自动调节的胎压监测系统及其实现方法与流程

本申请涉及一种车辆的TPMS(tire pressure monitoring system，胎压监测系统)。

背景技术：

TPMS用于实时监控车辆各轮胎气压，并在任意轮胎气压异常时发出报警信号。根据实现原理不同，TPMS分为直接式(direct TPMS，缩写为dTPMS)和间接式(indirect TPMS，缩写为iTPMS)两类。dTPMS是将多个压力传感器分别安装在各个轮胎内部或外部，每个压力传感器用于测量并上报一个轮胎的气压，各轮胎气压被接收器获取并判断是否有轮胎气压发生异常。iTPMS并不使用压力传感器直接测量各轮胎气压，而是使用其他信号推断轮胎气压。例如，iTPMS采用转速传感器检测各车轮转速，如果某一车轮转速显著区别于其他车轮，则推断该车轮的胎压异常。

现有的TPMS具有如下缺点：

其一，报警阀值范围通常设置得较宽，导致车辆胎压可在较大范围内变动，影响行车安全。假设胎压正常值为2.5bar，报警阀值范围通常设为小于1.8bar或大于3.2bar，则胎压在1.8bar至3.2bar之间都不会引发报警，而同一车辆上不同轮胎的胎压如果差异较大仍存在安全隐患。

其二，TPMS仅发出报警信号，而并不进行任何调节动作以确保行车安全。驾驶人员只能在收到TPMS的报警后人工调整异常的轮胎气压使其恢复正常。如果驾驶人员忽视TPMS的报警而继续行驶，则存在较大的安全风险。

请参阅图1a，车辆的前轮轴(或后轮轴)连接着两个前轮(或后轮)并控制它们的转动。当同轴的两个轮胎气压保持一致时，车身保持水平。请参阅图1b，当同轴的两个轮胎气压不一致时，车身不再保持水平而是在胎压较低的轮胎位置向下倾斜，图1b采用了较为夸张的画法。此时，即便车辆的转向系统保持前进方向而不进行任何转向，车辆的实际行驶方向也会偏向胎压较低的轮胎方向。此外，胎压较低的轮胎的转速会更快，这加速了胎压较低的轮胎磨损，并可能影响行车安全。

技术实现要素：

本申请所要解决的技术问题是提供一种TPMS，可以在同轴的轮胎气压不一致时自动调节车辆的转向系统，以使车辆的行驶方向不会由于胎压异常而发生偏离。

为解决上述技术问题，本申请自动调节的胎压监测系统包括：

——多个压力传感器，用于测量车辆各轮胎的气压并上传给控制器；

——多个转速传感器，用于测量车辆各轮胎的转速并上传给控制器；

——控制器，接收各轮胎气压、各轮胎转速、车速，计算出需要纠正的角度，并控制车辆的转向系统进行角度纠正。

本申请自动调节的胎压监测系统的实现方法包括如下步骤：

第1步，控制器接收各轮胎气压、各轮胎转速、车速；

第2步，当同轴的轮胎气压差值大于阈值时，控制器根据各轮胎气压、各轮胎转速、车速，得到需要纠正的角度；

第3步，控制器控制车辆的转向系统进行角度纠正。

本申请自动调节的胎压监测系统及其实现方法可在同轴轮胎压力异常时，由转向系统进行自动纠正，使车辆在行驶过程中保持在预定的轨道，保证行车安全。

附图说明

图1a是车辆的同轴轮胎气压保持一致的示意图；

图1b是车辆的同轴轮胎气压不一致的示意图；

图2是本申请自动调节的胎压监测系统的结构示意图；

图3是本申请自动调节的胎压监测系统的一个实施例的结构示意图；

图4是本申请自动调节的胎压监测系统的实现方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图2，本申请自动调节的胎压监测系统包括：

——多个压力传感器，用于测量车辆各轮胎的气压并上传给控制器。这些压力传感器可以安装在车辆各轮胎的内部或外部。这些压力传感器测量的胎压信号可以通过无线方式传递给控制器，例如为射频通信，此时控制器还具有无线通讯组件。这些压力传感器测量的胎压信号也可以通过有线线束传递给控制器，例如为车辆总线。

——多个转速传感器，用于测量车辆各轮胎的转速并上传给控制器。这些转速传感器测量的转速信号可以通过有线线束或无线方式传递给控制器，通常为车辆总线。

车辆普遍配备有ABS(Anti-lock Braking System，防抱死制动系统)，ABS具有测量各车轮转速的传感器。本申请的TPMS可以通过车辆总线获取ABS转速传感器信号，而无需设置单独的转速传感器。或者，本申请的TPMS可以单独设置转速传感器。

——控制器，接收各轮胎气压、各轮胎转速、车速，得到需要纠正的角度，并控制车辆的转向系统进行角度纠正。控制器例如是车辆的ECU(电子控制单元)，或者是单独的MCU(微控制器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)等。控制器采集车速信号是用于与各轮胎转速信号进行相互验证。

车辆预先经过大量实验，以获取在同轴轮胎的不同气压差、不同车轮转速、不同车速的情况下，车辆的行驶方向由于胎压异常而发生偏离的角度。该偏离角度就作为需要纠正的角度，形成一个预存的数据表。控制器根据该数据表查询得到需要纠正的角度。或者，由实验得到同轴轮胎的气压差、车轮转速、车速与车辆的行驶方向偏离角度之间的函数关系。控制器根据该函数关系计算需要纠正的角度。不同车型的各项参数不同，因而该数据表或函数关系需要根据车型进行单独标定。

控制器控制车辆的转向系统朝着该偏离角度的相反方向进行与该偏离角度相同大小的角度纠正。例如，在同轴轮胎的某个气压差、某个车轮转速、某个车速的情况下已由实验得知车辆的行驶方向会向胎压较小的车轮方向偏离0.5度/分钟，则控制器使车辆的转向系统背离胎压较小的车轮方向进行0.5度/分钟的角度纠正。

请参阅图3，这是本申请自动调节的胎压监测系统应用于四轮车辆的一个实施例。其中，在每个轮胎安装压力传感器以测量各轮胎气压，压力传感器以射频方式上传测量数据(虚线所示)。该四轮车辆具有ABS，该ABS已具有测量各轮胎转速的四个转速传感器，转速传感器通过车辆总线上传测量数据(实线所示)。一个控制器通过射频通讯组件接收各压力传感器的测量数据，还通过车辆总线获取各转速传感器的测量数据和车速数据。该控制器根据这些数据，查询预存的实验数据或根据预存的函数计算得到需纠正的角度。该控制器再控制车辆的转向系统进行角度纠正。

请参阅图4，本申请自动调节的胎压监测系统的实现方法包括如下步骤：

第1步，控制器接收各轮胎气压、转速传感器测量的各轮胎转速、车速。各轮胎气压例如来自于安装在各轮胎内部或外部的压力传感器，可通过有线或无线方式传递给控制器。各轮胎转速例如来自于单独设置、或ABS中的转速传感器，通常以车辆总线传递。车速例如来自于车辆已有的车速传感器、ECU等，通常以车辆总线传递。

第2步，控制器将同轴的多个轮胎的气压最大值减去气压最小值，得到同轴轮胎气压差。当同轴的轮胎气压差值大于阈值时，控制器根据各轮胎气压、各轮胎转速、车速，得到需要纠正的角度。

车辆预先经过大量实验，以获取在同轴轮胎的不同气压差、不同车轮转速、不同车速的情况下，车辆的行驶方向由于胎压异常而发生偏离的角度。当同轴轮胎的气压差较小时，车辆的行驶方向不会发生偏离。当同轴轮胎的气压差较大时，车辆的行驶方向才会发生偏离。由实验可得到车辆的行驶方向刚开始发生偏离时同轴轮胎的气压差，作为阈值。不同车型的各项参数不同，因而该阀值需要根据车型进行单独标定。

第3步，控制器控制车辆的转向系统朝着该偏离角度的相反方向进行与该偏离角度相同大小的角度纠正。

所述方法第1步中，控制器还以车速判断各轮胎转速是否正确。如果所有轮胎转速均符合车速，则控制器判定各轮胎转速信号正确。如果任意轮胎转速明显与车速不符,则控制器判定该轮胎转速信号有误，可忽略该错误信号，同时发出报警信号。

所述方法第2步中，当同轴的轮胎气压差值大于阈值时，控制器还发出报警信号。

现有的车辆当同轴轮胎气压差ΔP超过阈值(具体需根据不同车型进行标定)时，车辆在行驶过程中会偏离预定的轨迹，偏向气压较小的轮胎方向，此时需要驾驶人员进行调节。本申请可在监测到同轴轮胎压力异常时，计算出需要补偿的角度传输给转向系统，由转向系统进行自动纠正，使车辆在行驶过程中保持在预定的轨道，保证行车安全。

本申请自动调节的胎压监测系统及其实现方法具有如下优点：

其一，可对同轴轮胎气压不平衡进行报警。

其二，可在同轴轮胎气压不平衡时，自动调节转向系统以避免车辆偏离预定行驶方向，这可以降低轮胎磨损，便于驾驶人员尽快到就近维修点进行维修保养。

其三，压力传感器、转速传感器、车速信号相互校验，避免传感器故障而发生误报警。

其四，可用于车辆无人驾驶情况下的方向纠正。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。