组合直接tpms和轮胎谐振分析的轮胎特征的提取的制作方法

组合直接tpms和轮胎谐振分析的轮胎特征的提取的制作方法
【专利摘要】公开了组合直接TPMS和轮胎谐振分析的轮胎特征的提取。实施例涉及用于组合直接轮胎压力监控系统（TPMS）和间接轮胎压力监控系统（TPMS）中的轮胎谐振分析以用于提取轮胎特征，以表征其它轮胎参数的轮胎表征系统和方法。在实施例中，利用耦接到可以包括用以使用谐振频率分析（RFA）技术来处理所感测的信号的电路和/或控制器的电子控制单元（ECU）的防锁止制动系统（ABS）所感测的信号的iTPMS和方法可以与来自直接TPMS系统的直接轮胎压力传感器测量组合。因为直接TPMS系统传迪轮胎特征（例如轮胎压力）的精确值，影响谐振效果的未知参数之一可以被去除。结果，检测到的谐振可以被用于在不知道直接TPMS系统所传递的轮胎特征的精确值的情况下表征将不可得到的另外的轮胎参数。
【专利说明】组合直接TPMS和轮胎谐振分析的轮胎特征的提取

【技术领域】
[0001]实施例一般涉及直接轮胎压力监控和间接轮胎压力监控，并且更具特别地，涉及组合直接轮胎压力监控与轮胎谐振分析，以用于提取轮胎特征以表征其它轮胎参数。

【背景技术】
[0002]存在两种用以监控车辆轮胎中的压力的一般方法:直接和间接。直接轮胎压力监控系统典型地包括:车轮模块，具有安装在轮胎中或安装到轮胎以直接测量轮胎的压力并且将测量数据无线地传输到车辆的一个或更多个传感器和电子器件。
[0003]间接TPMS —般地利用来自其它车辆传感器和/或系统的信息，以间接地估计轮胎的压力，而没有直接TPMS传感器或电子器件定位于轮胎中。间接TPMS是有吸引力的，因为其可以比直接TPMS更加成本上有效率。一种常规的间接TPMS使用来自防锁止制动系统(ABS)的车轮速度信号。对于具有四个轮胎的典型乘用车辆而言，间接TPMS比较四个车轮速度信号，以确定车轮是否因为压力的损失和有关的减少的直径而正旋转得更快。这些间接系统中的一些的一个缺陷是:因为对各值进行比较，所以系统不能检测是否所有车轮都已随着时间损失压力。
[0004]用于克服该缺陷的一种方法是利用来自ABS的感测数据信号中的单个谐振频率的分析的谐振频率方法(RFM)。美国专利N0.8，207，839和8，347，704描述了不同种类的感测数据信号的时间序列的RFM分析，包括自回归分析、快速傅立叶分析、贝叶斯分析或基于线性估计模型的分析。虽然这些专利教导了不同种类的分析，但这些已知RFM方法中的每一种的目的在于减少车载处理器中所要求的计算能力的量以作出对于标识可以从其间接地估计轮胎压力的单个谐振频率所必需的计算。虽然RFM分析可以表示在常规间接TPMS上的改进，但结果的精度可能被ABS感测数据信号的低分辨率以及可能影响恰好超出单独轮胎中的轮胎压力的谐振频率的其它因素所影响。
[0005]因此，在另一种方法中，还可以利用例如美国专利申请N0.13/919,620 (通过对其整体引用而将该申请合并于此)中所描述的包括标识车轮速度信号中的至少两个轮胎振动模式的谱分析并且隔离作用于所述至少两个轮胎振动模式的至少一个特征的多维谐振频率分析(MRFA)。在MRFA方法中，可以被提取的轮胎参数的数量取决于可以在车轮速度信号的谱中所标识的不同谐振模式的数量以及取决于它们的相应的对不同参数的依赖性的显著差异。
[0006]此外，典型的直接TPMS和间接TPMS并不彼此进行接口连接。因此，存在对于组合的直接轮胎压力监控和轮胎谐振分析的需要以用于提取轮胎特征，以便表征其它轮胎参数。


【发明内容】

[0007]在实施例中，一种轮胎表征系统,包括:传感器，被配置为提供车轮速度信号；直接轮胎压力监控系统(TPMS)，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为提供轮胎的特征的直接测量；以及表征引擎，被配置为处理所述车轮速度信号以标识至少一个轮胎振动模式，并且使用所标识的至少一个轮胎振动模式和所述直接测量以估计轮胎的表征参数。
[0008]在实施例中，一种表征车辆轮胎的至少一个参数的方法，所述方法包括:获得表示轮胎的车轮速度的数据；分析所述数据；从至少一个传感器获得与未知参数对应的直接测量；将所述直接测量合并到所分析的数据中，以去除所述未知参数；以及表征所述车辆轮胎的一个或更多个附加参数。
[0009]在实施例中，一种轮胎表征系统，包括:至少一个传感器，被配置为至少提供轮胎的特征的直接测量；车轮速度传感器，被配置为提供车轮速度信号；以及电子控制单元(ECU)，耦接到所述车轮速度传感器，并且被配置为处理所感测的车轮速度信号，以标识至少一个轮胎振动模式，并且处理所述直接测量和所标识的至少一个轮胎振动模式，以便估计轮胎的表征参数。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]考虑下面的与随附附图相关的本发明各个实施例的详细描述，可以更完整地理解本发明，在附图中:
图1A是根据实施例的轮胎表征系统的框图。
[0011]图1B是根据实施例的轮胎表征系统的框图。
[0012]图2是根据实施例的车轮传感器系统和轮胎的示意图。
[0013]图3是根据实施例的间接轮胎压力监控系统(TPMS)的框图。
[0014]图4是根据实施例的间接轮胎压力监控系统(TPMS)的框图。
[0015]图5是根据实施例的车轮速度信号谱分析的图形表示。
[0016]图6是根据实施例的方法的流程图。
[0017]虽然本发明可被修改为各种修改和替换形式，但已经在附图中以示例方式示出本发明的特定实施例并且将详细描述特定实施例。然而，应当理解意图不将本发明限制于所描述的特定实施例。相反，意图覆盖落在如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。

【具体实施方式】
[0018]实施例涉及轮胎表征系统和方法，所述系统和方法用于组合直接轮胎压力监控系统(TPMS)和间接轮胎压力监控系统(TPMS)中的轮胎谐振分析以用于提取轮胎特征，以表征其它轮胎参数。在实施例中，利用被耦接到可以包括用以使用谐振频率分析(RFA)技术来处理所感测的信号的电路和/或控制器的电子控制单元(ECU)的防锁止制动系统(ABS)所感测的信号的TPMS和方法可以与来自直接TPMS系统的直接轮胎压力传感器测量组合。因为直接TPMS系统传递轮胎特征(例如轮胎压力)的精确值，所以影响谐振效果的未知参数之一可以被去除。结果，所检测到的谐振可以被用于表征在不知道直接TPMS系统所传递的轮胎特征的精确值的情况下将不会得到的另外的轮胎参数。在实施例中，将来自直接TPMS系统的一个或更多个直接测量添加到描述RFA技术所生成的谐振特征的改变的方程系统中可以去除RFA技术中的一个或更多个未知变量。在实施例中，可以合并来自直接TPMS系统的附加直接测量。在合并附加的直接测量的情况下，可以去除附加的未知变量，并且可以从RFA技术中的方程系统表征附加的轮胎参数。
[0019]在实施例中，直接TPMS提供高质量或高精确的压力测量值。与其中谐振对于压力的依赖性必须是已知的间接TPMS系统对照，直接压力测量值可以被用于消除对谐振参数的压力依赖性。因此可以针对谐振对另外的参数的依赖性来分析谐振。在实施例中，可以针对轮胎材料(其影响轮胎与驾驶表面之间的摩擦)的温度来分析谐振。确定轮胎材料的温度是有价值的，并且归因于在传感器必需要求与轮胎材料紧密接触的情况下的机械组装挑战而经常不可直接测量。
[0020]在实施例中，在来自直接TPMS系统的传感器还提供在与轮胎材料紧密接触下所测量的温度的情况下，直接温度测量值可以被应用于消除对另外的参数(谐振特征中的另外的影响参数)的温度依赖性。例如，通过在使用直接TPMS系统所精确地并且直接地测量的一个或更多个参数之后分析用于附加的参数依赖性的谐振，轮胎所引起的所标识的谐振效果可以被用于提取关于轮胎的状态的附加信息。在一些实施例中，可以提取与轮胎的材料的状态有关的信息。在实施例中，可以确定材料年龄的状态的估计。在另外的实施例中，可以确定轮胎外形的厚度的估计。在实施例中，因为谐振行为对于示例性材料年龄的状态或轮胎外形厚度的依赖性可能相对小，所以评估时间可能长。因此，在实施例中，可得到的参数典型地是缓慢改变的参数。
[0021]在实施例中，在直接传感器所提供的温度并不是真实的轮胎材料温度的情况下，可以计算从所测量的温度到材料温度的校正因数，而不是评估另外的轮胎参数。
[0022]参照图1A，描绘根据实施例的利用RFA的轮胎表征系统10的实施例的框图。根据实施例，系统10包括表征引擎12、直接TPMS 14和间接TPMS 16。在实施例中，表征引擎12与直接TPMS 14和间接TPMS 16进行接口连接。这样的接口(诸如有线的或无线的连接)可以被提供在直接TPMS 14与间接TPMS 16之间，从而可操作地耦接直接TPMS 14和间接TPMS 16。
[0023]表征引擎12在实施例中一般包括处理器和存储器。表征引擎处理器可以是接受数字数据作为输入、并被配置为根据指令或算法来处理输入并且提供结果作为输出的任何可编程器件。在实施例中，表征引擎处理器可以是被配置为执行计算机程序的指令的中央处理单元(CPU)。在其它实施例中，表征引擎处理器可以是数字信号处理器(DSP)。处理器因此被配置为执行基本的算术、逻辑以及输入/输出操作。
[0024]表征引擎存储器可以包括易失性或非易失性存储器，易失性或非易失性存储器被可操作地耦接到表征引擎处理器，以不仅提供空间以执行指令或算法，而且还提供空间以存储指令本身。在实施例中，例如，易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。在实施例中，例如，非易失性存储器可以包括只读存储器、闪速存储器、铁电RAM、硬盘、软盘、磁带或光盘存储。前述绝不是限制地列出可以被使用的存储器的类型，因为这些实施例仅是以示例的方式给出的，并且不意图限制权利要求的范围。
[0025]在实施例中，直接TPMS 14可以包括传感器18。传感器18可以是被配置为测量轮胎参数的值的任意一个或更多个传感器。例如，传感器18可以包括被配置为测量轮胎的压力的轮胎压力传感器。在实施例中，直接TPMS 14可以包括附加的或其它的传感器，诸如一个或更多个温度传感器或一个或更多个振动传感器。传感器18可以在轮胎的内部或外部，并且可以被安装在轮胎中或安装在轮胎上、粘附到轮胎、嵌入在轮胎中或另外地耦接到轮胎。在其它实施例中，可以接近地安装传感器18而不是安装在轮胎中或安装在轮胎上，诸如在轮缘、车轮、轮轴、车辆主体或其它合适的部位上。
[0026]间接TPMS系统16确是或可以在实施例中包括例如用于耦接到可以包括用以使用谐振频率分析(RFA)技术来处理所感测的信号的电路和/或控制器的电子控制单元(ECU)的防锁止制动系统(ABS)的车轮速度信号。车轮速度传感器信号可以例如由靠近车轮轴安装并且感测车轮轴的旋转所引起的磁场变化的磁传感器生成。在一些实施例中，传感器而不是间接TPMS系统可以被配置为提供(多个)所感测的信号。在一些实施例中，来自其它所感测的信号或所存储的用于非轮胎变量和参数的数据设置的附加信息可以被合并到RFA中。在实施例中，RFA使用如从可以反映不同振动模式和不同对应谐振频率的在谱中的不同点上的所感测的ABS信号所确定的轮胎振动的谱分析。在其它实施例中，RFA方法可以寻找单个谐振频率。在一些实施例中，针对用于由ECU进行分析的所感测ABS信号到ECU的增强的传输协议可以造成针对RFA技术的增加的信噪比(SNR)，由此使得能够标识可能另外地落在常规噪声阈值之下的潜在谐振频率。
[0027]在各个实施例中，所感测的数据信号可以包括来自ABS的更高分辨率数据。不同的振动模式可以包括径向振动、成角度振动和其它类型的轮胎、车轮或传动列(drivetrain)振动以及这些振动的更高次谐波，并且可以针对除了轮胎压力之外还与轮胎关联的多个物理变量的RFA而被优化。除了其它方面以外，可能影响不同谐振频率模式的这样的附加轮胎变量的示例还包括轮胎速度、温度、厚度、大小、外形、磨损、年龄和材料。其它非轮胎有关的变量也可以被利用在RFA中，并且除了其它方面以外，还可以包括:环境条件；与加速度、转向和制动操纵有关的车辆驾驶数据；以及车辆条件参数，包括重量、设备选项和特征设置(诸如悬吊模式或牵弓丨控制)。
[0028]一般地，车轮速度与来自ABS的所感测的信号的一阶频率对应，其中车轮速度对应于各脉冲之间的持续时间。在一个实施例中，存在大约每一旋转48个脉冲,这提供良好的粒度。然后可以分析这些特征中的改变以确定是否有任何改变指示轮胎的压力上的改变。
[0029]例如，间接TPMS可以检测轮胎的谐振频率上的改变。谐振频率的减小可以指示轮胎中的更低的轮胎压力。然后可以以若干方式将信息从间接TPMS传输到与TPMS或车辆ECU关联的其它电路。在一个实施例中，所感测的信号和可选的非轮胎变量和参数被传输到电子控制单元(ECU)并且被电子控制单元分析。在另一个实施例中，其它种类的所感测的信号和可选的非轮胎变量和参数可以被传送到ECU或其它车辆微处理器或控制器系统，以用于RFA技术中的利用。任意的这些信号、变量或参数以及每个轮胎的谐振频率可以被传送到其它车辆微处理器或控制器系统，以用于在其它操作中由车辆利用和/或针对车辆操作者的显示。
[0030]在单个组件中或利用通过彼此协调的不同组件所执行的RFA的各个部分，被编程或被配置为执行在此所描述的RFA的很多种电路、控制器和微处理器组件可以执行ECU、车辆微处理器和/或其它控制器电路所执行的RFA。可以基于包括使用数字信号处理器(DSP)的数字数据和数字技术、模拟数据和模拟技术或其任何组合来执行RFA。在各个实施例中，用于执行RFA的系统和方法可以基于各种分析技术来完成RFA，除了其它方面以外，所述各种分析技术可以单独或组合地还包括DSP分析、自回归分析、离散傅里叶变换、小波变换、加博尔变换、快速傅立叶分析、数字或模拟滤波器组、贝叶斯分析、Q因数分析、谐波分析和/或基于线性估计模型的分析。
[0031]参照图2，描绘根据实施例的利用RFA的间接TPMS车轮传感器系统100的实施例的示意图。车轮I1被示出为具有轮胎112和ABS系统120。在实施例中，ABS系统120和车轮110的特定相对位置仅是示例性的，并且可以变化。此外，该图和其它各图中的组件在此并非一定按比例绘制。因为车轮110是复杂结构，因此将存在响应于在运动期间出现的复杂振动的多种谐振。实施例利用这些多种谐振以定位并且隔离不同谐振模式(例如径向振动r和成角度振动ω)的谐振峰值。因此，轮胎112可以被建模为机械谐振器的复杂布置，^^和^用于成角度的振动以及δ ^和叫用于径向振动。在一些实施例中，轮胎112的振动可以被建模为机械谐振器的二维模型，而在其它实施例中，轮胎112可以建模为机械谐振器的三维模型。
[0032]在一些实施例中，可以针对ABS系统120内的多维谐振频率分析诸如安装在轮胎112中或安装在轮胎112上、附接到轮胎112、嵌入在或轮胎112中或者另外地耦接到轮胎112的一个或更多个传感器114从轮胎112的振动感测到的信息。在其它实施例中，一个或更多个传感器114可以被接近地安装而不是安装在轮胎112中或安装在轮胎112上，诸如安装在轮缘、车轮、轮轴、车辆主体或其它合适的部位上，虽然如此定位的传感器可能不能感测到实际的轮胎特征(诸如材料温度)。在一些实施例中，数字化信息可以调制到由例如编码器齿轮122所生成的常规ABS车轮速度时钟信号上，以用于传输到电子控制单元(EUC)并且由电子控制单元分析。根据实施例，关于可以包括车轮旋转的高次谐波的所感测的信号的多维谐振的附加信息可以提供给ECU，其可以然后在减少告警潜伏期的同时被利用，由此提供使提供具有故障报警的早期告警平衡的更鲁棒的系统。在其它实施例中，一个或一系列传感器而不是间接TPMS系统的组件可以被配置为提供(多个)所感测的信号。
[0033]参照图3，描绘根据实施例的间接TPMS车轮传感器系统200的框图。在实施例中，系统200作为或包括ABS系统220，ABS系统220包括速度传感器222。例如，系统200在一个实施例中可以包括具有附加电路和/或算法的ABS系统220，以便处理间接TPMS数据，或者系统200可以包括在ABS系统220外部的附加电路、算法和/或其它感测和控制组件240，以执行间接TPMS数据的处理。例如，一个或更多个传感器114可以包括组件240，或这些传感器114可以被看作间接TPMS 200的一部分，具有或没有作为组件240的一部分的附加传感器。在一个实施例中，附加电路和/或算法可以是ECU 230或信号处理系统的一部分，尽管并非在所有实施例中都需要它们。各种附加数据感测和控制系统组件240也可以被提供在实施例中，并且可以包括加速度计传感器和/或系统、惯性传感器或传感器簇、周围环境传感器和/或系统以及车辆控制系统中的一个或更多个，其中的每一个可以包括本领域中已知的各种传感器和控制布置，以提供全局车辆参数数据(诸如用于车辆的所感测的数据、操作数据和/或控制参数中的一个或更多个)。在另一个实施例中，表征引擎22可以被合并到车轮传感器系统200以及例如E⑶230的一个或更多个组件中。
[0034]参照图4，描绘根据一个实施例的ABS传感器电路300的框图。电路300包括通过模拟一数字(ADC)转换器306耦接的模拟部分302和数字部分304。模拟部分302包括一个或更多个霍尔探针308或其它磁场传感器、偏移补偿电路310以及增益电路312。数字部分304包括最大值/最小值检测电路314、跨零检测电路316、可选频率分析电路318、可选谐波分析电路320以及脉冲成形电路322。在实施例中，可选频率分析电路318和谐波分析电路320形成间接TPMS 324的一部分。如果不使用可选分析或接口选项，则电路300表示标准ABS系统的一个可能的实施例。系统300的描绘仅是示例性的，并且在其它实施例中可以实现更多或更少的电路、传感器和其它组件。此外，图4的框图可以被看作功能性的，以使得被描绘为不同的一些块事实上在实际实现中可以被组合。附加地，被描绘为其它块的一部分的块在其它实施例中可以是不同的，或是其它块的一部分，无论是否被具体地描绘。
[0035]在一个实施例中，来自间接TPMS 200的信息以数字帧协议格式而被表示，并且通过将脉冲长度与帧的有关比特的状态进行适配而被调制到初始ABS时钟信号上。因此，在TPMS信息处于脉冲序列的脉冲持续时间中的同时，ABS车轮速度信号由上升沿表示。2013年 I 月 28 日提交的题为“A SIGNAL GENERATOR, A DECODER, A METHOD FOR GENERATING ATRANSMIT SIGNAL AND METHODS FOR DETERMINING SPEED DATA” 的共有和共同未决美国申请N0.13/751，335公开了关于在传感器与ECU或其它控制或处理系统之间传送数据的附加信息，并且通过对其整体进行引用而将申请合并到此。如在该申请中所公开的那样，信号生成器包括信号提供器和信号处理单元。信号提供器被配置为提供指示在不同时间间隔内出现的被重复检测到的事件的传感器信号。信号处理单元被配置为基于传感器信号来生成传输信号。传输信号包括表示事件的临时出现的事件信息以及表示附加数据的附加信息。事件信息包括与检测到的事件关联的脉冲或信号边沿，其中，脉冲或信号边沿根据检测到的事件的不同时间间隔而在传输信号内是被临时分离的，从而不同时间间隔中的每个时间间隔包括与检测到的事件关联的一个脉冲或一个信号边沿。此外，附加数据包括至少一个帧，该至少一个帧包括预限定数量的附加数据比特。所述至少一个帧的附加数据比特的信息分布在不同时间间隔中的至少两个时间间隔上。
[0036]在一个实施例中，来自间接TPMS 200的信息被以模拟形式表不，并且被作为模拟信息传输。从旋转磁极轮或磁齿轮得到的磁场由速度传感器测量，并且被转换为合适的协议并且被提供给ECU作为具有速度数据部分和增强的谐振数据部分的输出信号。2013年5月 28 日提交的题为“WHEEL SPEED SENSOR AND INTERFACE SYSTEMS AND METHODS”的共有和共同未决的美国专利申请13/903，088公开了关于在传感器与ECU或其它控制或处理系统之间传送数据的附加信息，并且通过对其整体进行引用而被合并于此。速度传感器在此被配置为响应于速度和谐振特征而检测磁场。速度传感器还被配置为生成具有速度数据和传感器输出信号所接收的增强谐振数据的传感器输出信号。在速度传感器中所测量并且作为模拟值而传递的速度信号也可以被用作对于在经典ABS协议的速度脉冲中所编码的速度信息的冗余信息。可以通过以下来生成具有速度数据和增强的谐振数据的传感器输出信号:选择第一电流电平和第二电流电平，响应于受轮胎振动影响的旋转而生成磁场，从磁场生成场传感器输出，并且根据所选择的第一电流电平和第二电流电平而从场传感器输出生成传感器输出信号，其中，传感器输出信号包括速度数据和增强的谐振数据。在间接TPMS中所使用的测量系统可以包括:磁场传感器，被配置为测量磁场并且生成场传感器输出；求和组件，被配置为将偏移与场传感器输出组合，以提供修改的传感器输出；以及电流调制组件，被配置为从修改的传感器输出生成传感器输出信号，所述传感器输出信号具有速度数据和增强的谐振数据。
[0037]在另一实施例中，可以在间接TPMS 200与E⑶230之间提供分离的通信源(诸如有线的或无线的连接)。例如，可以使用传感器222和/或系统200的其它传感器对于ECU230之间的双布线或三布线连接，这可以随着模拟传感器输出进入ADC 306而提供模拟传感器输出的放大和解耦接的版本或提供来自ADC 306,FFT (例如电路318)或谐振分析的某些其它数字信号或消息。这些可选耦接中若干个被描绘于图4中，并且在各个实施例中，可以使用或省略它们中的一个或更多个，并且/或者可以添加附加的耦接，以使得图4中的特定描绘仅是很多种可能性中的示例性的一个。
[0038]参照图5，针对表示车轮速度的所感测的信号数据示出根据实施例的车轮速度信号的谱的图形表示。曲线400表示基于实际平均车轮速度的车轮速度谱密度。在该示例中，曲线400描绘两个轮胎振动模式。在410处指示第一轮胎振动模式，并且在420处指示第二轮胎振动模式。在该示例中，第一振动模式410具有对于轮胎压力和外形厚度的弱依赖性，但具有对于轮胎温度和材料年龄的状态的更强的依赖性。第二振动模式420具有对于轮胎压力的强依赖性、对于轮胎温度的强依赖性、对于外形厚度的强依赖性，但是具有对于材料年龄的状态的弱依赖性。
[0039]在实施例中，噪声基底430被以虚线示出，并且比车轮谱密度的曲线400的基底更高。噪声基底430图解可能难以识别谱中的第一振动模式410，因为其几乎为噪声所覆盖。然而，第二振动模式420在该谱中是可容易地识别的，并且仍然可以依赖于压力以及另外的感兴趣的参数，如上面所描述那样。因此，如果例如压力从直接TPMS (诸如在直接TPMS14中)是已知的，则第二振动模式420可以用于估计感兴趣的参数。
[0040]这里代替使用不同参数对于不同谐振频率的影响，同样可以考虑谐振峰值的绝对高度或谐振的品质因数，这增加了可用效果的多样性，例如，轮胎内部的压力可以具有对于谐振频率的位置的更高影响，而例如橡胶的温度可以具有对于内部内摩擦的更大影响，并且因此引起显著的阻尼改变，并且因此最终对于谐振的Q因数具有更大影响。例如，第一谐振410主要受轮胎的参数(例如不显著改变体积的形变)影响，并且因此示出低的压力依赖性但是强的温度依赖性。第二谐振是压力依赖效果(例如改变体积的轮胎截面的形变)，并且同样是严重地温度依赖的。如果每个振动模式的频率范围中的至少一个测量是可用的，则可以通过使用描述两个测量对于每个参数的依赖性的方程来分离造成影响的参数，并且可以针对独立的参数而求解方程。例如，两个模式410和420的强的温度依赖性可以被去除，并且压力的改变在模式410和420之间被隔离。在实施例中，于是可以包括例如直接TPMS 14的传感器18所直接测量的轮胎压力，以使得从谐振分析去除压力的影响。
[0041]在其它实施例中，附加特征可以被用于基于压力或其它参数对于其它特征的相应依赖性而隔离压力或其它参数。如果测量对于独立参数的依赖性太复杂和/或压力不能被隔离，则可以基于关于独立参数的变形的轮胎类型的表征来建立轮胎的数值元模型。
[0042]附加的被感测数据或参数的附加分析或包括可以被用于标识或隔离车轮速度数据中的进一步的振动谐振模式。例如，在各个实施例中，可以被利用于提取不同的造成影响的参数的不同测量可以是以下项的多数或组合:a)车轮速度的谐振的频率(位置)，b)在谐振(最大值)处的车轮速度的谱密度，c)在最小值处的车轮速度的谱密度，d)最小值的频率(位置)，d)在距最大值或最小值的固定距离中的车轮速度的谱密度，e)谐振峰值的Q因数，f)在固定的被限定频率处的车轮速度的谱密度，g)取决于轮胎的类型或尺寸而选择的任意的先前的测量，g)取决于所观测的车轮的实际速度而选择或解释的任意的先前的测量，h)取决于可得到的车辆参数(例如汽车的速度、加速度、负载及其分布、车辆控制系统的激励(转向、制动、动力传动轮系(power train)、车辆稳定性控制、有源阻尼器(activedamper)、全局底盘控制))而选择或解释的任意的先前的测量，i)取决于已经获取的测量点而选择的任意的先前的测量，j)取决于已经估算的参数(例如轮胎压力或轮胎温度)所选择的任意的先前的测量，和/或k)非轮胎有关的所感测的数据(例如环境温度、湿度)。
[0043]基于用于使用高分辨率数据的传感器内部的谱分析的新系统，可能能够与只是超过噪声基底的所分析的谱的小的压力依赖改变相比更多地进行定位。然而，实施例不局限于与传感器器件的谱分析一起使用。例如，在其它实施例中，所生成的脉冲的噪声灵敏度可以通过以下面的技术中的一种或更多种而被(包括显著地)减少:减少传感器与极(pole)轮或其它目标之间的距离，以便具有更高的预期磁场强度；提供极轮或其它目标自身的更强的磁化；实现新的或不同的感测技术，诸如包括隧道效应MR、TMR的磁阻(xMR)技术；和/或使用更高质量的、更精确的或其它改进的电路，尽管这样的电路可能与例如增加的功率消耗和其它因素平衡。一般而言，振动取决于多种物理影响，其中轮胎压力仅是一种，其它影响可以包括橡胶材料的温度或外形的厚度。更进一步地，典型地存在来自橡胶材料的老化的影响，橡胶材料的老化归因于取决于时间和环境条件的软化增塑剂的损失而改变橡胶材料的柔性。由于不同的谐振模式表示在振动期间轮胎的不同形变，因此可以假设每个参数对每个谐振的影响是不同的。如果标识多个谐振效果，则这些谐振效果可以被用于隔离不同参数对轮胎压力的影响。在其它实施例中，可能能够通过将多个谐振效果与基于大小、模型、材料和/或制造商的已知的轮胎谐振标签进行比较来识别轮胎的类型。或者、相反地，可以获得数据，并且针对每个轮胎和/或每个轮胎/车辆组合构建模型，然后将其存储在系统100的存储器中，以用于在操作期间使用。
[0044]再次参照图1A中所描绘的系统10，表征引擎12与直接TPMS 14和间接TPMS 16进行接口连接。在实施例中，表征引擎12被配置为:从直接TPMS 14接收轮胎压力数据，从间接TPMS 16接收表示轮胎的车轮速度的数据，分析间接TPMS 16数据以确定与数据关联的多个谐振频率，合并轮胎压力数据以去除压力对于多个谐振频率的影响，并且基于多个谐振频率来计算一个或更多个轮胎特征。在实施例中，可以从直接TPMS 14接收其它传感器18数据，以便消除多个谐振频率中的附加影响参数。
[0045]参照图1B，描绘根据实施例的利用RFA的轮胎表征系统20的另一个实施例的框图。表征系统20通常包括直接TPMS 24和间接TPMS 26。除了实质上与表征引擎12相似的表征引擎22可以被实现为间接TPMS 26的组件之外，直接TPMS 24和间接TPMS 26实质上与如上面描述的直接TPMS 14和间接TPMS 16相似。在这样的实施例中，间接TPMS 16和直接TPMS 24被配置为彼此进行接口连接，以便将传感器28的直接测量合并到间接TPMS26的RFA分析所计算的方程系统中。
[0046]因此,在一个实施例中并且参照图6,表征车辆上的至少一个参数的方法500包括在502获得车轮速度信号。在504，标识车轮速度信号中的至少一个振动模式。然后，在506，标识包括至少一个感兴趣的特征(例如轮胎压力)的影响振动模式的一个或更多个特征，并且在508，求解以隔离至少一个单独的感兴趣的参数。例如，可以隔离影响谐振的未知(不合并直接TPMS数据)参数。在实施例中，标识车轮速度信号中的至少两个振动模式。
[0047]在可选实施例中，在509，可以执行功能安全检查。在实施例中，初步求解的至少一个单独的感兴趣的特征可以与其对应的直接测量比较，以用于有效性分析或其它分析检查或确认，以便确定对应的直接测量的合理性。如果确定直接测量与初步求解的感兴趣的特征相比是不合理的，则间接TPMS可以进入错误状态或另外地放弃即时计算。如果确定直接测量与初步求解的感兴趣的特征相比是合理的，则进行表征的方法500可以进入510。例如，直接TPMS轮胎压力可以被验证为与间接TPMS轮胎压力估计一致或者是合理的，并且被合并到进行表征的方法500中。如果不一致或不合理，则直接TPMS轮胎压力可能不被合并，或适当地触发方法以进入错误状态。在实施例中，可以通过绝对值差来确定合理性或不合理性。在其它实施例中，可以执行其它差计算。在实施例中，因此，直接TPMS系统为间接TPMS系统提供冗余。
[0048]在510，来自例如图1A的系统10中的直接TPMS 14的传感器18的一个或更多个直接测量可以合并到方程系统中，以用于隔离至少一个单独的感兴趣参数。例如，直接轮胎压力测量可以被输入，以用于求解出的至少一个感兴趣特征。在512，在包括一个或更多个直接测量之后，然后可以表征一个或更多个附加参数。可以基于例如影响振动模式的特征的分析来表征一个或更多个附加参数。在一个实施例中，可以通过方程系统来得出各个特征的影响。在其它实施例中，可以使用附加传感器信号和信息，例如在502所考虑的其它信号。
[0049]在实施例的特征和优点中，系统和方法可以在没有一个或更多个直接TPMS测量的情况下估计将在RFA分析中不可得到的轮胎的一个或更多个参数。例如，在实施例中，可以估计轮胎材料的温度，其中，典型地难以直接测量这样的材料。在其它实施例中，可以估计其它轮胎参数，诸如材料年龄的状态或外形厚度。
[0050]在实施例的另外的特征和优点中，系统和方法允许将(来自例如间接TPMS的)RFA估计的参数对照于(来自例如直接TPMS的)实际测量的参数进行比较。例如，这样的比较作为故障分析或功能安全分析的一部分可能是有用的。
[0051]在此已经描述了系统、器件和方法的各个实施例。这些实施例仅是通过示例的方式给出的，并且不意图限制本发明的范围。此外，应当领会已经描述的实施例的各个特征可以以各种方式组合以产生大量附加的实施例。此外，虽然各种材料、尺寸、形状、配置和位置等已经被描述为与所公开的实施例一起使用，但在不超出本发明的范围的情况下，可以利用除了所公开的这些之外的其它材料、尺寸、形状、配置和位置等。
[0052]本领域技术人员将识别本发明可以包括比以上描述的任何单独实施例所图解的更少的特征。在此所描述的实施例并不意味着其中可以组合本发明的各个特征的方式的穷举表示。相应地，如本领域技术人员理解的那样，实施例并非是特征的相互排斥的组合；相反，本发明可以包括选自不同的单独实施例的不同的单独特征的组合。此外，关于一个实施例所描述的元件即便当并未在其它实施例中描述时也能够在这样的实施例中实现，除非另外注明。虽然从属权利要求在权利要求中可以提及与一个或更多个其它权利要求的特定组合，但其它实施例也可以包括从属权利要求与每个其它从属权利要求的主题内容的组合或者一个或更多个特征与其它从属或独立权利要求的组合。在此提出这样的组合，除非声明并不意图有特定的组合。更进一步地，还意图包括任何其它独立权利要求中的权利要求的特征，即便并未直接使得该权利要求从属于独立权利要求。
[0053]通过对上面文献的引用进行的任何合并是受限制的，以使得不合并与在此的明确公开相反的主题内容。通过对上面文献的引用进行的任何合并是进一步受限制的，以使得文献中所包括的权利要求不通过引用被合并于此。通过对上面文献的引用进行的任何合并还是进一步受限制的，以使得文献中所提供的任何限定不通过引用被合并于此，除非被明确地包括于此。
[0054]为了解释用于本发明的权利要求的目的，明确地意图不援引35 U.S.C.的章节112，第六段的规定，除非在权利要求中叙述了特定术语“用于…的部件”或“用于…的步聰”
【权利要求】
1.一种轮胎表征系统，包括: 传感器，被配置为提供车轮速度信号； 直接轮胎压力监控系统(TPMS)，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为提供轮胎的特征的直接测量；以及 表征引擎，被配置为处理所述车轮速度信号以标识至少一个轮胎振动模式，并且使用所标识的至少一个轮胎振动模式和所述直接测量以估计轮胎的表征参数。
2.如权利要求1所述的轮胎表征系统，其中，被配置为提供车轮速度信号的所述传感器是间接轮胎压力监控系统(TPMS)的组件。
3.如权利要求1所述的轮胎表征系统，其中，处理所述车轮速度信号包括:使用包括谱分析的谐振频率分析(RFA)，以用于标识取决于轮胎的至少两个未知参数的所述车轮速度信号中的所述至少一个轮胎振动模式，以及 其中，处理所述直接测量包括:去除未知参数中的至少一个以便估计所述表征参数，所述表征参数是影响谐振的未被测量的未知参数。
4.如权利要求2所述的系统，还包括: 防锁止制动系统(ABS)，被配置为提供车轮速度信号；以及 电子控制单元(E⑶)，耦接到所述ABS，并且被配置为处理所感测的车轮速度信号， 其中，所述表征引擎或所述间接TPMS中的至少一个是所述ECU的组件。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述传感器是压力传感器。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述未知参数是轮胎压力，并且所述表征参数是轮胎材料温度。
7.如权利要求3所述的系统，其中，所述表征引擎进一步被配置为:隔离影响谐振的第二未知参数，并且处理所述直接测量，以去除所述第二未知参数。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述未知参数是轮胎压力，所述第二未知参数是轮胎材料温度，并且所述表征参数是材料年龄的状态或轮胎外形厚度之一。
9.如权利要求3所述的系统，其中，所述表征引擎进一步被配置为:比较已去除的至少一个未知参数与对应的直接测量，以便在估计所述表征参数之前确定所述直接测量的合理性。
10.一种表征车辆轮胎的至少一个参数的方法，所述方法包括: 获得表示轮胎的车轮速度的数据； 分析所述数据； 从至少一个传感器获得与未知参数对应的直接测量； 将所述直接测量合并到所分析的数据中，以去除所述未知参数；以及 表征所述车辆轮胎的一个或更多个附加参数。
11.如权利要求10所述的方法，其中，分析所述数据包括:使用信号处理系统以确定与所述数据关联的至少一个谐振频率， 其中，所述方法还包括:使用所述信号处理系统来分析所述至少一个谐振频率，以隔离所述未知参数，以及 其中，将所述直接测量合并到所分析的数据中包括:将所述直接测量合并到所述至少一个谐振频率中。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个传感器是压力传感器，并且其中，所述未知参数是轮胎压力，并且所述表征参数是轮胎材料温度。
13.如权利要求11所述的方法，其中，获得表示轮胎的车轮速度的数据包括:从用于轮胎的防锁止制动系统(ABS)提取数据。
14.如权利要求11所述的方法，还包括: 分析所述至少一个谐振频率，以隔离第二未知参数； 从与所述第二未知参数对应的第二至少一个传感器获得第二直接测量；以及 将所述第二直接测量合并到所述至少一个谐振频率中，以去除所述第二未知参数。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述未知参数是轮胎压力，所述第二未知参数是轮胎材料温度，并且所述表征参数是材料年龄的状态或轮胎外形厚度之一。
16.如权利要求10所述的方法，其中，所述方法由电子控制单元(ECU)或表征引擎中的至少一个实现。
17.如权利要求11所述的方法，还包括:比较所述未知参数与所述直接测量，以便确定所述直接测量的合理性。
18.—种轮胎表征系统,包括: 至少一个传感器，被配置为至少提供轮胎的特征的直接测量； 车轮速度传感器，被配置为提供车轮速度信号；以及 电子控制单元(ECU)，耦接到所述车轮速度传感器，并且被配置为: 处理所感测的车轮速度信号，以标识至少一个轮胎振动模式，以及 处理所述直接测量和所标识的至少一个轮胎振动模式，以便估计轮胎的表征参数。
19.如权利要求18所述的轮胎表征系统，其中，处理所感测的车轮速度信号包括:使用包括标识所述车轮速度信号中的所述至少一个轮胎振动模式的谱分析的谐振频率分析(RFA)， 其中，所述E⑶进一步被配置为隔离影响谐振的至少一个未知参数，以及其中，处理所述直接测量包括:去除所述至少一个未知参数，以便估计影响谐振的所述表征参数。
20.如权利要求19所述的轮胎表征系统，其中，所述至少一个传感器是压力传感器，并且其中，所述未知参数是轮胎压力，并且所述表征参数是轮胎材料温度。
【文档编号】G01M17/02GK104515687SQ201410514470
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年10月7日
【发明者】D.哈默施密特 申请人:英飞凌科技股份有限公司