为了给轮胎压力监测系统电池充电而进行的车辆定位的制作方法

本公开涉及汽车车轮轮胎总成相对于感应电源的定位，该汽车车轮轮胎总成包括感应充电式电池供电的tpms。

背景技术：

车辆可需要轮胎压力监测系统来测量轮胎压力或其它参数。轮胎压力监测系统(tpms，tirepressuremonitoringsystem)通常需要电能，以便收集轮胎信息并传输所述信息。这些轮胎压力监测系统可随着时间消耗储存的电能。传输信息频率的增加会使储存的电能以增加的速率消耗。

技术实现要素：

车辆可包括一对车轮和轮胎总成。每个车轮和轮胎总成可包括压力传感器装置。车辆或车轮和轮胎总成还可包括控制器，该控制器被配置为生成命令以相对于初级感应充电线圈对车辆进行定位。初级感应充电线圈中的每个可被配置为给所述装置中的一个充电。所述定位可基于指示在所述装置中的每个与所述线圈中相应的一个之间的电磁场强度的数据。所述定位可减小在充电期间由所述装置接收的功率的差异。所述数据可限定电磁场强度之间的差异。电磁场强度中的每个可以是针对相应的车轮和轮胎总成的整圈旋转(fullrotation)而限定的。所述命令可包括自动停车命令。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：一对车轮和轮胎总成，每个车轮和轮胎总成包括压力传感器装置；控制器，所述控制器被配置为：基于电磁场强度的数据而生成命令，以相对于初级感应充电线圈(初级感应充电线圈中的每个被配置为给所述装置中的一个充电)对车辆进行定位，使得在充电期间由所述装置中的每个接收的功率超出预定义的目标功率。

根据本发明的一个实施例，所述电磁场强度的数据是针对所述总成中的每个的整圈旋转而限定的。

根据本发明的一个实施例，所述命令包括自动停车命令。

根据本发明的一个实施例，所述命令包括用于显示的指令。

根据本发明，提供一种方法，所述方法包括：基于指示轮胎压力传感器装置中的每个与初级感应充电线圈中的相应的一个之间的电磁场强度的数据而生成命令，以相对于初级感应充电线圈(初级感应充电线圈中的每个被配置为给轮胎压力传感器装置中的一个充电)对车辆进行定位，使得所述装置中的具有较低荷电状态的一个装置相对于所述装置中的另一装置在给定时间段内接收更大量的功率。

根据本发明的一个实施例，所述命令包括自动停车命令。

根据本发明的一个实施例，所述命令包括用于显示的指令。

根据本发明的一个实施例，所述轮胎压力传感器装置中的每个被安装在相应的车轮和轮胎总成内，并且其中，所述数据是针对相应的车轮和轮胎总成的整圈旋转而限定的。

根据本发明的一个实施例，所述数据限定电磁场强度之间的差异。

附图说明

图1是车辆的框图；

图2a和图2b是车轮和轮胎总成内的典型的压力传感器装置的图；

图3是在压力传感器装置偏移120度的情况下在所述装置中的每个处接收的电磁场强度的曲线图；

图4是在压力传感器装置偏移180度的情况下在所述装置中的每个处接收的电磁场强度的曲线图；

图5是在压力传感器装置偏移120度的情况下在所述装置中的每个处接收的电磁场强度的曲线图，其包括描绘加权差异曲线的曲线；

图6是用于确定合适的定位以给压力传感器装置再充电的控制算法的流程图；

图7是用于确定一对压力传感器装置是否获得功率传输的最小阈值的控制算法的流程图；

图8是在压力传感器装置具有不同水平的储存电荷时用于确定在再充电期间压力传感器装置的合适方位的控制算法的流程图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。

可购买在每个车轮上安装有用于监测轮胎压力的轮胎压力监测系统(tpms)的车辆。所述系统可包括传感器、电池和发送器(transmitter)。传感器可具有多种布置并可通过电容式、压电式或其它可用方式来感测轮胎压力。电容式传感器测量电介质上的电场的变化，而压电式传感器测量材料上的应变的变化。

发送器可将轮胎压力数据发送到车辆的控制系统，并且信息可被显示给驾驶员。轮胎压力信息可被驾驶员使用，以确定轮胎是否欠压或过压。该信息可提示驾驶员使车辆进入服务站进行维护。通过随时间测量轮胎压力，tpms还给驾驶员提供因内胎破裂而即将发生轮胎漏气的指示。轮胎压力的意外的持续下降可指示内胎破裂。可应用任意类型的发送器来将轮胎压力数据或其它信息发送到车辆的控制系统，并且任意类型的传输协议或介质是可被接受的。

需要电力来对传感器和发送器提供功率。功率通常是由电池提供的，但也可由电容式电源或其它已知的合适的电源来提供。可使用任何电池或电容器配置。电池可与其它电池被布置成阵列，以提供额外的电压或寿命，并且可使用任意类型的电池。存在包括不同组合的电解质、阳极材料、阴极材料或它们的组合的许多已知的电池类型，并且这些类型的电池中的任意电池可对tpms供电。电池还可以是3伏特锂离子电池或1.25伏特镍氢电池。

电池可随着时间而失去电荷。可使用直接的电连接或感应充电来给电池再充电。通过连接到电源的初级线圈以及连接到电池的次级线圈，感应充电可提供对tpms的充分的再充电。初级感应线圈可位于车辆自身上或位于充电区域中。位于充电区域中的初级感应线圈可以是位于地面、墙壁或天花板上的垫子(mat)。具有感应式可再充电的tpms电池的车辆可进入充电区域(例如，车库、商用充电站或私人充电站)中并且电池可接受感应充电。

由次级线圈接收的电荷的程度与由次级线圈接收的感应场或电磁场强度直接相关。应使次级线圈与初级线圈之间的相对距离最小化，以确保接收到期望的充电量。此外，次级线圈相对于初级线圈的方位会影响接收到的电荷。tpms内的次级线圈相对于车轮和轮胎总成内的初级线圈的相对位置带来与感应充电相关联的额外的问题。归因于位于车轮上的旋转的次级线圈的性质，车轮的位置可对由tpms接收的感应电荷产生直接的影响。

每个车轮可包括其自身的感应线圈并具有相应的初级线圈。每个感应线圈(初级感应线圈或次级感应线圈)可由具有不同布置的多个感应线圈组成，以提供适当的电磁场的发送或接收。可以使用各种芯或绕组材料或构造来提供充分的感应耦合。可以使用任意数量的感应板。每个车轮可以使用一个板或者各个车轮可共用一个大的板。

每个车轮可具有次级感应线圈，该次级感应线圈在各自的车轮内具有不同的位置或方位，从而导致tpms电池的迥异的充电。次级线圈可具有被设计为使感应电荷的接收最大化的许多构造。次级线圈可被构造为从多个方向接收感应电荷，以确保感应电荷不因次级线圈相对于初级线圈的特定姿态(particularattitude)而减少。未充电的电池可导致感测压力的传输频率的减小或者装置根本无法传输压力数据。

在至少一个实施例中，驾驶员可使包括至少两个轮胎压力传感器装置的车辆接近充电板或与充电板重叠。随着轮胎压力传感器装置接近充电板或与充电板重叠，获取与接收的电磁场强度或接收的电荷有关的数据。在位于充电板上时，每个车轮可完成整圈旋转或部分旋转。控制器可分析接收的充电功率以进一步将车辆和车辆的车轮定位在最佳位置。

如果两个车轮需要充电，则控制器可从第二车轮接收的感应电荷减去第一车轮接收的感应电荷。通过对在所述两个车轮中的每个处接收的电荷之间的差取绝对值，控制器可确定车轮位置，该车轮位置将使接收的电荷之间的差异减小。使用其它数学方法(例如，确定所有车轮之间的平均差，使用标准偏差值进行统计学分析以去除异常值等)的相似方法可应用到两个以上车轮。该方法还可被应用于给需要充电的未使用的tpms(例如，备用轮胎)充电。

每个车轮可在充电板上完成整圈旋转。这可使最小差异位置出现在两个不同的位置。然后，通过将在最小差异位置处接收到的电荷值相加并找到最大总和，控制器可在这两个不同的位置之间进行选择。最大总和可允许控制器在两个最小差异位置之间进行选择。

控制器可使用车轮角度位置或车轮线性位置作为参考，以确定最小差异感应充电位置。车轮角度位置的使用可包括从使用旋转传感器(例如，霍尔传感器、旋转式编码器、光学编码器或旋转式位移传感器)检测到感应场时起记录车轮的相对角度位置。这些角度位置连同相应的电荷量一起可被用于使车轮返回到最佳位置。

车轮线性位置的使用可包括从通过使用与充电站有关的预先配置的位置数据检测到感应场时起记录车轮的相对线性位置。车辆可以被预编程序或使用学习算法随着车辆接近而确定车轮的线性位置。这些线性位置连同相应的电荷量一起可被用于使车轮返回到最佳位置。

传输信息频率的增大可以使储存的电能以增大的速率消耗，但tpms再充电的能力允许tpms更频繁地传输信息。这可允许tpms提供道路状况信息和更同步的轮胎压力信息。

在一个实施例中，驾驶员可使包括至少两个轮胎压力传感器装置的车辆接近充电板或与充电板重叠。随着tpms与充电板重叠，控制器可获取与接收的电荷相关的数据。所获取的接收的电荷分别被处理并且控制器可使用前面提及的方法来确定最小差异位置。

在第二实施例中，驾驶员可使包括至少两个轮胎压力传感器装置的车辆与充电板重叠。随着tpms与充电板重叠，控制器可获取与接收的电荷相关的数据。所获取的接收的电荷分别被处理并且控制器可停止或提供停止指示，因为次级感应线圈中的每个在阈值功率水平内。控制器还可指示车辆向前或向后移动，以确保两个次级线圈接收满足或超出阈值水平的功率。

在充电期开始之前或期间，控制器可识别特定的tpms电池的荷电状态(soc)低或具有较低的soc。控制器可被配置为利用tpms电池的soc通过在给定的时间段内使用下面的式1来将加权因子应用到期望的位置。所述给定的时间段可以是整个充电时间段(chargingsession)的一部分、整个充电时间段或多个充电时间段。下面的式1允许控制器成比例地权衡车轮的位置，使得具有低电荷的电池接收更强的感应场或更大量的功率。每个soc可等效为在可再充电的电池中剩余的电荷的百分比。soc还可具有被应用以对预定充电期(可阻止soc达到期望的充电水平)进行补偿的非线性增益。

如图1所示，车辆100具有第一车轮和轮胎总成102。第一车轮和轮胎总成102具有压力传感器装置104。所述压力传感器装置包括电池106。第一车轮和轮胎总成102机械地连接到动力源110。动力源110可与控制器112通信。控制器112可与压力传感器装置104通信。感应充电板114可提供与感应线圈108感应地耦合的电磁场。感应线圈108可与电池106电连接。

如图1所示，车辆100具有第二车轮和轮胎总成122。第二车轮和轮胎总成122具有压力传感器装置124。所述压力传感器装置包括电池126。第二车轮和轮胎总成122机械地连接到动力源110。动力源110可与控制器112通信。控制器112可与压力传感器装置124通信。感应充电板134可提供与感应线圈128感应地耦合的电磁场。感应线圈128可与电池126电连接。

如图2a所示，车轮和轮胎总成102具有感应线圈108。感应线圈108具有相应的感应板114。类似地，车轮和轮胎总成122具有感应线圈128，该感应线圈128具有相应的感应板134。感应线圈128与感应线圈108是异相的。如图2b所示，随着车轮在感应板上旋转，感应线圈基于相对于感应板的姿态和距离而接收不同大小的电磁场。感应线圈可被构造为无论感应线圈朝向感应板的姿态如何都接收感应电荷。

图3描绘了由感应线圈108和128中的每个接收的电荷的相应的量(如分别在曲线308和328中示出的)。如图所示，曲线308和328彼此具有120度的相位差。y轴指示感应线圈108和128接收的电荷，并且x轴指示车轮的位置。每个曲线308和328的峰值指示在线圈最接近各自的感应板时由所述线圈接收的最大电荷。感应线圈在x轴上接近226度的位置处的对齐将会导致与曲线308相关联的tpms电池的迥异的和不充分的充电。控制器可被配置为将感应线圈定向到曲线302(即，两充电之间的差异)可被最小化的位置。因此，将车轮定位在曲线302的最小值处将为电池106和126中的每个提供改善的能量传输。例如，在120度和300度处两个车轮之间的差异已达到最小值(点304处)。

图4描绘了由感应线圈108和128中的每个接收的电荷的相应的量(如在曲线408和428中示出的)。如图所示，曲线408和428彼此具有180度的相位差。y轴指示感应线圈108和128接收的电荷，并且x轴指示车轮的位置。每个曲线408和428的峰值指示当线圈最接近各自的感应板时由线圈接收的最大电荷。感应线圈在x轴上接近180度的位置处的对齐将导致tpms电池之一的迥异的和不充分的充电。控制器可被配置为将感应线圈定向到曲线402(即，两充电之间的差异)可被最小化的位置。因此，将车轮定位在最小值处将为电池106和126中的每个提供改善的能量传输。例如，在90度和270度处两个车轮之间的差异已达到最小值(点404处)。

图5描绘了由感应线圈108和128中的每个接收的电荷的相应的量(如分别在曲线508和528中示出的)。如图所示，曲线508和528彼此具有120度的相位差。y轴指示感应线圈108和128接收的电荷，并且x轴指示车轮的位置。每个曲线508和528的峰值指示当线圈最接近各自的感应板时由线圈接收的最大电荷。感应线圈在x轴上接近226度的位置处的对齐将导致每个tpms电池的迥异的和不充分的充电。控制器可被配置为将感应线圈定位到曲线502(即，两充电之间的差异)可被最小化的位置。因此，将车轮定位在曲线502的最小值处将为电池106和126中的每个提供改善的能量传输。例如，在120度和300度处两个车轮之间的差异已达到最小值(504)。

此外，图5引入了描绘最小差异曲线(包含每个tpms电池的荷电状态)的加权偏移的额外曲线506。如果在车辆接近充电站时tpms电池具有不同的荷电状态，则控制器可被配置为补偿该差异。计算的曲线506可遵循如上文所述的式1。第一感应线圈的曲线508的接收的电荷量(c1)乘以连接到第一感应线圈的电池的soc1。第二感应线圈的曲线528的接收的电荷量(c2)乘以连接到第二感应线圈的电池的soc2。控制器可被配置为将感应线圈定向到曲线506(即，两充电之间的加权差异)可被最小化的位置。因此，将车轮定位在曲线506的最小值处将为电池106和126中的每个提供更合适的能量传输。例如，在109度和333度处两个车轮之间的差异已达到加权最小值(点507处)。

现在参照图6，描绘了方法600，控制器凭借该方法执行本公开的实施例。在步骤602中，随着车辆接近充电板，车轮和车辆与充电板对齐。在步骤604中，车辆在充电板上驶过。在步骤606和608中，在充电板上平移期间，控制器可收集与车轮位置有关的感应充电量。在步骤610中，控制器可生成命令以对车辆进行定位，使得每个车轮处的充电量之间的差异减小。在步骤612中，控制器可生成命令以关于当前车轮位置和期望的车轮位置对车辆进行定位。这些命令可在步骤614中被自主地应用、在步骤616中使用音频或视频被人工指示或在步骤618中被显示在车辆人机界面上。在步骤614中，这些命令可被应用到没有驾驶员的车辆(即，无人驾驶自动车辆)，或具有驾驶员但在没有驾驶员交互的情况下使其自动定位的车辆。

现在参照图7，描绘了方法700，控制器凭借该方法执行本公开的实施例。在步骤702中，随着车辆接近充电板，车轮和车辆与充电板对齐。在步骤704中，车辆在充电板上驶过。在步骤706和708中，在充电板上平移期间，控制器可收集包括与车轮位置有关的感应充电量的信息。

在步骤710中，控制器可确定一个装置是否在预定的阈值内。车辆将重复所述处理，直到所述装置中的至少一个在预定的阈值或预定义的目标功率内为止。一旦所述装置中的一个在预定的阈值或预定义的目标功率内，控制器便将继续跨越感应充电板，直到另一装置在预定的范围内为止，如步骤712所示。在步骤714中，如果两个装置均在预定的范围内，则控制器可停止车辆。在步骤716中，控制器可使车轮向前旋转一个增量并重复步骤712。控制器可重复步骤712，直到在步骤718车轮已完成一整圈旋转时为止，随后退出循环。在步骤720中，一旦已退出循环，则控制器可使车轮向后旋转，直到获得最大平均电荷值为止。

现在参照图8，描绘了方法800，控制器凭借该方法执行本公开的实施例。在步骤802中，随着车辆接近充电板，车轮和车辆与充电板对齐。在步骤804中，控制器可从每个tpms装置中检索当前soc数据。在步骤806中，车辆在充电板上驶过。在步骤808和810中，在充电板上平移期间，控制器可收集与车轮位置有关的感应充电量。在步骤812中，在考虑到每个tpms电池的当前soc的同时，控制器可生成命令以对车辆进行定位，使得每个车轮处的充电量之间的差异减小。在步骤814中，控制器可生成命令以关于当前车轮位置和期望的车轮位置对车辆进行定位。这些命令可在步骤816中被自主地应用、在步骤818中使用音频或视频被人工指示或在步骤820中被显示在车辆人机界面上。人机界面是允许在人与机器之间进行交互的任意机构或电子器件。

在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机或者通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于：永久地存储在非可写存储介质(诸如rom装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、cd、ram装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述处理、方法或算法。

说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例可能已经被描述为提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据特定的应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式满足期望的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定的应用。