用于轮缘参数的自动检测的方法、装置和系统

摘要

公开和描述了车轮参数解析系统、装置和方法。车轮参数解析系统包括：车轮单元，其被配置成感测车轮中的径向加速度，所述车轮包括轮缘和轮胎，所述轮缘具有直径；以及传输器，其被配置成传输指示所感测到的径向加速度的传输信号，控制器，其被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数，以及接收器，其被配置成接收基于指示所感测到的径向加速度的传输信号的接收信号，所述接收器通信耦合到所述控制器。解析所述旋转参数包括基于所感测到的径向加速度和预定滚动参数来计算所述旋转参数。

权利要求

1.一种车轮参数解析系统，包括：

车轮单元，其被配置成感测车轮中的径向加速度，所述车轮包括轮缘，所述轮缘具有直径；以及控制器，其被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数，其中所述车轮包括轮胎，并且其中解析所述旋转参数包括基于所感测到的径向加速度和指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的预定滚动参数来计算所述旋转参数。

2.如权利要求1中所述的系统，其中所述计算包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。

3.如权利要求1中所述的系统，其中所述控制器还被配置成通过使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。

4.如权利要求1中所述的系统，还包括接收器，其被配置成接收基于指示所感测到的径向加速度的传输信号的接收信号，所述接收器通信耦合到所述控制器。

5.如权利要求1中所述的系统，其中所述车轮单元包括传输器，其被配置成传输指示所感测到的径向加速度的传输信号。

6.一种车轮参数解析装置，包括：

接收器，其被配置成接收基于指示车轮的所感测到的径向加速度的传输信号的接收信号，所述车轮包括轮缘，所述轮缘具有直径；以及控制器，其通信耦合到所述接收器并且被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数，其中所述车轮包括轮胎，并且其中解析所述旋转参数包括基于所感测到的径向加速度和指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的预定滚动参数来计算所述旋转参数。

7.如权利要求6中所述的装置，其中所述计算包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。

8.如权利要求6中所述的装置，其中所述控制器还被配置成通过使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。

9.如权利要求8中所述的装置，其中通过在表格中查找标称充气压强指示符来确定所述标称充气压强。

10.如权利要求9中所述的装置，其中所述表格包括旋转参数指示符与相应标称充气压强指示符之间的关联。

11.如权利要求10中所述的装置，其中所述旋转参数指示符是轮缘直径，并且所述相应标称充气压强指示符是标称压强值。

12.一种解析车轮参数的方法，所述方法包括：

感测车轮中的径向加速度，以及

响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数,所述方法进一步包括：

提供指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的滚动参数，其中对所述旋转参数的解析包括基于所感测到的径向加速度和滚动参数来计算所述旋转参数。

13.如权利要求12中所述的方法，其中所述计算包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。

14.如权利要求12中所述的方法，还包括通过使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。

15.如权利要求14中所述的方法，其中确定所述标称充气压强包括在表格中查找标称充气压强指示符。

16.如权利要求15中所述的方法，其中所述表格包括旋转参数指示符与相应标称充气压强指示符之间的关联。

17.如权利要求16中所述的方法，其中所述旋转参数指示符包括旋转参数值的范围。

18.如权利要求16中所述的方法，其中所述旋转参数指示符包括单独的旋转参数值。

19.如权利要求18中所述的方法，其中所述旋转参数指示符是单独的旋转参数值。

20.如权利要求16中所述的方法，其中所述标称充气压强指示符包括标称压强值。

21.如权利要求12中所述的方法，其中所述旋转参数是轮缘直径值。

说明书

用于轮缘参数的自动检测的方法、装置和系统

技术领域

[0001] 本公开一般涉及轮胎状况检测和监视系统，并且更特别地涉及轮胎充气压强检测和监视系统。

附图说明

[0002] 为了本公开的更加完整的理解，应当参照以下详细描述和随附各图，其中：

[0003] 图1描绘了两个示例性车轮组件。

[0004] 图2描绘了存储在控制单元中的具有示例性标称压强和轮缘直径组合的示例性表格。

[0005] 图3描绘了关于车辆所设置的示例性TIS/TPMS系统。

[0006] 图4描绘了TIS/TPMS车轮单元的示例性安装位置。

[0007] 图5描绘了针对2个不同示例性轮缘参数的由TIS/TPMS车轮单元经历的示例性离心加速度增量相对于车辆速度的关系。

[0008] 图6描绘了针对2个不同示例性轮缘参数的由TIS/TPMS车轮单元经历的离心加速度相对于车辆速度的关系的示例性变化。

[0009] 图7描绘了根据本公开的一些方面的示例性装置和系统。

[0010] 图8描绘了根据本公开的一些方面的示例性方法。

[0011] 技术人员将领会到，附图中的要素为了简化和清楚而被图示，并且不一定按照比例来绘制。例如，图中的一些要素的尺寸大小和/或相对定位可能相对于其他要素而被夸大，以帮助改进对本公开的各种方面的理解。而且，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但被良好理解的要素通常未被描绘，以促进本公开的这些各种方面的不太受阻的视图。另外，将领会到，可能以特定发生次序描述或描绘了某些动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解到，关于顺序的这样的特异性实际上不是必需的。还将理解到，本文所使用的术语和表述具有如关于其对应的相应调查和研究领域而符合于这样的术语和表述的普通含义，除了在本文中已经以其他方式阐述了具体含义的情况。

具体实施方式

[0012] 由于对于机动车安全的关注度，许多当今的汽车以轮胎信息系统（“TIS”）或轮胎压强监视系统（“TPMS”）为特点，该轮胎信息系统（“TIS”）或轮胎压强监视系统（“TPMS”）测量或估计轮胎的状况，例如充气压强和温度，并且关于轮胎状况警示操作者。

[0013] 在其中监视轮胎的充气压强的TIS或TPMS中，将当前充气压强与经定义的标称压强相比较。如果当前充气压强与标称压强之间的差异超过某个阈值，则将不正确的轮胎压强通知驾驶员。

[0014] 标称轮胎压强通常由车辆制造商定义。该值有时取决于具体车辆、动力化、悬挂、速度范围或负载场景。然而，标称轮胎压强可以是所推荐的充气压强，其可以取决于负载、服务类型和当前安装在车辆上的车轮。值得注意的是，车轮包括轮胎和轮缘。

[0015] 各个车辆通常可以配备有不同的轮缘和轮胎选择。类似于以不同尺寸可得的轮缘，轮胎以各式各样的截面宽度和截面高度而出现，其至少部分地取决于给定轮缘尺寸。各种轮胎截面宽度和高度的选择有时转化成不同的高度与宽度比，称为纵横比。不同的截面宽度、截面高度和纵横比有时可能影响所推荐的充气压强。在这样的情况下，可能合期望的是使关于当前安装的轮胎尺寸的信息对于TIS或TPMS可用，以便相应地调节标称压强值，使得进而TIS或TPMS如所意图的那样表现。

[0016] 本公开描述了一种用于自动检测所安装的轮缘直径、轮胎直径或截面高度的方案，并且因而允许标称压强值在警告算法中的正确设置。

[0017] 许多车辆轮胎传统上由（除其他之外）截面宽度、截面高度和标称轮缘直径所指定。该规格通常以格式A/BCD编写，其中A指代以毫米计的截面宽度，B指代作为截面宽度的百分比（该比值有时称为纵横比或轮廓）的截面高度（排除任何保护性肋部、装饰或凸起的字母），C指代轮胎构造，并且D指代以英寸计的标称轮缘直径。尽管有时轮胎规格传达关于轮胎的附加或不同信息，例如轮缘是意图用于客车还是轻型卡车，轮胎是否是公制轮胎，或者总体轮胎直径、总体轮胎宽度或轮胎踏面宽度是什么，但是本领域普通技术工作者将认识到如何以近似出或得出与通过A/BCD格式传达的那些规格相同的规格的方式来适应该信息和其他信息。例如，要指出的是，对于给定总体轮胎直径，纵横比对于较大的轮缘直径（以及较大的截面宽度）将是较低的。相应地，为了简要起见，本公开将参照A/BCD格式来呈现主题。

[0018] 在一方面中，车辆能够使用至少两个不同的轮胎尺寸。一个示例性尺寸可以是215/60R16，其中215是截面宽度，60是纵横比，并且16是对应的轮缘直径。另一示例性轮胎尺寸可以是235/50R18，其中235是截面宽度，50是纵横比，并且18是对应的轮缘直径。

[0019] 参照图1，两个车轮具有基本上相同的总体直径和因而相同的圆周。每一个车轮100、120包括相应的轮胎102、122，轮缘104、124和TIS/TPMS车轮单元106、126，其当车轮
100、120在驱动表面140上滚动时，全部关于相应轮轴108、128旋转。要指出的是，由于轮缘直径中的相对差异，较大直径轮缘124上的车轮单元126相比较小直径轮缘104上的车轮单元106在径向上更远离轮轴128（旋转中心）而定位。在一个示例中，一个轮缘具有16''直径并且不同的轮缘具有18''直径。

[0020] 进一步指出的是，除了转速表重配置或类似情况之外，为了确保车辆中的正确转速表度数，针对不同轮缘直径的两个轮胎的滚动圆周以及因此的总体直径应当是类似的。相应地，轮胎的截面高度对于较大直径轮缘而言比对于较小直径轮缘而言更小。而且，忽略诸如滑动、丧失牵引、充气水平、不同磨损等之类的效应，两个车轮对于给定车辆速度将以基本上相同的频率旋转。

[0021] 在最初组装车辆并且将车轮放置在车辆上时，车辆制造商典型地知晓车轮和轮胎的相应规格，并且因此可以存储正确的标称值以用于TIS/TPMS中的充气警告算法。然而，在一个示例中，如果某人购置了具有一个尺寸（例如16''轮缘）的车轮的车辆并且用不同尺寸（例如18''轮缘）的车轮取代了它们，则可能需要将轮胎尺寸改变通知监视系统，以将标称压强调节为针对相应轮缘直径的所推荐的充气压强。

[0022] 在另一示例中，以18''轮缘交付车辆并且车辆所有者购买了具有冬季轮胎的另一组车轮并且决定使用16''车轮（例如，由于轮缘和对应轮胎的一般较低的成本）。在该示例中，也需要通知监视系统，以相应地调节标称值。

[0023] 参照图2，在一个示例中，针对用于某个车辆的车轮的所推荐的充气压强对于16''轮缘为34 PSI并且对于18''轮缘为36 PSI。

[0024] 如果在轮胎尺寸改变时没有完成标称轮胎压强的调节，则警告算法将使其行为基于错误的假设并且潜在地未能将不合期望的状况通知操作者。

[0025] 一些制造商依赖于驾驶员来基于所选轮胎而调节轮胎压强，并且利用驾驶员输入（例如按钮）通知警告算法。然而，驾驶员输入通常不是合期望的，因为存在驾驶员没有正确充满轮胎或甚至误使用按钮的风险，例如仅仅清除轮胎充气警告而不校正状况。

[0026] 因此，呈现并描述了用于使TIS或TPMS检测当前安装的轮缘直径并且调节标称值的自动方式。

[0027] 参照图3，车辆300轮胎压强监视或轮胎信息系统通常包括轮胎304内部的车轮安装的压强感测车轮单元302和至少一个基于车辆的控制单元306。车轮单元测量压强并且例如经由RF（射频）传输无线地将其发送至控制单元，在那里将压强值与标称数字相比较。控制单元306通常可选地与一个或多个车辆系统或控制器308通信耦合，一个或多个车辆系统或控制器308例如是防抱死制动系统（“ABS”）、车辆稳定性控制系统（“VSC”）、牵引控制系统（“TCS”）、引擎控制单元（“ECU”）或其他方式。本公开设想到，在一些示例中，控制单元306所耦合于的系统或控制器中的一个或多个可以一起集成到一个或多个集成系统或控制器中，在该情况下控制单元306可以代替或附加于各个系统或控制器而与集成系统或控制器308中的一个或多个相耦合。

[0028] 重新参照图1以及参照图4，车轮单元106、126、400的最常见的安装是所谓的基于轮缘或基于阀门的方法，其中车轮单元主体402连接到处于轮缘408中的阀门孔406中的阀杆404。

[0029] 车轮单元通常装备有某种滚动开关或检测器，其向车轮单元通知车轮是否正在转动或滚动，例如当车辆正在驾驶的时候。通常，车轮单元将在驾驶时段期间比处于静止乃至停车更频繁地传输其测量结果。

[0030] 滚动开关/检测器的一个常见实现方式是加速度传感器。该传感器类型不仅提供关于滚动状态的信息，而且提供关于旋转速度的信息。加速度传感器将感测它所暴露于的离心加速度。在驾驶的同时，它感测离心加速度aacc

[0031]

[0032] 其中r是加速度传感器在轮毂周围行进的路径的半径，换言之，其是传感器与旋转中心之间的距离，以及ω是车轮的旋转速度。而且，半径r直接与基本上作为从轮缘中心到轮辋鞍边（rim well）的距离的轮缘直径相联系。

[0033] 此外，加速度传感器还感测由于重力所致的具有幅度g的叠加波。假定稳定旋转，当车轮以及因而传感器在重力场中旋转时，重力到传感器轴上的投影导致正弦波

[0034]

[0035] 其中t是时间。

[0036] 进而，ω可以由车辆例如通过使用ABS、VSC、TCS或以其他方式来测量，或者作为车辆速度v的函数而被导出为

[0037]

[0038] 其中rt是有效轮胎滚动半径。要指出的是，轮胎滚动半径rt由车辆直接或间接地通过有效轮胎滚动圆周ct而得知

[0039]

[0040] 由于要求该信息来基于当前车轮回转速度而显示车辆速度。

[0041] 因此最后，可以将半径r计算为

[0042]

[0043] 其中aacc是来自加速度传感器的所报告的加速度测量结果。

[0044] 总结来说，基于车辆的控制单元可以基于可用车辆信号以及所报告的加速度值aacc来评估当前轮缘直径。因此，例如经由RF传输对所测量的加速度传感器值进行传输是合期望的。

[0045] 利用轮缘半径r的知识，控制单元可以确定正确的标称压强。重新参照图2，在一个示例中，将具有基于轮缘直径的标称压强组合的表格存储在控制单元中。相应地，控制单元能够在该表格中查找适当的压强值。

[0046] 在一个方面中，具有针对前轮轴轮胎和后轮轴轮胎的不同标称压强是可能的。而且，在一些方面中，所推荐的压强可以取决于车辆的当前负载配置。另外，在一些方面中，表格包括关于机动化或悬挂系统的信息，尽管在许多情况下，机动化和悬挂系统在车辆的有用寿命期间将不改变。

[0047] 在一些方面中，可能在加速度传感器信号上存在公差或噪声，其可能损害乃至妨碍检测轮缘直径的能力。除了传感器噪声之外，噪声还可能来自重力场对加速度传感器单元的影响。对于离心加速度aacc的低值，重力投影ag的影响将更加显著。相应地，参照图5和6，较高车辆速度的评估将是有利的，因为“信噪比”水平将是较低的。

[0048] 公差还可能由不同轮胎充气场景（具有对滚动半径rt的轻微影响）的效应和轮胎几何形状中的变化而引起。另外，传感器可能基于轮缘孔几何形状和轮辋鞍边的深度而坐落在略微不同的位置处。

[0049] 这些公差可能使得更难以精确地确定标称轮缘直径，特别是如果车辆将允许16''、17''和18''轮缘的话。在这样的情况下，也许可能的是，基于长期过滤来确定所检测到的轮缘直径中的改变而不是即时地确定轮缘直径值。在一方面中，在车辆制造商的工厂中，第一轮缘直径将安装在车辆上，并且尺寸将存储在控制单元中。控制单元然后将开始评估aacc值并且将它们关联到所存储的轮缘直径。在随轮缘直径改变的车轮改变（例如在冬季轮胎和夏季轮胎之间进行交换）之后，控制单元将实现旧的aacc值行为与当前行为之间的改变。行为中的改变指示轮缘直径改变，并且系统可以使用所存储的轮缘直径-标称压强表格中的另一数据集。在这方面，也可能的是，利用在驾驶员的显示器上的消息进一步提示驾驶员并且询问关于轮缘直径改变的情况以确认所执行的轮缘直径改变。

[0050] 重新参照图5和6来进一步讨论用于加速度值分析的基础。

[0051] 参照图5，针对两个轮缘直径的加速度值中的差异对于较高速度而进行增加。因此，在一些示例中，有利的是针对所公开的轮缘直径检测功能施加最小速度阈值。相应地，在一些示例中，如果车辆速度在该阈值以上，则将执行轮缘直径检测。然而，在那些示例中，如果速度在阈值以下，则加速度值中的差异可能过小（考虑到先前讨论的公差和噪声），以至于不能具有良好的轮缘直径检测。在这些示例中，可以实现替代方式或增强方式，诸如例如过滤、统计分析或驾驶员输入。

[0052] 而且，对于一些示例，图6描绘了作为示例的由传感器以0.5g/位的分辨率在一个字节上报告的加速度值的限制。一旦达到限制，传感器将报告饱和值。因此，在这些示例中，应当针对过分高的车辆速度而抑制轮缘直径检测。当然，如果轮缘直径检测对于这样的速度是期望的，则加速度值可以偏移、以不同的分辨率来报告、被分配更大的数据字段、或者以其他方式。

[0053] 在一些示例中，TIS/TPMS车轮单元位置相对于轮胎的胎圈（bead）的关系被估计为大约2cm，对于两个轮缘是恒定的。在其他示例中，TIS/TPMS车轮单元位置相对于轮胎的胎圈的关系可以被估计于除了2cm之外的值处，并且可以在轮缘之间变化。

[0054] 本公开认识到，在给定轮缘上的TIS/TPMS车轮单元关于轮胎胎圈的物理位置在检测轮缘直径方面可能是一种挑战。特别地，该位置可以部分地或完全地“补偿”不同尺寸的轮缘的轮缘直径中的差异。基于一些轮缘示例（具有它们相关联的轮胎尺寸），如果TIS/TPMS车轮单元安装在关于一个轮缘的轮胎胎圈的0cm处，则如果TIS/TPMS车轮单元安装在第二轮缘上的关于其相关联的轮胎胎圈的+/-4.6cm处的话，该方案可能并不快速集中于第二轮缘直径。虽然如此，该值超过了当前常用的轮缘直径的组合之间的最差情况增量。

[0055] 本公开还设想到除了对标称压强的自动设置之外的使用。基于已知的轮缘直径或轮胎尺寸，其他系统（诸如例如车辆的悬挂系统或制动系统）可以被校准，例如以得到增加的性能或舒适度。

[0056] 参照图7，公开和描述了车轮参数解析系统。

[0057] 在一方面中，车轮参数解析系统700包括车轮单元702，其被配置成（例如通过使用加速度传感器704）感测车轮中的径向加速度，所述车轮包括轮缘，所述轮缘具有直径；以及控制器（706,710），其被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数。在示例中，所述车轮包括轮胎，并且解析所述旋转参数包括基于所感测到的径向加速度和指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的预定滚动参数来计算所述旋转参数。在另外的示例中，所述计算包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。在另一示例中，控制器还被配置成使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。

[0058] 在一方面中，车轮参数解析系统包括车轮单元702，其被配置成（例如通过使用加速度传感器704）感测车轮中的径向加速度，所述车轮包括轮缘，所述轮缘具有直径；控制器706、710，其被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数；以及接收器712，其被配置成接收基于指示所感测到的径向加速度的传输信号的接收信号，接收器712通信耦合到控制器706、710。将理解到，控制器可以被包括在车轮单元中（例如706）或者在车轮单元外部（例如710），或者可以是包括在车轮单元中的控制器和在车轮单元外部的控制器的组合（例如706和710）。

[0059] 在另一方面中，包括在以上描述的方面中的任一个中的车轮单元包括传输器708，其被配置成传输指示所感测到的径向加速度的传输信号。

[0060] 而且，继续参照图7，公开和描述了车轮参数解析装置。

[0061] 在一方面中，参数解析装置716包括接收器712，其被配置成接收基于指示车轮的所感测到的径向加速度的传输信号的接收信号，所述车轮包括轮缘，所述轮缘具有直径；以及控制器710，其通信耦合到接收器并且被配置成响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数。在示例中，所述车轮包括轮胎，并且解析所述旋转参数包括基于所感测到的径向加速度和指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的预定滚动参数来计算所述旋转参数。在另外的示例中，所述计算还包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。在示例中，所述控制器还被配置成通过使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。在另外的示例中，通过在表格中查找标称充气压强指示符来确定所述标称充气压强。在又一示例中，所述表格包括旋转参数指示符与相应标称充气压强指示符之间的关联。在又一示例中，所述旋转参数指示符是轮缘直径并且相应标称充气压强指示符是标称压强值。

[0062] 参照图8，公开和描述了解析车轮参数的方法。

[0063] 在一方面中，解析车轮参数的方法800包括感测车轮中的径向加速度802，以及响应于所感测到的径向加速度来解析指示轮缘直径的旋转参数804。在示例中，所述方法还包括提供指示轮胎滚动半径和轮胎滚动圆周中的一个的滚动参数806，以及对旋转参数的解析包括基于所感测到的径向加速度和滚动参数来计算旋转参数808。在另外的示例中，所述计算包括从所感测到的径向加速度过滤由于重力所致的加速度。在示例中，所述方法还包括使用所计算的旋转参数来确定标称充气压强。在另外的示例中，确定标称充气压强包括在表格中查找标称充气压强指示符。在又一示例中，所述表格包括旋转参数指示符与相应标称充气压强指示符之间的关联。在又一示例中，旋转参数指示符可以替代地包括旋转参数值的范围或单独的旋转参数值。在示例中，所述旋转参数是轮缘直径值。

[0064] 尽管已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域普通技术工作者将认识到，某些修改将来自于本发明的范围内。由于该原因，应当研究随附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。