Niederfrequenzempfänger für ein Reifendrucküberwachungssystem

*DE102008032157A120090326*
(19)
Bundesrepublik Deutschland
Deutsches Patent- und Markenamt
(10)
DE 10 2008 032 157 A1 2009.03.26
Offenlegungsschrift
(12)
(51) Int Cl.8:
(21) Aktenzeichen: 10 2008 032 157.5
(22) Anmeldetag: 08.07.2008
(43) Offenlegungstag: 26.03.2009
(30) Unionspriorität:
11/853367
11.09.2007
B60C 23/02 (2006.01)
(74) Vertreter:
Grünecker, Kinkeldey, Stockmair &
Schwanhäusser, 80802 München
US
(71) Anmelder:
Lear Corporation, Southfield, Mich., US
(72) Erfinder:
Nantz, John S., Brighton, Mich., US; Mattson,
Keith E., Livonia, Mich., US; Cotton, Kevin, Fenton,
Mich., US
Prüfungsantrag gemäß § 44 PatG ist gestellt.
Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
(54) Bezeichnung: Niederfrequenzempfänger für ein Reifendrucküberwachungssystem
(57) Zusammenfassung: Bereitgestellt wird ein Reifendrucküberwachungssystem (TPM-System) für ein Fahrzeug. Das System umfasst einen TPM-Empfänger, eine
Triggervorrichtung und einen TPM-Sensor. Der TPM-Empfänger ist dafür ausgelegt, Reifendruckinformation zu empfangen. Die Triggervorrichtung ist dafür ausgelegt, ein unmoduliertes Niederfrequenzsignal (NF-Signal) zu erzeugen, das einen Triggerbefehl angibt. Der TPM-Sensor umfasst eine NF-Tankschaltung, die dafür ausgelegt ist, das
unmodulierte NF-Signal zu empfangen, und einen Mikroprozessor, der funktionell mit der NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgestaltet ist, das Vorhandensein des unmodulierten NF-Signals zu erfassen und ein NF-Ausgabesignal mit Reifendruckinformation an den TPM-Empfänger
in Reaktion auf den Triggerbefehl ohne Demodulieren des
unmodulierten NF-Signals zu senden.
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genständige Schaltung implementiert sein. Während
ASIC-Designs die Herstellungskosten verringern
können, können den Kosteneinsparungen Aufwendungen aufgrund der Herstellungskosten im Zusammenhang mit der Herstellung eines ASIC für eine
spezifische Anwendung gegenüberstehen.
Beschreibung
Technisches Gebiet
[0001] Die Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen vorliegenden Erfindung betreffen allgemein
eine
Reifendrucküberwachungsradsensoreinheit
(TPM-Radsensoreinheit; tire pressure monitoring
TPM, Reifendrucküberwachung) in einem TPM-System.
[0005] Entsprechend ist es wünschenswert, einen
TPM-Sensor bereitzustellen, der kostengünstig in der
Entwicklung ist und vorbestimmte diagnostische,
testtechnische und betriebstechnische Anforderungen gemäß Vorgabe durch die Hersteller von Originalteilen OEMs unterstützt.
Hintergrund
[0002] Reifendrucküberwachersensoren
(TPM-Sensoren) erfassen allgemein Reifendruckinformation für Reifen an einem Fahrzeug. Der
TPM-Sensor sendet die Reifendruckinformation als
Hochfrequenzsignal (HF-Signal) an einen TPM-Empfänger. Der TPM-Empfänger verarbeitet die Reifendruckinformation und sendet Reifendruckmitteilungen über ein multiplexiertes Busprotokoll an eine Instrumentengruppe oder an ein beliebiges anderes
elektronisches Modul in dem Fahrzeug. Die Instrumentengruppe oder das andere elektronische Modul
stellen den Reifendruckstatus auf einer Anzeige für
einen Anwender bereit.
Zusammenfassung
[0006] Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Reifendrucküberwachungssystem (TPM-System) für ein
Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst einen
TPM-Empfänger, eine Triggervorrichtung und einen
TPM-Sensor. Der TPM-Empfänger ist dafür ausgelegt, Reifendruckinformation zu empfangen. Die Triggervorrichtung ist dafür ausgelegt, ein unmoduliertes
Niederfrequenzsignal (NF-Signal) zu erzeugen, das
einen Triggerbefehl angibt. Der TPM-Sensor umfasst
eine NF-Tankschaltung, die dafür ausgelegt ist, das
unmodulierte NF-Signal zu empfangen, und einen
Mikroprozessor, der funktionell mit der NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgestaltet ist, das
Vorhandensein eines unmodulierten NF-Signals zu
erfassen und ein NF-Ausgabesignal mit Reifendruckinformation für den TPM-Empfänger in Reaktion auf
den Triggerbefehl ohne Demodulieren des unmodulierten NF-Signals zu senden.
[0003] Jeder TPM-Sensor in dem Fahrzeug beinhaltet einen Niederfrequenzempfänger (NF-Empfänger) zum Empfangen einer Mehrzahl von modulierten
NF-Mitteilungen. Hersteller von Originalteilen (Original Equipment Manufacturers OEMs) fordern allgemein, dass die TPM-Sensoren dafür ausgestaltet
sind, auf die Mehrzahl von modulierten NF-Mitteilungen zu diagnostischen Test- und/oder Betriebszwecken zu reagieren. Zusätzliche Schaltungen und
Software müssen dem TPM-Sensor hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass der TPM-Sensor die
Fähigkeit hat, auf alle modulierten NF-Mitteilungen
zu reagieren. So kann jeder TPM-Sensor beispielsweise zusätzliche Schaltungen und Software zum
Demodulieren und Decodieren von modulierten Daten in den NF-Mitteilungen benötigen. in einigen Fällen ist es während der Betriebsdauer des TPM-Sensors nur selten notwendig, dass dieser auf alle modulierten NF-Mitteilungen, die von den Herstellern von
Originalteilen (OEMs) vorgegeben werden, reagiert.
Einige der modulierten NF-Mitteilungen werden gegebenenfalls selten oder überhaupt nicht verwendet.
[0007] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird
ein Reifendrucküberwachungssensor (TPM-Sensor)
in einem Fahrzeug bereitgestellt. Der TPM-Sensor ist
in der Lage, mit einer Triggervorrichtung zu kommunizieren, die ein unmoduliertes Niederfrequenzsignal
(NF-Signal) erzeugt, das einen Triggerbefehl angibt.
Der Sensor umfasst eine NF-Tankschaltung und einen Mikroprozessor. Die NF-Tankschaltung ist dafür
ausgelegt, das unmodulierte NF-Signal zu empfangen. Der Mikroprozessor ist funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgelegt,
das Vorhandensein des unmodulierten NF-Signals
zu erfassen und ein HF-Ausgabesignal mit Reifendruckinformation in Reaktion auf den Triggerbefehl
ohne Demodulieren des unmodulierten NF-Signals
zu senden.
[0004] Jeder TPM-Sensor beinhaltet zudem einen
Mikrokontroller und eine Überspannungsschutzschaltung. Der Mikrokontroller und die Überspannungsschutzschaltung sind als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit ASIC) implementiert. Die ASIC ist eine
an Kundenbedürfnisse angepasste Schaltung, die
das Leiterplattendesign vereinfachen und die Herstellungskosten verringern kann. Der NF-Empfänger
kann in das ASIC-Design eingebaut oder auch als ei-
[0008] Bereitgestellt wird zudem ein Reifendrucküberwachungssensor (TPM-Sensor) in einem Fahrzeug. Der TPM-Sensor ist in der Lage, mit einer Triggervorrichtung zu kommunizieren, die wenigstens ein
moduliertes Niederfrequenzeingabesignal (NF-Eingabesignal) bereitstellt. Der Sensor umfasst eine
NF-Tankschaltung, einen Mikroprozessor und eine
Vergleichsschaltung. Die NF-Tankschaltung ist dafür
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ausgelegt, das modulierte NF-Eingabesignal bei einer vorbestimmten Frequenz zu empfangen. Der Mikroprozessor ist funktionell mit der NF-Tankschaltung
gekoppelt und dafür ausgelegt, das modulierte
NF-Eingabesignal zu demodulieren, um in dem modulierten NF-Eingabesignal vorhandene Daten zu
decodieren und ein NF-Ausgabesignal in Reaktion
auf die decodierten Daten zu erzeugen. Der Komparator bzw. Vergleicher ist funktionell mit der NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgelegt, das modulierte NF-Eingabesignal zu empfangen und das modulierte NF-Eingabesignal für den Mikroprozessor in
Reaktion auf ein durch den Komparator bzw. Vergleicher erfolgendes Bestimmen, dass das modulierte
NF-Eingabesignal ein gültiges Signal ist, bereitzustellen.
TPM-Sensor 14 kann innerhalb eines Reifens (nicht
gezeigt) angeordnet sein, um Information unter anderem hinsichtlich Reifendruck, Temperatur und Batterieleistungspegel für den TPM-Sensor 14 bereitzustellen. Der TPM-Sensor 14 kann die Information hinsichtlich Temperatur, Druck und Batterie als HF-Ausgabesignale an den TPM-Empfänger 16 periodisch
und/oder auf Anfrage senden. Der TPM-Empfänger
16 verarbeitet die HF-Ausgabesignale aus dem
TPM-Sensor 14 und stellt Information hinsichtlich
Druck, Temperatur und Batterie für eine Instrumentengruppe (nicht gezeigt) bereit. Die Gruppe stellt die
Information hinsichtlich Reifendruck, Temperatur und
Batteriepegel für einen Anwender über eine Mitteilungszentrale oder einen anderen geeigneten visuellen Anzeiger in dem Fahrzeug bereit.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
[0016] Die Triggervorrichtung 12 kann eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen zum Erzeugen einer
Mehrzahl von Triggerbefehlen beinhalten. Derartige
Triggerbefehle (oder Triggersignale) sind allgemein
als Mitteilungen oder Befehle definiert, die den
TPM-Sensor 14 veranlassen, eine bestimmte Funktion wahrzunehmen. Derartige Funktionen können zu
betriebstechnischen, diagnostischen und/oder testtechnischen Zwecken sein. Die Triggervorrichtung 12
sendet die Triggerbefehle als modulierte Hochfrequenzeingabesignale (HF-Eingabesignale). Bei einem Beispiel können die modulierten HF-Eingabesignale auf eine Hüllkurve einer Trägerwelle bei einer
vorbestimmten Frequenz LF-ASK-moduliert sein
(Low Radio Frequency, Low Frequency LF, Niederfrequenz; Amplitude Shift Key ASK, Amplitudenumtastung). Bei einem Beispiel kann die vorbestimmte
NF-Frequenz bei 125 kHz liegen. Die bestimmte Frequenz für die Trägerwelle kann auf Grundlage der gewünschten Kriterien für eine spezielle Implementierung variiert werden.
[0009] Die vorliegende Erfindung ist insbesondere
in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt. Es erschließen sich jedoch weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung, und es wird die vorliegende Erfindung besser verständlich, indem auf die nachfolgende Detailbeschreibung in Zusammenschau mit der
begleitenden Zeichnung Bezug genommen wird, die
sich wie folgt zusammensetzt.
[0010] Fig. 1 zeigt ein TPM-System entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
[0011] Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm von verschiedenen Komponenten, die innerhalb des
TPM-Sensors angeordnet sind.
[0012] Fig. 3 zeigt eine Teilansicht eines TPM-Sensors entsprechend einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
[0017] Die Triggerschaltung 12 kann einen Initiator
beinhalten, der dafür ausgestaltet ist, einen Vorgang
des TPM-Sensors 12 zu triggern. Der Initiator ist im
Allgemeinen innerhalb des Fahrzeuges angeordnet.
Während des Startens des Fahrzeuges kann der Initiator das modulierte NF-Eingabesignal an einen bestimmten TPM-Sensor 14 in dem Fahrzeug senden,
um den TPM-Sensor 14 zum Senden von Daten an
den TPM-Empfänger 16 für einen bestimmten Reifen
zu triggern. Ein derartiger Prozess tritt beim Konfigurieren eines bestimmten TPM-Sensors für ein spezielles Rad auf, weshalb der TPM-Empfänger 16
Kenntnisse dahingehend hat, welcher TPM-Sensor
14 innerhalb eines bestimmten Rades angeordnet
ist. Der TPM-Empfänger 16 kann multiplexierte Mitteilungen über einen Multiplexbus an die Instrumentengruppe (oder ein anderes Modul in dem Fahrzeug)
senden, um Information hinsichtlich Druck und anderem für einen bestimmten Reifen bereitzustellen.
Fahrzeuge können einen Initiator enthalten oder
nicht. Die Implementierung des Initiators an einem
[0013] Fig. 4 zeigt eine Teilansicht eines TPM-Sensors entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
[0014] Fig. 5 zeigt ein Niederfrequenzmodulationssignal.
Detailbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels beziehungsweise der bevorzugten Ausführungsbeispiele
[0015] Fig. 1 zeigt ein Reifendrucküberwacherystem 10 (TPM-System) zur Verwendung in einem
Fahrzeug entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das System 10 umfasst
eine Triggervorrichtung 12, einen TPM-Sensor 14
und einen TPM-Empfänger 16. Obwohl in Fig. 1 nur
ein TPM-Sensor 14 gezeigt ist, kann das Fahrzeug
bis zu fünf TPM-Sensoren (einen zusätzlichen
TPM-Sensor für den Ersatzreifen) beinhalten. Jeder
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Daten als HF-Ausgabesignal in Reaktion auf die Reifendrehung an den TPM-Empfänger 16. Das
HF-Ausgabesignal kann ein Nieder-HF-Ausgabesignal sein. Der TPM-Sensor 14 stellt die Reifendruckinformation und weitere Information bereit, auch nachdem der Schlüssel aus der Zündung genommen ist
(beispielsweise wenn das Fahrzeug in einem Wartemodus ist). Der TPM-Sensor 14 stellt die Reifendruckinformation periodisch bereit, während das
Fahrzeug im Wartemodus ist. Bei einem Beispiel
kann jedes periodische Ereignis von einem anderen
um Minuten entfernt sein, weshalb die Batterielebensdauer verlängert wird. Eine ASIC kann derart
hergestellt sein, dass sie sämtliche der Komponenten 20, 22, 24, 26, 28 und 30 oder beliebige andere
der Komponenten 20, 22, 24, 26, 28 und 30 – eine
oder mehrere hiervon – beinhaltet.
Fahrzeug kann auf Grundlage des verwendeten
Fahrzeugtyps variieren.
[0018] Die Triggervorrichtung 12 kann zudem eine
Anzahl von diagnosebasierten Handwerkzeugen umfassen. So kann die Triggervorrichtung 12 beispielsweise ein Diagnosewerkzeug sein, das vom Personal
in Verkaufsniederlassungen, Fahrzeugfabrikanlagen
oder Radfabrikanlagen zum Kommunizieren mit dem
TPM-Sensor 14 verwendet wird. Die Triggervorrichtung 12 kann ebenfalls ein EOL-Testgerät (End Of
Line EOL) sein, das zum Testen der Intaktheit des
TPM-Sensors 14 während des Zusammenbaus des
TPM-Sensors 14 oder während des Zusammenbaus
des Fahrzeuges verwendet wird.
[0019] Die Triggervorrichtung 12 (beispielsweise ein
EOL-Testgerät oder ein Handtestwerkzeug) kann
Triggersignale als diagnostische Befehle in Form der
modulierten NF-Eingabesignale an den TPM-Sensor
14 senden und auf eine Reaktion von dem TPM-Sensor 14 zur Bestätigung der betriebstechnischen Intaktheit warten. Die Triggervorrichtung 12 kann zudem anfordern, dass der TPM-Sensor 14 modulierte
NF-Eingabesignale als Reaktion zu diagnostischen
Zwecken bereitstellt. Die Reaktionen können beinhalten, dass der TPM-Sensor 14 diagnostische Information, so beispielsweise Information hinsichtlich Fabrikmodus, Werkzeugmodus, Softwarerevisionsniveau, Mitteilungsdaten, Präambeldaten und Prüfsumme, oder andere geeignete diagnostische Reaktionen bereitstellt. Die Triggervorrichtung 12 kann zudem anfordern, dass der TPM-Sensor 14 Reifendruckinformation oder andere Information bereitstellt,
was im Gegensatz dazu steht, wenn auf das nächste
periodische Ereignis für den TPM-Sensor 14 zum
Senden der Information gewartet wird.
[0022] Fig. 3 zeigt eine schematische Teilansicht
des TPM-Sensors 14 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die
NF-Tankschaltung 26 ist dafür ausgelegt, modulierte
NF-Eingabesignale von der Triggervorrichtung 12
(beispielsweise der NF-Handvorrichtung, dem Initiator oder einer anderen NF-Erzeugungsvorrichtung)
zu empfangen. Die NF-Tankschaltung 26 beinhaltet
eine Spule C01 und einen Kondensator C1. Die Spule C01 und der Kondensator C1 müssen derart abgestimmt sein, dass die NF-Tankschaltung 26 die modulierten NF-Eingabesignale bei 125 kHz empfängt.
[0023] Eine Überspannungsschutzschaltung 40 ist
mit der NF-Tankschaltung 26 gekoppelt. Eine Eingabe 42 des Mikrokontrollers 22 ist mit einer Ausgabe
der Überspannungsschutzschaltung 42 gekoppelt.
Die Überspannungsschutzschaltung 40 beinhaltet
eine Diode D1 und einen Widerstand R1 zum Schutz
des Mikrokontrollers 22 für den Fall, dass die
NF-Tankschaltung 26 eine große Spannungsamplitude aus einem NF-Feld empfängt, das in dem modulierten NF-Eingabesignal vorhanden ist. Die Diode
D1 begrenzt die Eingabespannung für den Mikrokontroller 22. Die Diode D1 kann als Schottky-Diode implementiert sein. Der Widerstand R1 begrenzt den
Stromfluss zu dem Mikrokontroller 22.
[0020] Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm von verschiedenen elektrischen Komponenten, die innerhalb
des TPM-Sensors 14 angeordnet sind. Der
TPM-Sensor 14 beinhaltet eine Batterie 20 und einen
Mikrokontroller 22. Die Batterie 20 stellt eine Energiequelle für den Mikrokontroller 22 bereit. Der Mikrokontroller 22 steuert die Funktion des TPM-Sensors
14. Der Mikrokontroller 22 kann als ASIC implementiert sein. Ein Druck-/Temperatursensor 24 ist in den
TPM-Sensor 14 integriert und misst Temperatur und
Reifendruck. Eine NF-Tankschaltung 26 (oder ein
NF-Empfänger) empfängt die modulierten NF-Eingabesignale, die im Allgemeinen den Triggersignalen
entsprechen. Der TPM-Sensor 14 kann ein Abfrageschema zum Erfassen der modulierten NF-Eingabesignale zur Verlängerung der Batterielebensdauer
einsetzen.
[0024] Der Mikrokontroller 22 umfasst allgemein
eine ASIC. Der Mikrokontroller 22 beinhaltet eine
Vergleichsschaltung und eine Logikschaltung 52. Die
Vergleichsschaltung beinhaltet einen Komparator
bzw. Vergleicher 44 oder eine beliebige andere
Schaltung, die dafür ausgelegt ist, die Spannungseingabe (beispielsweise die Eingabe in den Mikrokontroller 22) mit einer vorbestimmten Spannung zu
vergleichen und eine Spannungsausgabe auf Grundlage der Spannungseingabe und der vorbestimmten
Spannung zu erzeugen. Die Eingabe 42 ist direkt mit
einem Negativeingabepin des Komparators bzw. Vergleichers 44 gekoppelt. Ein Positiveingabepin ist mit
der Spannungsreferenz (Vref) gekoppelt. Vref kann
[0021] Ein Bewegungssensor 28 ist ebenfalls in den
TPM-Sensor 14 eingebaut. Der Bewegungssensor
28 aktiviert den Mikrokontroller 22, wenn der Reifen
sich zu drehen beginnt. Der TPM-Sensor 14 sendet
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bzw. Vergleichers 44 wird an das Tiefpassfilter weitergeleitet, wo die Frequenzen hoher Werte gefiltert
und die Niederfrequenzen an den Mikrokontroller 22
über den Portpin weitergeleitet werden. Der Mikrokontroller 22 demoduliert die in dem modulierten
NF-Eingabesignal vorhandenen Daten und decodiert
diese.
mittels Software auf eine bestimmte Spannung kalibriert werden. Der bestimmte Spannungswert Vref
kann auf Grundlage der gewünschten Kriterien einer
bestimmten Implementierung variiert werden. Der
Komparator bzw. Vergleicher 44 stellt eine Spannung
an einem Ausgabepin 46 bereit.
[0025] Eine Hüllkurvenerfassungsschaltung 48 ist
mit dem Ausgabepin 46 gekoppelt. Die Hüllkurvenerfassungsschaltung 46 beinhaltet eine Diode D2, einen Widerstand R2, einen Kondensator C2 und die
Logikschaltung 52 des Mikrokontrollers 22. Die Diode
D2 ist dafür ausgelegt, eine Spannung an dem Ausgabepin 46 zu klemmen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Diode D2 eine Schottky-Diode sein.
Der Widerstand R2 und der Kondensator C2 bilden
ein Tiefpassfilter, das ein Frequenzfenster festlegt,
das spezifischen Frequenzen des Signals ermöglicht, zu der Logikschaltung 54 über einen Ausgang
50 weiterzulaufen. Ein Portpin an dem Mikrokontroller 22 empfängt das gefilterte Signal von dem Tiefpassfilter. Das Tiefpassfilter und die Logikschaltung
52 wirken derart zusammen, dass sie das modulierte
NF-Eingabesignal demodulieren und decodieren.
[0028] Während der Mikrokontroller 22 allgemein
dafür ausgelegt ist, das Vorhandensein des NF-Feldes in dem modulierten NF-Eingabesignal zu erfassen, ist der Mikrokontroller 22 nicht in der Lage, auf
das NF-Feld allein zu reagieren. Der Mikrokontroller
22 und die Hüllkurvenerfassungsschaltung 48 demodulieren das modulierte Eingabesignal und decodieren die in dem modulierten NF-Eingabesignal vorhandenen Daten, damit der TPM-Sensor 14 das
HF-Ausgabesignal senden kann.
[0029] Im Allgemeinen ist der TPM-Sensor 14 derart
ausgestaltet, dass eine Mehrzahl von Triggerbefehlen decodiert wird, die als modulierte NF-Eingabesignale von der Triggervorrichtung 12 gesendet werden.
Der TPM-Sensor 14 kann die Daten in dem modulierten NF-Eingabesignal demodulieren und decodieren
und ein bestimmtes HF-Ausgabesignal in Reaktion
auf die Daten in dem modulierten NF-Eingabesignal
senden. Die diagnostischen Befehle, die in dem Eingabesignal moduliert sind, können unter anderem
Anforderungen hinsichtlich Fabrikmodusinformation,
Werkzeugmodusinformation und Softwaremodusinformation beinhalten. Der TPM-Sensor 14 kann derartige Information und weitere Daten im Zusammenhang mit dem Betrieb des TPM-Sensors 14 bereitstellen.
[0026] Im Betrieb empfängt die Tankschaltung 26
die modulierten NF-Signale von der Triggervorrichtung 12. Die Daten auf dem modulierten NF-Eingabesignal können auf eine Trägerwelle mit einer Funkfrequenz von 125 kHz ASK-moduliert sein. Die Überspannungsschutzschaltung 40 schützt die Eingabe
42 für den Mikrokontroller 22 für den Fall, dass das
NF-Feld in dem Eingabesignal eine große Eingabespannung erzeugt. Die Eingabespannung liegt an
dem Negativpin des Komparators bzw. Vergleichers
44 an. Der Komparator bzw. Vergleicher 44 vergleicht
die Spannung des Negativeingabepins mit Vref, um
sicherzustellen, dass die einlaufende Spannung von
dem NF-Feld kein Rauschen ist. Ist die Spannung an
dem Negativeingabepin größer als Vref, so gibt der
Komparator bzw. Vergleicher 44 eine Hochspannung
an den Ausgabepin 46 aus. Ist die Spannung an dem
Positivpin kleiner als Vref, so gibt der Komparator
bzw. Vergleicher 44 eine Niederspannung an den
Ausgabepin 46 aus. Vref ist allgemein ein kalibrierbarer Wert, der mittels Software in dem Mikrokontroller
22 konfiguriert wird. Herkömmliche TPM-Sensoren
beinhalten allgemein Operationsverstärker und Filter,
um die Amplitude des NF-Feldes zu vergrößern, damit sichergestellt ist, dass das einlaufende NF-Feld
kein Rauschen ist. Die Implementierung des Komparators bzw. Vergleichers 44 stellt eine kostengünstige
Alternative zu diesem Ansatz dar, da der Komparator
44 in der Lage ist, das Vorhandensein eines gültigen
Feldes durch Vergleichen der einlaufenden Spannung mit einer vorbestimmten Spannung ohne die
Notwendigkeit einer Vergrößerung der Amplitude des
NF-Feldes zu erfassen.
[0030] Fig. 4 zeigt eine Teilansicht eines TPM-Sensors 14' entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der TPM-Sensor 14' beinhaltet den Mikrokontroller 22, die
NF-Tankschaltung 26 und die Überspannungsschutzschaltung 40. Der Sensor 14' ist ähnlich zu
dem Sensor 14 gemäß Darstellung in Fig. 3, wobei
der Unterschied in der Hüllkurvenerfassungsschaltung 48 liegt. Der Sensor 14' ist dafür ausgelegt, das
HF-Ausgabesignal in Reaktion auf eine einfache Erfassung des Vorhandenseins des NF-Feldes zu bewirken oder zu senden. Im Gegensatz hierzu ist der
Sensor 14' dafür ausgelegt, das NF-Feld zu erfassen
und die Daten vor dem Senden des HF-Ausgabesignals zu demodulieren und zu decodieren. Die Triggervorrichtung 12 gemäß Verwendung in Verbindung
mit dem Sensor 14' kann derart ausgestaltet werden,
dass das NF-Feld bei einer vorbestimmten Frequenz
ohne Daten gesendet wird.
[0031] Im Betrieb empfängt die Tankschaltung 26
das NF-Feld bei einer entsprechenden Frequenz. Die
Überspannungsschutzschaltung 40 schützt den Mikrokontroller 22 für den Fall, dass die Spannung aus
[0027] Die Spannungsausgabe des Komparators
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dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
dem NF-Feld groß ist. Der Widerstand R1 begrenzt
die Strommenge, die für den Mikrokontroller 22 bereitgestellt wird. Die Spannung aus dem NF-Feld ist
an dem Negativpin des Komparators bzw. Vergleichers 44 angelegt. Der Komparator 44 vergleicht die
Spannung an dem Negativeingabepin mit Vref, um
zwischen einem echten Spannungspegel und einem
in dem Eingabesignal vorhandenen Rauschen zu unterscheiden. Ist die Spannung an dem Negativeingabepin größer als Vref, so gibt der Komparator bzw.
Vergleicher 44 eine Hochspannung an dem Ausgabepin 46 aus. Ist die Spannung an dem Positivpin
kleiner als Vref, so gibt der Komparator bzw. Vergleicher 44 einer Niederspannung an dem Ausgabepin
46 aus. Wie in Verbindung mit Fig. 3 bemerkt worden
ist, stellt die Implementierung des Komparators bzw.
Vergleichers 44 eine kostengünstige und verlässliche
Alternative zur Verwendung von Operationsverstärkern und anderen artähnlichen Schaltungen zur Vergrößerung der Amplitude des einlaufenden NF-Feldes zum Zwecke der Unterscheidung zwischen gültigen Feldern und Rauschen dar.
Patentansprüche
1. Reifendrucküberwachungssystem (TPM-System) für ein Fahrzeug, wobei das System umfasst:
einen TPM-Empfänger, der dafür ausgelegt ist, Reifendruckinformation zu empfangen;
eine Triggervorrichtung, die dafür ausgelegt ist, ein
unmoduliertes Niederfrequenzsignal (NF-Signal) zu
erzeugen, das einen Triggerbefehl angibt; und
einen TPM-Sensor, der umfasst:
eine NF-Tankschaltung, die dafür ausgelegt ist, das
unmodulierte NF-Signal zu empfangen, und
einen Mikroprozessor, der funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgestaltet
ist, das Vorhandensein des unmodulierten NF-Signals zu erfassen und ein NF-Ausgabesignal mit Reifendruckinformation an den TPM-Empfänger in Reaktion auf den Triggerbefehl ohne Demodulieren des
unmodulierten NF-Signals zu senden.
[0032] Ein hohe Ausgabespannung an dem Ausgabepin 46 kann ein gültiges NF-Feld angeben. In Reaktion auf die Abgabe eines gültigen NF-Feldes kann
der Sensor 14' Daten auf dem HF-Ausgabesignal
senden. Derartige Daten, die auf dem NF-Ausgabesignal gesendet werden können, können beispielsweise Reifendruckinformation, Sensoridentifikatoren,
Softwarerevisionsniveaus, Prüfsummendaten, Temperaturdaten, Batterieleistungspegel, Präambeldaten und/oder alle diagnostischen Reaktionen sein,
die im Allgemeinen von Herstellern von Originalteilen
(OEMs) benötigt werden. Der Sensor 14' kann sämtliche vorgenannte Information oder auch mehr auf einem einzigen NF-Ausgabesignal senden.
2. System nach Anspruch 1, wobei das NF-Ausgabesignal des Weiteren Temperatur- und Diagnoseinformation beinhaltet und die NF-Tankschaltung dafür ausgelegt ist, das unmodulierte NF-Signal bei einer vorbestimmten Frequenz zu empfangen.
3. System nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung (ASIC) umfasst.
4. System nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend eine Überspannungsschutzschaltung, die
zwischen der NF-Tankschaltung und dem Mikroprozessor angeordnet ist, um den Mikroprozessor vor einem Überspannungszustand zu schützen, der durch
das unmodulierte NF-Signal verursacht wird.
[0033] Der Sensor 14' stellt eine kostengünstige Alternative im Vergleich zu dem Sensor 14 gemäß Beschreibung in Verbindung mit Fig. 3 dar. Der Sensor
14' benötigt keine zusätzlichen Schaltungen zum Demodulieren der Daten, wobei der Sensor 14' dafür
ausgelegt ist, auf ein unmoduliertes NF-Eingabesignal durch einfaches Erfassen des Vorhandenseins eines gültigen NF-Feldes zu reagieren. Sämtliche einschlägigen Daten (beispielsweise diagnostische,
testtechnische und betriebstechnische Information)
müssen gegebenenfalls von dem Sensor 14' als einzelnes NF-basiertes Ausgabesignal in Reaktion auf
das Erfassen des Vorhandenseins des NF-Feldes
gesendet werden.
5. System nach Anspruch 4, wobei die Überspannungsschutzschaltung umfasst: eine Diode, die die
Spannung von dem unmodulierten NF-Signal begrenzt, und einen Widerstand, der mit der Diode gekoppelt ist, um einen Stromfluss zu dem Mikrokontroller zu begrenzen.
6. System nach Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor eine Vergleichsschaltung zum Bestimmen beinhaltet, ob der Mikrokontroller ein gültiges NF-Feld
von dem unmodulierten NF-Signal erfasst hat.
7. System nach Anspruch 6, wobei die Vergleichsschaltung funktionell mit der NF-Tankschaltung gekoppelt ist, um das NF-Feld zu empfangen
und eine Ausgabespannung auf Grundlage des
Spannungspegels des NF-Feldes zu erzeugen.
[0034] Obwohl Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt und beschrieben worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsbeispiele sämtliche möglichen Formen der Erfindung darstellen und
beschreiben sollen. Die in der Druckschrift verwendeten Worte sind eher Worte zur Beschreibung als
Worte zur Beschränkung. Es sollte einsichtig sein,
8. System nach Anspruch 6, wobei die Ver-
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16. Sensor nach Anspruch 14, wobei die Vergleichsschaltung einen Komparator bzw. Vergleicher
beinhaltet, wobei der Komparator bzw. Vergleicher
umfasst: einen Negativpin, der funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt ist, um das NF-Feld zu
empfangen, und einen Positivpin, der funktionell mit
einer Spannungsreferenz, die ein kalibrierbarer Wert
ist, gekoppelt ist.
gleichsschaltung einen Komparator bzw. Vergleicher
beinhaltet, wobei der Komparator bzw. Vergleicher
umfasst: einen Negativpin, der funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt ist, um das NF-Feld zu
empfangen, und einen Positivpin, der funktionell mit
einer Spannungsreferenz, die ein kalibrierbarer Wert
ist, gekoppelt ist.
9. Reifendrucküberwachungssensor (TPM-Sensor) in einem Fahrzeug, der in der Lage ist, mit einer
Triggervorrichtung zu kommunizieren, die ein unmoduliertes Niederfrequenzsignal (NF-Signal) erzeugt,
das einen Triggerbefehl angibt, wobei der Sensor
umfasst:
eine NF-Tankschaltung, die dafür ausgelegt ist, das
unmodulierte NF-Signal zu empfangen; und
einen Mikroprozessor, der funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgelegt ist,
das Vorhandensein des unmodulierten NF-Signals
zu erfassen und ein HF-Ausgabesignal mit Reifendruckinformation in Reaktion auf den Triggerbefehl
ohne Demodulieren des unmodulierten NF-Signals
zu senden.
17. Reifendrucküberwachungssensor
(TPM-Sensor) in einem Fahrzeug, der in der Lage ist,
mit einer Triggervorrichtung zu kommunizieren, die
wenigstens ein moduliertes Niederfrequenzeingabesignal (NF-Eingabesignal) bereitstellt, wobei der
Sensor umfasst:
eine NF-Tankschaltung, die dafür ausgelegt ist, das
modulierte NF-Eingabesignal bei einer vorbestimmten Frequenz zu empfangen;
einen Mikroprozessor, der funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgelegt ist,
das modulierte NF-Eingabesignal zu demodulieren,
um in dem modulierten NF-Eingabesignal vorhandene Daten zu decodieren und ein NF-Ausgabesignal in
Reaktion auf die decodierten Daten zu erzeugen; und
eine Vergleichsschaltung, die funktionell mit der
NF-Tankschaltung gekoppelt und dafür ausgelegt ist,
das modulierte NF-Eingabesignal zu empfangen und
das modulierte NF-Eingabesignal für den Mikroprozessor in Reaktion auf ein durch den Komparator
bzw. Vergleicher erfolgendes Bestimmen, dass das
modulierte NF-Eingabesignal ein gültiges Signal ist,
bereitzustellen.
10. Sensor nach Anspruch 9, wobei das NF-Ausgabesignal des Weiteren Temperatur- und Diagnoseinformation beinhaltet und die NF-Tankschaltung dafür ausgelegt ist, das NF-Signal bei einer vorbestimmten Frequenz zu empfangen.
11. Sensor nach Anspruch 9, wobei der Mikroprozessor eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung (ASIC) umfasst.
18. Sensor nach Anspruch 17, wobei der Mikroprozessor eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung (ASIC) umfasst.
12. Sensor nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend eine Überspannungsschutzschaltung, die
zwischen der NF-Tankschaltung und dem Mikroprozessor angeordnet ist, um den Mikroprozessor vor einem Überspannungszustand zu schützen, der durch
das unmodulierte NF-Signal verursacht wird.
19. Sensor nach Anspruch 18, wobei die Vergleichsschaltung in dem Mikroprozessor angeordnet
ist.
20. Sensor nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: eine Überspannungserfassungsschaltung,
die zwischen der NF-Tankschaltung und dem Mikroprozessor gekoppelt ist, und eine Hüllkurvenerfassungsschaltung mit ersten und zweiten Abschnitten,
wobei der erste Abschnitt der Hüllkurvenerfassungsschaltung innerhalb des Mikroprozessors angeordnet
ist und der zweite Abschnitt der Hüllkurvenerfassungsschaltung mit dem Mikrokontroller gekoppelt
ist.
13. Sensor nach Anspruch 12, wobei die Überspannungsschutzschaltung umfasst: eine Diode, die
die Spannung von dem unmodulierten NF-Signal begrenzt, und einen Widerstand, der mit der Diode gekoppelt ist, um einen Stromfluss zu dem Mikrokontroller zu begrenzen.
14. Sensor nach Anspruch 9, wobei der Mikroprozessor eine Vergleichsschaltung zum Bestimmen
beinhaltet, ob der Mikrokontroller ein gültiges
NF-Feld von dem unmodulierten NF-Signal erfasst
hat.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
15. Sensor nach Anspruch 14, wobei die Vergleichsschaltung funktionell mit der NF-Tankschaltung gekoppelt ist, um das NF-Feld zu empfangen
und eine Ausgabespannung auf Grundlage des
Spannungspegels des NF-Feldes zu erzeugen.
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DE 10 2008 032 157 A1
2009.03.26
Anhängende Zeichnungen
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DE 10 2008 032 157 A1
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2009.03.26