專利名稱：在機(jī)動(dòng)車中的輪胎氣壓傳感器和中央處理器之間交換信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在機(jī)動(dòng)車的車輪中安裝的壓力和/或溫度傳感器與裝配所述機(jī)動(dòng)車的中央處理器之間交換信息的方法。
背景技術(shù)：
用于監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輪胎的壓力的系統(tǒng)包括壓力和/或溫度傳感器與中央處理器，其中，所述壓力和/或溫度傳感器安裝在機(jī)動(dòng)車的每個(gè)車輪中，中央處理器利用無(wú)線鏈路收集來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)使無(wú)論何時(shí)輪胎的壓力異常低，都能夠通知所述機(jī)動(dòng)車的駕駛員。在實(shí)踐中，每個(gè)傳感器包括壓力和/或溫度探頭，以及無(wú)線電信號(hào)傳輸機(jī)和供電電池。壓力和溫度數(shù)據(jù)因而由每個(gè)傳感器傳輸并且由所述中央處理器收集。為此目的，每個(gè)傳感器設(shè)有用于確定所述傳感器安裝于其內(nèi)的車輪是否旋轉(zhuǎn)的裝置。那些裝置可以包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)部件類型的電子加速度計(jì)，它定期評(píng)估重力相對(duì)于電子加速度計(jì)特定的參考系的方向，藉此能夠確定如果重力的方向相對(duì)于所述傳感器的參考系變化，則所述車輪正在旋轉(zhuǎn)，如果所述方向保持恒定，則所述車輪不正在旋轉(zhuǎn)。因而，一般地，當(dāng)所述傳感器安裝于其內(nèi)的車輪正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)傳感器傳輸壓力和/或溫度數(shù)據(jù)，并且只要所述傳感器評(píng)估所述車輪是靜止的就不傳輸任何這種數(shù)據(jù)。這能夠在所述傳感器的整個(gè)壽命期間顯著地限制它的耗電量。當(dāng)傳感器傳輸信號(hào)時(shí)，所述信號(hào)包括首先用于傳輸例如測(cè)量的壓力和測(cè)量的溫度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸信號(hào)，和其次“位置”信號(hào)，所述“位置”信號(hào)被所述中央處理器使用以識(shí)別所述傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳感器安裝于其內(nèi)的車輪。例如，所述位置信號(hào)是由以預(yù)定的有規(guī)律時(shí)間間隔傳輸?shù)囊幌盗忻}沖組成的。實(shí)際上，在很小但實(shí)際的程度上，所述車輛的旋轉(zhuǎn)速度從一個(gè)車輪到另一個(gè)車輪顯著不同，所述中央處理器基于所述車輪的旋轉(zhuǎn)速度識(shí)別它們。這些速度差異尤其是因?yàn)樽筌囕喓陀臆囕喼g的路面狀態(tài)的差異，車輪對(duì)齊或“軌跡”缺陷，以及這種必然引起車輪旋轉(zhuǎn)速度差異的類型的其他參數(shù)。在實(shí)踐中，基于所述位置信號(hào)，所述中央處理器對(duì)攜帶所述產(chǎn)生信號(hào)的傳感器的車輪的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行精確估算。然后，所述估算值與每個(gè)車輪速度的測(cè)量值相比較，這由例如所述機(jī)動(dòng)車裝配的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的單獨(dú)系統(tǒng)平行地進(jìn)行構(gòu)建和更新。最后，所述中央處理器確定作為位置信號(hào)的來(lái)源的車輪是由所述單獨(dú)系統(tǒng)測(cè)量速度并且該速度最接近于根據(jù)所述位置信號(hào)精確估算的速度的車輪。根據(jù)位置信號(hào)精確地估算車輪的速度例如在如專利申請(qǐng)F(tuán)R2833523中所描述的那樣實(shí)現(xiàn)，即利用一種算法來(lái)識(shí)別由中央處理器接收的位置信號(hào)的包絡(luò)線的周期性所述包絡(luò)線的周期對(duì)應(yīng)于車輪的旋轉(zhuǎn)頻率。根據(jù)位置信號(hào)精確地估算所述車輪的速度的另一解決方案在專利申請(qǐng)F(tuán)R2844748中給出，所述解決方案是基于該信號(hào)的相移。在實(shí)踐中很顯然的是，所述傳感器必須傳輸具有比較高功率的信號(hào)以便獲得充分可靠的信號(hào)傳輸，這顯著地限制了裝配所述傳感器的電池的壽命。能夠增加所述傳感器的壽命的解決方案之一是增加附加天線，所述附加天線以通過(guò)定位來(lái)使其改善無(wú)線傳輸條件的方式連接到所述中央處理器。這能夠減小所述傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的發(fā)射功率，并藉此增加所述傳感器的主要或次要電池的壽命。但不幸地是，增加附加天線引起額外的裝配成本和額外的集成成本，這些成本抑制壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種解決方案，它能夠增加裝配所述傳感器的電池的壽命O為此，本發(fā)明提供一種以無(wú)線方式通過(guò)無(wú)線電信號(hào)在裝配機(jī)動(dòng)車的車輪的壓力傳感器和裝配所述機(jī)動(dòng)車的中央處理器之間傳輸信息的方法，在該方法中，所述傳感器依據(jù)所述中央處理器，首先傳輸代表將要傳遞到所述中央處理器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)，其次傳輸位置信號(hào)，所述中央處理器使用所述位置信號(hào)識(shí)別作為所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源的機(jī)動(dòng)車車輪，所述方法的特征在于，所述位置信號(hào)的發(fā)射功率小于所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的發(fā)射功率，和/或以如下方式調(diào)整所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，即所述車輛的速度越高，所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間越短。利用這個(gè)解決方案，傳輸所述信號(hào)所用的能量降低，但不有害地影響所述數(shù)據(jù)交換的質(zhì)量因?yàn)閷?duì)于所述數(shù)據(jù)交換信號(hào)，發(fā)射功率被維持，所述數(shù)據(jù)繼續(xù)利用具有最佳質(zhì)量的鏈路被傳輸。本發(fā)明還提供一種如上所述的方法，其中，所述位置信號(hào)的幅值小于所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的幅值。本發(fā)明還涉及一種如上所述的方法，其中，所述位置信號(hào)由其持續(xù)時(shí)間小于形成所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的脈沖的持續(xù)時(shí)間的脈沖組成。本發(fā)明還涉及一種如上所述的方法，其中，所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間基于在所述傳感器測(cè)出的所述車輪旋轉(zhuǎn)速度的估算值進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明還涉及一種如上所述的方法，其中，通過(guò)確定來(lái)自于集成到所述傳感器中的加速度計(jì)的數(shù)據(jù)的周期性來(lái)估算所述車輪的旋轉(zhuǎn)速度。


圖I是代表在所述傳感器和中央處理器之間傳遞數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的內(nèi)容的簡(jiǎn)圖；圖2是代表識(shí)別信號(hào)的內(nèi)容，它包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，其后跟隨有在所述傳感器和中央處理器之間傳遞的位置信號(hào)；圖3是顯示對(duì)于整個(gè)傳輸來(lái)說(shuō)，由所述傳感器傳輸?shù)男盘?hào)的幅值是怎樣隨時(shí)間變化的曲線圖，它包括例如壓力的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，其后跟隨有例如傳感器的識(shí)別碼的其他數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且跟隨有位置信號(hào)的傳輸；
圖4是代表在所述機(jī)動(dòng)車低速行駛時(shí)所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的簡(jiǎn)圖；圖5是代表所述機(jī)動(dòng)車高速行駛時(shí)所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本構(gòu)思是使所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的特性與所述位置信號(hào)的特性去相關(guān)。這個(gè)解決方案能夠在不有害于車輪速度的估算的前提下，減小所述位置信號(hào)的功率，并且維持所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的較高發(fā)射功率以保證滿足所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钊藵M意的可靠性。因而在傳輸過(guò)程中，通過(guò)僅減小所述位置信號(hào)的發(fā)射功率和/或通過(guò)調(diào)整作為所述機(jī)動(dòng)車實(shí)際速度的函數(shù)的所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，得到所述傳感器在信號(hào)發(fā)射階段所消耗的能量。 在圖I中圖解地表示的數(shù)據(jù)信號(hào)用I標(biāo)記，它包括一系列二進(jìn)制字，在這個(gè)實(shí)例中，這些二進(jìn)制字包括報(bào)頭la，同步字lb，代表傳遞的數(shù)據(jù)的字lc，和用Id表示的結(jié)束位。在附圖顯示的實(shí)例中，所述報(bào)頭具有在24比特到904比特范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，所述同步字的傳輸持續(xù)時(shí)間在O. 624毫秒以上，并且所述數(shù)據(jù)字的長(zhǎng)度是49比特。由傳感器傳輸?shù)淖R(shí)別信號(hào)在圖2中顯示，并用2標(biāo)記，它包括首先用3標(biāo)記的數(shù)據(jù)信號(hào)，其次用4標(biāo)記的位置信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)3具有與數(shù)據(jù)信號(hào)I的類型和格式相同的內(nèi)容它也包括報(bào)頭3a，同步字3b，代表所述傳遞的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的字3c，和用3d標(biāo)記的末位。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)I例如用于傳遞代表所述傳感器測(cè)量的溫度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和壓力的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)3集成到識(shí)別信號(hào)2中以便傳遞例如所述傳感器的識(shí)別碼。如在本專利申請(qǐng)的引言中所解釋的，位置信號(hào)4由機(jī)動(dòng)車的中央處理器使用以識(shí)別所述攜帶所述傳輸所述信號(hào)的傳感器的車輪。在附圖所示的實(shí)例中，所述位置信號(hào)的發(fā)射延續(xù)294毫秒以上，并且所述位置信號(hào)例如由一系列以有規(guī)律時(shí)間間隔傳輸?shù)拿}沖組成。因而，所述中央處理器對(duì)它所接收的識(shí)別信號(hào)2的使用能夠使所述中央處理器首先確定所述傳感器的識(shí)別碼，其次識(shí)別所述傳感器安裝于其內(nèi)的車輪(前左輪、前右輪、后左輪、后右輪)。通過(guò)相對(duì)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳遞信號(hào)I或3的功率減小位置信號(hào)4的功率，如圖3所示，集成到所述傳感器中的主要或次要電池的壽命增加。很顯然，在不減小車輪旋轉(zhuǎn)速度的估算的魯棒性的前提下，因?yàn)檫@個(gè)估算是由所述中央處理器以統(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行的，所述位置信號(hào)的功率能夠被減小。也就是說(shuō)，如果由所述傳感器傳輸?shù)囊欢ū忍睾兔}沖的位置信號(hào)不被所述中央處理器接收，就一般不對(duì)所述中央處理器估算所述車輪的速度產(chǎn)生任何影響。數(shù)據(jù)處理信號(hào)I和3的功率維持在額定水平，在數(shù)據(jù)傳輸范圍內(nèi)需要較高水平的傳輸質(zhì)量遺失一比特或一個(gè)脈沖會(huì)危及整組傳輸數(shù)據(jù)的完整性。如圖3所示，位置信號(hào)4的功率的減小導(dǎo)致傳輸所述位置信號(hào)所用的能量減小，并因而導(dǎo)致從所述傳感器到中央處理器的每次傳輸所必需的能量減小。更特別地，如圖3所示，從所述傳感器到所述中央處理器的傳輸包括，在第一階段，數(shù)據(jù)信號(hào)I，和在第二階段，識(shí)別信號(hào)2，其中，數(shù)據(jù)信號(hào)I包括測(cè)量值，例如壓力和溫度，識(shí)別信號(hào)2包括在第一階段，數(shù)據(jù)信號(hào)，包括所述傳感器的識(shí)別碼和在第二階段，位置信號(hào)，它能夠使所述中央處理器確定與測(cè)量值相關(guān)的車輪。在圖3所示的實(shí)例中，通過(guò)限制所述信號(hào)包括的每個(gè)脈沖的幅值來(lái)減小位置信號(hào)4的發(fā)射功率。附加于或代替減小所述脈沖的幅值，還能夠通過(guò)縮短所述位置信號(hào)包括的每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間來(lái)減小位置信號(hào)4的功率。還可以通過(guò)調(diào)整作為機(jī)動(dòng)車速度的函數(shù)的所述位置信號(hào)的發(fā)射持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)減小傳輸所述位置信號(hào)所必需的能量?；谒鲕囕v的傳感器傳輸?shù)奈恢眯盘?hào)來(lái)估算車輪速度的算法尋找這種信號(hào)的包絡(luò)線的周期性或它的相移的周期性，并且所討論的周期性對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)的周期。

結(jié)果，所討論的周期越長(zhǎng)，這種算法所需要的所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。在實(shí)踐中，所述位置信號(hào)發(fā)射的持續(xù)時(shí)間在已知系統(tǒng)中是恒定的，并且恒定的持續(xù)時(shí)間是以所述機(jī)動(dòng)車的最小速度為條件的，在低于所述機(jī)動(dòng)車的最小速度時(shí)，車輪的速度的估算不能具有足夠的精確性。根據(jù)本發(fā)明，作為機(jī)動(dòng)車速度的函數(shù)的所述位置信號(hào)的發(fā)射持續(xù)時(shí)間的調(diào)整構(gòu)成實(shí)現(xiàn)整體上減小所述傳感器產(chǎn)生所述信號(hào)所使用的能量的另一解決方案。這個(gè)其他的解決方案可以獨(dú)自實(shí)施或者與減小所述位置信號(hào)的功率一起組合地實(shí)施。在這個(gè)解決方案中，通過(guò)使用它所設(shè)有的電子加速度計(jì)，所述傳感器粗略地估算它安裝于其內(nèi)的車輪的旋轉(zhuǎn)速度。然后，基于所述旋轉(zhuǎn)速度的粗略估算值，在所述傳感器中計(jì)算所述位置信號(hào)的傳輸持續(xù)時(shí)間。通過(guò)粗略地分析對(duì)于一定的時(shí)間間隔，重力方向相對(duì)于電子加速度計(jì)的局部參考系的變化，以便觀察對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期的所述變化的近似周期性，在所述傳感器中執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)速度的粗略估算。更一般地，在所述傳感器中執(zhí)行所述車輛旋轉(zhuǎn)速度的粗略估算，同時(shí)尋找所述傳感器包括的加速度計(jì)部件所傳送的數(shù)據(jù)的周期性。所述車輛的速度越高，所述傳感器傳輸所述位置信號(hào)的傳輸持續(xù)時(shí)間越短，所述持續(xù)時(shí)間在所述傳感器中計(jì)算。例如，圖4顯示對(duì)應(yīng)機(jī)動(dòng)車低速狀態(tài)的識(shí)別信號(hào)2，從而位置信號(hào)4具有長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。相反地，圖5顯示對(duì)應(yīng)機(jī)動(dòng)車高速狀態(tài)的識(shí)別信號(hào)2，從而所述位置信號(hào)具有更短的持續(xù)時(shí)間。如圖3所示，所述傳感器然后傳輸包括測(cè)量的壓力和/或測(cè)量的溫度的數(shù)據(jù)信號(hào)1，然后傳輸識(shí)別信號(hào)2，識(shí)別信號(hào)2包括首先具有用于識(shí)別所述傳感器的識(shí)別碼的數(shù)據(jù)信號(hào)3，其后跟隨有位置信號(hào)4，位置信號(hào)4的傳輸持續(xù)時(shí)間在此前基于所述速度的粗略估算值進(jìn)行計(jì)算。因而，利用這個(gè)解決方案，無(wú)論何時(shí)機(jī)動(dòng)車具有高的速度，位置信號(hào)4的持續(xù)時(shí)間顯著減小，藉此引起在發(fā)射階段期間內(nèi)相應(yīng)地減小所述傳感器消耗的能量。此外，這個(gè)解決方案能夠顯著地增加所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間，從而所述機(jī)動(dòng)車的速度能夠基于所述中央處理器所接收的位置信號(hào)進(jìn)行估算，包括當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車的速度非常低時(shí)，即例如低于30公里/小時(shí)(Km/h)。實(shí)際上，在傳輸期間，作為機(jī)動(dòng)車實(shí)際速度的函數(shù)的發(fā)射持續(xù)時(shí)間的這個(gè)調(diào)整使所述壓力偵測(cè)系統(tǒng)正常地工作，包括機(jī)動(dòng)車行駛在已建滿房屋的地區(qū)，在交通阻塞，即在低速時(shí)。一般地，應(yīng)注意的是，在上述實(shí)例中，所述傳感器連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，其后跟隨識(shí)別信號(hào)，但這兩個(gè)傳輸不是必需相關(guān)的，相反地，它們能夠隨時(shí)間完全獨(dú)立地進(jìn)行。因而，所述識(shí)別信號(hào)能夠以比所述壓力和溫度數(shù)據(jù)更低的頻 率進(jìn)行傳輸。
權(quán)利要求
1.一種以無(wú)線方式通過(guò)無(wú)線電信號(hào)在裝配機(jī)動(dòng)車的車輪的壓力傳感器和裝配所述機(jī)動(dòng)車的中央處理器之間傳輸信息的方法，在該方法中，所述傳感器依據(jù)所述中央處理器，首先傳輸代表將要傳遞到所述中央處理器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)(1、3)，其次傳輸位置信號(hào)(4)，所述位置信號(hào)(4)由所述中央處理器用來(lái)識(shí)別作為所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的來(lái)源的機(jī)動(dòng)車車輪，所述方法的特征在于， 所述位置信號(hào)(4)的發(fā)射功率小于所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)(1、3)的發(fā)射功率，和/或以如下方式調(diào)整所述位置信號(hào)(4)的持續(xù)時(shí)間所述機(jī)動(dòng)車的速度越高，所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間越短。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， 所述位置信號(hào)(4)的幅值小于所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)(1、3)的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于， 所述位置信號(hào)(4)由其持續(xù)時(shí)間比形成所述數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)(1、3)的脈沖的持續(xù)時(shí)間更短的脈沖組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 所述位置信號(hào)(4)的持續(xù)時(shí)間基于在所述傳感器測(cè)出的車輪旋轉(zhuǎn)速度的估算值進(jìn)行調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 通過(guò)確定來(lái)自于集成到所述傳感器的加速度計(jì)的數(shù)據(jù)的周期性來(lái)估算所述車輪的旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以無(wú)線方式通過(guò)無(wú)線電信號(hào)在裝配機(jī)動(dòng)車車輛的壓力傳感器和裝配所述機(jī)動(dòng)車的中央處理器之間傳輸信息的方法。所述傳感器依據(jù)所述中央處理器，首先傳輸代表將要傳遞到所述中央處理器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)(1、3)，其次傳輸位置信號(hào)(4)，所述位置信號(hào)(4)由所述中央處理器使用以識(shí)別作為所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的來(lái)源的機(jī)動(dòng)車車輪。根據(jù)本發(fā)明，所述位置信號(hào)(4)的發(fā)射功率小于所述數(shù)據(jù)發(fā)射信號(hào)(1、3)的發(fā)射功率，和/或以所述機(jī)動(dòng)車速度越高，所述位置信號(hào)的持續(xù)時(shí)間越短的方式調(diào)整所述位置信號(hào)(4)的持續(xù)時(shí)間。本發(fā)明適用于調(diào)整機(jī)動(dòng)車輪胎的壓力的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B60C23/04GK102712227SQ201180006049
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者E·阿比沙亞, J·雷蒙 申請(qǐng)人:約翰遜控制技術(shù)公司