車輛傳感器、具有用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器的系統以及用于...的制作方法

專利名稱：車輛傳感器、具有用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器的系統以及用于 ...的制作方法
技術領域：
本發明按照獨立權利要求的類別涉及一種車輛傳感器和一種具有用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器的系統以及一種用于運行這種系統的方法。
背景技術：
從DE 11 2006 003 053 T5中已知一種無線的轉速傳感器，在該轉速傳感器中測量機動車車輪或輪胎的轉速，并將由傳感器所取得的測量值制備成說明車輪轉速的數據電報。還將傳感器配置為使得無線地發送數據電報。為了測量車輪轉速，測量單元測量磁通量的變化，并無線地向基站或控制單元傳回相應的信號。當前的傳感器部件包括電池或其他形式的能量或一般比較少提供電流的、例如來自具有低電壓的供應源中的電流源。所謂的ECU部件還可以指示傳感器部件過渡到休眠模式下，以便節省電池電流，因為可以停止車輛。從US 2004/0150516 Al中已知一種無線的轉速傳感器系統，在該轉速傳感器系統中生成和/或儲存必要的能量，以便供應無線的轉速傳感器。在此，設置一種能量管理，該能量管理將利用車輪旋轉來生成能量的發電機用于能量生成。作為存儲設備使用高效可再充電的電池或超級電容器。作為發電機可以使用所謂的多極旋轉發電機。傳感器元件可以過渡到休眠模式下或無效地(inaktiv)切換，直至控制設備通過其傳感器模塊喚醒傳感器。

發明內容
因此，具有獨立權利要求特征的本發明車輛傳感器以及具有用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器的本發明系統以及用于運行這種系統的本發明方法具有以下的優點，即車輛傳感器中的至少一個具有用于通向控制設備的有線數據傳輸的接口。 從至少一個車輛傳感器向控制設備的該有線數據傳輸實現了，將數據連續地傳送給控制設備或與控制設備交換數據，其中控制設備于是可將車輛狀態確定總是保持在當前的水平上。通過由車輛傳感器和控制設備所構成的網絡拓撲，對于數據傳輸可以有大的靈活性，這優化了數據傳輸速度、車輛傳感器的能耗以及在各個車輛傳感器的失效方面的策略。有線數據傳輸實現了很高的數據傳輸速率。因此，利用本發明的網絡拓撲可以將利用控制設備來運行有線傳輸的至少一個車輛傳感器構造為網絡節點。該網絡拓撲尤其是將從車輛傳感器到控制設備的無線傳輸的優點與有線傳輸的優點相組合，因為當只有車輛傳感器中的少數——通常為車輛傳感器中的一個——與控制設備纜線連接時，纜線連接大面積地取消， 這導致顯著節省原材料、重量和費用。尤其是因此簡化了車輛傳感器的安裝，因為只有車輛傳感器中的一個或少數幾個需要纜線連接。因此得出在車輛傳感器的安裝中的較高的自由度。如下面所闡述的那樣，基于無線電來運行數據傳輸的車輛傳感器可以以低的數據速率或面向事件地或基于規則地實施該數據傳輸。也就是說，只有當測量值將此顯示為必要的時候，這些車輛傳感器才傳輸數據。在此例如可以由于超過測量值的閾值來啟動傳輸。
例如在無線電傳輸失效時的緊急運行中，可以單獨地由一個或多個有線傳感器進行車輛狀態的確定。當前，車輛傳感器是測量車輛參量和將車輛參量轉換成電信號的傳感器。車輛傳感器與控制設備分開地安裝在車輛中。但是也可以從控制設備之內的車輛傳感器進行傳輸。這種車輛傳感器的示例是作為防抱死系統、防打滑調節裝置或電子穩定程序、電動液壓制動器以及用于發動機控制裝置和/或變速箱控制裝置的組成部分的轉速傳感器。其他示例是在所謂的自適應巡航控制系統(Adaptive-Cruise-Control-System)中的雷達傳感器、 或在泊車輔助中的超聲波和雷達傳感器或視頻傳感器、或用于疲勞識別的如視頻傳感器的傳感器。其他示例是用于所謂有源端面操控(Active-Front-Steering)——也就是用于轉向傳感器或四輪操控(Four-Wheel-Meering)、用于自適應照明或用于電動液壓轉向系統 (這稱為電動液壓動力操控(Electro-Hydralic-Power-Steering))的傳感器。無線電接口當前是可以接收無線電信號并且將該無線電信號輸送給車輛傳感器中的另外的處理裝置的至少一個接收系統。但是此外，還可以設置發送模塊，以便也發送無線電信號，例如以便實現與諸如另外的傳感器或控制設備之類的通信伙伴的雙向通信。例如可將如DSSS(direct sequence spectrum，直接序列譜)的序列擴展或者發送頻率(FHSS frequency hopping spectrum，跳頻譜)的連續變換用于無線電傳輸。當前也可以使用所謂的RFID，也就是所謂的發射機應答器技術。在此，也可以通過所發射的電磁波進行能量供應，其中在發送模塊中的天線線圈中對感應的電流進行整流并且對如電容器的儲能器進行充電。儲能器針對讀取過程為芯片供應電流，或可以僅僅用于微芯片的供電。信號發送直接由控制設備中的發送機或由外部發送機向傳感器進行。RFID標簽調制了電磁波并且因此傳輸信息。對于無線電傳輸可以使用如時分復用或頻分復用的所有可能的調制技術和頻率。因此基于無線電的數據傳輸是如上面所述那樣數據通過無線電的傳輸。本發明的車輛傳感器還具有用于有線數據傳輸的接口。該接口將車輛傳感器用可以以電氣或光學方式實施的纜線與用于數據傳輸的控制設備連接。這種有線數據傳輸的示例是所謂的PSI-5接口，如在www. psi5. orR.上所描述的那樣。但是按照所要求的數據傳輸速率、安裝條件和費用，其他有線傳輸也是可能的。可以單向或雙向地實施該有線數據傳輸。所述系統當前表示一種由用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器構成的網絡拓撲，其中用于車輛狀態確定的控制設備是通常具有殼體的結構單元，該控制設備例如是行駛動力學調節裝置、制動器調節裝置和/或氣囊控制設備。但是該控制設備也可以替代或附加地確定其他車輛狀態。本發明系統的特征在于，至少一個車輛傳感器只通過無線電與控制設備或其他車輛傳感器連接。至少一個另外的車輛傳感器然后通過用于數據傳輸的纜線與控制設備連接。但是該另外的車輛傳感器也具有無線電接口。在傳感器之間的纜線連接也是可以設想的。當前傳輸的數據例如是在其中安置了原本的傳感器值的數據電報。傳感器信號代表傳感器元件所輸出的傳感器值。在此也可以涉及傳感器信號的多路傳送。該數據電報除了例如傳感器值形式的有用數據之外，也可以具有如標識數據的其他數據或用于誤差修正的附加數據。本發明方法描述了如何運行本發明系統。于是因此，用于相應的網絡拓撲的上述靈活的方案是可能的。通過在從屬權利要求中所描述的措施和擴展方案，可以有利地改進在獨立權利要求中所描述的對象。有利的是將車輛傳感器的無線電接口只配置用于接收數據。這實現了車輛傳感器的非常簡單的塑造，使得也具有通向控制設備的有線連接的該車輛傳感器因此僅僅經由無線電采集其他車輛傳感器的數據，并且然后在多路傳送中或在預處理之后或在優先化之后通過纜線以高的傳輸速率傳輸給控制設備。有利地，本發明車輛傳感器可以具有一種控制裝置，該控制裝置在有線數據傳輸或基于無線電的數據傳輸失效時轉換到相應另外的傳輸方式上。本發明車輛傳感器當前用作為網絡節點。于是在此特別有利的是，在一種傳輸方式、也就是基于無線電的數據傳輸或有線數據傳輸失效時，使用相應另外的傳輸方式。因此存在根據本發明也利用的冗余。這提高了數據傳輸的安全性。所述控制裝置例如以軟件方式或以硬件方式構造在車輛傳感器的電子系統中，并且例如通過測量或與通信伙伴的數據交換來分析相應的傳輸路徑、也就是基于無線電的傳輸或有線數據傳輸的存在。有利的是，如上面已經表明的那樣，有線數據傳輸比基于無線電的數據傳輸具有更高的傳輸速率。于是因此可以通過有線數據傳輸集中地向控制設備傳輸車輛傳感器的數據，而各個傳感器用較小的數據傳輸速率用基于無線電的數據傳輸和有線數據傳輸向網絡節點、也就是車輛傳感器傳輸它們的數據。控制設備因此可以用較高的傳輸速率接收以及分析數據。只具有基于無線電的數據傳輸的車輛傳感器尤其是由于它們較小的數據傳輸速率而可以用較少的能量應付，尤其是當這些車輛傳感器具有發電作用的測量原理時。在電池供電或其他儲能器的情況下，具有無線電傳輸的較小的數據傳輸速率也是有利的，以便因此節能。與此相反地，例如可以通過纜線本身給具有有線數據傳輸的車輛傳感器附加地供應能量。將具有基于無線電的數據傳輸和有線數據傳輸的車輛傳感器有利地用作為通信節點實現了在車輛中的車輛傳感器在設置、安裝和構成上的高度的自由度。于是，各個車輛傳感器的數據傳輸不必總是實施為直至控制設備，而是也可以指向充當通信節點的附近的車輛傳感器。因此可以使用較簡單的和較節省的部件。但是附加地也可以將只具有基于無線電的數據傳輸的車輛傳感器實施為通信節點，以便例如作為接收站服務于其他車輛傳感器。因此不是每一個車輛傳感器都需要高程度的能量，而是只有然后向其他通信節點或控制設備直接傳輸數據的該通信節點需要。在車輛傳感器中形成層級也導致網絡拓撲的簡化和更高的靈活性。如上面已經表明的那樣，數據傳輸的單向塑造是特別簡單的，但是然后雙向塑造的發送模塊和接收模塊的構成具有可以進行數據交換的優點，這尤其是方便了通信路徑失效的檢測。


在附圖中示出和在以下的描述中詳細闡述本發明的實施例。
圖1示出第一網絡拓撲， 圖2示出第二網絡拓撲，
圖3示出第三網絡拓撲，和
圖4示出第四網絡拓撲，
圖5示出轉速傳感器的第一實施形式，
圖6示出轉速傳感器的第二實施形式，
圖7示出本發明車輛傳感器和控制設備的方框電路圖，
圖8示出車輛傳感器的關于能量生成和傳感器信號生成的電路部分，
圖9示出發送機的方框電路圖，
圖10示出本發明方法的流程圖，
圖11示出本發明方法的另一流程圖，
圖12示出本發明方法的另一流程圖，和
圖13示出本發明方法的另一流程圖。
具體實施例方式圖1在方框電路圖中示出本發明系統的第一網絡拓撲。控制設備ECU通過纜線 Kl與第一車輛傳感器WSSl連接。該第一車輛傳感器例如也像另外的轉速傳感器那樣除了纜線接口之外還具有用于無線電傳輸Fl的無線電接口。另外的車輛傳感器WSS2至4只具有基于無線電的數據傳輸F2至4。控制設備ECU本身沒有無線電接口。第一車輛傳感器 WSSl當前從另外的車輛傳感器WSS2至4接收這些車輛傳感器WSS2至4的數據，并通過纜線Kl向控制設備ECU傳輸這些數據，使得控制設備ECU能夠確定車輛狀態。當前可以單向地實施無線電傳輸，因為不存在數據傳輸路徑的冗余。這簡化了通信接口的塑造。從第一車輛傳感器WSSl向控制設備ECU的有線的數據傳輸也可以構成單向的，例如構成為所謂的 PS15接口。僅僅具有無線電傳輸的各個車輛傳感器例如可以具有發電作用的測量原理，并且因此通過測量本身產生對于所述測量傳感器的運行必要的能量。替代地有可能的是，各個傳感器WSS2至4可以具有電池或可以通過無線電例如從傳感器WSSl獲得必要的能量。 傳感器WSSl例如可以通過纜線Kl從控制設備ECU獲得能量。但是如果纜線Kl例如是以光學方式構造的，則傳感器WSSl也可以具有發電作用的測量原理或另外的能量源。控制設備ECU和/或傳感器可以通過用于數據傳輸的無線電和/或纜線與其他沒有示出的控制設備、網絡節點和/或傳感器連接。在圖2中示出根據本發明的網絡拓撲的第二實施形式。不同于圖1的是，控制設備ECU現在也具有無線電傳輸F5。此外，相同的附圖標記表示如圖1中那樣的相同的元件。 通過添加用于控制設備E⑶的無線電接口，一方面在第一車輛傳感器WSSl和控制設備E⑶ 之間存在傳輸路徑的冗余，并且因此當這些數據傳輸路徑之一失效時，可以進行轉換。另一方面，控制設備ECU可以直接與只具有一個無線電接口的車輛傳感器通信。例如，車輛傳感器中的一些，例如WSS3和WSS4，可以比到車輛傳感器WSSl更靠近控制設備E⑶。為了將用于數據傳輸的能量保持得最小，于是在此有利的是，比到第一車輛傳感器WSSl更靠近控制設備ECU的這種傳感器直接向控制設備ECU傳輸它們的數據。這可以例如通過無線電信號向控制設備ECU的相應尋址來進行，其方式是對只能由控制設備ECU解碼的數據進行相應
6地編碼，或其方式是像在總線原理中通常的那樣執行一種仲裁。直接標記無線電信號也是可能的，例如在報頭中說明地址，對于該地址控制設備E⑶識別出這些數據特定于該控制設備，而第一車輛傳感器WSSl識別出這些數據不特定于該第一測量傳感器。無線電線號也可以在其能量或幅度方面如此測定，使得無線電信號由于衰減而不會到達與所希望的接收機不同的接收機。圖3示出本發明網絡拓撲的另一變型。相同的附圖標記又表示相同的元件。不同于圖2的是，在控制設備E⑶和傳感器WSS4之間添加了纜線K2。因此從現在起可以通過車輛傳感器WSSl和車輛傳感器WSS4設置兩個通信節點。因此，例如車輛傳感器WSS3可以將其數據傳輸給傳感器WSS4，并且傳感器WSS2將其數據傳輸給車輛傳感器WSSl，并且車輛傳感器WSSl和WSS4然后將這些數據及其自己的測量數據傳輸給控制設備E⑶。通過控制設備ECU的無線傳輸可能性得出了相應的冗余。圖4示出第四網絡拓撲，該第四網絡拓撲與圖2的不同之處在于，設置了纜線K3， 車輛傳感器WSS1、車輛傳感器WSS3和控制設備E⑶連接到該纜線K3上，從而存在總線連接。這是一種關于具有兩個網絡節點WSSl和WSS3的圖3的替代方案，這些網絡節點WSSl 和WSS3于是通過總線連接K3與控制設備E⑶連接。圖5示出有源的轉速傳感器的工作方式，該轉速傳感器為了運行而連接到電壓源上，隨同連接到能量源上。車輛傳感器檢測磁通量密度的變化。當前，作為傳感器元件22 例如設置霍耳傳感器，該霍爾傳感器測量鋼輪20的磁通量密度的變化。附加地還設置磁鐵 21，該磁鐵的磁場通過旋轉的鋼輪被改變。結果得到的信號是正弦信號23，該正弦信號被轉發給控制設備ECU以用于繼續處理。在圖6中示出轉速傳感器的另一實施形式。這里將具有自身變化的磁極的多極編碼器30設置為輪子。該輪子的旋轉引起在傳感器元件31中的磁通量的變化。該傳感器元件的信號由Asic分析，并且然后作為數字信號傳輸給控制設備ECU。用附圖標記32表示這些數字信號。已知的原理是霍耳效應、各向異性的磁阻效應和巨磁阻(GMR效應)。由ASIC (專用集成電路)制備信號并且提供與運動無關的恒定幅度的信號，該信號同樣通過網絡節點連續地通過纜線傳輸給控制設備，并在那里繼續處理到微控制器中。上面描述了另外的替代方案。圖7在方框電路圖中示出了在用附圖標記40至45表示的車輛傳感器和控制設備 ECU之間的無線電傳輸。車輛傳感器具有用于同時生成傳感器信號和能量的單個裝置40。 通過通常設置在ASIC上的能量管理41，在儲能器41、例如也用于EMV (電磁相容性)的電容器中進行能量的儲存。傳感器信號被傳輸給微控制器43之內或之外的用于傳感器信號數字化的模數轉換器。當如車輛速度的車輛參量和/或如車輪抱死或打滑的事件表明這一情況時，微控制器43將數字化的傳感器信號存儲在環形緩沖器44中，并將數據從環形緩沖器44通過收發信機45通過無線電信號傳輸給控制設備ECU的另一收發信機46。這些數據可以要么從傳感器信號本身要么從控制設備E⑶獲取。為此也雙向地構成當前的無線電通信。ASIC從傳感器信號中形成與速度有關的、已經在傳感器模塊中數字化處理的電壓信號。微控制器43在此可以將傳感器信號轉換成控制設備專用的信號，評估該信號并且將數據連續存放在環形存儲器中。于是，所存儲的數據通常例如在不允許的速度變化時可用并且轉發給收發信機42，以便將這些數據傳輸給控制設備ECU。在Asic中或在微控制器中轉換成數字速度信號或加速度信號使得能夠容易地繼續處理。該速度信號或加速度信號可以要么用發送機45或者收發信機以固定的離散時間間隔直接傳輸給控制設備ECU，要么該信號事先在微控制器中被繼續處理和評估。于是，當前可以調整收發信機45的上述與速度有關的或基于規則的數據傳輸速率。圖8顯示了車輛傳感器的根據本發明的片段。線圈SP連接到ASIC上以一方面用于傳感器處理PP并且另一方面用于能量生成EE。能量供應EE尤其是可以對電容器C或者另外的電容器或儲能器充電。由傳感器信號預處理PP所制備的傳感器信號被傳輸給收發信機TX，該收發信機TX通過天線AT發射與傳感器信號有關的數據。在圖9中示出收發信機TX的一種可能的實施方案。數字信號可以首先轉換成模擬信號，以便將其放大并且然后例如通過序列擴展或者跳頻進行調制。該調制也可以在數字化中就已經進行，并且也可以在調制之后采用放大器。以相反方式構成接收機結構在接收天線之后大多跟隨頻率轉換器、放大器、濾波器以及數字信號處理。圖10在流程圖中示出本發明方法的第一實施形式。在方法步驟100中，車輛傳感器WSSl通過無線電接收其他傳感器的數據。在方法步驟101中，可選擇地在車輛傳感器 WSSl中對所接收的數據進行預處理。此外，可以進行優先化和預分析。還可以檢驗可信性。 這里也可以進行例如導致控制設備ECU減輕負荷的其他方法步驟。在方法步驟102中，車輛傳感器WSSl按照優先權、按照在多路傳送中的規則通過纜線Kl將數據傳輸給E⑶。屬于所述數據的還有由車輛傳感器WSSl本身所測量的數據。該數據傳輸可以如上述那樣在數據電報中進行。在方法步驟103中，通過控制設備ECU進行接收。控制設備ECU也執行所接收數據的誤差修正。這里也還可以進行其他方法步驟。在方法步驟104中，利用測量數據實施車輛狀態的確定。圖11示出本發明方法的另一實施例。在方法步驟110中，作為通信節點的車輛傳感器WSSl又通過無線電接收其他傳感器的數據。在方法步驟111中進行上述的預處理。 在方法步驟112中，現在由車輛傳感器WSSl進行檢查，纜線傳輸是否適合于數據傳輸。這例如可以通過測量通向控制設備ECU的電阻或測試傳輸來進行。在方法步驟113中檢查， 該檢查是否是成功的。如果該檢查是成功的，則在方法步驟114中進行通過纜線向控制設備ECU的傳輸。在方法步驟115中接收這些數據。但是如果在方法步驟113確定了，通過纜線的傳輸是不可能的，則跳到方法步驟117，該方法步驟117促使通過無線電向控制設備 ECU的數據傳輸。在此之后又跳到方法步驟115，該方法步驟115描述了通過控制設備ECU 的接收。在方法步驟116中，借助所接收的數據進行車輛狀態的確定。圖12示出本發明方法的另一實施例。在方法步驟120中確定了，通信節點之一、 例如車輛傳感器WSSl失效。在此之后，在方法步驟121中，剩余的車輛傳感器轉換到通向控制設備ECU或另一行駛通信節點的無線電傳輸。在方法步驟122中又進行車輛狀態的確定。在圖13中描述了本發明方法的最后一個實施例。在方法步驟130中，通信節點、 例如車輛傳感器WSSl從現在起通過確定的尋址接收其數據。也就是說，無線電信號具有地址，通信節點借助該地址識別出相應的數據是否特定于該通信節點。然后在方法步驟131 中，又進行從通信節點向控制設備ECU的數據傳輸。在方法步驟133中進行車輛狀態的確定，其中這也由車輛傳感器通過向控制設備直接尋址的數據來進行，這在方法步驟132中進行。
權利要求
1.一種具有用于基于無線電的數據傳輸(Fl，F3，F4)的無線電接口的車輛傳感器 (WSS1至4)，其特征在于，所述車輛傳感器(WSS1至4)還具有用于有線數據傳輸(Kl至3) 的接口。
2.按照權利要求1的車輛傳感器，其特征在于，僅將所述無線電接口配置用于接收數據。
3.按照權利要求1的車輛傳感器，其特征在于，所述車輛傳感器(WSSl)具有控制裝置， 該控制裝置在有線的或基于無線電的數據傳輸失效時轉換到相應另外的傳輸方式上。
4.一種具有用于車輛狀態確定的控制設備(EOT)和至少兩個車輛傳感器(WSS1至4) 的系統，其中至少一個第一車輛傳感器(WSS2)僅通過無線電與控制設備(ECU)和/或與至少一個第二車輛傳感器(WSS1)連接以用于第一數據傳輸(F2)，其特征在于，所述至少一個第二車輛傳感器(WSSl)通過纜線(Kl)與控制設備(E⑶)連接以用于第二數據傳輸。
5.按照權利要求4的系統，其特征在于，所述至少一個第二車輛傳感器(WSl)通過第二數據傳輸將通過第三數據傳輸所接收的數據傳輸給控制設備(ECU)，并且因此是第一通信節點。
6.按照權利要求4或5的系統，其特征在于，用于所述第二數據傳輸的第一傳輸速率高于用于所述第一或第三數據傳輸的第二傳輸速率。
7.按照權利要求3至5之一的系統，其特征在于，所述至少一個第一車輛傳感器 (WSS2)也被構造為第二通信節點。
8.按照權利要求3至6之一的系統，其特征在于，單向地構造所述第一、第二和第三數據傳輸。
9.一種用于運行具有用于車輛狀態確定的控制設備(ECU)和至少兩個車輛傳感器 (WSS1至4)的系統的方法，其中至少一個第一車輛傳感器(WSS2)僅通過無線電與控制設備 (E⑶)和/或至少一個第二車輛傳感器(WSS1)連接以用于第一數據傳輸，其特征在于，所述至少一個第二車輛傳感器(WSSl)通過纜線(Kl)與控制設備(E⑶)連接以用于第二數據傳輸。
10.按照權利要求9的方法，其特征在于，所述至少一個第二車輛傳感器(WSSl)借助于第二數據傳輸將通過無線電所接收的數據傳輸給控制設備(ECU)，并且因此充當通信節點。
全文摘要
提出一種車輛傳感器以及一種具有用于車輛狀態確定的控制設備和至少兩個車輛傳感器的系統以及一種用于運行這種系統的方法，其中至少一個第一車輛傳感器僅通過無線電與控制設備和/或與至少一個第二車輛傳感器連接以用于第一數據傳輸。至少一個第二車輛傳感器通過纜線與控制設備連接以用于第二數據傳輸。
文檔編號H04Q9/00GK102450033SQ201080022689
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月16日 優先權日2009年5月25日
發明者托爾屈恩 B., 古澤 P. 申請人:羅伯特·博世有限公司