在轮胎气压监测系统中确定可标识的轮胎位置的方法和设备.pdf

一种标识轮胎位置的方法包括以不同的功率电平发送低频信号和接收射频标识信号的步骤。根据用于两个轮胎发送器的低频功率电平确定轮胎标识和位置。接收来自两个不同的轮胎发送器的射频信号，并根据射频信号强度确定轮胎标识和位置。

1.  一种标识轮胎位置的方法，包括下列步骤：
以不同的功率电平发送低频信号，并接收射频标识信号；
根据用于两个轮胎发送器的低频功率电平确定轮胎标识和位置；以及
接收来自两个不同的轮胎发送器的射频信号，并根据射频信号的强度确定轮胎标识和位置。

2.  一种在车辆的轮胎气压监测系统中标识轮胎发送器位置的方法，包括下列步骤：
邻近第一轮胎位置发送低功率的第一低频信号；
监测从所述第一轮胎位置发送的标识返回信号；
存储所监测到的来自所述第一轮胎位置的标识返回信号；
邻近第一轮胎位置发送较高功率的第二低频信号；
监测从第二轮胎位置发送的标识返回信号；
存储所监测到的来自所述第二轮胎位置的标识返回信号；
从第一轮胎位置监测从第三和第四轮胎位置周期性发送的标识信号；以及
确定从第一轮胎位置监测到的从第三和第四轮胎位置周期性发送的标识信号的信号强度，并根据信号强度确定所关联的轮胎位置与第三和第四轮胎位置的信号标识。

3.  权利要求2的方法，其中所述监测从所述第一轮胎位置发送的标识返回信号的步骤包括监测射频信号。

4.  权利要求2的方法，还包括感测每个轮胎的轮胎气压信息并发送所关联的气压信息和该轮胎所关联的标识信号的步骤，以及还包括显示轮胎气压信息的步骤。

5.  一种用于标识轮胎位置的设备，包括：
用来以不同的功率电平发送低频信号的发送器；
用来接收射频标识信号的接收器；以及
控制器，用来根据响应于低频功率电平信号而接收的无线电信号确定轮胎标识和位置，并根据射频信号的强度确定轮胎标识和位置。

6.  权利要求5的设备，其中所述发送器和接收器处在一个集成电路上。

7.  权利要求6的设备，其中所述集成电路安装在一个轮胎位置处。

8.  一种用于车辆的轮胎气压监测系统，包括：
邻近第一轮胎位置安装的低功率发送器，用来发送功率可调整的低频信号；
用来监测从轮胎位置发送的标识信号的监测器；
用来存储所监测到的来自所述轮胎位置的标识信号的存储器；
用来确定监测到的从所述轮胎位置发送的标识信号的信号强度的电路；以及
用来响应于信号返回和从所述轮胎位置发送的标识信号的信号强度而将轮胎位置关联的控制器。

在轮胎气压监测系统中确定可标识的轮胎位置的方法和设备
相关申请
本申请要求2006年5月17日提交的美国临时专利申请第60/800,980号的优先权，该申请的主题通过引用被包含于此。
技术领域
本发明针对轮胎气压监测系统，具体地针对用于将每个基于轮胎的监测设备与车辆上的轮胎位置相关联的方法和设备。
背景技术
已知，轮胎气压监测系统在每个轮胎内都有一个基于所关联轮胎的气压传感器和发送器。轮胎内的基于轮胎的传感器感测它所关联的轮胎的气压和将感测到的气压信息发送给安装在车辆上的接收器。车辆上接收器与显示器连接，在出现轮胎充气不足的情况时，显示器就向车辆操作员显示警告。
每个轮胎内的基于轮胎的发送器各有一个唯一标识码，作为轮胎传输信号的一部分发送。基于车辆的接收器可以用标识码和轮胎所关联的轮胎位置编程，以便适当地关联和显示轮胎状况不合适的信息。
发明内容
按照本发明的一个实施例，一种标识轮胎位置的方法包括以不同的功率电平发送低频信号和接收射频标识信号的步骤。根据用于两个轮胎发送器的低频功率电平确定轮胎标识和位置。接收来自两个不同的轮胎发送器的射频信号和根据射频信号强度确定轮胎标识和位置。
按照本发明另一个实施例，提供了一种在车辆轮胎气压监测系统中标识发送器位置的方法，这种方法包括下列步骤：邻近第一轮胎位置发送低功率的第一低频信号；监测从所述第一轮胎位置发送的标识返回信号，存储所监测到的来自所述轮胎位置的标识返回信号，以及邻近第一轮胎位置发送较高功率的第二低频信号。这种方法还包括下列步骤：监测从第二轮胎位置发送的标识返回信号；存储所监测到的来自所述第二轮胎位置的标识返回信号；从第一轮胎位置监测从第三和第四轮胎位置周期性发送的标识信号；以及确定从第一轮胎位置监测到的从第三和第四轮胎位置周期性发送的标识信号的信号强度和根据信号强度确定所关联的轮胎位置和第三和第四轮胎位置的信号标识。
按照本发明的另一个实施例，提供一种标识轮胎位置的设备，包括用来以不同的功率电平发送低频信号的发送器。接收器接收射频标识信号。控制器根据所接收的响应低频功率电平信号的射频信号确定轮胎标识和位置和根据射频信号的强度确定轮胎标识和位置。发送器和接收器可以在处于一个轮胎位置的单个集成电路上。
按照本发明的又一个实施例，提供一种用于车辆的轮胎气压监测系统，包括邻近第一轮胎位置安装的低功率发送器，用来发送功率可调整的低频信号。监测器监测从各个轮胎位置发送的标识信号，存储器存储所监测到的来自所述轮胎位置的标识信号。系统还包括用来确定监测到的从一些轮胎位置发送的标识信号的信号强度的电路，以及根据返回信号将轮胎位置与从这些轮胎位置发送的标识信号的信号强度关联的控制器。
附图说明
本发明所属技术领域内的人员从以下结合附图所作的说明中可以清楚地看到本发明的上述及其他一些特征和优点，在附图中：
图1为包括本发明的一个实施例的车辆的示意框图；
图2为包括本发明的另一个实施例的车辆的示意框图；
图3为图2所示的本发明的一部分的示意框图，更详细地示出了LF启动器和基于车辆的接收器；以及
图4为包括本发明的又一个实施例的车辆的示意框图。
具体实施方式
参见图1，按照本发明的一个实施例，车辆10包括前左(FL)轮胎12、前右(FR)轮胎14、后左(RL)轮胎16和后右(RR)轮胎18，分别处在车辆的轮胎隅角位置FL、FR、RL和RR。单个低频(“LF”)启动器线圈20安置在车辆的轮舱中的一个轮舱内，例如右后轮胎后方的右后轮舱内，如图1所示。LF启动器20定位成使得从LF启动器20到两个轮胎位置的距离有显著不同。按照一个实施例，LF启动器线圈20对准成与车辆10的连接两个后轮16、18的后轮轴24平行。
轮胎12、14、16和18各包括一个安装在轮胎内的所关联的轮胎状况传感器，分别为传感器22、24、26、28，用来感测各自所关联的轮胎的状况，诸如气压、温度之类。轮胎12、14、16和18各还包括一个安装在轮胎内的所关联的低频(“LF”)接收器和射频(“RF”)发送器(“LFR/RFT”)，分别为LFR/RFT32、34、36、38，与各自所关联的传感器22、24、26和28连接。这些LFR/RFT电路都适合响应接收到的LF启动信号，发送具有至少所关联的轮胎的唯一标识信息码和有关轮胎的任何其他所需信息，诸如所关联的传感器感测到的所测气压和/或温度。
基于车辆的接收器(“VBR”)50安装在车辆10内，靠近前轮胎FL或FR，与LF启动器20分开。RF接收器50适合接收轮胎发送器32、34、36和38所产生的RF信号，它包括称为接收信号强度指示(“RSSI”)电路的电路，用来确定所接收的RF信号的强度。
配置有一个电子控制单元(“ECU”)60，可控地连接到LF启动器线圈20上，用来控制LF启动信号的传输。ECU不仅控制LF启动信号的定时，而且还控制信号强度。信号强度通过幅度控制或频率控制予以控制。
ECU 60还与基于车辆的接收器50连接，接收来自RF发送器32、34、36、38的具有轮胎标识码和诸如所感测的轮胎气压和温度之类的传感器信息的信号。ECU 60与显示器66连接，以向车辆操作员显示所感测到的轮胎状况越出规格的任何警告状况。本领域的技术人员可以理解，也可以显示连续的感测数据。
为了显示每个轮胎的状况数据，无论是警告还是连续数据，ECU60必须知道每个轮胎位置处与每个轮胎内的每个轮胎气压监测系统关联的轮胎标识码。为了得知每个轮胎位置处与轮胎内的轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)关联的标识码，使用了组合LF和RF加RSSI技术。
应该理解，启动器线圈20的轴可以与图1中所示的不同，以使不同的一对安装在轮胎内的传感器可以响应。按照轴取向如图所示的这个实施例，LF启动器20由ECU 60控制，以提供一个低功率输出LF信号，其场强足以使右后轮胎18内的LF接收器接收到这个信号。接收到LF信号，LFR/RFT电路38就用包括与轮胎关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由接收器50接收后，由ECU 60处理，以核实该“ID”码是否适用于本车辆10。由于ECU知道刚才启动了轮胎18和该码对于本车辆10有效，因此它刚才接收到的码是与轮胎18相应的ID码。于是，将码关联情况存储在存储器内，供以后使用。
然后，ECU通过LF线圈20用较强的第二LF信号进行询问，第二LF信号设计成具有足够的信号强度，使轮胎16内的LF接收器足以接收到第二LF信号。可以通过幅度或频率增大信号强度。接收到LF询问信号，LFR/RFT电路36就用包括这个轮胎所关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由接收器50接收后，由ECU 60以类似的方式处理，检验有效性。ECU将接收到两个响应这次启动的ID信号，一个来自轮胎18，一个来自轮胎16。由于ECU知道来自轮胎18的ID，因此它可以排除这个ID，从而知道另一个ID与轮胎16的ID相应。于是，将这个码的关联情况存储在用于轮胎16的存储器内，供以后使用。
在车辆10正常运行期间，轮胎12和14内的轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)将周期性地发送具有它们所关联的唯一ID码和感测到的轮胎状况信息的RF信号。基于车辆的接收器50接收每个这样发送的RF信号，用它的RSSI电路确定哪个RF信号较强。然后，ECU 60将较强的RF信号与所发送的ID码关联，将它与所关联的轮胎位置一起存储起来。如果接收器50最靠近轮胎12，最靠近的轮胎的码就与轮胎12相应，而另一个码与轮胎14相应。在轮胎12和14的位置关联中不用从两个所启动的轮胎16和18接收到的信号的强度。
系统设计要求系统有足够的容限，以允许RF衰减从而是所得到的RSSI有所改变。这样的衰减可能是由于组件改变引起的，但主要是由于轮胎旋转效应、车辆修改(诸如使用不同的轮胎结构之类)、天气和其他RF干扰状况引起的。这些衰减变化可能超过RSSI电路性能的范围。车载接收器需要优化接收电路和RSSI范围，以在要设置的两个轮胎传感器系统之间给出最大的接收信号之差。
可以用两种方法来优化RSSI之差。第一种方法是基于车辆的接收器按比例缩放RSSI，以允许测量否则会处在RSSI测量范围之外的值。为了使RSSI值在范围内从而可以测量差值，可以根据RSSI值低于还是高于RSSI范围分别增大或减小基于车辆的接收器的灵敏度。在位置确定后，可以将基于车辆的接收器50的灵敏度增大回最大值，以将RF链路的容限增大到能容忍由于轮胎转动和RF干扰使灵敏度降低的变化。
第二种优化RSSI之差的方法是使用包括诸如加速度计之类的速度传感器的车辆轮胎传感器。在轮胎达到预定的速度门限时，RF发送器RFT会进入一段受定时的时间，在这段时间内RF信号以较低的信号电平而以较高的传输速率发送。
参见图2和3，图中示出了本发明另一个实施例，车辆110包括前左轮胎112、前右轮胎114、后左轮胎116和后右轮胎118，分别处在车辆的轮胎隅角位置FL、FR、RL和RR。具有低频启动器(“LFI”)电路和基于车辆的接收器(“VBR”)电路的集成电路120安装在车辆的轮舱中的一个轮舱内，例如右后轮胎后方的右后轮舱内，如图2所示。LFI/VBR电路120定位成与每个车辆轮胎有不同的距离。按照这个实施例，LFI/VBR电路120具有一个内部LF线圈，对准成与车辆110的连接两个后轮116、118的后轮轴(未示出)平行。
轮胎112、114、116和118各包括一个安装在轮胎内的所关联的轮胎状况传感器，分别为传感器122、124、126、128，用来感测各自所关联的轮胎的状况，诸如气压、温度之类。轮胎112、114、116和118各还包括一个安装在轮胎内的所关联的低频(“LF”)接收器和射频(“RF”)发送器(“LFR/RFT”)，分别为LFR/RFT 132、134、136、138，与各自所关联的传感器122、124、126和128连接。这些LFR/RFT电路都适合响应接收到的LF启动信号，发送具有至少所关联的轮胎的唯一标识信息码和有关轮胎的任何其他所需信息，诸如所关联的传感器感测到的所测气压和/或温度。
集成电路120的基于车辆的接收器电路适合接收轮胎发送器132、134、136和138所产生的RF信号，它包括确定所接收的RF信号的强度的接收信号强度指示(“RSSI”)电路。
配置有一个电子控制单元(“ECU”)160，可控地连接到LFI/VBR电路120上，用来控制LF启动信号的传输和RF信号的接收。ECU不仅控制LF启动信号的定时，而且还控制信号强度。信号强度通过幅度控制或频率控制予以控制。
ECU 160还处理所接收的具有轮胎标识码和诸如感测到的轮胎气压和温度之类的传感器信息的RF信号。ECU 160与显示器166连接，以向车辆操作员显示感测到的轮胎状况越出规格的任何警告状况。本领域的技术人员可以理解，也可以显示连续的感测数据。
为了显示每个轮胎的状况数据，无论是警告还是连续数据，ECU160必须知道与每个轮胎内的每个轮胎气压监测系统关联的轮胎标识码。为了得知与轮胎内的每个轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)关联的标识码，使用了组合LF和RF加RSSI技术。
图3较详细地示出了集成电路120的低频启动器和基于车辆的接收器电路的功能。ECU 160控制具有通过驱动电路144接到LF天线142上的输出端的频率控制振荡器。如所提到的那样，LF天线按照这个实施例是与车辆的后轮轴对准的。ECU 160通过功率控制装置146控制驱动电路144的增益。LF启动信号或询问信号的功率通过幅度控制或频率控制予以控制。RF接收器电路150与RF天线152连接。RF接收器的输出端与RSSI电路连接。RSSI电路的输出端与ECU 160连接。
集成电路120的LF启动器电路部分由ECU 160控制成提供一个低功率输出的LF信号，其场强足以仅使右后轮胎118内的LF接收器能接收到这个信号。接收到LF启动信号，LFR/RFT电路138就用包括与这个轮胎关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由集成电路120的基于车辆的接收器电路部分接收后，由ECU 160处理。由于ECU知道它刚才启动了轮胎118，因此它刚才接收到的码是与轮胎118相应的ID码。于是，将这个码存储在它的内部存储器内，供以后使用。
然后，ECU 160通过集成电路120的LFI电路部分用个较强的第二LF信号进行询问，第二LF信号设计成具有足够的信号强度，使轮胎116内的LF接收器足以接收到这个第二LF信号。可以通过幅度或频率增大信号强度。接收到LF询问信号，LFR/RFT电路136就用包括这个轮胎所关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由集成电路120的基于车辆的接收器电路部分接收后，由ECU 160处理。ECU将接收到两个响应这次启动的ID信号，一个来自轮胎118，一个来自轮胎116。由于它知道来自轮胎118的ID，因此它可以排除这个ID，从而知道另一个ID与轮胎118的ID相应。于是，将这个码存储在它的用于轮胎的内部存储器内，供以后使用。
在车辆110正常运行期间，轮胎112和114内的轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)将周期性地发送具有它们所关联的唯一ID码和感测到的轮胎状况信息的RF信号。集成电路120的基于车辆的接收器电路120接收每个这样发送的RF信号，用它的RSSI电路确定哪个RF信号较强。然后，ECU 160将较强的RF信号与所发送的ID码关联，将它与所关联的轮胎位置一起存储起来。如果集成电路的基于车辆的接收器电路最靠近轮胎114，最靠近的轮胎的码就与轮胎114相应，而另一个码与轮胎112相应。
可以使用包括诸如加速度计之类的速度传感器的车辆轮胎传感器优化RSSI之差。在轮胎达到预定的速度门限时，RF发送器RFT会进入一段受定时的时间，在这段时间内RF信号以较低的信号电平而以较高的传输速率发送。
参见图4，图中示出了本发明又一个实施例，车辆210包括前左轮胎212、前右轮胎214、后左轮胎216和后右轮胎218，分别处在车辆的轮胎隅角位置FL、FR、RL和RR。具有低频启动器(“LFI”)电路和基于车辆的接收器(“VBR”)电路的集成电路220安装在车辆的轮舱中的一个轮舱内，例如右后轮胎后方的右后轮舱内，如图4所示。LFI/VBR电路220定位成与每个车辆轮胎有不同的距离。按照这个实施例，LFI/VBR电路220具有一个内部LF线圈，对准成与车辆210的连接两个后轮216、218的后轮轴(未示出)平行。
轮胎212、214、216和218各包括一个安装在轮胎内的所关联的轮胎状况传感器，分别为传感器222、224、226、228，用来感测各自所关联的轮胎的状况，诸如气压、温度之类。轮胎212、114、116和218各还包括一个安装在轮胎内的所关联的低频(“LF”)接收器和射频(“RF”)发送器(“LFR/RFT”)，分别为LFR/RFT 232、234、236、238，与各自所关联的传感器222、224、226和228连接。这些LFR/RFT电路都适合响应接收到的LF启动信号，发送具有至少所关联的轮胎的唯一标识信息码和有关轮胎的任何其他所需信息，诸如所关联的传感器感测到的所测气压和/或温度。
集成电路220的基于车辆的接收器电路适合接收轮胎发送器232、234、236和238所产生的RF信号，它包括确定所接收的RF信号的强度的接收信号强度指示(“RSSI”)电路。
配置有一个电子控制单元(“ECU”)260，可控地连接到LFI/VBR电路220上，用来控制LF启动信号的传输和RF信号的接收。ECU不仅控制LF启动信号的定时，而且还控制信号强度。信号强度通过幅度控制或频率控制予以控制。
ECU 260还处理所接收的具有轮胎标识码和诸如感测到的轮胎气压和温度之类的传感器信息的RF信号。ECU 260与显示器266连接，以向车辆操作员显示感测到的轮胎状况越出规格的任何警告状况。本领域的技术人员可以理解，也可以显示连续的感测数据。
为了显示每个轮胎的状况数据，无论是警告还是连续数据，ECU260必须知道与每个轮胎内的每个轮胎气压监测系统关联的轮胎标识码。为了得知与轮胎内的每个轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)关联的标识码，使用了组合LF和RF加RSSI的技术。
集成电路220的LF启动器电路部分由ECU 260控制成提供一个低功率输出的LF信号，其场强足以仅使右后轮胎218内的LF接收器能接收到这个信号。接收到LF启动信号，LFR/RFT电路238就用包括与这个轮胎关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由集成电路220的基于车辆的接收器电路部分接收后，由ECU 260处理。由于ECU知道它刚才启动了轮胎218，因此它刚才接收到的码是与轮胎218相应的ID码。于是，将这个码存储在它的内部存储器内，供以后使用。
然后，ECU 260通过集成电路220的LFI电路部分用较强的第二LF信号进行询问，第二LF信号设计成具有足够的信号强度，使轮胎216内的LF接收器足以接收到这个第二LF信号。可以通过幅度或频率增大信号强度。接收到LF询问信号，LFR/RFT电路236就用包括这个轮胎所关联的唯一标识(“ID”)码和可能还包括诸如轮胎气压信息和/或轮胎温度之类的附加信息的RF响应信号进行响应。这个RF响应信号由集成电路220的基于车辆的接收器电路部分接收后，由ECU 260处理。ECU将接收到两个响应这次启动的ID信号，一个来自轮胎218，一个来自轮胎216。由于ECU知道来自轮胎218的ID，因此它可以排除这个ID，从而知道另一个ID与轮胎218的ID相应。于是，将这个码存储在它的用于轮胎的内部存储器内，供以后使用。
在车辆210正常运行期间，轮胎212和214内的轮胎气压监测系统(传感器加LFR/RFT)将周期性地发送具有它们所关联的唯一ID码和感测到的轮胎状况信息的RF信号。集成电路220的基于车辆的接收器电路220接收每个这样发送的RF信号，用它的RSSI电路确定哪个RF信号较强。然后，ECU 260将较强的RF信号与所发送的ID码关联，将它与所关联的轮胎位置一起存储起来。如果集成电路的基于车辆的接收器电路最靠近轮胎214，最靠近的轮胎的码就与轮胎214相应，而另一个码与轮胎212相应。
在基于车辆的接收器220与前左轮胎212之间配置有一个RF阻塞(“RFB”)结构280，以便减小来自RF发送器232的RF发送信号的幅度，从而使得就基于车辆的接收器220电路的RSSI来看FL与FR轮胎之间的两个信号有较大的不同。
可以使用包括诸如加速度计之类的速度传感器的车辆轮胎传感器优化RSSI之差。在轮胎达到预定的速度门限时，RF发送器RFT会进入一段受定时的时间，在这段时间内RF信号以较低的电平而以较高的传输速率发送。
根据以上对本发明的说明，本领域的技术人员会发觉一些改善、更改和变型。期望所附权利要求书涵盖本技术领域内的所有这样的改善、更改和变型。