CN103958225A - 车轮位置检测器及具有该车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器 - Google Patents

车轮位置检测器及具有该车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆(1)的车轮位置检测器，其包括：位于每个车轮(5a至5d)处的发射器(2)，该发射器(2)具有用于产生并发射具有特定识别信息的帧的第一控制部(23)；以及位于车身(6)处的接收器(3)，该接收器(3)接收来自一个车轮(5a至5d)的帧并且具有用于执行车轮位置检测的第二控制部(33)；以及轮速传感器(11a至11d)，该轮速传感器(11a至11d)用于检测齿轮(12a至12d)的齿。第二控制部(33)：获取表示齿位置的齿轮信息；基于齿轮信息的获取与帧的接收时间之间的时间差来校正齿位置；以及基于接收时间处的齿位置来指定该一个车轮(5a至5d)。

Description

车轮位置检测器及具有该车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器
相关申请的交叉引用
本申请基于2011年12月28日提交的日本专利申请No.2011-288245，其公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种车轮位置检测器，该车轮位置检测器自动检测车轮被安装在车辆的哪个位置处。并且更具体地，本公开有利地适用于直接式轮胎充气压力检测器，该直接式轮胎充气压力检测器通过将具有压力传感器的发射器直接附接至安装有轮胎的车轮上、使发射器能够发射来自压力传感器的检测结果、并且使附接至车辆的接收器能够接收该结果来检测轮胎充气压力。
背景技术
已知根据相关技术的直接式轮胎充气压力检测器。该类型的轮胎充气压力检测器使用设置有诸如压力传感器之类的传感器的发射器，并且被直接附接至安装有轮胎的车辆。针对车辆设置了天线和接收器。如果发射器发射来自传感器的检测信号，则接收器在天线处接收该检测信号并且检测轮胎充气压力。
直接式轮胎充气压力检测器判定数据是否从本车辆发射以及发射器被附接至哪个车轮。为此，从发射器发射的每个数据均包含用于区别本车辆与远程车辆并且识别发射器被附接至哪个车轮的ID信息。
接收器需要预先记录关于与每个车轮位置相关联的每个发射器的ID信息，以能够根据包含在发射数据中的ID信息来定位发射器。如果轮胎被更换，则接收器需要重新记录发射器ID信息与车轮之间的位置关系。例如，专利文献1提出了使该记录自动化的技术方法。
具体地，专利文献1中所描述的设备基于来自包括在针对车辆设置的发射器中的加速度传感器的加速度检测信号来检测车轮达到指定转动位置。车辆还检测在从发射器接收到无线信号时车轮的转动位置。车辆监测转动位置之间的相对角度的变化以指定车轮位置。该方法基于数据的指定条数的偏差来监测通过车辆检测的车轮转动位置与通过车轮检测的车轮转动位置之间的相对角度的变化。该方法参照初始值通过确定变化超过容许值来指定车轮位置。更详细地，该方法根据从针对相应车轮设置的轮速传感器输出的轮速脉冲来得到齿轮(转子)齿的数目。基于来自加速度传感器的加速度检测信号在车轮处检测转动位置。根据轮速传感器的轮速脉冲而得到的齿轮齿的数目表示转动角度。该方法基于转动位置与转动角度之间的相对角度来指定车轮位置。
专利文献1中所描述的方法根据从轮速传感器输出的轮速脉冲以指定周期得到齿轮齿的数目。存在获取齿的数目的定时与基于来自位于车轮侧处的加速度传感器的加速度检测信号来检测转动位置的定时之间的差。该差是不规则的并且增大了转动位置与转动角度之间的相对角的变化。如上所述，转动位置基于来自加速度传感器的加速度检测信号在车轮处被检测到。从轮速传感器的轮速脉冲中得到的齿轮齿的数目表示转动角度。车轮位置不在较短的时间段内被指定。
专利文献1中所描述的方法参照初始值基于变化是否属于由指定容许值限定的容许值范围来指定车轮位置。当该变化属于该容许值范围时，该方法不能指定车轮位置。由于该方法基于标准偏差来指定车轮位置，因此需要一定量的数据。该方法不能指定车轮位置直到获取到必需的数据量为止。因此，指定车轮位置耗费时间。
专利文献1：JP-A-2010-122023
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够在较短的时间段内指定车轮位置的车轮位置检测器及具有该车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器。
根据本公开内容的第一方面，一种用于车辆的车轮位置检测器，该车辆具有多个车轮，所述多个车轮中的每个车轮均包括安装在车身上的轮胎，该车轮位置检测器包括：发射器，该发射器设置在每个车轮处并且包括用于产生并发射具有特定识别信息的帧的第一控制部；以及接收器，该接收器设置在车身处，在接收时间处经由接收天线接收从车轮中的一个车轮的发射器发射的帧，并且包括第二控制部，该第二控制部用于执行指定车轮中的一个车轮的车轮位置检测并且存储车轮中的一个车轮与关于发射器的特定识别信息之间的关系。每个发射器均包括加速度传感器，该加速度传感器输出与加速度对应的检测信号，该检测信号具有随着安装有发射器的相应车轮转动而变化的重力加速度分量。每个车轮处的发射器的第一控制部基于来自加速度传感器的检测信号中的重力加速度分量来检测发射器的角度。每个车轮均具有作为车轮的中心的中心轴线，车轮的圆周的预定位置被称为零度位置，并且发射器的角度由发射器、中心和零角度位置限定。每个车轮处的发射器在每次发射器的角度达到指定值时反复地发射帧。该车轮位置检测器还包括：用于每个车轮的轮速传感器，该轮速传感器检测与车轮相关联地转动的齿轮的齿。每个车轮的齿轮具有外周，该外周提供作为导电部的齿以及该齿之间的多个中间部，使得导电部和中间部沿外周交替地设置，并且齿的磁阻不同于中间部的磁阻。第二控制部基于来自轮速传感器的检测信号以指定周期来获取表示齿轮的齿位置的齿轮信息。第二控制部基于获取齿轮信息的时间与接收帧的时间之间的时间差来校正齿轮信息中表示的齿位置，使得第二控制部计算在接收器接收帧时的齿位置。第二控制部基于接收时间处的齿位置来指定安装有发射帧的发射器的车轮中的一个车轮。
在以上情况下，车轮位置检测器可以准确地得到帧接收定时时的齿位置。基于该准确的齿位置，车轮位置检测器指定安装有发射帧的发射器的车轮。从而车轮位置检测器可以减小齿位置变化并且在较短的时间段内准确地指定车轮位置。
根据本公开内容的第二方面，一种轮胎充气压力检测器，包括根据本公开的第一方面的车轮位置检测器。每个车轮的发射器还包括感测部，该感测部用于输出与轮胎的轮胎充气压力对应的检测信号。每个车轮的第一控制部处理来自感测部的检测信号以获取关于轮胎充气压力的信息，并且发射器将关于轮胎充气压力的信息存储在帧中，并将该帧发射到接收器。接收器中的第二控制部基于关于轮胎充气压力的信息来检测每个车轮上的轮胎的轮胎充气压力。
在以上轮胎充气压力检测器中，车轮位置检测器可以准确地得到帧接收定时时的齿位置。基于该准确的齿位置，车轮位置检测器指定安装有发射帧的发射器的车轮。从而车轮位置检测器可以减小齿位置变化并且在较短的时间段内准确地指定车轮位置。
附图说明
根据参照附图所做的以下详细描述，本公开的以上和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1示出了根据本公开的第一实施方式的包括车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器的整体配置；
图2A和图2B示出了发射器和TPMS-ECU的块配置；
图3为示出了车轮位置检测的定时图；
图4为示出了发射齿轮信息的定时与接收帧的定时之间的关系以及校正齿轮信息的方法的定时图；
图5示出了齿轮信息的变化；
图6A、图6B和图6C示意性地示出了用于确定车轮位置的逻辑；以及
图7A、图7B、图7C和图7D示出了估算车轮位置的结果。
具体实施方式
(第一实施方式)
将参照附图来描述实施方式。以下实施方式中的相互对应或等同的部分由相同的附图标记表示。
(第一实施方式)
将参照附图对本公开的第一实施方式进行描述。图1示出了根据本公开的第一实施方式的包括车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器的整体配置。图1的顶部对应于车辆1的前部。图1的底部对应于车辆1的后部。下面参照图1来描述根据本实施方式的轮胎充气压力检测器。
如图1所示，轮胎充气压力检测器附接至车辆1，并且包括发射器2、用于轮胎充气压力检测器的ECU(电控单元)3、以及表4。ECU3用作接收器并且在下文中被称为TPMS-ECU(轮胎压力监测***ECU)。为了指定车轮位置，车轮位置检测器使用针对轮胎充气压力检测器设置的发射器2和TPMS-ECU3。此外，车轮位置检测器从制动器控制ECU(下文中被称为制动器ECU)10获取齿轮信息。该齿轮信息根据针对齿轮5(5a至5d)分别设置的轮速传感器11a至11d的检测信号来产生。
如图1所示，发射器2附接至车轮5a至5d中的每个车轮。发射器2检测附接至车轮5a至5d的轮胎的充气压力。发射器2将关于轮胎充气压力的信息作为检测结果存储在帧中并且发射该帧。TPMS-ECU3附接至车辆1的车身6。TPMS-ECU3接收从发射器2发射的帧，并且基于存储在该帧中的检测信号而通过执行各种处理和操作来检测车轮位置和轮胎充气压力。发射器2根据例如FSK(频移键控)来产生帧。接收器3解调该帧以读取该帧中的数据并且检测车轮位置和轮胎充气压力。图2A和图2B示出了发射器2和接收器3的块配置。
如图2A所示，发射器2包括感测部21、加速度传感器22、微型计算机23、发射电路24和发射天线25。电池(未图示)提供电力以驱动这些部件。
感测部21包括例如隔膜式压力传感器21a和温度传感器21b。感测部21输出与轮胎充气压力或温度对应的检测信号。加速度传感器22检测位于附接有发射器2的车轮5a至5d处的传感器自身的位置。即，加速度传感器22检测发射器2的位置或车速。例如，根据本实施方式的加速度传感器22输出与作用在转动车轮5a至5d上的加速度、更具体地为在车轮5a至5d中的每个车轮的径向方向上即在与车轮的周向方向垂直的两个方向上的加速度对应的检测信号。
微型计算机23包括控制部(第一控制部)并且根据已知技术来配置。微型计算机23根据存储在控制部的存储器中的程序来执行指定处理。控制部中的存储器存储离散ID信息，该离散ID信息包含用于指定每个发射器2的发射器特定识别信息以及用于指定本车辆的车辆特定识别信息。
微型计算机23从感测部21接收关于轮胎充气压力的检测信号、处理该信号并根据需要修改该信号，并且将关于轮胎充气压力的信息以及关于每个发射器2的ID信息存储在帧中。微型计算机23监测来自加速度传感器22的检测信号以检测车速或附接至车轮5a至5d的每个发射器2的位置。微型计算机23产生帧并且使发射电路24能够基于对车速或发射器2的位置进行检测的结果将该帧(数据)经由发射天线25发射至接收器3。
具体地，微型计算机23在认为车辆1正在运行的情况下开始发射帧。每当加速度传感器22达到指定角度时，微型计算机23就基于来自加速度传感器22的检测信号来反复地发射帧。微型计算机23基于对车速进行检测的结果认为车辆正在运行。微型计算机23基于对发射器2的位置进行检测的结果来确定加速度传感器22的角度，而发射器2的位置取决于来自加速度传感器22的检测信号。
微型计算机23利用来自加速度传感器22的检测信号来检测车速。微型计算机23在车速达到指定值(例如5km/h)或更大时认为车辆1正在运行。来自加速度传感器22的输出包括离心加速度，即，基于离心力的加速度。车速可以通过对离心加速度求积分并且乘以系数来计算。微型计算机23通过从加速度传感器22的输出中排除重力加速度分量来计算离心加速度，并且基于该离心加速度来计算车速。
加速度传感器22输出与车轮5a至5d的转动对应的检测信号。当车辆正在运行时，检测信号包含重力加速度分量并且表示与车轮转动对应的幅度。例如，检测信号在发射器2定位在车轮5a至5d中的每个车轮的中心轴线以上的情况下表示最大负幅度。检测信号在发射器2与中心轴线齐平的情况下表示零幅度。检测信号在发射器2定位在中心轴线以下的情况下表示最大正幅度。该幅度可以用于检测加速度传感器22的位置并得到针对发射器2的位置的角度。例如，该角度通过加速度传感器22形成，从而在加速度传感器22定位在车轮5a至5d中的每个车轮的中心轴线以上时假定该角度为0°。
每个发射器2均在车速达到指定值时或者在加速度传感器22在车速达到指定值之后达到指定角度时开始发射帧。当通过加速度传感器22形成的角度等于用于第一帧发射的角度时，发射器2在发射定时时反复地发射帧。另一方面，考虑到电池寿命，在发射器2在指定时间段(例如15秒)内仅一次发射帧而不是每当达到指定角度时发射帧的情况下,发射定时可以是更有利的。
发射电路24将从微型计算机23发射的帧经由发射天线25发射至TPMS-ECU3。发射电路24用作输出部。例如，帧发射使用RF(射频)带宽无线电波。
例如，根据上述配置的发射器2附接至车轮5a至5d中的每个车轮上的进气门，并且定位成将感测部21暴露在轮胎内部。发射器2检测安装有发射器2的车轮的轮胎充气压力。如上所述，当车速超过指定值时，发射器2在每当用于车轮5a至5d中的每个车轮的加速度传感器22达到指定角度时就经由针对每个发射器2设置的发射天线25反复地发射帧。在此之后，发射器2在每当用于车轮5a至5d中的每个车轮的加速度传感器22达到指定角度时就会反复地发射帧。然而，考虑到电池寿命，期望延长发射间隔。为此，车轮定位模式在确定车轮位置所需要的时间到期时改变为周期性发射模式。然后，发射器2以较长的周期(例如，每隔一分钟)发射帧，以向TPMS-ECU3周期性地发射关于轮胎充气压力的信号。例如，可以针对每个发射器2设置随机延迟以设置用于发射器2的不同的发射定时。这可以防止TPMS-ECU3由于来自发射器2的无线电波的干扰而不能接收。
如图2B所示，TPMS-ECU3包括接收天线31、接收电路32和微型计算机33。TPMS-ECU3经由诸如CAN(控制器局域网)(待描述的)之类的内部LAN(局域网)从制动器ECU10获取齿轮信息以获取由随车轮5a至5d中的每个车轮转动的齿轮的齿的边数(或齿数)表示的齿位置。
接收天线31接收从发射器2发射的帧。接收天线31固定至车身6。接收天线31可以设置为位于TPMS-ECU3中的内部天线或者设置为利用从车身延伸的布线的外部天线。
接收电路32被提供有从发射器2发射并在接收天线31处接收的发射帧。接收电路32用作将帧传输至微型计算机33的输入部。接收电路32经由接收天线31来接收信号(帧)，并然后将接收到的信号传输至微型计算机33。
微型计算机33等同于第二控制部并且根据存储在微型计算机33的存储器中的程序来执行车轮位置检测处理。具体地，微型计算机33基于从制动器ECU10获取的信息与从每个发射器2接收发射帧的接收定时之间的关系来检测车轮位置。微型计算机33以指定周期(例如10ms)从制动器ECU10获取齿轮信息以及关于车轮5a至5d的轮速信息。该齿轮信息根据针对车轮5a至5d分别设置的轮速传感器11a至11d来产生。
该齿轮信息表示随车轮5a至5d转动的齿轮的齿位置。例如，轮速传感器11a至11d配置为靠着齿轮齿设置的电磁拾取传感器。轮速传感器11a至11d响应于齿轮齿的通过而改变检测信号。该类型的轮速传感器11a至11d利用对应于齿通过的方波脉冲来输出检测信号。方波脉冲的升和降表示齿轮齿边的通过。因此，制动器ECU10基于来自轮速传感器11a至11d的检测信号中的升和降的数目来计数齿轮齿边的数目或边通过的数目。制动器ECU10以指定周期将齿边的数目作为表示齿位置的齿轮信息通知给微型计算机33。由此，微型计算机33能够识别出齿轮的哪个齿在该时间处通过。
齿边的数目每当齿轮转动一周时就重置。例如，假设齿轮具有48个齿。边从0到95进行编号并总计96个边。当计数值达到95时，计数值返回至0并且重新计数。
制动器ECU可以将替代如上所述的齿轮齿边的数目的与计数出的齿通过的数目等同的齿的数目作为齿轮信息通知给微型计算机33。制动器ECU10可以将指定周期期间已经通过的边或齿的数目通知给微型计算机33。制动器ECU10可以使微型计算机33能够将指定周期期间通过的边或齿的数目与边或齿的最近数目相加。微型计算机33可以以一定周期计数边或齿的数目。即，微型计算机33仅需要能够以一定周期最终获取边或齿的数目作为齿轮信息。制动器ECU10每当断电时就重置齿轮齿边的数目或齿的数目。制动器ECU10与通电序列同时或者在通电并且达到指定车速时重新开始测量。因此，即使每当断电时就重置边或齿的数目，在断电时仍利用相同数目的边或齿来表示相同齿轮。
微型计算机33测量接收到从每个发射器2发射的帧的接收定时。微型计算机33基于接收所获取的齿轮边或齿的数目中的帧的定时时的齿轮边或齿的数目来检测车轮位置。然而，帧接收定时不总匹配于发射来自制动ECU10的齿轮信息的定时。为此，微型计算机33通过校正在帧接收定时紧之前从制动器ECU10获取的最近齿轮信息中表示的齿位置来计算帧接收定时时的齿位置，以能够获得帧接收定时处的齿轮边或齿的数目。由此，微型计算机33能够检测车轮位置以指定车轮5a至5d中的每个发射器2附接至的车轮。之后将详细描述检测车轮位置的方法。
基于车轮位置检测结果，微型计算机33存储彼此相关联的关于发射器2的ID信息以及安装有发射器2的车轮5a至5d的位置。此后，微型计算机33基于存储在从每个发射器2发射的帧中的ID信息以及关于轮胎充气压力的数据来检测车轮5a至5d的轮胎充气压力。微型计算机33将与轮胎充气压力对应的电信号经由诸如CAN之类的内部LAN输出至表4。例如，微型计算机33将轮胎充气压力与指定阈值Th进行比较以检测轮胎充气压力的降低。微型计算机33将所检测到的降低输出至表4。从而将四个车轮5a至5d中的哪个车轮降低了轮胎充气压力通知给表4。
表4用作报警部。如图1所示，表4设置在驾驶员能看到的地方。例如，表4配置为包括在车辆1的仪表板中的表显示器。假设TPMS-ECU3中的微型计算机33发射表示轮胎充气压力降低的信号。表4在接收到该信号时提供表示轮胎充气压力的降低同时指定车轮5a至5d中的任意车轮的表示。从而表4将特定车轮上的轮胎充气压力的降低通知给驾驶员。
下面来描述根据本实施方式的轮胎充气压力检测器的操作。以下描述分为车轮位置检测以及由轮胎充气压力检测器执行的轮胎充气压力检测。
首先将描述车轮位置检测。图3为示出了车轮位置检测的定时图。图4为示出了发射齿轮信息的时间与接收帧的时间之间的关系以及校正齿轮信息的方法的定时图。图5示出了齿轮信息的变化。图6A、图6B和图6C示意性地示出了确定车轮位置的逻辑。图7A、图7B、图7C和图7D示出了估算车轮位置的结果。参照这些附图，将描述车轮位置检测的特定方法。
在发射器2上，微型计算机23基于从电池提供的电力以指定采样周期监测来自加速度传感器22的检测信号。微型计算机23由此检测车速以及车轮5a至5d中的每个车轮上的加速度传感器22的角度。当车速达到指定值时，微型计算机23在加速度传感器22达到指定角度的定时时反复地发射帧。例如，微型计算机23在认为当车速达到指定值时可得到该指定角度的情况下或者在认为当车速达到指定值并且然后加速度传感器22达到指定角度时可得到开始定时的情况下使每个发射器22能够发射帧。微型计算机23在由加速度传感器22所形成的角度等于用于第一帧发射的角度的发射定时时反复地发射帧。
如图3中所示的正弦曲线是由提取来自加速度传感器22的检测信号的重力加速度分量而得到的。基于该正弦曲线来得到加速度传感器22的角度。每当加速度传感器22达到基于该正弦曲线的相同角度时就发射帧。
TPMS-ECU3以指定周期(例如10ms)从制动器ECU10获取齿轮信息。该齿轮信息是从针对车轮5a至5d分别设置的轮速传感器11a至11d提供的。TPMS-ECU3测量接收到从每个发射器2发射的帧的接收定时。TPMS-ECU3从所获取到的齿轮边或齿的数目中获取在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目。
接收从每个发射器2发射的帧的定时并不总是与从制动器ECU10获取齿轮信息的周期一致。如图4所示，TPMS-ECU3以指定周期(例如10ms)从制动器ECU10获取齿轮信息。帧接收定时可能偏离获取齿轮信息的定时。在这种情况下，实际齿位置参照从制动器ECU10获取齿轮信息的定时时的齿位置来变化。为此，微型计算机33通过如图4所示校正在帧接收定时紧之前从制动器ECU10获取的最近齿轮信息中表示的齿位置来计算帧接收定时时的齿位置。具体地，该计算使用以下公式。
(公式2)
帧接收定时时的齿位置＝最近齿轮边的数目+{(边的总数/轮胎的外周长(mm))×从获取最近齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间(ms)×轮速(m/s)}
最近齿轮边的数目相当于由在帧接收紧之前获取的齿轮信息表示的齿位置。边的总数等于齿轮边的总数(根据本实施方式为96)。该示例使用齿轮边的数目。如果使用齿轮齿的数目，则公式1中的“边的数目”可以以“齿的数目”替代。从获取最近齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间(ms)表示从在帧接收紧之前完成齿轮信息的获取的定时至开始接收帧的定时的时间。轮速应用于发射帧的车轮。轮速在从制动器ECU10发射的轮速信息中表示。
这使得能够计算帧接收定时时的齿位置，即，齿轮边或齿的数目。
该示例通过从制动器ECU10获取轮速信息来计算轮速。TPMS-ECU3还可以基于从制动器ECU10发射的关于每个车轮的齿轮信息来计算轮速。制动器ECU10将齿轮信息以指定周期发射至TPMS-ECU3。齿轮边或齿的数目在该周期期间变化。因此，轮速可以根据相继获取的齿轮信息中的齿轮边的数目的差、边的总数目、发射齿轮信息的周期以及轮胎的外周长来计算。
轮速可以以车轮转速(rpm/ms)替代。该信息可以从制动器ECU10获取。TPMS-ECU3可以基于从制动器ECU10获取的齿轮信息以指定周期来计算该信息。如果使用车轮转速，则下面的公式可以用于计算帧接收定时时的齿位置。该示例还使用齿轮边的数目。为了使用齿轮齿的数目，公式2中的“边的数目”可以以“齿的数目”替代。
(公式3)
帧接收定时时的齿位置＝最近齿轮边的数目+边的总数×车轮转速(rpm/ms)×从获取最近齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间(ms)
轮胎充气压力检测器每当接收到帧时就重复操作以获取在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目。轮胎充气压力检测器基于所获取的在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目来执行车轮位置检测。具体地，轮胎充气压力检测器通过判断在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目的变化是否保持在容许值范围内来执行车轮位置检测，其中，该容许值范围基于在先前接收定时时的齿轮边或齿的数目来指定。
如果从车轮接收到该帧，则对应于该车轮的发射器2每当加速度传感器22达到指定角度时就发射帧。由于齿位置由在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目来表示，因此齿位置与先前的齿位置几乎匹配。因此，在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目的变化较小并且保持在该容许值范围内。这还适用于多次接收帧的情况。在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目的变化保持在第一帧接收定时时所设定的容许值范围内。如果未从车轮接收到该帧，则齿位置发生变化，原因在于该齿位置由在接收从与车轮对应的发射器2偶发性地发射的帧的定时时的齿轮边或齿的数目来表示。
用于轮速传感器11a至11d的齿轮转动以与车轮5a至5d互锁。因此，从其接收到帧的车轮几乎不会产生由在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目来表示的齿位置的变化。然而，车轮5a至5d不能以完全相同的状态转动，这是因为车轮5a至5d的转动状态随着路况、转弯或变换车道而变化。因此，未从其接收到帧的车轮产生由在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目来表示的齿位置的变化。
如图5所示，齿轮12a至12d表示在点火开关(IG)最初被接通时边计数为0。在车辆开始运行之后，帧从给定的车轮相继接收。与该车轮不同的车轮产生由在接收帧的定时时的齿轮边或齿的数目来表示的齿位置的变化。轮胎充气压力检测器通过判断该变化是否保持在容许值范围内来执行车轮位置检测。
如图6A所示，例如，发射器2在第一次发射帧时定位成第一接收角。假定变化容许值表示齿轮边或齿的数目所容许值的变化并且等于以第一接收角为中间的180°范围，即，相对于第一接收角为±90°范围。该变化容许值等于以第一接收时的边的数目为中间的±24个边，或者等于以第一接收时的齿的数目为中间的±12个齿。如图6B所示，第二帧接收时的齿轮边或齿的数目满足第一帧接收时所确定的变化容许值。在该情况下，与边或齿的数目对应的车轮可能与用于发射该帧的车轮匹配并且被认为“真”(TRUE)。
还在该情况下，变化容许值以作为发射器2在第二帧接收时的角度的第二接收角度为中间设定，并且等于以第二接收角度为中间的180°，即±90°。新的变化容许值范围介于边计数12与48之间。这是先前的变化容许值——即，以第一接收角度(±90°)为中间的180°的变化容许值——与以第二接收角度(±90°)为中间的180°的变化容许值之间的重叠。新的变化容许值可以限于新的重叠范围。
如图6C所示，在第三帧接收时的齿轮边或齿的数目超过了通过第一帧接收和第二帧接收所确定的变化容许值。在该情况下，与该边或齿的数目对应的车轮可能不同于用于发射该帧的车轮并且被认为“假”(FALSE)。即使在第三帧接收时的齿轮边或齿的数目满足通过第一帧接收所确定的变化容许值但超过了通过第一帧接收和第二帧接收所确定的变化容许值，该在第三帧接收时的齿轮边或齿的数目仍被认为“假”(FALSE)。这使得能够确定用于发射所接收到的帧的发射器2被附接至车轮5a至5d中的哪个车轮。
如图7A所示，轮胎充气压力检测器每当接收到帧时就针对包含作为识别信息的ID1的帧来获取齿轮边或齿的数目。轮胎充气压力检测器根据诸如左前轮FL、右前轮FR、左后轮RL和右后轮RR之类的对应车轮来存储所获取的信息。每当接收到帧时，轮胎充气压力检测器就判定所获取的齿轮边或齿的数目是否满足变化容许值。轮胎充气压力检测从可能安装有发射该帧的发射器2的候选车轮中排除不满足变化容许值的车轮。如果车轮最终仍未被排除，则轮胎充气压力检测器记录该车轮，从而认为该车轮安装有发射该帧的发射器2。如果该帧包含ID1，则轮胎充气压力检测器将右前轮FR、右后轮RR和左后轮RL以此顺序从候选车轮中排除。轮胎充气压力检测器最终记录左前轮FL，从而认为该车轮安装有发射该帧的发射器2。
如图7B至图7D所示，轮胎充气压力检测器对包含作为识别信息的ID2至ID4的帧执行与针对包含ID1的帧的处理相同的处理。以此方式，轮胎充气压力检测器能够指定安装有发射该帧的发射器2的车轮。轮胎充气压力检测器能够指定安装有发射器2的所有四个车轮。
如上所述，该帧指定了发射器2被附接至车轮5a至5d中的哪个车轮。微型计算机33存储关于用于发射与发射器2被附接至的车轮的位置相关联的帧的发射器2的ID信息。
TPMS-ECU3接收在车速达到指定值时所发射的帧。TPMS-ECU3由此存储接收定时时的齿轮信息。TPMS-ECU3在车速变得低于指定值(例如，5km/h)时丢弃现有的齿轮信息以判定车辆是否停止。当车辆再次开始运行时，轮胎充气压力检测器重新执行如上所述的车轮位置检测。
在执行车轮位置检测之后，轮胎充气压力检测器执行轮胎充气压力检测。具体地，每个发射器2均在轮胎充气压力检测期间以指定周期发射帧。每当发射器2发射帧时，TPMS-ECU3就接收用于四个车轮的帧。基于存储在每个帧中的ID信息，TPMS-ECU3确定附接至车轮5a至5d的发射器2中的哪个发射器发射了该帧。TPMS-ECU3根据关于轮胎充气压力的信息来检测车轮5a至5d的轮胎充气压力。由此，TPMS-ECU3可以检测出车轮5a至5d的轮胎充气压力的降低，并且确定车轮5a至5d中的哪个车轮降低了轮胎充气压力。TPMS-ECU3将轮胎充气压力的降低通知给表4。表4提供代表轮胎充气压力的降低同时指定车轮5a至5d中的任意车轮的表示。表4由此将特定车轮上的轮胎充气压力的降低通知给驾驶员。
如上所述，车轮位置检测器基于来自轮速传感器11a至11d的检测信号以指定周期来获取表示齿轮12a至12d的齿位置的齿轮信息，其中，轮速传感器11a至11d检测随车轮5a至5d转动的齿轮12a至12d的齿的通过。车轮位置检测器基于从获取齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间通过校正在所获取的齿轮信息中表示的齿位置来计算帧接收定时时的齿位置。具体地，车轮位置检测器通过校正在帧接收定时紧之前在从制动器ECU10所获取的最近齿轮信息中表示的齿位置来计算帧接收定时时的齿位置。车轮位置检测器可以准确地得到帧接收定时时的齿位置。基于该准确的齿位置，车轮位置检测器指定安装有发射帧的发射器2的车轮。由此，车轮位置检测器可以减小齿位置变化并且在较短的时间段内准确地指定车轮位置。
变化容许值基于在帧接收定时时的齿位置来设定。在变化容许值被设定之后，车轮可以表示超过在帧接收定时时的变化容许值的齿位置。车轮位置检测器从可能安装有发射帧的发射器2的候选车轮中排除该车轮。车轮位置检测器将剩余车轮记录为安装有发射帧的发射器2的车轮。车轮位置检测器可以在不使用大量数据的情况下指定车轮位置。
认为新的变化容许值为基于在接收帧的定时时的齿位置的变化容许值与在接收先前帧的定时时所设定的变化容许值之间的重叠。新的变化容许值可以限于该重叠。因此，车轮位置检测器能够快速且准确地指定车轮位置。
帧在车速超过指定值时被发射。加速度传感器22检测位于车轮5a至5d处的发射器2的位置。车轮位置检测器可以在车辆1开始运行紧之后执行车轮位置检测，但车轮位置检测仅能够在车辆1开始运行之后得到。车轮位置检测能够在无需触发装置的情况下得到，这与基于从触发装置输出的接收信号的强度的车轮位置检测不同。
(其它实施方式)
上述实施方式针对从获取最近齿轮信息的定时至帧接收定时的时间(ms)——即，直到开始接收帧的定时所经过的时间，来校正齿位置失准。所需的时间可以经过直到完成帧接收的定时。用于帧发射所需的时间，即，从接收开始至接收完成的时期，基于发射速度或数据量是先前已知的。因此，从获取齿轮信息的定时至完成帧接收的定时的时间与从获取最近齿轮信息的定时至如实施方式中所述的帧接收时间以及用于帧接收所需的时间(ms)的和相等。总时间可以替代公式1和公式2中的“从获取最近齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间(ms)”来使用以得到帧接收定时时的齿位置。
上述实施方式每当接收到帧时就改变变化容许值，从而逐渐地限制变化容许值。变化容许值总是以齿位置为中心来设定。可以改变以齿位置为中心设定的变化容许值。例如，齿位置的变化可以根据车速增大而增大。变化容许值可以通过随着车速增大而增大变化容许值来更恰当地设定。当加速度传感器22达到指定角度时，增大加速度传感器22检测加速度的采样周期使定时检测精度降低。可以通过相应地改变该变化容许值来更恰当地设定该变化容许值。在该情况下，例如，发射器2保持对采样周期的跟踪。发射器2可以发射包含确定变化容许值大小的数据的帧。
上述实施方式在加速度传感器22参照车轮5a至5d中的每个车轮的中心轴线定位成朝向顶部时在0°的角度处发射帧。然而，这仅是示例。仅需要确保车轮在周向方向上的任意位置处为0°的角度。
根据上述实施方式，TPMS-ECU3从制动器ECU10获取齿轮信息。然而，另一ECU可以获取齿轮信息，这是因为TPMS-ECU3可以获取齿轮齿边或齿的数目作为齿轮信息。可以输入来自轮速传感器11a至11d的检测信号以从检测信号获取齿轮齿边或齿的数目。根据上述实施方式，TPMS-ECU3和制动器ECU10配置成独立的ECU，但是可以配置成集成的ECU。在该情况下，来自轮速传感器11a至11d的检测信号被直接提供给ECU，并且ECU根据检测信号以指定周期来计算齿轮齿边或齿的数目以获取齿轮齿边或齿的数目。因此，可以通过校正计算周期与上述帧接收定时之间的差而基于仅在帧接收定时时的齿轮信息来执行车轮位置检测。
尽管上述实施方式已经描述了针对具有四个车轮5a至5d的车辆1设置的车轮位置检测器，但是本公开还适用于具有更多个车轮的车辆。
根据上述实施方式，车轮位置检测器基于齿轮信息来指定车轮位置。为此，车轮位置检测器基于齿位置来设定变化容许值并且基于齿位置是否满足变化容许值来指定车轮位置。车轮位置检测器设定先前变化容许值与当前变化容许值之间的重叠以设定新的变化容许值，并且由此限制变化容许值。这使得能够在较短时间段内指定车轮位置。在不限制变化容许值的情况下，车轮位置检测器可以准确地获取如上所述的帧接收定时时的齿位置并且可以在较短时间段内准确地指定车轮位置。根据上述实施方式，齿位置的变化容许值用于指定车轮位置。然而，即使车轮位置检测器在不止一次地发射帧时基于齿位置的标准偏差来指定车轮位置，与以上效果类似的效果每当发射帧时仍能够通过变化发射角来获得。
根据本公开，轮速传感器11a至11d仅需要检测随车轮5a至5d转动的齿轮的齿的通过。因此，齿轮仅需要配置成通过更替具有导电外周的齿与该齿之间的部分来设置不同的磁阻。齿轮并不限于这样的通用结构：该通用结构的外周配置成锯齿状外边并且形成导电凸部与非导电空间的连续。例如，齿轮包括其外周配置成导电部和不导电绝缘体的转子开关(参见JP-A-Hei10-(1998)-048233)。
上述公开内容具有以下方面。
根据本公开内容的第一方面，一种用于车辆的车轮位置检测器，该车辆具有多个车轮，该多个车轮中的每个车轮均包括安装在车身上的轮胎，该车轮位置检测器包括：发射器，该发射器设置在每个车轮处，并且包括用于产生并发射含有特定识别信息的帧的第一控制部；以及接收器，该接收器设置在车身处，在接收时间处经由接收天线接收从车轮中的一个车轮的发射器发射的帧，并且包括第二控制部，该第二控制部用于执行指定车轮中的一个车轮的车轮位置检测并且存储车轮中的一个车轮与关于发射器的特定识别信息之间的关系。每个发射器均包括加速度传感器，该加速度传感器输出与加速度对应的检测信号，该检测信号具有随着安装有发射器的相应车轮转动而变化的重力加速度分量。每个车轮处的发射器的第一控制部基于来自加速度传感器的检测信号中的重力加速度分量来检测发射器的角度。每个车轮均具有作为车轮的中心的中心轴线，车轮的周边的预定位置被称为零度位置，并且发射器的角度由发射器、中心和零角度位置限定。每个车轮处的发射器在每当发射器的角度达到指定值时就反复地发射帧。车轮位置检测器还包括：用于每个车轮的轮速传感器，该轮速传感器检测与车轮相关联地转动的齿轮的齿。每个车轮的齿轮具有外周，该外周提供作为导电部的齿以及该齿之间的多个中间部使得导电部和中间部沿外周交替地设置，并且齿的磁阻不同于中间部的磁阻。第二控制部基于来自轮速传感器的检测信号以指定周期来获取表示齿轮的齿位置的齿轮信息。第二控制部基于获取齿轮信息的时间与接收帧的时间之间的时间差来校正齿轮信息中表示的齿位置，使得第二控制部计算在接收器接收帧时的齿位置。第二控制部基于接收时间处的齿位置来指定安装有发射帧的发射器的车轮中的一个车轮。
如上所述，车轮位置检测器以指定周期获取表示齿位置的齿轮信息。车轮位置检测器基于从获取齿轮信息的定时至接收帧的定时的时间而通过校正所获取的齿轮信息中表示的齿位置来计算帧接收定时时的齿位置。为此，车轮位置检测器可以准确地得到帧接收定时时的齿位置。基于该准确的齿位置，车轮位置检测器指定安装有发射帧的发射器的车轮。从而车轮位置检测器可以减小齿位置变化并且在较短的时间段内准确地指定车轮位置。
替代性地，第二控制部可以校正最近的并且在接收器接收帧紧之前获取的齿轮信息中表示的齿位置，使得第二控制部计算接收时间处的齿位置。此外，第二控制部可以根据齿轮边的数目或齿轮齿的数目来限定接收时间处的齿位置。第二控制部基于公式TP＝MR+{(TN/OP)×TD×WP}来校正齿位置。TP表示接收时间处的齿位置，MR表示与最近齿轮信息中表示的齿位置对应的最近齿轮边的数目或最近齿轮齿的数目，TN表示齿轮边的总数目或齿轮齿的总数目，OP表示轮胎的外周的由毫米限定的长度，TD表示获取最近齿轮信息的时间与接收时间之间的由毫秒限定的时间差，以及WP表示车轮的由米每秒限定的轮速，需要该轮速来校正齿轮位置。这里，轮速可以替换成车轮转速。
替代性地，第二控制部可以基于接收时间处的齿位置来设定变化容许值。第二控制部在接收器接收到帧时从安装有发射帧的发射器的车轮中的一个车轮的候选车轮中排除特定车轮，并且特定车轮的齿位置在设定了变化容许值之后不处于该变化容许值的范围内。第二控制部将剩余的车轮记录为安装有发射帧的发射器的车轮中的一个车轮。第二控制部在每当接收器接收到帧时改变变化容许值。第二控制部在接收器接收到新的帧时基于另一齿位置来设定另一变化容许值。第二控制部将该变化容许值改变成由该变化容许值与另一变化容许值之间的重叠部分提供的新的变化容许值。第二控制部将在接收时间处以不同发射角度发射的齿位置校正成具有相等发射角度的齿位置。第二控制部通过判定具有相等发射角度的经校正的齿位置是否处于变化容许值的范围内来指定安装有发射帧的发射器的车轮中的一个车轮。在该情况下，车轮可以表示超过在帧接收定时时的变化容许值的齿位置。车轮位置检测器可以从可能安装有发射帧的发射器的候选车轮中排除这样的车轮。车轮位置检测器可以在不使用大量数据的情况下指定车轮位置。认为新的变化容许值为基于在接收帧的定时时的齿位置的变化容许值与在接收先前帧的定时时所设定的变化容许值之间的重叠。新的变化容许值可以被限于该重叠。因此，车轮位置检测器可以快速且准确地指定车轮位置。
替代性地，第二控制部可以根据车速增大来增大变化容许值的范围。在该情况下，齿位置的变化可以随着车速增大而增大。变化容许值可以通过随着车速增大而增大变化容许值来更恰当地设定。
替代性地，第一控制部可以发射还包括确定由第二控制部设定的变化容许值的范围的数据的帧。在该情况下，当发射器达到指定角度时，增大加速度传感器检测加速度的采样周期使定时检测精度降低。可以通过相应地改变变化容许值来更恰当地设定该变化容许值。例如，发射器保持对采样周期的跟踪。发射器可以发射包含确定变化容许值大小的数据的帧，以提供上述效果。
根据本公开内容的第二方面，一种轮胎充气压力检测器，包括根据本公开内容的第一方面的车轮位置检测器。每个车轮的发射器还包括感测部，该感测部用于输出与轮胎的轮胎充气压力对应的检测信号。每个车轮的第一控制部处理来自感测部的检测信号以获取关于轮胎充气压力的信息，并且发射器将关于轮胎充气压力的信息存储在帧中并将该帧发射到接收器。接收器中的第二控制部基于关于轮胎充气压力的信息来检测每个车轮上的轮胎的轮胎充气压力。
在以上轮胎充气压力检测器中，车轮位置检测器可以准确地得到帧接收定时时的齿位置。基于该准确的齿位置，车轮位置检测器指定安装有发射帧的发射器的车轮。从而车轮位置检测器可以减小齿位置变化并且在较短的时间段内准确地指定车轮位置。
尽管已经参照本公开的实施方式描述了本公开，但应当理解的是本公开并不限于实施方式和构造。本公开旨在覆盖各种改型和等同布置。此外，除了所述各种组合和配置之外，包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也在本公开的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种用于车辆(1)的车轮位置检测器，所述车辆(1)具有多个车轮(5a至5d)，所述多个车轮(5a至5d)中的每个车轮均包括安装在车身(6)上的轮胎，所述车轮位置检测器包括：
发射器(2)，所述发射器(2)设置在每个车轮(5a至5d)处，并且包括第一控制部(23)，所述第一控制部(23)用于产生并发射包含有特定识别信息的帧；以及
接收器(3)，所述接收器(3)设置在所述车身(6)处，在接收时间处经由接收天线(31)接收从所述车轮(5a至5d)中的一个车轮的所述发射器(2)发射的所述帧，以及包括第二控制部(33)，所述第二控制部(33)用于执行指定所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮的车轮位置检测并且存储所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮与关于所述发射器(2)的所述特定识别信息之间的关系，
其中，每个发射器(2)均包括加速度传感器(22)，所述加速度传感器(22)输出与加速度对应的检测信号，所述检测信号具有随着安装有所述发射器(2)的相应车轮的转动而变化的重力加速度分量，
其中，位于每个车轮(5a至5d)处的所述发射器(2)的所述第一控制部(23)基于来自所述加速度传感器(22)的所述检测信号中的所述重力加速度分量来检测所述发射器(2)的角度，
其中，每个车轮(5a至5d)均具有作为所述车轮(5a至5d)的中心的中心轴线，所述车轮(5a至5d)的圆周的预定位置被称为零度位置，并且所述发射器(2)的所述角度由所述发射器(2)、所述中心和所述零角度位置限定，
其中，位于每个车轮(5a至5d)处的所述发射器(2)在每次所述发射器(2)的所述角度达到指定值时反复地发射所述帧，
所述车轮位置检测器还包括：
用于每个车轮(5a至5d)的轮速传感器(11a至11d)，所述轮速传感器(11a至11d)检测与所述车轮(5a至5d)相关联地转动的齿轮(12a至12d)的齿，
其中，每个车轮(5a至5d)的所述齿轮具有外周，所述外周提供作为导电部的齿以及所述齿之间的多个中间部，使得所述导电部和所述中间部沿所述外周交替地设置，并且所述齿的磁阻不同于所述中间部的磁阻，
其中，所述第二控制部(33)基于来自所述轮速传感器(11a至11d)的检测信号以指定周期来获取表示所述齿轮(12a至12d)的齿位置的齿轮信息，
其中，所述第二控制部(33)基于获取所述齿轮信息的时间与接收所述帧的时间之间的时间差来校正所述齿轮信息中表示的所述齿位置，使得所述第二控制部(33)计算在所述接收器(3)接收所述帧时的所述齿位置，并且
其中，所述第二控制部(33)基于所述接收时间处的所述齿位置来指定安装有发射所述帧的所述发射器(2)的所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮。
2.根据权利要求1所述的车轮位置检测器，
其中，所述第二控制部(33)校正最近的并且在所述接收器(3)接收所述帧紧之前获取的所述齿轮信息中表示的所述齿位置，使得所述第二控制部(33)计算所述接收时间处的所述齿位置。
3.根据权利要求1或2所述的车轮位置检测器，
其中，所述第二控制部(33)根据齿轮边的数目或齿轮齿的数目来限定所述接收时间处的所述齿位置，
其中，所述第二控制部(33)基于公式TP＝MR+{(TN/OP)×TD×WP}来校正所述齿位置，
其中，TP表示所述接收时间处的所述齿位置，
其中，MR表示与最近齿轮信息中表示的所述齿位置对应的最近齿轮边的数目或最近齿轮齿的数目，
其中，TN表示齿轮边的总数目或齿轮齿的总数目，
其中，OP表示轮胎的外周的由毫米限定的长度，
其中，TD表示获取所述最近齿轮信息的时间与所述接收时间之间的由毫秒限定的时间差，以及
其中，WP表示所述车轮的由米每秒限定的轮速，需要所述轮速来校正所述齿轮位置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车轮位置检测器，
其中，所述第二控制部(33)基于所述接收时间处的所述齿位置来设定变化容许值，
其中，所述第二控制部(33)在所述接收器(3)接收到所述帧时从安装有发射所述帧的所述发射器(2)的所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮的候选车轮中排除特定车轮，并且所述特定车轮的所述齿位置在设定了所述变化容许值之后不处于所述变化容许值的范围内，
其中，所述第二控制部(33)将剩余的车轮记录为安装有发射所述帧的所述发射器(2)的所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮，
其中，所述第二控制部(33)在每次所述接收器(3)接收到所述帧时改变所述变化容许值，
其中，所述第二控制部(33)在所述接收器(3)接收到新的帧时基于另一齿位置来设定另一变化容许值，
其中，所述第二控制部(33)将所述变化容许值改变成由所述变化容许值与所述另一变化容许值之间的重叠部分提供的新的变化容许值，
其中，所述第二控制部(33)将在所述接收时间处以不同发射角度发射的所述齿位置校正成具有相同发射角度的齿位置，以及
其中，所述第二控制部(33)通过判定具有所述相同发射角度的经校正的齿位置是否处于所述变化容许值的范围内来指定安装有发射所述帧的所述发射器(2)的所述车轮(5a至5d)中的所述一个车轮。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车轮位置检测器，
其中，所述第二控制部(33)根据车速增大来增大所述变化容许值的范围。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车轮位置检测器，
其中，所述第一控制部(23)发射还包括确定由所述第二控制部(33)设定的所述变化容许值的范围的数据的所述帧。
7.一种轮胎充气压力检测器，包括根据权利要求1至6中的任一项所述的车轮位置检测器，
其中，每个车轮(5a至5d)的所述发射器(2)还包括感测部(21)，所述感测部(21)用于输出与所述轮胎的轮胎充气压力对应的检测信号，
其中，每个车轮(5a至5d)的所述第一控制部(23)处理来自所述感测部(21)的所述检测信号以获取关于所述轮胎充气压力的信息，并且所述发射器(2)将关于所述轮胎充气压力的所述信息存储在所述帧中并将所述帧发射到所述接收器(3)，以及
其中，所述接收器(3)中的所述第二控制部(33)基于关于所述轮胎充气压力的所述信息来检测每个车轮(5a至5d)上的所述轮胎的所述轮胎充气压力。
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