用于控制车辆的至少一个轮胎上的压力的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于控制车辆的至少一个轮胎上的压力的设备和方法，并且特别涉及一种用于商用车辆的启动轮胎充气/放气的方法。

背景技术：

目前的标准长途商用车辆上没有实现与负载有关的轮胎充气和轮胎放气。考虑到车辆最大行驶速度，轮胎通常充气到推荐的用于运载法定允许负载的压力水平。然而，在相当大一部分的工作时间内，车辆只在部分装载或完全空载的情况下行驶。因此，轮胎经常对于实际负载而言过度充气，导致轮胎胎面的(例如胎面的中间“带”部分上的)过度磨损。然而，可以通过基于实际负载控制轮胎压力，即当负载较低时将轮胎放气到较低的压力水平并且当负载较高时使轮胎充气，来避免胎面的不必要的磨损。最佳压力提供了节省燃料的额外的好处。

此外，由于只是偶尔检查轮胎的压力，并且由于泄漏降低了相继的检查之间的压力，所以轮胎趋向于充气不足——至少如果一段时间未检查压力则轮胎趋向于充气不足。然而，充气不足的轮胎导致轮胎的滚动阻力增大，这导致更多的燃料消耗并且经常导致轮胎外壳的损坏。这是特别重要的，因为轮胎外壳的损坏可以导致轮胎爆炸，从而损害安全性。

用于与负载无关地将轮胎压力维持在最大压力水平的系统是常见的并且被称为自动轮胎充气系统(atis)。此外，中央轮胎充气系统(ctis)可用于越野车辆和农用车辆，以提高越野或田地移动能力或在越野条件下节省燃料。人工轮胎压力选择同样是已知的。

例如，us2007/0068238a1公开了一种轮胎充气系统，用于与连接到作业车辆的农具一起使用以在田地中移动。轮胎充气系统包括对应于位置的土壤条件数据库、机具负载传感器、位置确定器、处理器和轮胎充气控制器，使得处理器可以基于相应的因素确定机具轮胎的适当的充气。us2012/0221196a1公开了另一种主动轮胎控制器装置，该装置可以在城市运行条件下或在高速公路运行条件下操作车辆。一旦确立了高速公路运行条件，就可以命令车载轮胎压力控制器设置相对高的轮胎充气压力，从而优化轮胎以使滚动阻力最小化并由此提高燃料经济性。在城市运行条件下，轮胎充气压力可以恢复到正常值，从而针对用于机动、制动或牵引的车辆动态性能优化充气压力。

这些常规系统在长途商用车辆组合上需要相当大量的空气(例如，高达7000nltr；标准公升或常压下的公升)。然而，压缩机容量受到有限的发动机空间和成本的限制。因此，在轮胎压力达到车辆安全地开始它的路线所需的水平之前，用户经常须等待很长时间(例如5至30分钟)。用于使轮胎充气的这种所需的时间周期对于用户来说通常是不可接受的。此外，具有低压轮胎的车辆进入停泊处以及轮胎压力不足的满载车辆将开始下一行程是不可行的。当轮胎处于低压时，轮胎通常不能承受过大的负载，车辆也不可能安全地继续行驶。轮胎损坏很有可能会发生。

因此，需要一种改进的方式来控制车辆的轮胎的压力，而不对车辆的空气供应系统施加额外的要求。

技术实现要素：

本发明通过根据权利要求1所述的设备、根据权利要求12所述的车辆、根据权利要求13所述的服务器以及根据权利要求14所述的方法来解决上述问题。从属权利要求涉及独立权利要求的主题的特别有利的实现方式。

本发明涉及一种用于基于车辆到目的地的剩余行驶时间(到达目的地的预期时长)和/或车辆在之后的行程中的预期负载来控制车辆的至少一个轮胎上的压力的设备。根据本发明，所述设备包括数据采集模块、数据处理模块和控制模块。数据采集模块配置成能获取指示到目的地的剩余行驶时间和/或车辆在之后的行程中的预期负载的数据。数据处理模块配置成能基于所获取的数据来确定改变所述至少一个轮胎上的压力的时刻。控制模块配置成能发出控制信号，以在所确定的时刻开始改变压力。例如，所述目的地是车辆的计划终点位置，但也可以是任何中间停车点，在所述中间停车点处，车辆的负载改变并且车辆在中间停车点之后继续之后的行程。

这样的设备可以是电子控制单元的配置成能提供所限定的功能的一部分，即，模块可以通过安装的软件来实施，以相应地控制控制单元的硬件。

增大的负载可以与增大的压力相关联，并且如果数据指示在之后的行程中的增大的负载，则根据另外的实施例，控制模块可配置成能控制轮胎的压力，使得压力单调地增大到增大的压力。

数据处理模块还可以访问车辆特定的信息，例如，将轮胎压力从一个水平调整到另一个水平所需的时间(例如用于增大轮胎压力的相应泵的泵送速率)或者在车辆上安装何种轮胎以及轮胎的最佳充气压力是多少。可以通过各种查找表来提供特定的负载与轮胎上的期望的压力的对应关系，所述查找表为每个负载(或负载范围)分配相应的最佳轮胎压力，从而可以从这样的查找表中获得相关联的增大的压力。然而，增大的压力也可以略高于期望的压力，以便避免在车辆满载之后的压力的任何另外的增大，因为减少压力总是比增大压力更容易且更快。例如，如果控制模块将压力设置在期望值之上，则在车辆离开目的地之后，即在之后的行程期间，控制模块可以使压力降低到最佳值。然而，该过程不是强制性的，并且在另外的实施例中，期望的轮胎压力将从稍低的值设置为代表期望值的较高值，由此避免轮胎的任何超压。

根据又一实施例，数据处理模块配置成能根据在目的地的预期停留来确定改变轮胎上的压力的时刻。如果在停留期间发动机仍然可以运行，使得在目的地停留期间也可以执行轮胎压力调整，那么这样可以特别有利。然而，如果在目的地的预期停留期间发动机可能不运行，则应在到达目的地时或在到达目的地之前执行轮胎充气过程。在任何情况下，在离开目的地进行之后的行程之前达到轮胎压力的增大的水平是有利的，并且应尽量减少使用超压轮胎行驶的时间。

此外，如果数据指示在之后的行程中的减少的负载，则根据另外的实施例，控制模块可以配置成能保持轮胎上的压力直到到达目的地并且在出发进行之后的行程时启动将轮胎上的压力减少到车辆在之后的行程中的负载所期望的压力。可选地，如果之后的行程的预期行驶时间低于预定的限度(例如，低于20、30、60或100分钟)，则控制模块也可以在离开目的地之后保持所述至少一个轮胎上的压力。

压力的增大或减少可以由车辆的轮胎充气装置执行，所述轮胎充气装置由控制模块发出的控制信号控制。

根据又一实施例，远程服务器可以通过向车辆发送相应的控制信号和/或数据来接管对各种功能的控制。特别地，数据采集模块在另外的实施例中可以从远程服务器获取数据。此外，车辆可以周期性地向远程服务器提交车辆的实际位置，并且远程服务器可以基于这些数据确定到达目的地的估计时刻和/或到目的地的剩余行驶时间。另外，根据另外的实施例，数据采集模块可以从远程服务器获取所确定的到目的地的剩余行驶时间和/或估计的到达时刻。

远程服务器可以是位于远程位置的车队管理中心，其通过无线连接(例如，gsm、cdma、edge、umts、lte等)与车辆保持联系。因此，根据另外的实施例，所述设备包括无线模块，以与远程服务器通信，并且数据采集模块可以配置成能通过使用无线模块从远程服务器获取数据。

车辆还可以包括位置确定模块，所述位置确定模块配置成能确定以下中的一个或两个以上：车辆的实际位置、实际位置与目的地之间的距离、到目的地的剩余驾驶时间。根据又一实施例，数据采集模块可以从位置确定模块获取实际位置与目的地之间的距离作为数据。数据处理模块还可以配置成能基于实际位置与目的地之间的距离和/或行程的剩余部分中的预期驾驶速度来确定剩余行驶时间。因此，指示到目的地的剩余行驶时间的数据可以包括车辆的实际位置和估计的到达目的地的时刻。

位置确定模块可以是安装在车辆上的导航系统。替代性地，导航系统或至少全球定位模块可以是所述设备的一部分，并且可以周期性地获取位置数据并将这些数据提供给处理模块或将数据存储在数据存储器中。因此，根据另外的实施例，可以从安装在车辆上的数据存储器获取数据。

根据另外的实施例，所述设备包括位置确定模块(例如，全球定位系统，gps)。此外，数据处理模块可以使用车辆速度和/或交通状况来确定实际位置与目的地之间的驾驶时间。该信息可以由导航系统或由远程服务器提供。所述速度可以从车辆的其它传感器(例如速度计或任何类型的旋转传感器)获得或者可以从(以已知周期)周期性确定的实际位置确定。

本发明还涉及一种车辆、特别是商用车辆，所述车辆包括上述设备中的一个。商用车辆还可以包括配置成能确定车辆的实际位置的无线通信装置和/或导航系统。

本发明还涉及一种用于基于车辆到目的地的剩余行驶时间和/或车辆在之后的行程中的预期负载来控制车辆的至少一个轮胎上的压力的方法。所述方法包括以下步骤：获取数据，所述数据指示到目的地的剩余行驶时间和/或指示车辆在之后的行程中的预期负载；基于所获取的数据确定改变所述至少一个轮胎上的压力的时刻；以及发出控制信号，以在所确定的时刻开始改变压力。

该方法也可以用软件或作为计算机程序产品来实施。因此，本发明还涉及一种其上存储有当在计算机或处理器上执行计算机程序时用于执行上述方法的程序代码的计算机程序产品。所述方法可以由如上所述的设备来执行，并且先前描述的所有功能可以作为另外的方法步骤实现并且在硬件或软件模块中实施。

附图说明

下面将仅示例性地并参照附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1描绘了根据本发明的一个实施例的用于控制车辆的轮胎上的压力的设备；

图2描绘了具有耦接到车辆的其它部件的设备的车辆的示意性概览；

图3描绘了根据另外的实施例的在向目的地行驶并耦接到远程服务器时的车辆；

图4描绘了显示轮胎压力沿着从起始位置经过各个目的地的路线变化的时间线；

图5示出了可能的系统架构；以及

图6描绘了根据本发明的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1描绘了用于基于车辆到目的地的剩余行驶时间和/或车辆在之后的行程中的预期负载来控制车辆的轮胎上的压力的设备100。设备100包括数据采集模块110、数据处理模块120和控制模块130。采集模块110配置成能获取数据105，其中，数据105指示到目的地的剩余行驶时间和/或车辆在之后的行程中的预期负载。数据处理模块120配置成能基于所获取的数据来确定改变轮胎上的压力的时刻。控制模块130配置成能发出控制信号135以在所确定的时刻开始改变压力。

轮胎充气调节可以通过轮胎压力充气装置来执行。所述装置可能需要特定时间将压力从第一水平增大到第二水平(与预期负载有关)。例如，如果需要10分钟来达到第二水平，并且如果数据处理模块120获取到达目的地的预期时长例如是20分钟的信息，则控制模块130可以配置成能等待10分钟才开始增大轮胎压力。数据处理模块120或控制模块130也可周期性地将剩余行驶时间与调整轮胎压力所需的时间进行比较，如果两个时间周期一致，则控制模块130可以发出控制信号135。

因此，本发明通过提供一种通常在较低负载行程结束时车辆仍在运动时预先使轮胎充气的设备来解决上述技术问题。在开始充气过程之前，设备100预先获取或确定当前位置与行程的终点位置之间的计划时间周期以及另外的下一行程的预期负载。基于这些信息以及空气供应和轮胎充气系统的气动特性，系统可以计算在到达终点位置之前何时需要开始充气过程。因此，所述系统与任何已安装的硬件兼容。即使对于能力有限的系统，在开始下一行程之前，也可以不浪费时间地实施本发明，因为在确定应开始充气过程的时刻时将考虑到关于能力的信息。另一方面，可以在实际行程结束时或者在下一行程开始时执行放气，从而避免在轮胎压力不足的情况下行驶。

图2描绘了具有四个车轮的车辆50的示意性概览，所述车轮具有相应轮胎40a、40b、40c和40d。车辆50包括设备100、可选的位置确定模块80、可选的数据存储器60和轮胎充气装置70。

位置确定模块80配置成能确定车辆的位置和/或到目的地的剩余行驶时间。相应的数据105被提供给设备100。位置确定模块80还可以以预定周期周期性地确定车辆50的位置，从而基于时间周期，位置确定模块80可以确定车辆50的当前速度。位置确定模块80例如可以是安装在车辆上并且能够输出用于设备100的相应数据105的导航系统。

数据存储器60可以存储例如与之后的行程的负载相关的数据和各种其它数据，例如，轮胎40的特性、轮胎的与给定负载和/或速度相关联的最佳轮胎压力以及所安装的轮胎充气装置70的特性。这些数据105同样提供给设备100。

轮胎充气装置70配置成能控制轮胎40上的充气压力并且由从设备100接收的控制信号135控制以在特定时刻改变轮胎40上的充气压力，所述特定时刻由设备100确定。

利用这样的系统，可以实现以下操作模式。设备100可从位置确定模块80接收指示到目的地的剩余行驶时间的数据105和/或从数据存储器60接收指示车辆在之后的行程中的负载的数据105。设备100向轮胎充气装置70发出控制信号135。当接收到控制信号135时，轮胎充气装置70可以在适当时候控制轮胎40上的充气压力。

控制信号135可以控制一个或两个以上轮胎40。例如，前轮胎上的压力可能不需要调整，因为这些轮胎上的负载在之后的行程期间可能不会改变。因此，控制信号135可以指示仅在一个或两个以上后轮胎40a、40b(或拖车的轮胎)上调节充气压力。此外，可以有一个或两个以上安装在车辆50上的轮胎充气装置70(例如，每个轮胎一个装置)，在这种情况下，控制模块130可以配置成能例如经由安装在车辆50上的数据总线将单独的控制信号135发送到单独的轮胎充气装置70。

图3描绘了到目的地b的行程中的具有设备100的车辆50。在本实施例中，设备100耦接到安装在车辆50上的无线通信装置90。无线通信装置90可以是安装在车辆50上的车队管理装置的一部分并且(永久地或临时地)保持到车队管理服务器200的无线通信链路210(例如gsm连接)。车队管理服务器200是配置成能向一辆或两辆以上车辆提供关于行程和/或负载的相应信息或其它信息以优化车队的运输能力的远程服务器。车队管理服务器200可以安装在远程、非移动位置。

在本实施例中，设备100可以经由无线通信装置90从远程服务器200接收信息。所接收的信息可以补充或替换如图2所示的从可选的位置确定模块80和/或可选的数据存储器60接收的信息。从远程服务器200接收的信息可以包括以下中的一个或两个以上：车辆50与目的地b之间的距离“d”、到达目的地b的估计时刻、到目的地b的剩余驾驶时间、之后的行程中的预期负载、轮胎40的特性、轮胎的与给定的负载和/或速度相关联的最佳轮胎压力、安装的轮胎充气装置70的特性、优化车辆50的运行所需的其它信息。

例如，车辆50可以配置成能经由无线通信链路210将车辆50的位置周期性地发送到远程服务器200。基于此，远程服务器200可以例如通过考虑到车辆50的当前位置与目的地b之间的交通状况确定到目的地b的剩余行驶时间。使用无线通信链路210将所得到的信息(数据105)再次发送到车辆50上的无线通信装置90。无线通信装置90将该信息或相应的数据105转发到设备100。可选地，该数据105可以存储在车辆50上的数据存储器60中(未在图3中示出)，在需要时，设备100可以从所述数据存储器60中检索数据105。

可以为无线通信装置90与设备100之间的通信建立串行通信链路95(例如rs232/usb)。基于从远程服务器200接收的数据105，设备100再次向轮胎充气装置70发出控制信号135，基于此，所述轮胎充气装置70控制轮胎40上的充气压力。

在另外的实施例中，设备100可以同样安装在远程位置(例如，作为服务器、如远程服务器200的一部分)，在这种情况下，由控制模块130发出的控制信号135将被发送到车辆50，例如，使用安装在服务器200上的无线通信单元和无线通信链路210。在接收到该控制信号135之后，无线通信装置90可以直接将该信号135转发到轮胎充气装置70，以立即控制轮胎压力。

图4描绘了显示轮胎压力p沿着车辆50从起点a到第一目的地b并且进一步到第二目的地c和第三目的地d的路线的变化的时间线。

在时刻ta时，车辆50在起始位置a开始第一行程a-b并且在到达时刻tb时到达第一目的地b。在该行程a-b期间，车辆50承载例如比先前的行程中的负载低的中等负载。因此，轮胎压力p在离开位置a时减小，并减小到在第一时刻t1>ta时实现的中等负载所期望的(或最优的)轮胎压力p1。该期望的轮胎压力p1维持到第二时刻t2，在所述第二时刻t2时，轮胎压力p单调地增大到到达时刻tb时达到的增大的水平pi。第二时刻t2由设备100基于到第一目的地b的预期剩余行驶时间和之后的行程b-c中的预期负载来确定。第二时刻t2还与将压力p增大到增大的水平pi所需的时间有关，因此与负载差异(或相应的压力差)和轮胎充气装置70改变充气压力p的能力(例如，安装的压缩机的泵送速率)有关。

在第一目的地b处加载之后，车辆50以具有高负载(高于中等负载)的第二行程b-c继续到第二目的地c。因此，当与第一行程a-b中的与中等负载相关联的第一轮胎压力p1相比时，第二行程b-c中的轮胎压力p应具有第二值p2>p1。根据本发明，轮胎压力p将在第一行程a-b期间(或在其结束时)增大到增大的压力水平pi，所述压力水平pi可超过第二行程b-c中的用于高负载的准确的或期望的第二轮胎压力p2。因此，当离开第一目的地b时，轮胎压力p将降低到期望的第二压力水平p2，这在第三时刻t3>tb处实现。

在从第二目的地c到第三目的地d的第三行程c-d中，车辆50预期具有低负载(低于高负载且低于中等负载)。在这种情况下，设备100可以将第二压力水平p2保持到到达第二目的地c的到达时刻tc。在时刻tc时离开第二目的地c时，可以开始放气并且在第四时刻t4>tc时结束，在第四时刻t4处，获得与第三行程c-d上的低负载相关联的期望的第三压力水平p3。在该第三行程之后，车辆50的预期负载再次增大。因此，根据本发明，在于到达时刻td到达第三目的地d之前，设备100控制轮胎充气装置70，以在第五时刻t5<td时将轮胎压力p再次增大到增大的水平pi。然而，与在第一行程a-b中实施的实施例不同，(在到达时刻td时在第三目的地处达到的)增大的水平pi在此低于离开第三目的地d的第四行程中的期望的压力水平p4。

因此，在离开第三目的地d时，轮胎必须进一步充气以达到期望的压力水平。这可能是必要的，例如，如果未预先准确地知道实际负载，因此可能必需在下一行程开始时正确测量轴的负载时校正压力p。

进行压力调整的努力可能并不总是合理的。例如，如果行程仅非常短，即小于预定的时间周期(例如小于30、60、100或200分钟)，则压力p可能不改变，而是保持在相应的水平。因此，在又一实施例中，如果已知关于下一行程的距离和/或下一行程的预期时长的信息，则系统(例如设备100或远程服务器200)可以判断是否应该执行轮胎的充气(即轮胎的充气是否合理)。在该判断中，系统可以考虑到与将轮胎充气至高压水平所需的能量相比是否可以节省燃料和轮胎胎面。例如，如果第三行程c-d仅非常短(例如小于轮胎充气所需时间的两倍)，则可以保持第二压力p2直到在时刻td到达第三目的地d，而无需致动轮胎充气装置70。

为了简单起见，在图4中，到达时刻和出发时刻被设置为相等，这在实际情况下不会发生。在目的地停留(例如装载车辆)的时间从图4中切除，因为在此期间通常不进行压力调整。

然而，根据另外的实施例，轮胎充气压力开始增大的起点也可以基于在目的地的预期停留来设置。如果在目的地停留期间，车辆50的发动机仍然可以运行，使得在该目的地停留期间也可以执行对轮胎压力水平的调整，则这例如可能是有利的。然而，如果必须关闭发动机，则设备100应该配置成能在到达相应的目的地之前或在到达相应的目的地之时达到增大的轮胎压力水平(可能的幅度为+/-5％或+/-20％)。

图5描绘了相应的产品的可能架构。例如，车队管理服务器200充当远程服务器以管理包括车辆50的各种车辆的车队。远程服务器200例如经由gsm无线连接210(或任何其它移动通信标准，例如umts、lte、edge等)连接到车辆50上的车队管理装置90。车队管理装置90可以经由例如为rs232/usb连接的内部总线连接到设备100。设备100可以是轮胎充气系统ecu(电子控制单元＝ecu)的一部分。轮胎充气系统100然后可以连接到can总线75(控制器区域网络＝can)以将控制信号135发送到车辆50的相应部件以最终控制轮胎40的充气压力。

图6描绘了一种用于基于到车辆50的目的地b的剩余行驶时间和/或车辆50在之后的行程b-c、c-d中的预期负载来控制车辆50的轮胎40上的压力p的方法的一个实施例。所述方法包括获取s110数据105的步骤，其中，数据105指示到目的地b、c的剩余行驶时间和/或车辆50在之后的行程b-c、c-d中的预期负载。所述方法还包括以下步骤：基于所获取的数据105来确定s120改变轮胎40上的压力p的时刻t2、tc的步骤；以及发出s130控制信号135以在确定的时刻t2、tc开始改变压力p的步骤。

所述方法也可以由设备100执行或者作为运行在计算机硬件、例如车辆的电子控制单元(ecu)上的软件来实施。计算机可以是例如包括处理器、用于存储计算机程序的非易失性存储器、用于在非易失性存储器与处理器之间传输数据的数据总线以及另外用于从计算机输入和输出数据的输入/输出接口的任何处理单元。

本发明的实施例提供了以下优点：可以在车辆有效地工作时实现充气，从而不使用无回报的停机时间用于轮胎充气。另外，在物流站点(即目的地)中的码头处省略了不需要的噪音。所述系统还自动地工作，而无需驾驶员协助和影响。

实施例可以容易地在现有系统或整个车队上实施，因为关于各种行程中的负载的信息、关于期望的压力的详细细节和其它相关数据(例如目的地之间的预期行驶时间)可以存在于物流公司的车队管理系统200处。这样的系统包括物流管理部分200，其为车队计划和记录行程、车辆运费、负载等。所需数据可以被发送到选定的车辆50，使得在车辆50处无须进行计算或优化或者仅须进行少量的计算或优化。为此，可以使用无线数据传输210(例如gsm)，并且可以在适当的显示器上通知驾驶员。当这样的系统向轮胎充气系统提供上述输入时，它能够提出充气和/或放气需求。

利用所提出的解决方案，可以以自动的方式充分利用轮胎充气系统的潜力。大多数车队已经使用了这种车队管理系统基础设施，其可以提供所有所需的输入。

本发明的主要方面可以概括如下。基于关于(基于实际位置与计划的终点位置之间的距离)计算出的时间和下一行程的预期负载的信息，商用车辆的轮胎开始充气到更高的压力。自动计算充气起始点，并使用来自车队管理系统或来自云的输入自动执行充气。此外，商用车辆的轮胎可以基于关于计算出的充气起始点和(例如通过gps)计算出的实际行程的剩余部分的信息开始充气到更高的压力值，其中，自动计算充气起始时刻点或gps坐标或距离，并且基于计划的终点位置、实际行程和下一行程中的预期负载自动执行充气。这些输入也来自车队管理系统或来自示例性云。

此外，虽然每个实施例都可以作为单独的示例独立地存在，但是应该注意，在另外的实施例中，限定的特征可以不同地组合，即在一个实施例中描述的特定特征也可以在其它实施例中实现。除非声明特定的组合不是预期的，否则这样的组合被本文的公开所涵盖。

附图标记列表

40轮胎

50车辆

60数据存储器

70轮胎充气装置

80位置确定模块

90无线通信装置

100设备

105获取的数据

110数据采集模块

120数据处理模块

130控制模块

135控制信号

200远程服务器

210无线通信链路

a、b、c目的地

p、p1、p2…轮胎充气压力