本發(fā)明總體上涉及確定車輛車輪速度，并且更具體地涉及一種安裝在車輛車輪上的集成感測單元，集成感測單元將輪胎壓力監(jiān)測(TPM)系統(tǒng)和慣性測量單元(IMU)組合用于確定車輪速度。

背景技術(shù)：

多種車輛系統(tǒng)依賴于車輛車輪速度的精確確定用于進(jìn)行正確操作。例如，自主駕駛系統(tǒng)常常使用冗余車輪速度讀數(shù)來驗證所確定的車輪速度為實際車輪速度的精確表示。然而附加車輪速度傳感器的引入可增加現(xiàn)有車輛系統(tǒng)的成本和不必要的復(fù)雜性，附加車輪速度傳感器依賴于它們自身的電路、布線和傳輸機(jī)構(gòu)。因此，通過將IMU集成到現(xiàn)有的車輛系統(tǒng)諸如TPM系統(tǒng)中，可降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜性，但仍提供車輪速度讀數(shù)的冗余來源。

在許多車輛中，TPM系統(tǒng)已成為標(biāo)準(zhǔn)特征部件，并且在美國，強(qiáng)化運(yùn)輸工具召回責(zé)任和文件法案(也稱為TREAD法案)規(guī)定，車輛總重量低于10,000磅的大部分新的車輛裝備有TPM系統(tǒng)，當(dāng)輪胎中的一個中的壓力降到某一水平以下時，TPM系統(tǒng)可警告司機(jī)。常規(guī)的TPM系統(tǒng)包括壓力傳感器、處理器以及發(fā)射器或收發(fā)器，用于將壓力信息無線傳輸?shù)杰囕v上的在別處的其他系統(tǒng)或模塊。將IMU與常規(guī)TPM系統(tǒng)集成允許利用許多已有的硬件和無線硬件將車輪速度數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌囕v系統(tǒng)和模塊，已有的硬件和無線硬件已經(jīng)處于適當(dāng)位置，用于使TPM系統(tǒng)正確運(yùn)行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實施例，提供了一種使用集成感測單元確定車輛車輪速度的方法。集成感測單元安裝在車輪上，并且包括壓力傳感器、慣性測量單元(IMU)、處理器和天線。該方法包括以下步驟：收集來自集成感測單元的IMU的旋轉(zhuǎn)車輪速度傳感器讀數(shù)；使用來自集成感測單元的IMU的一個或多個旋轉(zhuǎn)車輪速度傳感器讀數(shù)確定集成傳感器車輪速度值；以及經(jīng)由集成傳感器單元的天線將集成傳感器車輪速度值傳輸?shù)娇刂颇K。

根據(jù)另一個實施例，提供了一種使用集成感測單元確證來自一個或多個車輛車輪速度傳感器的數(shù)據(jù)的方法。集成感測單元安裝在車輪上，并且包括壓力傳感器、慣性測量單元(IMU)、處理器和天線。該方法包括以下步驟：收集來自集成感測單元的IMU的旋轉(zhuǎn)車輪速度傳感器讀數(shù)；使用來自集成感測單元的IMU的一個或多個旋轉(zhuǎn)車輪速度傳感器讀數(shù)確定集成傳感器車輪速度值；以及使用在車輪中旋轉(zhuǎn)的集成感測單元執(zhí)行車輪內(nèi)確證。車輪內(nèi)確證驗證來自固定的第一車輪速度傳感器的車輪速度數(shù)據(jù)的有效性。

根據(jù)另一個實施例，提供了一種集成感測單元，其包括閥桿；慣性測量單元(IMU)，用于提供旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)；壓力傳感器，用于提供輪胎壓力讀數(shù)；以及傳感器電路，用于IMU和壓力傳感器。傳感器電路包括存儲器、處理單元和無線單元，無線單元用于將集成傳感器車輪速度值傳輸?shù)杰囕v的控制模塊。集成傳感器車輪速度值從由IMU提供的一個或多個旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)中獲取。集成感測單元安裝在車輛車輪內(nèi)。

附圖說明

在下文將結(jié)合附圖描述優(yōu)選的示例性實施例，其中相似的名稱代表相似的元件，并且其中：

圖1為集成感測系統(tǒng)的示意圖，集成感測系統(tǒng)安裝在車輛上并且包括分別位于每個車輪處的四個集成感測單元，和一個收發(fā)器單元；

圖2為圖1的集成感測系統(tǒng)的更詳細(xì)的示意圖，其中為了說明的目的，僅示出單個集成感測單元和收發(fā)器單元；以及

圖3為說明用于操作集成感測系統(tǒng)諸如圖1和圖2所描繪的集成感測系統(tǒng)的示例性方法的步驟的流程圖。

具體實施方式

本文描述的集成感測系統(tǒng)和方法可用于提供車輪速度和輪胎壓力讀數(shù)，并且更具體地，可為已經(jīng)是現(xiàn)有車輛系統(tǒng)的一部分的車輪速度傳感器提供冗余。集成感測系統(tǒng)和方法利用集成感測單元，集成感測單元包括輪胎壓力傳感器和IMU，輪胎壓力傳感器和IMU一起安裝在車輛車輪上并且可與系統(tǒng)的其余部分進(jìn)行無線通信。通過將IMU與現(xiàn)有車輛TPM系統(tǒng)集成，可降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜性，因為IMU可使用TPM系統(tǒng)功能中的一些。

通常，車輪速度使用車輪速度傳感器諸如圖1所描繪的車輪速度傳感器22-28來確定，車輪速度傳感器固定安裝在車輛上并且評估附近的旋轉(zhuǎn)車輪。在所說明的實施例中，各個車輪速度傳感器22-28可操作地聯(lián)接到車輛的四個車輪12-18中的每個，并且經(jīng)由有線連接單獨提供速度信號到制動控制模塊等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，這些傳感器可根據(jù)光學(xué)技術(shù)、電磁技術(shù)或其他技術(shù)進(jìn)行操作，并且速度傳感器22-28并非限于任何特定的速度傳感器類型。在另一個實施例中，速度傳感器僅聯(lián)接到兩個車輪，或者它們可另選地聯(lián)接到車輛的某些部分，諸如變速器的輸出軸或者在速度計的后面，并且從這些測量中產(chǎn)生速度信號。通過引導(dǎo)雷達(dá)、激光和/或其他信號朝向地面并且分析反射信號，或者通過采用來自具有全球定位系統(tǒng)(GPS)能力的導(dǎo)航單元的反饋，車輪速度傳感器22-28還可確定相對于地面的車輛速度。車輪速度傳感器的特定類型、數(shù)目或布置并非限于圖1所示的那些。此外，本文描述的集成感測系統(tǒng)和方法在某些情況下可消除對常規(guī)車輪速度傳感器的需要。應(yīng)當(dāng)注意的是，車輪速度傳感器22-28并不安裝或位于旋轉(zhuǎn)車輪內(nèi)，而是通常安裝在角落的非旋轉(zhuǎn)部件中的一個上或在其附近，諸如制動鉗。

根據(jù)圖1所描繪的實施例，集成感測系統(tǒng)10包括集成感測單元30-36，集成感測單元30-36分別安裝在車輛車輪12-18內(nèi)并且被設(shè)計成獲取讀數(shù)， 諸如輪胎壓力讀數(shù)和旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)，并且將那些讀數(shù)無線傳輸?shù)桨惭b在車輛20上的收發(fā)器單元38。在優(yōu)選的實施例中，每個集成感測單元30-36用于取代傳統(tǒng)的橡膠閥桿，并且包括壓力傳感器50、IMU 52、傳感器電路54、天線56以及電源58。盡管以下描述是在特定的集成感測系統(tǒng)10的背景下進(jìn)行，但應(yīng)當(dāng)理解的是，該系統(tǒng)僅為示例性的并且所述系統(tǒng)可基于特定車輛的要求進(jìn)行改變或適應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，還可使用在本領(lǐng)域中已知的任意數(shù)目的附加部件、裝置、傳感器、電路等。進(jìn)一步地，盡管以下描述是在集成感測單元30的背景下進(jìn)行，但其也可應(yīng)用于感測單元32-36。

壓力傳感器50測量輪胎壓力并且生成讀數(shù)，讀數(shù)可由集成感測單元30進(jìn)行處理、保存、分析和/或傳輸。壓力傳感器50優(yōu)選地為與輪胎內(nèi)部的空氣直接連通(所謂的直接TPM系統(tǒng))的類型。直接TPM系統(tǒng)基于通過安裝在每個輪胎內(nèi)部的輪輞上的或者作為閥桿一部分的物理壓力傳感器進(jìn)行的實際測量來計算壓力變化，這可不同于通常通過車輪速度測量來間接測量輪胎壓力的間接TPM系統(tǒng)。如果間接TPM系統(tǒng)安裝在車輪本身上使得其與車輪一起旋轉(zhuǎn)(這相當(dāng)罕見)，則其可用于集成的感測單元30。在直接TPM系統(tǒng)的情況下，可使用各種合適的安裝配置。這些配置包括，例如，將壓力傳感器50安裝在閥桿諸如在圖2中示意性示出的閥桿40的端部處，或者將其安裝在圍繞車輪的輪輞延伸的鋼帶中。在一個實施列中，壓力傳感器50可以制成保持壓力敏感膜的玻璃-硅-玻璃結(jié)構(gòu)，其中一個或多個壓阻元件埋入其中。例如，在頂部玻璃中實施的真空室可給出絕對壓力基準(zhǔn)。壓力傳感器50并非限于任何特定的類型，并且可以為MEMS電容傳感器、感應(yīng)傳感器或任何其他合適的傳感器類型。

IMU 52測量旋轉(zhuǎn)車輪速度并且生成讀數(shù)，讀數(shù)由集成感測單元30進(jìn)行處理、保存、分析和/或傳送?？墒褂萌魏魏线m類型的IMU，包括，例如微型IMU或基于MEMS的IMU。IMU可包括一個或多個陀螺儀用于測量角速率、一個或多個加速計用于測量加速度或兩者的組合。在一個實施例中，IMU包括至少三個加速計。在優(yōu)選的實施例中，IMU為多軸IMU，多軸IMU提供關(guān)于圍繞和/或沿3個或更多個軸線，并且優(yōu)選地6個軸線運(yùn)動的數(shù)據(jù)。多軸IMU可包括一個或多個加速計和一個或多個陀螺儀。來 自IMU的“旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)”可包括速度、速率或加速度讀數(shù)，加速度讀數(shù)被測得或以其他方式從各種速度和/或加速度讀數(shù)得到。根據(jù)特定的安裝布置，來自IMU的旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)的形式可以為圍繞x-軸、y-軸或z-軸的角速率(分別為俯仰率、側(cè)傾率和/或偏航率)。如圖1所示，集成感測單元30，并且因此IMU 52可經(jīng)安裝使得圍繞IMU的x-軸的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)車輪12圍繞車輪的輪軸92的旋轉(zhuǎn)，從而提供IMU俯仰率作為旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)。由于在車輪中的高的力，所以優(yōu)選安全并且牢固地安裝集成感測單元30，集成感測單元30包括壓力傳感器50和IMU 52。因此，集成感測單元30可與閥桿40組合或與其封裝在一起以形成集成的感測和閥桿組件，或者另選地，集成感測單元30可作為輪輞的部件被結(jié)合。

傳感器電路54接收來自壓力傳感器50和IMU 52的輸入，并且能夠與固定地位于車輛20上的收發(fā)器單元38進(jìn)行無線通信。與收發(fā)器單元38或者更簡單地與RF接收器的通信可以為單向或雙向的。根據(jù)在此所示的具體實施例，傳感器電路54電子連接到傳感器50、傳感器52和天線56，并且包括處理單元60、無線單元62和存儲器64。雖然示意性示出了壓力傳感器50和IMU 52使用共同的傳感器電路54，但是，作為集成感測單元的一部分被包括的一個或多個傳感器還可具有獨立的、不同的信號調(diào)節(jié)或處理電路。而且，集成感測單元30并非僅限于輪胎壓力傳感器和車輪速度傳感器，而是可包括任意數(shù)目的其他合適的感測元件，諸如溫度傳感器等。

處理單元60可處理來自多個不同來源的信息，并且優(yōu)選地包括一個或多個合適的部件，諸如微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)或者在本領(lǐng)域中已知的任何其他合適的電子處理裝置。可以為處理單元60分配各種任務(wù)，包括處理和解釋來自壓力傳感器50和IMU 52的讀數(shù)，以及將傳感器讀數(shù)封裝或轉(zhuǎn)換成合適的數(shù)據(jù)格式或者可提供到無線單元62用于隨后的無線傳輸?shù)臒o線消息。另選地，可將來自壓力傳感器50和IMU52的傳感器讀數(shù)進(jìn)行單獨封裝和傳輸。如果傳感器電路54用于接收電容，則處理單元60可用于處理和解釋來自收發(fā)器單元38或另一個發(fā)射器或車輛模塊的進(jìn)入消息和指令。這些僅為處理單元60可執(zhí)行的任務(wù)和功能中 的一些，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，處理單元60也可用于許多其他電容。

無線單元62可執(zhí)行關(guān)于在基于車輪的集成感測單元30與基于車輛的收發(fā)器單元38之間的無線信號傳輸和/或接收的多項任務(wù)。在示例性實施例中，無線單元62參與射頻(RF)信號的傳輸和接收。調(diào)制/解調(diào)、數(shù)據(jù)編碼/解碼和誤差修正方案、載波頻率、射頻、信號傳輸水平、信號傳輸率或任何其他適當(dāng)?shù)臒o線設(shè)置將取決于所期望的特定集成感測系統(tǒng)的要求。例如，在駕駛時(即，車輛車輪正在旋轉(zhuǎn)時)，每個集成感測單元30-36可經(jīng)由RF鏈路傳輸壓力傳感器讀數(shù)和IMU讀數(shù)或者與壓力讀數(shù)和IMU讀數(shù)組合的無線消息。在停車和靜止不動期間，可增加傳輸間隔以便節(jié)省電力。

存儲器64可存儲各種數(shù)據(jù)塊、信息、算法、無線設(shè)置、軟件、固件等，并且可由集成感測系統(tǒng)10的不同部件進(jìn)行存取。在一個示例中，存儲器64存儲由壓力傳感器50和IMU 52獲取的讀數(shù)、用于控制處理單元60的電子指令和/或關(guān)于可用于選擇的各種無線設(shè)置的信息。當(dāng)然，這些僅是可存儲在存儲器64處的項目中的一些，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解許多其他潛在的用途。

天線56電子聯(lián)接到傳感器電路54，特別是使用無線單元62，并且有助于無線信號的傳輸和接收。在一個示例性實施例中，天線56為RF天線并且集成到閥桿中，閥桿用作用于輪胎的空氣閥和用于傳輸和接收編碼RF信息的天線兩者，編碼的RF信息關(guān)于壓力傳感器50和IMU 52。根據(jù)有可能使用車輛的地點，天線54可通過工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)頻帶(例如，在歐洲為434MHz/868MHZ，而在美國和日本為315MHz/915MHz)傳輸和接收信號。也可使用天線56的其他實施例，并且可使用任何合適的無線傳輸形式(例如，藍(lán)牙、4GLTE等)。

電源58為集成感測單元30的部件供電，并且可包括在本領(lǐng)域中已知的任何合適的電源。在示例性實施例中，電源58包括預(yù)期壽命大約為10年的不可更換的鋰離子電池。由于這種電源的有限壽命，所以應(yīng)做出努力以節(jié)約電池消耗并且延長其壽命。在另一個實施例中，電源58為無源裝 置，其從發(fā)送到傳感器單元的無線傳輸?shù)玫狡淠芰?；與無線傳輸相關(guān)聯(lián)的能量由電源58利用和存儲。前述示例僅為兩個可以使用的示例性可能性，因為其他示例當(dāng)然是可能的。

收發(fā)器單元38作為控制模塊70的一部分位于車輛20上，并且可電子連接到任何數(shù)目的不同車輛電子模塊，諸如安全控制模塊72或制動控制模塊74，它們可分別控制主動安全系統(tǒng)和防抱死制動系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施例中，控制模塊70是車身控制模塊。應(yīng)當(dāng)注意的是，這些模塊僅為示例性的，并且可包括更多或不同的模塊或控制單元。收發(fā)器單元38無線連接到集成感測單元30-36，并且根據(jù)示例性實施例，收發(fā)器單元38包括RF收發(fā)器和信號處理資源，用于通過低功率、雙向無線鏈路與感測單元30-36進(jìn)行通信。其他無線通信技術(shù)也可用于促進(jìn)這些部件之間的無線通信。收發(fā)器單元38可與車輛中的另外的裝置或模塊諸如防抱死制動控制模塊或車身控制模塊集成或組合，例如，收發(fā)器單元38可以為獨立模塊，或者其可以根據(jù)在本領(lǐng)域中已知的一些其他布置進(jìn)行實施。收發(fā)器還可用于在相同頻帶中或其附近操作的遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入(RKE)和車輛防盜(VTD)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，收發(fā)器單元38可包括在本領(lǐng)域中已知的電子部件和裝置的任何組合，包括天線78，具有處理單元82、無線單元84和存儲器86的示例性通信電路80。部件82-86可類似于結(jié)合集成傳感器單元30描述的那些部件，或者它們可不同，以便適應(yīng)對更復(fù)雜的安裝在車輛上的模塊的更大需求。收發(fā)器單元38還可具有I/O裝置88以及其他部件，像濾波器、解調(diào)器、振蕩器等，其中I/O裝置88用于將收發(fā)器單元連接到車輛總線90或其他車輛通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)集成感測系統(tǒng)10包括能夠進(jìn)行傳輸和接收信號兩者的收發(fā)器時，其可用RF接收器替代收發(fā)器單元38。

應(yīng)當(dāng)理解的是，TPM系統(tǒng)的一般操作在本領(lǐng)域中已知，并且共享集成感測系統(tǒng)10的許多特征部件。因此，在此不提供已知的一般操作的詳述。集成感測系統(tǒng)10可與任何數(shù)目的安裝在車輪上的集成感測單元30-36一起使用，并且并非限于僅與四個傳感器單元一起使用。例如，集成感測系統(tǒng)可與一個感測單元、兩個感測單元或三個感測單元相互作用，或者集成感 測系統(tǒng)可與多于四個的感測單元相互作用，諸如具有多于四個的車輪(例如，拖拉機(jī)拖車等)的車輛或者車輛的每個車輪具有多于一個的集成感測單元的情況。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，集成感測單元30-36可包括其他部件或傳感器，諸如溫度傳感器、線性加速計、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或在本領(lǐng)域中已知的其他部件。此外，當(dāng)術(shù)語“集成”用于描述感測單元30-36時，并不要求各種部件均被包括或封裝在共同的外殼內(nèi)。作為特定的示例，IMU可在不同于閥桿的位置中安裝在車輛輪井上，但仍然利用作為閥桿一部分的TPM系統(tǒng)的傳感器電路或天線。示例性感測系統(tǒng)10的前述描述以及圖1和圖2中的附圖僅旨在說明一個潛在的實施例，因為以下方法并不只限于僅與所述系統(tǒng)一起使用?？纱媸褂萌魏螖?shù)目的其他系統(tǒng)布置、組合和架構(gòu)，包括與圖1和圖2所示的一個顯著不同的那些。

轉(zhuǎn)向圖3，其示出可與集成感測系統(tǒng)10一起使用的示例性方法100以便確定車輪速度，并且在一個實施例中，診斷其他車輪速度傳感器的誤差。通過增加冗余到整體車輪速度感測系統(tǒng)，本文描述的集成感測系統(tǒng)10和方法可在車輪速度傳感器故障的情況下延長某些系統(tǒng)的可用性，諸如牽引力控制系統(tǒng)或其他主動安全系統(tǒng)，它們依賴于車輪速度傳感器的整體性。

開始于步驟102，所述方法詢問車輪是否正在旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車輪正在旋轉(zhuǎn)時，集成感測單元30可感測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動最終可用于計算線性車輪速度值。僅舉出幾種可能性，關(guān)于車輪是否正在旋轉(zhuǎn)的信息可來自IMU52本身，或者其可通過收發(fā)器單元38無線傳輸。在一些情況下，步驟102可以是不必要的，因為方法100可響應(yīng)任何數(shù)目的不同事件啟動或開始，并且可在周期性、非周期性和/或其他基礎(chǔ)上來執(zhí)行，因為該方法并非限于任何特定的初始化順序。然而，通過等待啟動該方法直到車輪旋轉(zhuǎn)，可節(jié)約來自電源58的電力，因為系統(tǒng)10并不使用電力來獲取、處理和/或傳輸標(biāo)稱車輪速度值。

在步驟104中，所述方法收集來自集成感測單元30的IMU 52的旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)。根據(jù)所使用的IMU的類型，旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)的形式通常為角速率或加速度。如前所述，根據(jù)特定的安裝布置，來自IMU的旋轉(zhuǎn)車輪速度的形式可以為圍繞x-軸、y-軸或z-軸的角速率(分別為俯仰率、側(cè) 傾率和/或偏航率)；或者來自IMU的旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)可由各種速度和/或加速度測量提供或得到。集成感測單元30的處理單元60或IMU 52本身可使用信息諸如獲取讀數(shù)的時間對旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)進(jìn)行編碼。

步驟106為任選的并且涉及將在步驟104中收集的旋轉(zhuǎn)車輪速度轉(zhuǎn)換成線性車輪速度，因為大部分系統(tǒng)和模塊使用線性車輪速度代替旋轉(zhuǎn)車輪速度作為輸入。該步驟可使用傳感器電路54的處理單元60來完成。然而，該步驟也可通過控制模塊70或另外的控制模塊在車輪20處按照所述方法稍后完成，因為控制模塊70很可能具有比集成感測單元30更大的處理資源。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在旋轉(zhuǎn)車輪速度與線性車輪速度之間的關(guān)系，并且將理解兩者之間的轉(zhuǎn)換可考慮輪胎半徑、輪輞半徑或其他相關(guān)尺寸。在一個實施例中，如果ν表示旋轉(zhuǎn)車輪的線性速度，r表示相關(guān)半徑，并且ω表示以每單位時間的弧度為單位的旋轉(zhuǎn)車輪的角速率，則

ν＝rω

還可將查找表存儲在存儲器64中或不同的模塊中，查找表包括針對給定半徑的旋轉(zhuǎn)車輪速度值和相應(yīng)的線性車輪速度值。用于進(jìn)行轉(zhuǎn)換的其他方法當(dāng)然是可能的，并且如果特定系統(tǒng)或模塊使用旋轉(zhuǎn)車輪速度作為輸入，用于進(jìn)行轉(zhuǎn)換的其他方法甚至可以是不必要的。

在步驟108中，來自集成感測單元30的集成傳感器車輪速度值傳輸?shù)绞瞻l(fā)器單元38?！凹蓚鞲衅鬈囕喫俣戎怠笨梢詾橹苯訌挠蒊MU 52提供的旋轉(zhuǎn)車輪速度讀數(shù)獲取的旋轉(zhuǎn)車輪速度，或者其可以為線性車輪速度，這取決于何時和/或是否執(zhí)行步驟106。例如，旋轉(zhuǎn)車輪速度值可傳輸?shù)杰囕v20中的控制模塊70，然后，控制模塊70將旋轉(zhuǎn)車輪速度值轉(zhuǎn)換成線性車輪速度值，以在所述方法的剩余步驟中用作集成傳感器車輪速度值。在優(yōu)選的實施例中，集成傳感器車輪速度值無線傳輸?shù)绞瞻l(fā)器單元38。集成傳感器車輪速度值可與其他傳感器讀數(shù)分開以它自身的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，或者其可與來自壓力傳感器50的壓力傳感器讀數(shù)組合，使得輪胎壓力值和集成傳感器車輪速度值以隨后被解碼的一個無線消息發(fā)送到控制模塊70的收發(fā)器單元38。在另一個實施例中，集成傳感器車輪速度值傳輸?shù)脚c壓力值不同的收發(fā)器。特定的編碼方案可根據(jù)諸如例如傳輸間隔、電力 節(jié)約目標(biāo)和操作的車輪速度傳感器數(shù)目的因素進(jìn)行變化。通常，壓力讀數(shù)的傳輸率遠(yuǎn)小于車輪速度傳感器讀數(shù)的傳輸率。優(yōu)選地，車輪速度傳輸率為每10毫秒至20毫秒一次。因此，由于輪胎壓力的取樣率通常較慢，所以該方法在包含輪胎壓力值的消息之間可無線報告包含集成傳感器車輪速度值的多個消息。

方法100的步驟110-126涉及車輛20的一個或多個控制模塊70-74如何使用來自集成感測系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)的診斷示例。不同于一般由位于車輪12處的傳感器電路52執(zhí)行的步驟102至步驟108，步驟110-126通常由位于車輛20的車身中的一個或多個控制模塊執(zhí)行。一般地，對于安全關(guān)鍵系統(tǒng)，如果兩個數(shù)據(jù)塊不同但是它們應(yīng)該相同，則兩個數(shù)據(jù)塊均被丟棄并且觸發(fā)一些形式的補(bǔ)救行動，諸如關(guān)閉特征部件正如以下步驟110-126所描述，出于可用性和冗余的目的，一般分析三個或更多個數(shù)據(jù)塊以識別哪個具體的傳感器發(fā)生故障，同時使用剩余的兩個運(yùn)行的傳感器繼續(xù)操作系統(tǒng)。因此，本發(fā)明系統(tǒng)和方法可有助于使現(xiàn)有的車輪速度傳感器系統(tǒng)更加容錯而不損害安全。

步驟110為初始診斷檢查，其將來自集成感測單元30的集成傳感器車輪速度值與第一車輪速度傳感器值進(jìn)行比較。在優(yōu)選的實施例中，第一車輪速度傳感器值為來自與集成感測單元相同的車輪的車輪速度測量，在該示例中，車輪速度測量可以為來自車輪12處的車輪速度傳感器22的車輪速度測量(例如，車輪內(nèi)確證)，如圖1所描繪。通常，第一車輪速度傳感器22固定地安裝在車輛車輪12處或其附近。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，第一車輪速度傳感器值可來自車輪速度傳感器22-28或另一個集成感測單元32-36中的任一個(例如，車輪間確證)。如果兩個速度值大約在同時被獲取也是優(yōu)選的。

步驟112涉及車輪內(nèi)確證，車輪內(nèi)確證詢問集成感測單元30的車輪速度值是否確證第一車輪速度傳感器值，在該示例中，第一車輪速度傳感器為固定地安裝在車輪12處或其附近的車輪速度傳感器22。由集成感測單元30提供的冗余車輪速度值允許對由車輪速度傳感器22提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加準(zhǔn)確并且可靠的車輪內(nèi)確證。如以下更詳細(xì)描述，該冗余可提供依賴 于車輪速度的精確確定的特征部件和系統(tǒng)的增加的可用性，包括防抱死(ABS)系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、拖車擺動控制(TSC)系統(tǒng)和主動巡航控制(ACC)系統(tǒng)等。

如果在步驟112中集成傳感器車輪速度值匹配第一車輪速度傳感器值的一些閾值，或者至少在其范圍內(nèi)，則在步驟114中，可以確定來自第一車輪速度傳感器22的車輪速度數(shù)據(jù)有效。在一個實施例中，閾值為基于誤差的、速度相關(guān)的閾值。在具體示例中，速度相關(guān)的閾值為10％的誤差率。例如，在5mph情況下的10％的誤差可指示0.5mph或者更大的差異是不可接受的。類似地，在100mph情況下的10％的誤差可指示10mph或者更大的差異是不可接受的。閾值可以調(diào)節(jié)使得在較高速度的情況下或者在較高速度的范圍內(nèi)存在較小的誤差百分?jǐn)?shù)。根據(jù)所述方法是否正在執(zhí)行車輪內(nèi)確證或車輪間確證，閾值可不同，這將在以下進(jìn)行更詳細(xì)地描述。例如，用于車輪間確證的閾值可比用于車輪內(nèi)確證的高。

如果在步驟112中來自集成感測單元30的車輪速度值不匹配或者超過一些第一車輪速度傳感器值閾值，則所述方法繼續(xù)到步驟116，步驟116試圖驗證第一車輪速度傳感器的有效性。具體地，步驟116涉及車輪間確證，車輪間確證將第一車輪速度傳感器值與第二車輪速度傳感器值進(jìn)行比較。第二車輪速度值可來自任何其他傳感器，包括但不限于集成感測單元32-36或車輪速度傳感器24-28中的一個。如果第二車輪速度值與集成傳感器車輪速度值和來自第一車輪速度傳感器22的第一車輪速度傳感器值同時或者接近同時被獲取，則是優(yōu)選的。而且，可優(yōu)選地比較來自類似車輪類型的傳感器數(shù)據(jù)，例如，比較兩個驅(qū)動輪或者比較在車輛相同側(cè)上的車輪。因此，例如，如果車輛20為前輪驅(qū)動車輛，則人們可期望將來自車輪速度傳感器24的讀數(shù)用作第二車輪速度傳感器值。在另選的實施例中，車輪間確證可涉及將第一車輪速度傳感器值與兩個或更多個其他傳感器值的平均值進(jìn)行比較，包括來自其他車輪速度傳感器或其他集成感測單元的輸出。

步驟118詢問第一車輪速度傳感器值和第二車輪速度傳感器值是否彼此確證(例如，車輪間確證)。在該特定示例中，第一車輪速度傳感器讀 數(shù)來自車輪速度傳感器22，而第二車輪速度傳感器讀數(shù)來自車輪速度傳感器24。如關(guān)于步驟112進(jìn)行的描述，如果第一車輪速度傳感器值和第二車輪速度傳感器值匹配彼此的一些預(yù)定閾值或者在彼此的一些預(yù)定閾值范圍內(nèi)，則所述方法移動到步驟120，在步驟120確定來自集成感測單元30的車輪速度數(shù)據(jù)無效。如果來自集成感測單元30的車輪速度數(shù)據(jù)無效，則可觸發(fā)某些補(bǔ)救行動，諸如警告駕駛員存在傳感器故障，或者忽略來自集成感測單元30的車輪速度數(shù)據(jù)而僅依賴于來自車輪速度傳感器22的車輪速度信息。應(yīng)當(dāng)注意的是，因為仍然存在用于車輪12的有效車輪速度輸入，所以可不需要禁用系統(tǒng)功能，諸如例如在防抱死(ABS)系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)或者主動巡航控制(ACC)系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)功能。

在步驟118中，如果確定第一車輪速度傳感器值和第二車輪速度傳感器值并不彼此確證，則所述方法繼續(xù)到步驟122。此時，因為集成傳感器車輪速度值并不確證第一車輪速度傳感器值，并且第一車輪速度傳感器值并不確證第二車輪速度傳感器值，所以仍然存在關(guān)于第一車輪速度傳感器22或集成感測單元30是否存在潛在故障的偏差。為了辨別第一車輪速度傳感器22或集成感測單元30是否存在故障，步驟122將來自集成感測單元30的車輪速度值與第二車輪速度傳感器值進(jìn)行比較，在該示例中，第二車輪速度傳感器值來自車輪速度傳感器24。

步驟124涉及第二車輪間確證，第二車輪間確證詢問來自集成感測單元30的車輪速度值是否確證第二車輪速度傳感器值，在該示例中，第二車輪速度傳感器為車輪速度傳感器24。如關(guān)于步驟112進(jìn)行的描述，如果集成傳感器車輪速度值匹配第二車輪速度傳感器值的一些閾值或至少在其閾值范圍內(nèi)，則所述方法移動到步驟126，以診斷第一車輪速度傳感器22。由于來自集成感測單元30的集成傳感器車輪速度值由來自第二車輪速度傳感器24的第二車輪速度傳感器值確證，所以可確定來自集成傳感單元30的車輪速度數(shù)據(jù)有效，而來自第一車輪速度傳感器的車輪速度數(shù)據(jù)無效(步驟126)。應(yīng)當(dāng)理解的是，像第一車輪間確證一樣，第二車輪間確證可代替地將來自集成感測單元30的集成傳感器車輪速度值與來自車輪速度傳感器22-28或集成感測單元32-36的兩個或更多個讀數(shù)的平均值 或一些其他組合進(jìn)行比較。

如果在步驟124中確定集成傳感器車輪速度值確證第二車輪速度傳感器值，使得來自第一車輪速度傳感器的車輛速度數(shù)據(jù)失效(步驟126)，則第一車輪速度傳感器很可能發(fā)生故障。作為響應(yīng)，可觸發(fā)某些補(bǔ)救行動，諸如警告駕駛員存在傳感器故障，或者忽略來自第一車輪速度傳感器22的車輪速度數(shù)據(jù)而僅依賴于來自集成感測單元30的車輪速度信息。如上所述，應(yīng)當(dāng)注意的是，由于仍然存在用于車輪12的有效車輪速度輸入，所以可無需禁用系統(tǒng)功能，諸如例如在防抱死制動(ABS)系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)或主動巡航控制(ACC)系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)功能。增加的冗余可導(dǎo)致更穩(wěn)健的車輪速度感測系統(tǒng)。

在步驟124中，如果確定來自集成感測單元30的車輪速度值并不確證來自車輪速度傳感器24的第二車輪速度傳感器值，則所述方法返回步驟120，在步驟120確定來自集成感測單元30的車輪速度數(shù)據(jù)無效。此時，集成感測單元輸出和第一車輪速度傳感器輸出不匹配(步驟112)，第一車輪速度傳感器輸出和第二車輪速度傳感器輸出不匹配(步驟118)，并且集成感測單元輸出和第二車輪速度傳感器輸出不匹配(步驟124)。在這種情況下，可需要采取更廣泛的補(bǔ)救行動，或者可執(zhí)行更多冗余檢查。例如，所述方法可繼續(xù)對照其他車輪速度傳感器26、28或其他集成感測單元32-36來檢查每個速度傳感器值(例如，附加的車輪間確證)。另選地，系統(tǒng)可被設(shè)計成禁用依賴于車輪速度的精確測量的某些安全特征部件，因為第一車輪速度傳感器22和集成感測單元30兩者均可存在問題。其他另選的行動過程對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是顯而易見的。

應(yīng)當(dāng)再次強(qiáng)調(diào)的是，以上在步驟110-126中提供的診斷示例可另選的加以組織和/或執(zhí)行。進(jìn)一步地，在各種車輪速度傳感器之間可進(jìn)行更多或不同的比較，以便增強(qiáng)系統(tǒng)可信性。通過包括一個或多個集成感測單元而提供的增加的冗余導(dǎo)致車輛系統(tǒng)的可用性更大，同時通過利用作為TPM系統(tǒng)的一部分的已有硬件使成本最小化。

應(yīng)當(dāng)理解的是，前述描述并非是本發(fā)明的定義，而是對本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選的示例性實施例的描述。本發(fā)明并非限于本文公開的一個或多 個特定實施例，而是僅由以下權(quán)利要求來限定。此外，在前述描述中包括的表述涉及特定實施例，但并不解釋為對本發(fā)明范圍或者對權(quán)利要求中所使用的術(shù)語定義的限制，除非術(shù)語或短語在以上被明確限定。各種其他實施例以及所公開的一個或多個實施例的各種變化和修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。例如，步驟的具體組合和次序僅為一種可能性，因為本方法可包括步驟比在此所示的步驟更少、更多或與其不同的步驟組合。所有此類其他實施例、變化和修改旨在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

如在本說明書和權(quán)利要求中所使用，當(dāng)結(jié)合一列一個或多個部件或其他項目使用時，術(shù)語“例如”、“舉例來說”、“比如”、“諸如”和“像…一樣”，以及動詞“包含”、“具有”、“包括”及它們的其他動詞形式各自被解釋為開放式的，其意為該列表并非被認(rèn)為排除其他的、附加的部件或項目。其他術(shù)語使用它們的最廣泛的合理意義進(jìn)行解釋，除非它們用于要求不同解釋的上下文。