用于定位机动车中的车轮安装位置的方法和装置的制作方法

专利名称：用于定位机动车中的车轮安装位置的方法和装置的制作方法
用于定位机动车中的车轮安装位置的方法和装置本发明涉及用于定位机动车中的车轮安装位置的方法和装置。车轮轮胎压力由于各种不同的原因例如车轮外界压力、温度、车轮老化等而发生一定的变化。相关地已查明，被错误地调节的轮胎压力是道路交通事故中的一个重要因素。因为车辆安全性和可靠性是汽车领域中的核心因素，所以单单出于安全技术的原因就已经必须定期检查轮胎压力。但研究已表明，只有少数车辆驾驶员定期检查轮胎压力。出于这些原因，现代的机动车还具有轮胎信息装置比如轮胎压力控制系统。这些轮胎信息装置具有安装在车轮中的车轮电子机构，所述车轮电子机构检测车轮特有的各种不同的测量参数(比如轮胎压力、轮胎温度、车轮载荷等)的测量值，并把由此得到的信息发送给车辆侧的接收设备。轮胎信息系统通常使用配属于每个车轮的电子的车轮单元，这些车轮单元利用高频发送信号把在车轮中求得的数据发送给车辆侧的中央的分析设备。电子的车轮单元在下面简称为车轮电子机构，电子的车轮单元可以是能求得车轮特有的信息和状态的任何设备，利用这种设备能探测在车轮上可能出现的故障状态。在本文中，术语“故障状态”应做广义理解，其包括相应车轮的可视为值得探测的全部状态、特性和信息。然而一个相关的问题在于，自动地单义地把所接收的发送信号配属于发送器即车轮电子机构的一开始未知的车轮位置。尽管车轮电子机构可以在所发送的发送信号中随之传输对于该车轮电子机构来说单义的标识，如在EP 626 911 BI中所述。但还不知道该车轮实际上安置在即安装在车辆的什么位置。因此在现代的轮胎信息系统中，除了真正地探测故障状态外，还求取各个车轮相对于车辆的所述安装位置。这在所述文献中称为定位。在这种背景下，本发明的目的在于，提出尽可能简单且可靠地定位车轮。根据本发明，采用一种具有权利要求I的特征的方法和/或一种具有权利要求13的特征的装置和/或一种具有权利要求15的特征的车辆，即可实现所述目的。据此提出
-一种用于定位机动车中各车轮的安装位置的方法，其中至少一个车轮具有车轮电子机构，该方法具有如下步骤在车轮电子机构侧确定对应于该车轮电子机构的车轮的第一转角位置；发送具有与所求得的第一转角位置相关的第一转角信息的发送信号；在车辆侧确定车轮的第二转角位置，并据此提供第二转角信息；对第一转角信息与第二转角信息进行匀整(Abgleich);根据该匀整来确定对应于车轮电子机构的车轮的安装位置。-一种用于特别是采用本发明的方法定位机动车中各车轮的安装位置的装置，带有至少一个车轮电子机构，所述车轮电子机构设置在车轮中，且被设计用于确定与其对应的车轮的第一转角位置，并把与所求得的第一转角位置相关的第一转角信息发送至车辆侧的接收设备；至少一个车辆侧的转速传感器，所述转速传感器被设计用于分别确定与其对应的各车轮的第二转角位置，并据此提供第二转角信息；分析设备，该分析设备对第一转角 信息与至少两个第二转角信息进行匀整，并根据这种匀整来确定与车轮电子机构对应的车轮的安装位置。-一种车辆，特别是轿车，带有多个车轮和配备有本发明的装置的轮胎信息装置。
本发明基于如下认识，由于各种不同的因素、影响和情况，车辆上存在的各车轮往往以差别或大或小的速度转动。根据本发明，这些不同的转动信息现在被用来确定安装位置，具体为，对由车轮电子机构求得的转角信息与在车辆侧求得的转角信息进行匀整。本发明的上述分析和匀整方法有利地也用于仅零星地进行无线电传输的情况。但在相对很少传输的情况下，对于定位所需要的会聚时间通常相应地延长。此外，车轮电子机构并非必须在每次转动时都开始传输，或者在一定的时刻间隔分别引起至少一次传输，如按照已知的方法就要求如此，而是车轮电子机构例如基于车轮的整圈数量进行分析，这就足够了。也无需针对每次车轮转圈都进行位置探测。这也减小了车轮电子机构的能耗，这由于对车轮电子机构的局部能量供应及可供使用的有限能量而成为特殊的优点。此外，即使车辆在颠簸的或潮湿的路面上行驶，亦即在路面摩擦系数低或车轮打 滑太厉害的情况下，本发明的方法也很少有问题。完全相反的是对于本发明的方法来说，程度或大或小的车轮打滑甚至是有利的，因为各个车轮的旋转特性于是明显相互不同。相应地也无关紧要的是，车轮或者甚至车辆历经哪条路径。重要的仅仅是车轮的方向或转角。本发明的有利设计和改进可由其它从属权利要求结合附图得到。按照本发明的优选设计，由车轮电子机构在不同的时刻发出多个发送信号，这些发送信号带有与发送信号数量相等的多个第一转角信息，并与相应数量的相应的第二转角信息匀整。为了确定安装位置，通常考虑采用至少2个、优选至少6个、特别更优选至少20个
被发送的发送信号。按照一种优选的设计，在车轮电子机构侧分别在由车轮电子机构已知的预定好的转角位置发送不同的发送信号，其中在车辆侧针对每个所接收的发送信号在该发送信号的接收时刻求得第二转角位置，由该第二转角位置导出第二转角信息。根据一种优选的设计，给每个车轮都建立第二转角信息的分布部分，其中这种分布部分含有由第二转角信息导出的第二转角位置(例如按0° -360°显示)。为了求得安装位置，对分布部分的最大值和/或方差进行分析。按照一种优选的设计，同与分布部分对应的车轮的安装位置相比，确定具有最大的最大值或最小的方差的分布部分。根据一种优选的设计，在分析分布部分之前探测并随后消除在第二转角位置分布部分中的异常测值。按照一种优选的设计，在第二转角位置靠近0°或360°集聚时，第二转角位置的分布部分在横坐标上偏移预定的值，例如偏移90°或180°。根据一种优选的设计，规定(a)针对车轮电子机构的至少两个在车辆侧相继接收的发送信号确定每个车轮的相应的第二转角位置；(b)计算相应的转角位置相对于每个车轮的差值；(C)由算得的差值除以与车轮满转相应的值计算商；(d)确定比如具有最小商的车轮的安装位置。按照一种优选的设计，由车轮电子机构发出至少N个发送信号。为了分析和确定车轮的安装位置，考虑采用第二转角位置的至少N/2个、优选(N-I)个特别优选不超过N*(N-I)/2个组合，针对所述组合分别执行步骤(b)和(C)，其中在步骤(d)中确定比如累积地具有最小的商和/或最小的商分布部分的车轮的安装位置。根据一种优选的设计，由在车轮电子机构侧产生用于发送信号的电报、有意地插入延迟或等待时间、发送信号的发送、在车辆侧接收和分析发送信号、传送由所接收的发送信号产生的第一转角信息、求取并传送第二转角信息、对第一和第二转角信息的匀整而引起的延迟时间，在分析和匀整时随之予以考虑。按照一种优选的设计，第二转速传感器通过对上升的和/或下降的节拍边沿的计数来求取第二转速位置，其中节拍边沿的预定数量相应于车轮的满转。根据本发明的装置的一种优选的设计，转速传感器是ESP转速传感器或ABS转速传感器。上述设计和改进可以任意地相互组合，只要有意义。本发明的其它可能的设计 、改进和实施方式也包括在前面或下面针对实施例所述的发明特征的未明确提及的组合。在此特别地，本领域技术人员也可以添加各个方面，作为本发明的相应基本形式的改进或补充。下面借助在附图中给出的实施例详述本发明。其中
图I为配备有本发明的轮胎信息装置的车辆的示意 图2A为本发明的用于定位机动车中的车轮安装位置的装置的框 图2B为用来解释本发明的用于定位安装位置的方法的流程的流程 图3示出转速传感器；
图3A、3B分别示出转速传感器的用于车轮的恒定速度与变化速度的输出信号；
图4示出车辆的配置结构，其带有车轮电子机构和配设的转速传感器；
图5A- 参照不同车轮电子机构示出不同车轮的车轮角度位置分布情况；
图6A、6B以三维视图或两维视图针对一个车轮电子机构示出不同车轮的车轮角度位置分布情况；
图7为一表格，其示出车轮电子机构的20次发出的时刻和两个不同车轮的相应的计数器读数和角度位置；
图7A、7B按照图7示出两个车轮的车轮角度位置分布情况；
图8为一表格，其示出不同的时间差、两个不同车轮的相应的计数器读数、转数和相对于满转的差；
图8A、8B按照图8示出两个车轮的相应的分布情况；
图9A、9B示出车轮角度位置的两种其它的分布情况，用于说明偏移情况；


图10AU0B示出车轮角度位置的两种其它的分布情况，用于说明异常测值的探测和消除。在这些附图中一只要未做其它说明一相同的和功能相同的部件均标有相同的附图标记。图I所示为配备有轮胎压力控制装置的车辆的示意图。这里标有附图标记10的车辆具有四个车轮11。每个车轮11都配设有车轮电子机构12。在车辆侧设置有一个(或者例如也可以是两个或多个)中央的与车轮电子机构12通讯连接的发送/接收单元13。车轮电子机构12和发送/接收单元13全部为轮胎信息装置的组成部分，该轮胎信息装置还具有中央的控制器14。该轮胎信息装置还被设计用于对不同的车轮10进行定位。该控制器14还具有受程序控制的设备15例如微控制器或微处理器和存储设备16例如ROM或DRAM。车辆10还具有驾驶员信息系统17。图2A所示为本发明的用于定位车轮安装位置的装置的示意性的框图。为此首先提供一种带有轮胎信息装置的机动车，该轮胎信息装置具有用于定位车轮安装位置的装置。该装置在图2A中标有附图标记20。装置20具有至少一个车轮电子机构21 (在所示范例中为两个车轮电子机构21)，这些车轮电子机构均设置在车轮22中。装置20还具有多个在车辆侧的转速传感器23，这些转速传感器分别配属于不同的车轮22。最后，设置有分析设备24，该分析设备通过稳定性控制系统25与转速传感器23连接。分析设备24通常包括(这里未示出的)接收和匀 整设备。车轮22或者设于其中的车轮电子机构21与车辆通过无线的无线电连接而通讯连接，以便把发送信号XI、X2发送至这里未示出的在车辆侧的接收设备，该接收设备例如可以设置在分析设备中。稳定性控制系统25例如可以是ABS系统和/或ESP系统，从而转速传感器23并不直接与分析设备24连接。在稳定性控制系统25与分析设备24之间的接线例如可以是内部的通信总线。图2B所示为用来解释本发明的用于定位机动车中车轮的安装位置的方法的流程图。下面参照图2A、2B简短地介绍本发明的方法
在方法步骤SI中，在车轮电子机构侧确定对应于该车轮电子机构21的车轮22的第一转角位置。在接下来的步骤S2中，首先提供发送信号XI，其具有所述转角位置或与该转角位置相关的转角信息。发送信号Xl还可以含有其它信息，例如车轮特有的信息，比如轮胎压力或轮胎温度。如此提供的该发送信号接下来通过车轮电子机构侧的发送设备被发送。如此发送的发送信号Xl在车辆侧被接收设备接收。然后在步骤S3中在车辆侧对车轮22的第二转角位置进行确定，其中在此不仅确定对应于对发送信号Xl进行发送的车轮电子机构21的车轮22的转角位置，而且确定其余的车轮22的转角位置。由此得到数量通常等于车轮数量的转角信息。在下一步骤S4中对如此得到的第一和第二转角信息进行相互匀整，优选进行相互比较。在最后的步骤S5中，根据所进行的匀整确定对应于车轮电子机构21的车轮22的安装位置，进而进行定位。对于根据本发明的定位来说，有各种不同的方案用来匀整在车轮电子机构侧和车辆侧得到的车轮角度信息，下面就阐述这些方案
本发明基于如下认识，即在车辆上已有的车轮往往以一定速度转动，该速度或大或小地有所差别。本发明的依据还有，车轮电子机构能够求得车轮电子机构相对于车辆的一定的转角位置。在车轮电子机构把发送信号(带有相应的电报)发送至车辆侧的接收设备时采用该信息。待发送的发送信号的电报除了车轮特有的信息外，还具有(abweisen)该转角位置或者从该转角位置导出的转角信息。这里并不重要、有时也并非有利的是，车轮电子机构恰好识别到精确地测得的转角位置。重要的仅仅是，车轮电子机构和/或车辆侧的分析设备能够例如利用已知的计算时间、传输时期、车辆速度等，由测得的转角信息求得转角位置，车轮电子机构在该转角位置对发送信号进行发送。本发明的依据还有，在车辆侧为每个车轮都设置有转速传感器，例如作为ESP系统或ABS系统的组成部分。借助该转速传感器可以确定转速信号脉冲，并由此导出相对于车辆的精确的车轮角度位置。现在，本发明的构思在于，车轮电子机构多次地发出发送信号。这些发送信号被该车轮电子机构始终都在恰好相同的或者至少恰好已知的转角位置发出，该转角位置可以由车轮电子机构来确定，或者可以由分析设备推导出(zuruckrechnen )。如果该发送信号在车辆侧被接收，则在接收时刻，或者至少在由该接收时刻和发送时刻导出的时刻，在车辆侧例如借助转速传感器确定相应的车轮位置。车轮方向，车轮角度位置。图3示意性地示出转速传感器。在图3中用附图标记30来表示用于车轮的转速测量和转角确定的参考盘(Referenzscheibe)。这种盘30配属于每个车轮,且例如牢固地与相应车轮11的旋转轴连接。该盘30具有预定数量的(彼此隔开的)区段，通过这些区段可以精确地确定转角。当今的盘例如具有48个区段33，这些区段被中间区域相互隔开。在图3中还设置有转速传感器31,该转速传感器通过支架(Halterung)32与盘30机械地、电地或光地接触。在支架32中还可以设置有用于分析由转速传感器31提供的电信号的装置。该分析设备例如可以计数并分析由转速传感器31计数的脉冲，且据此确定当前的转角位置。盘30上的不同区段33可以通过转速传感器31来探测。在盘30上的一个区段与一个相邻区段之间的每次轮换时，都产生一个限界，从而在盘30有48个区段的情况下，在车 轮每次完整地转动一圈时总共计数有96个界限。图3A和3B分别针对车轮的恒定速度(图3A)和车轮的变化速度(图3B)示出了转速传感器的输出信号。这些输出信号在此是相继出现的恒定幅度的矩形脉冲。在速度变快的情况下矩形脉冲较窄，而在速度较慢情况下矩形脉冲较宽。转速传感器通常没有规定的零位置，从而无法给出绝对的角度位置。因此例如在一定的时刻，例如当接通车辆点火器进而接通安装在车辆内的控制器时，可以规定一个区段33或者也可以规定转速传感器31中的一个齿作为参考点或零点。于是可以参照该转角位置，基于对后续经过的边沿(Flanke)的计数来计算后续的车轮角度。在每次历经所述范例中的96个边沿之后(在沿同一方向旋转的情况下)，又到达了参考位置，由此完成转动一整圈。在计数边沿时应注意车轮的旋转方向(向前、向后)，也就是应从当前的位置起对边沿进行累加还是递减。运动方向例如可以通过对全部四个转速信号的分析来确定。附加地或替代地，运动方向也可以在考虑到附加地测得的参数例如车辆加速度、车辆回转度(特别是驶偏或颠簸动作等)来确定或核实。为此也可以分析对由驾驶员或自动行驶系统挂上的变速器档位的识别情况。最后，也可以采用新一代专用车轮转速传感器，其从一开始就提供车轮向前还是向后转动的信息。由此在任何所希望的时刻都始终提供车轮的当前旋转方向。但也可以考虑特别地采用能省去车轮的绝对旋转位置(即转角位置)的这种匀整方法。在此例如始终都仅涉及借助边沿数量得知的在两个时刻之间经历过的车轮转动。转速传感器的转速信号通常被提供给车辆的制动系统或稳定性控制系统。多数情况下并不希望或者出于安全技术的原因不允许直接分出用于其它车辆系统比如轮胎信息装置的发送信号，以便由此防止这些信号混淆。转速信号因而可以在预处理之后通过制动系统或稳定性控制系统输入到车辆的通讯总线上，从而将转速信号提供给其它系统。在周期地发送车轮电子机构的发送信号的情况下，从最近发送的发送信号起传送转速传感器的所计数的边沿的数量。用于传输相应发送信号的通常的周期时间约为10毫秒至20毫秒。匀整。在利用配设的角度位置匀整所接收的发送信号的传输时刻时，可以在所考察的分析时段Tx内确定属于相同车轮的车轮电子机构和转数或转速传感器的每个组合的在多次无线电传输的传输时刻之间的固定关系。在这里，每个车轮电子机构都在其发送信号的电报内发送单义的标识，该标识可以实现在车辆侧识别相应的车轮电子机构。图4中所示的车辆配置结构带有车轮电子机构RA-RD和配设的转速传感器D1-D4，
针对该车辆配置结构例如得到在表格ι中给出的关系，其中用“X”表示一致，用表示
不一致。X表明，在一个车轮电子机构RA-RD的发出物的传输时刻与分别配属的车轮VL、VR、
HL、HR之间存在固定的关系。在下面，发出物系指由车轮电子机构发出的发送信号。
. Idi Id2 Id3 Id4 —
RA X —------—
RB --- —--- Γ ---—
RC --- ~X---—
RD --- --- --- |x —
表格I。车轮电子机构RA-RD均仅与一个唯一的总是对应于该车轮电子机构RA-RD的车轮VL、VR、HL、HR存在一致，这是因为在行驶期间全部车轮通常都独立地转动。因而例如走外圈的车轮肯定比走内圈的车轮经过更长的路程，因此旋转角速度也更大。另外，受驱动的车轮产生的滑转程度(Schlupf)多数情况下大于未受驱动的车轮，因而受驱动的车轮转动得略快。附加地，诸如轮胎充气压力、轮胎花纹深度、轮胎大小等的(例如因并非所愿的生产波动所引起的)差异导致车轮的不同的角速度。在理想情况下，在针对车辆的车轮电子机构RA-RD进行分析时得到图5A- 所示的关系。下面说明总共有四个车轮VL、VR、HL、HR的轿车，其中每个车轮VL、VR、HL、HR都配设有车轮电子机构RA-RD和转速传感器D1-D4。配属于相应车轮电子机构RA-RD的车辆侧的接收设备在此总是接收发出物，亦即由不同车轮电子机构RA-RD发送的发送信号。为便于理解，配属于不同车轮电子机构的四个发出物在四副图5A-5D中示出，其中分别用RA-RD来表示四个车轮电子机构。在图5A-5D的每副图中还有四副分图，这些分图分别在相应车轮电子机构RA-RD的发出情况下作为用于每个安装位置的命中次数示出车轮角度位置的分布情况，其中用VL、VR、HL、HR在左前方、右前方、左后方或右后方表示车轮的相应车轮电子机构RA-RD的安装位置。这种分布情况在此针对每个安装位置VL、VR、HL、HR各自示出命中次数，即在接收发出物时由转角传感器测得的每个车轮角度位置的命中次数。在图5A-5D中，如此得到的车轮角度位置以三维分布的形式(所谓的直方图)被示出，其中，黑色的圆圈均表示0° -360°的车轮角度位置，从这些黑色圆圈突伸出来的尖峰或超高部分均针对该车轮角度位置表示命中。在纵坐标平面内针对特定车轮角度位置的发出物示出了相应命中的次数。在图5A-5D中，在四个车轮的0_360°的相应旋转位置上分别有20次发出，因而绘制了 20个传输时刻(发出时刻)。对于每个车轮电子机构RA-RD来说，都存在有用于车轮VL、VR、HL、HR的安装位置，其中，针对该发出时刻求得的全部车轮位置都一致。而对于其它三个车轮VL、VR、HL、HR而言，可以不一致或者几乎不一致。还可看到，对于明确的配属情况来说并非一定需要绝对的车轮角度位置说明。在图5A-5D中现在可以说明如下，就车轮角度位置而言，在某个发出物被相互一致地发出时，一个合适的车轮VL、VR、HL、HR的方向始终都相同，或者，在两次相继进行的发出之间，车轮完成旋转的圈数始终都为整数。确切地说，这种精确的一致实际上是不可能的。其原因例如是控制器内的处理时间、在接收和再处理发送信号时的延迟时间、在车轮电子机构内的角度位置识别中的不确定性、噪声等。确切地说，相应地得到了根据图6A的3维直方图，其中这里仅针对车轮电子机构RA示出了不同次发出的关系。另一 视图6B以直方图的形式示出发出物在车轮位置上采用略微不同的方式分布。原则上，车轮从0° -360°被剖切，且被绘制到一条直线上。下面就采用该视图。在图6B中可看到,就合适的车轮即车轮角度位置一致的车轮而言,车轮角度值并非在每次无线电传输时都精确地一致。确切地说，在统计上频繁地得到一种角度范围，其通常具有可明显看到的平均值和一定的方差。但也可以如以前那样看到在车轮电子机构RA与配属的左前方车轮VL之间的明显的关系。采用下述分析方法，在抽象的基础上得到车轮电子机构RA-RD与配属的车轮VL、VR、HL、HR的关系。分析方法确定整数的圈数，由通讯总线内插车轮转速信号。原则上，可以在轮胎信息装置的控制器内采用各种不同的方案，用来分析在车轮电子机构的发出物与车轮方向之间的关系。下面将介绍优选也相互组合的各种不同的方案。I.在车轮方向一定的情况下集聚/集中车轮电子机构的发出物
在图6B中可看到，当左前方车轮VL的方向角约为45 °时，发出物始终都在一个车轮角度位置出现，进而在一个时刻出现。相比之下，在其它车轮VR、HL、HR上不能看到发出物的这种关系。因而，已有的集聚物会对发出物与车轮的一致性造成影响，在第一种方案中对所述集聚物进行数字量化。为此例如可以参考所求得的车轮角度位置计算命中的统计方差。显然，在曲线6B中，关于左前方车轮VL的旋转位置的命中偏差度远小于其余车轮VR、HL、HR的分布偏差度。替代地，也可以分析在四个不同的直方图内的最大值(在一个车轮角度位置的最大命中次数)。因而例如在图6B中针对一致的车轮VL可看到值5，也就是说，在同一车轮角度位置接收了 5个发出物，而针对其它车轮VR、HL、HR则只有值I或最大为2。但由于这里也涉及非理想的“嘈杂的”测量值，所以有利的是，不仅分析相应的单个最大值，而且分析该最大值范围内的邻接值。于是视这些测量值的数量而定，可得到明确性或大或小的推断，其中所考虑的测量结果越多，进而发出物越多，明确性就越大。当然有利的是，将上述两种方案组合，也就是说，对分布方差进行分析，组合以最大值分析。2.在车轮旋转整圈的情况下使得两个车轮电子机构发出物之间的时间间隔一致
左前方的车轮VL在车轮电子机构RA的两次发出之间在多数情况下的旋转圈数近乎为整数。车轮旋转圈数是否为整数，可以通过所谓的模数除法得到很好的确定。为此可以从最后一次发出起利用车轮转速传感器边沿的数量，例如若每转有96个边沿，则10转就有960个边沿。若在一满圈有多个边沿的情况下模数除法的余数为零，则相应的车轮已旋转了整数圈。但确切地说，例如由于位置识别不精确、仅在车轮电子机构的一定时间间隔内的信号处理的同步(Taktung)等等，车轮电子机构的发出实际上并非精确地在相同的位置发生，从而相应的车轮并非始终都精确地转动一整圈。实际上，特别是当考察时间较长进而存在有很多圈时，相对于一满圈总会产生少许偏差，例如对于962个边沿而言，模数除法的余数为2。此外，目前普遍公知的方案基于对在车轮电子机构的两次相继发出之间的各个时间间隔的比较。如果例如在相继的时刻Tl和T2只有车轮电子机构的两个发出物可供使用，进而在四个车轮(VL、VR、HL、HR)发生角度变化之后寻求转整数圈，则识别的精度有限，特别是若所述车轮在这些时间间隔内仅少许不同地转动。在时刻T3、T4、T5、T6进行其它 测量时会得到相同的效应。在本发明的方法中仅提出了一种所谓的累积方法，其大大地改善了位置识别效果。累积方法规定，分析全部可能的组合，即不仅分析T1-T2、T2-T3、T3-T4等。在此，在时刻Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6进行发出/测量的情况下，对如下组合进行分析
Τ1-Τ2 ；
Τ1-Τ3 ；
Τ1-Τ4 ；
Τ1-Τ5 ；
Τ1-Τ6 ；
Τ2-Τ3 ；
Τ2-Τ4 ；
Τ2-Τ5 ；
Τ2-Τ6 ；
Τ3-Τ4 ；
Τ3-Τ5 ；
Τ3-Τ6 ；
Τ4-Τ5 ；
Τ4-Τ6 ；
Τ5-Τ6。因此，由η次不同的测量Tl-Tn通常总共得到η*(η_1)/2个可以研究的组合。可见，可供使用的测量值η越多，相比于上述简单的方法的优势就越大。这种优势的依据是，很少分析两个事件之间的对比情况，而是考察在优选全部的或者至少大多数的发出物之间的整个关系。可以在任意时刻基于车轮转速的脉冲再现车轮的车轮角度位置或方向，这已在上面介绍过。这里的难点是，脉冲由另一控制器在通讯总线上的消息中提供。所述消息往往并非精确地在无线电传输的时刻发送，而此时却需要信息。在这种情况下，在所希望的时刻再现车轮角度位置，使得在通讯总线上接收消息期间能够应用内插方法。在这里，约为5毫秒-100毫秒的周期时间恰好足够用。下面借助图7中的表格2来说明一个范例，用于阐述上述两种分析方法。
图7中的表格2针对车轮电子机构的20次发出示出了被计数的边沿的在时刻T1-T20存在的计数器读数和两个不同的车轮的相应的角度位置。在任一时刻T1-T20都确定两个车轮的当前方向。表格2中已省去示出其它车轮。车轮的角度方向基于所历经的车轮转速脉冲来确定。在接通控制器时，脉冲数量/边沿数量例如被回置为零，然后连续地继续计数。在图7-7B的范例中严格地向前推进，从而脉冲数量随着电报传输时刻的增多而严格单调地上升。用每转(360° =1转)的脉冲数量进行模数除法，且事后根据读数说明来适应性地调节脉冲，由此得到车轮方向。在图7中可看到，在车轮电子机构发出发送信号时，第一车轮Fl的方向始终都约为240°。而在另一车轮F2上看不到这种关系。这种关系在图7A、7B中以直方图的形式示出。可以清楚地看到，车轮Fl的方向非常明显地集中到一个位置，而在车轮2上看不到规律性。这相应于上述第一种分析方法。下面参照图8-8B介绍上述第二种分析方法这种方法分析每两个传输时刻之间的差。若有20个传输时刻T1-T20，则得到20*19/2=190个组合。在图8所示的表格3中，一方面示出了在相应传输时刻之间的被计数的脉冲/边沿和由此算得的车轮旋转圈数。附加地示出了相对于满车轮圈的车轮圈度数差。需要注意，相对于整数的车轮圈的差以绝对的角度被给出。当然也可以替代地分析相对于车轮圈数的相对偏差。在图8中的表格3内可看到，第一车轮Fl在两次发出之间恰好存在有整数圈，而车轮F2不是这种情况。这同样也可以在图8A中针对第一车轮Fl而在图8B中针对第二车轮F2借助两个直方图示出。这里分别绘出了相对于车轮整圈的偏差。由这些图可以看到，为了确定一致性，进而为了进行匀整，可采用上述第一种数学分析方法。总之可以确定，上述第一种方法涉及的是在相应传输时刻车轮当前的即绝对的方向，而第二种方法则基于两次发出之间的相对延展，即相对方向。尽管这两种方法并不完全相互独立，但两种方法的组合在分析时会导致更加有益于位置分配。优化所提出的方法。按照上述第一种方法，在分布之内即在直方图中寻找集聚/集中部分。为此可以采用普遍公知的统计方案，比如确定方差或标准差。但这里需要考虑到，359°的转角也接近1°的角度，或者360°的角度甚至就等于0°的角度。如果转角如图9B所示经常出现在这种角度边缘范围内，那就很难用已知的统计方法进行分析。为了找到解决方案，对上述常见的统计方法加以改进。为此例如采用如下方式对上述方法进行修改使得“偏移的”分布部分“环形地”沿着车轮的旋转部分推移一定的距离，从而超出值范围的界限，或者也可以采用映射部分。但原则上必须首先探测到这种分布部分超出了值范围的界限。这在图9A和9B中出。图9A所的分布部分与图9B相同，但已偏移，然而，图9A中的分布部分相比于图9B中的最初分布部分仅偏移了约180°的绝对值。另一问题是，实际上同样始终都会发现在车轮角度位置的分布部分中有异常测值。这些异常测值例如可能因在车轮电子机构内部错误地确定旋转位置而引起，或者也可能因控制器内部的计算问题而引起，比如因被发送和接收的信号的时间延迟引起。如果例如因路面不平整等原因引起非常嘈杂的发送信号致使车轮电子机构在错误的传输位置进而在错误的转角位置进行发送，就会特别频繁地出现这种效应。在一定程度上，特别是在分析多次传输时，分布方差始终都比较小，这同样已在以前的直方图中示出。上述方法往往也能很好地应付这种偏差。孤立的异常测值更易引起问题，如直方图IOB所示，这里存在的异常测值大致位于60°和80°。如果现在采用所述统计方法，比如计算方差，则针对图IOB中的范例而言，在大约160°处可看到平均值周围的集中度分析明显恶化。一方面，由于在60°和80°处有两个异常测值，分布部分的平均值并非所愿地向左偏移。另一方面，偏差增大。出于这个原因，在优化方法时消除异常测值的影响，具体方式例如为，在统计分析之前进行预处理，其中探测图IOB中60°和80°处的孤立的异常测值，且排除于统计分析。图IOA示出了经过如此净化之后的分布部分。探测异常测值这种手法既可以用于第一种分析方法，又可以用于第二种分析方法。
车轮转速信号中断。对上述方法有利的是，给轮胎信息系统的车辆侧的控制器连续地提供正确的转速信息，从而能正确地再现车辆方向。然而实际上也会产生无法实现此点的情况。一方面，在内部通讯总线上可能会产生故障，由此可能会丢失这种转速信息。另一方面，控制器可能认为车轮向前转动，因为例如挂上了前进档位，但是车辆却向后滚动，例如在斜坡上。此外也可能车辆在滚动，却没有相关的方向信息。在全部所述情况下，这都导致针对后续的传输时刻计算出错误的车轮方向。因而无法正确地进行分析，这是因为在由此得到的用于车轮的直方图中会有例如多次分布集聚。 为此可以采用能识别出多次集聚的分析方法，但这比较繁琐。替代地也可考虑且有利的是，按照第一种分析方法，在能够连续不断地而且正确地确定车轮方向的所在时间间隔内，始终都进行所述处理。于是，为了最终分配传输位置，需要整体地考察各个时间间隔。按照第二种分析方法，这种做法甚至略为简单。在这里，始终都仅在来自有连续地正确的车轮方向的同一时间间隔的两个时刻之间，在两个传输时刻之间寻找整数圈。不再需要在最后进行特定考察，因为这里本来就始终都只是相对地考察车轮方向，而不是绝对地考察车轮方向。可以采用各种不同的方式查明在正确地确定车轮方向时发生了中断
例如可以借助周期性处理中的不连续性来探测通讯总线上的消息丢失。可看到转速信息边沿，实际上却没有方向信息，由此可识别到车辆在无方向信息的情况下滚动。例如可以借助车辆的其它信号比如车辆加速度、旋转度等进行核实，由此识别到朝向错误的方向滚动。原则上，也可能仅在车辆速度很低或者有时为零时才出现这种情况，因为只有在这时才会在前进档位和倒车档位之间进行切换。轮胎位置/会聚判据的指配。参照车轮角度分析发出物的集聚情况，这是对车轮电子机构进行定位的依据。但为了确定车辆上的安装位置，还需要一个附加的步骤，该步骤在车辆上给车轮电子机构进而给配属的车轮指配正确的安装位置。这种指配可以基于不同的判据来进行，这些判据也可以相互组合显著性判据
针对每个车轮电子机构都对关于车轮的从属性进行分析。在这里，例如采用上面已述的分析方法来确定车轮电子机构与每个车轮的从属性的数字量度。根据发出物与车轮角度位置的一致性得到明确度或大或小的图像。此外为每个车轮电子机构都产生一个显著性量度，其分析一致性之间的关系，特别是比如分析关于最有可能的车轮的从属性的显著程度。如果该量度超过了预定的阈值，可能的指配关系就是明确的，或者至少满足显著性判据。指配矛盾
原则上也可能的是，基于分析方法和由此得到的结果，两个不同的车轮电子机构看来可能属于同一个车轮。这种指配矛盾必须被识别出来。在这种情况下，首先要中断或中止把车轮电子机构指配于相应的安装位置。然后优选基于对全部车轮电子机构和车轮的显著性量度的直接比较进行指配。

被处理的无线电发出物的数量
被接收的发出物处理得越多，指配关系往往就越可靠。因此有利的是，预定最少数量的发出物，其必须至少在指配之前存在被分析。这里有利的是，为每个车轮电子机构都预定最少数量的所接收的发出物，例如至少5个优选至少10个进一步优选至少20个发出物。提前指配
如果已经可以非常可靠地给三个车轮电子机构指配其安装位置，则可以在有四个车轮电子机构或车轮的情况下省去对余下的第四个车轮电子机构进行分析，进而省去对尚未被占用的第四个安装位置进行分析。于是也可以终止定位功能。与此类似地，如果已经可以针对一个轴的车轮进行指配，则也可以在那里进行指配。这例如在由于待监视的轴压力不同而仅需要进行轴指配时是有利的。在这种情况下，于是已经可以一独立于车辆侧信息一例如监视轮胎充气压力。可以考虑对上述各点进行多种组合，例如进行“与”和/或“或”逻辑组合。此外也可以实现特殊情况如果例如可以基于非常明确的显著性量度进行指配，则例如也可以省去要求最少数量的发出物。一方面，定位应尽快地结束。另一方面，在大多数行驶情况下，在行驶时车辆上的车轮非常缓慢地相对转动。因而持续时间或长或短，直到在匀整方法中呈现出明确的差别且可以进行可靠的指配。因此通常在快速的定位与可靠的定位之间最好能达到且应力求达到一种折衷。传输时刻被发送的或接收的电报的发送时刻和接收时刻。在车轮电子机构方(发送方)执行如下步骤
I.等待车轮电子机构的发出物的传输时刻(完整的电报传输)。但因为车轮电子机构通常并非连续地发送，且经常还要经过在两次发出之间的最小间隔，所以车轮电子机构总是要等待用于发出的时间段，例如总共等待15秒。2.探测车轮的应进行发送的所在预定方向或角度位置。替代地，也可以识别车轮的当前方向，于是在发送信号的电报中随之发送该信息。3.组配发送信号的电报；准备无线电传输。4.开始发送具有完整的电报的发送信号(发出物)。5.结束发送信号的发送。已发送完整的电报。
6.跳回到方法步骤I。在车辆侧的接收设备方(接收方)执行如下步骤 a.等待具有完整电报的发送信号。b.探测无线电传输的开始。c.探测无线电传输的结束。d.可能传输时间戳,该时间戳具有关于无线电传输时刻的信息。e.跳回到 a。接收侧的时刻b即为发送侧的时刻4。由于重要的是车辆侧的即接收侧的分析单元知道发送侧的车轮电子机构何时进行车轮方向确定，所以事实上寻找时刻2。这在多数情 况下很难设计。因而，接收器往往宁愿确定时刻C，即电报被无误地接收的时刻。原则上也可以确定时刻b，但并非肯定最好，如果在所发送的所接收的发送信号被接收期间在无线电传输中在其间出现了中断。但通常可以由时刻c直截了当地推导出时刻b，因为无线电传输的通常持续时间往往是已知的。这种认知基于在完整的发送协议中所含有的数据量而获得，为了发出该数据量，车轮电子机构侧的发送设备需要已知的持续时间。于是尚只需由时刻4推导出时刻2。这在通过分析车轮电子机构的动作而求得延迟时间时可实现。因此可以在控制器中推导出精确的时刻2，且针对该时刻确定四个由车轮电子机构求得的车轮方向或车轮角度位置。若电报在控制器外部由外部的接收单元通过通讯总线传递到分析单元/控制器，则会产生进一步的延迟。在此可以在消息中随之传递无线电传输的时间戳。替代地也可以考虑遵守通讯的已知的恒定延迟，该延迟对于通讯总线上的传输来说是必需的。于是可以在控制器中再次计算出这种延迟。当然也普遍地希望将全部已有的延迟保持得尽可能小，以便尽可能及时地不失真地处理全部信息。以前针对车轮电子机构的动作所介绍的过程最好能拓延。实际上有时会出现如下情况，即当例如存在有非常嘈杂的信号时，无法确定车轮方向。这种情况例如在车辆行驶路面非常不平整时出现。如果未能探测到方向，或者在识别期间还出现了超过，则这种情况应在车轮电子机构中被发觉。在这种情况下，往往始终还要发送无线电电报，以便把当前关于轮胎的信息比如轮胎压力发送到用于监视的控制器。于是这里需要的是，车轮电子机构在电报中随之发送提示，告知这并非与方向有关的发出。由此在控制器中仅处理所发送的信息，但并不发出用于定位的无线电传输时刻。在确定时刻2时还有一些其他因素，这些因素会有所影响，因而必须予以考虑。下面简短地介绍这些因素
已知在轮胎传感器传输时有所谓的“黑点”。这些黑点是车轮的角度位置，在这些角度位置很难或者根本就无法由车辆侧的接收器接收电报。其原因是，无线电传输距离例如受车身部分影响。因此最好并不始终都在同一位置发出，而是在真正的无线电发出之前随之引起任意的延迟，进而引起推移的车轮角度，从而实现在360°的完整的车轮圆周上尽可能均匀地分布发出物。于是在车轮电子机构发出时重要的是，在电报中含有关于相应的任意的延迟的信息。于是在控制器中可以再计算出该延迟，以便在车轮电子机构内部得到位置识别的最初时刻。此外，实际上始终都还会出现如下情况，即例如由于其它一些车轮电子机构同时发出造成无线电干扰或熄灭而使得各次传输未得到正确接收。出于这个原因，最好冗余地发送车轮电子机构的信息。因此发送含有相同信息的各个帧或发出物。实际上，并非朝向一个规定的车轮方向发送每个帧，而是给第一帧确定预定的方向，然后按规定的模式随后发送其它帧。因此在车轮电子机构参照位置进行发送的范围内，还需要仅由对脉冲的一个或两个帧的接收也可推导出对方向的最初探测。为此需要每个帧都带有关于它是脉冲之内的哪个帧的信息。在这种认知下，知道了各帧之间的暂停时间，控制器就可以连续地推导出最初的探测时刻。还要再一次指出，并非一定需要在车轮电子机构内识别出一定的发送方向。替代地也可以识别任意的发送方向，且在所发送的发送信号中随之发送相应的方向信息。在控制器中还可以由该信息再寻找传输 时刻与车轮角度位置一致的情况。为此可以略微适配性地匀整所述方法。但原则上，相比于连续地确定方向来说，识别预定的方向更为简单。尽管已在上面借助优选的实施例介绍了本发明，但本发明并不局限于此，而是可以采用各种各样的方式予以改型。本发明并非一定局限于在PKW中使用的轮胎信息装置。确切地说，本发明可以用于任意车辆，比如LKW、公交车、摩托车、无驱动的挂车等。特别地，本发明也不局限于车辆上的车轮所述数量，也可以定位多于或少于四个的车轮电子机构。代替车轮定位，也可以考虑且有利的是，进行轴定位。这里需要指出，本发明还涉及对轮胎的定位，在权利要求书中可看到“用于定位车辆上的至少一个轮胎的装置和方法”。于是在本申请的其余部分中，在概念上也可以用“轮胎”来代替术语“车轮”。特别地，本发明也不局限于应进行发出的轮胎电子机构确定车轮位置的方式。这可以按照任意方式来进行，比如分析由重力传感器求得的重力信息、加速度信息、其导数
坐寸ο附图标记列表
10车辆
11车轮
12车轮电子机构
13发送/接收设备
14轮胎信息装置的控制器
15受程序控制的设备、微控制器
16存储设备
17车辆信息系统
20装置
21车轮电子机构
22车轮
23接收设备
24分析设备
25稳定性控制系统
30盘31转速传感器
32支架
33盘上的区段RA-RD车轮电子机构D1-D4转速传感器S1-S5步骤
T1-T20传输时刻
VL、VR左前方或右前方的安装位置/车轮
HL、HR左后方或右后方的安装位置/车轮
F1、F2车轮
X1、X2发送信号
权利要求
1.一种用于定位机动车(10)中各车轮(11、22)的安装位置…匕乂! 、!！、! )的方法，其中至少一个车轮具有车轮电子机构(12、21)，该方法具有如下步骤 在车轮电子机构侧确定(SI)对应于该车轮电子机构(12、21)的车轮(11、22 )的第一转角位置； 发送(S2)具有与所求得的第一转角位置相关的第一转角信息的发送信号(Xl)； 在车辆侧确定(S3)车轮(11、22)的第二转角位置，并据此提供第二转角信息； 对第一转角信息与第二转角信息进行匀整(S4)； 根据该匀整来确定(S5 )对应于车轮电子机构(12、21)的车轮(11、22 )的安装位置(VL、VR, HL, HR) ο
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，由车轮电子机构(12、21)在不同的时刻发出多个发送信号(XI)，所述发送信号带有与发送信号(Xl)的数量相等的多个第一转角信息，并与相应数量的相应的第二转角信息匀整。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为了确定安装位置(VL、VR、HL、HR)，考虑采用至少2个、优选至少6个、特别更优选至少20个被发送的发送信号。
4.如权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，在车轮电子机构侧分别在由车轮电子机构(12、21)已知的预定好的转角位置发送不同的发送信号(Xl);在车辆侧针对每个所接收的发送信号在该发送信号(Xl)的接收时刻求得第二转角位置，由该第二转角位置导出第二转角信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，给每个车轮(11、22)都建立第二转角信息的分布部分，其中这种分布部分含有由第二转角信息导出的第二转角位置；为了求得安装位置(VL、VR、HL、HR)，对分布部分的最大值和/或方差进行分析。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，同与分布部分对应的车轮(11、22)的安装位置(VL、VR、HL、HR)相比，确定具有最大的最大值或最小的方差的分布部分。
7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其特征在于，在分析分布部分之前探测并消除在第二转角位置分布部分中的异常测值。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，在第二转角位置靠近0°或360°集聚时，第二转角位置的分布部分在横坐标上偏移预定的值，例如偏移90°或180。。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， (a)针对车轮电子机构(12、21)的至少两个在车辆侧相继接收的发送信号，确定每个车轮(11、22)的相应的第二转角位置； (b)计算相应的转角位置相对于每个车轮(11、22)的差值； (c)由算得的差值除以与车轮(11、22)的满转相应的值计算商； (d)确定比如具有最小商的车轮(11、22)的安装位置。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，由车轮电子机构(12、21)发出至少N个发送信号；为了分析和确定车轮(11、22)的安装位置，考虑采用第二转角位置的至少N/2个、优选至少(N-I)个特别优选不超过N* (N-I)/2个组合，针对所述组合分别执行步骤(b)和(c);在步骤(d)中确定比如累积地具有最小的商和/或最小的商分布部分的车轮(11、22)的安装位置(VL、VR、HL、HR)。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由在车轮电子机构侧产生用于发送信号(Xl)的电报、有意地插入延迟或等待时间、发送信号(Xi)的发送、在车辆侧接收和分析发送信号(XI)、传送由所接收的发送信号(Xl)产生的第一转角信息、求取并传送第二转角信息、对第一和第二转角信息的匀整而引起的延迟时间，在分析和匀整时随之予以考虑。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过对由转速传感器求得的信号的上升的和/或下降的节拍边沿的计数来求取第二转速位置，其中节拍边沿的预定数量相应于车轮(11、22)的满转。
13.一种用于特别是采用根据权利要求I至12中任一项的方法定位机动车(10)中各车轮(11、22)的安装位置(VL、VR、HL、HR)的装置(20)，带有 至少一个车轮电子机构(12、21)，所述车轮电子机构设置在车轮(11、22)中，且被设计用于确定与其对应的车轮(11、22)的第一转角位置，并把与所求得的第一转角位置相关的第一转角信息发送至车辆侧的接收设备； 至少一个车辆侧的转速传感器(31)，所述转速传感器被设计用于分别确定与其对应的各车轮(11、22)的第二转角位置，并据此提供第二转角信息； 分析设备(24)，该分析设备对第一转角信息与至少两个第二转角信息进行匀整，并根据这种匀整来确定与车轮电子机构(12、21)对应的车轮(11、22)的安装位置(VL、VR、HL、HR)。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，转速传感器(31)是ESP转速传感器或ABS转速传感器。
15.—种车辆(10)，特别是轿车，带有多个车轮(11、22)和配备有根据权利要求13或.14中任一项的装置(20)的轮胎信息装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于定位机动车中各车轮的安装位置的方法，其中至少一个车轮具有车轮电子机构，该方法具有如下步骤在车轮电子机构侧确定对应于该车轮电子机构的车轮的第一转角位置；发送具有与所求得的第一转角位置相关的第一转角信息的发送信号；在车辆侧确定车轮的第二转角位置，并据此提供第二转角信息；对第一转角信息与第二转角信息进行匀整；根据该匀整来确定对应于车轮电子机构的车轮的安装位置。本发明还涉及这种装置。
文档编号B60C23/04GK102656030SQ201080058837
公开日2012年9月5日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月21日
发明者芬克 A. 申请人:欧陆汽车有限责任公司