CN104024006A - 车轮位置检测器和具有该车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器 - Google Patents

车轮位置检测器和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

在一种用于车辆(1)的车轮位置检测器中，每个车轮(5a至5d)上的发送器(2)在发送器(2)的角度达到发送角度时反复地发送包含识别信息的数据帧。用于接收该帧的接收器(3)安装在车辆(1)的本体(6)上，并且基于该帧执行车轮位置检测以指定发送该帧的目标车轮(5a至5d)。接收器(3)在接收该帧时获取与对应车轮(5a至5d)一起旋转的齿轮(12a至12d)的齿位置，并且基于该齿位置设定变化容许范围。接收器(3)通过判定齿位置是否落入变化容许范围内来指定目标车轮(5a至5d)。发送器(2)以预定时间间隔改变发送角度。

Description

车轮位置检测器和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27日提交的日本专利申请No.2011-286187，其公开内容通过参引并入本文中。
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辆中安装目标轮胎车轮的位置。该车轮位置检测器可以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送器直接附接至安装有轮胎的车轮、经由发送器将来自压力传感器的检测结果发送、以及通过安装在车辆上的接收器接收检测结果来检测轮胎充气压力。
背景技术
已知一种直接式轮胎充气压力检测器。这种轮胎充气压力检测器使用直接附接至车辆的轮胎车轮的发送器。该发送器具有诸如压力传感器之类的传感器。车辆的本体上安装有天线和接收器。当发送器发送包含来自传感器的检测信号的数据时，接收器通过天线接收该数据，并且基于该数据检测轮胎充气压力。直接式轮胎充气压力检测器判定该数据由配备有直接式轮胎充气压力检测器的车辆发送还是由另一车辆发送。此外，直接式轮胎充气压力检测器判定哪个轮胎设置有发送器。为此，由发送器发送的每个数据均包含区别该车辆与其他车辆的ID信息并识别出发送器附接至哪个车轮。
为了定位该发送器，接收器需要与每个车轮位置相关联地预先记录关于每个发送器的ID信息。如果执行轮胎换位，则接收器需要预先记录该ID信息。例如，专利文献1提出了一种使这种记录自动化的方法。
具体地，在根据专利文献1的方法中，基于来自包括在附接至车轮的发送器中的加速度传感器的加速度检测信号来判定车轮是否达到特定的旋转位置。车辆还基于来自发送器的无线信号来检测车轮的旋转位置。车辆监控旋转位置之间的相对角度的变化以指定车轮位置。该方法基于特定数目的数据中的偏差来监控由车辆检测的车轮旋转位置与由车轮检测的车轮旋转位置之间的相对角度的变化。该方法通过确定参照初始值的变化超过容许值来指定车轮位置。
然而，专利文献1中描述的方法基于该变化是否落在由容许值限定的变化容许范围内来指定车轮位置。因此，该方法不能在该变化落入变化容许范围内时指定车轮位置。此外，由于该方法基于标准偏差指定车轮位置，因此需要相当大数量的数据。该方法在获取所需数目的数据之前不能指定车轮位置。因此，指定车轮位置花费了长的时间。
引用列表
专利文献
PTL1：JP-A-2010-122023
此外，在常规方法中，当车轮达到预定旋转位置时发送无线信号。然而，存在有预定旋转位置为无效位置的可能性，在该无效位置处来自发送器的无线信号不大可能达到安装在车辆的本体上的接收器。在这种情况下，即使发送器发送很多次无线信号，该无线信号也不大可能达到接收器。
发明内容
本公开的目的是提供一种车轮位置检测器和一种具有车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器，其能够在较短的时间段内精确地指定车轮位置。
根据本公开的第一方面，车轮位置检测器用于包括本体和安装在本体上的车轮的车辆。每个车轮均配备着轮胎。车轮位置检测器包括发送器。每个发送器均安装在对应车轮上，并且具有独特识别信息。每个发送器均包括用于产生并发送包括/包含该独特识别信息的数据帧的第一控制部分。该车轮位置检测器还包括安装在车辆的本体上的接收器。该接收器包括第二控制部分和接收天线。该第二控制部分在某时通过接收天线接收来自发送器中的一个发送器的帧。第二控制部分基于该帧执行车轮位置检测以指定车轮的安装着发送器中的一个发送器的一个车轮。第二控制部分存储车轮中的一个车轮与发送器中的一个发送器的独特识别信息之间的关系。车轮位置检测器还包括车轮速度传感器。每个车轮速度传感器均设置有与对应车轮一起旋转的齿轮。该齿轮包括具有电传导性的齿和沿着齿轮的外周与齿交替地布置的中间部，使得齿轮的磁阻能够沿着外周改变。每个车轮速度传感器输出表示齿中的每个齿的经过的齿检测信号。每个发送器还包括加速度传感器。该加速度传感器输出表示加速度的加速度检测信号，该加速度检测信号具有随着对应车轮的旋转而改变的重力加速度分量。第一控制传感器基于来自加速度传感器的加速度检测信号的重力加速度分量来检测发送器的角度。发送器与对应车轮的中心轴线和对应车轮的周向上的预定基准零点形成角。第一控制部分在每当发送器达到发送角度时反复地发送帧。第一控制部分以预定时间间隔改变发送角度，使得发送角度包括基准发送角度和与该基准发送角度不同的至少一个改变的发送角度。第二控制部分在接收器接收由发送器2在基准角度处发送的帧时基于来自速度传感器的齿检测信号获取表示齿轮的齿位置的齿轮信息。第二控制部分基于该齿位置设定第一变化容许范围。第二控制部分在接收器接收该帧时设定第二变化容许范围。第二变化容许范围为先前设定的第一变化容许范围与当前设定的第一变化容许范围之间的重叠范围。该第二控制部分在与特定车轮一起旋转的齿轮的齿位置落在第二变化容许范围外时将特定车轮从车轮中的该一个车轮的候选车轮中排除。第二控制部分将剩余车轮记录为车轮中的该一个车轮。
根据本公开的第二方面，轮胎充气压力检测器包括根据第一方面的车轮位置检测器。每个发送器还包括用于输出压力检测信号的感测部分，该压力检测信号表示对应车轮的轮胎的轮胎充气压力。每个发送器的第一控制部分处理该压力检测信号以获取关于轮胎充气压力的充气压力信息，并且以该帧包括压力充气信息的方式产生帧。接收器的第二控制部分基于包含在该帧中的充气压力信息来检测对应车轮的轮胎的轮胎充气压力。
附图说明
本公开的上述及其他目的、特征和优势将在参照附图做出的以下详细描述中变得更明显。在附图中：
图1示出了根据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构型；
图2A示出了发送器和接收器的方框构型；
图2B示出了发送器和接收器的方框构型；
图3为示出了车轮位置检测器的正时图；
图4示出了齿轮信息的变化；
图5A示意性地示出了判定车轮位置的逻辑；
图5B示意性地示出了判定车轮位置的逻辑；
图5C示意性地示出了判定车轮位置的逻辑；
图6A示出了估定车轮位置的结果；
图6B示出了估定车轮位置的结果；
图6C示出了估定车轮位置的结果；
图6D示出了估定车轮位置的结果；
图7A示出了车轮上的发送器的角度；
图7B示出了发送角度与发送数据帧的发送正时之间的关系；
图8A示出了数据帧的结构；以及
图8B示出了数据帧的另一结构。
具体实施方式
本公开的实施方式将参照附图在下文进行描述。
(实施方式)
根据本公开的实施方式的包括车轮位置检测器的轮胎充气压力检测器将参照图1在下文进行描述。图1示出了轮胎充气压力检测器的整体构型。图1的顶部表示车辆1的前方(前)。图1的底部表示车辆1的后方(后)。
如图1中所示，轮胎充气压力检测器附接至车辆1，并且该轮胎充气压力检测器包括发送器2、用于轮胎充气压力检测器的电子控制单元(ECU)3、以及仪表4。该ECU 3起接收器的作用，并且在下文中称为TPMS-ECU(轮胎压力监控***ECU)3。为了指定/确认车轮位置，车轮位置检测器使用发送器2和TPMS-ECU 3。此外，车轮位置检测器获取来自制动控制ECU(下文称为制动ECU)10的齿轮信息。该齿轮信息从车轮速度传感器11a至11d的检测信号产生。车轮速度传感器11a至11d分别设置用于轮胎车轮5(5a至5d)。
如图1中所示，发送器2附接至车轮5a至5d中的每个。发送器2检测安装在车轮5a至5d上的轮胎的充气压力。发送器2将关于轮胎充气压力的信息作为检测结果存储在数据帧中并且发送该帧。TPMS-ECU3附接至车辆1的本体6。TPMS-ECU 3接收由发送器2发送的帧并且基于存储在该帧中的检测结果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。发送器2根据例如频移键控(FSK)调制该帧。TPMS-ECU 3解调该帧、读取存储在该帧中的信息并且检测车轮位置和轮胎充气压力。图2A示出了发送器2的方框图，以及图2B示出了TPMS-ECU 3的方框图。
如图2A中所示，发送器2包括感测部分21、加速度传感器22、微型计算机23、发送回路/电路24以及发送天线25。发送器2的这些部件由电池(未示出)供给的电力驱动。
例如，感测部分21包括隔膜式压力传感器21a和温度传感器21b。感测部分21输出表示轮胎充气压力和/或轮胎温度的检测信号。加速度传感器22检测传感器本身在附接发送器2的车轮5a至5d处的位置。即，加速度传感器22检测发送器2的位置和车辆1的速度。例如，根据实施方式，加速度传感器22输出表示沿车轮5a至5d的径向方向——即，沿垂直于车轮5a至5d的周向方向的两个方向——作用在旋转车轮5a至5d上的加速度的检测信号。
微型计算机23包括控制部分(第一控制部分)，并且根据已知技术构造。微型计算机23根据存储在控制部分的内部存储器中的程序执行预定的处理。控制部分的内部存储器存储单独/不同的ID信息，该单独的ID信息包括/包含用来指定每个发送器2的发送器识别信息和用来指定车辆1的车辆识别信息。
微型计算机23接收来自感测部分21的表示轮胎充气压力的检测信号、处理该信号并且根据需要修改该信号。随后，微型计算机23将关于轮胎充气压力的信息和发送器识别信息存储在帧中。微型计算机23监控来自加速度传感器22的检测信号以检测车辆1的速度，以及检测附接至车轮5a至5d的每个发送器2的位置。当微型计算机23产生帧时，该微型计算机23允许发送回路24基于车辆1的速度和发送器2的位置通过发送天线25将该帧发送至TPMS-ECU 3。
具体地，微型计算机23在车辆1正在行驶时开始发送帧。该微型计算机23基于来自加速度传感器22的检测信号在每当加速度传感器22的角度达到发送角度时反复发送帧。微型计算机23基于车辆1的速度判定车辆是否正在行驶。微型计算机23基于发送器2的位置判定加速度传感器22的角度是否达到发送角度。
微型计算机23使用来自加速度传感器22的检测信号来检测车辆1的速度。微型计算机23在车辆1的速度达到或大于预定速度(例如，5km/h)时判定车辆正在行驶。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。车辆1的速度可以通过积分离心加速度并将离心加速度的积分乘以预定系数来计算。微型计算机23通过将重力加速度分量从加速度传感器22的输出中除去来计算离心加速度，并且基于该离心加速度来计算车辆1的速度。
加速度传感器22输出根据车轮5a至5d的旋转的检测信号。当车辆1正在行驶时，检测信号包括重力加速度分量并且表示与车轮旋转对应的振幅。例如，检测信号在发送器2定位在车轮5a至5d中的每个的中心轴线正上方时表示最大负振幅。检测信号在发送器2与中心轴线齐高定位时表示零振幅。检测信号在发送器2定位在中心轴线正下方时表示最大正振幅。加速度传感器22的角度——即，发送器2的位置的角度——可以基于振幅来确定。例如，加速度传感器22的角度可以基于振幅通过假定角度在加速度传感器22定位在车轮5a至5d中的每个的中心轴线正上方时为0来确定。
每个发送器2在车辆1的速度达到预定速度时同时、或者在加速度传感器22于车辆1的速度达到预定速度之后达到发送角度时开始发送帧(即，发送第一帧)。发送器2在每当加速度传感器22的角度变成发送器2发送第一帧的角度时反复发送帧。替代性地，发送器2可以在预定时间段内(例如，15秒)仅发送一次帧以减小电池消耗。
发送回路24用作用于将从微型计算机23接收的帧通过发送天线25发送至TPMS-ECU 3的输出部分。例如，该帧通过使用无线电频率的电磁波来发送。
例如，发送器2以例如感测部分21能够被暴露到轮胎的内部的方式附接至车轮5a至5d中的每个上的充气门。发送器2检测对应轮胎的轮胎充气压力。如上所述，当车辆1的速度超过预定速度时，每个发送器2在每当加速度传感器22达到发送角度时通过发送天线25反复发送帧。发送器2可以在每当加速度传感器22达到发送时总是发送帧。理想的是将帧发送间隔延长以减小电池消耗。为此，发送器2可以在确定车轮位置所需的时间消逝时从车轮定位模式变成周期发送模式。在这种情况下，在车轮定位模式中，发送器2在每当加速度传感器22达到发送角度时发送帧。相比之下，在周期发送模式中，发送器2以更长间隔(例如，每一分钟)发送帧，从而将关于轮胎充气压力的信号周期性地发送至TPMS-ECU 3。例如，可以为每个发送器2提供随机延迟，使得每个发送器2均能够在不同的时间/以不同正时发送帧。以此方式，防止了来自发送器2的无线电波的干扰，使得TPMS-ECU 3能够确实地接收来自发送器2的帧。
如图2B所示，TPMS-ECU 3包括接收天线31、接收回路/电路32以及微型计算机33。如下文所描述的，TPMS-ECU 3通过诸如控制局域网(CAN)之类的车载LAN获取来自控制ECU 10的齿轮信息，从而获取由与车轮5a至5d中的每个一起旋转的齿轮的齿的边缘的数目/号(或齿的数目/号)表示的齿位置。
接收天线31接收从发送器2发送的帧。接收天线31固定至车辆1的本体6。接收天线31可以设置为结合在TPMS-ECU 3中的内部天线或设置为具有从TPMS-ECU 3的内部向外部延伸的接线的外部天线。
接收回路32用作用于通过接收天线31接收来自发送器2的帧和用于将所接收的帧传送至微型计算机33的输入部分。
微型计算机33对应于第二控制部分并且根据存储在微型计算机33的内部存储器中的程序执行车轮位置检测。具体地，微型计算机33基于从制动ECU 10获取的齿轮信息与从发送器2接收帧的接收时间/正时之间的关系来执行车轮位置检测。微型计算机33以预定的获取间隔(例如，10ms)获取来自制动ECU 10的齿轮信息。该齿轮信息从分别设置用于车轮5a至5d的车轮速度传感器11a至11d产生。
该齿轮信息表示与车轮5a至5d一起旋转的齿轮的齿位置。例如，车轮速度传感器11a至11d中的每个构造为电磁拾波式传感器并且放置成面向齿轮的齿。从车轮速度传感器11a至11d输出的检测信号在每当齿轮的齿经过车轮速度传感器11a至11d时改变。具体地，车轮速度传感器11a至11d在每当齿轮的齿经过车轮速度传感器11a至11d时将方波脉冲作为检测信号输出。因此，方波脉冲的上升边和下降边表示齿轮的齿的边缘经过车轮速度传感器11a至11d。因此，制动ECU 10基于来自车轮速度传感器11a至11d的检测信号的上升边和下降边的数目来计数经过车轮速度传感器11a至11d的齿轮的齿的边缘的数目。制动ECU 10以获取间隔将所计数数目作为齿轮信息告知微型计算机33。因此，微型计算机33能够基于该齿轮信息识别齿轮的齿何时经过车轮速度传感器11a至11d以及齿轮的哪个齿经过车轮速度传感器11a至11d。
计数数目在每当齿轮完成一个旋转时重新设定/重置。例如，假定齿轮具有48个齿，则边缘从0至95编号，使得能够总共计数96个边缘。当计数数目达到95时，制动ECU 10在将计数数目重新设定为0之后计数边缘的数目。
代替经过车轮速度传感器11a至11d的齿的边缘的数目，制动ECU10能够将经过车轮速度传感器11a至11d的齿的数目作为齿轮信息告知微型计算机33。替代性地，制动ECU 10能够将最后的获取间隔期间经过车轮速度传感器11a至11d的边缘的数目或齿的数目告知微型计算机33，并且微型计算机33能够将所告知的数目添加到边缘或齿的最近/最新计数数目。以此方式，微型计算机33能够以获取间隔计数边缘或齿的数目。即，微型计算机33只需要能够以获取间隔最终获取边缘或齿的数目作为齿轮信息。制动ECU 10在每当制动ECU 10关闭时重新设定边缘或齿的计数数目。制动ECU 10在当制动ECU 10打开时同时、或者在车辆1的速度于制动ECU 10打开之后达到预定速度时重新开始计数。因此，在制动ECU 10关闭时，相同的齿由边缘或齿的相同数/号来表示。
微型计算机33测量接收从每个发送器2发送的帧时的接收正时。微型计算机33基于齿轮边缘或齿的数目执行车轮位置检测，该齿轮边缘或齿的数目基于接收正时从获取的齿轮的边缘或齿的数目中选择。因此，微型计算机33能够执行指定哪个发送器2附接至车轮5a至5d的哪个车轮的车轮位置检测。车轮位置检测将在下文进行详细描述。
基于车轮位置检测的结果，微型计算机33存储发送器识别信息连同车轮5a至5d的位置，其中，由发送器识别信息识别的发送器2附接至车轮5a至5d。之后，微型计算机33基于存储在从每个发送器2发送的帧中的发送器识别信息和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通过诸如CAN之类的车载式LAN将表示轮胎充气压力的电信号输出至仪表4。例如，微型计算机33将轮胎充气压力与预定阈值Th对比以检测轮胎充气压力的减小。当微型计算机33检测到轮胎充气压力的减小时，微型计算机33将表示轮胎充气压力的减小的压力减小信号输出至仪表4。因此，仪表4被告知四个车轮5a至5d中的哪个车轮的轮胎充气压力减小。
仪表4起警报部分的作用。如图1中所示，仪表4位于驾驶员能够观察到仪表4的位置。例如，仪表4构造为包括在车辆1的仪表板中的仪表显示器。当接收来自TPMS-ECU 3的微型计算机33的压力减小信号时，仪表4提供表示车轮5a至5d中的哪个车轮经受轮胎充气压力减小的指示。从而，仪表4告知驾驶员特定车轮上的轮胎充气压力的减小。
下文对根据本实施方式的轮胎充气压力检测器的操作进行描述。下文的描述分成车轮位置检测和由轮胎充气压力检测器执行的轮胎充气压力检测。
首先，描述车轮位置检测。图3为示出了车轮位置检测的时间/正时图。图4示出了齿轮信息的变化。图5A、图5B和图5C示意性地示出了检测车轮位置的逻辑(即，原理)。图6A、图6B、图6C和图6D示出了估定车轮位置的结果。将参照这些附图描述执行车轮位置检测的方法。
在发送器2上，微型计算器23基于从电池供给的电力以预定的取样间隔监控来自加速度传感器22的检测信号。从而，微型计算机23检测车辆1的速度和在车轮5a至5d中的每个车轮上的加速度传感器22的角度。当车辆1的速度达到预定速度时，微型计算机23在每当加速度传感器22达到发送角度时反复地发送帧。例如，发送角度能够是在车辆速度达到预定速度紧之后的加速度传感器22的角度。替代性地，发送角度能够是预定角度。因此，微型计算机23在每当加速度传感器22的角度变得与第一帧被发送的角度相等时反复发送帧。
图3从顶部至底部示出了从制动ECU 10获取齿轮信息的正时、齿轮边缘的数目、加速度传感器22的角度、来自加速度传感器22的检测信号的重力加速度分量、和从发送器2发送帧的正时。如图3中所示，来自加速度传感器22的检测信号的重力加速度分量成为正弦曲线。加速度传感器22的角度能够基于该正弦曲线确定。帧在每当加速度传感器22基于该正弦曲线达到相同角度时被发送。
TPMS-ECU 3以获取间隔(例如，10毫秒)获取来自制动ECU 10的齿轮信息。该齿轮信息由分别设置用于车轮5a至5d的车轮速度传感器11a至11d供给。TPMS-ECU 3测量接收由每个发送器2发送的帧时的接收正时。TPMS-ECU 3基于该接收正时获取从所获取的齿轮的边缘或齿的数目中选择的齿轮边缘或齿的数目/号。
接收从每个发送器2发送的帧的正时并不总是与获取来自制动ECU10的齿轮信息的间隔一致。为此，以最接近接收帧的正时的间隔获取的齿轮信息中表示的齿轮边缘或齿的数目可以用作接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目。即，接收帧的间隔紧之前或之后获取的齿轮信息中表示的齿轮边缘或齿的数目可以用作接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目。接收帧的正时处的齿轮的边缘或齿的数目能够通过使用在接收帧的正时紧之前和之后获取的齿轮信息中表示的齿轮边缘或齿的数目来计算。例如，在接收帧的正时紧之前和之后获取的齿轮信息中表示的齿轮边缘或齿的数目的平均值可以用作接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目。
轮胎充气压力检测器重复操作以在每当帧被接收时获取接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目。轮胎充气压力检测器基于在接收帧的正时处所获取的齿轮边缘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定接收帧的当前正时处的齿轮边缘或齿的数目的变化是否落入变化容许范围内来执行车轮位置检测，该变化容许范围基于先前/前次正时处获取的齿轮边缘或齿的数目来设定。
假定帧接收自车轮5a至5d中的任一个上的特定发送器2，该特定发送器2在每当其加速度传感器22达到发送角度时发送帧。由于齿位置由接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目表示，因此，该齿位置几乎与先前的齿位置匹配。因此，接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目的变化小并且落入变化容许范围内。这同样适用于多于一次从特定发送器2中接收帧的情况。即，对于车轮5a至5d中的安装有特定发送器2的一个车轮而言，接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目的变化落入变化容许范围内，该变化容许范围在从特定发送器2中接收第一帧的第一帧接收正时时设定。相比之下，对于车轮5a至5d中的其他车轮而言，齿位置由于帧从车轮5a至5d中的其他车轮上的发送器2在与从特定发送器2发送帧的正时不同的正时处发送而改变。
具体地，车轮速度传感器11a至11d的齿轮分别与车轮5a至5d一起旋转。因此，车轮5a至5d中安装有特定发送器2的一个车轮几乎不会引起接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目的变化。然而，车轮5a至5d由于车轮5a至5d的旋转状态因例如道路条件、转弯和车道变化而改变而不能在确切相同的状态下旋转。因此，车轮5a至5d中的其他车轮引起由接收帧的正时处的齿轮边缘或齿的数目表示的齿位置的变化。
如图4的“IG/点火开关开启”中所示，各个车轮速度传感器11a至11d的齿轮12a至12d表示车辆1的点火开关(IG)开启紧之后的边缘计数为0。在车辆1开始行驶之后，从给定的车轮相续地接收帧。与给定的车轮不同的车轮引起由齿轮边缘或齿的数目表示的齿位置的变化。轮胎充气压力检测器通过判定变化是否落入变化容许范围内来执行车轮位置检测。
下文将参照图5A至图5C详细地描述设定变化容许范围的方法。该变化容许范围包括第一变化容许范围和第二变化容许范围。例如，如图5A中所示，假定发送器2在其第一次发送帧时定位至第一接收角度，第一变化容许范围以第一接收角度为中心设定。在该示例中，变化容许范围设定在以第一接收角度为中心的180度内(即，正、负90度)，即，在以第一帧接收时的边缘的数目为中心的正、负24个边缘内，或在以第一帧接收时的齿的数目为中心的正、负12个齿内。
随后，当从发送器2第二次接收帧时，第一变化容许范围以第二接收角度为中心设定，该第二接收角度为发送器2在第二帧接收时的角度。具体地，第一变化容许范围设定在以第二接收角度为中心的180度(正、负90度)内。此外，第二变化容许范围基于先前设定的在以第一接收角度为中心的180度(即，正、负90度)内的第一变化容许范围和当前设定的以第二接收角度为中心的180度(即，正、负90度)内的第一变化容许范围来设定。具体地，第二变化容许范围设定为先前设定的第一变化容许范围与当前设定的第一变化容许范围之间的重叠范围。在该示例中，如图5B中所示，第二变化容许范围为从边缘计数12至边缘计数48。以此方式，第二变化容许范围能够被限制到先前设定的第一变化容许范围与当前设定的第一变化容许范围之间的重叠范围。如果第二帧接收时的齿轮边缘或齿的数目落入第二帧接收时设定的第二变化容许范围内，即，落入第一帧接收时设定的第一变化容许范围内，则与边缘或齿的数目对应的车轮很可能与用来发送帧的车轮匹配并且被确定为“真”。
如图5C中所示，假定第三帧接收时的齿轮边缘或齿的数目落在第二帧接收时设定的第二变化容许范围外，即，落在第一帧接收时设定的第一变化容许范围和第二帧接收时设定的第一变化容许范围中的每一者外，则与边缘或齿的数目对应的车轮很可能与用于发送帧的车轮不同，从而被确定为“假”。此时，第三帧接收时的齿轮边缘或齿的数目即使其落入第一帧接收时设定的第一变化容许范围内但落在第二帧接收时设定的第二变化容许范围外仍被确定为“假”。这使得能够确定车轮5a至5d中的哪个车轮上安装有发送由TPMS-ECU 3接收的帧的发送器2。
图6A示出了指定目标车轮的情况，具有发送器识别信息ID1的发送器2安装在该目标车轮上。TPMS-ECU 3在每当包括/包含发送器识别信息ID1的帧被接收时获取每个车轮(前左车轮FL、前右车轮FR、后左车轮RL以及右后车轮RR)的齿轮边缘或齿的数目。TPMS-ECU 3存储所获取的用于每个车轮的齿轮边缘或齿的数目。每当帧被接收时，TPMS-ECU 3判定所获取的齿轮边缘或齿的数目是否落入变化容许范围内。TPMS-ECU 3在所获取的对应于特定车轮(5a至5d)的齿轮边缘或齿的数目落在变化容许范围外时将该特定车轮从目标车轮的候选车轮中排除。TPMS-ECU 3在每当帧被接收时重复该过程。随后，TPMS-ECU 3将最后剩余的车轮记录为目标车轮。在图6A的示例中，前右轮FR、后右轮RR以及后左轮RL被从目标车轮的候选车轮中以此顺序排除。TPMS-ECU 3将最后剩余的前左轮FL记录为其上安装有具有发送器识别信息ID1的发送器2的目标车轮。
图6B、图6C和图6D分别示出了指定安装了具有发送器识别信息ID2、ID3以及ID4的发送器1的车轮的情况。如图6B至6D中所示，TPMS-ECU 3执行与如上所述的用于发送器识别信息ID1相同的过程。以此方式，轮胎充气压力检测器能够指定安装有发送帧的发送器2的车轮。轮胎充气压力检测器能够指定安装有发送器2的所有四个车轮。
如上所述，基于由发送器2发送的帧，TPMS-ECU 3指定车轮5a至5D中的哪个车轮上安装有发送器2。与安装有发送器2的车轮的位置相关联地，微型计算机33存储发送帧的发送器2的发送器识别信息。
然而，存在如下可能性：当发送器2的角度达到发送角度时，发送器2位于无效位置，在该无效位置处由发送器2发送的帧不大可能达到TPMS-ECU 3。如果这种情况发生，TPMS-ECU 3会由于发送器2在每当发送器2达到发送角度时在无效位置处发送帧而接收不到帧。为了防止该缺点，根据本实施方式，发送角度以预定的时间间隔(例如，1分钟)改变。
例如，发送器2以如图7A和图7B中示出的方式改变发送角度。图7A示出了安装在车轮5a至5d中的每个车轮上的发送器2的角度。如图7A中所示，发送器2的角度在其定位在车轮5a至5d中的每个的中心轴线正上方时为0度。发送器2的角度在其定位成与沿车辆1的前方方向的中心轴线齐高时为90度。发送器2的角度在发送器2定位在中心轴线正下方时为180度。发送器2的角度在其定位成与沿车辆1的后方方向的中心轴线齐高时为270度。图7B示出了发送角度与自车辆1开始行驶——例如，自车辆1的速度达到预定速度(例如，5km/h)起——消逝/经过的时间之间的关系。如图7B中所示，发送角度在车辆1的速度达到预定速度之后的一分钟期间设定为0度。因此，发送器2在每当其在车辆1的速度达到预定速度之后的一分钟期间达到0度时发送帧。随后，在自车辆1的速度达到预定速度起消逝了一分钟后的一分钟期间，发送角度沿车轮的旋转方向改变了90度并且设定成90度。因此，发送器2在每当发送器2的角度在自车辆1的速度达到预定速度起消逝一分钟之后的一分钟期间达到90度时发送帧。随后，在自车辆1的速度达到预定速度起消逝了两分钟之后的一分钟期间，发送角度沿旋转方向改变了90度并且设定成180度。因此，发送器2在每当发送器2的角度在自车辆1的速度达到预定速度起消逝两分钟后的一分钟期间达到180度时发送帧。随后，在自车辆1的速度达到预定速度起消逝了三分钟之后的一分钟期间，发送角度沿旋转方向改变了90度并且设定成270度。因此，发送器2在每当发送器2的角度在自车辆1的速度达到预定速度起消逝三分钟之后的一分钟期间达到270度时发送帧。
以此方式，发送器2发送帧的发送角度以预定的时间间隔(例如，一分钟)改变，使得由发送器2发送的帧能够被TPMS-ECU 3确实地接收。
当发送器2以上述方式改变发送角度时，TPMS-ECU 3需要知道发送器2在哪个发送角度处发送帧。这一点的原因在于TPMS-ECU 3基于在相同的发送角度处发送的帧通过判定齿轮边缘或齿的数目是否落入变化容许范围内来执行车轮位置检测。因此，当发送器2通过改变发送角度在不同的发送角度处发送帧时，TPMS-ECU 3需要知道发送角度从而以在接收在相同的发送角度处发送的帧的正时处获取齿轮边缘或齿的数目的方式来校正在接收在不同的发送角度处发送的帧的正时处获取的齿轮边缘或齿的数目。
例如，如图8A中所示，表示发送角度的发送角度信息(“角度”)能够包括/包含在由发送器2发送的帧中，除此之外，该帧还包含发送器识别信息(“ID”)、轮胎充气压力信息(“压力”)、轮胎温度信息(“温度”)以及错误检查或校正信息。以此方式，当TPMS-ECU 3接收帧时，TPMS-ECU 3可以知道所接收的帧在由包含在所接收的帧中的发送角度信息表示的发送角度处发送。在这种情况下，基于发送角度信息，TPMS-ECU 3通过假定该帧在基准发送角度处发送来校正在接收在改变的发送角度处发送的帧时获取的齿轮边缘或齿的数目。例如，当齿轮的齿的数目为48并且发送角度改变90度时，在接收在改变的发送角度处发送的帧时获取的齿轮边缘的数目由24(＝(96×90)/360)校正，或者在接收在改变的发送角度处发送的帧时获取的齿轮齿的数目由12(＝(48×90)/360)校正。随后，TPMS-ECU 3通过判定所校正的齿轮边缘或齿的数目是否落入变化容许范围内来执行车轮位置检测。
替代性地，如图8B中所示，当发送角度信息没有包含在由发送器2发送的帧中时，TPMS-ECU 3能够预存发送器2随时间改变发送角度的发送角度改变量。在这种情况下，TPMS-ECU 3测量自帧第一次发送起消逝的时间并且基于发送角度改变量和消逝的时间估算消逝时间之后的发送角度的变化。TPMS-ECU 3通过所估算的发送角度的变化来校正在消逝时间之后获取的齿轮边缘或齿的数目。随后，TPMS-ECU 3通过判定所校正的齿轮边缘或齿的数目是否落入变化容许范围内来执行车轮位置检测。
根据车辆1的速度达到预定速度的检测(即，车辆1开始行驶的检测)，发送器2在每当发送器2的角度达到例如0度的相同的发送器角度时开始发送帧，其中加速度传感器22定位在车轮5a至5d中的每个车轮的中心轴线正上方。替代性地，发送器2开始发送帧的发送角度可以在每当发送器2开始发送帧时改变预定角度(例如，90度)。TPMS-ECU 3在车辆1的速度达到预定速度时开始接收帧。TPMS-ECU3获取并存储接收帧的正时处的齿轮信息。TPMS-ECU 3在车辆1的速度减小到小于用来判定车辆1是否停止的阈值(例如，5km/h)时清除所存储的齿轮信息。当车辆1重新开始行驶时，TPMD-ECU 3执行如上所述的车轮位置检测以获取并存储新的齿轮信息。
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，每个发送器2在轮胎充气压力检测期间以预定的压力检测间隔发送帧。TPMS-ECU 3在每当发送器2发送帧时接收用于四个车轮5a至5d的帧。基于包含在每个帧中的发送器识别信息，TPMS-ECU3确定附接到车轮5a至5d的哪个发送器2发送帧。TPMS-ECU 3基于包含在每个帧中的轮胎充气压力信息检测车轮5a至5d的轮胎充气压力。因此，TPMS-ECU 3能够检测到车轮5a至5d中的每个车轮的轮胎充气压力的减小并且确定车轮5a至5d中的哪个车轮经受轮胎充气压力的减小。TPMS-ECU 3将轮胎充气压力的减小告知仪表4。仪表4在指定车轮5a至5d中的任一个车轮的同时提供表示轮胎充气压力减小的指示。从而，仪表4将特定车轮上的轮胎充气压力的减小告知驾驶员。
如上所述，根据本实施方式，车轮位置检测器基于来自车轮速度传感器11a至11d的检测信号获取表示齿轮12a至12d的齿位置的齿轮信息，车轮速度传感器11a至11d检测与车轮5a至5d一起旋转的齿轮12a至12d的齿的经过。变化容许范围基于接收帧的正时处的齿位置来设定。在变化容许范围被设定之后，车轮可以表示在接收帧的正时处超过变化容许范围的齿位置。车轮位置检测器将该车轮排除到可能安装有发送帧的发送器2的候选车轮之外。车轮位置检测器将剩余的车轮记录为安装有发送帧的发送器2的车轮。车轮位置检测器能够在不使用大量数据的情况下指定车轮位置。
新的变化容许范围被假定为在基于接收帧的正时处的齿位置的变化容许范围与在接收先前的帧的正时处设定的变化容许范围之间的重叠部分。新的变化容许范围可以被限制于该重叠部分。因此，车轮位置检测器能够快速并且精确地指定车轮位置。
此外，根据本实施方式，考虑了无效位置——在该无效位置处由发送器2发送的帧不大可能达到TPMS-ECU 3，发送器2发送帧的发送角度以预定的时间间隔改变。以此方式，即使发送器2在对应于无效位置的发送角度处发送一次帧，发送器2下次也可以在改变的发送器角度处发送帧。因此，由发送器2发送的帧可以确实地被TPMS-ECU 3接收从而能确实地指定车轮位置。
帧在车辆速度达到预定速度时被发送。车轮5a至5d中的每个车轮上的发送器2的位置通过使用加速度传感器22来检测。因此，车轮位置检测器能够在车辆1开始行驶紧之后执行车轮位置检测，尽管车轮位置检测只在车辆1开始行驶之后是可用的。此外，车轮位置检测能够在没有触发装置的情况下执行，这与基于从触发装置输出的接收信号的强度来执行的常规车轮位置检测不同。
(其他实施方式)
虽然本公开已经参照其实施方式进行了描述，应该理解的是，本公开并不限于这些实施方式和构造。本公开意在覆盖各种改型和等同布置。此外，尽管已具有各种组合和构造，包括更多的、更少的或仅单个元件的、其他组合和构造也在本公开的精神和范围内。
在上述实施方式中，TPMS-ECU 3以如下方式校正接收在改变的发送角度处发送的帧的正时处获取的齿轮的边缘或齿的数目：所校正的数目对应于接收在基准发送角度处发送的帧的正时处所获取的齿轮边缘或齿的数目。然而，执行这种校正并不是必不可少的。例如，车轮位置检测能够仅通过使用接收在诸如0度或90度之类的相同的发送角度处发送的帧的正时处所获取的齿轮边缘或齿的数目来执行。
在上述实施方式中，发送角度沿车轮的旋转方向以预定的时间间隔改变了90度的角度。发送角度沿车轮的旋转方向以预定的时间间隔改变的角度并不限于90度，并且也不限于恒定值。
在上述实施方式中，加速度传感器22的角度在其定位在车轮5a至5d中的每个车轮的中心轴线正上方时为0度。然而，这只是作为示例。加速度传感器22的角度可以在其位于车轮5a至5d中的每个车轮的周向上的任意位置处时为0度。
在上述实施方式中，第二变化容许范围在每当帧被接收时以第二变化容许范围逐渐变窄的方式改变。相比之下，以齿位置为中心设定的第一变化容许范围具有恒定的尺寸。替代性地，第一变化容许范围可以改变。例如，齿位置中的变化可以随着车辆速度增大而增大。因此，第一变化容许范围能够在车辆速度增大时通过增大第一变化容许范围更适当地设定。此外，增大加速度传感器22的取样间隔以检测加速度降低了加速度传感器22达到发送角度时的正时检测精确度。因此，第一变化容许范围能够通过根据取样间隔改变第一变化容许范围来更适当地设定。在这种情况下，由于发送器2记住取样循环/周期，发送器2能够发送包含确定第一变化容许范围大小的数据的帧。
在上述实施方式中，TPMS-ECU 3获取来自制动ECU 10的齿轮信息。然而，由于TPMS-ECU 3能够获取齿轮齿边缘或齿的数目作为齿轮信息，因此另一ECU可以获取齿轮信息。可以输入来自车轮速度传感器11a至11d的检测信号以获取来自检测信号的齿轮齿边缘或齿的数目。根据上述实施方式，TPMS-ECU 3和制动ECU 10构造成单独/分开的ECU，但也可以构造成一体/集成的ECU。在这种情况下，ECU直接被供给来自车轮速度传感器11a至11d的检测信号并且获取来自检测信号的齿轮齿边缘或齿的数目。在这种情况下，能够一直获取齿轮齿边缘或齿的数目。车轮位置检测能够正好在接收帧的正时处基于齿轮信息来执行，这与在特定的循环处获取信息的情况不同。
尽管上述实施方式已经描述了设置用于具有四个车轮5a至4d的车辆1的车轮位置检测器，但本公开也适用于具有更多车轮的车辆。
根据本公开，车轮速度检测器11a至11d只需要检测与车轮5a至5d一起旋转的齿轮的齿的经过。因此，齿轮只需要构造成通过使具有传导性外周的齿与齿之间的部分交替来提供不同的磁阻。齿轮并不限于其外周构造为锯齿状外边缘并且形成接续的传导性突出部和非传导性空间的一般结构。齿轮例如包括其外周构造为传导性部分和非传导性绝缘体的转子开关(见JP-A-H10-1998-048233)。

Claims (7)

1.一种用于车辆(1)的车轮位置检测器，所述车辆(1)包括本体(6)和安装在所述本体(6)上的多个车轮(5a-5d)，每个车轮(5a-5d)配备有轮胎，所述车轮位置检测器包括：
多个发送器(2)，每个发送器(2)安装在对应车轮(5a-5d)上并且具有独特识别信息，每个发送器(2)包括用于产生并且发送包含所述独特识别信息的数据帧的第一控制部分(23)；
接收器(3)，所述接收器(3)安装在所述车辆(1)的本体(6)上并且包括第二控制部分(33)和接收天线(31)，所述第二控制部分(33)构造成在某时从所述多个发送器(2)中的一个发送器经由所述接收天线(31)接收帧，所述第二控制部分(33)构造成基于帧执行车轮位置检测以指定所述多个车轮(5a-5d)中的安装有所述多个发送器(2)中的所述一个发送器的一个车轮，所述第二控制部分(33)构造成存储所述多个车轮(5a-5d)中的所述一个车轮与所述多个发送器(2)中的所述一个发送器的所述独特识别信息之间的关系，以及
多个车轮速度传感器(11a-11d)，每个车轮速度传感器(11a-11d)设置有与对应车轮(5a-5d)一起旋转的齿轮(12a-12d)，所述齿轮(12a-12d)包括沿着所述齿轮(12a-12d)的外周的具有电传导性的多个齿和与所述多个齿交替地布置的多个中间部，使得所述齿轮(12a-12d)的磁阻沿着所述外周改变，每个车轮速度传感器(11a-11d)构造成输出表示每个所述多个齿的经过的齿检测信号，其中，
每个发送器(2)还包括加速度传感器(22)，所述加速度传感器(22)构造成输出表示加速度的、具有随着对应车轮(5a-5d)的旋转而改变的重力加速度分量的加速度检测信号，
所述第一控制部分(23)基于来自所述加速度传感器(22)的所述加速度检测信号的重力加速度分量来检测所述发送器(2)的角度，
所述发送器(2)以对应车轮(5a-5d)的中心轴线和对应车轮(5a-5d)的周向上的预定基准零点来形成上述角度，
所述第一控制部分(23)在每当所述发送器(2)的角度达到发送角度时反复地发送帧，
所述第一控制部分(23)以预定时间间隔改变所述发送角度，使得所述发送角度包括基准发送角度和与所述基准发送角度不同的至少一个改变的发送角度，
当所述接收器(3)接收由所述发送器(2)在所述基准发送角度处发送的帧时，所述第二控制部分(33)基于来自所述车轮速度传感器(11a-11d)的所述齿检测信号来获取表示所述齿轮(12a-12d)的齿位置的齿轮信息，
所述第二控制部分(33)基于所述齿位置设定第一变化容许范围，
所述第二控制部分(33)在所述接收器(3)接收帧时设定第二变化容许范围，
所述第二变化容许范围为先前设定的第一变化容许范围与当前设定的第一变化容许范围之间的重叠范围，
当与特定车轮(5a-5d)一起旋转的所述齿轮(12a-12d)的齿位置落在所述第二变化容许范围外时，所述第二控制部分(33)将所述特定车轮(5a-5d)从所述多个车轮(5a-5d)中的所述一个车轮的候选车轮中排除，以及
所述第二控制部分(33)将剩余车轮(5a-5d)记录为所述多个车轮(5a-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，
当所述接收器(3)接收由所述发送器(2)在所述基准发送角度和所述改变的发送角度中的每一者处发送的帧时，所述第二控制部分(33)获取表示所述齿位置的所述齿轮信息，
所述第二控制部分(33)以如下方式基于所述基准发送角度与所述改变的发送角度之间的角度差来校正当所述接收器(3)接收在所述改变的发送角度处发送的帧时所获取的齿位置：使所校正的齿位置对应于当所述接收器(3)接收在所述基准发送角度处发送的帧时所获取的齿位置，以及
当所校正的齿位置落在所述第二变化容许范围外时，所述第二控制部分(33)将所述特定车轮(5a-5d)从所述候选车轮中排除。
3.根据权利要求2所述的车轮位置检测器，其中，
所述第一控制部分(23)以所述预定时间间隔改变所述发送角度，使得所述改变的发送角度以沿每个车轮(5a-5d)的旋转方向的预定角度变得与所述基准发送角度不同，
所述第二控制部分(33)预存所述预定角度并且测量自所述发送器(2)的角度达到所述基准发送角度起经过的时间，以及
所述第二控制部分(33)基于预存的所述预定角度和所测量的经过时间来估算所述基准发送角度与所述改变的发送角度之间的所述角度差。
4.根据权利要求1或2所述的车轮位置检测器，其中，
所述第一控制部分(23)以如下方式产生帧：使该帧包含表示该帧被发送时的所述发送角度的发送角度信息，以及
所述第二控制部分(33)基于所述发送角度信息估算所述基准发送角度与所述改变的发送角度之间的所述角度差。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轮位置检测器，其中，
所述第二控制部分(33)以如下方式设定所述第一变化容许范围：使所述第一变化容许范围随着所述车辆(1)的速度的增大而增大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车轮位置检测器，其中，
所述第一控制部分(23)以如下方式产生帧：使该帧包含表示所述第一变化容许范围的大小的变化容许范围信息，以及
所述第二控制部分(33)基于所述变化容许范围信息设定所述第一变化容许范围。
7.一种轮胎充气压力检测器，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的车轮位置检测器，其中，
每个发送器(2)还包括用于输出压力检测信号的感测部分(21)，所述压力检测信号表示对应车轮(5a-5d)的所述轮胎的轮胎充气压力，
每个发送器(2)的所述第一控制部分(23)处理所述压力检测信号以获取关于所述轮胎充气压力的充气压力信息并且以如下方式产生帧：使该帧包含所述压力充气信息，以及
所述接收器(3)的第二控制部分(33)基于包含在该帧中的所述充气压力信息来检测对应车轮(5a-5d)的所述轮胎的轮胎充气压力。
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