CN104709012A - 爆胎预警系统 - Google Patents
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Abstract
一种爆胎预警系统，其包括控制模块及与控制模块电性连接的信息采集模块。信息采集模块包括电性连接的侦测电极及感测单元，侦测电极包括第一导电层及第二导电层。第一导电层包括贴附于轮胎的胎面的内壁上的第一基底层，以及间隔形成于第一基底层上的相互绝缘的多个第一电极。第二导电层包括平行间隔第一基底层的第二基底层，以及间隔形成于第二基底层邻近多个第一电极一侧的多个第二电极。多个第二电极相互绝缘，且多个第二电极与多个第一电极一一对应形成多个电极对，轮胎内的介质充入每个电极对中以形成电容。第一导电层为弹性材质以能够跟随轮胎发生形变。该爆胎预警系统能够判断轮胎的爆胎位置，以便于驾驶员及时检修更换轮胎。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆安全行驶系统，尤其涉及一种爆胎预警系统。
背景技术
当轮胎因为温度太高或压力太大等因素造成爆胎时，常会引发交通事故。现有的爆胎预警系统，如TPMS（Tire pressure monitoring system，轮胎压力检测系统），通过实时监测轮胎内的压力及温度，进而对潜在的爆胎可能性进行预警。然而，该预警系统仅能判断出轮胎是否有爆胎的可能性，而不能判断出轮胎爆胎的具体位置。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可判断爆胎具体位置的爆胎预警系统。
一种爆胎预警系统，用于判断轮胎的爆胎位置，其包括控制模块及与该控制模块电性连接的信息采集模块。该信息采集模块包括电性连接的侦测电极及感测单元，该侦测电极包括第一导电层及第二导电层，该第一导电层包括贴附于该轮胎的胎面的内壁上的第一基底层，以及间隔形成于该第一基底层上的相互绝缘的多个第一电极，该第二导电层包括平行间隔该第一基底层的第二基底层，以及间隔形成于该第二基底层邻近该多个第一电极一侧的多个第二电极，该多个第二电极相互绝缘，且该多个第二电极与该多个第一电极一一对应形成多个电极对，每个电极对中的第一电极与第二电极间预设间隔距离，轮胎内的介质充入该第一导电层与该第二导电层之间并流入每个电极对中以形成电容，该第一导电层为弹性材质以能够跟随该轮胎发生形变，该感测单元能够采集该多个电极对的电容信息并发送至该控制模块，该控制模块接收并分析电容信息且判断该轮胎的爆胎位置。
本发明的爆胎预警系统通过将侦测电极贴附于轮胎的胎面的内壁上，且第一电极层能够随同轮胎一起发生形变，从而在轮胎发生形变时会导致相应电极对的电容发生改变，再利用感测单元将电容信息传送至控制模块，控制模块分析多个电极对的电容信息变化并能够判断出爆胎位置，从而便于驾驶员及时检修更换轮胎。
附图说明
图1为本发明实施方式的爆胎预警系统的功能模块图。
图2为本发明实施方式信息采集模块的功能模块图。
图3为本发明实施方式的轮胎的局部剖视图。
图4为图3所示轮胎爆胎时的局部剖视图。
主要元件符号说明
| 爆胎预警系统 | 100 |
| 轮胎 | 200 |
| 形变处 | 210 |
| 控制模块 | 10 |
| 信息采集模块 | 30 |
| 侦测电极 | 31 |
| 第一导电层 | 312 |
| 第一基底层 | 3121 |
| 第一电极 | 3123 |
| 第二导电层 | 314 |
| 第二基底层 | 3141 |
| 第二电极 | 3143 |
| 支撑件 | 316 |
| 电极对 | 318 |
| 感测单元 | 33 |
| 电容感测单元 | 332 |
| 形变感测单元 | 334 |
| 微控制器 | 35 |
| 射频发射单元 | 36 |
| 电源单元 | 38 |
| 操作模块 | 60 |
| 发动机 | 61 |
| 传动单元 | 62 |
| 行驶单元 | 64 |
| 转向单元 | 66 |
| 制动单元 | 68 |
| 警示模块 | 70 |
| 警示单元 | 72 |
| 语音单元 | 74 |
| 空隙 | 80 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施方式的爆胎预警系统100用于侦测轮胎200（参阅图3）的爆胎位置并计算爆胎时间。爆胎预警系统100包括控制模块10、信息采集模块30、操作模块60及警示模块70。信息采集模块30、操作模块60及警示模块70分别与控制模块10电性连接。信息采集模块30将采集的信息发送至控制模块10，控制模块10对该信息进行比较分析判断出爆胎位置并计算出爆胎时间后，控制模块10发送信息至警示模块70以提醒驾驶者，且控制操作模块60作出相应的安全操作以规避爆胎造成的危险。控制模块10装设于汽车驾驶室内。
请一并参阅图2，信息采集模块30装设于轮胎200内壁上，其包括依次电性连接的侦测电极31、感测单元33、微控制器35及射频发射单元36，以及电源单元38。侦测电极31、感测单元33、微控制器35及射频发射单元36均与电源单元38电性连接。
请一并参阅图3，侦测电极31装设于轮胎200的胎面的内壁上，其包括平行间隔设置的第一导电层312与第二导电层314，以及夹设于第一导电层312与第二导电层314之间的多个支撑件316。第一导电层312包括第一基底层3121及平行间隔设于其上的多个第一电极3123。第一基底层3121贴附于轮胎200的胎面的内壁上。多个第一电极3123分别与电源单元38的正极相连并相互绝缘。第二导电层314包括第二基底层3141及平行间隔设于其上的多个第二电极3143。多个第二电极3143分别与电源单元38的负极相连并相互绝缘，且第二电极3143平行于第一电极3123，多个第二电极3143的位置与多个第一电极3123的位置一一对应以形成多个电极对318。
每个支撑件316抵持于第一基底层3121及第二基底层3141上，位于相邻两个电极对318之间。多个支撑件316相互间隔设置。由于支撑件316的支撑，第一基底层3121与第二基底层3141相互间隔预设距离，从而使得其上的每个电极对318中的第一电极3123及第二电极3143之间形成空隙80，空气介质充入第一电极层312及第二电极层314之间并流入多个空隙80中使每个电极对318中的第一电极3123及第二电极3143之间形成一个电容。优选的，第一导电层312及第二导电层314均为电极膜。
本实施方式中，第一基底层3121、第二基底层3141及支撑件318均具有弹性，可产生形变并回复。支撑件318为球形弹性绝缘材料，其粘附于第一基底层3121及第二基底层3141上。可以理解，还可在第一基底层3121上形成完全覆盖多个第一电极3123的绝缘层，或在第二基底层3141上形成完全覆盖多个第二电极3143的绝缘层，以防止第一电极3123与第二电极3143相接触时发生短路。
请再次参阅图2，感测单元33包括电容感测单元332及形变感测单元334。电容感测单元32接收侦测电极31中每个电极对318的电容信息，并将电容信息经感测单元33发送至微控制器35。微控制器35将接收的电容信息与预设电容信息进行分析比对，并判断轮胎200是否存在爆胎危险，且判断出轮胎200的爆胎位置。形变感测单元34接收侦测电极31中每个第二电极3143的形变量信息，并将形变量信息经感测单元33发送至微控制器35。微控制器35将接收的形变量信息与预设形变量进行分析比对，并计算轮胎200形变爆破的时间。微控制器35将处理后的电容信息与形变信息经射频发射单元36发送至控制模块10。控制模块10依据微控制器35发送的处理信息作出相应的预防措施。本实施方式中，信息采集模块30与控制模块10无线连接。
可以理解，信息采集模块30还可与控制模块10有线连接，此时可将感测单元33、微控制器35、射频发射单元36及电源单元38省略，将侦测电极31的第一导电层312及第二导电层314直接与控制模块10电性连接，控制模块10直接接收并处理侦测电极31中每个电极对318的电容信息，并判断是否存在爆胎危险及爆胎位置，且控制模块10还接收并处理侦测电极31中每个第二电极3143的形变量信息，并计算爆胎时间。感测单元33可集成在控制模块10中。
操作模块60包括发动机61、传动单元62、行驶单元64、转向单元66及制动单元68。发动机61用于向汽车提供动力。传动单元62用于将发动机61发出的动力传递至汽车的驱动车轮。行驶单元64用于接收传动单元62传递的动力并牵引汽车正常行驶，且通过调整悬架（图未示）衰减汽车行驶中的震动以保持行驶的平顺性。转向单元66用于改变汽车的行驶方向。制动单元66用于对汽车进行强制减速或强制停车。
当控制模块10判断轮胎200存在爆胎危险时，控制模块10发送信息至操作模块60，操作模块60控制发动机61断开动力，并控制行驶单元64停止行驶且调整悬架衰减汽车行驶中的震动。当轮胎200爆胎后，操作模块60控制转向单元66对汽车进行转向，以使汽车倾斜回正，防止汽车发生倾斜；操作模块60还控制制动单元66以强制减速或强制停车。
警示模块70装设于汽车驾驶室内，其包括警示单元72及语音单元74。当控制模块10判断轮胎200存在爆胎危险时，控制模块10发送信息至警示模块70，警示模块70控制警示单元72闪烁，且控制语音单元74发出提示音，以提醒驾驶员轮胎存在爆胎危险。当操作模块60控制汽车制动后，驾驶员可根据控制模块10接收的爆胎位置信息对汽车进行检修。
请一并参阅图4，当轮胎200因温度太高或压力太大等因素造成将要爆胎时，轮胎200内气压迫使其胎面的薄弱处朝向地面凸出发生微变形。轮胎200变形时，第一导电层312随同轮胎200一起发生变形，从而导致形变处210的第一导电层312与第二导电层314之间的距离与介电常数同时发生改变。电容公式：
C= ，
其中，A为两电极彼此重叠的面积，d为两电极之间的距离，ε为两电极之间介电层的介电常数。因此，变形处210处的电极对318的电容发生改变。
电容感测单元332接收每个电极对318的电容信息并发送至微控制器35，微控制器35对接收的电容信息进行比对分析并判断多个电极对318对应的电容是否发生改变，当微控制器35判断至少一个电极对318对应的电容发生改变时，微控制器35则可判断轮胎200存在爆胎危险。微控制器35还可判断出轮胎200的形变处210的位置。形变感测单元334接收形变处210对应的第一电极3123的形变量，并将其发送至微控制器35，微控制器35依据该形变处210的形变量计算出爆胎时间。
本实施方式的侦测电极31贴附于轮胎200的胎面的内壁上，当轮胎200的形变处210发生爆胎后，第一导电层312与形变处210相对应的位置随着轮胎200一起破裂，则变形处210的气压急速下降，轮胎200内的气压压迫第二导电层314与形变处210相对应的位置贴附于第一导电层312上以密封轮胎200，从而避免轮胎200爆胎后因轮胎高度急剧下降而产生的安全事故。
本实施方式的爆胎预警系统100通过将侦测电极33贴附于轮胎200的胎面的内壁上，在轮胎200发生形变时会导致变形处的电极对318的电容发生改变，通过感测单元33接收多个电极对318的电容信息及第一电极3123的形变量信息并将其发送至微控制器35，微控制器35分析比对电容信息并判断是否存在爆胎危险且判断出爆胎位置，同时微控制器35分析比对形变量信息并计算出爆胎时间，以便于驾驶员及时检修更换轮胎200。微控制器35再将处理信息发送至控制模块10，控制模块10控制操作模块60作出相应的操作，同时通过警示意模块70提醒驾驶者可及时地对轮胎200进行检修或更换。通过设计具有弹性的侦测电极31，在轮胎200爆胎后第二导电层314密封轮胎200，作为爆胎补救措施，以避免轮胎200爆胎时发生安全事故。
可以理解，提醒模块70可以省略，在控制模块10判断轮胎200存在爆胎危险后，控制模块10直接控制操作模块60作出相应的安全操作，以规避爆胎产生的危险。
可以理解，第二导电层314及支撑件316可不为弹性材质，此时仅第一导电层312跟随轮胎200的形变发生形变，控制模块10根据形变产生的电容改变判断爆胎位置，并根据变形量计算爆胎位置。
可以理解，支撑件316可省略，可将第二导电层314固定于轮胎200的胎侧的内壁上，只要使第二导电层314上的第二电极3143与第一导电层312上的第一电极3123间隔预定距离以充入介质形成电容即可。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种爆胎预警系统，用于判断轮胎的爆胎位置，其包括控制模块及与该控制模块电性连接的信息采集模块，其特征在于：该信息采集模块包括电性连接的侦测电极及感测单元，该侦测电极包括第一导电层及第二导电层，该第一导电层包括贴附于该轮胎的胎面的内壁上的第一基底层，以及间隔形成于该第一基底层上的相互绝缘的多个第一电极，该第二导电层包括平行间隔该第一基底层的第二基底层，以及间隔形成于该第二基底层邻近该多个第一电极一侧的多个第二电极，该多个第二电极相互绝缘，且该多个第二电极与该多个第一电极一一对应形成多个电极对，每个电极对中的第一电极与第二电极间预设间隔距离，轮胎内的介质充入该第一导电层与该第二导电层之间并流入每个电极对中以形成电容，该第一导电层为弹性材质以能够跟随该轮胎发生形变，该感测单元能够采集该多个电极对的电容信息并发送至该控制模块，该控制模块接收并分析电容信息且判断该轮胎的爆胎位置。
2.如权利要求1所述的爆胎预警系统，其特征在于：该侦测电极还包括多个支撑件，每个支撑件位于相邻的两个电极对之间并抵持支撑于该第一基底层及该第二基底层上，以使每个电极对中的第一电极及第二电极之间形成空隙。
3.如权利要求2所述的爆胎预警系统，其特征在于：该第二导电层及该多个支撑件均为弹性材质，当该轮胎爆胎后，轮胎内气压压迫该第二导电层贴附于该轮胎的胎面的内壁上以密封该轮胎。
4.如权利要求1所述的爆胎预警系统，其特征在于：该爆胎预警系统还包括与该控制模块电性连接的操作模块，该控制模块接收该信息采集模块采集的信息并判断该轮胎是否存在爆胎危险，进而控制该操作模块作出安全操作以规避爆胎危险。
5.如权利要求4所述的爆胎预警系统，其特征在于：该操作模块包括发动机、传动单元及行驶单元，该发动机用于提供动力，该传动单元用于传递动力，该行驶单元用于接收动力并牵引汽车行驶，当该控制模块判断该轮胎存在爆胎危险后，该控制模块发送信息至该操作模块，该操作模块控制该发动机断开动力，并控制该行驶单元停止行驶且调整悬架衰减汽车行驶中的震动。
6.如权利要求4所述的爆胎预警系统，其特征在于：该操作模块还包括转向单元及制动单元，当该爆胎后，该控制模块发送信息至该操作模块，该操作模块控制该转向单元对汽车进行转向以防止汽车倾斜，并控制该制动单元以强制减速或强制停车。
7.如权利要求1所述的爆胎预警系统，其特征在于：该感测单元包括电容感测单元，该电容感测单元用于收集该多个电极对的电容信息并发送至该控制模块。
8.如权利要求7所述的爆胎预警系统，其特征在于：该感测单元还包括形变感测单元，该形变感测单元用于收集该第一导电层的形变量信息并传送至该控制模块，该控制模块接收并分析该形变量信息且计算该轮胎的爆胎时间。
9.如权利要求7所述的爆胎预警系统，其特征在于：该信息采集模块还包括与该感测单元依次电性连接的微控制器及射频发射单元，以及电源单元，该电源单元用于向该侦测电极、该感测单元、该微控制器及该射频发射单元提供电能，该感测单元采集该多个电极对的电容信息并发送至该微控制器，该微控制器接收并分析该信息采集模块所采集的信息，并判断该轮胎的爆胎位置，该微控制器将处理后的信息经该射频发射单元无线发射至该控制模块。
10.如权利要求1所述的爆胎预警系统，其特征在于：该爆胎预警系统还包括与该控制模块电性连接的警示模块，该警示模块包括警示单元及语音单元，该警示模块接收该控制模块发送的信息并控制该警示模块闪烁且控制该语音单元发出提示音。
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