[发明专利]支持间接轮胎压力监视的车轮速度传感器

说明书

背景技术

轮胎压力监视系统能够被实现为直接轮胎压力监视系统或间接轮胎压力监视系统。直接轮胎压力监视系统（TPMS）采用安装在每个轮胎中或上的压力传感器来物理地测量每个轮胎中的轮胎压力。间接TPMS并不使用物理压力传感器，而是替代地通过监视其他可用信号、诸如单独车轮旋转速度（例如，由自动制动系统车轮速度传感器所检测）来间接地测量轮胎压力。

在美国，要求TPMS在+/- 20%的公差内测量单独轮胎的轮胎压力。虽然间接TPMS系统是可靠的，但其并未满足20%要求。例如，如果汽车的所有轮胎由于温度变化而被同样地放气，则将不会检测到使用滚动速度比较器的间接TPMS。因此，在美国，TPMS系统常常在每个轮胎中包括轮胎压力传感器，具有电池和应答器以向电子控制单元发送信号。此类系统是昂贵的，因为其在每个轮胎中都要求传感器，并且是服务密集的，因为其是电池驱动的。

附图说明

图1A是传统间接轮胎压力监视系统（TPMS）的框图。

图1B是示出了图1A的传统间接TPMS的操作的时序图。

图2是被配置成分析传感器信号以确定车轮速度和传感器内的谐振频率的所公开的间接TPMS的框图。

图3图示了比较由磁场传感器测量的传感器信号和由电子控制单元接收到的量化信号所提供的数据的品质的图表。

图4图示出包括在所公开的间接TPMS内的数字信号处理单元的一个实施例。

图5图示出包括在所公开的间接TPMS内的数字信号处理单元的替换实施例的框图。

图6图示出示出了作为频率的函数的轮胎半径变化的图表和示出了作为频率的函数的轮胎速度变化的图表。

图7图示出示出了传感器信号和数字化传感器信号的示例性谱密度的图表。

图8A—8B图示出示出了速度脉冲信号的时间导数和相应的已解调速度脉冲信号的图表。

图9—11是包括在所公开的间接轮胎压力监视系统（TPMS）内的数字信号处理单元的替换实施例的框图。

图12是通过测量车轮速度和一个或多个谐振频率来检测轮胎压力的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图来描述要求保护的主题，其中，自始至终使用相同的附图标记来指示相同的元件。在以下描述中，出于说明的目的，阐述了许多特定细节以便提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，可以显而易见的是：可以在没有这些特定细节的情况下实施要求保护的主题。

图1A图示出间接轮胎压力监视系统（TPMS）100。间接TPMS 100包括轮胎102。轮胎102的放气促使轮胎102根据质量弹簧系统114所图示的用于给定振荡和/或振动模式的不同谐振频率或品质因数进行操作。例如，角振动δ_ω在轮胎102的侧壁中引起转矩，其增加轮胎102的角速度ω（如果振动在与轮胎旋转相同的方向上）或者减小轮胎102的角速度ω（如果振动在与轮胎旋转相反的方向上）。类似地，径向振动δ_r引起轮胎102的半径的变化，其增加轮胎的角速度ω（如果半径减小）或减小轮胎的角速度ω（如果轮胎的半径增加）。将认识到的是，质量弹簧系统114的所图示的径向和角谐振是实际轮胎的更复杂振荡模式的简化。

间接TPMS 100使用车轮速度传感器进行操作，该车轮速度传感器包括被配置成检测由沿着轮胎102的轴104定位的磁极轮106生成的磁场的磁场传感器108。磁极轮106包括交替的磁极，其生成根据车轮速度改变且因此也受到振荡和/或振动模式的影响的已调制磁场。磁场传感器108被连接到通信接口110，其经由针对防抱死系统（ABS）设计的协议向电子控制单元（ECU）112传送电流124。

如图1B的图表116中所示，磁场传感器108被配置成找到传感器信号120的平均值118，以将平均值118与传感器信号120相比较来检测磁场的零交叉，并将该零交叉转换成对应于ABS协议的电流124（图表122中所示）。如图表122中所示，如果传感器信号120小于平均值118，则传感器输出7 mA的电流，而如果传感器信号120大于平均值118，则传感器以7 mA的步长增加电流消耗。

ECU 112接收电流124并将其转换成电压，根据该电压，ECU能够检测传感器信号的零交叉。ECU 112然后操作TPMS算法以测量零交叉之间的时间，计算作为时间的倒数的车轮速度，并且然后执行车轮速度的时间至频率变换以检测谐振振荡。