專利名稱：檢測(cè)輪胎低泄漏率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及輪胎監(jiān)控和告警系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及當(dāng)輪胎有非常低的泄漏率或已有很長(zhǎng)時(shí)間低于推薦壓力時(shí)提供告警的方法。
背景技術(shù)：
各種文件已表明保持正確的輪胎氣壓可以改善操縱、增加每加侖汽油行駛英里并延長(zhǎng)汽車輪胎的使用壽命。而且，保持正確的輪胎氣壓是汽車安全運(yùn)行的重要因素。盡管有如此無(wú)可辯駁的重要性，但許多駕車人都未能足夠經(jīng)常地監(jiān)控和保持輪胎氣壓。即使保持良好的輪胎在汽車運(yùn)行的持續(xù)磨損后也會(huì)壓力減小，對(duì)駕駛?cè)诵纬蓾撛诘奈ｋU(xiǎn)處境。此外，隨著”擴(kuò)展機(jī)動(dòng)性輪胎”(EMT)的出現(xiàn)以及它們?nèi)找鎻V泛的商業(yè)銷售，汽車駕駛?cè)藛T可能很難檢測(cè)低壓力或泄漏情況并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。結(jié)果，就會(huì)發(fā)生在超出制造商所推薦限度的低壓情況下延長(zhǎng)使用輪胎的情況。
已知有輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)并已越來(lái)越多地用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)輪胎參數(shù)，并當(dāng)任何所測(cè)量的參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)向操作人員報(bào)警。及時(shí)的告警可使駕駛員適當(dāng)?shù)鼐S持輪胎的充氣壓力。這種系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，它們不斷地測(cè)量輪胎參數(shù)，例如溫度和壓力，并將所測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端的接收器進(jìn)行分析。輪胎監(jiān)控系統(tǒng)的目的就是如果在一個(gè)或多個(gè)輪胎中有異常情況就向駕駛員提供報(bào)警。通常輪胎的壓力和溫度是所報(bào)告的參數(shù)。為了有用，這些信息必需很快傳送并且可靠。但是，從傳感器原始測(cè)量的溫度和壓力導(dǎo)出的數(shù)據(jù)顯示常常不足以精確地代表有低泄漏率的輪胎情況。而且，對(duì)于輪胎中的壓力變化很小以及輪胎氣壓已有很長(zhǎng)時(shí)間低于推薦壓力的情況來(lái)說(shuō)，僅在檢測(cè)到輪胎氣壓有大的改變時(shí)發(fā)出告警的輪胎監(jiān)控系統(tǒng)是不夠的。能在低漏氣情況或輪胎已很長(zhǎng)時(shí)間低于推薦壓力時(shí)發(fā)出告警的系統(tǒng)和方法一直還有問(wèn)題。
所以，一直需要有一種方法來(lái)處理低泄漏率或很長(zhǎng)時(shí)間低于推薦壓力的輪胎信息。所需的解釋框架應(yīng)健壯，建立在可靠的方法上，并提供高度的通用性。各種類型的傳感器都可用于壓力檢測(cè)，包括壓電傳感器、電子傳感器、碳傳感器、光反射傳感器、電容傳感器、感應(yīng)聲傳感器以及超聲傳感器。所需的解釋方法應(yīng)能和傳感器，通信和數(shù)據(jù)處理硬件一起使用或單獨(dú)使用，以便在當(dāng)今使用的各種監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用。而且，解釋方法應(yīng)需要較小數(shù)量的計(jì)算機(jī)處理存儲(chǔ)器以進(jìn)一步降低關(guān)聯(lián)的硬件成本。最根本的是，解釋方法應(yīng)在輪胎有快速放氣或有低泄漏率但仍高于最低充氣閾值時(shí)向駕駛員提供及時(shí)告警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是解決業(yè)界對(duì)于在各種充氣條件下向駕駛員提供低壓告警的可靠方法的需要。當(dāng)輪胎中的泄漏率很快或非常慢，或當(dāng)輪胎已長(zhǎng)時(shí)間處于充氣不足狀態(tài)時(shí)本方法提供精確和及時(shí)的告警。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，利用模擬模型和關(guān)聯(lián)算法來(lái)模擬慢速輪胎漏氣系統(tǒng)。所述模型以汽車系統(tǒng)中的能量變化(以汽車系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化來(lái)代表)乘以汽車運(yùn)行的距離來(lái)模擬輪胎氣壓的變化。這樣，當(dāng)輪胎中的壓力變化時(shí)，系統(tǒng)中的能量也變化。規(guī)定推薦的冷壓力值和低泄漏率極限。利用傳統(tǒng)的傳感器裝置在抽樣泄漏率條件下測(cè)量在推薦壓力以下的壓力降。對(duì)于幅度小于最低泄漏率極限的泄漏率，結(jié)果能量閾值是當(dāng)壓力越過(guò)全范圍(entire band)低壓閾值時(shí)由泄漏率極限所建立的積分值。對(duì)于幅度小于最低泄漏率極限的小泄漏率，在壓力達(dá)到臨界極限之前所述能量積分將達(dá)到閾值。
按照本發(fā)明的另一方面，將多種泄漏率方法結(jié)合起來(lái)，在系統(tǒng)中并行工作，以便在不同的輪胎情況下提供最佳結(jié)果。這些方法可以連續(xù)工作或交替工作。在本發(fā)明的一個(gè)方面，采用串聯(lián)的大泄漏率和低泄漏率算法和方法。對(duì)于大泄漏率，采用大泄漏率方法并將其用來(lái)觸發(fā)告警。在某個(gè)預(yù)定的低泄漏率閾值條件下，系統(tǒng)采用低泄漏率算法，所述低泄漏率算法或者進(jìn)行專門的診斷監(jiān)控或者和大泄漏率方法同時(shí)工作。為有效起見(jiàn)，兩種系統(tǒng)可以交替采用或同時(shí)采用，從而實(shí)現(xiàn)具有最少的錯(cuò)誤報(bào)警的高預(yù)測(cè)精度。


將以實(shí)例的方法參閱附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，附圖中圖1是顯示代表性多方法系統(tǒng)的方框圖，其中各種可供選擇的方法同時(shí)工作。
圖2是顯示本發(fā)明的一個(gè)方面的方框圖，其中，在多方法系統(tǒng)中高和低泄漏率方法同時(shí)工作。
圖3是說(shuō)明低泄漏率方法的方框圖。
圖4是低泄漏率方法的另一實(shí)施例的方框圖。
圖5代表來(lái)自RCP的壓力差和泄漏率的關(guān)系曲線。
圖6代表報(bào)警壓力和泄漏率的關(guān)系曲線。
圖7代表報(bào)警時(shí)間與泄漏率的關(guān)系圖。
圖8代表在泄漏率變化點(diǎn)-15KPa/min時(shí)報(bào)警壓力和泄漏率的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1，圖中示出簡(jiǎn)化的多方法系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)離(off of)規(guī)定的輪胎參數(shù)的交替或組合工作。所述系統(tǒng)10示出兩種同時(shí)工作的方法，但本發(fā)明不限于此。如果需要可以配置更多的方法以提供最佳結(jié)果。系統(tǒng)10包括建立受監(jiān)控的輪胎參數(shù)，例如但不一定限于輪胎氣壓。其它參數(shù)，例如負(fù)載、溫度等，也可以選擇作為被監(jiān)控的輪胎參數(shù)。系統(tǒng)測(cè)量所述選擇的輪胎參數(shù)14。利用輪胎氣壓作為被測(cè)輪胎參數(shù)，有關(guān)輪胎氣壓監(jiān)控裝置的各種硬件和軟件都可用，可用來(lái)測(cè)量輪胎空腔中的壓力并將測(cè)量值傳送到接收器作隨后的處理和分析。
根據(jù)預(yù)定的選擇準(zhǔn)則，例如低壓力泄漏率，選擇最適合于估算被測(cè)輪胎參數(shù)的算法，如方框16所示。第一方法22和第二方法18并行用來(lái)同時(shí)或交替地協(xié)同工作。在本文中，”方法”和”分析系統(tǒng)”可互換使用。根據(jù)選擇準(zhǔn)則，或采用任一種方法，或采用兩種方法。例如，方法18和22可同時(shí)使用，以提供自身有效性和驗(yàn)證。根據(jù)所選的方法，按照適當(dāng)?shù)乃惴ê头治黾夹g(shù)，對(duì)所測(cè)參數(shù)進(jìn)行估算20、24。以能告知駕駛員汽車上輪胎狀態(tài)的一種有用形式，例如通過(guò)指示燈或告警燈，發(fā)送結(jié)果25。以具體的示范應(yīng)用為例，受監(jiān)控的輪胎參數(shù)可以是輪胎氣壓，所選方法16可以是定義”低”泄漏率對(duì)”高”泄漏率的比值。例如，按方法22，低泄漏率可以更精確估算且錯(cuò)誤結(jié)果較少，而按方法18，高泄漏率可以更精確地估算且錯(cuò)誤結(jié)果較少。如前所述，最好連續(xù)地使用兩種方法的結(jié)果和/或?qū)⑺鼈兺瑫r(shí)用于確定的目的，而不是用交替的方式。
參閱圖2，圖中舉例示出并行輪胎監(jiān)控系統(tǒng)，其中根據(jù)按照定義泄漏率是”高”或者”低”而通過(guò)一種方法或另一方法或兩種方法來(lái)估算輪胎的泄漏率。設(shè)定建立的最小泄漏率極限26，并定義低壓閾值28。輪胎的泄漏率K可以用市售的傳感器/通信硬件和軟件來(lái)測(cè)量。如果測(cè)定的泄漏率K大于最小泄漏率極限，大泄漏率模型和方法34可以用來(lái)分析何時(shí)輪胎氣壓會(huì)越過(guò)預(yù)定的低壓閾值并相應(yīng)發(fā)出告警。這種模型和方法在2002年12月16日提交的以及在2004年1月29日以US-2004-0017289-A1公開(kāi)的待批美國(guó)申請(qǐng)(序列號(hào)10/320,799)中已提出和公開(kāi)，所述申請(qǐng)已作為參考包括在本文中。這種方法對(duì)于壓力的快速變化或當(dāng)泄漏率發(fā)生在比較短的時(shí)間內(nèi)時(shí)很有效。
如果測(cè)定的泄漏率K小于最小泄漏率極限，本發(fā)明認(rèn)為可以采用小泄漏率方法38，同時(shí)使用或不使用大泄漏率模型34，來(lái)作出決定結(jié)果36。如前所述，同時(shí)使用兩種方法34、36進(jìn)行交叉驗(yàn)證是有利的。作為一種或兩種方法34、38估算的結(jié)果，可以向車輛駕駛員發(fā)出告警40。
參閱圖3，圖中解釋了小泄漏率方法的工作38。已知輪胎中溫度或速度校正可以掩飾或隱藏漏氣的存在或給出虛假報(bào)警。方法38的目的就是當(dāng)輪胎氣壓有非常低的泄漏率或已長(zhǎng)時(shí)間低于推薦壓力時(shí)提供報(bào)警。這樣就可避免虛假報(bào)警。采用能量算法，得出汽車能量變化與輪胎氣壓變化乘以汽車所運(yùn)行距離的變化之間的相似性。得出這種相似性的理由是當(dāng)輪胎氣壓由于漏氣而減小時(shí)，輪胎和地面的接觸表面增加。移動(dòng)汽車所需的力就改變，通過(guò)一段運(yùn)行距離的力的改變代表了系統(tǒng)中用來(lái)作功的能量。
能量積分方法相應(yīng)地，”能量”以Δp*dx表示W(wǎng)＝∫Δp*dx＝∫Δp*V*dt(公式1)式中Δp是低于推薦值的壓力降，抽樣泄漏率為dtΔp＝RCP-壓力 (公式2)假定壓力降為恒定的泄漏率K，是個(gè)負(fù)數(shù)。
相對(duì)于時(shí)間的壓力降定義為正量Δp＝-K*t (公式3)在公式3中，時(shí)間和參考系有關(guān)，此時(shí)壓力達(dá)到低于推薦冷壓力值(RCP)并進(jìn)入由參數(shù)LowPTh所定義的壓力差范圍。公式3用于以下推導(dǎo)，而公式2則用計(jì)算機(jī)偽碼實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于小于最小泄漏率極限的泄漏率，結(jié)果W的閾值是當(dāng)壓力越過(guò)整個(gè)范圍的LowPTh時(shí)由泄漏率極限(RateLimit)所建立的積分值。
Wth=-LowPTh22*RateLimit]]>(公式4)
公式4從三角形的面積導(dǎo)出。對(duì)于幅度小于RateLimit的小泄漏率，能量積分會(huì)在壓力達(dá)到臨界極限之前達(dá)到此閾值。較小的泄漏率幅度時(shí)超過(guò)Wth的壓力降也較小(見(jiàn)公式6)。這和大泄漏率方法34(例如在序列號(hào)為10/329,799的美國(guó)專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的”剩下時(shí)間(time left)”算法)的壓力降趨勢(shì)相反。于是發(fā)生相交，如圖5和圖6所示。在圖5中，作出來(lái)自RCP的壓力差和泄漏率的關(guān)系曲線就可以描繪低于RCP的壓力降。在圖6中，作出報(bào)警壓力和泄漏率的關(guān)系曲線就可以描繪報(bào)警壓力。從圖5和圖6應(yīng)注意到，在-0.124kPa/min以下能量算法(低泄漏率算法38)是主導(dǎo)的。
在導(dǎo)數(shù)中，速度V抵消，或設(shè)為1。較小的泄漏率幅度會(huì)在最終時(shí)間越過(guò)Wth閾值tf=LowPTh(-K)(-RateLimit)]]>(公式5)公式5是將公式3代入公式1的Δp而推導(dǎo)得出。tf值繪于圖7。此時(shí)的壓力降為dP=-K*tf=(-K)*LowPTh(-RateLimit)]]>(公式6)插入負(fù)號(hào)是為了使根號(hào)下的量是正值。壓力降數(shù)值在圖5中示出。
如果公式1中V＝1，則能量W的一次導(dǎo)數(shù)就是壓力降Δp。應(yīng)指出，二次導(dǎo)數(shù)是泄漏率。
LeakRate=K=-d2Wdt2]]>(公式7)圖7代表所述能量方法的報(bào)警時(shí)間與泄漏率的關(guān)系圖。圖8代表在泄漏率變化點(diǎn)-15KPa/min時(shí)報(bào)警壓力和泄漏率的關(guān)系圖。
還應(yīng)指出，可以求出兩種算法的相交點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)將公式6設(shè)定為等于由最小泄漏率RateLimit定義的壓力降來(lái)求出所述相交點(diǎn)dP2＝LowPTh+RateLimit*報(bào)警時(shí)間(公式8)
求解相交點(diǎn)K0=RateLimit*(1+RateLimit*WarnTimeLowPTh)2]]>(公式9)所述二次式在以下情況下具有最小值(最大幅度)RateLimit=-13LowPThWarnTime]]>(公式10)公式9可用于確定圖5，6，7中泄漏率極限和報(bào)警時(shí)間之間的關(guān)系。注意公式10用于確定何時(shí)啟動(dòng)低壓分析系統(tǒng)，取決于需要多少報(bào)警時(shí)間。所以，公式10中的報(bào)警時(shí)間為一預(yù)定數(shù)值。閾值代碼可以作為每個(gè)周期的總和實(shí)現(xiàn)如果((RCP-EnerBandDist)-壓力)＞0W＝W+(RCP-EnerBandDist)*dt；否則W＝0結(jié)束EnerBandDist可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定為小的數(shù)值。它還可用來(lái)區(qū)別由于高度改變的報(bào)警。一旦壓力超過(guò)(RCP-EnerBandDist)，能量總和就復(fù)位。對(duì)于閾值設(shè)定可以添加以下邏輯條件W1＝(W＞W(wǎng)Th)；當(dāng)所述邏輯條件估算為真時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)40設(shè)定軟件標(biāo)志，表明能量算法已檢測(cè)到違反閾值Wth的情況。
舉例來(lái)說(shuō)，在報(bào)警系統(tǒng)中可以控制黃燈。黃色提示燈可以用作軟報(bào)警，任一方法都可驅(qū)動(dòng)。桔紅色燈可用來(lái)指示更嚴(yán)重的報(bào)警，表示快速的壓力損失，且桔紅色燈可不由能量方法38控制，而完全由方法34控制。各種算法特征的組合證明使用這兩種燈是正確的。
繼續(xù)參閱圖3，用于小泄漏率的方法38包括以下步驟將系統(tǒng)能量表示為壓力變化的函數(shù)42；假定泄漏率為常數(shù)44；設(shè)定能量閾值為當(dāng)壓力越過(guò)低壓閾值時(shí)由最小泄漏率建立的積分值；計(jì)算最終時(shí)間，將其定義為較小泄漏率幅度越過(guò)能量閾值的時(shí)間48；以及計(jì)算在最終時(shí)間的壓力降50?？梢愿鶕?jù)能量計(jì)算泄漏率52；根據(jù)低壓閾值和報(bào)警時(shí)間來(lái)確定泄漏率極限54。
參閱圖4，用于小泄漏率的方法38的第二個(gè)可供選擇的實(shí)施例包括以下步驟將系統(tǒng)能量表示為壓力變化的函數(shù)68；設(shè)定能量閾值為當(dāng)壓力越過(guò)低壓閾值差范圍時(shí)由最小泄漏率建立的積分值60；當(dāng)壓力降到推薦的冷充氣壓力以下一定數(shù)量時(shí)開(kāi)始能量積分計(jì)算64；當(dāng)壓力恢復(fù)到超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)復(fù)位能量積分62；以及當(dāng)系統(tǒng)能量超過(guò)閾值時(shí)72向駕駛員發(fā)出報(bào)警74。
由上述可知本發(fā)明廣泛考慮了多種方法的并行使用，選擇最佳的一個(gè)或多個(gè)分析系統(tǒng)或方法的組合用于不同情況。根據(jù)預(yù)定參數(shù)從一種方法轉(zhuǎn)換到另一種方法可以最佳分析情況，例如(但不限于)輪胎氣壓。這樣做時(shí)，因各種非本征或本征因素引起的虛假報(bào)警就可減少，就可以更精確地預(yù)計(jì)系統(tǒng)的情況。
根據(jù)所提供的說(shuō)明可以對(duì)本發(fā)明作出各種改動(dòng)。雖然為了說(shuō)明本發(fā)明而對(duì)某些代表性的實(shí)施例和細(xì)節(jié)作了說(shuō)明，但是，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以作出各種變化和修改。所以應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)所述具體實(shí)施例進(jìn)行的各種變化將在以下所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的全部預(yù)期的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控被測(cè)輪胎參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟a.識(shí)別至少一個(gè)被監(jiān)控的輪胎參數(shù)；b.測(cè)量所述輪胎參數(shù)；c.選擇至少一個(gè)分析系統(tǒng)，以便從多個(gè)分析系統(tǒng)中最佳估算所述輪胎參數(shù)的測(cè)量值；d.利用所述選擇的分析系統(tǒng)分析所述被測(cè)輪胎參數(shù)；以及e.傳送基于對(duì)所述被測(cè)輪胎參數(shù)的所述分析的結(jié)論。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述被測(cè)輪胎參數(shù)是輪胎氣壓。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述選擇至少一個(gè)分析系統(tǒng)至少部分地基于所述輪胎中氣壓的泄漏率。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述傳送基于對(duì)所述被測(cè)輪胎參數(shù)的所述分析的結(jié)論包括低壓報(bào)警。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于選擇至少一個(gè)分析系統(tǒng)的操作包括以下步驟建立最小泄漏率極限(RateLimit)；建立低壓閾值差范圍(LowPth)；測(cè)量泄漏率(K)；以及使用最適合于所測(cè)泄漏率的分析系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述多個(gè)分析系統(tǒng)至少包括較低泄漏率分析系統(tǒng)和較高泄漏率分析系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于同時(shí)使用所述低泄漏率分析系統(tǒng)和所述高泄漏率分析系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述至少一個(gè)分析系統(tǒng)包括以下步驟將系統(tǒng)能量(W)表示為輪胎氣壓變化Δp的函數(shù)；以輪胎氣壓越過(guò)低壓閾值時(shí)的較低泄漏率極限值作為系統(tǒng)能量的閾值(Wth)；計(jì)算較小泄漏率幅度越過(guò)所述Wth閾值的最終時(shí)間(tF)；以及計(jì)算tF時(shí)的壓力降。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征還在于根據(jù)所述系統(tǒng)能量W計(jì)算泄漏率的步驟。
10.一種用于當(dāng)輪胎中的氣壓以較低泄漏率改變時(shí)提供報(bào)警的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a.將系統(tǒng)能量(W)表示為輪胎氣壓變化Δp的函數(shù)；b.以輪胎氣壓越過(guò)低壓閾值時(shí)的較低泄漏率極限值作為系統(tǒng)能量的閾值(Wth)；c.計(jì)算較小泄漏率幅度越過(guò)所述Wth閾值的最終時(shí)間(tF)；d.計(jì)算tF時(shí)的壓力降；以及e.發(fā)出基于tF時(shí)的所述壓力降的報(bào)警。
全文摘要
將多種泄漏率方法加以組合并在系統(tǒng)中同時(shí)工作，以便在不同的輪胎情況下提供最佳的結(jié)果。這些方法可以連續(xù)地或者交替地工作。例如，可以在系統(tǒng)中使用串聯(lián)的大泄漏率和低泄漏率算法和方法，對(duì)于大泄漏率，采用大泄漏率方法并將其用來(lái)觸發(fā)告警。在某個(gè)預(yù)定的低泄漏率閾值下，系統(tǒng)采用低泄漏率算法，或者進(jìn)行專門的診斷監(jiān)控或者和大泄漏率方法同時(shí)工作。在低泄漏率分析系統(tǒng)中，按照算法W＝∫Δp*dx，使輪胎氣壓的變化與汽車系統(tǒng)中的能量變化相關(guān)，采用導(dǎo)數(shù)算法來(lái)計(jì)算最終時(shí)間和在最終時(shí)間的壓力降，作為發(fā)出低壓報(bào)警的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B60C23/00GK1891509SQ200510131099
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者J·E·小布朗 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司