CN101046916A - 车辆轮胎安全监控***及控制方法 - Google Patents

Abstract

轮胎安全监控***，由安装于各车轮的无线轮胎监测子***、安装于车体具备无线通讯功能的主控***和原车已有制动伺服机构三部分组成；无线轮胎监测子***由气压传感器、温度传感器、单片机电路、无线通讯电路、唤醒电路、电源和结构体等基本要素组成；主控***由无线通讯电路、单片机电路、信息显示及声讯电路、车速接口电路、电源管理电路、制动控制接口等基本要素组成；无线轮胎监测子***与主控***之间以无线方式构成通讯连接，主控***对制动伺服机构实施控制。

Description

车辆轮胎安全监控***及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆用充气型轮胎的安全监测与控制，特别是利用原车已有制动伺服机构构成的车辆轮胎安全监控***。

背景技术

轮胎安全是车辆安全控制技术中至关重要的一环，与轮胎气压相关的安全问题成为众所关注的焦点。TPMS(轮胎气压监测***)被认为是当前解决轮胎问题最有效的手段，美国通过了TREAD法案，规定2007年9月1日前美国销售的汽车必须安装TPMS。

TPMS是在轮胎气压不正常时提醒驾驶人员采取相关措施，对降低道路安全事故能起到一定作用，但并非所有轮胎爆裂都与气压因素相关。显然，仅对轮胎作胎压监测不足以保证车辆安全，如何准确监测轮胎爆裂并及时把车速降低到安全速度以下才是保障车辆安全的重点。

ZL00101579.6所描述的接触气压监测，以及CN200410028564.2所描述的非接触气压监测，采用了无源检测方式，均需利用爆胎前后的胎压差使得“压力开关”或“永磁发信体”产生足够的位移获取爆胎信号。

当前，密封气室仅适用于微位移的气压传感器，没有适用于支持“压力开关”或“发信体”要求位移能量的密封气室。要满足这种位移，需要将大气作为参照气压引入，必然要在轮胎内外两侧有一个贯通孔，这将有可能给轮胎安全带来安全隐患。

ZL00101579.6以所谓“独立于汽车制动***的装置”的方式实现爆胎后的自动减速；额外加装制动伺服机构，有可能造成车辆制动匹配的问题。

发明内容

本发明目的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于无线方式传送信息、传感器和单片机监测、利用整车已有制动伺服机构，无须在轮胎内外贯通孔，无须额外加装制动伺服机构的技术方案，借助本发明，在保障车辆安全的前提下简化了***安装，解决了额外加装制动伺服机构带来的成本、重量、工作量、制动匹配等一系列问题。

本发明是这样实现的：由安装于各车轮的无线轮胎监测子***、安装于车体具备无线通讯功能的主控***和原车已有制动伺服机构三部分组成；无线轮胎监测子***由气压传感器、温度传感器、单片机电路、无线通讯电路、唤醒电路、电源和结构体等基本要素组成；主控***由无线通讯电路、单片机电路、信息显示及声讯电路、车速接口电路、电源管理电路、制动控制接口等基本要素组成；无线轮胎监测子***与主控***之间以无线方式构成通讯连接，主控***对制动伺服机构实施控制。

车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：车辆处于非行驶状态下，安装于轮胎内无线轮胎监测子***处于非工作状态；当车辆处于行驶状态时，无线轮胎监测子***中的唤醒电路使其进入工作状态，无线轮胎监测子***的单片机从各传感器得到相关参数，通过无线通讯电路发送给主控***；主控***根据接受到的参数对各轮胎实施实时监控，通过信息显示及声讯电路传递给驾驶人员；当轮胎参数异常时，主控***通过信息显示及声讯电路报警，提醒驾驶人员针对性地采取安全措施；当轮胎爆裂时，主控***根据车速判断是否采取制动措施，在确定爆胎后，车辆行驶于安全车速以下，主控***不采取制动措施，仅通过信息显示及声讯电路报警；在确定爆胎后，车辆行驶于安全车速以上，主控***则立即通过制动控制接口，对车辆制动伺服机构进行制动控制，将车速降低到安全车速以下，同时通过信息显示及声讯电路报警；当车辆停止行驶，唤醒信号消失，无线轮胎监测子***重新处于停止工作状态。

无线轮胎监测子***的电源，可用3种方式实现：

a、电池为无线轮胎监测子***电源；

b、电池与LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源；

c、LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源。

不同的供电方式对无线轮胎监测子***和主控***不尽相同。

电池为无线轮胎监测子***电源、需要采用对车轮运动敏感的传感器为唤醒电路。

车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态时唤醒电路产生信号，使无线轮胎监测子***进入工作状态，当车辆停止行驶，唤醒电路信号消失，无线轮胎监测子***重新处于休眠状态。

电池与LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源，LF电能收集器用作唤醒电路；主控***在基本要素的基础上增加LF电能馈送电路。

车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态时，LF电能馈送电路开启，LF电能收集器输出信号使无线轮胎监测子***进入工作状态；当车辆停止行驶，LF电能馈送电路关闭，LF电能收集器输出信号消失，无线轮胎监测子***重新处于休眠状态。

LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源；主控***在基本要素的基础上增加LF电能馈送电路。

车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，主控***的电能馈送电路关闭，无线轮胎监测子***无电能支持，处于停止工作状态；当车辆处于行驶状态时，主控***的电能馈送电路开启，无线轮胎监测子***的LF电能收集器输出电能，无线轮胎监测子***进入工作状态；当车辆停止行驶，LF电能馈送电路关闭，LF收集器输出电能消失，无线轮胎监测子***重新处于停止工作状态。

本发明与现有技术相比的优点在于：充分利用车辆已有资源，避免了加装制动机构给车辆的原设计匹配带来被破坏的问题；由于本发明比较全面的获取了与轮胎安全相关的信息，以采取切实可行的应对措施，对保障与轮胎相关的安全能发挥积极的作用。

附图说明

图1为本发明的车辆轮胎安全监控***框图；

图2采用电池的车辆轮胎安全监控***原理框图；

图3为图2的无线轮胎监测子***电原理框图；

图4为图2的主控***原理框图；

图5采用电池与LF电能收集器的车辆轮胎安全监控***电原理框图；

图6为图5的无线轮胎监测子***电原理框图；

图7为图5的主控***原理框图；

图8为图5中电能馈送电原理框图；

图9采用LF电能收集器的车辆轮胎安全监控***电原理框图；

图10为图9的无线轮胎监测子***电原理框图；

图11制动控制接口与真空助力制动伺服机构配接图；

图12制动控制接口与液压助力制动伺服机构配接图；

图13制动控制接口与压缩空气制动伺服机构配接图；

图14制动控制接口与电控制动伺服机构配接图。

具体实施方式

现代半导体技术集成的发展，使得多个功能可以包含在一个集成电路中，在本发明实施的设计中，正确选择集成电路可达到简化电路、减小体积和重量的效果。

下面结合图1、图2、图3、图4，以及图11、图12、图13、图14对实施例1进行详细描述。

如图1所示，车辆轮胎安全监控***由安装于车轮的无线轮胎监测子***、安装于车体的主控***和车辆已有制动伺服机构组成。

如图2所示，实施例1采用电池为无线轮胎监测子***电源、采用对车轮运动敏感的传感器为唤醒电路。

如图3、所示，无线轮胎监测子***由包含气压传感器、温度传感器、加速度传感器和电压测量电路的集成电路SP12，和具备RF发送功能的单片机MC68HC908RK2(MC68HC908RF2单片机将RF发送电路MC33493和单片机MC68HC908RK2集成在一个封装)，3.6V锂电池1组成，其中，SP12中的加速度传感器用于实现唤醒电路的功能。

如图4所示，主控***包含了RF接收集成电路MC33594、单片机MC68HC908GT8、信息显示及声讯电路2、电源管理电路3、制动控制接口4、车速转换电路5；信息显示及声讯电路2包含了液晶屏TG12864和语音电路WTV040-20S；车速转换电路5与车辆的车速信号电路连接；制动控制接口4根据与之配接的制动伺服机构选取相对应的控制方式；主控***的制动控制接口4通过控制电磁阀8实现对以下制动伺服机构的控制：a、真空助力制动伺服机构(图11)；b、液压助力制动伺服机构(图12)；c、压缩空气制动伺服机构(图13)；主控***通过制动控制接口4发送制动信号，实现对电控制动伺服机构(图14)的ECU的控制，由电控制动ECU控制制动模块实施制动。

为了比较清楚地对实施例1进行详细描述，特约定实施例1的制动控制接口4与真空助力制动伺服机构(图11)配接。

如图3所示，当车辆处于非行驶状态下，无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态时，SP12的加速度传感器立即唤醒MC68HC908RF2单片机，无线轮胎监测子***进入工作状态，单片机MC68HC908RF2从SP12得到气压、温度、加速度、电压的相关参数，并将轮胎的气压、温度参数通过RF发送电路传递给主控***，电压参数仅在电压低于底限值时发送给主控***，提醒更换电池；主控***单片机MC68HC908GT8通过RF接收电路MC33594接收到各轮胎的相关参数，MC68HC908GT8通过信息显示及声讯电路2中的液晶屏TG12864显示相关信息；此时制动控制接口4无输出，驾驶人员可进行正常制动操作；当轮胎参数异常，MC68HC908RF2通过RF发送电路将参数传递给主控***，主控***的单片机MC68HC908GT8通过信息显示及声讯电路2中的液晶屏TG12864显示相关信息，同时通过语音电路WTV040-20S报警，提醒驾驶人员采取针对性的安全措施；此时制动控制接口4仍然无输出，驾驶人员可进行正常制动操作；当轮胎爆裂时，单片机MC68HC908RF2通过SP12中的气压传感器检测到气压骤降，通过RF发送电路将参数传递给主控***，主控***的MC68HC908GT8单片机则立即根据此时的车速判断是否采取制动措施；当在确定爆胎后，车辆行驶在安全速度以下，主控***的单片机MC68HC908GT8通过信息显示及声讯电路2中的TG12864液晶屏显示，同时通过语音电路WTV040-20S报警；此时制动控制接口4还是无输出，驾驶人员可进行正常制动操作；当在确定爆胎后，车辆行驶在安全速度以上，主控***的单片机MC68HC908GT8则通过制动控制接口4驱动电磁阀8；此时电磁阀8由关闭转换为开启，大气通过电磁阀8进入真空助力器膜片右侧的腔体内(参见图11)，由于真空助力器膜片左侧腔内处于负压状态，大气压力推动膜片左移至极限(紧急制动)位置，制动主缸输出最大压力，对车辆实施制动；与此同时，主控***的MC68HC908GT8单片机通过信息显示及声讯电路2中的TG12864液晶屏显示，同时通过语音电路WTV040-20S报警；当车辆停止行驶时，MC68HC908RF2单片机从SP12的加速度值判定车辆已处于非行驶状态，无线轮胎监测子***重新进入休眠状态。

下面结合图5、图6、图7、图8，以及图11图、12、图13、图14，对采用电池与LF电能收集器的实施例2进行详细描述。

如图5所示，实施例2采用了电池与LF电能收集器对无线轮胎监测子***供电方式；主控***的电能馈送电感(LF天线)安装在车体靠近轮胎的位置，电能收集器的电感安装在轮胎靠近电能馈送电感的一侧。

如图6所示，无线轮胎监测子***由包含气压传感器、温度传感器的集成电路MPXY8020，和单片机MC68HC908RF2，3.6V锂电池1和电能收集器6组成。

如图7所示，主控***在基本组成要素基础上增加了与无线轮胎监测子***数量对应的电能馈送电路7(参见图8)；制动控制接口4与不同制动伺服机构的配接方式与实施例1相同。

为了比较清楚地对实施例2进行详细描述，特约定实施例2的制动控制接口与液压助力制动伺服机构(图12)配接。

如图6所示，当车辆处于非行驶状态下，主控***的电能馈送电路7关闭，电池1提供无线轮胎监测子***的电能，无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态时，主控***的电能馈送电路7开启，无线轮胎监测子***的电能收集器6输出电能信号，唤醒单片机MC68HC908RF2进入工作状态，MC68HC908RF2单片机从MPXY8020得到气压、温度参数，通过RF发送电路传递给主控***；主控***单片机MC68HC908GT8通过RF接收电路MC33594接收到各轮胎的相关参数，进行相关控制(其它控制过程与实施例1同)；当轮胎爆裂时，在主控***确定爆胎后，且车辆行驶在安全速度以上，主控***的MC68HC908GT8单片机通过制动控制接口4驱动电磁阀8转换状态；此时液压源通过电磁阀8进入液压助力制动伺服机构的液压助力腔，制动主缸活塞在液压源压力作用下左移至极限(紧急制动)位置，对车辆实施制动；与此同时，主控***的MC68HC908GT8单片机通过信息显示及声讯电路2中的TG12864液晶屏显示，同时通过语音电路WTV040-20S报警；当车辆停止行驶，电能馈送电路7关闭，无线轮胎监测子***电能收集器6的电能信号消失，无线轮胎监测子***重新处于休眠状态。

下面结合图9、图10、图7，以及图11、图12、图13、图14对采用LF电能收集器的实施例3进行详细描述。

如图9所示，实施例3与实施例2采用了LF电感偶合电能馈送方式供电，因而主控***在构成，与LF电能收集器电路以及安装要求方面相同。

如图10、所示，无线轮胎监测子***由包含气压传感器、温度传感器的集成电路MPXY8020、和单片机MC68HC908RF2、电能收集器6组成。

为了比较清楚地对实施例3进行详细描述，特约定实施例3的具体制动伺服机构为电控制动伺服机构(图14)。

如图9所示，当车辆处于非行驶状态下，主控***(参见图7)的电能馈送电路7关闭，无线轮胎监测子***无电能支持，处于停止工作状态；当车辆处于行驶状态时，主控***的电能馈送电路7开启，无线轮胎监测子***得到电能收集器6输出电能，MC68HC908RF2单片机进入工作状态，从MPXY8020得到气压、温度参数，通过RF发送电路传递给主控***；主控***单片机MC68HC908GT8通过RF接收电路MC33594接收到各轮胎的相关参数，进行相关控制(其它控制过程与实施例1同)；当轮胎爆裂，在确定爆胎后，车辆行驶在安全速度以上，主控***的单片机MC68HC908GT8通过制动控制接口4对电控制动伺服机构ECU发送紧急制动信号；此时，电控制动伺服机构在电控制动ECU控制下对车辆实施制动；与此同时，主控***的单片机MC68HC908GT8通过信息显示及声讯电路2中的TG12864液晶屏显示，同时通过语音电路WTV040-20S报警；当车辆停止行驶，电能馈送电路7关闭，无线轮胎监测子***的电能收集器6输出信号消失，无线轮胎监测子***因没有电能支持而重新处于停止工作状态。

Claims (10)

1、车辆轮胎安全监控***，其特征在于：由安装于各车轮的无线轮胎监测子***、安装于车体具备无线通讯功能的主控***和原车已有制动伺服机构三部分组成；无线轮胎监测子***由气压传感器、温度传感器、单片机电路、无线通讯电路、唤醒电路、电源和结构体等基本要素组成；主控***由无线通讯电路、单片机电路、信息显示及声讯电路、车速接口电路、电源管理电路、制动控制接口等基本要素组成；无线轮胎监测子***与主控***之间以无线方式构成通讯连接，主控***对制动伺服机构实施控制。

2、车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：车辆处于非行驶状态下，安装于轮胎内无线轮胎监测子***处于非工作状态；当车辆处于行驶状态时，无线轮胎监测子***中的唤醒电路使其进入工作状态，无线轮胎监测子***的单片机从各传感器得到相关参数，通过无线通讯电路发送给主控***；主控***根据接受到的参数对各轮胎实施实时监控，通过信息显示及声讯电路传递给驾驶人员；当轮胎参数异常时，主控***通过信息显示及声讯电路报警，提醒驾驶人员针对性地采取安全措施；当轮胎爆裂时，主控***根据车速判断是否采取制动措施，在确定爆胎后，车辆行驶于安全车速以下，主控***不采取制动措施，仅通过信息显示及声讯电路报警；在确定爆胎后，车辆行驶于安全车速以上，主控***则立即通过制动控制接口，对车辆制动伺服机构进行制动控制，将车速降低到安全车速以下，同时通过信息显示及声讯电路报警；当车辆停止行驶，唤醒信号消失，无线轮胎监测子***重新处于停止工作状态。

3、根据权利要求1所述的车辆轮胎安全监控***，其特征在于：电池为无线轮胎监测子***电源、运动敏感传感器为唤醒电路。

4、根据权利要求2所述的车辆轮胎安全监控***控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，安装于轮胎内无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态，唤醒电路产生信号，使无线轮胎监测子***进入工作状态，当车辆停止行驶，唤醒电路信号消失，无线轮胎监测子***重新处于休眠状态。

5、根据权利要求1所述的车辆轮胎安全监控***，其特征在于：电池与LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源，LF电能收集器用作唤醒电路；主控***在基本要素的基础上增加LF电能馈送电路。

6、根据权利要求2所述的车辆轮胎安全监控***控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，安装于轮胎内无线轮胎监测子***处于休眠状态；当车辆处于行驶状态时，LF电能馈送电路开启，LF电能收集器输出信号使无线轮胎监测子***进入工作状态，当车辆停止行驶，LF电能馈送电路关闭，LF电能收集器输出信号消失，无线轮胎监测子***重新处于休眠状态。

7、根据权利要求1所述的车辆轮胎安全监控***，其特征在于：LF电能收集器为无线轮胎监测子***的电源；主控***在基本要素的基础上增加LF电能馈送电路。

8、根据权利要求2所述的车辆轮胎安全监控***的控制方法，其特征在于：当车辆处于非行驶状态下，主控***的电能馈送电路关闭，安装于轮胎内无线轮胎监测子***无电能支持，处于停止工作状态；当车辆处于行驶状态时，主控***的电能馈送电路开启，无线轮胎监测子***的LF电能收集器输出电能，无线轮胎监测子***进入工作状态；当车辆停止行驶，LF电能馈送电路关闭，LF收集器输出电能消失，无线轮胎监测子***重新处于停止工作状态。

9、根据权利要求1、3、5、7所述的车辆轮胎安全监控***，其特征在于：主控***的制动控制接口4通过控制电磁阀8实现对以下制动伺服机构的控制：

a、真空助力制动伺服机构；

b、液压助力制动伺服机构；

c、压缩空气制动伺服机构。

10、根据权利要求1、3、5、7所述的车辆轮胎安全监控***，其特征在于：主控***通过制动控制接口4发送制动信号，实现对电控制动伺服机构的ECU的控制，由电控制动ECU控制制动模块实施制动。

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