车轮监测模块的制作方法

专利名称：车轮监测模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及能操作成监测车轮和/或其相关轮胎的特征的模块及相关设备；例 如，涉及一种模块及相关设备，所述模块及相关设备用于监测车轮和/或其相关轮胎的特 征且经由通信链路将表征这些上述特征的信息传输至电子控制单元(ECU)和/或控制系 统，以便例如用于为使用者显示。此外，本发明还涉及监测车轮和/或其相关轮胎的特征的 方法。此外，本发明还涉及能在用于执行这些上述方法的计算硬件上执行的软件及软件产品。
背景技术：
轮胎(tyre)是道路交通工具的关键部件，其在美式英语中也称为“轮胎(tire) ”。 现代的轮胎不但确保与其相关联的道路交通工具在多变的天气条件下附着在道路表面上， 而且还执行隔离振动和冲击的功能。此外，在其工作寿命期间，轮胎需要经受可能高达数千 乃至上百万次变形循环而不表现出工作硬化故障，且由于粘性阻尼效果还表现出相对适中 的能量耗散程度。作为额外的运行要求，现代轮胎需要稳健地抵抗刮擦和对其冲击的物体。 此外，无内胎轮胎即使在受到较大应力时(例如，在紧急制动期间)，也需要稳健地夹持在 其相关的轮毂上。根据现代轮胎的这些上述要求，轮胎由弹性合成橡胶、金属丝网强化的天 然橡胶和/或塑性材料、碳纤维和类似材料构成。因此，现在的轮胎认作是高度优化和先进 的产品。运行期间的轮胎故障可能会导致相关交通工具停止移动乃至发生事故。此外，轮 胎在不适当的压力下运行可不利地影响相关交通工具的燃料经济性；鉴于燃料成本，以及 鉴于二氧化碳的产生及其对世界气候变化可感知的影响，燃料经济性就变得日益相关。已知的是将传感器安装到机动交通工具上来监测诸如轮胎压力和一个或多个正 交轴线上的加速度的特征，以及将代表这些特征的信息经由无线通信链路传输至形成交通 工具数据管路系统的一部分的电子控制单元(ECU)中。通过使用此类布置，就有可能警告 驾驶员需要对其交通工具的一个或多个轮胎充气，以便改善驾驶质量和安全性。在公布的日本专利no. JP 2003211924(Mazda Motor)中，公开了一种气动传感器 装置，其适于结合交通工具轮胎使用来检测轮胎压力和产生对应的轮胎压力信息。该装置 包括用于发送压力信息和识别代码来将该传感器装置与同时包括在交通工具其他车轮上 的其他此类传感器装置区分开的发送器。交通工具的控制单元能操作成接收发送来的压力 信息及其相关的识别代码。接收到的压力信息储存在控制单元的存储器中。控制单元能操 作成在轮胎压力并未正确按照预定标准的情况下提出警告。在公布的英国专利申请no. GB 2385931A中描述的轮胎监测器安装在轮胎附近， 靠近其轮胎充气阀杆。轮胎监测器包括用以测量压力、温度及其相应轮胎的旋转方向的传 感器。此外，监测器能操作成将测得的传感器信号通过发送器传递至其相应的接收器中，以 用于后续处理和最终在显示单元上呈现。与接收器通信的交通工具载用控制器能操作成基 于接收器处接收到的无线信号的强度来确定压力信息与前轮轮胎还是后轮轮胎相关，以及基于相关的旋转方向数据来确定压力数据与右侧轮胎还是左侧轮胎相关。对于交通工具的运输队运营者而言，所引起的技术问题在于，车轮及其交通工具 的轮胎在不同的时间点处于维护状态下。例如，北欧和加拿大要求按季节在夏季轮胎与冬 季轮胎之间转换；这样的转换通常是通过更换车轮而非将轮胎从轮毂上移除来实现的。然 而，将车轮从交通工具上移除还出于其他目的，例如，扎破修理或更换轮毂上磨损的轮胎。 在这种改变出现的情况下，对于运输队运营者而言，很难保持其交通工具上轮胎状态及其 交通工具的车轮所受到的处理的最新记录。轮胎有缺陷的交通工具拥有者会遭到道路管理 机构罚款；在显示出交通工具拥有者已经使用了所有努力来确保其交通工具处于良好运行 状态时，这些罚款就可能会减少。此外，运输队运营者所关注的是，其交通工具的车轮和相 关轮胎处于良好状态下，以免交通工具在部分时间内未使用且未挣钱。因此，由本发明解决的技术问题在于提供一种更为先进的车轮和轮胎的监测设备 和模块。此外，本发明试图提供的此类车轮和轮胎的监测设备和模块在某种意义上例如更 适于商业运输队运营者的要求；这些汽车运输公司例如可包括重型商用车辆的运输队运营 者、出租车运输队运营者，以及机动交通工具租赁和租用企业。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种改进的车轮和/或轮胎监测设备和模块，其能够 提高交通工具的安全性和可靠性，且还检测交通工具车轮的损坏。根据本发明的第一方面，提供了一种如附属权利要求1限定的模块。所提供的模 块能操作成至少监测车轮轮胎内的压力(P)，所述模块能操作地安装到所述车轮上，所述模 块包括(a)压力传感器，该压力传感器用于测量所述压力和产生对应的压力信号；以及bl)相关数据存储器，该相关数据存储器包括数据区，所述数据区包含与轮胎的功 能状态相关的数据；其特征在于，所述模块包括标示器，该标示器能够由数据处理器设置成代表“有效”或“无效”， 以表示与轮胎的功能状态相关的所述数据有效或无效；且一旦由所述压力传感器测得的所 述压力(P)降低至所述预定阈值以下，就将所述标示器设置成从“有效”变成“无效”。本发明的优点在于，模块能够提供加强至少一个车轮的运行监测，从而通过监测 车轮特征来提高安全性和可靠性。所包括的标示器可由数据处理器设置成代表“有效”或“无效”，以表示与轮胎的功 能状态相关的所述数据有效或无效，且一旦由所述压力传感器测得的所述压力(P)降低至 所述预定阈值以下，就将所述标示器设置成从“有效”变成“无效”。对于操作者而言，只要 特定轮胎在未发生压力损失超过阈值的情况下附接到特定车轮上，就有可能确保与特定轮 胎相关的数据是有效的。压力损失超过阈值则表示轮胎已经从轮圈上移除，轮胎已经在远 低于运行压力的压力下使用，或已经发生了扎破。如果这些情况中的任何一种情况发生，则 就不能确保轮胎数据，因为可能已经更换了轮胎，或轮胎由于在不适当的压力下使用轮胎 之后出现的扎破或过度磨损而性能可能已经下降。因此，通过监测压力和设置表示压力已经保持为高于预期压力水平的标示器，就可保证与轮胎的功能状态相关的数据是有效的。因此，交通工具载用系统可依靠储存在相 关存储器中的轮胎数据，且因此使交通工具的子系统(举例来说，例如为制动力应用)匹配 包含在相关存储器中的数据。在与轮胎的功能状态相关的数据归类为无效的情况下，交通 工具载用系统将使其功能与假定次等轮胎质量的默认值匹配。一旦轮胎中的压力再填充而不通过检查来验证轮胎数据，为了确保标示器不改 变，就要防止数据处理器使所述标示器从“无效”变成“有效”，除非从模块外部接收到关键 代码信号。然而，在通过检查来验证轮胎质量之后，轮胎数据就可从“无效”状态重新设置 成“有效”状态。因此，这可通过所述数据处理器在模块外部接收到关键代码接收信号时实 现。通过这些措施，就可确保与轮胎的功能状态相关的数据有效性，且安全地将交通 工具子系统与所述数据匹配。此外，本发明涉及一种如权利要求19所限定的验证与轮胎是功能状态相关的数 据的方法，所述数据存储在安装于车轮中的模块内，并且涉及一种检测轮胎误用的方法，其 中数据处理器能操作成连续地或周期性地更新存储在数据区中的数据，所述数据区包含与 轮胎的功能状态相关的数据，其中通过如权利要求19所限定的方法来执行验证与轮胎的 功能状态相关的数据的方法。本发明的特征易于以任何组合结合在一起，而不脱离如附属权利要求所限定的本 发明的范围。


现在参照以下附图仅以举例的方式来描述本发明的实施例，附图中图1为现代重型商用车辆的车轮的示图；图2为图1中的车轮的一部分的示意性截面视图；图3为图1中的车轮的轮胎(车胎)的示意性截面视图；图4为重型商用车辆的现代前轮组件的截面视图；图5为重型商用车辆的现代后轮组件的截面视图；图6为图1中的车轮的示意性截面视图，示出了为了按照本发明使用来安装监测 模块的潜在位置；潜在位置包括位置Ll处的轮毂安装位置、位置L2处的轮毂缘安装位置、 以及侧壁位置L3和胎缘位置L4处的胎内安装位置；图7为图1中的车轮轮胎的示意性截面视图，其中，其监测模块通过线缆连接安装 在车轮轮毂缘上的位置L2处，该线缆连接从模块至暴露于轮毂的贴片天线；图8为图1中的车轮轮胎的示意性截面视图，其中，其监测模块安装在轮胎上的位 置L3处，该模块设有包围轮胎边缘且暴露于轮胎外表面上的薄膜天线；图9为示出安装在图1中的车轮上的监测模块的空间运动的简图，同时示出弹簧 悬架的示图和在运行时作用在车轮上的力的示图；图10为示出在运行中可从安装在如图6中所示的位置L3处的监测模块上获得的 加速度信号的总体形式的曲线图；图IOa描绘了车轮的简图，根据本发明的模块安装在该车轮上；图IOb描绘了根据本发明的模块的第一实施例，其中，数据处理器包括在模块中，该数据处理器控制包括在模块中的相关存储器； 图IOc描绘了根据本发明的第二实施例，其中，模块设置成经由无线链路与外部 数据处理器连通，该外部处理器控制包括在模块中的相关存储器；图11为按照本发明的结合图1中的车轮使用的车轮和轮胎的监测设备的第一实 施例，该监测设备能操作成处理加速度信号；图12为按照本发明的结合图1中的车轮使用的车轮和轮胎的监测设备的第二实 施例；该监测设备能操作成处理压力信号；图13为按照本发明的结合图1中的车轮使用的车轮和轮胎的监测设备的第三实 施例，该监测设备能操作成处理加速度信号和压力信号；图14为能操作成安装到图1中的车轮上且感测车轮10的运行特征的监测模块的 简图；图15a至图15e示出了安装在图1和图6的车轮上的多个位置处的监测模块的各 种备选网络通信构形；图16为按照本发明的用于结合远程控制设施和服务设施的重型商用车辆的车轮 监测系统的简图；图17为设有包括加速度计的模块的图1中的车轮的示图，该模块及其加速度计安 装成使得其感测轴线未与车轮的真正的横向轴线、径向轴线和切向轴线成角度地对准；以 及图18为按照本发明的结合图17中的车轮使用的车轮和轮胎的监测设备的第四实 施例，该监测设备能操作成处理加速度信号。
具体实施例方式1.本发明的背景运营运输队的商业企业(例如，重型商用车辆的运输队)相比于私有机动交通工 具的交通工具拥有者面临不同的交通工具维护和安全性的问题，前文中阐述了为私有机动 交通工具拥有者研发出的现代轮胎监测装置。对于运营运输队的企业而言，由于一次事故、 故障或司法案件可能会不利地影响企业的名誉和与其客户的关系，故可靠性和安全性极为 重要。交通工具的维护和在交通工具技术问题出现和导致破坏之前将其避免对于运营运输 队的企业相当重要。在诸如重型商用车辆的交通工具运输队中有许多交通工具和用于交通工具的轮 毂组，这些轮毂在不同时间都装备有新轮胎。轮毂可能在交通工具之间互换，且在它们现有 的轮胎认为是已经磨尽时可分散地安装新轮胎。此外，在某些天气中，例如，在北欧和加拿 大，法律要求在冬季轮胎与夏季轮胎之间转换；冬季轮胎与夏季轮胎之间的这种转换是通 过更换轮毂而非从其相应的轮毂上移除轮胎来实现的。运营运输队的企业通常在它们的交通工具实际上所有都用来赚得收入时达到最 大经济效率；进行修理或闲置的交通工具代表未产生利润的投资，且甚至可代表价值上的 贬值。与此相关的问题在于有效维护高强度使用的交通工具，尤其是针对其车轮和轮胎。本 发明的利益在于能够改善对车轮和轮胎的潜在问题进行监测和预测；运输队的交通工具例 如可出于维护的目的而召回或重新调度。提高监测质量是通过使用更为理想且创新的传感器构造和相关数据处理来实现的。参看图1，其以侧视的形式示出了重型商用车辆车轮的简图。车轮大体上由10指出。此外，车轮10包括由20指出的钢轮毂和30表示的轮胎(车胎)。现代的轮胎30通 常是无内胎的，即，不包括任何单独的内胎。轮毂20的圆形内部法兰40包括用于接纳螺栓 或类似紧固件的圆形布置的安装孔50，螺栓或类似的紧固件用于将车轮10附接到其相关 交通工具的轴(图1中未示出)上。从内部法兰40沿径向向外延伸的是大致为截头圆锥 形的轮辐60，其具有如图所示的形成于其中的一系列径向上的圆形或椭圆形通风孔70，例 如，这些通风孔70中的一个使得能够接近空气阀80，该空气阀80与由轮胎30包围的容积 流体(空气)连通，以用于对轮胎30充气或放气的目的。在其周长处，截头圆锥形轮辐60 联接到圆形轮圈90上。圆形轮圈90能操作地接纳轮胎30。在图1中，截面轴线由A-A表示，而图2中的车轮10的对应截面视图大致示出了 车轮10的上部。出于现在将要阐述的原因，车轮10的一般形式经过多年的发展已经大致 为最为理想的实施方式。内部法兰40设有其安装孔50的规则空间构造，用于使用上述螺 栓或紧固件来将车轮10牢固地安装到对应交通工具轮轴110的一端上；轮轴110能操作成 围绕轴线B-B旋转。孔50的通路通常提供成确保将车轮10保持在轮轴110上。通常，对 于重型商用车辆而言，所包括的盘式制动器115在轮轴110的一端附近，相对紧邻截头圆锥 形轮辐60及其相关的通风孔70。此外，目前还包括用于实现ABS制动系统来感测轮轴110 的角方位且因此感测车轮10的角方位的ABS角传感器编码器118来作为重型商用车辆的 标准部件；角传感器编码器118操作成产生表征车轮10的角方位θ的信号。角传感器编 码器118通常实现为光学感测装置、静电传感器装置和/或磁性感测装置。在运行中，当使重达10吨的商用车辆从80km/小时在几秒内停止时，会对应地吸 收大约3X IO6焦耳的动能，这些动能可导致与轮轴110相关联的盘式制动器115的能量耗 散损失率在数十千瓦的数量级上。截头圆锥轮辐60的孔70因而使空气能够循环而到达盘 式制动器115的一个或多个金属盘来用于冷却的目的。此外，轮辐60的孔70还有助于降 低车轮10的非悬挂重量，而不会不利地影响及机械强度，且提供了阀80的通路。轮圈90 具有形成在其中的多个凸脊来提高其机械强度，且还具有末端凸脊170来在运行中提供对 轮胎30的可靠保持。轮胎30围住的体积由120表示，运行期间，该体积保持在升压P下。接下来参看图3，示出了部分轮胎30的示范性截面视图。轮胎30包括用于抵靠 在圆形轮圈90的凸脊170上的内缘180。通常使用模制在轮胎30中的钢环或钢带200来 加强内缘180。此外，轮胎30包括通过模制到轮胎30中而嵌入的一个或多个强化编织金 属丝网和/或强化纤维丝网210。轮胎30的胎面部分220相比于轮胎30侧壁320的横向 厚度具有较大的径向厚度；胎面部分220较厚，用于容纳轮胎30的胎面。在运行中，胎面部 分220能操作成提供对道路表面(未示出)的牢固抓持和排水功能，而壁部230设计成在 车轮10与其相关的轮胎30在运行中于道路表面旋转时进行周期性的弹性挠曲。轮胎30，且甚至是车轮10都存在多种潜在故障模式，使用这些车轮10的运营交通 工具(例如，重型商用车辆)运输队的企业将期望在各种故障模式造成破坏、事故或延误所 涉及交通工具之前进行识别和纠正。所遇到的问题包括(a)轮胎30中的气压P过低，从而导致壁部230以及相关的一个或多个丝网210 过度挠曲，使得它们有机械硬化和过早断裂的危险；当气压P过低时，轮胎30与邻接轮胎30的道路表面之间就会出现过大的接触面积，导致过度的轮胎磨损，且还有增大的滚动阻 力，且因此降低交通工具的燃料经济性；轮胎30与道路表面之间过大的接触面积反过来还 可导致轮胎30与冰雪条件下的道路表面之间的抓持下降，这是因为轮胎30与道路表面之 间的接触力并非像理想期望的那样集中，而迫使轮胎30顺应易于提供抓持的道路表面中 的表面不规则性。轮胎30在其内部气压P过低时的过度变形可能会通过轮胎30内的非弹 性变形程度而导致过大的能量耗散，其中，由此产生的相关升温在最坏的情况下会超过制 造轮胎30的材料所能忍受的温度。此外，当轮胎30内的压力P过低时，还会有内缘180失 去其与凸脊170的密封的风险，这是出现在受到极大横向应力时，例如在沿路缘石刮擦，而 随后突然失去轮胎30中的空气；(b)应用于孔50中，用于将车轮10固定到轮轴110上的一个或多个螺栓或紧固件 在车轮10与轮轴110的附接期间可能会不当地上紧，或可能易于在运行中松脱；这样松开 和可能失去一个或多个螺栓或紧固件可导致车轮10在轮轴110上颤动或发出异响，而在最 坏的情况下，甚至会变为与轮轴110分离开且滚离开(！)；(c)轮胎30和/或阀80可显现泄漏，使得在运行中会出现轮胎30内的压力P的 部分损失；如果此类压力损失P未检测到，则就可能出现上文在(a)中提出的问题；然而， 压力P会随轮胎温度Tty,e而变化，且还随轮胎30是否经由阀80再填充压缩空气或其他气 体而周期性地保持而变化；(d)轮胎30在使用中会显现出不平衡，例如，部分轮胎30橡胶会随着使用而变得 受到不均勻的侵蚀，或之前加到车轮10上的平衡重量会变为与车轮10分离；在图5中所示 的重型商用车辆后部处常用的双轮胎布置的情形中，已知的是，建筑砖或类似物体偶尔会 夹在双轮胎之间，且在双车轮旋转的同时物体随后由离心力移出的情况下会出现危险的抛 射；从轮胎中弹射出的物体在它们通过机动交通工具前窗撞击时，可能会造成极大的危险， 从而导致伤害或事故；以及(e)轮胎30可以以一些其他对称方式变成椭圆或扭曲的，这未必会导致车轮10的 非对称不平衡；此外，轮毂20自身可变为挠曲的，且从而歪斜出平面外，而未必会导致车轮 10中的非对称不平衡。参看图4和图5，示出了重型商用车辆的现代制造的前轮和后轮组件的示例的示 图，示出了怎样实现围绕交通工具车轮的紧凑区域。前轮和后轮组件中只有很少的多余容 积来容纳用于监测车轮运行状态的附加设备。在其他因素中，所包括的与上述制动器115 相关的部件在运行中邻近车轮10 ；制动器115具有与其相关的其他部件，如用于抵靠制动 器115的盘部件推动制动衬块的伺服促动器。然而，常用的实施方法在于，使所包括的ABS 传感器编码器118(图4和图5中未示出)围绕轮轴110且紧邻车轮10，用于在车轮10安 装在其轮轴110上时测量车轮10的角位置。有益于测量，以便监测车轮10及相关轮胎30的状态的特征包括运行期间的压力 P、温度T和瞬时加速度A。另外还可行的是，使所包括的薄膜应变仪在轮胎30的壁部230 内或连结到轮胎30的壁部230上，以便测量它们的壁部挠曲。温度T和加速度A可在车轮 10上的各种空间位置处测出彼此不同的结果，而与由轮胎30围住的以120表示的容积内形 成的压力P在运行中实际上是相似的，因为压力P在相对较短的时间周期内是均衡的；由于 压力脉冲能够在容积120内以大约250米/秒的速度传播，故压力均衡估计出现在几毫秒
13内。车轮10具有的直径为大约1米。图6示意性地示出了传感器有利地安装到车轮10上的位置类型。当多个传感器 包括在各类位置上时，多个传感器就有利地分布在围绕车轮10成角度分布的位置上，用于 提供表现出轮毂20及其轮胎30的运行的最为典型的信息。
在位置Ll处，紧固件有利的用法是将第一传感器模块附接到轮毂20上，或甚至 经由一个或多个孔50而附接到轮轴110上。第一传感器模块能够通过与阀80流体(空 气或气体)连通来监测轮胎压力P，能够监测轮毂20的温度Thub,且取决于所使用的加速度 计的类型而感测出轮毂20的一个、两个或三个正交轴线(x，y，z)上的加速度。有利的是， 包括在第一传感器模块中用于执行测量的一个或多个压力传感器和加速度计为现在称为 MEMS(“微电子机械系统”)的硅微加工的集成电子部件。轮毂20的温度Thub将通常不同于 轮胎30的温度Ttyre ；因而在第一模块处测得的温度Tm。d并非理想地代表轮胎30温度TtKe， 且因此并非理想地代表轮胎30的状态；轮毂20通常会受到直接冷却空气流，而在制动情况 期间，将由从相关盘式制动器115流过来的热空气快速地加热，如前文中阐述的那样，盘式 制动器115会受到数千瓦的突然峰值能量耗散，例如，这是在执行紧急制动期间或在执行 紧急制动之后不久。在第一位置Ll处的第一模块并未由传导部件完全遮蔽，这就使得第一 模块与交通工具的电子控制单元(ECU)或电子管理系统之间的短距离无线通信是可能的。 在位置Ll处的第一传感器模块最易接近，且对于交通工具而言易于改装，而只需要最小的 机械变化。第二传感器模块有利是安装到位置L2处的轮圈90内表面上，且因而在运行中直 接受到轮胎30内形成的压力P。在该位置L2处的第二模块在测量该处的温度Tnrod时，能够 提供轮胎30的温度TtyM和上述压力P的精确测量。此外，包括在第二模块内用于测量位置 L2处的加速度A的一个或多个加速度计比位置Ll处的第一模块离轴线B-B (见图2)有更 大的径向距离，且因此受到车轮10旋转引起的加速度的较大径向分量。将第二传感器模块 安装在位置L2处的优点在于，与轮圈90相结合的丝网210具有形成法拉第笼的倾向，法拉 第笼严重地减弱来自于第二模块的无线传输，除非第二模块具有经由轮圈90引出的天线， 例如，小气密孔，在位置L2处联接到第二模块上的天线导线经由该小气密孔延伸出而到达 截头圆锥形轮辐60上，用于提高无线通信效率。在图7所示出的示例中，位置L2处的第二 模块经由天线导线300穿过安装在轮圈90中且能操作成经受压力P的绝缘通孔310而联 接到薄膜金属贴片天线320上；可选的是，贴片天线320附接到截头圆锥形轮辐60上来用 于机械保护。作为备选或此外，位置L2处的第二模块电性联接到轮胎30的丝网210上，且 能操作成使用该丝网210来作为天线与上述电子控制单元(EOT)或电子交通工具管理系统 进行无线通信。作为又一备选方式，位置L2处的第二模块可由穿过通孔310的导线或通过 传导性薄膜连接而直接电性联接到第一模块上，且可选为从其中获取能量，以及将测量数 据传输至其中。第三传感器模块有利的是安装到位置L3处的轮胎30内表面上，例如在将轮胎30 安装到轮毂20上之前，通过使用橡胶或塑性材料粘合剂等将第三模块连结到轮胎30上；作 为备选，在制造和保养轮胎30时，使用搭扣型压配合来将第三传感器模块安装到轮胎30上 也是可行且使用快速的。在位置L3处的第三模块能够测量该处的温度Tm。d，且从而提供轮 胎温度Ttyre的直接典型指示，压力P的典型直接指示，且还能够通过加速度A测量或应变仪测量来提供轮胎30壁部230挠曲特征的典型指示；然而，由位置L3处的第三模块产生的 加速度信号为车轮10在运行中旋转且其侧壁230挠曲时的各种加速度分量的复合调制，而 安装在位置L1处的第一模块的加速度计能操作成产生加速度信号，该信号包括其中的大 小相对较大的直线加速度分量，这使得位置L1处的第一模块可能很适于监测此类直线加 速度分量。可选的是，位置L3处的第三模块也联接到联接在或甚至嵌入轮胎30的橡胶材 料内的一个或多个电阻膜或光学纤维应变式传感器(未示出)上，例如，在轮胎30的侧壁 230和/或轮圈圆周上。安装在位置L3处的第三模块所遭受的与位置L2处的第二模块的 类似的无线通信问题在于，与轮圈90相结合的丝网210用作法拉第笼使与轮胎30内的容 积120的无线通信减弱。为了改善无线通信，位置L3处的第三模块可选为设有薄膜传导天 线350 (例如，由金属薄膜制成)，如图8中所示，该天线350夹在挠性绝缘材料(如聚酰亚 胺)层之间。天线350有利的是围绕内缘180包覆，且向上围绕轮胎30的外壁表面。位置 L2处的第二模块也易于设有此类薄膜天线，例如，设置在轮圈90的边缘上，且甚至延伸到 截头圆锥形轮辐60上。然而，此类薄膜天线在轮胎30安装到轮毂20上时易于受损，除非 由用以提供机械保护而加装的橡胶保护膜360或类似部件充分保护。作为备选或此外，第 三模块易于使其天线电性联接到轮胎30的丝网210上，该丝网210然后能够用作天线；第 三模块有利的是设有用于在安装期间穿透侧壁230内侧的电性穿孔销钉，用于提供与传导 丝网210的电性连接。还作为备选，位置L2处的第二模块能操作成用作无线中继节点，用 于将来自于第三模块的信号经由第二模块传送至交通工具的电子控制单元(EOT)；安装到 车轮10上的模块之间的此类的节点通信将在下文中更为详细地描述，且对应于进行配合 而形成通信网络的模块。如图6中所示，第四模块可选为包括在轮胎30内侧轮圈上的位置L4处。安装在 位置L3处的模块大致相似的考虑问题也关于位置L4处的模块。然而，位置L4处的模块在 使用中会遭受极端的机械应力。现在将参照图9来进一步阐述由分别位置Ll，L2和L3处的第一模块、第二模块和 第三模块产生的测量信号。2.按照本发明的安装在车轮上的模块在图9中，示出了旋转轴线B-B，车轮10在运行中围绕旋转轴线B-B回转。车轮10 通过轮轴110提供，轮轴110具有联接到交通工具底盘CH上的弹簧片和/或气动悬架上； 悬架由弹簧阐述&表示。从与轮胎30接触的道路表面施加到轮胎30上的力由力F(t)表 示；轮胎30具有由弹簧常数Kt描述的弹簧顺应性，弹簧常数取决于轮胎30内的压力P，以 及还取决于轮胎30的机械设计。分别在位置Ll，L2和L3处的第一传感器模块、第二传感 器模块和第三传感器模块分别由模块400表示，当车轮100围绕对应于轮轴110的轴线B-B 旋转时，模块400在运行中就界定由410表示的径向路径。径向路径410具有半径r，而模 块400相对于正常径向420以倾斜角 倾斜。模块400能操作成测量以下的至少一个(a)模块400处的温度Tm。d ；(b)模块400处的温度P ；以及(c) 一个或多个轴线x，y，z上的直线加速度，例如在图9中示出的，其中，当倾斜 角小为0度时，z轴平行于轴线B-B，当倾斜角小为零度时，y轴对应于车轮10的径向，而 x轴对应于切向， 相关的加速度会由接近0度时的倾斜角 较弱地影响。
有利的是，模块400至少测量压力P。当模块400安装在位置Ll处时，其经由其阀 80来测量的轮胎30的压力P。如前文中所述，模块400如果期望的话可选为装备有其他类型的传感器，例如，电 阻式应变仪、压电应变仪、湿度传感器等。对于识别交通工具上的一个或多个模块400的 位置而言，方便的是该模块400设有磁性传感器，例如使用磁性簧片继电器开关来实现，当 例如具有100毫特斯拉的近场磁场强度的永磁铁定位成邻近模块400 (例如，距此的距离在 IOcm内)时，磁性簧片继电器开关就能操作成导电；模块400因而就能够在其由磁铁询问 时使是身份为人所知。参看图9，当车轮10以恒定角速度ω旋转，且倾斜角Φ大致为0度时，由χ轴加 速度计所测得的加速度Ax就由等式l(Eq. 1)给出Ax = gsin(cot+X )Eq. 1
其中，Ax = X轴加速度测量结果；r =安装模块400处的轴线B-B的半径；ω =车轮10的角旋转速度；g =重力常数(大约lOm/s/s)；以及λ =角偏移。当车轮10以恒定角速度ω旋转，且倾斜角Φ大致为O度时，由y轴加速度计所 测得的加速度Ay就由等式2 (Eq. 2)给出Ay = r ω 2+gsin (ω t+ λ ) Eq. 2其中Ay = y轴的加速度测量结果；r =安装模块400处的轴线B-B的半径；ω =车轮10的角旋转速度；g =重力常数(大约lOm/s/s)；以及λ =角偏移。有利的是，车轮10在安装在其轮轴110上时设有上述ABS角传感器编码器118来 用于测量车轮10的位置角度θ和车轮10的角转动速度ω = d θ /dt。来自于等式1中的 测得的加速度Ax与该ABS传感器编码器118的测量结果的差异易于用来检测以下的一个 或多个(i)检测ABS传感器编码器118的故障；以及(ii)轮胎30相对于轮毂30滑移，尤其是关于在位置L3处感测时(尽管此类滑移 很少发生，但如果发生通常会有灾难性的后果)。假定该ABS编码器传感器118正确地起作用，则克服由ABS传感器编码器118确 定的转动角θ的变化来检测加速度Ax例如可用于动态地确认模块400的正确运行。这种 对正确模块功能的动态确认是本发明所提供的特征。当倾斜角Φ为非零时，这例如关于位置L3处的第三模块在轮胎30壁部230挠曲 时，或在Ll和L2处，在轮毂20失去其紧固件或相对于轮轴110歪斜时，模块400还能够测 量大致分别在y方向和ζ方向上的加速度Ay和Az。大致如等式3和等式4(Eq. 3和Eq. 4)中限定的那样提供测得的加速度信号Az = (rw 2+g Sin (w t+ 入))Sin 小 Eq. 3Ay = (r co 2+g sin O t+入))cos 小 Eq. 4对于位置LI和L2，以图9中所绘的方位安装的模块400的倾斜角 通常大致为 零，使得加速度Az的大小通常相对较小，而加速度Ay是道路表面特征引起的力F(t)、车轮 10转动引起的离心分量r 2，以及车轮10转动而调整的重力g的力的总和。然而，在轮毂 20变歪斜而引起的车轮10不平衡的情况中，例如(a)由于用于将轮毂20经由其孔50附接到轮轴110上的紧固件或螺栓的松开；(b)由于冲击或事故或断裂造成轮毂20变形，或(c)轮轴110自身由于故障或冲击而没有对准，倾斜角 变为随等式4(Eq. 5)限 定的车轮10旋转角e而变化小=(j5maxsin(wt+u )Eq. 5其中小.=失准角；以及u =关于车轮10旋转的角偏移，使得等式3至等式5然后易于组合使用来确定由安装在位置L1和L2处的模块 400所测得的加速度Ay和Az的性质。因此，按照本发明，加速度信号Az可用于识别通过在 一个或多个位置L1和L2上使用的模块400进行监测来识别角失准或紧固件问题。然而， 安装在位置L3上的模块400会受到壁部230的较大挠曲，这趋于支配关于轮轴110的角失 准或车轮10的横向颤动的角度变化的大小。此外，如前文中所述，将模块400安装在位置 L1处有利于从其阀80上测量轮胎30的压力P，但位置L1处的模块400所测得的温度由于 制动器在运行中间断加热而并未精确代表轮胎30的温度Ttyre。此外，将模块400安装在位 置L2处有利于测量轮胎30的压力P，以及测量轮胎30的典型运行温度(即，Tm。d =位置L2 处的TtyJ。当模块400安装在位置L3处时，其能够提供轮胎30压力P和温度的典型测量结果 (即，Tm。d = Ttyre)。然而，轮胎30壁部230的周期性挠曲在模块400安装在位置L3处时会 导致倾斜角 极大地随车轮30转动角0而变化；然后，倾斜角 大致变为轮胎30壁部 230的挠曲角。对于安装在位置L3处的模块400而言，倾斜角 然后变为如等式6 (Eq. 6) 所限定的序列函数於=么+ G(P) + H(P)t (k( sm(i(cot + st)))Eq. 6
i=i其中角偏移；G(P)=描述随不与道路表面接触的部分轮胎30其中的压力P变化而变化的轮胎 30壁部230角度变化的函数；H(P)=取决于压力P，描述在其部分轮胎30与道路表面接触时的壁部230的角偏 转的函数；k=谐波系数;i=谐波指数；
=车轮10旋转的角速度；以及￡i=角偏移。图10在信号VI中提供了模块400安装在位置L3处且车轮10旋转时的角小的 性质图；当将模块400承载与其内壁230上的部分轮胎30与道路表面接触时，倾斜角就随 轮胎壁部230的挠曲快速变化。图10中的横坐标轴代表时间t内的旋转角e，g卩，角e = t，图10中的纵坐标轴大致代表壁部的倾斜角 。周期500对应于车轮10的完全回转， 即，a e = 2 31。在按照本发明的第一分析方法中，预期的轮胎30性能特征进行计算，且然后与测 得的特征比较。第一方法包括如下步骤(a)对于限定角度和等式5中的函数G和H的给定轮胎30类型而言，对于测 得的轮胎30的给定压力P而言，对于轮胎30处测得的给定温度Tty,e而言，以及对于例如从 上述ABS编码器传感器118上确定的轮胎30的给定角旋转速度《而言，计算对应的预计 模拟角度 ，且从其中引出如安装在位置L3处的模块400中所包括的加速度计产生的加速 度4的模拟大小；(b)感测如模块400所测得的加速度Az的典型样本；以及(c)通过检测来确定是否模拟加速度和测得的加速度Az的彼此差异大于预定的阈 值量；如果它们并非彼此大致对应，则从其中推断出轮胎30可能有缺陷，且需要更换。例如，有潜在的可能在运行中轮胎30出现故障之前识别丝网210的老化。这种模 拟有利的是需要在包括在交通工具的模块400和/或电子控制单元(ECU)中的计算硬件上 执行调和合成，以便导出模拟的加速度Az。在按照本发明的第二分析方法中，在轮胎30处测得的表征运行中产生的加速度Az 的数据进行采样，而然后进行调和分析，例如，通过应用快速傅里叶变换(FFT)或类似类型 的变换，以便从其中导出参数，且然后将计算的参数与轮胎30的预计参数相比较；如果轮 胎30的计算参数和预计参数之间的相互差异大于预定的阈值量，则可检测出轮胎30的潜 在故障，且如果需要就更换轮胎30。第二方法包括执行的如下步骤(a)对由模块400中的加速度计产生的表征加速度Az的信号进行采样，以提供对 应的采样数据，且然后使采样数据进行调和分析，例如，通过有效的快速傅里叶变换(FFT) 算法，以便导出其调和含量，且因此导出一系列调和系数；谐波之间可选的相位关系，如等 式6(Eq.6)中^所表示的，也通过计算来在进行比较时使用；以及(b)在结合对轮胎30的温度Tty,。和压力P的了解的情况下，基于查找轮胎特征 (如柔度和弹性，以及轮胎壁部的形状和轮廓)的参考表，从谐波分析中确定车轮10上提供 的轮胎30的类型；以及(c)将预定的轮胎30类型与实际识别的轮胎30类型进行比较；如果其间的彼此 差异超过预定的阈值量，则确定轮胎30有可能有缺陷，且可能需要更换。在使用上述第二方法时，在预计的轮胎与车轮10实际的轮胎30彼此不同的情况 下，就从而可从其中推断出轮胎30的老化或故障。如下文将阐述的，有利的是，模块在如 图8中所示安装在轮胎30的壁部230上时设有进行区分的识别代码(ID)。该代码有利的 是表现出模块400于位置L3处附接于其上的轮胎30的特征。模块400能操作成通过无线 形式将识别代码(ID)传输至电子控制单元(ECU)，该电子控制单元能操作用以执行差异比较。有利的是，谐波分析还应用于一个或多个加速度信号Ax和Ay上，以便进一步证实按照 该第二方法执行的谐波分析的可靠性。而安装在位置L3处的模块400尤其可有效检测关于轮胎30内的挠曲和耗散而出 现的潜在问题或缺陷，安装在位置L1处的模块400尤其可有效测量车轮10中的非对称差 异，且还用于确定车轮10及其相关轮胎30的非对称类型。对于检测不平衡且还检测车轮 10中的不平衡类型而言，甚至更为优选的是，模块400以非旋转方式安装在轮轴110上，大 致对应于轴线B-B。然而，关于车轮10中的不平衡的更多车轮诊断信息易于在模块400安 装在车轮10上且操作成随车轮10旋转时导出，优选的是模块接近其旋转轴线B-B，例如，大 致在位置L1处。如下文将更为详细地阐述的，监测车轮10旋转时的压力P提供了关于轮 胎30性能(例如，轮胎30的多浅裂变形)的非预期的大量附加信息。图10a中示出了具有轮毂20的车轮10，用于承载轮胎30的轮圈22位于轮毂处。 模块400安装到车轮10上，优选在轮毂单元的轮圈22处。然而，模块可假定在对模块400 的说明中大致描述的任何其他位置上，模块400具有除相关存储器之外的更多特征，存储 器包括数据区，数据区包含与轮胎和标示器相关的功能状态的数据，标示器可设置成表征 包含在所述区中的数据的有效性。图10a中示出了本发明的第一实施例。模块400设有用于测量轮胎10内的压力 的压力传感器760。数据处理器710接收压力信号。数据处理器710布置成与标示器722 连通，标示器722可呈现状态“有效”或“无效”来表示代表轮胎10功能状态的数据的有效 性或无效性，该轮胎10与模块710相关联。数据处理器可有利地连接到布置在模块710中 的相关数据存储器720上，以便从存储器中取得信息且将信息储存于存储器720上。因此， 在数据处理器710与相关存储器720之间提供布置在模块710中的通信路径712。作为备 选，通过中央ECU950与存储器之间的外部通信路径732进行的与存储器720的通信能够替 换布置在模块内部的数据处理器710与存储器720之间的通信路径712。自然，存储器能够 通过外部路径732和内部路径712进行存取。存储器720包括数据区720'，该数据区720'包含与轮胎的功能状态相关的数 据。数据区720'可包含不同类型的数据，如包含轮胎滑移曲线的信息的第一分区720a; 包含轮胎尺寸的信息的第二分区720b ；包含轮胎年限的信息的第三分区720c，包含轮胎已 被使用过的距离的记录的第四分区720d ；包含压力传感器测量的压力的样本记录的第五 分区720e ；以及包含由安装在所述车轮上用于监测轮胎温度的温度传感器所测得的温度 的样本记录的第六分区720f。还可增加其他数据区720g，例如关于阈值的信息，包含与轮 胎功能状态相关的数据的所述数据区720中的数据可加到该信息上，并且/或者还可增加 模块的识别信息ID，该识别信息ID可用于CPU950来识别一组模块中的哪一模块在尝试与 CPU950通信。存储器还可包括代表标示器722的区。作为备选，标示器722能够由其他硬 件部件如开关布置。模块还可包括电源700，电源优选的是结合本说明中所述的其他实施例描述的类型。无线接口 730布置成容许模块与布置在外部的E⑶950进行通信。模块还可包括其他传感器装置762，如温度传感器765、应变式传感器780、加速度 计770和/或磁性传感器。
在运行中，一旦轮胎安装到轮圈上且充有空气，则标示器就首先设置成呈现状态 “有效”。标示器通过从外部信号发生器中传送来的关键代码信号来设置成“有效”，外部信 号发生器可由E⑶950或另一独立处理器控制。压力传感器760测量压力，而数据处理器 710通过监测压力来检测压力高于还是低于阈值。阈值选择成只有明显不当的压力水平，这 种明显不当的压力水平指出已经移除轮胎(绝对压力水平等于大气压力)或轮胎可能受损 的压力水平，也就是指出刺穿的压力水平或轮胎将发生过度磨损的水平。因此，标示器将保 持在其状态“有效”中，直到当标示器由处理器710设置成呈现值“无效”时，压力下降到阈 值以下。在本发明的一个实施例中，包含与轮胎功能状态相关的数据的区720'包括由压 力传感器760测得的压力的样本记录的区720g，且所述数据处理器760能操作成在所述样 本记录包含低于所述预定阈值的至少一个样本时将所述标示器762设置成“无效”。当标示器762呈现状态“无效”时，就阻止了数据处理器710将所述标示器从“无 效”变成“有效”，除非从模块外部接收到关键代码信号KS。在所示的实施例中，关键代码信 号经由布置在交通工具中的外部ECU950提供。作为备选，信号可由单独的控制单元提供。 因此，数据处理器710能操作成在从模块外部接收到关键代码信号时，将所述标示器从“无 效”变成“有效”。图10c中所示的实施例包括与图10b中实施例相同的特征，其中唯一差别在于数 据处理器710布置在模块外部。无线接口 730布置成与外部布置的处理器710通信，该处 理器710可与中央布置的E⑶950的组成部分分离开。图10a和图10b中所示的实施例还可包括从描述中清楚的模块的其他实施例的特 征。参看图11，示出了大体由600指出的按照本发明的数据处理设备；该数据处理设 备能操作成提供车轮和轮胎的监测。数据处理设备600能够在模块400和上述电子控制单 元(ECU)中至少一个上实现，这取决于处理在何处易于最为方便和高效地执行。此外，处 理设备600易于在硬件和运行中可在计算硬件上执行的软件中的至少一个上实现。软件 有利的是提供为在计算硬件上执行的软件产品。软件产品有利的是传送至数据载体上的设 备600 ；数据载体有利的是以下的至少一种固态电子数据载体、无线信号、电信号、光纤信 号、光学和/或磁性可读的数据载体。在车轮10稳态旋转下，S卩，以恒定角速度(0旋转，径向加速度Ay的临时变化，即， dAy/dt，由于倾斜角 大致为零而具有大致为零的大小，不同于重力g引起的与车轮10的 旋转角9相关的效果。车轮30在运行中所接触的道路表面产生的瞬时加速度导致如图9 中所示的力F(t)随时间t变化，且引起轮轴110所经受的垂直直线方向的加速度Av上的变 化分量与车轮10的周期性旋转无关。然而，与车轮10旋转相关的垂直直线方向的加速度 分量(例如，如参照上述ABS编码器传感器118提供的车轮10旋转角0指示及其旋转《 角频率)有利于确定车轮10中的不平衡，且还可能阐明存在于车轮10中的不平衡的类型。 ABS编码器传感器及其相关信号处理电路由图11中的118表示。当一个或多个模块400在 位置L1至L4中的一个或多个处安装在车轮10上时，它们在运行中就与车轮10 —起旋转。 结果，测量如图9中所示的加速度\和Ay的一个或多个模块400中的一个或多个加速度计 所有都响应于车轮10的旋转来感测垂直直线方向的加速度。为了适当调整加速度\和~，对于一个或多个模块400和/或与其无线通信的电子控制单元(ECU)，需要执行角解析，如 等式7(Eq.7)中所描述的Av = diSin (co t) Ax+ddcos (co t) Ay Eq. 7其中，比例常数。图11中由620表示的解算器在运行中执行这种角解析。解算器620有利的是从 ABS编码器传感器及其相关电路118中接收其旋转角0的角参考。解算器620还有益于操 作成除去重力g引起的加速度Av中的角从属分量，该分量在解析加速度Av中变为恒定的。 在解析加速度K中除去重力g引起的加速度分量有利于等式7 (Eq. 7)中屯和d2的自动比 例确定，用于已知车轮10正确平衡的状态下，例如，在车轮10新安装在交通工具上之后执 行常规校准期间。通过在代表相对于车轮10旋转《的角频率的加速度Av的信号上执行谐波分析， 例如在图11中由630表示的谐波分析仪中执行，就可确定不平衡的严重程度；例如，谐波 Q(m)的振幅有利的是由定标器640中的谐波定标函数y(m)来独立地定标，而然后在求和单 元650中求和来计算总计St。t和值，在谐波Q(m)中，m为加速度乂信号中的谐波数。总和 值St。t然后在由660表示的阈值检测器中与预定阈值Th进行比较，以确定车轮10是否需 要注意校正不平衡，例如，通过增加平衡重量或更换轮胎30。等式8和等式9描述了所需的 相关计算S^^Q^yim)Eq. 8
W=1如果Stot > Th,则车轮10需要注意Eq. 9等式9对应于图11中所示的判定点DK1。可选的是，在定标器640中执行的谐波定标函数y(m)取决于安装在车轮10上的 轮胎30的类型；例如，安装在车轮10上的稳健的凸块轮胎比为了在驾驶期间降低能量消耗 而优化的倾斜高性能高速轮胎在表征任何形式的潜在危险之前能够显现出较大不平衡程 度。此外，在定标器640上执行的谐波定标函数y(m)有利的是为从轮胎30安装到轮毂20 上的初始时间t0的时间t的函数，即，等式8中的y(m，t)。此外，还有利的是，使谐波定标 函数y (m)为由ABS传感器编码器118确定的自从轮胎安装于其上车轮10所经历的回转数 的函数，即，y(m，N)，其中，N为轮胎30的回转数。使谐波定标函数y (m，t)或y(m，N)为变 量的原因在于，磨损较大的轮胎30的不平衡相比于新安装的大致未磨损的轮胎30很可能 会导致轮胎30的故障，未磨损的轮胎30的内部丝网210未经受重复挠曲造成的实质工作 硬化。从谐波Q(m)的振幅中确定的车轮10的不平衡类型是从给定谐波的相对振幅中确 定的；这种确定是由图11中的670表示的分析器中的谐波分析来执行的。此外，这种谐波 分析有利的是使用一组软件规则来实现，通过将谐波模板应用于谐波中来识别所呈现的不 平衡的特定类型的标记图，或通过将表征谐波Q(m)振幅的数据馈送到神经网络中，该神经 网络设计成识别出现的某些类型的缺陷。取决于安装在轮毂20上的轮胎30的类型，有利 的是可选地给予软件规则、谐波模板和神经网络中的一种或多种。此外，规则、谐波模板和 神经网络中的一种或多种还有利的是可选为取决于轮胎30的年限和/或磨损程度。在计算存在于加速度Av中的谐波Q(m)的相对振幅时，谐波Q(m)振幅的标准化有利的是实现为 如图11中所使用的信号处理的一部分。例如，当上述孔50中将轮毂20附接到轮轴110上的紧固件已经不当地上紧或松 开而使得轮毂20围绕其轮轴110发出异响时，交通工具的悬架(例如图9中弹簧Ks所表示 的)通常可有效地让交通工具的驾驶员察觉不到任何问题。轮毂20围绕其螺栓或紧固件 晃动在车轮10旋转时导致车轮10突然的较小摇动；甚至还已知的是，截头圆锥形轮辐60 在其脉冲激励而进行对应于挠曲的“cos2 θ ”模式的共振(即，轮圈90和截头圆锥形轮辐 60的环形变形)时，产生类似于钟声的铃声。这些很小的突然摇动引起相对较高的谐波中 的信号能量，例如，在谐波Q(m)中的第10和第20个谐波的范围内，定标函数y(m)可布置 成隔离，以便明确地检测车轮10上的紧固件松开，以警示交通工具的驾驶员。有利的是，几个不同的定标函数y(m)同时应用于谐波Q(m)，以便由数据处理设备600同时监测所出现的几个不同类型的不平衡。在备选方案或附加方案中，实现数据处理设备600，由模块400测得的压力P提供 给谐波分析器630，从而代替图12中所示的解析加速度Av ；在图12中，适于以谐波方式分 析压力P的数据处理设备600大体上由680指出。轮胎30中的不规则(例如，导致轮胎30 隆起的局部凸起或弱点)像某些角θ位置处的压力脉冲一样在车轮10在运行中旋转时变 得明显。通过分析随车轮10的旋转角θ而变化的压力P的变化，S卩，与转动速率ω相关 的压力P的分量，就可以提供对轮胎30的附加监测来改善缺陷检测或轮胎30中的潜在缺 陷。数据处理设备680以与数据处理设备600大体上相似的方式起作用，只是分析的是压 力P，而不是加速度Αν。可选的是，如图13中所示和其中的690指出的，按照本发明的数据 处理设备通过将数据处理设备600，680合并在一起来提供，以便提供一致或周期性交替的 谐波分析和加速度Av和压力P的监测；提供在数据处理设备690中的切换装置695以软件 或硬件方式实现，用于在压力P与加速度Av之间选择。图13中示意性地示出的数据处理 设备690的优点在于，在运行中易于实现对车轮10的更为全面的监测。由安装在位置L3处的模块400感测到的轮胎30壁部230挠曲的上述分析有利的 是在电子控制单元(ECU)和/或模块400内与关于定位在位置Ll和L2中的一个或多个上 的一个或多个模块400执行的谐波信号分析的结果比较。在比较使得定位在彼此不同的位 置Ll至L4上的模块400引起相互冲突的分析结果的情况下，车轮10和/或其轮胎30就 有较高可能存在潜在问题；然后，有利的是警示信息从数据处理设备600，680或690中视情 况而传送给交通工具驾驶员和/或运营这些交通工具的运输队的企业的控制中心，警示信 息为需要在交通工具上执行维护，例如，对交通工具将来的维护计划设计后勤保障。这些后 勤保障例如可包括预先安排可用的替换轮胎，以及通知关于交通工具到达时间的服务设施 来用于维护的目的，以便可在服务设施处执行适当的任务调度。安装在一个或多个位置Ll至L4处的一个或多个模块400可选为与电子控制单元 (ECU)通信，易用于检测轮胎30中的更多逐渐的瞬时变化，例如，由于其中的泄漏造成的压 力P逐渐减小，例如，泄漏在数周或数月的时期内。然而，上述电子控制单元(ECU)与一个多 个模块400无线通信，可选为与上述电子控制单元(ECU)配合的一个或多个模块400可用 于监测轮胎30的突然降压，例如，突然降压且然后与将新更换的轮胎30安装到轮胎20上 相关的再加压。当装备有安装于其中的模块400的之前的轮胎30由缺少任何此类模块400的替换轮胎30更换时，监测这种突然降压就很重要，以便例如在图11中所示的各种信号处 理功能的参数可由设备600，680或690适当选择。在并未可靠了解轮胎30的识别信息和 状态时，在数据处理设备600，680或690中有利的是采用表现出轮胎30大致适中的胎面磨 损程度的参数的默认值。有利的是，在已经检测到这种突然降压的情况下，发出消息“非可 靠信息”来提醒驾驶员正在向电子控制单元(ECU)提供可能为非典型的信息。例如，在轮胎 30未经授权进行替换或出现与轮胎30相关的损坏事故时，就会出现这种情况。即使包括模块400的车轮10例如为了储存或保养而从交通工具上除去时，模块 400也可有利地操作成监测和记录其压力P存储器中的临时数据记录表。在此背景下，如下 文将阐述的那样，模块400的休眠模式是有利的，用于使这些临时数据记录表记录很长的 时间周期，例如几个月的时期。现在将参照图14来概略地描述模块400。在运行中，模块400需要很稳健，而且造 价还很便宜。此外，例如在安装在上述位置L3和L4中时，模块400就相对难以接近，且需要 在无使用者干涉的情况下可靠运行。有利的是，模块400使用上述微电子机械系统(MEMS) 技术，例如，该技术基于硅微加工制造工艺。模块400包括电池组700，除其他部件外，电池 700还包括一个或多个电化学电池，其能操作成向计算机处理器710提供电功率。包括软件 产品的数据存储器720与处理器710通信地相联；该软件产品包括软件代码，其可在处理器 710上执行，且能操作成协调模块400的功能。处理器710具有与其相关的时钟(CLK)和用 于将模拟传感器信号转换成对应的采样传感器数据的模数(A/D)转换器；有利的是，模数 (A/D)基于显现出适中的能量消耗的高速多通道E -A型转换器。E -A转换器目前用于 由能量决定的装置中，如微型助听器，其由电池组功能，且需要在无看管的情况下运行很长 的时期，该转换器例如用于电池组的变化。模块400还包括用于提供往返于模块400的双 向通信的短距离无线接口 730 ；无线接口 730有利的是使用目前的蓝牙、Weebre或按照相关 标准通信协议运行的类似的无线接口技术来实现。如先前阐述的那样，模块400实现为在其车轮安装在交通工具上和从其上移除时 运行。因此，模块400能够检测出发生在车轮10临时从其交通工具上移除时的任何突然降 压。在该方面，如前文中阐述的那样，模块400能够提供损坏事故的检测。模块400还包括由750表示的一个或多个传感器的阵列，其对应的一个或多个输 出联接到上述A/D转换器上。取决于模块400的预计位置，S卩，位置Ll，L2，L3或L4，以及 所期望的车轮监测功能性的程度，传感器750阵列包括以下的一个或多个(a)有利的是基于MEMS结构的压力传感器760，MEMS结构包括具有应变仪或振荡 共振信号读出的硅微加工膜；(b)用于测量模块400附近的空气或表面的温度的温度传感器765，其中，温度传 感器765有利的是具有_40°C至+100°C的测量范围；(c)有利的是在MEMS结构中实现的加速度计770，MEMS结构包括弹簧悬架上的一 个或多个硅微加工检验质量，而一个或多个检验质量的对应位置读出表征加速度；可选的 是，对于提高准确度和相应而言，加速度为力反馈型加速度计；加速度计770有利的是感测 一个、两个或三个正交轴线上的加速度。为了最佳地监测车轮10以及相关轮胎30的运行， 加速度计770实现为三轴线加速度计；(d)磁性传感器775，其优选的是实现为真空封装的簧片继电器开关，而且易于实现为霍尔效应装置；所包括的可选的磁性传感器775使用靠近模块400的强磁性来触发模 块400 ；然而，如下文更为详细阐述的那样，触发模块400的其他途径也是可能的，且按照本 发明；以及(e)应变式传感器780，在模块400安装在车轮10上的位置L3上，其最可能与模 块400相关。传感器780可在轮胎30安装到轮毂20上之前附接到轮胎30上。可选的是，模块400易于包括上文并未详细描述的其他类型的传感器。可选的是，电池组700至少部分是可再充电池组，且设有其自身的电磁性再充电 装置，该装置响应于运行中的车轮10旋转而受到促动，例如，有些类似于自动上发条的机 械腕表，其中，手腕运动可用于移动不平衡质量，以便提供给表上发条的能量。作为备选或 此外，还可使用电池700响应于车轮10旋转的压电再充电。在运行中，计算机处理器710能操作成执行自诊断，且在模块400内发生局部或总 体故障的情况下，经由其无线接口 730发送警示消息，且在模块400完全有用时发送确定消 息；在模块400故障的情况下，其相关的交通工具是不移动的，但仅会导致关于车轮和相关 轮胎监测的功能性下降。有利的是，可通过电子控制单元(ECU)来通知交通工具驾驶员关 于功能性降低，且交通工具驾驶员可选择是否不顾模块400的故障而继续驾驶。在运行中，当计算机处理器710检测到来自于加速度计770的信号大致在预定时 间周期之外也是恒定的时，例如，在车轮10停止旋转的时期之后范围从几秒至高达10分 钟的时间周期，计算机处理器710有利的是能操作成促使模块400呈现休眠模式来在无线 接口 730基本上断电的期间保存能量。在休眠模式期间，计算机处理器710有利的是能操 作成在短时期内周期性且临时地触发无线接口 730，以检测来自于交通工具电子控制单元 (ECU)的“唤醒”命令。一旦计算机处理器710检测到来自于加速度计770和/或压力传感 器760的信号临时变化，例如，在预定时间周期期间，则处理器710就操作成将模块400切 换至其活动状态，即，非休眠状态，其中，如图14中所示的所有功能零件都投入运行中。作 为备选或此外，模块400可在接收到来自于电子控制单元(ECU)950的特定休眠指令时设置 成休眠模式；有利的是，特定指令包括模块400的识别代码(ID)，其呈现了该休眠模式 ’类 似的是，模块400可通过接收来自于电子控制单元(E⑶)950的特定唤醒指令而明确地指示 为呈现功能活动状态，即，非休眠状态。另外作为备选或此外，包括在交通工具车轮10上的 所有模块400均可通过从电子控制单元(ECU) 950无线传输来的普通明确指令而设置成休 眠状态，或设置成功能活动状态；普通明确指令有利的是响应于交通工具驾驶员启动和停 止交通工具的内燃机或电力牵引马达而由电子控制单元(ECU)950设置。当交通工具具有 混合动力系或设有由燃料电池提供电能的电动力系时，这种电力牵引马达就是相关的。当模块400内执行大量数据处理以便围绕交通工具分配计算负载时，例如，信号 处理涉及应用快速傅里叶变换(FFT)或类似信号处理算法，模块400就能操作成接收其给 定相关车轮10上的源于上述ABS传感器编码器118及其与给定车轮10关联的相关电路的 同步信号。该同步信号有利的是从交通工具的上述电子控制单元(ECU)950中提供，操作成 提供交通工具轮毂的数据通信。由于交通工具的车轮10有可能以相互不同的速率回转，例 如，在交通工具转向时或由轮胎30外径的微小差异造成，各车轮10及其相关模块就需要相 对于其相关ABS传感器编码器118独立同步。由计算机处理器710执行的数据处理有利的是能够减少通过无线接口 730传输至电子控制单元(ECU)的大量数据。这种局部数据处理的有利之处在于，当模块400运行时， 主要是无线接口 730消耗电池组700的大多数能量。可通过处理器710周期性地在时间 帧的开始传输传感器信号的实际数据值，然后是表征每一时间帧期间数据值中的变化的数 据，就可减少模块400中的数据流。获得数据压缩的其他途径还可选为用于减少无线接口 730处的能量消耗。有利的是，模块400能操作成为各加速度计轴线和/或考虑到Nyquist 采样标准的压力传感器760以50样本/秒至200样本/秒的范围内的最大样本速率来传 输加速度计信号数据和压力P数据。对于温度T，还可选用达到每秒1个样本的较低速率， 这是因为相比于加速度A和 压力p，温度T的快速变化较小。模块400还有利的是能操作成容许软件更新从电子控制模块(ECU)下载至模块 400，例如，经由其无线接口 730，用于升级或更改其运行，例如，响应于修正的安全表面或交 通工具运营者所采用的政策。这些软件更新还使得能够随后使用新的和改进的数据处理算 法，即，软件升级。如前文中阐述的，模块400经编程而具有与其相关的识别代码(ID)，该识别代码 可由上述电子控制单元(ECU)使用，用于使模块400与交通工具上的其他类似模块400区 分开，且与偶尔从附近通过的其他交通工具上的类似类型的模块400区分开，例如，这些其 他交通工具在高速公路行驶期间的相邻车道上。电子控制单元(ECU)能操作成使用识别代 码(ID)来识别，通过模块400传输的部分交通工具数据从识别代码(ID)中导出。下文将 更为详细地描述这种识别。与其无线接口 730合并的计算机处理器710还操作成可选地提供通信网络功能。 有利的是，计算机处理器710具有直接连线的接口，以便安装在车轮10上的位置Ll处的第 一模块400能够通过线缆或穿过如图7中所示的通孔310的光线通信链路直接联接到安装 在图15a中所示的容积120内的轮圈90上的位置L2处的第二模块400上。定位在位置Ll 粗豪的第一模块400的处理器730因而能操作成(a)处理由其传感器750阵列产生的信号，且将处理的信号作为处理数据传送至 第一模块400的其无线接口 730上，用于与电子控制单元(EOT)连通，以及(b)接收来自于位置L2处的第二模块的处理信号输出，用于经由第一模块400及 其无线接口 730传送至电子控制单元(EOT)。作为备选，在位置L2处的第二模块400的数据信号可为(a)经由位置L2处的第二模块的无线接口 730传输至位置Ll处的第一模块的无 线接口 730，且然后，(b)数据信号可经由无线接口 730及其相关第一模块400的计算机处理器710传 播至电子控制单元(ECU)。此类通信链路还易于逆向使用，用于将上述ABS同步信号经由位置Ll处的第一模 块400传送至如图15b中所示的位置L2处的第二模块400。以类似的方式，位置L2处的第二模块400能够作用为用于安装在位置L3处的第 三模块400的网络继电器。有利的是，位置L2处的第二模块400由穿过通孔310的线缆或 光纤联接到位置Ll处的第一模块400上，而位置L3处的第三模块400无线联接到如图15c 中所示的位置L2处的第二模块400上。通过图15c中的构造，就可避免用作法拉第屏的丝 网210和轮圈90的问题。考虑到可能的大量时间，位置L3处的第三模块400与位置L2处的第二模块400之间的无线通信是有益的，当车轮10在运行中旋转时，位置L3处的第三模 块400响应于轮胎30的壁部230挠曲而相对于位置L2处的第二模块400移动；链接位置 L2和L3处的模块的线缆或类似直接连接不但易于受到工作硬化效果的破坏，而且在一旦 轮胎30已经安装到轮毂20上，由于容积120随后难以由使用者接近，故实际上不能用于附接。在备选构造中，位置L3处的第三模块400电性联接到轮胎30的丝网210上，丝网 210用作无线传输至电子控制单元(EOT)的高效贴片无线电天线。在此构造中，位置L3处 的第三模块400能够用作无线中继节点，用于传输来自于安装在轮圈90的位置L2处的第 二模块400的数据。图15d中示出了此类构造。位置Ll，L2，L3和L4处的模块400的其他网络构造也是可行的。例如，如图15e 中所示，模块400可选为操作成全部经由其无线接口 730直接无线地与电子控制单元(ECU) 通信。另外作为备选，模块400取决于在电子控制单元(ECU)处接收到的无线信号强度来 动态地重新构造，例如，如前文参照图15a至图15e阐述的各种网络节点之间的无线信号强 度。这种重新构造由模块400提供的通信网络的灵活性在车轮10在交通工具上更换或变 化时是有益的。下文将更为详细地描述这种适应性。有利的是，安装在位置Ll，L2和L3处的第一模块、第二模块和第三模块400分别 设有其独特限定的识别代码(ID)，模块400能操作成在与电子控制单元(ECU)通信时使用 识别代码(ID)来将其数据与其他模块400的数据区分开。此外，当电子控制单元(ECU)发 送源于ABS传感器编码器118的同步信号时，例如在模块400处局部执行大量数据处理来 减少运行中经由其无线接口 730传输至电子控制单元(ECU)的大量数据的情况下，这些识 别代码(ID)就是有益的。在前文中，已经描述了诸如车轮10及其相关的一个或多个模块400和安装在交通 工具上的其电子控制单元(EOT)的部件。这些部件形成了车轮和轮胎监测系统的一部分， 现在将参照图16来更为详细地阐述该系统。图16中示出了大体上由900指出的上述交通工具的平面图。交通工具900在运 行中由图16中910表示的上述驾驶员驾驶。此外，交通工具900包括前部牵引单元920，前 部牵引单元920包括操作成将动力提供给一对可操纵的前轮10的内燃机930，前轮10有利 的是实现为大致如图4中所示。内燃机930至少为以下的一种现代的气缸内燃机、具有涡 轮增压器的内燃机、电性串接或并排的混合式发动机、燃气涡轮发动机、将电能提供给相关 电动马达牵引装置的燃料电池系统。交通工具900还包括具有如图所示的两组双后轮10 的拖挂单元940 ；双后轮10有利的是有些像图5中所示那样实现，且还可选为以类似于前 部牵引单元920的前轮10那样操纵。交通工具900的车轮10的其他构造也是可能的，而 图16仅为描述本发明的一个示例。交通工具900还设有由950表示的上述电子控制单元 (ECU)；电子控制单元(ECU) 950包括结合数据存储器和一个或多个无线接口和电接口的计 算机处理器，计算机处理器能操作成执行包括可执行软件代码的一个或多个软件产品。电 子控制单元(ECU)950与驾驶员910操作的操纵台915通信联接。可选的是，电子控制单 元(EOT) 950还与内燃机930通信联接，用于执行发动机管理和监测功能，例如，任意限制速 度，或向驾驶员推荐适合的速度，在该速度下，驾驶员910能够在电子控制单元(ECU) 950检 测到交通工具900的一个或多个车轮10的问题或潜在问题的情况下驾驶交通工具900。此外，电子控制单元(ECU) 950还无线联接到如前文所述的交通工具900的一个或多个车轮10 上的一个或多个模块400上。电子控制单元(E⑶)950包括天线960，天线960用于发送和接收由970表示的无 线信号，用于使交通工具900能够与其他设施通信，例如，如图16中所示，这些交通工具900 的运输队的企业组织后勤部门的控制中心1000，或车轮10和交通工具900的轮胎30可保 养和更换的服务设施1010。有利的是，电子控制单元(E⑶)950能操作成监测交通工具900 车轮10的运行，且自动地通知控制中心1000需要通信驾驶员910将交通工具900驶入服 务设施1010中来保养其车轮10和相关轮胎30，例如，作为为交通工具计划的运输调度的 一部分，从而对企业提供给其客户的服务引起较少干扰。对服务设施1010的访问可选的是 响应于气候条件或时间而触发，例如，与在北欧和北美将夏季轮胎30更换为冬季轮胎30有 关。可选的是，电子控制单元(E⑶)950还无线地联接到全球定位系统(GPS) 1020上， 用于在运行中确定在地球表面上的交通工具900的空间位置。例如，GPS系统1020是由美 国管理机构所管理的，或相当的欧洲伽利略定位系统。另外作为备选或此外，GPS系统1020 基于称为GPRS等的移动电话系统，即，蜂窝网系统。在运行中，电子控制单元(ECU) 950能操 作成确定交通工具900位于何处和在何处将此位置信息传送至控制中心1000，以便控制中 心1000 了解交通工具900的位置。此外，如上文所阐述的那样，在电子控制单元(E⑶)950 通过一个或多个模块400而检测到其一个或多个车轮10有缺陷且需要维护或有可能变成 有缺陷的或需要维护的情况下，控制中心1000可将交通工具900引至地理上适当便利的 服务中心1010。可选的是，控制中心1000基于对交通工具900位置的了解，能操作成经安 排使牵引车920在适合的地理位置处与其挂车940分离开，使得备选的牵引车可快速联接 到挂车940上来更为迅速地将挂车940及其内容物拖动至其目的地，例如，至客户处；牵引 车920因此可得到保养，而不会干扰挂车940至客户处的严格的运输时间。此外，服务中心 1010还可受到直接来自于交通工具900或间接经由控制中心或两者的预先警示，警示关于 交通工具900的到达，以及交通工具900的一个或多个车轮10的可能问题的指示。向控制 中心1000，且可选地向服务中心1010这样通知关于交通工具900的问题易于自动地发生， 而不需要驾驶员910解释消息和积极地通知控制中心1000、服务中心1010或客户中的一个 或多个。因此，就易于实现改善对客户的服务。在其电子控制单元950检测到关于交通工具900的一个或多个车轮10的问题或 其一个或多个模块400的故障的情况下，为了使交通工具900不会不移动，则电子控制单元 (ECU)950就操作成产生各种警示消息。在一个或多个模块400出故障的情况下，电子控制 单元(E⑶)950就将该故障的警告发送给控制中心1000和驾驶员910中的至少一个，但继 续监测其模块400继续正确工作的其他车轮10。安装在一个或多个车轮10上的模块400 的监测功能的这样友好的衰减易于改善交通工具900的运行稳健性，即，一个或多个模块 400的损坏不会使交通工具900不移动。然后，鉴于其一个或多个模块400变得不运行，驾 驶员900和/或控制中心1000就决定是否继续驾驶交通工具900。一个或多个模块400损 坏的潜在原因例如在于其中的电池组700耗尽，或更换了轮胎30。3.模块的自动对准如从前文中认识到的那样，在将本发明实现为各种构造时使用模块400。当模块400包括如图14中所示的加速度计770时，模块400就认作是一种惯性导航单元(INU)。此 夕卜，前文中阐明了处理信号对应于径向、切向和横向加速度，即，如图9中所示的Ay，Ajn Az， 且对其解析来产生图11和图13中所示的垂直加速度Av极为有利于导出车轮10不平衡的 指示，车轮10不平衡的类型，车轮是否歪斜出平面，车轮10的紧固件是否松开，以及监测轮 胎30壁部230的挠曲特征。然而，以类似于用于操纵交通工具(如，火箭、直升飞机、飞行 器等)的惯性导航单元(INU)相似的方式，通常发现惯性导航单元(INU)与这些交通工具 的各种参考轴线精确角对准进行安装是很重要的。然而，实现这种精确角对准所需要的准 确度和精确度实现起来可能很耗时且昂贵。以相似的方式，按照本发明，十分期望的是一个 或多个模块400可安装在车轮10上，例如在一个或多个位置L1至L4上，而不需要很高程 度的安装精确度和准确度。通过实施本发明，使得模块400可以以不需要精确确保其方位 的方式进行安装，则与给车轮装备一个或多个模块400相关的时间和成本就可减少。现在 将参照本发明的示例性实施例来阐述本发明的这些实施方式。对于正确地安装到其轮轴110上的给定车轮10而言，有利的是参照(a)作为平行于轴线B-B的z轴的横向；(b)自轴线B-B，且因此自轮轴110的径向，其作为y轴；以及(c)在车轮10的给定位置上，作为如图17中所示的x轴的切向轴线；z轴和y轴关于位置L1至L4。x轴取决于自轴线B_B的点处的半径r。图17对 应于图9中的倾斜角 大致为零。如先前所述的那样，加速度Az尤其是有用的，如图10中 所示，用于监测轮胎30的挠曲特征，以及检测车轮10是否相对于其轮轴110成歪斜角。此 外，从给定模块400处测得的Ax和Ay加速度分量中解析出的垂直加速度K有利于监测车 轮10中的不平衡，且还有所涉及的不平衡的类型。然而，如图17中所示，模块400可能安 装在车轮10上的角失准位置上，使得其由x' ,y' ,z'表示的其局部正交轴线未与产生高 度有用的Ax，Ay，Az加速度信号所需的真实轴线x，y, z对准。加速度Ax'，Ay' ,kj分别对应于沿局部正交轴线x' ,y' ,z'的加速度测量结 果。可行的是，如等式10 (Eq. 10)所限定的矩阵映射所提供的那样相对于真实轴线x，y，z 其中，角a和3为将轴线x' ,y' ,z'映射到真实轴线x，y，z上的解析角。在车轮10以恒定角速度《旋转时会出现特殊情况，例如，如可由电子控制单元 (E⑶)950从来自于ABS传感器编码器118产生的信号中确定的那样，交通工具900直线向 前行驶且不转向，例如，如从联接到控制台915处的方向盘上的角传感器中确定的那样，且 车轮10的平面正交于轴线B-B，且因此正交于轮轴110上，其中(a)如等式ll(Eq. 11)限定的，横向角速度Az大致为零；(b)在结合车轮10旋转角0完整的变化时，切向加速度Ax大致为零。 % 其中，e i和e 2为对应于车轮10的第一和第二角旋转角e的积分上限和积分下限。 其中，Y为偏斜角，n为整数，使得n = 1,2,3,...角a和0适合的值适于通过迭代方式计算，以便可大致实现等式11和等式12， 或易于实现关于角a和0的至少最小状态。例如，存在于加速度Ax'，Ay'，kj中的干 扰性道路表面噪音可能需要为了最佳接近而满足等式11和等式12而查找的最低条件。角a和0的最佳值可从等式10，11和12中的显解中找出，或为了表征加速度 Ax'，A/ ,AJ的样本信号的角a和0的组合而迭代重复计算，直到实现与等式11和12 的最接近的近似。计算角a和0有利的是在电子控制单元(E⑶)950处执行。作为备选，还可使用 在模块400处执行的分布计算来用于计算角a和0。一旦在如等式11和12给出的最低 条件或零条件下计算出角a和0，应用按照等式10的这些角a和0获得加速度Ax，Ay， \来用于监测车轮10的运行，例如，如图11和图13中所示的那样，则易于在电子控制单元 (EOT) 950或模块400处实现，或在电子控制单元(EOT) 950与模块400的计算机处理器710 之间分布，以传播计算工作量。等式10至12为自动解析由模块400的加速度计770感测到的加速度的示例，用 以如图11和图13中结合前文描述所示的那样产生适于处理的对应加速度信号。尽管描述 了三轴线加速度计770的自动解析，但在加速度计770为两轴线加速度计(例如，形式简化 的)时，也可使用这种类似的自动解析。自动解析还易于认作是自动对准。自动解析(例如，如等式10至12中所述的)的有益之处在于，安装在位置L1至 L4中的一个或多个上的一个或多个模块400不需要按照高度精确的角对准来安装到车轮 10上，从而简化了一个或多个模块400在车轮10上安装，且可能会减少组装和安装成本。当按照等式10至12的自动解析用于设备600中时，对应的设备如图22中的2200 大体指出，其中，自动解算器由2210表示。设备2200包括至少一个模块400，其加速度计 770能操作成产生加速度信号Ax'，A/ ,kj，加速度信号首先在自动解算器2210中自动 解析，以产生加速度Ax，Ay，Az的对应解析加速度数据。解析的加速度K, Ay，Az然后相对于 由ABS传感器编码器118感测到的车轮10的旋转角0在解算器620中进一步解析，以产 生对应的垂直加速度K信号数据，且还有加速度K信号数据。加速度K, Az的信号数据然 后在谐波分析器630中进行谐波分析，以产生分别关于车轮10旋转的角频率《的一系列 谐波系数Qv(m)和Qz(m)。谐波系数Qv(m)和Qz(m)然后可选为在定标器640中进行谐波定 标，以产生对应的定标谐波系数yv (m). Qv (m)和yz (m). Qz (m)，它们然后按照绝对大小和相对 大小进行分析来确定是否(a)车轮10不平衡；(b)车轮10中存在不平衡类型；(c)车轮10关于轮轴110歪斜；(d)车轮10的紧固件松开且颤动；
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(e)轮胎30其挠曲特征有缺陷，例如，其丝网210变得破损；(f)轮胎30未充分充气；(g)轮胎30过度充气；(h)轮胎30为椭圆形或具有高等级的浅裂变形；(i)车轮10中存在质量不平衡；(j)与轮轴110相关的车轮轴承以表征故障或可能出现故障的非预期方式振动或 发出异响，以提供使用设备2200执行的一些备选类型的分析。当可选不需要定标器640中的谐波定标时，其定标值有利的是设置成统一值，例 如，yv(m) = 1，yz(m) = 1单一值，或简单地绕过定标器640。此外，对于设备2200，一个或 多个模块400可选为安装在位置Ll，L2和L3中的一个或多个上。设备2200易于在硬件、 可在计算硬件上执行的软件，或这些硬件和软件的组合中执行。此外，设备2200易于大致 在电子控制单元(ECU) 950中，在模块400上，或在模块400和电子控制单元(ECU) 950的组 合上执行。软件可选为作为一个或多个软件产品提供到一个或多个数据载体上。此外，软 件可选为取决于包括在车轮10上的一个或多个模块400的可能变化的构造而动态地重新 构造。图18中所示的设备2200易于以与图13中所示的设备690相似的方式更改，即， 同时或交替地操作成对表征轮胎30容积120中的压力P的采样信号进行谐波分析。自动解算器2210需要校准，以便确定如前文所述的其修正角a和0。这种校准 有利的是实现为“校准”模块400的上述方法的一部分，即，使电子控制单元(ECU)950能够 识别哪一模块400需要与在交通工具900上通信，其中，模块400安装在车轮900车轮10 的各种位置上，且模块400的运行特征可能彼此不同；如先前阐述的那样，交通工具900的 某些车轮10比交通工具900的其他车轮设有类型更为广泛的模块400的情况下，运行中就 可能会以可能的临时动态变化方式出现状况。在自动解算器2210中自动解析具有关于安 装在位置L3处的模块400的效果，用以将等式6中的偏斜角 ^设置成大致为零值，即，小。 =0，且从而可能简化监测轮胎30挠曲特征的运行中的相关信号处理。尽管前文描述的本发明的用途关于重型商用车辆，但将会认识到的是，本发明还 可应用于其他类型的交通工具，例如飞行器的轮子上、机动车的车轮上、摩托车或自行车的 车轮上、重型工程设备上、发电风力涡轮机的翼片上，用以识别可能的结构问题等。诸如“具有”、“为”、“包括”、“包含”、“构成”、“结合”的表述解释为包括并未明确限 定的附加部件或项目；即，这些项目以非排他的方式进行解释。此外，涉及到的单数也解释 为还包括复数。此外，包括在附属权利要求中的括号内的数字和其他符号并不解释为影响 所阐明的权利要求范围，而是仅有助于在研究权利要求时理解本发明。4.模块用途的其他示例前文所述的本发明实施例的改进易于实现为不脱离如附属权利要求限定的本发 明的范围。尽管前文中将计算机处理器710描述为能操作成执行软件的计算装置，但将会认 识到的是，计算机710易于由专用逻辑装置替代，例如，专用集成电路(ASIC)，且本发明理 解为包括使用这些ASIC装置。
例如，前文已经描述了用于感测车轮10旋转的ABS传感器编码器118的使用。然 而，此外或作为备选，如前文阐述的那样，还可基于作用在模块400的加速度计770上的重 力g来计算角方位e的测量结果。运行中，重力g会在加速度分量Ax，Ay中显现，且叠加 到由交通工具900的普通加速或减速造成的车轮10处经历的任何加速度上。由于典型的 时间比例，其中，如在加速度分量Ax，Ay中观察到的重力g的循环波动比交通工具900的这 种普通加速或减速造成效果大体上更快，故可行的是，在交通工具900的重量和来自于交 通工具900的发动机或马达930的原动力输出可估计或测量时，滤出或补偿加速度分量Ax， Ay中的这些分量。当车轮10的角方位0从加速度分量Ax，Ay中导出时，除ABS编码器传 感器118之外，或作为备选，这种导出并不排除使用模块的轴线x' ,y' ,z'与分别表征垂 直、切向和横向的轴线的车轮10的真实轴线x，y，z的上述自动对准。角定方位0的这种 导出使本发明例如能够应用于未配备有ABS制动或仅在其某些车轮上部分地配备有ABS制 动的交通工具上。此外，这种导出使本发明能够在某些情况下能够改装未配备有ABS制动 的老式交通工具。轮胎30侧壁230的挠曲还易于由安装在位置L3处的第一模块400感测到，第一 模块400相对于安装在位置L2处的第二模块400移动，第二模块400在空间上紧邻第一模 块400。在运行中，侧壁230的挠曲导致第一模块400与第二模块400之间的相对空间距离 对应地变化。在第一构造中，第一模块400设有辐射源，而第二模块400能操作成监测在该处接 收到的部分辐射的大小，且将对应的信号无线传送给电子控制单元(ECU) 950。信号代表第 一模块400与第二模块400之间随其车轮10旋转而变化的空间间隔变化。在第二构造中，第二模块400设有辐射源，而第一模块400能操作成监测在该处 接收的部分辐射的大小，且将对应的信号无线传送给电子控制单元(ECU) 950，例如，将轮胎 30的丝网210用作无线贴片天线。信号代表第一模块400与第二模块400之间随其车轮 10旋转而变化的空间间隔变化。辐射可为以下的至少一种举几个离子来说，由永磁铁产生的大致恒定的磁场、交 变磁场、超声辐射、无线辐射、光脉冲辐射、电容式静电联接的辐射。有利的是使用压电转换 器来产生和接收超声辐射。如上文限定的系统的有利特征如下可选的是，模块能操作成检测车轮和更换轮胎所经历的降压事故，所述降压事故 在记录中包括对应的信息。可选的是，模块可安装到车轮上的一个或多个位置(Ll，L2，L3，L4)上，一个或多 个位置包括(a)大致在车轮旋转轴线(B-B)处的车轮的轮毂上；(b)距车轮的旋转轴线(B-B)有一定径向距离的车轮的轮毂上；(c)在车轮轮毂上与车轮轮胎的填充阀流体连通，用于感测轮胎内的压力(P)；(d)在车轮轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，模块安装到车轮轮毂的外周表面 上；(e)在车轮轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，模块安装到轮胎内侧壁表面上， 用于测量侧壁的挠曲特征；以及
(f)在车轮外周轮圈的内表面上，用于测量该处的加速度。可选的是，模块包括用于感测该处位置(Tm。d)的温度传感器，该温度传感器能操作 成产生表征温度(Tm。d)的温度信号，所述温度信号用于接收在数据处理器处，以用于以下两 项中的至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向模块外传输。温度(Tm。d)的监 测使至少一个车轮的轮胎或充气腔体内测得的压力(P)能够至少部分地为了执行关于车 轮运行的计算时的温度效果而修正。此外，在检测到过度升温的情况下，可选为由设备发出 警示。可选的是，模块包括以下的至少一个(a)应变式传感器，该应变式传感器用于测量车轮轮胎挠度，该应变式传感器能操 作成产生表征挠度的信号，所述表征挠度的信号用于接收在数据处理器处，以用于以下两 项中的至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向外模块传输；(b)加速度计，该加速度计用于测量车轮上的模块的安装位置(Ll，L2，L3，L4)处 的至少一条轴线上的加速度(Ax，Ay，Az)，该加速度计能操作成产生表征加速度(Ax，Ay，Az) 的信号，所述表征加速度(Ax，Ay，Az)的信号用于接收在数据处理器处，以用于以下两项中的 至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向模块外传输；以及(c)磁性传感器，该磁性传感器用于测量施加到模块上的磁场，该模块能操作成产 生表征施加到数据处理器上的磁场的信号，以用于以下两项中的至少一项记录在数据存 储器中，以及经由无线接口向模块外传输。已经发现这些物理参数有利于在评估至少一个车轮的运行时进行监测。将会认识 到的是，一个或多个模块可配备有选项(a)至(c)的子集；例如，模块可仅设有压力传感器， 或设有压力传感器和加速度计的组合。此外，某些模块可选为设有单轴线加速度计，而其他 这些模块设有三轴线加速度计。按照本发明的包括在模块内的传感器的其他组合也是可能 的。更加可选的是，在模块中，加速度计为多轴线加速度计，其能操作成测量关于车轮 旋转的径向轴线、切向轴线和横向轴线中的至少一个上的加速度分量(Ax，Ay，Az)。另外更 加可选的是，加速度计为硅微加工装置。为了使模块紧凑且造价较为便宜，加速度计有利的 是为硅微加工装置。该硅装置极为稳健，成本效益合算，且能够提供精确和准确的加速度测量。可选的是，在模块中，无线接口能操作成在交通工具的模块与处理装置(EOT)之 间通信，该模块与其他类似模块形成无线网络，其中，一个或多个模块中某些能操作成用作 一个或多个中继节点，用于传送在处理装置(ECU)与一个或多个模块中的其他模块之间交 换的信号。通过建立这种通信网络，安装在无线屏蔽区中的模块就能操作成经由网络将它 们测得的信号提供给处理装置，在无线屏蔽区中，模块由传导元件遮蔽。可选的是，在模块中，无线接口能操作成在交通工具的模块与处理装置(EOT)之 间通信，该模块与其他类似模块形成无线网络，无线网络动态地重新构造，用于在一个或多 个模块与处理装置(ECU)之间传送信号。由自身动态地重新构造的网络所展现的能力的优 点在于，在一个或多个模块停止将其相应信号提供给处理装置(ECU)的情况下，包括模块 的设备能够继续以减少的监测功能运行。网络这种可重新构造的性质不但使设备更为稳 健，而且容许设备在附加模块加装到设备上时进行调整。这种运行特征还防止了设备仅由于其模块在运行中产生问题(例如，其电池组在运行变为完全放电完毕)而变得不起作用。可选的是，模块设有对应的识别代码(ID)，所述识别代码(ID)用于传输至模块外 的处理装置(E⑶)，使得处理装置(EOT)能够在已经从模块上发送出对应的信号数据时识 别模块且认为所述信号数据归属于所述模块。使用此类识别代码(ID)使得能够清楚地识 别出已经出现问题或已经发现具有潜在问题的一个或多个车轮，而对应的明确信息警示发 送给交通工具驾驶员和/或负责解决这些问题或潜在问题的服务设施。可选的是，模块包括一个或多个电源来为模块通电，一个或多个电源包括至少一 个可再充电池组和用于使一个或多个电源再充电的一个或多个发电机，一个或多个发电机 通过至少一个车轮的旋转而获取能量。由于一个或多个模块绕其相应的车轮旋转，故提供 集电环或电感应联接件表现出相当实际的复杂性，尤其是鉴于目前车轮上围绕车轮的区域 已经稠密地填充有其他部件，如ABS旋转传感器、盘式制动器、悬架部件等。然而，在延长时 候之后，除非再充电或更换，则本地电源就会耗尽；所包括的一个或多个发电机能够解决这 些问题。更加可选的是，在模块中，一个或多个发电机为以下的至少一个(a)基于质量运动的电磁式发电机，该质量能操作成响应于车轮旋转而移动；以 及(b)基于由质量产生的力的压电式发电机，该质量能操作成响应于车轮旋转而将 变化的力施加到压电装置上。至少一个车轮中或周围的某些传导性部件易于形成无线电静区且产生法拉第屏。 为了解决这些无线电静区和法拉第屏引起的问题，在模块中可选的是，无线接口联接到车 轮轮胎的导电丝网上，传导性丝网能操作成用作模块的无线贴片天线，以支持模块与模块 外的处理装置(EOT)之间的无线通信。可选的是，在模块中，数据处理器联接到数据存储器上，而模块通过其压力传感器 能操作成关于时间⑴记录车轮的轮胎内的压力(P)，时间⑴根据包括在模块内的时钟装 置(CLK)确定，且处理器能操作成监测压力(P)随时间(t)的变化，以识别以下情况中的一 种或多种(a)空气或气体从轮胎中逐渐泄漏，这表现出需要将空气或气体再充入轮胎中，以 及(b)轮胎的任何突然降压，这表现出发生了扎破事故或快速放气事故，或者已经更 换轮胎。更加可选的是，模块能操作成从其上传送消息，该消息表示由于突然降压使得与 车轮轮胎相关的感测数据可能是不可靠的。更加可选的是，模块能操作成监测压力(P)，而不论模块是否处于其休眠节能状态 下。这样操作就使得可检测到在处于停止状态时的交通工具上进行的胡乱更改。在其休眠状态下，一个或多个模块有利的是能操作成短暂地瞬时切换至其活动状 态，以识别处理装置是否发出活动状态命令和/或物理参数，如压力和/或加速度已经开始 波动，某种意义上表现出了至少一个车轮在运动。可选的是，模块能操作成在活动状态与节能休眠状态之间切换。休眠状态的有益 之处在于，其延长了与一个或多个模块相关的电池组的使用周期，且使得很少需要对电池组频繁再充电，从而延长了其工作寿命。可再充电电池组在其电储存容量降低之前仅能够 经受有限的充电循环数。更加可选的是，模块能操作成响应于无线传输到模块的一个或多个指令在活动状 态与休眠状态之间切换。通过使用这些无线指令，可行的是，例如在交通工具停止和关闭其 内燃机之后，立即迫使一个或多个模块全部进入其休眠状态下；当交通工具未使用时，休眠 状态就将能量保存在一个或多个模块的电池组中。同样，当交通工具再次启动时，单个无线 指令能够将一个或多个模块从其休眠状态唤醒。更加可选的是，模块能操作成响应于时间(t)周期而从活动状态切换至节能休眠 状态，其中，模块检测以下的一个或多个(a)在预定时间(t)周期期间，停止车轮轮胎的压力(P)变化；以及，(b)在预定时间⑴周期期间，停止车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)的变化。更加可选的是，模块能操作成响应于模块的检测而从节能休眠状态切换至活动状 态，该模块检测以下的一个或多个(a)恢复车轮轮胎与车轮旋转相关的压力⑵变化；以及(b)恢复车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)变化。可选的是，一个或多个模块自身能够自发地切换至其休眠状态来保存其电池组。 同样，一个或多个模块有利的是能够自动且自发地回到其活动状态，而不需要处理装置发 送任何明确的指令。可选的是，模块能操作成还响应表征车轮的预计特征的数据，模块在运行中安装 到该车轮上。可选的是，模块能操作成监测应用于车轮上的胡乱更改事故。根据第二方面，提供了一种使用模块来监测轮胎内的压力(P)的方法。根据第二 方面，提供了一种使用模块来至少监测车轮轮胎内压力(P)的方法，该模块能操作地安装 到车轮的轮胎和轮毂中的至少一个上，该方法的特征在于包括如下步骤(a)使用用于产生对应的压力信号的模块的压力传感器来测量压力(P)；(b)在模块的数据处理器处接收压力信号，该数据处理器与相关数据存储器通信 联接；(c)在数据存储器中产生作为时间⑴函数的压力(p)的记录，以监测车轮及其轮 胎；并且(d)通过模块的无线接口来传输从记录中导出的信息，用于从模块外部能够监测 车轮的状态。可选的是，该方法包括的下一步骤为，检测由轮胎和更换轮胎所经历的降压事故， 且该降压事故在记录中包括对应的信息。更加可选的是，该方法包括将模块安装到车轮上的一个或多个位置(Ll，L2，L3， L4)上的步骤，一个或多个位置包括(a)大致在车轮旋转轴线(B-B)处的车轮的轮毂上；(b)距车轮的旋转轴线(B-B)有一定径向距离的车轮的轮毂上；(c)在车轮轮毂上与车轮轮胎的填充阀流体连通，用于感测轮胎内的压力(P)；(d)在车轮轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，模块安装到车轮轮毂的外周表面上；(e)在车轮轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，模块安装到轮胎内侧壁表面上， 用于测量侧壁的挠曲特征；以及(f)在车轮外周轮圈的内表面上，用于测量该处的加速度。在这些不同位置处安装一个或多个模块的有益之处在于，至少一个车轮中的某些 类型的缺陷在一个或多个模块安装在特定有利位置上时可更为可靠地感测出。例如，利用 安装在其轮毂附近的车轮上的模块可更好地感测出车轮的不平衡，而利用附接到轮胎侧壁 或可灵活充气的腔体上的模块可更好地感测出轮胎或可充气腔体的挠曲特征。更加可选的 是，模块安装在轮胎的内侧轮圈上，靠近其胎面。更加可选的是，在执行该方法时，模块包括用于感测该处位置(Tm。d)的温度传感 器，该温度传感器能操作成产生表征温度(Tm。d)的温度信号，温度信号用于接收在数据处理 器处，以用于以下两项中的至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向模块外传 输。更加可选的是，在执行该方法时，模块包括以下部件中的至少一个(a)应变式传感器，该应变式传感器用于测量车轮轮胎的挠度，该应变式传感器能 操作成产生表征挠度的信号，所述表征挠度的信号用于接收在数据处理器处，以用于以下 两项中的至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向所述模块外传输；(b)加速度计，该加速度计用于测量车轮上的模块的安装位置(Ll，L2，L3，L4)处 的至少一条轴线上的加速度(Ax，Ay，Az)，该加速度计能操作成产生表征加速度(Ax，Ay，Az) 的信号，所述表征加速度(Ax，Ay，Az)的信号用于接收在数据处理器处，以用于以下两项中的 至少一项记录在数据存储器中，以及经由无线接口向所述模块外传输；以及(c)磁性传感器，该磁性传感器用于测量施加到模块上的磁场，该模块能操作成产 生表征施加到数据处理器上的磁场的信号，以用于以下两项中的至少一项记录在数据存 储器中，以及经由无线接口向所述模块外传输。更加可选的是，在执行该方法时，加速度计为多轴线加速度计，其能操作成测量关 于车轮旋转的径向轴线、切向轴线和横向轴线中的至少一个上的加速度分量(Ax，Ay，Az)。更 加可选的是，加速度计为硅微加工装置。更加可选的是，在执行该方法时，无线接口能操作成在交通工具的模块与处理装 置(ECU)之间通信，该模块与其他类似模块形成无线网络，其中，一个或多个模块中某些能 操作成用作一个或多个中继节点，用于传送在处理装置(ECU)与一个或多个模块中的其他 模块之间交换的信号。更加可选的是，在执行该方法时，无线接口能操作成在交通工具的模块与处理装 置(ECU)之间通信，该模块与其他类似模块形成无线网络，无线网络动态地重新构造，用于 在一个或多个模块与处理装置(ECU)之间传送信号。可选的是，在执行该方法时，模块设有对应的识别代码(ID)，所述识别代码(ID) 用于传输至模块外的处理装置(E⑶)，使得处理装置(EOT)能够在已从模块上发送出对应 的信号数据时识别模块且认为信号数据归属于所述模块。可选的是，该方法包括的步骤为包括一个或多个电源来为模块通电，一个或多个 电源包括至少一个可再充电池组和用于使一个或多个电源再充电的一个或多个发电机，一个或多个发电机通过至少一个车轮的旋转而获取能量。更加可选的是，在执行该方法时，一个或多个发电机为以下的至少一个(a)基于质量运动的电磁式发电机，该质量能操作成响应于车轮旋转而移动；以 及(b)基于由质量产生的力的压电式发电机，该质量能操作成响应于车轮旋转而将 变化的力施加到压电装置上。可选的是，该方法包括将无线接口联接到车轮轮胎的导电丝网上的步骤，传导性 丝网能操作成用作模块的无线贴片天线，以支持模块与模块外的处理装置(EOT)之间的无 线通信。可选的是，在执行该方法时，数据处理器联接到数据存储器上，而模块通过其压力 传感器能操作成关于时间(t)记录车轮轮胎内的压力(P)，时间(t)根据包括在模块内的时 钟装置(CLK)确定，且处理器能操作成监测压力(P)随时间(t)的变化，以识别以下情况中 的一种或多种(a)空气或气体从轮胎中逐渐泄漏，这表现出需要将空气或气体再充入轮胎中，以 及(b)轮胎的任何突然降压，这表现出发生了扎破事故或快速放气事故，或者已经更 换轮胎。更加可选的是，该方法包括传输模块中的消息的步骤，该消息表示由于突然降压 使得与车轮轮胎相关的感测数据可能是不可靠的。更加可选的是，当执行该方法时，模块能操作成监测压力(P)，而不论模块是否处 于其休眠节能状态下。可选的是，在执行该方法时，模块能操作成在活动状态与节能休眠状态之间切换。更加可选的是，当执行该方法时，模块能操作成响应于无线传输到模块的一个或 多个指令在活动状态与休眠状态之间切换。更加可选的是，当执行该方法时，模块能操作成响应于时间(t)周期而从活动状 态切换至节能休眠状态，其中，模块检测以下的一个或多个(a)在预定时间⑴周期期间，停止车轮轮胎的压力⑵变化；以及(b)在预定时间⑴周期期间，停止车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)的变化。更加可选的是，当执行该方法时，模块能操作成响应于模块的检测而从节能休眠 状态切换至活动状态，该模块检测以下的一个或多个(a)恢复车轮轮胎与车轮旋转相关的压力(P)变化；以及(b)恢复车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)变化。可选的是，当执行该方法时，模块能操作成还响应表征车轮的预计特征的数据，模 块在运行中安装到该车轮上。可选的是，该方法包括使用模块来监测应用于车轮上的胡乱更改事故的步骤。根据第三方面，提供了一种用于监测交通工具的至少一个车轮的运行的车轮监测 设备，该设备包括能操作地安装到至少一个车轮上且与至少一个车轮一起回转的一个或多 个传感器模块，一个或多个模块能操作地与交通工具的处理装置(ECU)通信联接，一个或 多个模块能操作成感测车轮的至少一个物理参数，且产生至少一个对应传感器信号来用于处理装置，处理装置(EOT)能操作成处理至少一个传感器信号，以计算表征至少一个车轮 的运行的信息，该设备包括用于感测至少一个车轮的角方位(0)的传感器装置，其特征在于，处理装置(EOT)能操作成处理关于至少一个车轮旋转的角方位(e )和/或角频 率(《)的至少一个传感器信号；以及一个或多个模块能操作成感测至少一个物理参数中存在的动态变化，至少一个传 感器信号中的物理参数传输到处理装置(ECU)，用于计算表现出至少一个车轮的运行的信 肩、o将会认识到的是，旋转(《)的角频率从对应角方位(0 )的一级时间导数中导出， 即 Co = d e /dt。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括用于感测该处的温度(Tm。d)的 温度传感器，一个或多个模块能操作成将表征温度(Tm。d)的信号传输到处理装置(ECU)，以 用于计算表征至少一个车轮的运行的信息。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括以下至少一个(a)压力传感器，其能操作成感测至少一个车轮的轮胎内存在的压力(P)，一个或 多个模块能操作成将表征压力(P)的信号传输到处理装置(ECU)，以用于计算表征至少一 个车轮的运行的信息；(b)应变式传感器，该应变式传感器用于测量至少一个车轮的轮胎的挠度，该模块 能操作成将表征挠度的信号传输到处理装置(E⑶)，用于计算表征至少一个车轮的运行相 关的信息；(c)加速度计，该加速度计用于测量至少一个车轮上的一个或多个模块的安装位 置(L1，L2，L3，L4)处的至少一条轴线上的加速度(Ax，Ay，Az)，一个或多个加速度计能操作 成将表征加速度(Ax，Ay，Az)的信号传输到处理装置(E⑶)，用于计算表征至少一个车轮的 运行的信息；以及(d)磁性传感器，该磁性传感器用于测量施加到一个或多个模块上的磁场，一个或 多个模块能操作成将表征施加的磁场的信号传输到处理装置(ECU)，用于控制设备的运行。更加可选的是，在车轮监测设备中，加速度计为多轴线加速度计，其能操作成测量 关于至少一个车轮旋转的径向轴线、切向轴线和横向轴线中的至少一个上的加速度分量 (Ax，Ay，Az)。另外更加可选的是，加速度计为硅微加工装置。更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(ECU)能操作成应用与加速度计的 一个或多个感测轴线的自动对准，以便有效地将它们与相对于至少一个车轮的旋转的径向 轴线、切向轴线和横向轴线中的至少一个对准。这种自动对准能够通过使一个或多个模块 以减小的角度重要性放置在至少一个车轮上来简化一个或多个模块的安装。更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(EOT)包括角解算器，其用于执行自 动对准，解算器能操作成在其校准期间寻找零值横向角速度分量，且寻找至少一个车轮的 一个或多个完全回转内结合的零值切向加速度分量。通过应用这种自动对准，描述至少一 个车轮的运行的更为典型的信号就导出，用于处理装置进行分析。可选的是，可对至少一个 车轮的部分回转(例如，半回转)执行加速度测量，而至少一个车轮的剩余一半回转的测量 从其中综合而用于结合的目的；这样执行就理解为意思是车轮完全回转的结合。
更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(ECU)能操作成在以下至少一种情 形期间校准其自动对准；(a)在相对于其一个或多个模块配置处理装置(ECU)时的校准程序；以及(b)在驾驶交通工具期间的动态方式。可选的是，在交通工具监测设备中，一个或多个模块安装到至少一个车轮上的一 个或多个位置(Ll，L2，L3，L4)上，一个或多个位置包括(a)大致在至少一个车轮旋转轴线(B-B)处的至少一个车轮的轮毂上；(b)距至少一个车轮的旋转轴线(B-B)有一定径向距离的至少一个车轮的轮毂 上；(c)在至少一个车轮的轮毂上与车轮轮胎的填充阀流体连通，用于感测轮胎内的 压力⑵；(d)在至少一个车轮的轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，至少一个模块安装到 至少一个车轮的轮毂的外周表面上；(e)在车轮轮胎内，用于感测轮胎内的压力(P)，一个或多个模块安装到轮胎内侧 壁表面上，用于测量侧壁的挠曲特征；以及(f)在至少一个车轮的外周轮圈的内表面上，用于测量该处的加速度。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括包括用于在一个或多个模块 与处理装置(ECU)之间通信的至少一个无线接口，一个或多个模块形成无线网络，其中，一 个或多个模块中某些能操作成用作一个或多个中继节点，用于传送在处理装置(EOT)与一 个或多个模块中的其他模块之间交换的信号。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括包括用于在一个或多个模块 与处理装置(ECU)之间通信的至少一个无线接口，一个或多个模块形成无线网络，该无线 网络可动态地重新构造，用于传送在一个或多个模块与处理装置(ECU)之间传送信号。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括包括用于在一个或多个模块 与处理装置(ECU)之间通信的至少一个无线接口，一个或多个模块形成无线网络，该无线 网络可响应于一个或多个模块运行中在功能状态与无功能状态之间变化来动态地重新构 造，用于使设备能够在监测至少一个车轮的运行方面以更改的功能继续起作用。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块分别设有对应的识别代码(ID)，用 于与模块外的处理装置(EOT)通信，使得处理装置(EOT)能够在对应的信号数据已经从哪 一模块上发送出。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块包括一个或多个电源来为一个或 多个模块通电，一个或多个电源包括至少一个可再充电池组和用于使一个或多个电源再充 电的一个或多个发电机，一个或多个发电机通过至少一个车轮的旋转而获取能量。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个发电机为以下的至少一个(a)基于质量运动的电磁式发电机，该质量能操作成响应于至少一个车轮旋转而 移动；以及(b)基于由质量产生的力的压电式发电机，该质量能操作成响应于至少一个车轮 旋转而将变化的力施加到压电装置上。可选的是，为了搜集表征至少一个车轮运行的更为典型的测量结果，车轮监测设备的一个或多个模块围绕至少一个车轮沿径向分布，用于在围绕其的多个成角位置处感测 至少一个车轮的运行。至少一个车轮中或周围的某些传导性部件易于形成无线电静区且产生法拉第屏。 可选的是，为了解决由这些无线电静区和法拉第屏引起的问题，在车轮监测设备中，一个或 多个模块中的至少一个包括联接到至少一个车轮的轮胎的导电丝网上的无线接口，传导性 丝网操作成用作至少一个模块的无线贴片天线，用于支持至少一个模块与处理装置(EOT) 之间的无线通信。可选的是，车轮监测设备包括与处理装置(EOT)通信联接的显示器，用于向交通 工具驾驶员呈现信息，该信息指出了以下的至少一种(a) 一个或多个模块的运行状态；(b)至少一个车轮的状态；(c)与至少一个车轮相关的一个或多个故障或潜在故障；(d)关于在识别到与至少一个车轮相关的一个或多个故障或潜在故障的情况下交 通工具驾驶员所采取的一个或多个动作的信息；以及(e)交通工具的至少一个车轮是否已经改进的指示。然而，显示器不限于显示如(a)至(e)中的这些信息，且可选为能够呈现由处理装 置提供的其他分析信息，例如，如一个或多个模块感测到的一个或多个车轮参数的变化的 时间记录；例如，显示器有利的是可呈现作为时间的函数的轮胎压力的曲线图，描述目前与 处理装置通信联接的模块的构造的列表，是否已经发生车轮胡乱更改的指示等。可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(EOT)设有与远离交通工具的服务设施 通信的无线接口，处理装置(ECU)能操作成传输表征至少一个车轮功能的信息，该信息表 征在从一个或多个模块提供的信号中计算时与至少一个车轮相关的一个或多个故障或潜 在故障的信息，且用于接收来自于服务设施的关于解决一个或多个故障或潜在故障的动作 的指令。可选的是，车轮监测设备还包括全球定位单元，其用于产生表征交通工具空间位 置的信号，且用于经由处理装置(ECU)将信息传送给服务设施的无线接口，该信息表征交 通工具的空间位置。可选的是，车轮监测设备中，一个或多个模块包括联接到相关数据存储器上的处 理器，一个或多个模块通过其压力传感器能操作成关于时间(t)记录至少一个车轮的轮胎 内的压力(P)，时间(t)根据包括在一个或多个模块内的时钟装置(CLK)确定，且处理器能 操作成监测压力(P)随时间(t)的变化，以识别以下情况中的一种或多种(a)空气或气体从轮胎中逐渐泄漏，这表现出需要将空气或气体再充入轮胎中，以 及(b)轮胎的任何突然降压，这表现出发生了扎破事故或快速放气事故，或者已经更 换轮胎。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成将消息传输到处理 装置，该消息表示由于突然降压使得与至少一个车轮的轮胎有关的感测数据可能不可靠。 该处理可用于检测在相关轮胎临时从交通工具上拆下且在处理装置(EOT)的无线通信范 围之外时发生的事故，如未经允许的轮胎更换。产生该消息用于提高安全性；未经允许或无意的交通工具轮胎或车轮的更换可能会导致安全风险或可靠性降低，这些有利的是通知交 通工具的驾驶员。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成监测压力(P)，而不 论一个或多个模块是否处于其休眠节能状态。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成在活动状态与节能休眠 状态之间切换。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块响应于无线传输至一个 或多个模块的一个或多个指令而在活动状态与休眠状态之间切换。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成响应于时间⑴周 期而从活动状态切换至节能休眠状态，在时间(t)周期中，一个或多个模块监测以下的一 个或多个(a)在预定时间⑴周期期间，停止至少一个车轮的轮胎压力⑵变化；以及(b)在预定时间⑴周期期间，停止至少一个车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)的变化。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成响应于一个或多个 模块的检测而从节能休眠状态切换至活动状态，一个或多个模块检测以下的一个或多个(a)恢复与至少一个车轮的旋转相关的至少一个车轮的轮胎压力(P)的变化；以 及(b)恢复至少一个车轮上感测到的加速度(Ax，Ay，Az)变化。可选的是，在车轮监测设备中，至少一个物理参数包括以下的至少一个(a) 一个或多个模块处测得的至少一个车轮的轮胎内的压力(P)；(b)大致在一个或多个模块处测得的加速度(Ax，Ay，Az)；其中处理装置(EOT)能操作成向对应于压力⑵和/或加速度(Ax，Ay，Az)的信号 应用谐波分析，谐波分析能操作成识别关于角频率(《)的谐波分量，角频率(《)对应于至 少一个车轮的角方位(e)的临时变化率。更加可选的是，在车轮监测设备中，谐波分析将计算应用于以下的至少一个中(a)谐波分量的大小；以及(b)谐波分量之间的相对相位关系。谐波分量分析的其他途径可选为在设备中使用。某些问题或潜在问题易于仅由谐波分量的处理大小识别到，而挠曲问题的检测有 利的是需要分析处理装置中的谐波磁性数据和相对谐波相位数据两者；见图10，例如由于 处理装置识别的谐波分量中的相对相位变化而引起出现的峰值的歪斜。更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(EOT)能操作成使用谐波分析来识 别以下至少一个的发生(a)至少一个车轮10不平衡；(b)至少一个车轮中存在的不平衡的特定类型；(c)至少一个车轮关于其轮轴歪斜；(d)至少一个车轮松开且抵靠其紧固件颤动；(e)至少一个车轮的轮胎具有其挠曲特征的缺陷；(f)至少一个车轮的轮胎未充分充气；
(g)至少一个车轮的轮胎过度充气；(h)至少一个车轮的轮胎为椭圆形，或具有高级浅裂变形；(i)至少一个车轮其中具有质量不平衡；以及(j)与旋转地支承至少一个车轮的轮轴相关的车轮轴承在运行中以非预期的方式 振动或发出异响，表现出故障或可能形成故障。处理装置不限于检测以上问题(a)至(j)，且能够检测其他问题，例如，如一个或 多个模块的加速度或声学感测信号表明的与车轮的轮轴相关的轴承中的异响噪音。更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(ECU)能操作成执行谐波分量分析， 通过应用(a)基于规则的算法，用于从谐波分量中识别一个或多个故障或潜在故障；(b)神经网络，其预先编程来在呈现描述谐波分量的数据时识别一个或多个故障 或潜在故障；以及/或者(c)谐波滤波器，其用于突出表征至少一个车轮的一个或多个故障或潜在故障的 一个或多个谐波分量的特定组合。此途径易于免除执行谐波分析的需要，且因此处理装置的计算强度较小。可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(ECU)设有易于结合交通工具和相关期 望特征使用的车轮类型的预定列表，且一个或多个模块能操作成将信息传输到处理装置 (ECU)，该信息关于识别一个或多个模块安装于其上的车轮的类型，且处理装置(ECU)能操 作成将一个或多个模块提供的测量信号与从预定列表中估计的一个或多个模块的预期信 号相比较，且其中，测量信号与模拟信号之间的差异表示一个或多个故障或潜在故障。可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块在其中包括一个或多个处理器，而 在运行中执行的用于识别至少一个车轮中的一个或多个故障或潜在故障的计算工作在一 个或多个处理器与处理设备(EOT)之间共享。可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(EOT)能操作成发送消息，该消息表示请 求一个或多个模块回应处理装置(ECU)，以便向处理装置(ECU)说明其识别代码(ID)，使处 理装置能够识别一个或多个模块其构造，且用于识别一个或多个模块构造出现的变化。更加可选的是，在车轮监测设备中，一个或多个模块能操作成还响应于表征一个 或多个模块安装于其上的至少一个车轮的期望特征的数据。更加可选的是，在车轮监测设备中，处理装置(ECU)能操作成将用于感测至少一 个车轮的角方位(0)的传感器装置的旋转测量结果与一个或多个对应模块提供的信号相 比较，用于检查传感器装置和/或一个或多个模块的功能运行。更加可选的是，在车轮监测设备中，传感器装置为与交通工具制动器相关的ABS 车轮角方位传感器。可选的是，为了从已经包括在交通工具上的现有部件上获得更多功能， 在执行车轮监测设备时，传感器装置为与交通工具制动器相关的ABS车轮角方位传感器。根据第四方面，提供了一种使用车轮监测设备来监测交通工具至少一个车轮的运 行的方法，该设备包括一个或多个模块，模块能操作地安装成与至少一个车轮一起回转，一 个或多个模块与交通工具的处理装置(ECU)能操作地通信联接，该方法包括如下步骤(a)使用一个或多个模块感测至少一个车轮的至少一个物理参数，且产生至少一个对应传感器信号来用于处理装置，(b)使用设备的传感器装置来感测至少一个车轮的角方位(e )；(c)在处理装置(EOT)中处理至少一个传感器信号，以计算表征至少一个车轮的 运行的信息，其特征在于，处理装置(EOT)能操作成处理关于至少一个车轮旋转的角方位(e )和/或角频 率(《)的至少一个传感器信号；以及至少一个模块能操作成在至少一个车轮的一次或多次回转内的至少一个物理参 数中存在的动态变化，至少一个传感器信号中的物理参数传输到处理装置(E⑶)，用于计算 表现出至少一个车轮的运行的信息。模块还可用于检测轮胎误用的方法中，其中，数据处理器能操作成连续地或周期 性地更新存储在数据区中的数据，该数据区包含与轮胎的功能状态有关的数据，所述数据区包括以下数据中的至少一种d)轮胎已被使用过的距离的记录，e)包含由压力传感器测得的压力的样本记录的区，f)包含由安装在所述车轮上用于监测轮胎温度的温度传感器测得的温度的样本 记录的区；通过验证存储在安装于车轮中的模块内的与轮胎功能状态有关的数据的方法来 验证所述数据区，其中，执行以下方法步骤来验证所述数据a)监测由压力传感器(760)测得的压力(P)；b)只要所述压力(P)保持在预定阈值以上，就将与轮胎的功能状态相关的所述数 据保持为有效；c)只要由所述压力传感器测得的所述压力(P)降低至所述预定阈值以下，就将与 轮胎的功能状态相关的所述数据设置为无效，并且，如果验证的数据显示包含由压力传感器测得的压力的样本记录的所述区包含设 定范围之外的数据，或者如果包含由温度传感器测得的温度的样本记录的区包含高于阈值 的数据，则确定当前已存在轮胎的误用。
权利要求
一种能操作成至少监测车轮(10)的轮胎(30)内的压力(P)的模块(400)，所述模块(400)能够操作性地安装至所述车轮(10)，所述模块(400)包括(a)压力传感器(760)，所述压力传感器(760)用于测量所述压力(P)，并产生对应的压力信号；以及b1)相关数据存储器，所述相关数据存储器包括数据区，所述数据区包含与所述轮胎的功能状态相关的数据；其特征在于，所述模块包括标示器，所述标示器能够由数据处理器设置成代表“有效”或“无效”，以表示与所述轮胎的功能状态相关的所述数据的有效性或无效性；并且由所述压力传感器测得的所述压力(P)一旦降低至所述预定阈值以下，则所述标示器被设置成从“有效”变成“无效”。
2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，包含与所述轮胎的功能状态相关的数据 的所述数据区包括以下数据中的一种或多种a)轮胎滑动曲线，b)轮胎尺寸，c)轮胎年限，d)所述轮胎已被使用过的距离的记录，e)包含由所述压力传感器测得的压力样本的记录的区，f)包含由温度传感器测得的温度样本的记录的区，所述温度传感器安装在所述车轮 上，用于监测所述轮胎的温度。
3.根据权利要求1或2所述的模块，其特征在于，除非从所述模块外部接收到关键代码 信号，否则阻止所述数据处理器将所述标示器从“无效”变成“有效”。
4.根据权利要求1、2或3所述的模块，其特征在于，所述数据处理器能操作成在当从 所述模块外部接收到关键代码信号时，将所述标示器从“无效”变成“有效”。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块，其特征在于，所述数据处理器能操作成 监测由所述压力传感器(760)测得的所述压力(P)，且只要所述压力(P)保持在预定阈值以 上，则将所述标示器保持为“有效”，而只要由所述压力传感器测得的所述压力(P)降低至 所述预定阈值以下，则所述数据处理器将所述标示器设置成“无效”。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其特征在于，包含与所述轮胎的功能状 态相关的数据的所述区包括这样的区该区包括由所述压力传感器测得的压力样本的记 录；并且所述数据处理器能操作成当所述样本记录包含低于所述预定阈值的至少一个样 本时，将所述标示器设置成“无效”。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其特征在于，所述数据处理器(710)与布 置在所述模块中的所述相关数据存储器(720)以通信方式联接，并且能操作成接收所述压 力信号。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块，其特征在于，所述压力传感器安装在所述 车轮的轮圈上。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的模块，其特征在于，所述模块还包括(c)无线接口(730)，所述无线接口(730)与所述处理器(710)通信联接，用于使所述处理器(710)能够与所述模块(400)外部通信；(d)电源(700)，所述电源(700)用于向所述模块(400)提供运行电能；其中，所述数据处理器(710)能操作成在所述数据存储器(720)中产生作为时间(t) 的函数的所述压力(P)的记录，以监测所述车轮(10)及其轮胎(30)，并且所述数据处理器 (710)能操作成经由所述无线接口(730)传输源自所述记录的信息，以便能够在所述模块 (400)的外部监测所述车轮(10)的状态。
10.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述模块(400)能操作成检 测所述车轮(10)和更换所述轮胎(30)所经历的降压事故，所述降压事故在所述记录中包 括对应的信息。
11.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，所述模块(400)能安装在所述车轮 (10)上的一个或多个位置(Ll，L2，L3，L4)处，所述一个或多个位置包括(a)所述车轮(10)的轮毂(20)上、大致位于所述车轮(10)的旋转轴线(B-B)处的位置；(b)所述车轮(10)的轮毂(20)上、与所述车轮(10)的所述旋转轴线(B-B)相距一定 径向距离的位置；(c)所述车轮(10)的轮毂(20)上、与所述车轮(10)的轮胎(30)的填充阀(80)流体 连通、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置；(d)所述车轮(10)的轮胎(30)内、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置，所述 模块(400)安装到所述车轮(10)的轮毂(20)的外周表面(90)上；(e)所述车轮(10)的轮胎(30)内、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置，所述 模块(400)安装到所述轮胎(30)的内侧壁表面(230)，用于测量所述侧壁(230)的挠曲特 征；以及(f)所述车轮(10)的外周轮圈的内表面上、用于测量该处的加速度的位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述模块(400)包括用于感 测该处温度(Tm。d)的温度传感器(765)，所述温度传感器(765)能操作成产生代表所述温度 (Tffl0d)的温度信号，所述温度信号用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中 的至少一项记录在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接口(730)向所述模块 (400)外传输。
13.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述模块(400)包括以下部 件中的至少一个(a)应变式传感器(780)，所述应变式传感器(780)用于测量所述车轮(10)的所述轮 胎(30)的挠度，所述应变式传感器(780)能操作成产生表征所述挠度的信号，所述表征所 述挠度的信号用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中的至少一项记录 在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接口(730)向所述模块(400)外传输；(b)加速度计(770)，所述加速度计(770)用于测量所述车轮(10)上的所述模块(400) 的安装位置(L1，L2，L3，L4)处的至少一条轴线上的加速度(Ax，Ay，Az)，所述加速度计(770) 能操作成产生表征所述加速度(Ax，Ay，Az)的信号，所述表征所述加速度(Ax，Ay，Az)的信号 用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中的至少一项记录在所述数据存 储器(720)中，以及经由所述无线接口(730)向所述模块(400)外传输；以及(c)磁性传感器(775)，所述磁性传感器(775)用于测量施加到所述模块(400)的磁 场，所述模块(400)能操作成产生表征施加到所述数据处理器(710)的所述磁场的信号， 以用于以下两项中的至少一项记录在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接口 (730)向所述模块(400)外传输。
14.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述模块(400)设有对应 的识别代码(ID)，所述识别代码(ID)用于与所述模块(400)外的处理装置(ECU 950)通 信，从而能操作性地与所述模块(400)通信的处理装置(EOT 950)能够在已从所述模块 (400)发送出对应的信号数据时识别所述模块(400)，且认为所述信号数据归属于所述模 块(400)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述数据处理器(710)联接 到所述数据存储器(720)，并且所述模块(400)通过其压力传感器(760)能操作成记录所述 车轮(10)的所述轮胎(30)内的、与时间⑴相关的所述压力(P)，所述时间⑴由包括在 所述模块(400)内的时钟装置(CLK 710)确定，并且所述处理器(710)能操作成监测所述 压力⑵随时间⑴的变化，以便识别以下情况中的一种或多种(a)空气或气体从所述轮胎(30)中逐渐泄漏，表示需要利用空气或气体对所述轮胎 (30)进行再次充气；以及(b)所述轮胎(30)的任何突然降压，表示已发生了扎破事故或快速放气事故，或者已 经更换所述轮胎(30)。
16.根据权利要求15所述的模块(400)，其中，所述模块(400)能操作成由其传输消 息，所述消息表示由于所述突然降压使得与所述车轮(10)的所述轮胎(30)相关的感测数 据可能不可靠。
17.根据前述权利要求中任一项所述的模块(400)，其中，所述模块(400)能操作成还 响应于表征所述车轮(10)的期望特征的数据，所述模块(400)在运行中安装于所述车轮 (10)上。
18.根据权利要求1所述的模块(400)，其中，所述模块(400)能操作成监测应用于所 述车轮(10)上的胡乱更改事故。
19.一种验证与轮胎的功能状态有关的数据的方法，所述数据存储在安装于车轮中的 模块内，其中，执行以下方法步骤a)监测由压力传感器(760)测量的压力(P)；b)只要所述压力(P)保持在预定阈值以上，就将与所述轮胎的功能状态有关的所述数 据保持为有效；c)只要由所述压力传感器测得的所述压力(P)降低至所述预定阈值以下，就将与所述 轮胎的功能状态有关的所述数据设置为无效。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，包含与所述轮胎的功能状态有关的数据的所 述区包括这样的区该区包括由所述压力传感器测得的压力样本的记录的区，其特征在于， 当所述样本记录包含低于所述预定阈值的至少一个样本时，所述数据处理器就将与所述轮 胎的功能状态有关的所述数据设置成无效。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，还执行以下方法步骤al)在包含与所述轮胎的功能状态有关的数据的所述区中存储由所述压力传感器测得的压力的样本记录，cl)当所述样本记录包含低于所述预定阈值的至少一个样本时，将与所述轮胎的功能 状态有关的所述数据设置成无效。
22.根据权利要求19、20或21所述的方法，其特征在于，所述模块所包含能够设置成代 表“有效”或“无效”的标示器；并且由所述压力传感器测得的所述压力(P) —旦降低至所 述预定阈值以下，则所述数据处理器就将所述标示器从“有效”变成“无效”。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，除非从所述模块外部接收到关键代码 信号，否则阻止所述数据处理器将所述标示器从“无效”变成“有效”。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，当从所述模块外部接收到关键代 码信号时，所述数据处理器就将所述标示器从“无效”变成“有效”。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，其特征在于，包含与所述轮胎的功能 状态有关的数据的所述数据区包括以下数据中一种或多种a)轮胎滑动曲线，b)轮胎尺寸。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的方法，其特征在于，包含与所述轮胎的功能 状态有关的数据的所述数据区还包括以下数据中一种或多种c)轮胎年限，d)所述轮胎已被使用过的距离的记录，e)包含由所述压力传感器测得的压力样本的记录的区，f)包含由温度传感器测得的温度样本的记录的区，所述温度传感器安装在所述车轮 上，用于监测所述轮胎的温度；并且所述数据处理器能操作成连续地或周期性地更新所述数据。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的方法，其特征在于，执行以下方法步骤(a)使用所述模块(400)的压力传感器(760)来测量压力(P)，以产生对应的压力信号；(b)在所述模块(400)的数据处理器(710)处接收所述压力信号，所述数据处理器与相 关的数据存储器(720)通信联接；(c)在所述数据存储器(720)中产生作为时间(t)的函数的所述压力(P)的记录，以监 测所述车轮(10)及其轮胎(30)；并且(d)经由所述模块(400)的无线接口(730)传输源自所述记录的信息，以便能够在所述 模块(400)外部监测所述车轮(10)的状态。
28.根据权利要求19至27中任一项所述的方法，还包括检测所述车轮(10)和更换所 述轮胎(30)所经历的降压事故的步骤，所述降压事故在所述记录中包括对应的信息。
29.根据权利要求19至28中任一项所述的方法，包括将所述模块(400)安装在所述车 轮(10)上的一个或多个位置(Ll，L2，L3，L4)处的步骤，所述一个或多个位置包括(a)所述车轮(10)的轮毂(20)上、大致位于所述车轮(10)的旋转轴线(B-B)处的位置；(b)所述车轮(10)的轮毂(20)上、与所述车轮(10)的所述旋转轴线(B-B)相距一定 径向距离的位置；(C)所述车轮(10)的轮毂(20)上的、与所述车轮(10)的轮胎(30)的填充阀(80)流 体连通的、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置；(d)所述车轮(10)的轮胎(30)内、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置，所述 模块(400)安装到所述车轮(10)的轮毂(20)的外周表面(90)上；(e)所述车轮(10)的轮胎(30)内、用于感测所述轮胎(30)内的压力(P)的位置，所述 模块(400)安装到所述轮胎(30)的内侧壁表面(230)上，用于测量所述侧壁(230)的挠曲 特征；以及(f)所述车轮(10)的外周轮圈的内表面上、用于测量该处的加速度的位置，。
30.根据权利要求19至29中任一项所述的方法，其中，所述模块(400)包括用于感测 该处温度(Tm。d)的温度传感器(765)，所述温度传感器(765)能操作成产生表征所述温度 (Tfflod)的温度信号，所述温度信号用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中 的至少一项记录在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接口(730)向所述模块 (400)外传输。
31.根据权利要求19至30中任一项所述的方法，其中，所述模块(400)包括以下部件 中的至少一个(a)应变式传感器(780)，所述应变式传感器(780)用于测量所述车轮(10)的所述轮 胎(30)的挠度，所述应变式传感器(780)能操作成产生表征所述挠度的信号，所述表征所 述挠度的信号用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中的至少一项记录 在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接(730)向所述模块(400)外传输；(b)加速度计(770)，所述加速度计(770)用于测量所述车轮(10)上的所述模块(400) 的安装位置(L1，L2，L3，L4)处的至少一条轴线上的加速度(Ax，Ay，Az)，所述加速度计(770) 能操作成产生表征所述加速度(Ax，Ay，Az)的信号，所述表征所述加速度(Ax，Ay，Az)的信号 用于在所述数据处理器(710)处接收，以用于以下两项中的至少一项记录在所述数据存 储器(720)中，以及经由所述无线接(730)向所述模块(400)外传输；以及(c)磁性传感器(775)，所述磁性传感器(775)用于测量施加到所述模块(400)的磁 场，所述模块(400)能操作成产生表征施加到所述数据处理器(710)的所述磁场的信号， 以用于以下两项中的至少一项记录在所述数据存储器(720)中，以及经由所述无线接口 (730)向所述模块(400)外传输。
32.根据权利要求19至31中任一项所述的方法，其中，所述模块(400)设有对应的识 别代码(ID)，所述识别代码(ID)用于在所述模块(400)外部与处理装置(ECU 950)通信， 从而所述处理装置(ECU 950)能够在已从所述模块(400)发送对应的信号数据时识别所述 模块(400)，且认为所述信号数据归属于所述模块(400)。
33.根据权利要求19至32中任一项所述的方法，其中，所述数据处理器(710)联接到 所述数据存储器(720)，并且所述模块(400)通过其压力传感器(760)能操作成记录所述车 轮(10)的所述轮胎(30)内的、与时间⑴相关的所述压力(P)，所述时间⑴由包括在所 述模块(400)内的时钟装置(CLK 710)确定，并且所述处理器(710)能操作成监测所述压 力⑵随时间⑴的变化，以便识别以下情况中的一种或多种(a)空气或气体从所述轮胎(30)中逐渐泄漏，表示需要利用空气或气体对所述轮胎 (30)进行再次充气；以及(b)所述轮胎(30)的任何突然降压，表示已发生了扎破事故或快速放气事故，或者已 经更换所述轮胎(30)。
34.根据权利要求33所述的方法，包括传输来自于所述模块(400)的消息的步骤，所述 消息表示由于所述突然降压使得与所述车轮(10)的所述轮胎(30)相关的感测数据可能不可靠。
35.根据权利要求30所述的方法，包括使用所述模块(400)监测应用于所述车轮(10) 上的胡乱更改事故的步骤。
36.一种检测轮胎误用的方法，其中，数据处理器能操作成连续地或周期性地更新存储 在数据区中的数据，所述数据区包含与所述轮胎的功能状态有关的数据，所述数据区包括以下数据中的至少一种d)所述轮胎已被使用过的距离的记录，e)包含由所述压力传感器测得的压力样本的记录的区，f)包含由安装在所述车轮上、用于监测所述轮胎温度的温度传感器测得的温度样本的 记录的区；通过根据权利要求19至35中任一项所述的方法来验证所述数据区，并且 如果被验证的数据显示包含由所述压力传感器测得的压力样本的记录的所述区包含 设定范围之外的数据，或者如果包含由温度传感器测得的所述温度样本的记录的所述区包 含高于阈值的数据，则确定当前已存在轮胎的误用。
全文摘要
提供了一种能操作成至少监测车轮(10)的轮胎(30)内的压力(P)的模块(400)，所述模块(400)能操作成安装到所述车轮(10)上，所述模块(400)包括(a)压力传感器(760)，该压力传感器(760)用于测量所述压力(P)并产生对应的压力信号；以及(b)相关数据存储器，该相关数据存储器包括数据区，该数据区包含与轮胎的功能状态相关的数据。
文档编号B60C23/04GK101873943SQ200780101705
公开日2010年10月27日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者佩尔·哈塞尔贝里, 埃里克·卡莱舍, 安德斯·特吕格 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司