CN108189627A - 一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，将设置有压电材料的压电传感器和能量收集器一体化装置安装于轮胎内衬上,其中,压电传感器部分感受轮胎使用过程中的信号，能量收集器部分获取能量。本发明采用传感器获得轮胎载重来表明该方案，为了获得轮胎的载重状况L，需要知道轮胎的压力p，轮胎的直径d，轮胎的压地印痕宽度b，轮胎触地时间间隔△t，轮胎的转速v，轮胎表面材料的模量m，轮胎内部空气的温度T，其他相关参数x等相关信息，并通过传递函数L＝f(p,d,b,v,m,T，△t,x)来获得利用本发明的设计，其中，可以利用压电式传感器获得△t，本发明明通过能量收集器部分收集并提供能量。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎检测感应技术领域，尤其涉及一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法。
背景技术
为了获得汽车在行驶过程中轮胎自身安全以及轮胎与地面之间的状态，现有的轮胎监测方法是在轮胎内部安装独立传感器来收集轮胎信息，并利用无线数据传输技术，把采样数据传递到接收器加以处理或直接显示。为了保证这系统能在一定的时间里正常运行，需要给系统提供电能，常见的方法是使用电池。而由于电池只能提供固定的电量，为了延长产品的工作寿命，往往在采样频率做出牺牲，这样对产品的响应时间有不良的影响。此外，传感器有一定的重量与体积，对轮胎振动、噪声和舒适性(NVH)有所影响，并不便于轮胎的一体化集成，轮胎传感器系统希望能够有一种可以在轮胎运行过程中不断收集能量的系统，来维持整个传感器系统的电能消耗，并适合与轮胎一体化的装置出现。
为此，有必要提供一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法来克服上述缺陷。
发明内容
本发明提供了一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，自感知轮胎信息及自供电的特点。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，，包括如下步骤：
将设置有压电材料的压电传感器和能量收集器一体化装置安装于轮胎内衬上；所述压电传感器和能量收集器一体化装置内设置有压电材料。
优选地，所述压电材料为陶瓷或薄膜类压电类材料。
优选地，所述压电传感器和能量收集器一体化装置包括传感器部分与能量收集器部分。
优选地，所述传感器部分获得电荷信号大小与时间的关系函数。
优选地，所述电荷信号大小与所述传感器部分中传感器感受到的加速度大小呈线性关系。
优选地，所述传感器部分，获取轮胎的触地时间间隔△t；
获取传感函数中需要的其他参数；
通过传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)，计算出轮胎的载重，其中p是胎压，的是轮胎直径，b是轮胎印痕宽度，v是汽车转速，m是轮胎表面材料模量，△t是轮胎触地时间间隔，x是所述其他参数。
优选地，所述步骤“获取轮胎的触地时间间隔△t”具体包括以下步骤：
获取电压上升沿t1时刻；
获取电压下降沿t2时刻；
通过所述t1时刻和所述t2时刻计算出所述时间间隔△t。
优选地，所述能量收集器部分实现在轮胎使用过程中的能量采集，并且为整个系统的运行提供所需的全部能量。
优选地，所述能量收集器部分与所述传感器部分物理上是分开或者是一个整体的结构。
与现有技术相比，本发明的一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，在轮胎上安装所述压电传感器和能量收集器一体化装置，通过设置在所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电材料在轮胎运行过程中收集轮胎与路面接触时所产生的动态载荷变化，并将该动态载荷变化转化为电能，直接把电源输出或存放在储电器件里，再在各运行状态中释放所需的电能，从而为整个系统供电，进而实现本发明自供电的功能。如当所述轮胎运动时，通过所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电传感器获取触地时刻及离地时刻，再根据所述触地时刻和所述离地时刻计算出所述触地时间间隔△t，结合获取的其他参数和传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)计算出轮胎的载重，从而实现自感知轮胎信息的功能，本发明还具有制造成本较低的特点。
附图说明
图1是本发明的一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
实施例1：
请参考图1，本发明的一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，包括如下步骤：
001，将压电传感器和能量收集器一体化装置安装于轮胎内衬上。具体地，将所述压电传感器和能量收集器一体化装置固定在轮胎内衬，更具体地设置在所述轮胎内衬的中间位置、采用胶水粘贴，或在轮胎生产过程中，直接将传感器硫化在轮胎内部上，将所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电传感器两个表面引出导线、连接到调理电路中。需要说明的是，所述压电传感器和能量收集器一体化装置内设置有压电材料，所述压电材料为陶瓷或薄膜类压电类材料，所述压电传感器和能量收集器一体化装置包括传感器部分与能量收集器部分。更具体地，所述传感器部分获得电荷信号大小与时间的关系函数，所述电荷信号大小与所述传感器部分中传感器感受到的加速度大小呈线性关系。
002,能量收集器部分获得电能，且为系统提供能量。具体地，所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的能量收集器部分的压电材料在轮胎运行过程中收集轮胎与路面接触时所产生的动态载荷变化，并将其转化为电能，直接把电源输出或存放在储电器件里，在系统不同的运行状态中释放所需的电能，从而为整个系统供电。
003，压电传感器部分获取电荷VS.时间的关系函数。具体地，压电材料在轮胎运行过程中收集轮胎与路面接触时所产生的动态载荷变化，所述压电传感器部分获取电荷VS.时间的关系函数。
004，获取电压上升沿t1时刻。具体地，所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电传感器感受到轮胎的触地信信息后，所述压电传感器和能量收集器一体化装置获取压电传感器的电压上升沿t1时刻。
005，获取电压下降沿t2时刻。具体地，所述压电传感器和能量收集器一体化装置获取压电传感器的电压下降沿t2时刻，该电压下降沿t2时刻为轮胎的离地时刻。
006，通过所述t1时刻和所述t2时刻计算出所述时间间隔△t。具体地，所述时间间隔△t＝t2-t1。
007，通过传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)，计算出轮胎的载重。具体地，所述传感器部分获取传递函数中需要的其他参数，其中p是胎压，的是轮胎直径，b是轮胎印痕宽度，v是汽车转速，m是轮胎表面材料模量，△t是轮胎触地时间间隔，x是其他参数，所述压电传感器和能量收集器一体化装置通过所述传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)。需要说明的是，所述其他参数的获取还可通过其他方法获得。
需要说明的是，本发明的传递函数与传感方法并不仅局限于获取轮胎载重方面的信息，而是可扩展到利用压电材料获得信息的场景。
本发明的所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电材料在所述轮胎触地过程中产生的动态载荷变化，并将其转化为电能，具体地，所述压电传感器和能量收集器一体化装置在所述轮胎触地和离地的过程中，会获得一个电信号峰，其中，该电信号的上升沿代表轮胎触地时刻，该电信号的下降沿代表轮胎离地时刻，通过该电信号峰得到所述轮胎的触地时间，再结合该触地时间、获取的轮胎转速、轮胎直径、轮胎压等数据进一步获得所述轮胎的压地印痕长度信息，所述电传感器和能量收集器一体化装置再结合所述传递函数，将所述轮胎的机械形变转换为电信号，进而实现了本发明自感应和自供电的功能。
从以上描述可以看出，本发明的一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，在轮胎上安装所述压电传感器和能量收集器一体化装置，通过设置压电材料，将在轮胎触地过程中产生的动态载荷变化转化为电能，具体地，当所述轮胎运动时，通过所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的压电传感器获取触地时刻及离地时刻，再根据所述触地时刻和所述离地时刻计算出所述触地时间间隔△t，结合其他参数及结合所述传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)计算出轮胎的载重，从而实现轮胎的自感知功能，另外，本发明的所述压电传感器和能量收集器一体化装置内的所述能量收集器部分实时收集并为整个系统提供电能，从而实现本发明自供电的功能，本发明还具有制造成本较低的特点。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，包括如下步骤：
将设置有压电材料的压电传感器和能量收集器一体化装置安装于轮胎内衬上；所述压电传感器和能量收集器一体化装置内设置有压电材料。
2.如权利要求1所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述压电材料为陶瓷或薄膜类压电类材料。
3.如权利要求1所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述压电传感器和能量收集器一体化装置包括传感器部分与能量收集器部分。
4.如权利要求3所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述传感器部分获得电荷信号大小与时间的关系函数。
5.如权利要求4所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述电荷信号大小与所述传感器部分中传感器感受到的加速度大小呈线性关系。
6.如权利要求4所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述传感器部分，获取轮胎的触地时间间隔△t；
获取传感函数中需要的其他参数；
通过传递函数L＝f(p,d,b,v,m,△t,x)，计算出轮胎的载重，其中p是胎压，的是轮胎直径，b是轮胎印痕宽度，v是汽车转速，m是轮胎表面材料模量，△t是轮胎触地时间间隔，x是所述其他参数。
7.如权利要求6所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述步骤“获取轮胎的触地时间间隔△t”具体包括以下步骤：
获取电压上升沿t1时刻；
获取电压下降沿t2时刻；
通过所述t1时刻和所述t2时刻计算出所述时间间隔△t。
8.如权利要求3所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述能量收集器部分实现在轮胎使用过程中的能量采集，并且为整个系统的运行提供所需的全部能量。
9.如权利要求3或4所述的自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法，其特征在于，所述能量收集器部分与所述传感器部分物理上是分开或者是一个整体的结构。
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