用于车辆车轮的电子车轮单元的制作方法

这种电子车轮单元用作已知为用于监测机动车辆上的轮胎压力的轮胎压力监测系统的基于车轮的部件。这种轮胎压力监测系统(通常也被称为tpms)允许例如在车辆车轮处发生压力损失的情况下向车辆的驾驶员输出适当的警告。为此目的，待安排在相关车辆车轮上(例如在轮辋上、在阀上或在轮胎上)的每个车轮单元配备有用于检测轮胎压力的装置和用于发送轮胎压力信息的装置。

de102012216576a1披露了一种允许检测车辆车轮的轮胎的轮胎压力、存储轮胎的轮胎信息、以及发送轮胎压力信息和轮胎信息的车轮单元，该车轮单元被设计成在第一操作模式下(如果已经识别出车轮单元被安装在轮胎中)允许存储轮胎信息，并且在第二操作模式下(如果已经识别出车轮单元未被安装在轮胎中)防止轮胎信息的这种存储。

即使所述车轮单元防止了将轮胎信息存储在车轮单元中并且恰恰然后将车轮单元整合到(可能错误的)轮胎中，这种车轮单元也具有例如以下缺点：在相关车辆的正常行驶模式下，存储在车轮单元中的车轮信息不是防篡改的。具体地，例如，以犯罪的方式更改所存储轮胎信息并非是完全不可能的。

本发明的目的是在所存储轮胎信息的完整性或安全性方面改进用于车辆车轮的电子车轮单元。

根据本发明的一方面，指定了一种用于检测车辆车轮的轮胎的轮胎压力、用于存储轮胎的轮胎信息以及用于发送轮胎压力信息和轮胎信息的电子车轮单元。该车轮单元被设计成在第一操作模式下允许更改所存储轮胎信息并且在第二操作模式下防止更改所存储轮胎信息。进一步地，该车轮单元被设计成当满足第一模式改变标准时从第一操作模式改变到第二操作模式，第一模式改变标准的满足至少取决于该车辆车轮的代表该车辆车轮的旋转运动的操作参数。

本方面的基本概念是具体地在更改所存储轮胎信息之后(例如，在汽车修理厂中改变车轮或轮胎之后)允许例如通过驶离车辆而自动改变到第二操作模式，在该第二操作模式下，然后可以不再更改所存储轮胎信息。具体地，然后在正常行驶模式下所存储轮胎信息是防篡改的。

本发明的这个方面的附加优点是，在以上示例中，在更改轮胎信息(例如，第一次存储或更新轮胎信息)之后，汽车修理厂人员不必执行任何特殊处理来使轮胎信息生效或阻止后续进一步更改轮胎信息。这可以代替地通过上述的自动改变到第二操作模式来实现。

然而，在本发明的这个方面的框架内，并不意味着不可能实现从第一操作模式到第二操作模式的改变，例如，可以根据需要通过有效地、优选地无线地输入用于车轮单元的适当的改变或生效命令来实现。即使在更改所存储轮胎信息之后未立即将车辆移动或开走并且仍然立即期望改变到防篡改的第二操作模式，这种可选的改进方案也有利地允许例如改变到第二操作模式。

举例来说，轮胎的轮胎信息可以包含与以下各项有关的数据：轮胎制造商、轮胎类型(例如夏季轮胎或冬季轮胎、对角线或径向设计等)或至少一个轮胎尺寸(例如，轮胎宽度、侧面高度与支承表面宽度的比率、轮胎直径等)。此外，轮胎信息可以包含例如与承载强度指数和/或速度指数有关的数据。换言之，轮胎的轮胎信息优选地包含从由以下各项组成的组中选择的数据：轮胎制造商、轮胎类型、轮胎尺寸、轮胎的承载强度指数和速度指数。

轮胎信息的存储可以例如在装配相关车辆车轮或轮胎时进行，并且具有以下优点：在没有显著的附加复杂性的情况下，不仅轮胎压力信息而且轮胎信息也可用于车轮单元中并且可被发送到车辆的适当接收设备，轮胎信息有利地能够用于例如控制车辆的行驶动力学功能(例如，abs、esp等)、悬挂调节和/或用于控制车轮单元的其他功能(例如，轮胎接触区域确定、胎面深度确定、车轮载荷确定等)。

如已经解释的，通过检查第一模式改变标准来检测车辆的运动，该标准的满足至少取决于车辆车轮的代表相关车辆车轮的旋转运动的操作参数。

在特别简单的实施例中，相关车辆车轮的转速用作这种操作参数，即，第一模式改变标准的满足至少取决于车辆车轮的转速值。

在这种情况下，第一模式改变标准的满足可以例如至少预先假定车辆车轮的转速值高于预定阈值。此阈值可以例如被固定地设定，并且可被设定在例如1.5rpm(每分钟转数)至7rpm的范围内。由于车轮单元可以知悉车辆车轮的直径(例如，基于所存储轮胎信息)，因此代表可用于第一模式改变标准的车辆车轮转速的操作参数还替代地是与车辆车轮的转速相关联的车速，该标准的满足能够例如至少预先假定此可适用的车速值高于预定阈值，该预定阈值可以例如被设定在5km/h至30km/h的范围内。

在最简单的情况下，针对超过阈值的可适用实例，进行监测车辆车轮的相关操作参数，即，例如车辆车轮的旋转角速度和/或等效的车速。

进一步地，关于考虑车辆车轮的旋转运动，例如通过针对第一模式改变标准的满足可替代地或另外地将车辆车轮的旋转加速度考虑在内和/或通过将代表旋转运动的一个或多个操作参数的时间曲线(也就是说，不仅仅是瞬时值)考虑在内，该标准还可以有更复杂的规定。

就代表车辆车轮的旋转运动的操作参数的检测方式而言，这可能涉及例如直接评估由车轮单元测量的加速度(例如，径向加速度)。

此外，第一模式改变标准的满足可以进一步取决于其他参数，特别是可由车轮单元直接检测的那些参数。然而，另外的可能性是在车辆上确定并且然后例如经由无线电连接传达到车轮单元的参数。

在这方面，在一个改进方案中，规定第一模式改变标准的满足进一步取决于所存储轮胎信息的内容。这可以例如防止使不可信或空白的轮胎信息由于车轮单元改变到第二操作模式而生效。

在此处和下文中，术语“空白的”意味着作为轮胎信息提供的轮胎专用数据起初尚未存储，或此类数据已被擦除。

鉴于这种情况，根据一个改进方案，规定第一模式改变标准的满足预先假定轮胎信息不是空白的。

电子车轮单元可以进一步被设计成当满足第二模式改变标准时从第二操作模式改变到第一操作模式，第二模式改变标准的满足至少取决于车辆车轮的代表车辆车轮的旋转运动的操作参数。从阻止更改所存储轮胎信息的第二操作模式中，例如，在车辆的正常行驶模式下，这可能引起根据需要自动改变到第一操作模式，出于此目的而提供的第二模式改变标准的满足至少再次取决于车辆车轮的代表车辆车轮的旋转运动的操作参数。

就这种操作参数的具体选择和其他操作参数的任何联合考虑而言，首先应参考以上已提供的与第一模式改变标准有关的关于代表车辆车轮的旋转运动的这种操作参数(和任何其他的操作参数)的解释。这些解释相应地应用于可以针对第二模式改变标准的满足而考虑在内的(多个)操作参数。

如此，第二模式改变标准的满足可以例如至少取决于车辆车轮的转速值。

与针对第一模式改变标准解释的、其中该标准的满足预先假定车辆车轮的转速值高于预定阈值的实施例不同，根据一个实施例，第二模式改变标准规定该标准的满足至少预先假定转速值低于预定阈值。

就这个阈值的设定(例如，固定设定)而言，再次参考前面已提供的与针对第一模式改变标准而可能提供的阈值有关的解释。也可以为针对第二模式改变标准而可能考虑的阈值提供前面指定的范围，无论是转速(例如，以每分钟转数为单位)的范围还是车速(其经由车辆车轮直径与转速相关联并且因此是等效的)的范围。

在特别优选的实施例中，规定第二模式改变标准的满足进一步预先假定轮胎压力低于预定阈值。

该阈值可以例如被固定地设定，并且例如设定在1巴至1.6巴的范围内，优选地在1.3巴至1.5巴的范围内。

在后一实施例中，例如，在实践中可能出现以下情形：例如，如果在车辆的正常行驶模式下轮胎压力急剧下降(这可以例如通过轮胎压力监测系统向驾驶员发信号)，并且然后驾驶员使车辆减速或使车辆静止，使得不超过相关车辆车轮的转速的相关阈值或车速的阈值，则车轮单元改变到第一操作模式。

在从第二操作模式改变到第一操作模式(这是由满足第二模式改变标准而引起的)的优选实施例中，规定使所存储轮胎信息无效，这意味着尽管轮胎信息仍然被存储，但表明此轮胎信息是无效的相关联信息被记录或存储在车轮单元中(例如，通过设置“标志”)。鉴于以上的急剧压力损失的示例，这是非常有用的，因为根据所存储轮胎信息，瘪气轮胎不再符合轮胎规格。

当改变到第二操作模式时保持所存储轮胎信息具有以下优点：汽车修理厂人员在修理轮胎(或可能仅仅是通常用空气或氮气重新填充轮胎)时不必再次将与轮胎相对应的轮胎信息存储在车轮单元中。相反，可以规定：例如由汽车修理厂人员在轮胎修理或例如在装配在其规格方面完全相同的轮胎之后才再次使所存储轮胎信息生效。也可以使用本发明的上述方面自动地进行后一种生效(如果满足第一模式改变标准的话)。此类生效可以引起例如出于此目的提供的“标志”被设置为使得其指示所存储轮胎数据是有效的。

如果在车轮单元中存在使所存储轮胎信息生效或无效的规定，则优选地规定：从第一操作模式到第二操作模式的任何改变都与生效同义或导致这种生效，而从第二操作模式到第一操作模式的任何改变都为无效或导致无效。然而，在这种情况下，并不意味着从第二操作模式到第一操作模式的改变不会导致所存储轮胎信息被擦除。

在本发明的一个改进方案中，车轮单元进一步被设计成，

-在第一操作模式下以防止更改所存储轮胎信息的第一操作状态进行操作或以允许更改所存储轮胎信息的第二操作状态进行操作，

-当满足第一状态改变标准时，从第一操作状态改变到第二操作状态，并且

-从第二操作状态执行从第一操作模式到第二操作模式的改变，并且执行从第二操作模式到第一操作模式的改变而进入第一操作状态中。

在此改进方案中，相应地规定在第一操作模式下存在两个可区分的子模式(在这种情况下被称为第一操作状态和第二操作状态)，并且对于更改所存储轮胎信息(无论是存储、在较窄的意义上的更改或擦除)，通常在第一操作模式下是不可能的，而是只有车轮单元在第一操作模式期间处于第二操作状态时才有可能。

进一步地，此改进方案优选地指定，如果满足出于此目的而分别提供的状态改变标准(该标准的满足通过车轮单元来测试)，则在这两种操作状态之间进行(自动)改变。

最后，此改进方案还指定第一操作模式中从其改变到第二操作模式的操作状态以及从第二操作模式改变到第一操作模式而进入的操作状态。

在此改进方案中，例如，在实践中可能出现以下情形：如果车辆在轮胎发生急剧压力损失之后被运到例如汽车修理厂并且在拆下电子车轮单元之后处置或修理相关轮胎，则此改进方案可用于确保仅当已将车轮单元整合在新轮胎或被修理的轮胎中时才可以更改所存储轮胎信息(或可替代地或另外地，可以使轮胎信息生效)，车轮单元可以通过检查第一状态改变标准来建立该轮胎信息。如果满足此标准，则从第一操作状态改变到第二操作状态，并且可以更改所存储轮胎信息。

在一个实施例中，规定第一状态改变标准的满足至少取决于车辆车轮的代表车辆车轮的旋转运动的操作参数和/或取决于轮胎压力。

就车辆车轮的代表车辆车轮的旋转运动的操作参数的特定选择而言，应该首先再次参考前面已经提供的关于适合于此目的的操作参数的解释。

具体地，第一状态改变标准的满足可以例如预先假定车辆车轮的转速值低于预定阈值。

可替代地或另外地，可以规定第一状态改变标准的满足预先假定轮胎压力高于预定阈值。

可以规定：针对第一状态改变标准，将转速和轮胎压力的此类阈值设定在对应的范围内，前面已经结合第一模式改变标准和第二模式改变标准的检查描述了这些对应范围。

满足第一状态改变标准的另外的前提可以是例如车轮单元设置有出于此目的而提供的改变命令，例如无线地发送(例如，通过无线电)到车轮单元的命令。例如，如果需要由诸如汽车修理厂人员等用户有意地给出此命令，则这可以降低所存储轮胎信息被无意或错误地更改的风险。

对于这种改变命令的无线传输或适合于此目的的设备，可以例如采用已知的无线电传输方法。如果需要，则改变命令可以是例如通过无线电技术传输到车轮单元的数据信号的一部分，通过该数据信号，还可以对所存储的车轮信息进行期望的更改，所述数据信号因此包含例如更改的轮胎信息数据。

车轮单元可以进一步被设计成当满足第二状态改变标准时从第二操作状态改变到第一操作状态。

第二状态改变标准的满足可以例如预先假定轮胎压力低于预定阈值。关于此阈值的适当设定，参考前面已经提供的关于针对第二模式改变标准和第一状态改变标准考虑的轮胎压力阈值的比例的解释(即，例如大约1.5巴)。

规定第二状态改变标准具体地具有以下优点：其可以实现在更改轮胎信息(在第二操作状态下)并且随后再次将车轮单元从相关轮胎中移除之后不可进行到第二操作模式的改变的情况。相反，在这种情况下，检测到轮胎压力低于阈值将使车轮单元再次从第二操作状态改变到第一操作状态，使得仅在将车轮单元重新整合到(可能不同的)轮胎中之后，车轮单元才可以再次改变到第二操作状态，并且随后(例如，在满足第一模式改变标准之后)改变到第二操作模式。

下文将基于示例性实施例参照附图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出根据一个示例性实施例的配备有电子车轮单元的车辆车轮的侧视图，

图2示出来自图1的电子车轮单元的框图，并且

图3示出用于说明电子车轮单元的不同操作模式和不同操作状态的简图。

图1示出轮胎1，其与轮辋2一起形成机动车辆(未描绘)的车辆车轮3。

在所描绘的示例中，车辆车轮3具有安排在其上、具体地安排在例如充气轮胎1的轮胎支承表面的内侧上的电子车轮单元10(例如，胶合在凹部(tasche)上或例如插入凹部中，或者例如可拆卸地安装在浸胶式支撑件上)。

车轮单元10的主要目的是在相关车辆的操作期间测量轮胎1中的轮胎压力，并且不时地借助于呈无线电信号22形式的电磁信号将可适用的测量结果发送到基于车辆的无线电接收设备(未描绘)，即，安排在相关车辆中的设备。

无线电接收设备对包括在无线电信号22中的数据进行解码，并且例如经由数字总线系统(未描绘)将所述数据转发到车辆的中央控制器(未描绘)。包括在无线电信号22中的数据(在这种情况下，具体地是轮胎压力的测量值)由中央控制器评估并且/或者可进一步用于在车辆的车载电子设备的其他零件中。

所描绘的示例性实施例中的电子车轮单元10的另外的目的是借助于无线电信号22不时地传输关于轮胎接触区域的测量结果，在这种情况下是例如当轮胎1在行驶表面上滚动时轮胎1的轮胎接触表面的长度l(参见图1中的箭头)。

进一步地，无线电信号22可以用于将存储在车轮单元10中的轮胎信息的数据部分地或全部地发送到车辆。这种轮胎专用的数据可以由车辆使用以便例如有利地控制行驶动力学功能(abs、esp等)。可替代地或另外地，可以规定所存储轮胎信息由车轮单元10自身例如结合上述轮胎接触区域的检测或车轮单元10的其他功能(例如，胎面深度确定、车轮载荷确定等)来使用。

鉴于在同一车辆上的多个车辆车轮上配备有这种电子车轮单元10的典型情况，利用对应的无线电信号22发送到车辆的数据最终还包括标识发送车轮单元10的识别码。

例如，当将车辆车轮3或轮胎1装配到相关车辆时，可以将正确的轮胎信息(即，与轮胎1匹配的轮胎信息)存储在为此轮胎1提供的车轮单元10中。

图2更详细地示出电子车轮单元10的设计。

车轮单元10包含用于测量瞬时轮胎压力的压力传感器12和用于测量瞬时加速度(在这种情况下，例如径向加速度)的加速度传感器14。压力传感器12输出代表瞬时轮胎压力的传感器信号“sp”。

由图1中的箭头表示的车辆车轮3的旋转引起加速度传感器14测量在安排车轮单元10的点处存在的径向加速度，并且输出相应的传感器信号“sa”。

由于该加速度由由重力引起的分量和由车轮3的旋转引起的分量构成，因此适当地评估加速度传感器14的传感器信号“sa”(例如，通过提取重力分量)允许确定车轮3的瞬时旋转角位置和瞬时旋转角速度。此外，每当车轮单元10通过车轮3的下圆周区域中形成的轮胎接触表面的该区域时，此轮胎接触表面在由加速度传感器14递送的传感器信号中产生相应的信号特性。

因此，例如当以恒定速度行进时周期性地出现这些信号特性还可以作为用于确定车轮单元10何时通过轮胎接触表面以及借助于进一步的评估传感器信号以简单方式确定车轮3的瞬时旋转角位置(以及因此还有旋转角速度)的基础。

进一步地，例如，也可以使用所谓的冲击传感器或变形传感器或另一种合适的传感器来代替加速度传感器14，以便通过对所述传感器的传感器信号的评估来实现旋转角位置和/或旋转角速度的检测。

在车轮单元10中，如在图2中可见的，代表轮胎压力和加速度的测量值被传达到程控评估设备(在这种情况下是微控制器16)，该程控评估设备将这些测量值作为用于产生数据d的基础，并且将所述数据转发到无线电传输设备20，通过该无线电传输设备来发送包括这些数据d的对应无线电信号22。

微控制器16连接到与微控制器16相关联的存储器设备18，在所描绘的示例性实施例中，该存储器设备存储控制微控制器16的操作的程序和上述轮胎信息。

存储器设备18中的轮胎信息的存储或轮胎信息的后续更新可以例如通过所描绘的还具有用于接收可适用的无线电信号的功能的无线电传输设备20来实现，以便经由此无线电传输设备20和微控制器16将轮胎信息无线地传输到存储器设备18。可替代地，车轮单元10可以配备有例如出于此目的专门提供的无线电接收设备。

如以下更详细地解释的，在所描绘的示例性实施例中，根据本发明的创新涉及与存储在存储器设备18中的轮胎信息的更改有关的车轮单元10或其微控制器16的操作方式。

在这方面，图3示出在所描绘的示例性实施例中提供的车轮单元10的操作状态s0、s1和s2。在所描绘的示例性实施例中，基于微控制器16的程序控制，通过存储在存储器设备18中的软件(控制程序)来实施这些操作状态。

另外，所描绘的示例中的操作状态s0、s1和s2之间的可能的改变由图3中的可适用的箭头t01、t10、t12和t20表示。

在所描绘的示例中，操作状态s0和s1一起形成第一操作模式m1，而操作状态s2与第二操作模式m2同义。

操作状态s0是“无效数据状态”，其中，存储在车轮单元10中的轮胎信息是无效或空白的。轮胎信息的无效性可以例如通过设置适当的“标志”在软件中实施。

举例来说，当在汽车修理厂中提供车轮单元10以整合到车辆车轮3或轮胎1中时，获得操作状态s0。车轮单元10被设计成在操作状态s0下防止更改所存储轮胎信息。

另一方面，在操作状态s1下启用对所存储轮胎信息(例如，将(更新的)轮胎信息传输到车轮单元10)的更改。这种数据传输由图3中的箭头“dw”表示。在操作状态s1下，例如可以存储轮胎信息或可以更新已存储的轮胎信息。

一旦车轮单元10识别出满足第一状态改变标准，就进行从第一操作状态s0到第二操作状态s1的改变t01。在所描绘的示例中，当所检测的轮胎压力高于预定阈值(在这种情况下，例如，1.5巴)并且所检测的车辆车轮3或轮胎1的转速低于预定阈值(在这种情况下，例如，4rpm)时，满足第一状态改变标准，并且接收通过无线电技术传输的改变命令。在这种情况下，例如由汽车修理厂人员(通过合适的技术装备)发送改变命令。与此改变命令分开或在同一无线电信号内，然后可以进行对用于更改所存储轮胎信息的数据的无线电传输dw。

因此，操作状态s1是“写入状态”，其中，启用对所存储轮胎信息的更改。

可选地，可以规定在操作状态s1下还启用使所存储轮胎信息生效，这可例如由汽车修理厂人员引起(例如，再次以使用无线电技术的方式)。

当满足第二状态改变标准时，从操作状态s1改变回到操作状态s0，在所描绘的示例中，当轮胎压力低于预定阈值时，满足该标准。在这种情况下，只有当第一状态改变标准的满足导致再次从操作状态s0改变到操作状态s1时，才可以进一步更改轮胎信息(或如果需要，则可以使其生效)。

从操作状态s1中，当满足第一模式改变标准时，进行到操作状态s2的改变t12，该改变与从第一操作模式m1到第二操作模式m2的改变同义，在所描绘的示例中，如果所存储轮胎信息“不是空白的”并且所检测的车辆车轮3或轮胎1的转速高于预定阈值，则满足此标准。

在所描绘的示例中，选择转速的阈值以使得该阈值标识相关车辆的行驶模式何时开始，并且因此如果轮胎信息“不是空白的”，则触发到操作状态s2的改变。

操作状态s2是“有效数据/阻挡数据状态”，其中，所存储轮胎信息被认为是有效的并且防止更改所存储轮胎信息。因此，在车辆的正常行驶模式下，例如无意地或以犯罪的方式篡改所存储轮胎信息是不可能的。

当满足第二模式改变标准时，进行从操作状态s2或第二操作模式m2到操作状态s0或第一操作模式m1的改变t20，在所描绘的示例中，如果轮胎压力低于预定阈值并且车辆车轮3或轮胎1的转速低于预定阈值，则满足此标准。

在所描绘的示例中，此第二模式改变标准检测例如轮胎1爆胎或以另一种方式急剧地损失轮胎压力的情况，并且使车辆静止。

可选地，改变t20可以规定所存储轮胎信息被擦除并且因此产生“空白的”轮胎信息。

参考标记列表

1轮胎

2轮辋

3车辆车轮

l轮胎接触区域长度

10电子车轮单元

12压力传感器

sp压力传感器的传感器信号

14加速度传感器

sa加速度传感器的传感器信号

16微控制器

18存储器设备

d数据

20无线电传输设备

22无线电信号

m1第一操作模式

m2第二操作模式

s0第一操作模式的第一操作状态

s1第一操作模式的第二操作状态

s2第二操作模式的操作状态

dw数据的传输(轮胎信息的更改)