[发明专利]用于TPMS应用中的车轮旋转的相对相位测量的单轴或多轴磁性传感器

说明书

本发明涉及用于TPMS应用中的车轮旋转的相对相位测量的单轴或多轴磁性传感器。实施例可以提供一种用于对出自车辆的多个车轮中的至少一个车轮的位置进行定位的系统、车轮定位器、车轮定位设备或方法。在一个实施例中，一种系统包括：检测器，其获得与所述至少一个车轮旋转于其中的参考磁场有关的信息；防锁死刹车系统（ABS）单元，其获得与多个车轮的角旋转有关的信息；以及定位器，其至少部分地基于与参考磁场有关的信息以及与多个车轮的角旋转有关的信息来确定所述至少一个车轮的位置，其中所述位置包括来自多个车轮之中的车轮位置。所述参考磁场可以是地球磁场。

技术领域

本公开的领域涉及胎压监测系统（TPMS）应用中的车轮旋转的单轴或多轴相对相位测量。特别地，本公开涉及TPMS模块，所述TPMS模块使用与其相关联的磁场传感器，以及涉及用于对出自车辆的多个车轮中的至少一个车轮的位置进行定位的方法。

背景技术

TPMS是一种监测车辆上的轮胎内部的气压的电子系统。TPMS经由仪表、象形图显示器、低压警报灯或者其他技术来向车辆的驾驶员实时报告胎压信息。具有自动定位特征的TPMS能够定位确切的轮胎，其将数据从位于轮胎中的胎压传感器（TPS）模块传送到电子控制单元（ECU）。用于自动定位的常规系统将防锁死刹车系统（ABS）车轮速度传感器的相位信息与从在系统级的TPS模块接收的相位信息相关。常规的TPS模块使用来自加速度传感器的信息生成相位信息，该加速度传感器检测TPS安转于其中的轮胎的加速度。

自动定位的一种方法包括角位置感测（APS）。APS使得TPMS能够基于从TPS接收到的一组测量到的加速度测量结果来计算TPS安装于其中的车轮的车轮速度和角位置。然后将所计算的角位置与从车辆的ABS传感器导出的数据相关。

APS的常规方法涉及基于来自运动传感器或加速度传感器的测量结果的APS函数。常规APS函数的精度取决于不希望的噪声加速度信号和期望的加速度信号之间的信噪比（SNR）。不希望的噪声加速度信号可能由轮胎或车轮的机械振动产生。在常规的基于加速度的系统中的期望加速度信号是由重力引起的，并且可能处于(-1g,+1g)的范围内。因此，常规APS的精度受到车辆正行驶于的道路或其他表面的粗糙度以及来自轮胎自身的机械振动的影响。粗糙道路可能由于不良的SNR而导致不可靠的APS结果，这转而可能导致不能使用的自动定位以及重复的APS测量结果，从而需要对计算资源和能量的增加使用。APS的常规方法还可能需要对不同道路状况的耗时且代价高的详尽测试。一些常规方法对加速度传感器进行过采样以克服不良的SNR，但是对加速度传感器进行过采样也会消耗更多能量和计算资源。此外，如果利用过采样并不能实现期望的SNR，则常规方法可能尝试收集新的加速度信息，并且计算可能被重复。对异常值进行过滤也会增加常规方法所需要的APS试验的数目，从而进一步增加TPS的电荷消费并且还增加直到定位被成功计算为止所需的时间。

使用APS的自动定位的常规方法被限于近似180km/h。被测量的车轮的径向方向上的离心力可能引起z轴加速度从0g变化到超过1600g。1600g的z轴加速度与300km/h的轮胎速度相关联。预期使TPMS传感器在它们必须管理大动态加速度范围的条件下进行操作，但是常规TPMS传感器被限于180km/h或500g的最大加速度。常规方法还受到加速度的有限分辨率的影响。因此，常规APS具有降级的精度，因为用于APS的期望加速度信号的范围是(-1g~ +1g)，而直流（DC）偏移可能达到1600g。此外，在车辆的加速或刹车期间，车轮的径向方向上的离心力在时间上不是恒定的。因此，常规方法可能使用更复杂的算法（包括DC偏移减法和鲁棒优化），以避免不可靠的APS结果。这样的复杂算法导致了使用附加计算资源和能量的常规方法。例如，需要具有低噪声的代价高的10-13位模数转换（ADC）实现方式来提供必要的动态范围和足够高的分辨率，而DC偏移可能取决于车辆速度并且可能需要更复杂的软件、更多计算时间以及更多能量。常规方法因此可能导致对计算资源的增加使用、增加的能量消耗、增加的电池大小、增加的重量和更高的成本。

发明内容