用于操作轮胎压力监测装置的方法和装置的制造方法
【专利摘要】描述了一种用于操作轮胎压力监测装置的方法，所述装置安装在设置有充气轮胎的车轮上，并且所述装置包括：传感器，其根据轮胎压力提供电输出信号；发送器，其以发送间隔无线发送信号，在每种情形中，发送间隔之间具有第一发送暂停，所述信号包含依赖于所述传感器的输出信号的信息；控制器，其控制所述传感器、发送器及其第一发送暂停；源(23)，其为所述轮胎压力监测装置的操作提供电能；以及可充电的电蓄能器(22)，在需要操作所述轮胎压力监测装置前，由所述源(23)提供的电能被存储在电蓄能器中；所述可充电蓄能器(22)的充电状态通过设置在轮胎压力监测装置中的监测装置来监测，并且一旦将足够的电能存储在可充电蓄能器(22)中，接着就结束一个或多个第一发送暂停，以在两个连续的第一发送暂停之间操作轮胎压力监测装置，直到预设数量的发送过程结束。
【专利说明】
用于操作轮胎压力监测装置的方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及具有在权利要求1的前序部分中所述的特征的方法。
【背景技术】
[0002]德国专利DE102004026035B4公开了此类方法。该专利公开了一种轮胎压力监测系统，该系统具有安装在车辆车轮上用于监测轮胎压力的装置，这些装置不使用电池作为电源，而是使用机电转换器(mechanical-electric converter)。控制该机电转换器，使得在需要频繁测量以及发送过程的关键操作阶段，有大量的电能存储在可充电蓄能器中，以足够用于测量以及发送过程。在较不重要的操作阶段中，例如在低速行驶的情形中，可再次通过该机电转换器对蓄能器进行充电。通过安装在车辆上的中心控制单元来控制为轮胎压力监测装置提供其操作所需的电能，其中控制单元与安装在车辆车轮上的轮胎压力监测装置无线连接。中心控制单元通过无线链路不断地从各个轮胎压力监测装置接收与存在于轮胎压力监测装置中的蓄能器的充电状态有关的信息，并且基于此信息确定每一轮胎压力监测装置何时能够接着测量轮胎压力以及能够将此测量发送至中心控制单元。同样地，通过设置在轮胎压力监测装置中的机电转换器来产生并且存储对于维持控制每一轮胎压力监测装置供电所需的能量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的与减少用于对轮胎压力监测装置供电的支出形成对照。
[0004]本目的通过具有在权利要求1中所述的特征的方法以及通过具有在权利要求14中所述的特征的装置来实现。本发明的有利改进公开在从属权利要求中。
[0005]根据本发明的方法用于操作轮胎压力监测装置，所述装置安装在设置有充气轮胎的车辆车轮上，其中所述装置包括:传感器，其根据轮胎压力提供电输出信号;发送器，其以发送间隔无线发送信号，在每种情形中，发送间隔之间具有第一发送暂停，所述信号包含依赖于所述传感器的输出信号的信息；控制器，其控制所述传感器、发送器及其第一发送暂停;源，其为所述轮胎压力监测装置的操作提供电能；以及可充电蓄电池，在需要操作所述轮胎压力监测装置前，由所述源提供的电能被存储在可充电蓄电池中；根据本发明，所述蓄能器的充电状态通过设置在轮胎压力监测装置中的监测装置来监测，并且一旦将足够的电能存储在蓄能器中，接着就结束一个或多个第一发送暂停，以在两个连续的第一发送暂停之间操作轮胎压力监测装置，直到预设数量的发送过程结束。
[0006]这具有显著的优势:
[0007]-在轮胎压力监测装置中专门监测并且控制可充电蓄电池的充电状态。轮胎压力监测装置在这方面能够独立监测并且不依赖于经由无线链路的外部控制。
[0008]-避免经由无线链路的外部控制使得轮胎压力监测装置中的蓄电池的充电状态不易受到故障的影响。
[0009]-使用根据本发明所述的方法，消除了现有技术中用于外部控制所需的能量。这产生进一步的优势，即必须在轮胎压力监测装置中产生并且存储的能量更少。
[0010]-由于与现有技术相比，必须存储的能量更少，所以为此目的而设置的可充电蓄电池能够比现有技术的更小。这节省了成本以及重量。
[0011]-因为使用根据本发明所述的方法能够节省轮胎压力监测装置的重量，所以可以降低由于轮胎压力监测装置而在车轮处引起的失衡。
[0012]-与现有技术相比，由于不再需要在轮胎压力监测装置中产生如此多的能量，所以减少了在轮胎压力监测的测量以及发送过程之后对蓄电池充电所需的时间。这使得能够缩短轮胎压力监测装置的测量以及发送过程之间的发送暂停，从而使得驱动安全性增加。
[0013]优选地，一旦有足够的电能存储在可充电蓄电池中以能够在预设数量的发送过程结束前操作轮胎压力监测装置，就结束每个第一发送暂停。这实现了特别短的第一发送暂停以及相应集中的监测。
[0014]在两个第一发送暂停之间进行的所述预设数量的测量以及发送过程选定为至多两个发送过程，其中必须将足够的电能存储在前一个第一发送暂停中，即完整的测量以及发送过程之后，在实施下一个第一暂停之前，至多能够再进行一个测量以及发送过程。所存储的能量以及第一发送暂停的长度因此可以被最小化。发送过程应理解为，指数据序列的无线发送，数据序列优选具有预设的结构。此类数据序列还被称为电报。其能够包含电报开始处的前同步码和电报结尾处的后同步码之间的二进制编码数据，所述数据可由测量的轮胎压力、由此确定的压力降幅、轮胎压力监测装置中测量的温度、以及轮胎压力监测装置的个体识别构成，基于轮胎压力监测装置的个体识别，设置在车辆中的接收器能够识别电报的原点。电报还能够包含进一步的数据，例如当前的车轮转速以及旋转方向，这些能够通过例如使用设置在轮胎压力监测装置中的加速度传感器、和/或轮胎的规格来确定。
[0015]当在两个第一发送暂停之间设置多个发送过程并且相应地发送多个数据电报时，这些电报接着能够直接彼此邻接，但也可以通过第二发送暂停彼此分离，有利地，第二发送暂停小于第一发送暂停，并且第二发送暂停优选选择为，使得其仍然能够可靠识别一个数据电报的结束位置以及下一个数据电报的起始位置。这需要几毫秒。
[0016]优选地，在存储在可充电蓄电池中的能量达到足够用于两个发送过程并且大于一个测量以及发送过程所需的能量的值前，结束第一发送暂停。因此，确保了在任何情况下，在每个第一发送暂停结束时，足够用于一个测量以及发送过程的充足能量被存储。另外，如果下一个第一发送暂停在第一发送过程结束时就已经开始了，则这使得能够产生特别密集的测量以及发送过程序列，其中仅需存储少量的能量。
[0017]优选地，监测所述可充电蓄能器的电压，并且当只要可充电蓄能器的电压高于预定的限制值时，就中断充电过程。此限制值是对在两个连续的第一发送暂停期间可靠操作轮胎压力监测装置所必要的能量的测量。
[0018]为了确定测量的轮胎压力是否下降至低于预定的限制值或者测量的轮胎压力变化的速率是否超过预定的限制值，优选地，在轮胎压力监测装置中监测传感器的输出信号。此监测能够在轮胎压力监测装置中以及在第一发送暂停中执行;其比起发送过程，所需的电能低得多。如果该监测确定测量的轮胎压力已经下降至低于预定值或轮胎压力变化的速率已经超过预定值时，则接着在本情形中有利的是，提前结束当前的第一发送暂停并且将相应的警告信号无线发送至车辆的中心控制设备。
[0019]优选地，使用电容器作为可充电蓄电池。现已发现，相对较小的电容器是够用的，例如具有电容为10yF的电容器。
[0020]优选地，在轮胎压力监测装置中使用发电机来对蓄电池充电，其中发电机从车轮的滚动运动中产生电能，为了回收电能，所述发电机尤其是使用压电效应的发电机。此类发电机能够随着车轮的每一旋转而产生一定量的电荷并且能够将所述电荷存储在蓄电池中。其遵循，车轮转得越快或车轮行进越快，对蓄电池，例如电容器的充电就越快。因此，完善根据本发明所述的方法，使得第一暂停时间随车轮转速的增加而减少是有利的。这有利于产生如下事实，即轮胎压力的监测能够随着车辆速度的增加或随着车轮转速的增加而变得越来越好。这是有利的，因为由于轮胎中的压力下降而产生的潜在风险会随着车辆速度的增加而增加。为此，有利的是，发电机传输待存储的电能，当该发电机独立于车轮的转速而提供能量时，第一暂停时间同样随车轮转速的增加而减少。例如在将无线接收器设置在轮胎压力监测装置中的情形，将待存储的电能从轮胎压力监测装置的外部，通过同样装载在车辆中的发送器，发送至所述无线接收器。这能够通过无线信号来实现，该无线信号具有比由轮胎压力监测装置发射的具有在几百兆赫区域的频率的无线信号低得多的频率，例如125kHz O
【附图说明】
[0021 ]下面将基于描述示例性实施例所参考的附图来更详细地解释本发明。
[0022]图1为用于实施根据本发明所述的方法的电路设置框图；
[0023]图2为根据本发明所述的方法的示例性实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0024]图1中所示的电路设置示出了作为固定至车辆车轮的轮胎压力监测装置的核心的集成电路。集成电路20包括至少一个压力传感器，其能够测量轮胎压力，并且确定数据电报的内容，其中与集成电路20连接的轮胎压力监测装置的发送器发送无线电讯息到设置在车辆中的接收器。振荡器21为集成电路20提供时钟频率。集成电路20可以是ASIC(即专用集成电路)、微处理器或微控制器。
[0025]将可充电蓄能器设置用于为集成电路20供电，其中所示实例中的可充电蓄能器为电容器22。电容器22通过设置在轮胎压力监测装置中的发电机来进行充电，其中发电机优选压电发电机，其从安装有轮胎压力监测装置的车轮的滚动运动中产生压电电压。压电发电机23可包括压电盘，该压电盘与可移动安装的质量体连接，质量体使用由于车轮滚动而产生的交替离心力作用在压电盘上，所述压电盘接着以压电产生交流电压来作出响应。例如在欧洲专利EP1549514B1中公开了此类压电发电机。压电产生的交流电压信号通过整流器24进行整流。使用整流电压对电容器22充电。
[0026]电容器22的电压通过电源管理单元25来调节，电源管理单元25具有作为主要组成部件的比较器26以及场效应管27，尤其是PEMOS FET。在即将进行测量以及发送过程的阶段，电容器22通过电源管理单元25对集成电路20供电。这些阶段通过场效应管27的开关过程来开始和结束。
[0027]可选地，集成电路20能够与接收器线圈28连接，接收器线圈28能够接收低频信号，尤其是具有频率为125kHz的信号，这些信号从轮胎压力监测装置的外部无线发送。通过接收器线圈28，能够将控制信号和/或数据发送至集成电路20。替代发电机23或除了发电机23夕卜，此类接收器线圈28还能用于接收信号，这些信号经过整流后同样能够用于对电容器充电。
[0028]为了明确这仅仅是一种可能的选择，接收器28与电容器22以及与集成电路20的连接线均以中断的方式示出。
[0029]下文将描述根据本发明所述的方法的实例，该方法能够使用图1中所示类型的电路设置来实施。
[0030]该方法以步骤I中的轮胎压力监测装置的启动来开始。轮胎压力监测装置接着随着步骤2进入充电阶段，在该阶段中，对以电容器形成的可充电蓄能器充电，例如对图1所示电路设置中的电容器22充电。充电阶段持续预设的时间段。电容器22达到或超过电压上限值的时间不应太长，因为这可能会导致由电容器22供电的下游电路产生过载，尤其是导致图1中所示的集成电路20产生过载。现已发现，I秒的持续时间对于充电阶段是有利的。在如图1所示的电路情形中，充电阶段不应持续超过1.5s长。
[0031]充电阶段在过程7开始时结束，在过程7中，进行轮胎压力监测装置中的测量以及发送过程。为了达到这点，在第一控制回路中的充电阶段开始后，首先在紧接的步骤3中测量电容器22的电压Uo，并且在步骤4中与第一阈值比较，第一阈值的现实值为2.9V。如果电容器22的电压Uo不大于第一阈值，则为了进一步增加电容器22的电压，该方法在短暂的中断之后跳回至步骤I。然而，如果步骤4中执行的比较显示电容器22的电压Uo大于例如2.9V的第一阈值，则电容器22的电压接着在下一步骤5中与例如3.3V的上限值比较，上限值被选择为，使得其稍低于会使得电容器22下游的电路产生过载的电压。在图1所示的电路中，电容器22下游的电路为集成电路20，集成电路20的承载能力决定了电容器22的最大可允许电压。如果步骤5中执行的比较显示电容器22的电压Uo超过例如3.3V的预设上限值，则接着在第6步中将电容器22的电压降低至例如3.3V的上限值，然后可以开始过程7，在该过程中进行测量以及发送过程。然而，如果步骤5中执行的比较显示电容器22的电压Uo不大于例如3.3V的上限值，则该方法能够绕开步骤6来继续执行过程7 ο当执行过程7时，由于能量消耗大于充电电路的供给能力，充电阶段被中断。
[0032]随着过程7的结束，下一充电阶段开始，接着在第二控制回路中，在步骤8中检查电容器22的电压是否Uo接着下降至低于第二阈值。第二阈值的现实值为3V。如果步骤8中执行的比较结果为电容器22的电压Uo低于例如3V的第二阈值，则该方法跳回至步骤I。然而，如果在步骤8中执行的比较结果为电容器22的电压Uo不低于例如3V的第二阈值，则接着在步骤9中测量电容器22的实际电压U1，以为了在步骤10中确定其是否大于第三阈值，第三阈值低于例如3V的第二阈值并且例如为2.8V。如果电容器22的实际电压瓜高于例如2.8V的第三阈值，则在步骤11中将其降低至例如2.8V的第三阈值。在步骤12中，由于充电过程继续，所以检查电容器22的电压Uo是否已经超过例如3.3V的上限值。然而，如果在步骤10中执行的比较结果为电容器22的实际电压不高于2.8V，则该方法绕过步骤11来继续进行步骤12，在步骤12中，电容器22的电压Uo与其例如3.5V的上限值比较。如果已经超出例如3.5V的电容器22电压Uo的上限值，则在步骤13中将电容器22的电压降低至一下限值，该下限值的现实值为2.4V，并且有利地不超过2V。该方法接着跳回至步骤I。然而，如果步骤12中的比较显示电容器22的电压不大于例如3.5V的上限值，则该方法接着能够绕过步骤13来从步骤12跳回至步骤I。步骤12中的上限值无需为3.5V。重要的是，要保护轮胎压力监测装置免受由过高电压造成的损坏。步骤12中的上限值还能够低于3.5V，例如能够是3.3V。
[0033]启动轮胎压力监测装置后直接开始电压Uo的控制回路以及过程7执行后直接开始电压U1的控制回路能够确保保护轮胎压力监测装置不受过电压的损坏。由于电压限制值的选择，所以无需为了过电压保护而进行不必要的电压测量，这有利于节约能耗。通过在两个限制值之间的电压调节来保持电容器22的充电状态，这两个限制值被选择为，使得存储在电容器22中的能量足够用于轮胎压力监测装置的至少一个测量以及发送过程。
[0034]附图标记列表
[0035]I至13步骤
[0036]20 集成电路
[0037]21 振荡器
[0038]22 电容器
[0039]23 发电机
[0040]24 整流器
[0041 ] 25 电源管理单元
[0042]26 比较器
[0043]27 场效应管
[0044]28 接收器线圈
[0045]U电压
【主权项】
1.一种用于操作轮胎压力监测装置的方法，所述装置安装在设置有充气轮胎的车辆车轮上，其中所述装置包括 -传感器，其根据轮胎压力提供电输出信号， -发送器，其以发送间隔无线发送信号，在每种情形中，发送间隔之间具有第一发送暂停，所述信号包含基于所述传感器的输出信号的信息， -控制装置，其控制所述传感器、发送器及其第一发送暂停， -源(23)，其为所述轮胎压力监测装置的操作提供电能， -以及可充电蓄电池(22)，在需要操作所述轮胎压力监测装置前，由所述源(23)提供的电能被存储在蓄电池中， 其特征在于: -所述可充电蓄能器(22)的充电状态通过设置在轮胎压力监测装置中的监测装置(25)来监测，并且一旦将足够的电能存储在可充电蓄能器(22)中，接着就结束一个或多个第一发送暂停，以在两个连续的第一发送暂停之间操作轮胎压力监测装置，直到预设数量的发送过程结束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一旦将足够的电能存储在可充电蓄能器(22)中，就结束每个第一发送暂停，以操作所述轮胎监测装置，直到预设数量的测量以及发送过程结束。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在两个第一发送暂停之间进行的所述预设数量的测量以及发送过程选定为至多两个，其中已经在前一个第一发送暂停中存储了电能。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在两个连续的第一发送暂停之间，所述发送过程不间断地进行，或至多具有第二发送暂停，其小于第一发送暂停。5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在存储在可充电蓄能器(22)中的能量达到足够用于两个测量以及发送过程的值之前，结束至少一个或多个所述第一发送暂停，以及在于，在所述第一发送过程的结尾处，下一个第一发送暂停已经开始。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，监测所述可充电蓄能器(22)的电压，以及在于，当并且只要所述可充电蓄能器(22)的电压高于预定的限制值时，就中断所述充电过程。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮胎压力监测装置中监测所述传感器的输出信号，以确定测量的轮胎压力是否下降至低于预定的限制值，以及在于，在本情形中，当前的第一发送暂停提前结束。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮胎压力监测装置中监测所述传感器的输出信号，以确定测量的轮胎压力变化的速率是否超过预定的限制值，以及在于，在本情形中，当前的第一发送暂停提前结束。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用电容器作为可充电蓄能器(22)。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中待存储的电能通过使用发电机(23)在轮胎压力监测装置中产生，所述发电机(23)从车轮的滚动运动中产生电能，为了重获电能，所述发电机尤其是一种使用压电效应的发电机。11.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中待存储的电能从装载在轮胎压力监测装置外部的车辆中的发送器发送至设置在轮胎压力装置中的无线接收器，其中无线接收器将所述能量传导进可充电蓄能器(22)中。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一暂停时间随车轮转速的增加而减少。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述可充电蓄能器(22)的充电状态，尤其是其电压，位于上限值和下限值之间时，开始测量以及发送过程，上限值和下限值被选择为，使得能够执行至少一个并且至多两个测量以及发送过程。14.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的用于操作轮胎压力监测装置的方法的设备，其中所述轮胎压力监测装置安装在设置有充气轮胎的车辆车轮上，并且其中所述轮胎压力监测装置包括 -传感器，其根据轮胎压力提供电输出信号， -发送器，其以发送间隔无线发送信号，在每种情形中，发送间隔之间具有第一发送暂停，所述信号包含基于所述传感器的输出信号的信息， -控制器，其控制所述传感器、发送器及其第一发送暂停， -源(23)，其为所述轮胎压力监测装置的操作提供电能， -以及可充电的电蓄能器(22)，在需要操作所述轮胎压力监测装置前，由所述源(23)提供的电能被存储在电蓄能器中， 其特征在于: -为了监测所述可充电蓄电池的充电状态，在轮胎压力监测装置中设置监测装置(25)，通过所述监测装置，一旦将足够的电能存储在可充电蓄能器(22)中，接着就能够结束一个或多个第一发送暂停，以在两个连续的第一发送暂停之间操作轮胎压力监测装置，直到预设数量的发送过程结束。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，将电容器(22)设置为可充电蓄能器(22)。16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述发电机(23)通过使用压电效应从安装轮胎压力监测装置的车轮的滚动运动中重获电能，以及在于，所述发电机(23)以独立工作的方式设置在轮胎压力监测装置中。17.根据权利要求14-16中任一项所述的装置，其特征在于，所述轮胎压力监测装置包括集成电路(20)，其实现测量过程并且继而通过监测装置(25)来控制。
【文档编号】B60C23/04GK105829148SQ201480069921
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】A·塞弗特, B·米勒, M·瓦格纳, K·桑德罗克, P·布兰德
【申请人】霍富霍尔斯贝克及富尔斯特有限公司