本公開涉及汽車車輪輪胎總成相對于感應電源的定位，該汽車車輪輪胎總成包括感應充電式電池供電的tpms。

背景技術：

車輛可需要輪胎壓力監測系統來測量輪胎壓力或其它參數。輪胎壓力監測系統(tpms，tirepressuremonitoringsystem)通常需要電能，以便收集輪胎信息并傳輸所述信息。這些輪胎壓力監測系統可隨著時間消耗儲存的電能。傳輸信息頻率的增加會使儲存的電能以增加的速率消耗。

技術實現要素：

車輛可包括一對車輪和輪胎總成。每個車輪和輪胎總成可包括壓力傳感器裝置。車輛或車輪和輪胎總成還可包括控制器，該控制器被配置為生成命令以相對于初級感應充電線圈對車輛進行定位。初級感應充電線圈中的每個可被配置為給所述裝置中的一個充電。所述定位可基于指示在所述裝置中的每個與所述線圈中相應的一個之間的電磁場強度的數據。所述定位可減小在充電期間由所述裝置接收的功率的差異。所述數據可限定電磁場強度之間的差異。電磁場強度中的每個可以是針對相應的車輪和輪胎總成的整圈旋轉(fullrotation)而限定的。所述命令可包括自動停車命令。

根據本發明，提供一種車輛，所述車輛包括：一對車輪和輪胎總成，每個車輪和輪胎總成包括壓力傳感器裝置；控制器，所述控制器被配置為：基于電磁場強度的數據而生成命令，以相對于初級感應充電線圈(初級感應充電線圈中的每個被配置為給所述裝置中的一個充電)對車輛進行定位，使得在充電期間由所述裝置中的每個接收的功率超出預定義的目標功率。

根據本發明的一個實施例，所述電磁場強度的數據是針對所述總成中的每個的整圈旋轉而限定的。

根據本發明的一個實施例，所述命令包括自動停車命令。

根據本發明的一個實施例，所述命令包括用于顯示的指令。

根據本發明，提供一種方法，所述方法包括：基于指示輪胎壓力傳感器裝置中的每個與初級感應充電線圈中的相應的一個之間的電磁場強度的數據而生成命令，以相對于初級感應充電線圈(初級感應充電線圈中的每個被配置為給輪胎壓力傳感器裝置中的一個充電)對車輛進行定位，使得所述裝置中的具有較低荷電狀態的一個裝置相對于所述裝置中的另一裝置在給定時間段內接收更大量的功率。

根據本發明的一個實施例，所述命令包括自動停車命令。

根據本發明的一個實施例，所述命令包括用于顯示的指令。

根據本發明的一個實施例，所述輪胎壓力傳感器裝置中的每個被安裝在相應的車輪和輪胎總成內，并且其中，所述數據是針對相應的車輪和輪胎總成的整圈旋轉而限定的。

根據本發明的一個實施例，所述數據限定電磁場強度之間的差異。

附圖說明

圖1是車輛的框圖；

圖2a和圖2b是車輪和輪胎總成內的典型的壓力傳感器裝置的圖；

圖3是在壓力傳感器裝置偏移120度的情況下在所述裝置中的每個處接收的電磁場強度的曲線圖；

圖4是在壓力傳感器裝置偏移180度的情況下在所述裝置中的每個處接收的電磁場強度的曲線圖；

圖5是在壓力傳感器裝置偏移120度的情況下在所述裝置中的每個處接收的電磁場強度的曲線圖，其包括描繪加權差異曲線的曲線；

圖6是用于確定合適的定位以給壓力傳感器裝置再充電的控制算法的流程圖；

圖7是用于確定一對壓力傳感器裝置是否獲得功率傳輸的最小閾值的控制算法的流程圖；

圖8是在壓力傳感器裝置具有不同水平的儲存電荷時用于確定在再充電期間壓力傳感器裝置的合適方位的控制算法的流程圖。

具體實施方式

在此描述了本公開的實施例。然而，應當理解的是，所公開的實施例僅為示例，其它實施例可采用各種替代形式。附圖無需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能細節不應被解釋為具有限制性，而僅僅作為用于教導本領域技術人員以多種形式利用本發明的代表性基礎。如本領域普通技術人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可以與在一個或更多個其它附圖中示出的特征組合以產生未被明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于典型應用的代表性實施例。然而，與本公開的教導一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定的應用或實施方式。

可購買在每個車輪上安裝有用于監測輪胎壓力的輪胎壓力監測系統(tpms)的車輛。所述系統可包括傳感器、電池和發送器(transmitter)。傳感器可具有多種布置并可通過電容式、壓電式或其它可用方式來感測輪胎壓力。電容式傳感器測量電介質上的電場的變化，而壓電式傳感器測量材料上的應變的變化。

發送器可將輪胎壓力數據發送到車輛的控制系統，并且信息可被顯示給駕駛員。輪胎壓力信息可被駕駛員使用，以確定輪胎是否欠壓或過壓。該信息可提示駕駛員使車輛進入服務站進行維護。通過隨時間測量輪胎壓力，tpms還給駕駛員提供因內胎破裂而即將發生輪胎漏氣的指示。輪胎壓力的意外的持續下降可指示內胎破裂。可應用任意類型的發送器來將輪胎壓力數據或其它信息發送到車輛的控制系統，并且任意類型的傳輸協議或介質是可被接受的。

需要電力來對傳感器和發送器提供功率。功率通常是由電池提供的，但也可由電容式電源或其它已知的合適的電源來提供。可使用任何電池或電容器配置。電池可與其它電池被布置成陣列，以提供額外的電壓或壽命，并且可使用任意類型的電池。存在包括不同組合的電解質、陽極材料、陰極材料或它們的組合的許多已知的電池類型，并且這些類型的電池中的任意電池可對tpms供電。電池還可以是3伏特鋰離子電池或1.25伏特鎳氫電池。

電池可隨著時間而失去電荷。可使用直接的電連接或感應充電來給電池再充電。通過連接到電源的初級線圈以及連接到電池的次級線圈，感應充電可提供對tpms的充分的再充電。初級感應線圈可位于車輛自身上或位于充電區域中。位于充電區域中的初級感應線圈可以是位于地面、墻壁或天花板上的墊子(mat)。具有感應式可再充電的tpms電池的車輛可進入充電區域(例如，車庫、商用充電站或私人充電站)中并且電池可接受感應充電。

由次級線圈接收的電荷的程度與由次級線圈接收的感應場或電磁場強度直接相關。應使次級線圈與初級線圈之間的相對距離最小化，以確保接收到期望的充電量。此外，次級線圈相對于初級線圈的方位會影響接收到的電荷。tpms內的次級線圈相對于車輪和輪胎總成內的初級線圈的相對位置帶來與感應充電相關聯的額外的問題。歸因于位于車輪上的旋轉的次級線圈的性質，車輪的位置可對由tpms接收的感應電荷產生直接的影響。

每個車輪可包括其自身的感應線圈并具有相應的初級線圈。每個感應線圈(初級感應線圈或次級感應線圈)可由具有不同布置的多個感應線圈組成，以提供適當的電磁場的發送或接收。可以使用各種芯或繞組材料或構造來提供充分的感應耦合。可以使用任意數量的感應板。每個車輪可以使用一個板或者各個車輪可共用一個大的板。

每個車輪可具有次級感應線圈，該次級感應線圈在各自的車輪內具有不同的位置或方位，從而導致tpms電池的迥異的充電。次級線圈可具有被設計為使感應電荷的接收最大化的許多構造。次級線圈可被構造為從多個方向接收感應電荷，以確保感應電荷不因次級線圈相對于初級線圈的特定姿態(particularattitude)而減少。未充電的電池可導致感測壓力的傳輸頻率的減小或者裝置根本無法傳輸壓力數據。

在至少一個實施例中，駕駛員可使包括至少兩個輪胎壓力傳感器裝置的車輛接近充電板或與充電板重疊。隨著輪胎壓力傳感器裝置接近充電板或與充電板重疊，獲取與接收的電磁場強度或接收的電荷有關的數據。在位于充電板上時，每個車輪可完成整圈旋轉或部分旋轉。控制器可分析接收的充電功率以進一步將車輛和車輛的車輪定位在最佳位置。

如果兩個車輪需要充電，則控制器可從第二車輪接收的感應電荷減去第一車輪接收的感應電荷。通過對在所述兩個車輪中的每個處接收的電荷之間的差取絕對值，控制器可確定車輪位置，該車輪位置將使接收的電荷之間的差異減小。使用其它數學方法(例如，確定所有車輪之間的平均差，使用標準偏差值進行統計學分析以去除異常值等)的相似方法可應用到兩個以上車輪。該方法還可被應用于給需要充電的未使用的tpms(例如，備用輪胎)充電。

每個車輪可在充電板上完成整圈旋轉。這可使最小差異位置出現在兩個不同的位置。然后，通過將在最小差異位置處接收到的電荷值相加并找到最大總和，控制器可在這兩個不同的位置之間進行選擇。最大總和可允許控制器在兩個最小差異位置之間進行選擇。

控制器可使用車輪角度位置或車輪線性位置作為參考，以確定最小差異感應充電位置。車輪角度位置的使用可包括從使用旋轉傳感器(例如，霍爾傳感器、旋轉式編碼器、光學編碼器或旋轉式位移傳感器)檢測到感應場時起記錄車輪的相對角度位置。這些角度位置連同相應的電荷量一起可被用于使車輪返回到最佳位置。

車輪線性位置的使用可包括從通過使用與充電站有關的預先配置的位置數據檢測到感應場時起記錄車輪的相對線性位置。車輛可以被預編程序或使用學習算法隨著車輛接近而確定車輪的線性位置。這些線性位置連同相應的電荷量一起可被用于使車輪返回到最佳位置。

傳輸信息頻率的增大可以使儲存的電能以增大的速率消耗，但tpms再充電的能力允許tpms更頻繁地傳輸信息。這可允許tpms提供道路狀況信息和更同步的輪胎壓力信息。

在一個實施例中，駕駛員可使包括至少兩個輪胎壓力傳感器裝置的車輛接近充電板或與充電板重疊。隨著tpms與充電板重疊，控制器可獲取與接收的電荷相關的數據。所獲取的接收的電荷分別被處理并且控制器可使用前面提及的方法來確定最小差異位置。

在第二實施例中，駕駛員可使包括至少兩個輪胎壓力傳感器裝置的車輛與充電板重疊。隨著tpms與充電板重疊，控制器可獲取與接收的電荷相關的數據。所獲取的接收的電荷分別被處理并且控制器可停止或提供停止指示，因為次級感應線圈中的每個在閾值功率水平內。控制器還可指示車輛向前或向后移動，以確保兩個次級線圈接收滿足或超出閾值水平的功率。

在充電期開始之前或期間，控制器可識別特定的tpms電池的荷電狀態(soc)低或具有較低的soc。控制器可被配置為利用tpms電池的soc通過在給定的時間段內使用下面的式1來將加權因子應用到期望的位置。所述給定的時間段可以是整個充電時間段(chargingsession)的一部分、整個充電時間段或多個充電時間段。下面的式1允許控制器成比例地權衡車輪的位置，使得具有低電荷的電池接收更強的感應場或更大量的功率。每個soc可等效為在可再充電的電池中剩余的電荷的百分比。soc還可具有被應用以對預定充電期(可阻止soc達到期望的充電水平)進行補償的非線性增益。

如圖1所示，車輛100具有第一車輪和輪胎總成102。第一車輪和輪胎總成102具有壓力傳感器裝置104。所述壓力傳感器裝置包括電池106。第一車輪和輪胎總成102機械地連接到動力源110。動力源110可與控制器112通信。控制器112可與壓力傳感器裝置104通信。感應充電板114可提供與感應線圈108感應地耦合的電磁場。感應線圈108可與電池106電連接。

如圖1所示，車輛100具有第二車輪和輪胎總成122。第二車輪和輪胎總成122具有壓力傳感器裝置124。所述壓力傳感器裝置包括電池126。第二車輪和輪胎總成122機械地連接到動力源110。動力源110可與控制器112通信。控制器112可與壓力傳感器裝置124通信。感應充電板134可提供與感應線圈128感應地耦合的電磁場。感應線圈128可與電池126電連接。

如圖2a所示，車輪和輪胎總成102具有感應線圈108。感應線圈108具有相應的感應板114。類似地，車輪和輪胎總成122具有感應線圈128，該感應線圈128具有相應的感應板134。感應線圈128與感應線圈108是異相的。如圖2b所示，隨著車輪在感應板上旋轉，感應線圈基于相對于感應板的姿態和距離而接收不同大小的電磁場。感應線圈可被構造為無論感應線圈朝向感應板的姿態如何都接收感應電荷。

圖3描繪了由感應線圈108和128中的每個接收的電荷的相應的量(如分別在曲線308和328中示出的)。如圖所示，曲線308和328彼此具有120度的相位差。y軸指示感應線圈108和128接收的電荷，并且x軸指示車輪的位置。每個曲線308和328的峰值指示在線圈最接近各自的感應板時由所述線圈接收的最大電荷。感應線圈在x軸上接近226度的位置處的對齊將會導致與曲線308相關聯的tpms電池的迥異的和不充分的充電。控制器可被配置為將感應線圈定向到曲線302(即，兩充電之間的差異)可被最小化的位置。因此，將車輪定位在曲線302的最小值處將為電池106和126中的每個提供改善的能量傳輸。例如，在120度和300度處兩個車輪之間的差異已達到最小值(點304處)。

圖4描繪了由感應線圈108和128中的每個接收的電荷的相應的量(如在曲線408和428中示出的)。如圖所示，曲線408和428彼此具有180度的相位差。y軸指示感應線圈108和128接收的電荷，并且x軸指示車輪的位置。每個曲線408和428的峰值指示當線圈最接近各自的感應板時由線圈接收的最大電荷。感應線圈在x軸上接近180度的位置處的對齊將導致tpms電池之一的迥異的和不充分的充電。控制器可被配置為將感應線圈定向到曲線402(即，兩充電之間的差異)可被最小化的位置。因此，將車輪定位在最小值處將為電池106和126中的每個提供改善的能量傳輸。例如，在90度和270度處兩個車輪之間的差異已達到最小值(點404處)。

圖5描繪了由感應線圈108和128中的每個接收的電荷的相應的量(如分別在曲線508和528中示出的)。如圖所示，曲線508和528彼此具有120度的相位差。y軸指示感應線圈108和128接收的電荷，并且x軸指示車輪的位置。每個曲線508和528的峰值指示當線圈最接近各自的感應板時由線圈接收的最大電荷。感應線圈在x軸上接近226度的位置處的對齊將導致每個tpms電池的迥異的和不充分的充電。控制器可被配置為將感應線圈定位到曲線502(即，兩充電之間的差異)可被最小化的位置。因此，將車輪定位在曲線502的最小值處將為電池106和126中的每個提供改善的能量傳輸。例如，在120度和300度處兩個車輪之間的差異已達到最小值(504)。

此外，圖5引入了描繪最小差異曲線(包含每個tpms電池的荷電狀態)的加權偏移的額外曲線506。如果在車輛接近充電站時tpms電池具有不同的荷電狀態，則控制器可被配置為補償該差異。計算的曲線506可遵循如上文所述的式1。第一感應線圈的曲線508的接收的電荷量(c1)乘以連接到第一感應線圈的電池的soc1。第二感應線圈的曲線528的接收的電荷量(c2)乘以連接到第二感應線圈的電池的soc2。控制器可被配置為將感應線圈定向到曲線506(即，兩充電之間的加權差異)可被最小化的位置。因此，將車輪定位在曲線506的最小值處將為電池106和126中的每個提供更合適的能量傳輸。例如，在109度和333度處兩個車輪之間的差異已達到加權最小值(點507處)。

現在參照圖6，描繪了方法600，控制器憑借該方法執行本公開的實施例。在步驟602中，隨著車輛接近充電板，車輪和車輛與充電板對齊。在步驟604中，車輛在充電板上駛過。在步驟606和608中，在充電板上平移期間，控制器可收集與車輪位置有關的感應充電量。在步驟610中，控制器可生成命令以對車輛進行定位，使得每個車輪處的充電量之間的差異減小。在步驟612中，控制器可生成命令以關于當前車輪位置和期望的車輪位置對車輛進行定位。這些命令可在步驟614中被自主地應用、在步驟616中使用音頻或視頻被人工指示或在步驟618中被顯示在車輛人機界面上。在步驟614中，這些命令可被應用到沒有駕駛員的車輛(即，無人駕駛自動車輛)，或具有駕駛員但在沒有駕駛員交互的情況下使其自動定位的車輛。

現在參照圖7，描繪了方法700，控制器憑借該方法執行本公開的實施例。在步驟702中，隨著車輛接近充電板，車輪和車輛與充電板對齊。在步驟704中，車輛在充電板上駛過。在步驟706和708中，在充電板上平移期間，控制器可收集包括與車輪位置有關的感應充電量的信息。

在步驟710中，控制器可確定一個裝置是否在預定的閾值內。車輛將重復所述處理，直到所述裝置中的至少一個在預定的閾值或預定義的目標功率內為止。一旦所述裝置中的一個在預定的閾值或預定義的目標功率內，控制器便將繼續跨越感應充電板，直到另一裝置在預定的范圍內為止，如步驟712所示。在步驟714中，如果兩個裝置均在預定的范圍內，則控制器可停止車輛。在步驟716中，控制器可使車輪向前旋轉一個增量并重復步驟712。控制器可重復步驟712，直到在步驟718車輪已完成一整圈旋轉時為止，隨后退出循環。在步驟720中，一旦已退出循環，則控制器可使車輪向后旋轉，直到獲得最大平均電荷值為止。

現在參照圖8，描繪了方法800，控制器憑借該方法執行本公開的實施例。在步驟802中，隨著車輛接近充電板，車輪和車輛與充電板對齊。在步驟804中，控制器可從每個tpms裝置中檢索當前soc數據。在步驟806中，車輛在充電板上駛過。在步驟808和810中，在充電板上平移期間，控制器可收集與車輪位置有關的感應充電量。在步驟812中，在考慮到每個tpms電池的當前soc的同時，控制器可生成命令以對車輛進行定位，使得每個車輪處的充電量之間的差異減小。在步驟814中，控制器可生成命令以關于當前車輪位置和期望的車輪位置對車輛進行定位。這些命令可在步驟816中被自主地應用、在步驟818中使用音頻或視頻被人工指示或在步驟820中被顯示在車輛人機界面上。人機界面是允許在人與機器之間進行交互的任意機構或電子器件。

在此公開的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計算機或者通過處理裝置、控制器或計算機來實現，其中，所述處理裝置、控制器或計算機可包括任何現有的可編程電子控制單元或專用電子控制單元。類似地，所述處理、方法或算法可以以多種形式被存儲為可由控制器或計算機執行的數據和指令，所述多種形式包括但不限于：永久地存儲在非可寫存儲介質(諸如rom裝置)上的信息以及可變地存儲在可寫存儲介質(諸如軟盤、磁帶、cd、ram裝置以及其它磁性介質和光學介質)上的信息。所述處理、方法或算法還可被實現為軟件可執行對象。可選地，可利用合適的硬件組件(諸如專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、狀態機、控制器或者其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合來整體或部分地實現所述處理、方法或算法。

說明書中所使用的詞語為描述性詞語而非限制性詞語，并且應理解的是，可在不脫離本公開的精神和范圍的情況下做出各種改變。如前所述，可將各種實施例的特征組合以形成本發明的可能未被明確描述或示出的進一步的實施例。盡管針對一個或更多個期望特性，各種實施例可能已經被描述為提供優點或者優于其它實施例或現有技術實施方式，但是本領域普通技術人員應該認識到，根據特定的應用和實施方式，一個或更多個特征或特性可被折衷以實現期望的整體系統屬性。這些屬性可包括但不限于：成本、強度、耐用性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維護性、重量、可制造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實施例或現有技術實施方式滿足期望的實施例并不在本公開的范圍之外，并可被期望用于特定的應用。