專利名稱：輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)的電源管理設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動的檢測，尤其涉及用于檢測汽車充氣輪胎的運(yùn)動的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的車輛和汽車系統(tǒng)越來越多地使用傳感器來判斷輪胎中的氣壓是否足夠。使用直接輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視方法來測量輪胎壓強(qiáng)，所述直接輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視方法使用利用射頻(RF)數(shù)據(jù)鏈路的胎內(nèi)壓強(qiáng)傳感器。當(dāng)前使用的系統(tǒng)需要使用電池電源，電池電源的壽命需要有數(shù)年之久。在進(jìn)行壓強(qiáng)測量和RF傳輸期間要消耗電池的電能，并且傳感器模塊的總體待機(jī)電流也消耗電能。為了減少電源需求，取決于汽車是在運(yùn)動中還是在停泊中，定義了兩種一般工作模式。結(jié)果，提供了一種檢測車輪運(yùn)動的機(jī)制。檢測車輪運(yùn)動的機(jī)制一般是用對車輪的角加速度敏感的電機(jī)器件實(shí)現(xiàn)的，或者是用微電機(jī)傳感(microelectromechanical sensing(MEMS))加速度計實(shí)現(xiàn)的。例如，在輪胎內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個移位開關(guān)(motion switch)，其依賴于車輪的角加速運(yùn)動，該角加速運(yùn)動將一個力學(xué)質(zhì)量壓向觸點(diǎn)。迄今為止，這樣的器件的問題都與下述事實(shí)有關(guān)由于反復(fù)的沖擊和振動，電連接會喪失可靠性。有的情況還要受到外殼的制造的影響，傳感器也添加了輪胎的成本。另外，電機(jī)開關(guān)(electro-mechanical switch)需要電能來操作，因?yàn)楫?dāng)其導(dǎo)通時，開關(guān)會引起電流。
某些移位開關(guān)可能具有含鐵的物質(zhì)團(tuán)，可以使用貼近車輪放置的強(qiáng)磁體使其運(yùn)動到閉合位置。這允許壓強(qiáng)傳感器進(jìn)行更為頻繁的發(fā)射，以進(jìn)行診斷。但是，使用磁體的診斷能力的水平，以及任何附加的診斷功能，比如低靈敏度低頻(LF)檢測器，都會增加系統(tǒng)電池的負(fù)擔(dān)。
間接的運(yùn)動檢測方法從車輛底盤向車輪模塊發(fā)射信號，告訴車輪模塊車輛何時在運(yùn)動中。這種方法之所以是間接的，是因?yàn)樵谳喬ケ旧韮?nèi)部的車輪模塊在任何情況下都不測量車速。信號或者可以是RF信號，或者可以是LF信號，但是RF的實(shí)現(xiàn)方式一般要使用更多的電能，因此成本更高。在LF間接系統(tǒng)中，在車輪艙內(nèi)設(shè)置LF振蕩器、驅(qū)動器和發(fā)射線圈。在車輪模塊上，有靈敏放大器來檢測在一個小的接收線圈中拾取的信號。為了在信號最大處獲得車輪旋轉(zhuǎn)的最大角度，發(fā)射和接收線圈的對準(zhǔn)是敏感的。另外，與LF檢測間接系統(tǒng)相關(guān)的成本也高，這是由于對于每一個車輪位置，在底盤上要設(shè)置額外的電路，但是可以對每一個單獨(dú)的車輪獲得信息。


從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)說明中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易明了本發(fā)明的上述以及其它具體的目的和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有電源管理的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)的框圖；圖2是與圖1的系統(tǒng)的運(yùn)動檢測相關(guān)的操作策略的表格；圖3是圖1的系統(tǒng)中的運(yùn)動檢測方法；圖4是使用移動平均濾波的操作數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為通常具有車輛模塊11和在輪胎(未圖示)外部的接收器部分12的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)10。在車輛模塊11內(nèi)有電池13，電池連接到電源管理電路14的輸入。電池的正極輸出連接到電源管理電路14的輸入。電池的負(fù)極輸出連接到車輛模塊11內(nèi)的所有模塊的公共電源回路。為了便于說明，電池的負(fù)極端子被圖示為與車輪模塊11中的每一個部件一起被接地。電池的正極輸出由電源管理電路14控制，以單獨(dú)地對壓強(qiáng)傳感器16、溫度傳感器18、模擬接口20和射頻(RF)發(fā)射器24的輸入端供電。電池13的正輸出單獨(dú)地連接到處理控制器22的電源輸入。壓強(qiáng)傳感器16的輸入輸出連接到模擬接口20額第一信號輸入輸出。溫度傳感器18的輸入輸出連接到模擬接口20的第二信號輸入輸出。模擬接口20的第三輸入輸出連接到處理控制器22的一個輸入輸出。處理控制器22的一個輸入輸出連接到RF發(fā)射器24的一個輸入輸出。RF發(fā)射器24有用于發(fā)射由RF接收器26的天線接收的RF信號的天線。用作RF頻率的例子例如有300MHz到1GHz。RF接收器26的一個輸出連接到信息處理電路28的一個輸入。指示器29連接到信息處理電路28的一個輸出。
工作時，車輪模塊11被裝在車輛的輪胎內(nèi)。壓強(qiáng)傳感器16用來在通電時感測輪胎的壓強(qiáng)。在一種實(shí)現(xiàn)形式中，壓強(qiáng)傳感器16被實(shí)現(xiàn)為適合置于輪胎內(nèi)的微電機(jī)壓強(qiáng)傳感器。一種已知的合適的傳感器是用硅制造的，其中的物理感測機(jī)制或者是可變電阻，或者是可變電容。類似地，當(dāng)通電時，溫度傳感器18用來感測輪胎內(nèi)的氣體溫度。溫度的測量可以使用可變電容、可變電阻或者二極管電壓來實(shí)現(xiàn)。模擬接口20用來執(zhí)行壓強(qiáng)傳感器16和溫度傳感器18的輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換。另外，模擬接口20還執(zhí)行其它功能，比如向傳感器16和18提供時鐘同步和控制信號，提供參考電壓，以及執(zhí)行傳感器誤差以及與壓強(qiáng)和溫度的測量有關(guān)的非線性誤差的校正。處理器控制器22用來按照給定的時間間隔收集壓強(qiáng)和溫度測量值，然后將所述數(shù)據(jù)按照另一種時間間隔通過RF發(fā)射器24發(fā)送出去。為了管理車輛模塊11內(nèi)的電池13的電池功率，處理控制器22使用電源管理電路14選擇性地使電池13與車輪模塊11的其它部件斷開和連接。除了用作矩陣開關(guān)之外，電源管理電路14可以具有包含在其中的其它節(jié)能邏輯和功能，以實(shí)現(xiàn)各種低功耗模式和定時感測參數(shù)(timing sense parameter)。另外，處理控制器22包含邏輯電路或者在存儲器比如ROM(未圖示)中的軟件代碼，用于僅僅根據(jù)輪胎的壓強(qiáng)和溫度來識別輪胎何時處于運(yùn)動之中。響應(yīng)于對是否存在輪胎運(yùn)動的推斷，處理控制器22提供對所有電池功率消耗的控制，這是由傳感器16和18的測量速率以及RF發(fā)射器24的發(fā)射速率確定的。處理控制器22還監(jiān)視由壓力傳感器16指示的輪胎壓強(qiáng)水平，并在氣壓達(dá)到或者低于預(yù)定值時向RF發(fā)射器24提供低壓強(qiáng)警報信號。所述低壓強(qiáng)警報信號由RF接收器26接收，并由信息處理電路28處理，以向汽車用戶發(fā)出信號，指出輪胎壓強(qiáng)是否已下降到低于或者上升到高于預(yù)定值。當(dāng)信息處理電路28檢測到存在漏氣時(也就是壓強(qiáng)下降到低于預(yù)定閾值時)，就向指示器29發(fā)出可視的或者可聽的警報。信息處理電路28可以被實(shí)現(xiàn)為具有用于存儲軟件的可編程存儲器比如ROM的微控制器，或者被實(shí)現(xiàn)為具有用于實(shí)現(xiàn)這里所說明的方法的硬件邏輯的狀態(tài)機(jī)(state machine)。
輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)10使用運(yùn)動檢測的推論方法來確定是否存在運(yùn)動，而不是在輪胎內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個運(yùn)動檢測開關(guān)，從而節(jié)約了大量的電池功率。在車輪/輪胎組件中，有一種已知的現(xiàn)象，那就是，當(dāng)汽車運(yùn)動時，輪胎會升溫。這種現(xiàn)象是三個主要因素的結(jié)果折曲輪胎面和輪胎壁而做的功，從輪轂和剎車接收的熱量，以及從相鄰的汽車引擎和廢氣接收的熱量。有三個主要的冷卻因素從輪胎上急速流過的空氣，路面溫度，以及水和雨的存在。一般的輪胎只需在數(shù)公里的行駛之后，壓強(qiáng)和溫度的絕對值就會上升約百分之四到五。升溫過程相對來說是可預(yù)測的。但是，冷卻過程必較長，并且，由于由剎車和底盤傳遞到輪胎和車輪的熱量的緣故，壓強(qiáng)和溫度的下降速率可能有變化。
僅僅通過監(jiān)視輪胎壓強(qiáng)和溫度的變化，有可能推斷車輪的運(yùn)動。輪胎壓強(qiáng)的上升是輪胎開始運(yùn)動的一個指示，而輪胎壓強(qiáng)的下降是輪胎運(yùn)動正在停止的指示。但是，輪胎壓強(qiáng)的變化也可能是因?yàn)橄蜉喬コ錃夂?或輪胎在發(fā)生漏氣。但是，在輪胎充氣或者泄氣的情況下，氣體質(zhì)量也發(fā)生了變化。
根據(jù)理想氣體定律，在封閉氣體的質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積和溫度之間有一種直接的關(guān)系，如下式所示(P)(V)＝(n)(R)(T) 等式1其中，P是絕對壓強(qiáng)(Pa)，T是溫度(開式溫度)，V是氣腔容積(立方米)，n是氣體的摩爾數(shù)，R是通用氣體常數(shù)(8.3145J/mot°K)。
由于輪胎是固定的容積或者氣體質(zhì)量，該等式可以被改寫為
P/T＝(n)(R)/V＝(n)(k) 等式2其中k是常數(shù)。
因此，只要輪胎內(nèi)的氣體質(zhì)量沒有變化，壓強(qiáng)溫度比(P/T)應(yīng)當(dāng)保持恒定。這種關(guān)系可以被用來區(qū)分由于充氣或者泄氣而發(fā)生的輪胎壓強(qiáng)變化以及由于輪胎的升溫(運(yùn)動)或者冷卻(停泊)而導(dǎo)致的變化。
圖2所示為一個表格，圖解了如何從輪胎在運(yùn)動時的自然熱動力加熱(natural thermodynamic heating)(從而導(dǎo)致輪胎壓強(qiáng)和輪胎溫度的變化)推斷輪胎的運(yùn)動。換句話說，不檢測運(yùn)動本身，而是由處理控制器22使用壓強(qiáng)和溫度變化來判斷是否發(fā)生了輪胎的運(yùn)動或者輪胎運(yùn)動是否已經(jīng)停止。在圖示的形式中，只需要知道輪胎氣體壓強(qiáng)和輪胎氣體溫度。假設(shè)最近的氣體壓強(qiáng)讀數(shù)小于前一個氣體壓強(qiáng)讀數(shù)。該下降會導(dǎo)致壓強(qiáng)溫度比(P/T比)或者下降或者保持恒定。壓強(qiáng)溫度比不可能上升，因?yàn)楦鶕?jù)理想氣體定律，這不是有效的狀態(tài)。如果壓強(qiáng)溫度比響應(yīng)于氣體壓強(qiáng)的下降而下降，則輪胎中氣體的質(zhì)量在下降，輪胎狀態(tài)是泄氣狀態(tài)，處理控制器22實(shí)現(xiàn)較短的測量和RF發(fā)射間隔。如果壓強(qiáng)溫度比在壓強(qiáng)讀數(shù)下降時保持恒定，則輪胎狀態(tài)是在冷卻條件下，因?yàn)檩喬怏w溫度在成比例地下降。認(rèn)定車輛在停泊中，處理控制器22實(shí)現(xiàn)較長的測量和RF發(fā)射間隔。在壓強(qiáng)溫度比上升的無效情形下，處理控制器22實(shí)現(xiàn)默認(rèn)的條件，強(qiáng)制進(jìn)行較短的測量和RF發(fā)射間隔，以收集新的信息以判斷是什么原因?qū)е職怏w壓強(qiáng)下降而壓強(qiáng)溫度比上升。
假設(shè)最近的輪胎氣體壓強(qiáng)讀數(shù)相對于前一次輪胎氣體壓強(qiáng)讀數(shù)保持恒定。恒定的氣體壓強(qiáng)讀數(shù)會導(dǎo)致壓強(qiáng)溫度比保持恒定，因?yàn)楦鶕?jù)理想氣體定律，該比不可能上升或者下降。如果壓強(qiáng)溫度比保持恒定，則認(rèn)定輪胎處于穩(wěn)態(tài)條件，保持當(dāng)前的測量和發(fā)射間隔。在無效狀態(tài)下，也保持當(dāng)前的測量和發(fā)射間隔。
假設(shè)最近的氣體壓強(qiáng)讀數(shù)相對于前一次輪胎氣體壓強(qiáng)讀數(shù)上升。該上升導(dǎo)致壓強(qiáng)溫度比上升或者保持恒定。壓強(qiáng)溫度比不可能下降，因?yàn)楦鶕?jù)理想氣體定律，這不是一種有效的狀態(tài)。如果壓強(qiáng)溫度比上升，則氣體質(zhì)量在增加，輪胎正在充氣，處理控制器22實(shí)現(xiàn)較短的測量和RF發(fā)射間隔。如果在壓強(qiáng)讀數(shù)上升時壓強(qiáng)溫度比保持恒定，則輪胎狀態(tài)處于升溫條件，因?yàn)檩喬怏w溫度正在成比例上升。因?yàn)闅怏w質(zhì)量是恒定的，認(rèn)定車輛處于運(yùn)動中，處理控制器22實(shí)現(xiàn)較短的測量和RF發(fā)射間隔。在壓強(qiáng)溫度比下降的無效狀態(tài)下，處理控制器22實(shí)現(xiàn)默認(rèn)的條件，強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)較短的測量和RF發(fā)射間隔，以收集新的信息以判斷是什么因素導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)上升而壓強(qiáng)溫度比下降。上述無效條件在車輛模塊11的實(shí)際設(shè)計中可能出現(xiàn)，這是由于壓強(qiáng)傳感器16和溫度傳感器18對輪胎溫度的快速變化的時間響應(yīng)的差異造成的。
總的來說，該操作產(chǎn)生所關(guān)心的條件，在這些條件下車輪模塊11應(yīng)當(dāng)在更慢或者更頻繁的測量和發(fā)射之間轉(zhuǎn)換。這些條件可以簡化為下列標(biāo)準(zhǔn)(1)如果壓強(qiáng)上升，在按照較短的間隔開始測量和發(fā)射；(2)如果壓強(qiáng)下降且壓強(qiáng)溫度比不恒定，則按照較短的間隔開始測量和發(fā)射；(3)如果壓強(qiáng)下降且壓強(qiáng)溫度比恒定，則按照較長的間隔開始測量和發(fā)射；(4)如果壓強(qiáng)恒定，則保持當(dāng)前的測量和發(fā)射間隔，直到上述三種情況之一發(fā)生；以及(5)如果通過比較壓強(qiáng)讀數(shù)的短期平均值與壓強(qiáng)讀數(shù)的更長期的平均值能夠確定比預(yù)期更快的壓強(qiáng)下降，則按照較短的間隔開始測量和發(fā)射。
其它標(biāo)準(zhǔn)因素是要定義壓強(qiáng)發(fā)生變化的時間間隔。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，運(yùn)動導(dǎo)致的輪胎升溫的特征是，在大約5分鐘的時間內(nèi)壓強(qiáng)升高10-20kPa，而不管車輛的速度分布如何。由于車輛停泊而導(dǎo)致的輪胎冷卻會在大約45分鐘內(nèi)使壓強(qiáng)下降10-20kPa。
在運(yùn)動階段，壓強(qiáng)測量相當(dāng)頻繁，接收器部分12能夠通知壓強(qiáng)的任何突然的變化。但是，在車輛停泊狀態(tài)下，壓強(qiáng)的突然變化可能在一定時間內(nèi)不被報告。如果車輛真的是在停泊中，這就不要緊。但是，如果不正確地指示了停泊狀態(tài)而車輛實(shí)際上是在運(yùn)動中，就會產(chǎn)生問題。這樣的情況可能在這樣的情形下發(fā)生在行駛時，輪胎會因?yàn)檐囕v進(jìn)入浸水的路面或者遭遇雨雪而被冷卻。還希望使系統(tǒng)10更迅速地進(jìn)行發(fā)射，以在車輛停泊下來一段時間、輪胎已被充氣后重置此前的充氣不足警報。因此，在停泊或者運(yùn)動模式下最長的測量間隔需要小于三十秒，以便捕獲由于在更短的時間內(nèi)發(fā)生的充氣或者泄氣而導(dǎo)致的突然變化。
圖3所示為一個流程圖，圖解了不使用內(nèi)部電機(jī)開關(guān)或者不用從外部設(shè)備發(fā)出信號的氣胎的熱力學(xué)運(yùn)動檢測方法。這里所描述的運(yùn)動檢測方法允許系統(tǒng)10及時地檢測充氣不足的輪胎，因?yàn)楫?dāng)氣體壓強(qiáng)相對于長期平均讀數(shù)的變化超過20kPa時，能夠執(zhí)行運(yùn)動檢測?？梢杂脗鹘y(tǒng)的移動平均(RA)濾波器來完成所述檢測，移動平均濾波將最新的讀數(shù)添加到所有在前讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)上Pk+1＝〔(N-1)(Pk-1)+Pk〕/N等式3其中，Pk-1為在先平均值，Pk為當(dāng)前壓強(qiáng)讀數(shù)，Pk+1為新平均值，N為移動平均權(quán)重。
一般，移動平均濾波器具有等于采樣之間的間隔的N倍的時間常數(shù)。例如，對于N等于8的值和三十秒的采樣時間，時間常數(shù)為240秒。使用兩個移動平均濾波器，使用N等于8的值可以濾除壓強(qiáng)的短期變化，使用N等于128的值可以濾除長期變化。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它的方法來推斷運(yùn)動情況。可以使用任何使用長時段測量或者短時段測量來推斷運(yùn)動情況的時變方法。這樣的時變方法例如可以使用不同的求平均技術(shù)或者計算時間讀數(shù)之間的差別。
輪胎/氣體系統(tǒng)的行為就好似一個RC網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)閴簭?qiáng)響應(yīng)于泄氣的下降是近乎指數(shù)的下降。就像電流流出電容器與電容器電壓的下降之間的關(guān)聯(lián)，輪胎的氣流速率與輪胎內(nèi)壓差的下降有關(guān)。因此，任何給定的泄漏都可以視為具有帶特征時間常數(shù)的簡單指數(shù)響應(yīng)P＝(P0)e(-t)/TC等式4
其中，P是當(dāng)前壓強(qiáng)值；P0是初始壓強(qiáng)；t是過去的時間；TC是時間常數(shù)。
時間常數(shù)(TC)是指數(shù)等于1、壓強(qiáng)值從初始值下降到63.2％時的時間值。
如圖3所示，在開始步驟30之后，在步驟32讀輪胎氣體壓強(qiáng)。在步驟34，讀輪胎氣體溫度。使用所述信息，在步驟36計算壓強(qiáng)溫度比(P/T比)。使用在前的P/T讀數(shù)，在步驟38計算P/T比長期變化曲線，這將在后面說明。在步驟40，計算濾波后的變化曲線(這將在下面說明)。在步驟42，計算長期變化曲線(這將在下面說明)。在隨后的判定步驟46，判斷濾波后的變化曲線的值是否大于長期變化曲線。如果判斷是否定的，則在步驟48判斷濾波后的變化曲線是否小于長期變化曲線。如果判斷是否定的，則過程在步驟32重新開始，通過在較長或者較短的測量速率控制時間(measurement rate time)屆滿之后，在處理控制器22的控制之下讀取壓強(qiáng)和溫度，從而重復(fù)上述方法。如果步驟48的判斷是肯定的，則在判斷步驟50判斷壓強(qiáng)溫度比是否小于P/T長期變化曲線。如果判斷是否定的，則在步驟52判定輪胎在冷卻中，因此車輛已經(jīng)停下。在步驟52之后，在步驟54調(diào)低測量和發(fā)射速率。如果在步驟50的判斷是肯定的，則在步驟56判定存在漏氣。在步驟56之后，在步驟58提高測量和發(fā)射速率。響應(yīng)于步驟54或者58，執(zhí)行一個可選的步驟66。在步驟66，修正長期變化曲線的值，使之等于濾波后的變化曲線的當(dāng)前值。如果實(shí)現(xiàn)這種修正的話，對于判斷步驟46和48，會提供更為靈敏的分辨率。步驟66之后是返回到步驟32的開始，在較長或者較短的測量速率控制時間(measure rate time)屆滿之后在處理控制器22的控制之下讀取壓強(qiáng)和溫度，來重復(fù)所述方法。如果步驟46的判斷是肯定的，則在判斷步驟60判斷P/T比是否大于P/T長期變化曲線。如果步驟60的判斷是肯定的，則在步驟64判定向輪胎充了氣，該判斷之后，是在步驟58升高測量和發(fā)射速率。如果步驟60的判斷是否定的，則在步驟62判定輪胎在升溫，車輛在運(yùn)動中。步驟62之后是在步驟58升高測量和發(fā)射速率。
為了更好地理解步驟40的濾波后的變化曲線和步驟42的長期變化曲線，可以參見圖4。圖4的曲線是壓強(qiáng)70的初始讀數(shù)相對于時間從百分之百到百分之零的變化曲線。僅僅為了這里說明的目的，假設(shè)所檢測到的輪胎壓強(qiáng)如圖所示隨著時間衰減。移動濾波(runningfilter)通過下述方式計算長期變化曲線72使用等式3的小N值移動平均濾波濾除壓強(qiáng)相對于時間的短期變化，使用大N值的移動平均濾波來保持相對于時間的長期值。濾波后的變化曲線74表示壓強(qiáng)的被濾除了噪聲的短期變化，長期變化曲線72表示用于壓強(qiáng)變化分析的基準(zhǔn)壓強(qiáng)。這樣，不需要針對各種輪胎型號和推薦充氣水平將具體壓強(qiáng)水平編程到或者保持在車輪模塊11中。在圖4的圖解中，兩個曲線之間的差隨著時間而增加，如“長期”“濾波后”曲線76所示。在圖4的例子中，可以建立一個閾值80，判斷步驟46和判斷步驟48使用該閾值。閾值百分?jǐn)?shù)或者閾值量可以是任何較小的值，比如百分之十、百分之十五、百分之二十等。類似地，P/T比的當(dāng)前值會具有一種被平均的效果，因?yàn)樗褂脡簭?qiáng)濾波后的曲線數(shù)據(jù)，并可以具有使用另一種大N值移動平均濾波的長期變化曲線。判斷步驟50使用檢測到的壓強(qiáng)和溫度以及得到的比和長期變化曲線72來判斷是否存在漏氣或者車輛是不是只是在冷卻，該判斷將決定電壓管理電路14是提高還是降低測量速率(也就是，車輪模塊11是進(jìn)入低功率電池模式，還是進(jìn)入正常功率電池模式)。
可以通過改變用在濾波后的變化曲線74和長期變化曲線72中的變量N的值，以及改變所述兩個曲線之間的用來進(jìn)行判斷的差的閾值80，可以調(diào)節(jié)對運(yùn)動的檢測的靈敏度。
因此，可以不使用運(yùn)動檢測開關(guān)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動檢測。另外，移動平均濾波器使用現(xiàn)有的讀數(shù)，而不增加可能要消耗電能的額外的數(shù)據(jù)測量。盡管通過在車輛運(yùn)動的情況和停泊的情況之間改變測量和發(fā)射間隔從而解決電池的電能，但是，并沒有因?yàn)楸匦铻檫\(yùn)動檢測裝置供電而消耗電池電能。
這里所說明的這種運(yùn)動推斷檢測方法的另一個好處是，識別充氣不足的輪胎是備用輪胎，還是安裝在車輛對象上的上路輪胎。在一個上路輪胎變得充氣不足并換上了備用輪胎的情況下，如果運(yùn)動檢測不是被用作與輪胎檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的一部分，那么，即使該充氣不足的輪胎被收藏在車內(nèi)，該充氣不足的輪胎可能會繼續(xù)使得警報裝置被信息處理電路28激活。許多系統(tǒng)使用針對駕駛者的單個報警燈，因此，報警條件會一直存在，直到對該備用輪胎進(jìn)行保養(yǎng)維修。但是，使用存在于輪胎檢測系統(tǒng)10中的運(yùn)動檢測能力，除了其它數(shù)據(jù)之外，車輪模塊11還能夠發(fā)送信息，表明車輪模塊11已經(jīng)使用標(biāo)記位判定其是否在運(yùn)動中。信息處理電路28能夠使用該標(biāo)記位來根據(jù)存在漏氣的輪胎判斷沒有運(yùn)動，禁用報警條件。因?yàn)槟軌蚴褂眠@里所說明的方法檢測出沒有運(yùn)動，可以區(qū)分有問題的備用輪胎和正在車上上路使用的有問題的輪胎。
從上面可以清楚地了解，提供了一種輪胎檢測系統(tǒng)，其通過進(jìn)行運(yùn)動推斷檢測來進(jìn)行電源管理，以通過改變操作間隔來降低電池消耗。所述運(yùn)動推斷方法是基于壓強(qiáng)隨運(yùn)動而上升，擴(kuò)展測量間隔，以及使用移動平均漏氣檢測方法來在需要時用信號通知更快的測量間隔。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，對于這里的用于說明目的的實(shí)施例來說，各種變化和修改都是顯而易見的。
例如，可以由RF發(fā)射器發(fā)射一個獨(dú)特的輪胎標(biāo)識符，以便每一個輪胎位置可以具有一個顯示結(jié)果，取決于所需的壽命和輪胎壓強(qiáng)傳感器的特點(diǎn)，可以使用不同類型的電池。所述處理控制器22可以用狀態(tài)機(jī)、微控制器、邏輯電路或者它們的組合來實(shí)現(xiàn)。處理控制器22可以受RF或者程序控制，從而使得直到接收到預(yù)定的信號或者命令指令時才開始輪胎壓強(qiáng)的監(jiān)視。在輪胎內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)車輪模塊11的各種物理實(shí)現(xiàn)方式和放置方式。車輪模塊11可以被實(shí)現(xiàn)在用于任何類型的車輛的氣胎中，這里，屬于“氣體”可以是任何類型的氣體或者氣體成份。在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的前提下，這樣的修改和變化都應(yīng)被包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由對所附權(quán)利要求的合理解釋加以確定。
上面針對具體實(shí)施例描述了對問題的解決方案及其優(yōu)點(diǎn)。但是，所述優(yōu)點(diǎn)、對問題的解決以及任何可能導(dǎo)致任何優(yōu)點(diǎn)或者解決方案，或者使這種優(yōu)點(diǎn)和解決方案更為顯著的因素，都不應(yīng)視為任何或者所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的或者基本的特征或者因素。這里所使用的術(shù)語“包括”及其任何變化的形式，所要表達(dá)的意思是“非排他性的包括”。這樣，包括一組元素的工藝、方法、制品或者設(shè)備不是只包括這些元素，而是還可以包括沒有明確列出的，或者這樣的工藝、方法、制品或者設(shè)備固有的其它元素。這里所用的術(shù)語“一個”，是指一個或者多于一個。這里所用的術(shù)語“多個”，是指兩個或者多于兩個。術(shù)語“另一個”是指至少一個或者更多個“第二個”。術(shù)語“包括”和/或“具有”是指開放性的“包括”。術(shù)語“連接”不一定是指“直接連接”，也不一定是指“機(jī)械連接”。
權(quán)利要求
1.在輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)中，用于指示輪胎中的氣體壓強(qiáng)何時低于預(yù)定量的電源管理方法，包括使用壓強(qiáng)傳感器檢測所述氣體壓強(qiáng)；使用溫度傳感器檢測氣體溫度；判斷所述氣體壓強(qiáng)相對于時間是否在上升或者下降；判斷氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比相對于時間是否在上升、下降或者保持恒定，以推斷輪胎的運(yùn)動，輪胎運(yùn)動的確定不需要直接檢測輪胎的加速度或者運(yùn)動；以及按照比輪胎不運(yùn)動時更長的測量間隔執(zhí)行氣體壓強(qiáng)的檢測和氣體溫度的檢測，以在輪胎不運(yùn)動時節(jié)約輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)的電能。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括；當(dāng)氣體壓強(qiáng)隨時間升高，并且氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比基本上保持恒定時，推斷輪胎在運(yùn)動中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)氣體壓強(qiáng)隨時間下降，并且氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比相對于時間基本上保持恒定時，推斷輪胎未運(yùn)動；并且按照比輪胎運(yùn)動時更長的測量間隔執(zhí)行氣體壓強(qiáng)的檢測和氣體溫度的檢測，以節(jié)約電能。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)輪胎壓強(qiáng)的變化的長期平均值與使用一個或者多個移動平均濾波器獲得的輪胎壓強(qiáng)的變化的濾波后的平均值的比較，修改所述測量間隔的持續(xù)時間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括用計算機(jī)可執(zhí)行的指令來實(shí)現(xiàn)所述一個或者多個移動平均濾波器。
6.一種輪胎中的輪胎氣體壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，包括用于為該輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)供電的電池；用于檢測該輪胎中的氣體壓強(qiáng)的壓強(qiáng)傳感器；用于檢測該輪胎中的氣體溫度的溫度傳感器；控制電路，用于判斷所述氣體壓強(qiáng)相對于時間是否在上升或者下降，并判斷氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比相對于時間是否在上升、下降或者保持恒定，以推斷輪胎的運(yùn)動，輪胎運(yùn)動的確定不需要直接檢測輪胎的加速度或者運(yùn)動；以及連接到所述電池、壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器的電源管理電路，用于按照測量間隔選擇性地為所述壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器供電，所述測量間隔在所述控制電路推斷輪胎在運(yùn)動時比推斷輪胎不運(yùn)動時更短。
7.如權(quán)利要求6所述的輪胎氣體壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，其中，當(dāng)氣體壓強(qiáng)隨時間升高，并且氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比相對于時間基本上保持恒定時，所述控制電路推斷輪胎在運(yùn)動中。
8.如權(quán)利要求6所述的輪胎氣體壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，其中，當(dāng)氣體壓強(qiáng)隨時間下降，并且氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比基本上保持恒定時，所述控制電路判定輪胎未運(yùn)動，并且所述電源管理電路按照比輪胎運(yùn)動時時間更長的測量間隔對氣體壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器供電，以節(jié)約電能。
9.如權(quán)利要求6所述的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，其中，根據(jù)輪胎壓強(qiáng)的變化的長期平均值與使用一個或者多個移動平均濾波器獲得的輪胎壓強(qiáng)變化的濾波后的平均值的比較，所述控制電路控制所述電源管理電路修改所述測量間隔的供電持續(xù)時間。
10.如權(quán)利要求9所述的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述控制電路還包括處理器，該處理器具有存儲器，存儲器用于存儲實(shí)現(xiàn)所述一個或者多個移動平均濾波器的軟件代碼。
11.如權(quán)利要求9所述的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述控制電路還包括狀態(tài)機(jī)，該狀態(tài)機(jī)具有用于實(shí)現(xiàn)所述一個或者多個移動平均濾波器的邏輯代碼。
12.如權(quán)利要求6所述的輪胎壓強(qiáng)監(jiān)視系統(tǒng)，還包括連接到所述控制電路的發(fā)射器，用于發(fā)射所述控制電路在檢測到低輪胎壓強(qiáng)時提供的報警信號；位于所述輪胎外部，用于接收所述報警信號的接收器；連接到所述接收器，位于所述輪胎外部的處理電路，該處理電路緩存所述報警信號；以及連接到所述處理電路的顯示器，用于對報警信號的激活提供可視或者可聽的指示。
全文摘要
一種系統(tǒng)(10)和方法，用于管理車輪模塊(11)中的電池(13)的電能，用于指示輪胎中的氣體壓強(qiáng)何時降到推薦值以下。使用壓強(qiáng)傳感器(16)檢測所述氣體壓強(qiáng)；使用溫度傳感器(18)檢測氣體溫度；判斷所述氣體壓強(qiáng)相對于時間是否在上升或者下降。根據(jù)氣體壓強(qiáng)和氣體溫度的比相對于時間是否在上升、下降或者保持恒定，來推斷輪胎的運(yùn)動，而不需要直接檢測輪胎的加速度或者運(yùn)動。電源管理電路(14)按照比輪胎不運(yùn)動時時間更長的測量間隔控制電池電能以執(zhí)行氣體壓強(qiáng)的檢測和氣體溫度的檢測。
文檔編號B60C23/04GK1688454SQ03824279
公開日2005年10月26日 申請日期2003年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者馬克·L·肖 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司