專利名稱：一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)及其處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)及其處理方法，應用于防止汽 車出現爆胎或漏氣嚴重時駕駛員人身傷害或由于后面車輛尾追撞車的情況。
背景技術：
據不完全統(tǒng)計，高速公路46%的交通事故是由于輪胎故障引起的，而其中爆 胎一項就占事故總量的70%以上。實驗數據表明，時速140公里以上狀態(tài)下發(fā)生 的爆胎事故，事故死亡率100%，即使駕駛技術很過硬也會于事無補。來自高速 交警監(jiān)控數據顯示，現在高速公路超速現象非常嚴重，尤其在炎熱的夏季，很 多車輛實際行駛速度都在140公里每小時左右，高速公路存在嚴重的安全隱患。 輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)，它的核心是對輪胎氣壓、溫度進行即時監(jiān)測，并向駕 駛員做出信息預警。美國政府已經規(guī)定，從2003年11月1日起，所有在美生 產的新車必須配置輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。但傳統(tǒng)的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)設置的輪胎 氣壓采樣頻率無法對突發(fā)的爆胎信號進行實時監(jiān)測采樣，因此，輪胎氣壓監(jiān)測 系統(tǒng)無法對突發(fā)爆胎或快速泄氣作出即時的響應。同時，輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的 作用僅僅限于信息預警，頻繁的信息預警容易導致被忽視或棄用。
同時， 一般情況下，在發(fā)生爆胎或漏氣嚴重時，人的反應時間往往會滯后很 多，也就是說，即使駕駛經驗非常豐富，面對此情況發(fā)生時，駕駛員反應過程 都會比上述時間要長，胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的誕生是非常有必要的。
綜上所述，現有技術中存在如下技術問題(1)現有的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)無 法對突發(fā)爆胎或快速泄氣作出即時的響應；(2)且僅僅做出預警響應，無法有 效處理胎壓故障。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)及其處理方法，實
時檢測胎壓變化并發(fā)送到TPM上，通過處理分析決定是否啟動胎壓故障緊急處 理系統(tǒng)，同時點亮危險指示燈，從而達到降低因爆胎而帶來的危險。
具體來說，本系統(tǒng)由四個胎壓傳感器、TPM、 TCU、 ICM、 BSM、 EMS、 BCM、 危險指示燈組成。TPM實時檢測四個輪胎的胎壓狀況，當檢測到爆胎或胎壓漏氣 嚴重時，TPM發(fā)送信號到CANBUS總線上，BCM控制點亮危險指示燈、強制開啟 ESP并起作用，EMS控制噴油策略，BSM采取剎車制動，并配合EMS解除巡航 功能，ICM點亮胎壓報警燈提醒駕駛員胎壓異常。胎壓檢測傳感器內置在輪胎里， TPM完成數據分析、處理和發(fā)送信號功能，各控制模塊根據信號控制各自功能。 在正常情況下，發(fā)射器將采集到的溫度和壓力數據給TPM分析。
本發(fā)明中的胎壓傳感器通過接收器控制電流的變化，產生一個交變的磁場， 并根據在閉合的線圈內磁通量的變化產生交變的電壓供給給傳感器使用，實現 無電池實時輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的輪胎檢測系統(tǒng)在車輛啟動時對四條輪胎執(zhí)行自檢程序，在車輛行 駛過程中執(zhí)行實時檢測程序。在輪胎上安裝的傳感器能將信息發(fā)送到TPM (胎壓 模塊)。當輪胎氣壓高于基準胎壓1.2倍或當輪胎氣壓低于基準胎壓25%時，監(jiān) 控裝置會立刻報警，提示司機檢測胎壓、更換輪胎。在適當的時刻向駕駛者報 警提醒無疑會提升行車的安全性；但過于頻繁的報警會讓使用者感到厭煩，以 至視而不見，最后反而引致更大的風險，所以在兩者之間要有個平衡。美國法 規(guī)規(guī)定低于25%為氣壓不足的界限值。
爆胎是由于車輛在高速行駛時，車輪與地面附著力減小，抵抗滑移能力下 降，爆胎車輪滾動阻力增大，造成方向偏衡，車輪滑移完全失去控制，而爆胎后駕駛員無法及時做出反應，并自我救助，使爆胎轉化為災難性后果。通常， 車輛爆胎事故在高溫的夏季容易發(fā)生。但是，引起爆胎的原因不僅僅是高溫， 若不注意檢査輪胎，任何季節(jié)都可能有爆胎出現。車輛行駛在路上，遇到外界 異物的撞擊或被割破，快速漏氣而爆胎；本發(fā)明是為避免駕駛員無法及時做出 準確反應，通過胎壓檢測系統(tǒng)實時檢測到輪胎爆胎或者快速漏氣時，發(fā)送胎壓 故障CAN信號到發(fā)動機控制噴油、制動系統(tǒng)全面啟動(ABS、 ESP等)，點亮車輛 的危險報警燈。
本發(fā)明系統(tǒng)在起初的工作中，提前的制動不僅能幫助駕駛者進入挽救狀態(tài)， 增大車輪與地面的附著力，并在ABS的支持下，車輪還不會馬上出現滑動的跡 象，這時，爆胎車輪對應一側正常車輪產生的制動力大于或接近爆胎車輪的滾 動阻力與制動力之和，有效防止爆胎方向偏航。制動更能使汽車行駛速度快速 降低，徹底化解爆胎風險。
具體技術方案如下
一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其包括胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，以及一個或多個 相應控制模塊；其中，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)包括胎壓傳感器和胎壓模塊TPM，胎壓傳感 器內置在輪胎內并可將信息發(fā)送至TPM， TPM用于實時檢測輪胎的胎壓狀況并完 成數據分析、處理和發(fā)送信號，TPM與各控制模塊之間通過CANBUS總線通訊連 接；各控制模塊根據得到的信號控制各自功能，完成胎壓故障的處理。
所述胎壓監(jiān)測系統(tǒng)為無電池實時輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其進一步包括控制器 模塊Control Module、控制感應線圈Pick-up Coil和輪胎壓力檢測機構Rim Coil，其中，控制器模塊用于在鑰匙狀態(tài)為ON時通過其內部的邏輯運算，通過 線束的連接供給控制感應線圈一個正旋交變的電流；控制感應線圈為一組帶有 鐵芯繞線圈，其在正旋交變的電流通過時，控制感應線圈產生交變的磁場。胎壓傳感器內部集成交流整流電路，其將控制感應線圈輸入的交流電整流 為直流電，并向傳感器內各個構件供電。
所述構件包括傳感器微處理器、輪胎壓力溫度檢測芯片等芯片，其使傳感
器正常檢測輪胎內的壓力及溫度信息；進一步包括內部天線，其使用500KHz的 頻率傳輸輪胎壓力及溫度信息。
所述一個或多個相應控制模塊包括TCU、和/或儀表組模塊ICM、和/或制動 系統(tǒng)模塊BSM、和/或發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS、和/或BCM、和/或危險指示燈。
所述BCM用于控制點亮危險指示燈、和強制開啟ESP;所述EMS用于控制噴 油策略；所述BSM用于采取剎車制動；所述ICM用于點亮胎壓報警燈提醒駕駛 員胎壓異常。
所述BSM還用于配合EMS解除車輛巡航功能。
系統(tǒng)內以及模塊間均采用高速CAN通訊。
一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于，采用如下步驟
(1) 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在車輛啟動時對四條輪胎執(zhí)行自檢程序，在車輛行駛過 程中執(zhí)行實時檢測程序；
(2) 當輪胎氣壓高于基準胎壓1. 2倍或當輪胎氣壓低于基準胎壓25%時， 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)立刻報警，提示司機檢測胎壓、更換輪胎。
TPM實時檢測四個輪胎的胎壓狀況，當檢測到爆胎或胎壓漏氣嚴重時，進一 步包括如下步驟
(3) TPM發(fā)送信號到CANBUS總線上，BCM控制點亮危險指示燈、強制開啟 ESP并起作用，EMS控制噴油策略，BSM采取剎車制動，并配合EMS 解除巡航功能，ICM點亮胎壓報警燈提醒駕駛員胎壓異常。
在車輛檢測和信號傳輸過程中，如果出現信號缺失和信號失效的情況超過IS時，中央控制模塊將發(fā)送信號到儀表點亮故障指示燈。
系統(tǒng)在車速40Km/h以上采取強制制動，腳踏板制動不起作用，在車速40Km/h 以下，系統(tǒng)制動和腳踏板制動均起作用，系統(tǒng)優(yōu)先選取腳踏板制動信號；當車 速為零，自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)解除，直到輪胎氣壓重新達到基準氣壓， 系統(tǒng)恢復有效狀態(tài)。
與目前現有技術相比
1、 本發(fā)明可以實現胎壓的實時檢測，滿足檢測的實時性和準確性。本發(fā)明 不對轉向系統(tǒng)進行強制鎖定、點亮危險指示燈，高速強制制動、低速選擇制動， 提高系統(tǒng)的人性化。
2、 由于巡航系統(tǒng)無法迅速識別爆胎故障，所以本發(fā)明在檢測到輪胎爆胎或 者漏氣嚴重時，會發(fā)信號通知巡航關閉，縮短了車輛制動的時間和距離。
3、 本發(fā)明適相關的模塊均為高速CAN通訊，通訊時間為毫秒級，保證了信 號傳遞的及時性和準確性。在車輛檢測和信號傳輸過程中，如果出現信號缺失 和信號失效的情況超過Is時，中央控制模塊將發(fā)送信號到儀表點亮故障指示燈。


圖l為電源轉換示意圖
圖2為胎壓檢測系統(tǒng)的示意圖3為胎壓故障處理系統(tǒng)的模塊通訊拓撲圖4為各模塊間通訊定義及方式；
圖中
1 :Two Terminal, Sensor Mounted on Wheel Rim Inside Tyre Cavity 2:Rim Coil (Sensor Coil Mounted on Wheel Rim) 3 :Constant Air Gap Dimension4: Sensor Coil Rotation with Wheel 5:Chassis Mounted Reader
6:Pick-up Coil(Two Terminal Reader Coil Assembly Fixed With Respect To Brake
Caliper Mounting Bracket)
7: Air Gap
9:TPM
8a-d:輪胎
10:ABS
11-DIAGNOSIS
12:BCM
13:ICM
14:BSM
15:EMS
16:TCM
17:EPS
18:ABM
19:HIGHSPEED CAN
LEGENDA: ABM=Air Bag Module
ICM=Instrument Cluster Module TCM:Transmission Control Module
BCM=Body Computer Module BSM:Brake System Module
TPM=Tire Pressure Module ECM=Engine Control Module20a: Wheel RRTPM Sensor 20b: Wheel RFTPM Sensor
20C: Wheel LFTPM Sensor 20d: Wheel LRTPM Sensor
21 ，21 a: RRTMPMSensor
22a-b: LFTPM Sensor
23，23a: RFTPM Sensor
24a-b: LRTPM Sensor
25:TCU
26:HS—CAN Vehicle Speed HS一CAN Vehicle Speed Fail Sts
27:HS_CAN LHF Tire Pressure Sts HS_CAN RHF Tire Pressure Sts
HS_CAN LHR Tire Pressure Sts HS一CAN RHF Tire Pressure Sts
HS一CAN Tire Pressure System Fail Sts
28，30:HS-Cruise closedsts
29:HS一CAN Brake Sts
31:HS_Spoutfoel Sts
32:HS—Hazard Lamp Sts
具體實施例方式
下面根據附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種 優(yōu)選實施例。
無電池式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)由四個部分組成，包括控制器模塊(Control Module)、控制感應線圈(Pick-up Coil)、輪胎壓力檢測機構(Rim Coil)和傳感 器。此檢測系統(tǒng)在鑰匙狀態(tài)為ON時才能正常工作。當控制器模塊檢測到鑰匙狀 態(tài)處于0N時，控制器模塊通過其內部的邏輯運算，通過線束的連接供給控制感應線圈一個正旋交變的電流?？刂聘袘€圈是一組帶有鐵芯繞線圈，當有正旋 交變的電流通過時，控制感應線圈產生交變的磁場，因此磁場密度隨電流的改 變而變化。
傳感器內部集成交流整流電路，將線圈輸入的交流電整流為直流電，供給 傳感器微處理器、輪胎壓力溫度檢測芯片等芯片使用，使傳感器能正常的檢測
輪胎內的壓力及溫度信息，并通過內部天線使用500KHz的頻率傳輸輪胎壓力及 溫度信息。
系統(tǒng)由四個胎壓傳感器、TPM、 TCU、 ICM、 BSM、 EMS、 BCM、危險指示燈組 成。TPM實時檢測四個輪胎的胎壓狀況，當檢測到爆胎或胎壓漏氣嚴重時，TPM 發(fā)送信號到CAN BUS總線上，BCM控制點亮危險指示燈、強制開啟ESP并起作用， EMS控制噴油策略，BSM采取剎車制動，并配合EMS解除巡航功能，ICM點亮胎 壓報警燈提醒駕駛員胎壓異常。胎壓檢測傳感器內置在輪胎里，TPM完成數據分 析、處理和發(fā)送信號功能，各控制模塊根據信號控制各自功能。在正常情況下， 發(fā)射器將采集到的溫度和壓力數據給TPM分析。
與傳統(tǒng)的胎壓幾十秒一次檢測相比，本發(fā)明可以實現胎壓的實時檢測，檢測 時間在200ms左右，滿足檢測的實時性和準確性。
與傳統(tǒng)的胎壓故障處理系統(tǒng)相比，本發(fā)明不對轉向系統(tǒng)進行強制鎖定，因為 在轉彎時輪胎由于受力不均，爆胎的幾率也非常大。
由于現在很多車子都配備了巡航功能，在高速公路上巡航中出現爆胎時，由 于巡航系統(tǒng)無法迅速識別爆胎故障，所以本發(fā)明在檢測到輪胎爆胎或者漏氣嚴 重時，會發(fā)信號通知巡航關閉，縮短了車輛制動的時間和距離。
本發(fā)明適用于所有安裝CAN網絡通訊的車型，并將與此處理系統(tǒng)相關的模塊 (EMS、 TCU、 BSM、 ICM、 TPM、 ESP)均為高速CAN通訊，通訊時間為毫秒級，保證了信號傳遞的及時性和準確性。
車輛在爆胎后，車輛行車狀態(tài)不穩(wěn)定，在高速公路上行駛時，由于后方車輛 感知不到前方車輛的危險，很容易發(fā)生追尾，造成二次傷害；本發(fā)明在發(fā)現胎 壓爆胎或漏氣嚴重時，發(fā)送信號、點亮危險指示燈，提醒后方車輛前方有危險。
在車輛檢測和信號傳輸過程中，如果出現信號缺失和信號失效的情況超過 1S時，中央控制模塊將發(fā)送信號到儀表點亮故障指示燈。
本發(fā)明的胎壓故障處理系統(tǒng)是在40Km/h以上采取的是強制制動，腳踏板制 動不起作用，而在40Km/h—下，系統(tǒng)制動和腳踏板制動均起作用，而系統(tǒng)會優(yōu) 先選取腳踏板制動信號；當車速為零時，自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)解除，直 到輪胎氣壓重新達到基準氣壓，系統(tǒng)才處于有效狀態(tài)。這樣做的目的是讓車輛 盡快?？吭诎踩牡胤?，因為低車速的行車在高速路上是很危險的。
本發(fā)明涉及到信號失效的情況，當信號在500ms內沒有收到信號時，在儀表 上點亮故障報警燈，提醒駕駛員維修。
上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現并不受上 述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或 未經改進直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，包括胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，以及一個或多個相應控制模塊；其中，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)包括胎壓傳感器和胎壓模塊TPM，胎壓傳感器內置在輪胎內并可將信息發(fā)送至TPM，TPM用于實時檢測輪胎的胎壓狀況并完成數據分析、處理和發(fā)送信號，TPM與各控制模塊之間通過CAN BUS總線通訊連接；各控制模塊根據得到的信號控制各自功能，完成胎壓故障的處理。
2、 如權利要求l所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，所述胎 壓監(jiān)測系統(tǒng)為無電池實時輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其進一步包括控制器模塊Control Module、控制感應線圈Pick-upCoil和輪胎壓力檢測機構RimCoil，其中，控 制器模塊用于在鑰匙狀態(tài)為ON時通過其內部的邏輯運算，通過線束的連接供給 控制感應線圈一個正旋交變的電流；控制感應線圈為一組帶有鐵芯繞線圈，其 在正旋交變的電流通過時，控制感應線圈產生交變的磁場。
3、 如權利要求2所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，胎壓傳 感器內部集成交流整流電路，其將控制感應線圈輸入的交流電整流為直流電，并向傳感器內各個構件供電。
4、 如權利要求3所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，所述構件包括傳感器微處理器、輪胎壓力溫度檢測芯片等芯片，其使傳感器正常檢測 輪胎內的壓力及溫度信息；進一步包括內部天線，其使用500KHz的頻率傳輸輪 胎壓力及溫度信息。
5、 如權利要求l所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一 個或多個相應控制模塊包括TCU 、和/或儀表組模塊ICM、和/或制動系統(tǒng)模塊BSM、 和/或發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS、和/或BCM、和/或危險指示燈。
6、 如權利要求5所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，所述BCM 用于控制點亮危險指示燈、和強制開啟ESP;所述EMS用于控制噴油策略；所述BSM用于采取剎車制動；所述ICM用于點亮胎壓報警燈提醒駕駛員胎壓異常。
7、 如權利要求6所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在于，所述BSM 還用于配合EMS解除車輛巡航功能。
8、 如權利要求1-7中任一項所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)，其特征在 于，系統(tǒng)內以及模塊間均采用高速CAN通訊。
9、 一種如權利要求1-8中任一項所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的處理 方法，其特征在于，采用如下步驟(1) 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在車輛啟動時對四條輪胎執(zhí)行自檢程序，在車輛行駛過 程中執(zhí)行實時檢測程序；(2) 當輪胎氣壓高于基準胎壓1. 2倍或當輪胎氣壓低于基準胎壓25%時， 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)立刻報警，提示司機檢測胎壓、更換輪胎。
10、 如權利要求9所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的處理方法，其特征 在于，TPM實時檢測四個輪胎的胎壓狀況，當檢測到爆胎或胎壓漏氣嚴重時，進 一步包括如下步驟(3) TPM發(fā)送信號到CAN BUS總線上，BCM控制點亮危險指示燈、強制開啟 ESP并起作用，EMS控制噴油策略，BSM采取剎車制動，并配合EMS 解除巡航功能，ICM點亮胎壓報警燈提醒駕駛員胎壓異常。
11、 如權利要求9或10所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的處理方法，其 特征在于，在車輛檢測和信號傳輸過程中，如果出現信號缺失和信號失效的情 況超過ls時，中央控制模塊將發(fā)送信號到儀表點亮故障指示燈。
12、 如權利要求9或10所述的自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)的處理方法，其 特征在于，系統(tǒng)在車速40Km/h以上采取強制制動，腳踏板制動不起作用，在車 速40Km/h以下，系統(tǒng)制動和腳踏板制動均起作用，系統(tǒng)優(yōu)先選取腳踏板制動信號；當車速為零，自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)解除，直到輪胎氣壓重新達到基 準氣壓，系統(tǒng)恢復有效狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動胎壓故障緊急處理系統(tǒng)及其處理方法，包括胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，以及一個或多個相應控制模塊；其中，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)包括胎壓傳感器和胎壓模塊TPM，胎壓傳感器內置在輪胎內并可將信息發(fā)送至TPM，TPM用于實時檢測輪胎的胎壓狀況并完成數據分析、處理和發(fā)送信號，TPM與各控制模塊之間通過CAN BUS總線通訊連接；各控制模塊根據得到的信號控制各自功能，完成胎壓故障的處理。
文檔編號B60K28/10GK101585318SQ20091014400
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者強 張, 王國富, 許東輝, 郭同剛 申請人:奇瑞汽車股份有限公司