具有切向和徑向加速度的視圖圖表；
圖11示出了實施例中的加速度感測；
圖12示出了用於確定車輛的車輪的加速度的系統的實施例；
圖13示出了用於確定車輛的車輪的加速度的方法的流程圖的框圖；
圖14示出了用於確定車輪的加速度的方法的另一實施例的流程圖；以及 圖15圖示了用於對車輪的位置進行定位的方法的實施例的流程圖的框圖。
【具體實施方式】
[0033]現在將參考附圖來更詳細地描述各種實施例。在圖中，為了明了起見將線、層和/或區域的厚度放大。
[0034]因此，雖然實施例可以有各種修改和替換形式，但在圖中以示例的方式示出了其實施例，並且在本文中對所述實施例進行詳細描述。然而，應理解的是，並不意圖使實施例局限於公開的特定形式，相反，實施例將覆蓋落在本發明的範圍內的所有修改、等價物和替換。
[0035]相同的附圖標記遍及各圖的描述指代相同或類似的元件。將理解的是，當將元件稱為被「連接」或「耦合」到另一元件時，其可以被直接地連接或耦合到另一元件，或者可以存在中間元件。相反，當將元件稱為被「直接連接」或「直接耦合」到另一元件時，不存在中間元件。應以類似的方式來解釋用來描述元件之間的關係的其他詞語(例如，「在...之間」對比「直接在...之間」、「鄰近於」對比「直接鄰近於」等)。
[0036]在此使用的術語僅是為了描述特定實施例，且不旨在限制示例性實施例。如本文所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」意圖也包括複數形式，除非上下文另外清楚地指明。還將理解的是，術語「包括」和/或「包含」當在本說明書中使用時指所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。
[0037]除非另外定義，否則本文所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與實施例所屬領域的普通技術人員共同理解的相同的意義。還將理解的是，應將例如在常用詞典中所定義的那些術語的術語解釋為具有與其在相關技術的上下文中的意義相一致的意義，並且將不會以理想化或過度形式化的意義來解釋它們，除非在本文中明確地這樣定義。
[0038]在以下描述中，將在多個圖中顯示帶有相同附圖標記的某些部件，但是可以並不詳細地描述它們多次。對部件的詳細描述則可以針對其所有出現適用於該部件。
[0039]圖1示出了用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的系統10的一個實施例。系統10包括被配置成獲得與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的檢測器12。系統10還包括被配置成獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的防抱死制動系統單元14。系統10還包括定位器16，其被配置成基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來確定所述至少一個車輪的位置。圖1還示出了檢測器12被耦合到定位器16。此外，防抱死制動系統單元14被率禹合到定位器16。
[0040]在以下圖中用虛的線或方框來指示可選特徵。由於圖1還指示了可以將定位器16配置成進一步基於與所述多個車輪相關聯的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息來獲得所述至少一個車輪的位置。進一步如圖1中所指示的，可以將定位器16配置成通過確定如下信息來確定所述至少一個車輪的位置，該信息和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的相關有關。
[0041]進一步如圖1中所示，檢測器12可以包括用於感測與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度傳感器18。加速度傳感器18可以對應於一維的和/或線性的傳感器。此外，檢測器12可以包括壓力傳感器24，諸如輪胎壓力傳感器24。可以將檢測器12進一步配置成獲得與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息，並且因此可以將定位器16進一步配置成使得與輪胎壓力有關的信息與所述至少一個車輪的位置相關聯。圖1還示出了可以被包括在防抱死制動系統單元14中的可選傳感器22。防抱死制動系統單元14可以包括一個或多個防抱死制動系統傳感器22以獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。最後，圖1還顯示可以存在用於定位器16與檢測器12之間的無線電通信。更特別地，檢測器可以包括典型的發射機部件，諸如發射天線或環路、射頻振蕩器、混頻器、功率放大器等。相應地，定位器16可以包括典型的接收機部件，諸如一個或多個接收天線或環路、一個或多個濾波器、一個或多個振蕩器、低噪聲放大器、轉換器、混頻器等。
[0042]圖2圖示出用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的車輪定位器30的實施例。車輪定位器30包括被耦合到定位器16的檢測器12。此外，車輪定位器30包括也被耦合到定位器16的防抱死制動系統單元14。檢測器12被配置成向定位器16提供車輛的所述至少一個車輪的加速度信號。防抱死制動系統單元14被配置成向定位器16提供包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的旋轉信號。定位器16被配置成接收加速度信號和旋轉信號，並且還基於該加速度信號和旋轉信號來提供包括與所述至少一個車輪的位置有關的信息的位置信號。
[0043]還可以將定位器16配置成進一步基於與所述多個車輪相關聯的預定位置來提供位置信號，並且在圖2中用虛線來指示與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。如同樣在圖2中所指示的，檢測器12可以包括加速度傳感器18，其可以分別地對應於一維或多維傳感器、線性或非線性傳感器。加速度傳感器18被配置成感測與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息。進一步如圖2中所指示的，可以將定位器16配置成通過確定和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息和與車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的相關20有關的信息來確定與所述至少一個車輪的位置有關的信息。此外，防抱死制動系統單元14可以包括一個或多個防抱死制動系統傳感器22以獲得旋轉信號。可以將定位器16配置成從檢測器12接收壓力信號，其包括與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息，其中，還可以將定位器16配置成使得與輪胎壓力有關的信息與位置信號相關聯。相應地，檢測器12還可以包括用於生成壓力信號的壓力傳感器24。此外，可以將檢測器12和定位器16相應地配置成使用無線電信號來交換各信息，如上所述。
[0044]圖3圖示出用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的車輪定位設備40的實施例。車輪定位設備40包括用於第一信號和一個或多個第二信號的一個或多個輸入端42，第一信號包括與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息，所述一個或多個第二信號包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息。此外，車輪定位設備包括用於包括與車輪的位置有關的信息的輸出信號的輸出端44，其中，所述輸出信號是基於包括與車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的第一信號和包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的所述一個或多個第二信號。在其他實施例中，輸出信號可以包括與第一信號到所述多個車輪的角度旋轉中的一個的關聯有關的信息。在本實施例中，車輪定位設備被實現為單個晶片。
[0045]現在將使用以下其他圖來詳述上述實施例。在高端輪胎壓力監視系統(TPMS)中，可能期望車輛知道各傳感器的位置，例如左前、右前、左後、右後，以在TPMS顯示單元中正確地指示具有低壓力的輪胎的位置。此過程在TPMS應用中還稱為輪胎定位。可以認為高端TPMS系統的需要與不具有輪胎位置信息的常規TPMS相比正日益增加。因此，期望主要TPMS供應商或原始設備製造商識別廉價且可靠的解決方案。可以在實施例中使用的一個方法是所謂的混合輪胎定位方法。根據以上描述，在混合輪胎定位概念中，將由諸如輪胎壓力傳感器(TPS)的車輪中的傳感器測量的來自車輪旋轉的諸如角速度或角位置的信息與由ABS車輪速度傳感器22測量的車輪旋轉或角度旋轉的信息相比較。因此，測量TPS的角位置或角速度是混合輪胎定位概念的一部分。常規概念可以使用具有現有Z軸(即徑向加速度)傳感器的混合輪胎定位解決方案。
[0046]圖4圖示出這樣的Z軸傳感器60，其被安裝在車輪62、S卩邊緣或輪胎上，其中，在圖4中以理想化方式示出了車輪62。測量由遠離車輪的旋轉軸的此Z軸傳感器點測量的加速度，即徑向加速度。圖5圖示出安裝在車輪62的邊緣上的徑向加速度傳感器60，其中，車輪62被附接到車輛。隨著車輪開始旋轉或自旋，從圖5中可以看到徑向加速度開始增加。此外，徑向加速度傳感器還受到重力的影響，其在車輪62的旋轉速度相當低時可能佔總體徑向加速度的更重大的部分。圖4和5圖示出常規TPMS應用的徑向方向加速度測量。在車輪62的徑向方向、即Z軸處測量的加速度主要是地心引力與離心力的疊加。由地心引力引發的加速度具有由於車輪旋轉而引起的正弦振蕩。由離心力引發的加速度與車輪62的角速度的平方成比例。正弦振蕩信號主要用來通過測量輪胎旋轉的相位來獲得TPMS的角精度。離心力加速度被用於運動檢測。
[0047]如上文已被提到的，離心力並不是恆定的，並且隨著車輪62開始旋轉，產生取決於行車條件的正弦振蕩中的時變動態DC偏移。因此，計算正弦振蕩的相位信息更加複雜。這意味著可能需要更複雜的算法以確定旋轉速度或角度旋轉本身，因為必須補償時變動態DC偏移。因此，實施例可以提供如下優點，即通過使用切向加速度消耗較少的電池能量，如隨後將詳述的。另一選擇將是等待穩定的車輛速度，這花費更多的時間並且也消耗更多的電池。實施例因此可以提供如下優點，即可以更快速地確定用於確定角度旋轉的相應測量結果。
[0048]為了檢測用於運動檢測的閾值速度，徑向Z傳感器可以測量絕對加速度值以根據徑向加速度測量結果來計算車輛速度。在低速下獲取的測量結果可能是不利的，因為徑向加速度值始終包括離心力的加速度和重力的加速度兩者。來自徑向Z傳感器的速度測量結果因此可能僅在離心力的加速度在總體徑向方向加速度中與重力的加速度相比變得佔優勢時才是有用的。
[0049]此外，Z傳感器、即徑向加速度傳感器在高速下可能飽和。例如，200公裡/小時下的徑向加速度可以高達500g。Z傳感器還可能需要具有在Ig以下的解析度以測量用於APS的徑向加速度中的小正弦振蕩。因此，徑向加速度傳感器可具有速度限制。除此之外，如上文已指出的，模/數轉換器(ADC)的動態範圍可能需要是非常高的。此外，可以觀察到小AC信號上的高DC偏移。這樣的徑向傳感器的校準過程可能是相當昂貴的。此外，也可能存在低速檢測極限。
[0050]圖6圖示出具有傳感器中的X軸方向、即具有切向加速度傳感器18的實施例。圖6示出了安裝在車輪70上的加速度傳感器18，其中，以理想化方式示出了車輪。如緊挨著切向加速度傳感器的箭頭所指示的，切向方向上的加速度由此傳感器來測量。圖7圖示出具有安裝在車輛上的切向傳感器18的車輪70。在本實施例中，切向加速度傳感器18對應於車輪70中的切向方向g傳感器。實施例可以將這樣的X傳感器用於APS測量。實施例因此可以提供如下優點，即不存在速度極限或存在高的速度極限，因為沒有或幾乎沒有X傳感器上的徑向加速度被測量。理想地，切向加速度可能由於與徑向加速度之間的正交性而根本不受徑向加速度的影響。使用X傳感器APS的實施例可以更加能量高效，因為其可以不具有DC偏移。DC偏移的不存在或用於DC偏移的相當簡單的消除算法的啟用可以實現快得多的APS算法，並且實施例由於相位角的較高準確度而可以使得能夠利用較少的APS驅動。這可以是由於與徑向傳感器相比具有較高解析度的切向傳感器。實施例還可以利用較小模/數轉換器(ADC)範圍，這也可以使得能夠實現較小的管芯或晶片尺寸並且可以提供更加成本高效的ASIC概念。可以通過測量X傳感器頻率來獲得車輪速度及旋轉和角加速度的數目。
[0051]車輛的速度V= 2 Jif R，
其中，f=車輪旋轉的頻率且R=輪胎的半徑。圖8圖示出示出了用切向加速度傳感器18測量的重力加速度g的振蕩對比時間的視圖圖表。圖8還示出了車輪70的一系列後續取向，其中加速度傳感器18測量加速度，如在底部所示出的。在圖8中的兩個條之間，存在一個振蕩周期，即車輪的一個整轉。在第一位置上，加速度傳感器18在車輪的頂部上，從而引起零切向加速度。在第二位置上，加速度傳感器在車輪70的左側，指向地面，即測量正go在此之後加速度傳感器18旋轉至車輪的底部且相應地不測量任何切向加速度。在第一步驟中，加速度傳感器18在車輪的右側，指向上且相應地測量負g加速度。在第五狀態下，加速度傳感器18再次位於車輪70的頂部處且不測量任何加速度，類似於上述第一狀態或位置。
[0052]實施例可以提供如下優點，即可以不需要加速度的絕對值，因為如圖8中所示的頻率信息並未顯著地受到來自加速度的絕對值的誤差的影響。切向加速度信號中的頻率信息表示車輪的角度旋轉，如圖8中所示。因此，切向傳感器可以不需要校準過程，從而使得實施例與使用徑向加速度傳感器的常規概念相比更加高效。實施例可以提供如下優點，即所使用的切向加速度傳感器可以不具有用於輪胎定位系統和APS的速度限制。此外，當使用切向加速度傳感器時，實施例可以由於具有減小的DC偏移或者甚至不具有DC偏移而允許用於APS的較少電池消耗。此外，實施例可以由於較小的ADC範圍和減少的校準努力而節省成本。此外，尤其是在低速下，仍可以用切向加速度傳感器來檢測準確的速度。
[0053]在下面將針對不同的加速度提供數學描述。圖9示出了具有切向加速度傳感器18的車輪70的簡化表示。圖9在頂部處示出了具有X軸(橫坐標)和z軸(縱坐標)的坐標系。該坐標系的原點連同車輪70的旋轉軸一起位於車輪70的中心處。在圖9中在頂部處所示的圖中，r表示從中心到傳感器18的半徑。R表示輪胎半徑。g表示重力且Θ對應於與X
軸所成的逆時針(CCW)方向角。?
表示dco/dt，即角加速度，其中，ω對應於角速度處的d Θ/dt。X、Z表示車輛坐標，而X、z表不傳感器坐標。Ax對應於切向方向(X軸加速度)且Az表不徑向方向(z軸加速度)。以下等式示出了理論方法，該理論方法表明:可以通過對切向方向(X傳感器)和徑向方向(Z傳感器)的運動方程求解來去除可由離心力引發的DC偏移。可以使用以下等式來寫出用於切向方向(Ax)的加速度和徑向方向(Az)的加速度的運動方程:
【權利要求】
1.一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的系統，包括: 檢測器，其被配置成獲得與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息； 防抱死制動系統單元，其被配置成獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息；以及 定位器，其被配置成基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的所述信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來確定所述至少一個車輪的位置。
2.權利要求1的系統，其中，所述定位器被配置成還基於與所述多個車輪相關聯的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來獲得所述至少一個車輪的位置。
3.權利要求1的系統，其中，所述檢測器包括用於感測與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度傳感器。
4.權利要求3的系統，其中，所述加速度傳感器包括一維傳感器或線性傳感器或者它們兩者。
5.權利要求1的系統，其中，所述定位器被配置成通過確定如下信息來確定所述至少一個車輪的位置，該信息和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的所述信息和與所述車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息的相關有關。
6.權利要求1的系統，其中，所述防抱死制動系統單元包括被配置成獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息的一個或多個防抱死制動系統傳感器。
7.權利要求1的系統，其中，所述檢測器還被配置成獲得與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息，並且其中，所述定位器還被配置成使與輪胎壓力有關的所述信息與所述至少一個車輪的位置相關聯。
8.權利要求7的系統，其中，所述檢測器還包括輪胎壓力傳感器。
9.權利要求1的系統，其中，所述檢測器還被配置成使用無線電信號來傳送信息，並且其中，所述定位器還被配置成從所述無線電信號接收信息。
10.一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的車輪定位器，包括 檢測器，其被配置成提供包括與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度信號； 防抱死制動系統單元，其被配置成提供包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的旋轉信號；以及 定位器，其被配置成接收所述加速度信號和所述旋轉信號，並且還被配置成基於所述加速度信號和所述旋轉信號來提供包括與所述至少一個車輪的位置有關的信息的位置信號。
11.權利要求10的車輪定位器，其中，所述定位器被配置成進一步基於與所述多個車輪相關聯的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來提供所述位置信號。
12.權利要求10的車輪定位器，其中，所述檢測器包括被配置成感測與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的加速度傳感器。
13.權利要求12的車輪定位器，其中，所述加速度傳感器包括一維傳感器或線性傳感器或它們兩者。
14.權利要求10的車輪定位器，其中，所述定位器被配置成通過確定和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的所述信息和與所述車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息的相關有關的信息來確定與所述至少一個車輪的位置有關的所述信息。
15.權利要求10的車輪定位器，其中，所述防抱死制動系統單元包括被配置成獲得所述旋轉信號的一個或多個防抱死制動系統傳感器。
16.權利要求10的車輪定位器，其中，所述定位器還被配置成接收包括與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息的壓力信號，並且其中，所述定位器還被配置成使與輪胎壓力有關的所述信息與所述位置信號相關聯。
17.權利要求16的車輪定位器，其中，所述檢測器還包括用於產生所述壓力信號的輪胎壓力傳感器。
18.權利要求10的車輪定位器，其中，所述檢測器還被配置成使用無線電信號來傳送信息，並且其中，所述定位器還被配置成從所述無線電信號接收所述信息。
19.一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的車輪定位設備，包括 一個或多個輸入端，其被配置成接收包括與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息的第一信號，並被配置成接收包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息的一個或多個第二信號；以及 輸出端，其被配置成提供包括與所述車輪的位置有關的信息的輸出信號，其中，該輸出信號是基於包括與所述車輛的所述至少一個車輛的切向加速度有關的所述信息的所述第一信號和包括與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息的所述一個或多個第二信號。
20.權利要求19的 車輪定位設備，其中，所述輸出信號包括與第一信號到所述多個車輪的角度旋轉之一的關聯有關的信息。
21.一種用於確定車輛的車輪的加速度的系統,包括 加速度傳感器，其被配置成確定與所述車輪的加速度有關的信息； 存儲器單元，其被配置成存儲與所述車輪的加速度有關的信息；以及 控制單元，其被配置成將與所述車輪的過去加速度有關的所存儲的信息與從加速度傳感器接收到的與所述車輪的最新加速度有關的最新信息相比較，其中，所述控制單元被配置成當所述所存儲的信息與所述最新信息相差小於預定閾值時使所述系統在待機模式中工作。
22.一種用於對車輛的多個車輪之中的至少一個的位置進行定位的方法，包括: 獲得與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息； 獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息；以及 基於與所述至少一個車輪的切向加速度有關的所述信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來確定所述至少一個車輪的位置。
23.權利要求22的方法，還包括還基於與所述多個車輪相關聯的預定位置和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來獲得所述至少一個車輪的位置。
24.權利要求22的方法，還包括通過確定如下信息來確定所述至少一個車輪的位置，該信息和與所述至少一個車輪的切向加速度有關的所述信息和與所述車輛的所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息的相關有關。
25.權利要求22的方法，還包括獲得與所述至少一個車輪的輪胎壓力有關的信息並使與輪胎壓力有關的所述信息與所述至少一個車輪的位置相關聯。
26.權利要求22的方法，還包括使用無線電信號來傳送信息並從該無線電信號接收信肩、O
27.一種電腦程式，其在非瞬態介質上具有程序代碼以便當在計算機上或在處理器上執行所述電腦程式時執行用於對車輛的多個輪胎之中的至少一個的位置進行定位的方法，所述方法包括: 獲得與所述車輛的所述至少一個車輪的切向加速度有關的信息； 獲得與所述多個車輪的角度旋轉有關的信息；以及 基於與所述至少一個車輪的 切向加速度有關的所述信息和與所述多個車輪的角度旋轉有關的所述信息來確定所述至少一個車輪的位置。
【文檔編號】B60T8/176GK103921778SQ201410011341
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】M.K.P.金, T.朗格, J.I.M.樸, K.皮耶 申請人:英飛凌科技股份有限公司