CN106248401A - 一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统，电子模块安装在轮胎上，其包括处理存储单元、用于发送数据的无线发送单元、电源管理单元、用于检测轮胎温度的温度传感单元；无线发送单元和电源管理单元与处理存储单元连接，温度传感单元与处理存储单元连接；处理存储单元采集的轮胎温度值加载到电子模块数据内，无线发送单元将电子模块数据通过无线方式发送出去。本发明解决了车辆轮胎磨损检测难道，可以精确检测车辆轮胎磨损量，精确监控和管理轮胎的磨损。

Description

一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别地，涉及一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统。

背景技术

对于车主而言，如何判断轮胎是否有问题是一件很困难的事。当前对于汽车轮胎的管理，有一个比较成熟的产品是胎压监控系统(TPMS),主要作用是监控汽车轮胎内的胎压，以此判断轮胎是否处于正常状态。但如何判断轮胎是否已经磨损到更换的程度是一个很困难的事。轮胎磨损程度的监控在世界上都是一个难题，到目前为止，还没有一款真正意义上的产品能够精确检测汽车轮胎的磨损程度并报警。我们也没有见到汽车上的哪一项配置是用于监控和检测汽车轮胎磨损的。当前的一些技术文献也涉及到了轮胎的磨损检测，大多是采用机械和其他的方法检测和计算轮胎的半径的变化。但这都无法精确监控和管理轮胎的磨损。因此如何在轮胎的使用寿命内精确检测轮胎的磨损程度是一个具有现实意义的研究课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统，可以精确检测车辆轮胎磨损量，精确监控和管理轮胎的磨损。

一方面，本发明提供了一种电子模块，电子模块安装在轮胎上，其包括处理存储单元、用于发送数据的无线发送单元、电源管理单元、用于检测轮胎温度的温度传感单元；无线发送单元和电源管理单元与处理存储单元连接，温度传感单元与处理存储单元连接；处理存储单元采集的轮胎温度值加载到电子模块数据内，无线发送单元将电子模块数据通过无线方式发送出去。

进一步地，电子模块将采集的轮胎温度值及轮胎温度变化量信息转换成反映轮胎磨损量数据，加载至电子模块数据内，通过无线发送单元将电子模块数据通过无线方式发送出去。

为了精确检测车辆轮胎磨损量，在进一步地的技术方案中，电子模块包括用于检测轮胎压力的压力传感单元；将轮胎压力值加载至电子模块数据内，轮胎压力值作为轮胎温度测量和后期处理的辅助条件。

为了精确检测车辆轮胎磨损量，在进一步地的技术方案中，电子模块还包括用于检测轮胎转速和转动角度的加速度传感单元，加速度传感单元与处理存储单元连接。

为了精确检测车辆轮胎磨损量，在进一步地的技术方案中，处理存储单元当检测到轮胎转速和转动角度及轮胎压力值符合预设条件时，开始进行运算并在特定的转动位置采集温度传感单元的温度值，并将轮胎转速和转动角度数据加载到电子模块数据内。

进一步地，包括外部装置，电子模块包括低频响应单元，低频响应单元与处理存储单元连接，低频响应单元与外部装置通信，外部装置用于对电子模块数据初始化。

进一步地，如果轮胎温度值超出限值执行温度报警程序；如果轮胎压力值超出限值执行压力报警程序。

为了精确检测车辆轮胎磨损量，在进一步地的技术方案中，电子模块安装在轮胎内，电子模块位于轮胎内部，且位于与地面接触的轮胎面上。

为了精确检测车辆轮胎磨损量，在进一步地的技术方案中，电子模块数据还包括反映电源管理单元的电源清消耗的代码、反映身份的代码、反映电子模块工作状态的代码、反映轮胎使用频率的代码。

另一方面，本发明还提供了一种车辆轮胎磨损检测系统，包括上述的电子模块，在车辆上安装有接收处理装置，电子模块数据通过无线方式发送给接收处理装置；接收处理装置将电子模块数据进行处理后，输出轮胎磨损量代码。

进一步地，在车辆上安装有车辆本身传感单元，车辆本身传感单元与无线接收处理装置连接，车辆本身传感单元包括用于检测外界温度的车外温度传感器。

进一步地，无线接收处理装置接收电子模块数据，并同时接收车辆本身传感单元发来的外界温度数据作为电子模块数据的修正数据；在一定时间和运行状态阶段将接收来的数据进行整合，并通过数据变化，将数据库内温度数据整合成一个数字模型和变化量，以反映一段时间和一段过程内在特定条件下轮胎特定位置的温度变化；根据车辆本身传感单元决定的条件不同，建立不同的数字模型；将数字模型进行存储，用于与后面建立的其他同等条件的数字模型进行比较；确定轮胎磨损量。

进一步进，车辆本身传感单元还包括用于检测外界湿度的湿度传感器，无线接收处理装置接收车辆本身传感单元发来的外界温度和外界湿度数据作为电子模块数据的修正数据。

进一步进，在车辆上安装有包括指示装置和设置装置；轮胎磨损量信息通过指示装置反映出来；如果轮胎磨损量超出最大限值，则输出报警信号；设置装置用于在更换新的轮胎时对接收处理装置内的轮胎磨损量信息进行初始化设置。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点：

采用本发明将一个电子模块安装在轮胎的固定位置，用以监测轮胎内的固定温度、压力等信息，并将轮胎的温度及变化信息建立各种条件的数据模型，通过复杂的算法将相关温度及变化信息转换成一变化量反映轮胎的磨损程度的数据量，以无线的数据形式发送给接收处理装置，再由接收处理装置将数据进行处理以图文和声音的形式反映在指示装置上，随着轮胎磨损程度的变化，反映轮胎磨损程度的轮胎内固定位置的温度的变化量也在改变，最终当变化量超过一设定值时就反映轮胎必须得更换了；

或者接收处理装置单独将电子模块发送的反映轮胎内固定位置的温度压力等信息进行处理，自身建立一个反映温度及变化的数据模型，将温度及其变化量或者报警量以图文和声音的形式反映在指示装置上。随着轮胎磨损程度的变化，反映轮胎磨损程度的轮胎内固定位置的温度的变化量也在改变，最终当变化量超过一设定值时就反映轮胎必须得更换了。

本发明提供一种电子模块和车辆轮胎磨损检测系统，可以精确检测车辆轮胎磨损量，精确监控和管理轮胎的磨损。

附图说明

图1是本发明的一种车辆轮胎磨损检测系统示意图；

图2是本发明的轮胎安装示意图；

图3是本发明的一种电子模块示意图；

图4是本发明第一实施例的电子模块流程示意图；

图5是本发明第一实施例的接收处理装置流程示意图；

图6是本发明第二实施例的电子模块流程示意图；

图7是本发明第二实施例的接收处理装置流程示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明实施例提供的技术方案，也更好的与本发明实施例的技术方案进行对比，下面首先通过举例的方式对现有技术中的实现方案进行简单的介绍。

如图1所示，本发明的车辆轮胎磨损检测系统，在车辆9的四个轮胎10内部均安装有电子模块1，电子模块1位于轮胎10内部，且位于与地面接触的轮胎面上(如图2所示)，电子模块1可以发送无线信号12。在车辆9上安装有接收处理装置11、车辆本身传感单元14、指示装置13、设置装置15，电子模块数据通过无线方式发送给接收处理装置11；接收处理装置11将电子模块数据进行处理后，输出轮胎磨损量代码。

车辆本身传感单元14至少包括用于检测外界温度的车外温度传感器和用于检测外界湿度的车外湿度传感器。

其工作过程是在车辆9运行过程中，安装在轮胎10内的电子模块1定时采集轮胎10内的数据，并将这些数据以无线信号12的方式发送给车辆9内的接收处理装置11.接收处理装置11会将电子模块数据进行整合并建立起相关的数据模型，结合车辆本身传感单元14数据诸如外界温度，外界湿度等，将数据模型反映的轮胎温度和轮胎温度的变化量进行存储。随着轮胎10的磨损，所建立起来的数据模型以及其存储的反映轮胎温度和轮胎温度变化量的数据将会变化。接收处理装置11会将变化量以图形或文字但不限于以上形式传送给指示装置13，反映给驾驶者。以提醒驾驶者轮胎磨损到什么程度或者是否需要跟换新的轮胎10了。同时该系统还包含一个设置装置15，用于在更换新的轮胎10(一个或者几个)时对接收处理装置11内的轮胎磨损信息进行初始化设置。

如图2所示，电子模块1安装在轮胎10的内壁表面，内壁表面是指与地面接触的轮胎面上。但不限于轮胎10的内部表面。当轮胎10转动，则触发电子模块1开始工作，采集相关数据，然后将这些数据进行处理并编码以无线的形式发送出去。或者电子模块1在初期装入轮胎10后就开始建立温度和温度变量的数字模型，并且在运行时本身将采集到的相关数据进行处理，加载到模型中。也可将包含指定代码的数据包以无线的形式发送出去。同时在实际操作中由于可行方案中有电子模块1可自行建立模型和加载数据的功能，因此本系统还包含一外部装置16，能够发送低频信号17，该信号被电子模块1的低频接收单元8接收(如图3所示)对本电子模块1进行数字模型和数据库初始化，以便该传感器可以继续使用在一个新的轮胎10上，并且电子模块1的相关初始化的次数是有限制的。

如图3所示，电子模块1包括压力传感单元3、温度传感单元4、加速度传感单元5、处理存储单元2、电源管理单元6、无线发送单元7、低频接收单元8等。其中压力传感单元3的作用是测量轮胎10内的压力，轮胎10内保持一定的压力用以保障后续其他传感器测量的数据的精确度；温度传感器4的作用是测量轮胎10内固定位置的温度；加速度传感器5的作用是测量轮胎10的转速和转动角度，用以建立起合理的与温度相关量的数字模型；处理存储单元2的作用是处理传感器的采集的数据，并存储处理后的相关的数据，同时建立合理的数据格式将该数据格式传送给无线发送单元7发送出去；电源管理单元6的作用是和处理存储单元2(包含其他单元，图未特别指示)建立连接控制相关单元的工作和休眠，从而控制电子模块1的电能消耗；无线发送单元7的作用是将处理存储单元2传送的数据以无线的数据形式12发送出去；低频接收单元8的作用是接收外部装置16的低频命令。

本发明的车辆轮胎磨损检测系统是将一个电子模块1安装在轮胎10的特定位置，用以监测轮胎10内的温度、压力等信息，并将轮胎温度及变化信息建立各种条件的数据模型，通过复杂的算法将相关轮胎温度及变化信息转换成一变化量反映轮胎磨损程度的数据量，以无线的数据形式发送给接收处理装置11，再由接收处理装置11将数据进行处理以图文和声音的形式反映出来；或者接收处理装置11单独将电子模块1发送的各种轮胎温度、轮胎压力等信息进行处理，自身建立一个反映轮胎温度及变化的数据模型，将轮胎温度及其变化量或者报警量以图文和声音的形式反映在出来。

第一实施例实施方案：如图4所示和图5所示，

电子模块1部分

1、电子模块1初始化阶段，初始化电子模块1内的各个单元；

2、数据监控，分别监控电子模块1内的压力传感单元3，低频响应单元8，以及加速度传感单元5，如符合条件，则进入相应的子程序；

3、在检测到加速度单元5符合条件时，开始进行运算，并在特定的转动位置采集温度传感单元4的温度值；将该温度值加载到特定的编码格式的电子模块数据内，以无线的数据形式12通过无线发送单元7发送出去；该特定的编码格式的电子模块数据通常包括但不限定如下代码：反映身份的代码，反映温度的代码，反映压力的代码，反映电池消耗的代码，反映轴向加速度的代码，反映电子模块1工作状态的代码以及反映轮胎10使用频率的代码等等；无线发送形式多众多样，包括但不限于调频的方式和调幅的方式；符合的加速度条件可以是从静止到转动，也可以是从转动到静止，但不限于以上条件；编码形式也可以是多种多样，同时传感器的转动位置也可以不限定特定位置；

4，电子模块1在一定时间段内继续执行其他程序，监控相关的传感单元，如有必要，执行相关的报警程序；

5，在一定时间段内，如定时时间到，则返回继续测量第2组数据，并发送；

6，如此往复，继续测量第n组数据并发送；

接收处理装置11部分

1，接收处理装置11初始化阶段，进行数据库的设立和初始化；

2，接收从电子模块1发来的数据，并同时接收车辆本身传感单元14发来的数据作为辅助条件数据，车辆本身的传感单元发送的信号包括外界温度，外界湿度等对于建立合理数据库有用的外部条件信号，但不限于以上列出的信号；

3，在一定时间和运行状态阶段将接收来的电子模块数据和车辆本身的传感单元的数据进行整合，并通过数据变化，将数据库内温度数据整合成一个数字模型和变化量，以反映一段时间和一段过程内在特定条件下(由车辆9内的车辆本身传感器单元14决定)轮胎10特定位置的轮胎温度变化；根据车辆本身传感器单元14决定的条件不同，建立不同的数字模型；

4，将数字模型进行存储，用于与后面建立的其他同等条件的数字模型进行比较；

5，接收到并建立的第n个数字模型会和第1个或者设定的标准的数字模型进行比较，将比较结果与所约定的几个限值比较以确定轮胎10的不同轮胎磨损程度，这种轮胎磨损程度信息可以传输给车辆9上的显示装置13以图形的形式反映出来。并且如果超出最大限值，则输出报警信号以图形文字和声音的形式进行传递给驾驶者；

6，当轮胎磨损需要更换新的轮胎10时，本系统的中可以通过设置装置15将接收处理装置11内的轮胎10的已建立的数据库和数字模型进行初始化，以消除旧轮胎10信息，重新建立新的轮胎10信息。以上初始化设置可以针对各个轮胎10分别进行，互不影响。接收处理装置11的轮胎10的相关初始化工作并不限于此一种方法，也可采用市面上常用的诊断工具连接相关诊断接口对相关数据进行初始化，但目的都是将接收处理装置11内的老的轮胎磨损信息更换为新轮胎的模式；相关初始化工作还可以藉由精确检测轮胎温度变化量来判断轮胎是否更新过。总之可以根据不同的应用情况采用不同的方法组合。

本发明的第二实施方案：如图6和如图7所示：

电子模块1部分

1，电子模块1初始化阶段，初始化电子模块1内的各个单元，并建立相应的数据库；

2，数据监控，分别监控电子模块1内的压力传感单元3，低频响应单元8，以及加速度传感单元5，如符合条件，则进入相应的子程序；

3，在检测到加速度单元5符合条件时，开始进行运算，并在特定的转动位置采集温度传感单元4的轮胎温度值；加载到自身数据库中，将该轮胎温度值加载到特定的编码格式的电子模块数据内，以无线的数据形式12通过无线发送单元7发送出去。该特定的编码格式的电子模块数据通常包括但不限定如下代码：反映身份的代码，反映温度的代码，反映压力的代码，反映电池消耗的代码，反映轴向加速度的代码，反映电子模块1工作状态的代码，反映磨损量的代码以及反映轮胎使用频率的代码等等；符合的加速度条件可以是从静止到转动，也可以是从转动到静止，但不限于以上条件；无线发送形式多众多样，包括但不限于调频的方式和调幅的方式；编码形式也可以是多种多样；同时传感器的转动位置也可以不限定特定位置

4，电子模块1在一定时间段内继续执行其他程序，监控相关的传感单元，如有必要，执行相关的报警程序；

5，在一定时间段内，如定时时间到，则返回继续测量第2组数据，加载到数据库，并发送；

6，如此往复，继续测量第n组数据，将n组数据进行整合，并进行相应的数据变换，建立数据模型，并最终以反映温度及变化量的代码表示，结合其他代码整合成特定的数据格式以无线的形式发送出去；

接收处理装置11部分

1，接收处理装置11初始化阶段，进行数据库的设立；

2，接收从电子模块1发来的数据，并同时接收车辆本身传感器单元14发来的数据作为辅助条件设立不同外部条件的数据库，将电子模块1发送来的数据载入相应的数据库中；

3，建立并存储相应外部条件的数字模型

4，接收到并建立的第n个数字模型会和第1个或者设定的标准的数字模型进行比较，将比较结果与所约定的几个限值比较以确定轮胎10的不同轮胎磨损程度，这种轮胎磨损程度信息可以传输给车辆9上的显示装置13以图形的形式反映出来。并且如果超出最大限值，则输出报警信号以图形文字和声音的形式进行传递给驾驶者。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种电子模块，其特征在于，电子模块(1)安装在轮胎(10)上，其包括处理存储单元(2)、用于发送数据的无线发送单元(7)、电源管理单元(6)、用于检测轮胎温度的温度传感单元(4)；无线发送单元(7)和电源管理单元(6)与处理存储单元(2)连接，温度传感单元(4)与处理存储单元(2)连接；处理存储单元(2)采集的轮胎温度值加载到电子模块数据内，无线发送单元(7)将电子模块数据通过无线方式发送出去。

2.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，电子模块(1)将采集的轮胎温度值及轮胎温度变化量信息转换成反映轮胎磨损量数据，加载至电子模块数据内，通过无线发送单元(7)将电子模块数据通过无线方式发送出去。

3.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，电子模块(1)包括用于检测轮胎压力的压力传感单元(3)；将轮胎压力值加载至电子模块数据内，轮胎压力值作为轮胎温度测量和后期处理的辅助条件。

4.根据权利要求3所述的电子模块，其特征在于，电子模块(1)还包括用于检测轮胎转速和转动角度的加速度传感单元(5)，加速度传感单元(5)与处理存储单元(2)连接。

5.根据权利要求4所述的电子模块，其特征在于，处理存储单元(2)当检测到轮胎转速和转动角度及轮胎压力值符合预设条件时，开始进行运算并在特定的转动位置采集温度传感单元(4)的温度值，并将轮胎转速和转动角度数据加载到电子模块数据内。

6.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，包括外部装置，电子模块(1)包括低频响应单元(8)，低频响应单元(8)与处理存储单元(2)连接，低频响应单元(8)与外部装置通信，外部装置用于对电子模块数据初始化。

7.根据权利要求3所述的电子模块，其特征在于，如果轮胎温度值超出限值执行温度报警程序；如果轮胎压力值超出限值执行压力报警程序。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的电子模块，其特征在于，电子模块(1)安装在轮胎(10)内，电子模块(1)位于轮胎(10)内部，且位于与地面接触的轮胎面上。

9.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，电子模块数据还包括反映电源管理单元(6)的电源清消耗的代码、反映身份的代码、反映电子模块(1)工作状态的代码、反映轮胎(10)使用频率的代码。

10.一种车辆轮胎磨损检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的电子模块(1)，在车辆(9)上安装有接收处理装置(11)，电子模块数据通过无线方式发送给接收处理装置(11)；接收处理装置(11)将电子模块数据进行处理后，输出轮胎磨损量代码。

11.根据权利要求10所述的车辆轮胎磨损检测系统，其特征在于，在车辆(9)上安装有车辆本身传感单元(14)，车辆本身传感单元(14)与无线接收处理装置(11)连接，车辆本身传感单元(14)包括用于检测外界温度的车外温度传感器。

12.根据权利要求11所述的轮胎磨损检测系统，其特征在于，无线接收处理装置(11)接收电子模块数据，并同时接收车辆本身传感单元(14)发来的外界温度数据作为电子模块数据的修正数据；在一定时间和运行状态阶段将接收来的数据进行整合，并通过数据变化，将数据库内温度数据整合成一个数字模型和变化量，以反映一段时间和一段过程内在特定条件下轮胎(10)特定位置的温度变化；根据车辆本身传感单元(14)决定的条件不同，建立不同的数字模型；将数字模型进行存储，用于与后面建立的其他同等条件的数字模型进行比较；确定轮胎磨损量。

13.根据权利要求12所述的轮胎磨损检测系统，其特征在于，车辆本身传感单元(14)还包括用于检测外界湿度的湿度传感器，无线接收处理装置(11)接收车辆本身传感单元(14)发来的外界温度和外界湿度数据作为电子模块数据的修正数据。

14.根据权利要求10所述的轮胎磨损检测系统，其特征在于，在车辆(9)上安装有包括指示装置(13)和设置装置(15)；轮胎磨损量信息通过指示装置(13)反映出来；如果轮胎磨损量超出最大限值，则输出报警信号；设置装置(15)用于在更换新的轮胎(10)时对接收处理装置(11)内的轮胎磨损量信息进行初始化设置。