CN105008151B

CN105008151B - 用于辅助轮胎充气的自适应方法

Info

Publication number: CN105008151B
Application number: CN201480010915.9A
Authority: CN
Inventors: S.凯斯勒; J.李; S.德维拉尔迪
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: CN105008151A; FR3002492B1; US20160001614A1; US9783009B2; WO2014131509A1; FR3002492A1

Abstract

本发明涉及一种用于辅助轮胎充气的自适应方法，其使得能够改进对轮胎充气的控制。如果车辆停车，则TPMS（胎压监控系统）的中心单元能够以自适应方式从以高比特率的“滚动”模式的接收构型改变为以低比特率的“静止”模式。同时，如果轮胎的压力发生变化，则将相对应的车轮单元设定成在以低比特率的“静止”模式中传输。在中心单元处接收到的功率（Pa）沿着曲线（20）变化，在所说明的示例中，所述曲线（20）示出两个接收欠佳的位置（21和22）。通过以低比特率传输代替高比特率传输，允许改进信号/噪音比，并且接收敏感度增加大约5dB，且几乎消除了对接收功率造成干扰（21、22）的风险。

Description

用于辅助轮胎充气的自适应方法

技术领域

本发明涉及一种用于辅助轮胎充气的自适应方法，其通过在轮胎与监控其的设备之间提供更好的连接来使得能够改进对轮胎充气的控制。

背景技术

在主要应用中，本发明涉及安装在机动车辆中用于控制和管理胎压的系统，所述系统称作TPMS系统（来自英文术语Tire Pressure Monitoring System的首字母）。

由于胎压监控对于机动车辆的安全性来说是必要的，所以已经设计类似TPMS系统的压力控制系统来确保此功能并且已经安装在机动车辆中。其主要包括测量轮胎的压力并将其传输到中心单元的传感器。此中心单元通过无线链路来收集且分析胎压数据。这些分析的结果通常显示在车辆的仪表板上。因此，此类系统能够实时地将胎压告知驾驶员，或在由此系统检测到任何压力异常的情况下仅仅产生视觉或声音通知。

已对此类系统做出了各种改进。在轮胎处，压力传感器及其无线通信系统已经通过其它传感器来完善（具体地，温度传感器和加速度传感器）。下文将此设备组件称为定位在轮胎处的“车轮单元”（来自英文术语“wheel unit”）。

为了克服车轮单元与中心单元之间的一些无线传输问题，已应用的解决方案在于以重复的方式传输每帧信息以便于至少一帧到达中心单元。

由专利文献EP 2 829 425得知改进的另一示例。此文献中指出将无需立即停车的少量的压力下降通知给正在驾驶的驾驶员并不是有效的。实际上，这么做的风险在于，在下一次停车时会忘记此信息。

此文献提出在驾驶员停车的时刻传达此信息。为此，传感器将车辆的停车情况（例如，在服务站）通知给中心单元，以使得能够仅在这些停车的时候传达可能的压力下降。然而，实时地向驾驶员指出突然的和不能容许的压力下降。

另外，国际申请WO 2011/073072提供了一项改进，其在于以对提供在充气设备上的常规监控的补充或代替的方式通过轮胎监控系统来监控在充气期间的一个或更多个轮胎的压力。

所有这些监控系统从根本上设计成仅在车辆的运动期间测量胎压。已经提出多个改进，以便于在停车期间（例如，在服务站）也监控压力，用于监控轮胎的充气。

在车辆停车的情况下，出现的主要问题在于，其中轮胎与中心分析单元之间存在传输欠佳的风险。实际上，当车轮单元的压力传感器之间的无线链路遇到障碍时，在中心单元处信号的接收水平降低到这些信号可能变得接收不到的程度。引起这些接收问题的车轮位置称作“黑点”（英文术语中的“black spot”）。

如果车辆的停车对应于黑点条件，则在停车的整个持续时间中传输均受到影响。这些黑点可能是由于（例如）车轮单元的发射天线的位置、由于所发射信号的一部分或所有的经过地面反射或者由于车轮单元相对于中心单元的相对位置而引起的。经验表明，在停车条件下，车辆处于黑点位置中的可能性较大并且对于其四个车轮单元中的至少一者而言是不可忽略的。

如果车轮单元停止在黑点条件中，则对于其到中心单元的链接的链路总体严重退化直至接近- 90 dBm。在这种情况下，因为信号/噪音比太低，所以无法再分析由中心单元接收到的消息。

然而，对用于辅助轮胎充气的方法所做出的改进中没有一者考虑到这个停车在黑点上的问题。

发明内容

本发明提出通过在车辆停车期间改进车轮单元与中心单元之间的链路总体来解决黑点的这个问题。为此目的，由此减小此链路的比特率，其允许提供更好的信号/噪音比并且由此允许更佳的敏感度，并且因此将由于黑点造成扰动的风险降到最低。

更确切地，本发明提出一种用于辅助车辆轮胎充气的自适应方法，其在于通过车轮单元至少连续测量每个轮胎的压力，以及经由每个车轮单元与中心单元之间的无线链路以至少两种不同的比特率（称为高比特率和低比特率）来传输关于轮胎状态的消息。然后，中心单元连续地分析这些消息，并且随后将关于轮胎状态的消息传输到信息模块。将车辆的运动状态或静止状态的连续测量也提供至中心单元和车轮单元。在这种方法中，当车辆停车时，以足够低的比特率传输消息，确保中心单元的接收敏感度能够几乎避免接收中的所有干扰。

因此，如果接收被黑点所干扰，则由中心单元接收的信号水平能够下降至例如-90 dBm或更低。通过以低比特率传输代替高比特率传输，改进了信号/噪音比，并且如果比特率从9.6 Kbit/s（此测量领域中的典型值）减小到2 Kbit/s，则接收敏感度增加，由此允许接收信号。

在这些条件中，充气辅助功能几乎完全可用，因为几乎排除了由于黑点的存在所造成的干扰的风险。此外，根据本发明的方法能够容易集成至车辆中的已经存在的轮胎控制系统中。

根据优选实施例，根据本发明的方法包括对于中心单元以及车轮单元的以下步骤：

- 如果通过连续测量检测到车辆的停车状态持续超过确定的持续时间，则将中心单元设定成接收模式的可能的两种构型，即高比特率“滚动”模式和低比特率“静止”模式；

- 另外，如果轮胎的压力变化超过确定的阈值，则将相对应的车轮单元设定成在以低比特率的“静止”模式中传输，以及额外地在以高比特率的“滚动”模式中传输。

有利地，在每个车轮单元处，所述方法包括以下步骤：

- 通过连续测量来检测车辆的运动或停车状态，并且如果检测到车辆的运动状态，则将车轮单元设定成“滚动”模式并且以高比特率传输消息；

- 如果连续测量检测到车辆的停车状态，则车轮单元确定轮胎的压力变化是否高于阈值；

- 如果压力变化低于所述阈值，则以高比特率传输消息；

- 如果压力变化高于所述阈值，则车轮单元将其自身设定为“静止”模式，用于在车辆保持静止持续时间短于确定的第一持续时间的情况下（例如，当车辆停车以进行充气时）以低比特率传输消息。在这种情况下，消息是“静止”类型的；

- 如果停车延长超过确定的所述第一持续时间（例如，如果车辆处于延长的停车或泊车状态），则所述方法返回到车轮单元处的初始状态。

在车轮单元已开始以低比特率进行传输的情况下，所述方法可有利地包括以下步骤：

- 当车辆保持静止时并且当通过压力测试所测得的压力变化高于压力阈值时（例如，对应于充气情形中的停在泊车区域中），此车轮单元继续以低比特率进行传输；

- 如果由此压力测试所测得的压力变化低于此阈值（例如，对应于在充气结束时的情形），在未经过所述第一持续时间时，则所述方法保持于“静止”模式；

- 如果检测到车辆的运动状态，则车轮单元将其自身设定成“滚动”模式，并且以高比特率来传输消息。

根据有利的实施例：

- 在“静止”模式中，车轮单元也有可能以高比特率传输消息；

- 在“滚动”模式中，车轮单元也有可能不传输任何消息。

对于中心单元，所述方法也可有利地包括以下步骤：

- 通过连续测量来检测车辆的运动或停车状态，并且如果检测到车辆的运动状态，则以高比特率来接收消息；

- 如果连续测量检测到车辆的停车状态持续超过预定的第二持续时间，则将中心单元设定成以低比特率的“静止”接收模式（例如，当车辆停在服务站或在长时间泊车时）；

- 如果未经过确定的所述第二持续时间，但检测到高于确定的阈值的轮胎的压力变化，则将中心单元设定成以低比特率的“静止”接收模式（特别地，当车辆停车以进行轮胎充气时）；

- 如果压力变化保持低于所述预定值，则中心单元保持设定成以高比特率的“滚动”接收模式；

- 在“静止”模式中，中心单元也能够以高比特率来接收消息；

- 在“滚动”模式中，中心单元也能够以低比特率来接收消息。

根据其它优选的实施例：

- 对于中心单元和每个车轮单元而言，第一持续时间和第二持续时间可以是相等的或不同的；

- 这些持续时间可根据基于记录的概况所确定的驾驶员概况来定义；

- 进行射频波段中的无线链路；

- 根据所需的敏感度与待传输的消息的持续时间之间的折衷，选取低比特率；

- 以低比特率传输的消息限于基本信息，并且因此所包含的消息少于以高比特率传输的消息（具体地，车轮单元身份和相对应轮胎的压力测量值）；这样具有的优点在于维持高比特率和低比特率下消息的等效的持续时间，由此遵循现行的国家法规；

- 将消息实时地传输到车辆驾驶员，或在对应于较小压力下降的情况下的消息的通知可延迟直到车辆的下一次停车；

- 用于辅助轮胎充气的方法集成至TPMS类型的轮胎控制系统中，以使得所述系统可根据这种方法来允许，所述轮胎控制系统包括上文定义的中心单元和车轮单元以及位于每个车轮和中心单元上的运动传感器。

附图说明

本发明的其它数据、特性和优点将在阅读参照附图的以下非限制性的说明时变得显而易见的，所述附图分别示出：

- 图1是能够实施根据本发明的方法的车辆的轮胎控制系统的原理的示意图；

- 图2是由根据图1的系统的中心单元接收到的功率与轮胎旋转的函数的示例的曲线图；

- 图3是针对车轮单元实施根据本发明的方法的示例的步骤的流程图；以及

- 图4是针对中心单元的根据本发明的示例性方法的步骤的流程图。

具体实施方式

参照图1的原理的示意图，机动车辆（未示出）的四个轮胎1a到1d各自装有车轮单元3a到3d。这些车轮单元3a到3d包括将发射信号的天线4a到4d，该信号由射频链路5a到5d传输到中心单元2。四个轮胎1a到1d中的每个也均包括运动传感器6a到6d。这些传感器6a到6d中的每个借助于无线链路（未示出）将各个车轮单元3a到3d的停止或运动的信息定期传输到中心单元2。中心运动传感器7电连接到中心单元2。该中心运动传感器7专用于将关于车辆的停止或运动情形通知给中心单元2，并将其自身的测量值传达给此单元。由此中心单元2可根据运动传感器组件7、6a到6d来安排车辆的运动/静止的完整状态。

中心单元2旨在用于连续地分析由车轮单元3a到3d和运动传感器7、6a到6d提供的信息，在所说明的示例中，这个信息包括：压力、温度、加速度和“运动或停止”状态。中心单元2包括至少以下元件：微控制器2a、接收器2b和天线2c。此中心单元2由此接收来自车轮单元3a到3d的信号，所述信号的各自的功率是根据天线4a到4d的位置、车轮单元3a到3d的环境和中心单元2（地面上的反射、发动机、车辆设备等等）来变化的。这些变化会导致由中心单元2所接收的程度较弱。

在分析了接收到的信息之后，中心单元2针对驾驶员在显示模块9上显示相关信息，特别地：在至少一个轮胎发生严重压力下降的情况下立即做出警告，以及对于较小压力下降（例如小于0.1到0.2巴）仅在车辆的下一次停止时通知警告。

图2的曲线图示出由中心单元2接收的信号（来源于车轮单元3a的天线4a）的功率Pa根据车轮完整的一圈（即，轮胎1a的360°（见图1））的旋转角度的变化。功率Pa根据曲线20来变化，在所说明的示例中，所述曲线20示出两个欠佳接收的位置21和22（称为黑点，blackspot），其中旋转角度达到近似90°以及在200°到250°的范围中。

黑点21是窄且深的。由于其狭窄，所以其出现的风险较低。黑点22是宽且不则深的，因此实质上其出现的风险更大。在黑点21处接收到的功率水平Pa下降到大约- 100 dBm（分贝毫瓦），并且在黑点22的情况下功率水平Pa下降到大约- 90 dBm。

在所说明的示例中，当车辆停车时，根据本发明的方法用2 Kbit/s的低比特率下的传输来代替通常使用的9.6 Kbit/s的高比特率下的传输。使用此低比特率由此产生更好的信号/噪音比并因此增加敏感度。在这种情况下，在接收上增加了接近5 dB。因此，中心单元的敏感度水平从对于高比特率的- 91 dBm（等级24）改变为针对低比特率的- 96 dBm（等级26）。在这些条件中，黑点的角间隔对于黑点21来说被极大地减小并且对于黑点22来说消失了。

图3在示例性流程图中更详细地详述了根据本发明的方法的步骤，所述方法应用于车轮单元处以便在如上所述的中心单元处实现改良的敏感度。此流程图包括以下步骤。

在此方法开始（“开始”，29）之后，通过由车轮单元的运动传感器6a提供的连续测量来执行关于车辆的运动/静止状态的第一测试30。当检测到车辆的移动状态时，在车轮单元的额定状态中将车轮单元设定为高比特率模式（也称为“滚动”模式）（步骤41）；然后（在步骤42中）根据此模式传输周期性消息（在这种情况下经数字化），此后，所述方法返回到“开始”29。

如果测试30的结果表明车辆处于静止状态（回答“是”），则对车轮单元的轮胎的压力变化相对于确定的阈值（在这种情况下等于0.1巴）执行第一测试32，以便于检测在服务站对轮胎的充气。

如果测试32是肯定的，则（在步骤33中）车轮单元推断出车辆位于服务站中以对与所述车轮单元相对应的轮胎充气。

在步骤33的推断之后，（在步骤34中）将持续时间的计数器初始化，在此示例中是从120秒的持续时间起。进行关于步骤34的倒计时是否已达到零的测试36。

因此，当到期持续时间小于参考值（在示例中为120秒）时，（在步骤37中）车轮单元将其设定切换为低比特率模式（也称为“静止”模式），以用于（在步骤38中）传输仅含有其身份和压力信息的短消息；可选地，车轮单元也可以高比特率来传输帧以通过冗余来提供传输的安全性。

这些低比特率下的消息就比特数而言更短，以便于其暂时的最大持续时间等于“滚动”模式中的高比特率下那些消息的最大持续时间，从而确保低比特率消息的持续时间也遵循官方标准化规定。为此，这些消息包括有限的信息数量，在这个示例中其仅含有车轮单元的身份和压力值。使用这个低比特率的优点是：如果停止在黑点上的情况下，则可改良链路计划。

当所述方法遵照循环B时，（在步骤38中）静止模式继续，所述循环B包括以下步骤：车辆处于停止（在测试44中，用以确定车辆是否停车），车轮单元的轮胎的压力变化低于确定的阈值（在测试46中，在此示例中具有与压力测试32相同的阈值），并且（在测试36中）倒计时尚未达到零。这个循环对应于（例如）在充气站在对轮胎进行充气的过程结束时的停止情形。

从达到测试36的参考持续时间的瞬间（当给予此测试回答“是”时），所述方法推断出充气过程已结束，并且车轮单元返回到此方法的“开始”（步骤29）。这对应于从循环B出来的第一种可能性。

从此循环B出来的第二种可能性对应于车辆的停车状态的结束（停车测试44）。如果对于停车测试44回答“否”，则（在步骤41中）车轮单元改变为“滚动”模式，然后，所述方法从这个步骤41开始来遵循上述步骤。

从此循环B出来的另一种可能性是（在压力测试46中）检测到相对于确定的阈值在车轮单元的轮胎中压力变化（在这种情况下等于0.1巴）。如果对此测试46回答“是”，则（在步骤33中）车轮单元推断出车辆位于服务站中以对与所述车轮单元相对应的轮胎充气。然后所述方法从步骤33开始来遵循上述步骤。

车辆的车轮单元（通常数量是四个）各自遵循如图3中所描述的方法。这些车轮单元不必同时从“滚动”模式切换到“静止”模式，并且中心单元的操作（如下面段落所述）使得能够同时接收额定模式（处于高比特率下）中的消息和静止模式（处于低比特率下）中的消息。

为了说明在根据本发明的方法中的中心单元处的活动，图4示出了示例性实施例的步骤的流程图。此流程图包括以下步骤：

- 如同测试30在车轮单元处执行关于车辆状态的第一测试50，以确定车辆是运动的还是停止的；

- 如果车辆是运动的（回答“否”），则（在步骤57中）中心单元在处于高比特率下的“滚动”模式中接收消息；

- 如果车辆是停止的（回答“是”），则关于参考持续时间（在此示例中是45秒）来执行新的持续时间倒计时测试51；

- 只要所经历的持续时间小于45秒（回答“否”），则执行新的压力变化检测测试52以确定轮胎是否在充气；

- 如果测试52中所检测到的压力变化保持低于（对测试的回答“否”）0.1巴的预定阈值，则（在步骤57中）中心单元在高比特率下接收消息；

- 如果测试52中所检测到的压力变化变得大于（对测试的回答“是”）预定阈值，则中心单元推断出车辆已停在充气站，并且（在步骤53中）切换到“静止”模式从而（在步骤54中）以低比特率接收数据，同时针对其它应用继续维持高比特率接收模式；

- 如果（在测试51中）所测得的持续时间超出45秒的参考持续时间，则（在步骤59中）中心单元推断出车辆已停在充气站上以对轮胎充气，并且切换到“静止”接收模式从而以低比特率来接收信息，同时针对其它应用继续维持高比特率接收模式（在步骤54中）。可选地，如果车轮单元以高比特率传输信息，则中心单元也以“滚动”模式来配置以用于接收这些信息。

本发明并不限于所描述和表示的示例性实施例。因此，对于本方法中所使用的“静止”模式的不同情况（即，停车且进行轮胎充气的情形，或仅仅是泊车情形）能够选取低比特率的不同值。

本方法能够集成至并入了有关于对轮胎的技术控制的现有系统的各个方面的更完整的方法中。通过举例说明，可根据重要性或否则轮胎中的压力损失来调节将信息供应给驾驶员的时刻。

此外，包括以重复的方式发送每帧信息的技术（在英文术语中称作“时间分集”的技术）也能够添加到根据本发明的方法中。

Claims

1.一种用于辅助车辆轮胎的充气的自适应方法，其在于借助于车轮单元（3a到3d）来至少连续地测量每个轮胎（1a到1d）的压力，经由每个车轮单元（3a到3d）与中心单元（2）之间的无线链路（5a到5d）以高比特率来传输关于所述轮胎（1a到1d）的状态的消息，所述中心单元连续地分析这些消息，并且然后将关于所述轮胎（1a到1d）的状态的消息传输到信息模块（9），并且连续地测量（30、44；50）所述车辆的运动/停车状态以便将所述状态通知给所述中心单元（2）和所述车轮单元（3a到3d），其特征在于，当所述车辆处于停车状态时，以低比特率传输（38）所述消息，使得所述中心单元（2）的接收敏感度能够几乎避免接收中的任何干扰。

2.根据权利要求1所述的自适应方法，其中，如果通过连续测量（30、44；50）检测到所述车辆的停车状态持续超过确定的持续时间，则将所述中心单元（2）设定为接收模式的可能的两种构型，即高比特率“滚动”模式（57）和低比特率“静止”模式（53、59），并且如果另外轮胎（1a到1d）的压力变化（32、46）高于预定的阈值，则将相对应的所述车轮单元（3a到3d）设定成在以低比特率的“静止”模式（37）中传输，以及额外地在以高比特率的“滚动”模式中传输。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的自适应方法，其中，相对应的所述车轮单元（3a到3d）也设定成以高比特率的“滚动”模式。

4.根据权利要求2所述的自适应方法，其特征在于，在每个车轮单元（3a到3d）处执行以下步骤：

- 通过连续测量（30、44）来检测所述车辆的运动或停车状态，并且如果检测到所述车辆的运动状态，则所述车轮单元将其自身设定为“滚动”模式（41）并且以高比特率传输所述消息（42）；

- 如果所述连续测量（30）检测到所述车辆的停车状态，则所述车轮单元（3a到3d）确定所述轮胎（1a到1d）的所述压力变化是否高于阈值（32）；

- 如果所述压力变化低于所述阈值（32），则以高比特率传输所述消息（42）；

- 如果所述压力变化高于所述阈值（32），则所述车轮单元（3a到3d）将其自身设定为“静止”模式（37），以在所述车辆保持停车持续不足确定的第一持续时间的情况下（36），在此模式（38）中以低比特率传输消息；

- 如果停车延长超过确定的所述第一持续时间（36），则所述方法返回到所述车轮单元处的初始状态（29）。

5.根据前一项权利要求所述的自适应方法，其中，当所述车轮单元（3a到3d）处于“静止”模式（37）时对于其执行以下步骤：

- 当所述车辆保持停车时（44）并且当通过压力测试所测得的所述压力变化高于压力阈值时（46），所述车轮单元继续以低比特率（38）进行传输；

- 如果通过所述压力测试（46）所测得的所述压力变化低于此阈值，在未持续所述第一持续时间的情况下（36），则所述方法保持“静止”模式（37）；

- 如果检测到所述车辆的运动状态（44），则所述车轮单元将其自身设定为“滚动”模式（41），并且以高比特率传输所述消息。

6.根据权利要求4和5中的任一项所述的自适应方法，其中，所述车轮单元（3a到3d）在“静止”模式中也以高比特率传输消息。

7.根据权利要求1所述的自适应方法，其中，所述车轮单元（3a到3d）在“滚动”模式中不传输任何消息。

8.根据权利要求1和2中的任一项所述的自适应方法，其特征在于，在所述中心单元（2）处执行以下步骤：

- 通过连续测量（50）来检测所述车辆的运动或停车状态，并且如果检测到所述车辆的运动状态，则以高比特率来接收所述消息；

- 如果所述连续测量（50）检测到所述车辆的停车状态的持续时间长于预定的第二持续时间（51），则将所述中心单元（2）设定成以低比特率的“静止”接收模式；

- 如果没有持续确定的所述第二持续时间（51）且所述轮胎（1a到1d）的压力变化高于预定的阈值（52），则将所述中心单元（2）设定成以低比特率的“静止”接收模式；

- 如果所述压力变化保持低于所述预定的阈值（52），则所述中心单元（2）保持设定成以高比特率的“滚动”接收模式。

9.根据权利要求8所述的自适应方法，其中，所述中心单元（2）在“静止”模式（53、59）中也以高比特率来接收消息（54）。

10.根据权利要求8所述的自适应方法，其中，

所述中心单元（2）在高比特率“滚动”模式（57）中也以低比特率来接收消息。

11.根据权利要求4或5所述的自适应方法，其中，在所述中心单元（2）处执行以下步骤：

- 如果所述压力变化保持低于所述预定的阈值（52），则所述中心单元（2）保持设定成以高比特率的“滚动”接收模式；

- 对于所述中心单元（2）和每个车轮单元（3a到3d）而言，所述第一持续时间（36）和所述第二持续时间（51）能够是不同的。

12.根据权利要求11所述的自适应方法，其中，根据所需的所述接收敏感度与待传输的所述消息的持续时间之间的折衷来选取所述低比特率。

13.根据权利要求11所述的自适应方法，其中，以低比特率传输的所述消息（35、38）限于涉及所述车轮单元（3a到3d）的身份和相对应的所述轮胎（1a到1d）的压力测量值的信息。