CN108688416A - 一种红外轮胎压力监测系统及其方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外轮胎压力监测系统及其方法、车辆，所述系统包括：红外探测器，其安装到车辆的底盘，监控底盘部件的红外特征信息，并输出底盘部件红外特征信息；控制器，其接收底盘部件红外特征信息，并基于底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在扫描监控模式下，控制器控制红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息；报警装置，在轮胎压力信息处于欠压预警状态或爆胎预警状态的情形下，控制器控制报警装置发出报警信号。本发明不需每个轮胎都安装轮胎压力监测系统，只需一台红外探测器进行扫描监控即可，实时、易维护且经济。

Description

一种红外轮胎压力监测系统及其方法、车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种红外轮胎压力监测系统及其方法、车辆。

背景技术

传统的轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System，TPMS)是在车架上每个轮胎内侧的前上方各安装一个红外温度检测器，动态实时检测每一个轮胎的温度，从而间接获得每一个轮胎压力是否正常的信息。这种方法存在诸多不利因素，比如：拆卸困难、传感器更换电池难度大以及更换传感器后轮胎需要重新做动平衡实验等缺点。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外轮胎压力监测系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种红外轮胎压力监测系统，所述红外轮胎压力监测系统包括：红外探测器，其安装到车辆的底盘，用于监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息；控制器，其用于接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各所述轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息；和报警装置，在所述轮胎压力信息处于欠压预警状态或爆胎预警状态的情形下，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。

进一步地，所述红外探测器以可旋转和升降的方式安装到所述车辆底盘，在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器以可旋转和升降的方式检测各所述轮胎的红外特征信息。

进一步地，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎高度H；在H-A>DA(1+h1％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态；在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态；上述公式中，A是轮胎在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数。

进一步地，所述轮胎高度H为轮胎可见部分的高度或轮胎与地面的接触点到车轴的距离。

进一步地，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件温度；所述控制器在所述底盘部件温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则所述红外探测器保持初始固定姿态继续监控所述底盘部件红外特征信息。

本发明还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的红外轮胎压力监测系统。

本发明还提供一种红外轮胎压力监测方法，所述红外轮胎压力监测方法包括：监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息；接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各所述轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息；和在所述轮胎压力信息处于欠压状态或爆胎状态的情形下，发出报警信号。

进一步地，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎高度H；在H-A>DA(1+h1％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态；在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态；A是轮胎在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数。

进一步地，所述轮胎高度H的测量方法包括：第一种，测量轮胎可见部分的高度；第二种，测量轮胎与地面的接触点到车轴的距离。

进一步地，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件温度；在所述底盘部件温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则继续监控所述底盘部件红外特征信息。

本发明相对传统的轮胎压力监测系统，具有简单实用，免维护，安全可靠的特点，尤其是对于商用车的多组轮胎系统，不需每个轮胎都安装轮胎压力监测系统，只需一台红外探测器1进行扫描监控即可，实时、易维护且经济。

附图说明

图1是本发明提供的红外轮胎压力监测系统在车辆上的安装示意图。

图2是本发明提供的红外轮胎压力监测系统测量轮胎高度的一种模式示意图。

图3是本发明提供的红外轮胎压力监测系统测量轮胎高度的另一种模式示意图。

图4a是轮胎在轮胎压力正常状态下的示意图。

图4b是轮胎在轮胎压力不足状态下的示意图。

图4c是轮胎在轮胎压力过大状态下的示意图。

附图标记：

1	红外探测器	2	底盘
				3	轮胎	4	车轴
5	显示面板

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本实施例所提供的红外轮胎压力监测系统包括红外探测器、控制器和报警装置，其中：

红外探测器1安装到车辆的底盘2，用于监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息。红外探测器1可以采用直接从市面上购置得到的热像仪。

优选地，红外探测器1以可旋转和升降的方式安装到车辆的底盘2，在所述扫描监控模式下，所述控制器控制红外探测器1进行旋转和升降，以检测各轮胎3的红外特征信息。这样便于本实施例利用一个红外探测器1对包括四个轮胎3在内的不同底盘部件的红外特征信息进行监控。

上述的“旋转”可以理解为：如图1中示出的沿红外探测器1指向轮胎3的四个虚线箭头，每一个虚线箭头表示红外探测器1的红外探测面可以沿着该虚线箭头对准该轮胎3，以检测该轮胎3的红外特征信息。

上述的“升降”可以理解为：红外探测器1安装到车辆的底盘2，控制器将结合车载系统监测路面起伏和天气状况，如遇路面起伏大于规定值或下雨路面积水，将红外探测器1上升，以免损坏沾污。待路面恢复正常后，再进行降下红外探测器1，继续监控。

所述底盘部件包括轮胎3、车轴4、刹车装置(图中未示出)和/或排气管(图中未示出)等。所述红外特征信息包括温度和/或高度等。比如：红外探测器1连续工作，若监控到某一轮胎3的表面温度和轮胎3的高度发生较大变化，或者是监控到底盘部件(如车轴、刹车装置和排气管等)的温度发生较大变化，并在汽车中央显示器上实时显示轮胎3和地面的温度或轮胎3的变形特性，轮胎3的变形特性包括欠压特征和爆胎特征。红外探测器1连续工作，在初始化后可将汽车轮胎及底盘区域的高度和位置精确测定，并由控制器控制升降及旋转扫描等功能。

控制器的输入端连接红外探测器1的输出端，所述控制器用于接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式。也就是说，以底盘部件的轮胎3为例，在进入扫描监控模式之前，可以根据轮胎3的表面温度确定是否进入到扫描监控模式。具体地，轮胎3的正常工作温度通常在常温和设定温度T(设定温度T根据不同的轮胎型号、季节、路面等因素不同，比如可以设定为100摄氏度)之间，此时控制器将红外探测器1对准一个轮胎3进行常规监控。当该轮胎3的表面温度超过设定温度T时，控制器启动扫描监控模式，即进入扫描监控模式，接下来将要对每个轮胎3进行旋转扫描成像测量。

当然，也可以根据车速确定是否进入到扫描监控模式，比如车辆速度超过60km/h时，则此时即便当前温度不超过上述设定温度T，也需要进入扫描监控模式。其原因在于：高速运动的轮胎，由于地面的摩擦，温度可以高于地面环境，甚至可以达到近百度，此种情况下容易出现爆胎危险，为了防患于未然，也需要进入扫描监控模式。

在所述扫描监控模式下，所述控制器控制红外探测器1旋转和升降，以检测每一个轮胎3的红外特征信息，并依据各轮胎3的红外特征信息获得轮胎3的压力信息(下文均简称为“轮胎压力信息”)。

报警装置在所述轮胎压力信息处于欠压预警状态或爆胎预警状态的情形下，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。报警信号可由声音报警同时在车辆的显示面板5上进行文字和图像报警显示。

本实施例相对传统的轮胎压力监测系统，具有简单实用，免维护，安全可靠的特点，尤其是对于商用车的多组轮胎系统，不需每个轮胎都安装轮胎压力监测系统，只需一台红外探测器1进行扫描监控即可，实时、易维护且经济。

在一个实施例中，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎的温度和轮胎的高度(轮胎高度)H。鉴于红外探测器1连续工作，在初始化后可将汽车轮胎及底盘区域的高度和位置精确测定，并由控制器控制升降及旋转扫描等功能。红外探测器1直接获取的监控到的信息是各个轮胎3的表面温度和各个轮胎3的当前高度，那么，轮胎3的当前高度与初始化高度之间的差值则是轮胎3在高度方面的变形量，再根据该变形量可以获取轮胎压力信息。本实施例采用的具体方法如下：

根据气体热力学方程：PV＝nRT

其中：P为轮胎3中的空气压力；V为轮胎3中的空气体积(可视为在不同轮胎压力下，体积是不变的，实际上会有微小的差别，通常体积变化可忽略不计；只有当轮轮胎3的压力很低时，体积变化才会较大。)；n为轮胎3中的空气的摩尔数(可理解为轮胎3中的空气的质量，在不漏气不充气的情况下，其值是不变的)；R为热力学常数(不变)；T为轮胎3中的空气的绝对温度(其值＝273.16+t(℃)。

汽车行驶时，对应以下几种状态：

第一状态：正常行驶时，轮胎3不易变形，如图4a所示。

第二状态：欠压时，轮胎3的压力扁变形，体积微变缩小，如图4b所示，轮胎3的高度变小。

第三状态：过压时，轮胎3的体积微变增大，容易爆胎，如图4c所示，轮胎3的高度变大。

第四状态：高温时，轮胎3的体积微变增大，容易爆胎，如图4c所示，轮胎3的高度变大。

将正常行驶时，第一状态作为基准，其高度测量均值记为A，A的波动均方根值记为DA，当前高度测量值记为H。实际应用时，可将记录的H、A、DA、车型、轮胎类型、轮胎使用时间、季节、气温、地理位置等数据存入数据库，由数据处理系统综合判断合适的A和DA值。

在H-A>DA(1+h1％)的情形下，对应上面列出的汽车行驶的第三状态和第四状态，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态。

在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，对应上面列出的汽车行驶的第二状态，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态。

上述公式中，A是轮胎3在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数，h1和h2根据实测数据确定，比如：h1取值范围为30至70，通常为30。h2取值范围为-100至-70，通常为-70。

在一个实施例中，所述轮胎高度H为轮胎可见部分的高度H1或轮胎与地面的接触点到车轴的距离H2。图2示出了一种轮胎高度测量模式，该测量模式下需要将红外探测器1下降至越接近地面约好，测量得到的是轮胎可见部分的高度H1，即图2中示出的A1和A2两点在竖直或高度方向的最短直线距离。也就是说，比较红外探测器1测量得到的轮胎可见部分的高度H1在初始化高度(正常行驶时的高度)和当前高度，判断轮胎3的变形是否超过上述设定要求(H-A>DA(1+h1％)或H-A<-DA(1-h2％))。

图3是另一种轮胎高度测量模式，该测量模式测量得到的是轮胎3与地面的接触点B1到车轴4的距离H2，即图3中示出的B1到车轴4的最短直线距离。也就是说，比较红外探测器1测量得到的B1到车轴4的最短直线距离在初始化高度(正常行驶时的高度)和当前高度，判断轮胎3的变形是否超过上述设定要求(H-A>DA(1+h1％)或H-A<-DA(1-h2％))。

在一个实施例中，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件(如轮胎3、车轴4、刹车装置和排气管等)的温度。所述控制器在所述底盘部件的温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则所述红外探测器1仍然保持初始固定姿态继续监控所述底盘部件红外特征信息。

本实施例还提供一种车辆，所述车辆包括如上述各实施例所述的红外轮胎压力监测系统。

本实施例还提供一种红外轮胎压力监测方法，所述红外轮胎压力监测方法包括：

监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息.具体地，红外探测器1安装到车辆的底盘2，用于监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息。红外探测器1可以采用直接从市面上购置得到的热像仪。优选地，红外探测器1以可旋转和升降的方式安装到车辆的底盘2，在所述扫描监控模式下，所述控制器控制红外探测器1进行旋转和升降，以检测各轮胎3的红外特征信息。这样便于本实施例利用一个红外探测器1对包括四个轮胎3在内的不同底盘部件的红外特征信息进行监控。上述的“旋转”可以理解为：如图1中示出的沿红外探测器1指向轮胎3的四个虚线箭头，每一个虚线箭头表示红外探测器1的红外探测面可以沿着该虚线箭头对准该轮胎3，以检测该轮胎3的红外特征信息。上述的“升降”可以理解为：红外探测器1安装到车辆的底盘2，控制器将结合车载系统监测路面起伏和天气状况，如遇路面起伏大于规定值或下雨路面积水，将红外探测器1上升，以免损坏沾污。待路面恢复正常后，再进行降下红外探测器1，继续监控。所述底盘部件包括轮胎3、车轴4、刹车装置(图中未示出)和/或排气管(图中未示出)等。所述红外特征信息包括温度和/或高度等。比如：红外探测器1连续工作，若监控到某一轮胎3的表面温度和轮胎3的高度发生较大变化，或者是监控到底盘部件(如车轴、刹车装置和排气管等)的温度发生较大变化，并在汽车中央显示器上实时显示轮胎3和地面的温度或轮胎3的变形特性，轮胎3的变形特性包括欠压特征和爆胎特征。红外探测器1连续工作，在初始化后可将汽车轮胎及底盘区域的高度和位置精确测定，并由控制器控制升降及旋转扫描等功能。

接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各所述轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息。具体地，控制器的输入端连接红外探测器1的输出端，所述控制器用于接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式。也就是说，以底盘部件的轮胎3为例，在进入扫描监控模式之前，可以根据轮胎3的表面温度或车速确定是否进入到扫描监控模式。具体地，轮胎3的正常工作温度通常在常温和设定温度T(设定温度T根据不同的轮胎型号、季节、路面等因素不同，比如可以设定为100摄氏度)之间，此时控制器将红外探测器1对准一个轮胎3进行常规监控。当该轮胎3的表面温度超过设定温度T时，控制器启动扫描监控模式，即进入扫描监控模式，接下来将要对每个轮胎3进行旋转扫描成像测量。

在所述轮胎压力信息处于欠压状态或爆胎状态的情形下，发出报警信号。报警信号可由声音报警同时在车辆的显示面板5上进行文字和图像报警显示。

本实施例相对传统的轮胎压力监测系统，具有简单实用，免维护，安全可靠的特点，尤其是对于商用车的多组轮胎系统，不需每个轮胎都安装轮胎压力监测系统，只需一台红外探测器1进行扫描监控即可，实时、易维护且经济。

在一个实施例中，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎高度H；

在H-A>DA(1+h1％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态。

在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态。

A是轮胎在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数。

在一个实施例中，所述轮胎高度H的测量方法包括：

第一种，测量轮胎可见部分的高度。具体地，图2示出了一种轮胎高度测量模式，该测量模式下需要将红外探测器1下降至越接近地面约好，测量得到的是轮胎可见部分的高度H1，即图2中示出的A1和A2两点在竖直或高度方向的最短直线距离。也就是说，比较红外探测器1测量得到的轮胎可见部分的高度H1在初始化高度(正常行驶时的高度)和当前高度，判断轮胎3的变形是否超过上述设定要求(H-A>DA(1+h1％)或H-A<-DA(1-h2％))。

第二种，测量轮胎与地面的接触点到车轴的距离。具体地，图3是另一种轮胎高度测量模式，该测量模式测量得到的是轮胎3与地面的接触点B1到车轴4的距离H2，即图3中示出的B1到车轴4的最短直线距离。也就是说，比较红外探测器1测量得到的B1到车轴4的最短直线距离在初始化高度(正常行驶时的高度)和当前高度，判断轮胎3的变形是否超过上述设定要求(H-A>DA(1+h1％)或H-A<-DA(1-h2％))。

在一个实施例中，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件(如轮胎3、车轴4、刹车装置和排气管等)的温度。在所述底盘部件温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则继续监控所述底盘部件红外特征信息。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种红外轮胎压力监测系统，其特征在于，包括：

红外探测器，其安装到车辆的底盘，用于监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息；

控制器，其用于接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各所述轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息；和

报警装置，在所述轮胎压力信息处于欠压预警状态或爆胎预警状态的情形下，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。

2.如权利要求1所述的红外轮胎压力监测系统，其特征在于，所述红外探测器以可旋转和升降的方式安装到所述车辆底盘，在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器以可旋转和升降的方式检测各所述轮胎的红外特征信息。

3.如权利要求1所述的红外轮胎压力监测系统，其特征在于，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎高度H；

在H-A>DA(1+h1％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态；

在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态；

上述公式中，A是轮胎在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数。

4.如权利要求3所述的红外轮胎压力监测系统，其特征在于，所述轮胎高度H为轮胎可见部分的高度或轮胎与地面的接触点到车轴的距离。

5.如权利要求1至4中任一项所述的红外轮胎压力监测系统，其特征在于，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件温度；

所述控制器在所述底盘部件温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则所述红外探测器保持初始固定姿态继续监控所述底盘部件红外特征信息。

6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的红外轮胎压力监测系统。

7.一种红外轮胎压力监测方法，其特征在于，包括：

监控底盘部件的红外特征信息，并输出所述底盘部件红外特征信息；

接收所述底盘部件红外特征信息，并基于所述底盘部件红外特征信息确定是否进入扫描监控模式；在所述扫描监控模式下，所述控制器控制所述红外探测器检测每一个轮胎的红外特征信息，并依据各所述轮胎的红外特征信息获得轮胎压力信息；和

在所述轮胎压力信息处于欠压状态或爆胎状态的情形下，发出报警信号。

8.如权利要求7所述的红外轮胎压力监测方法，其特征在于，所述轮胎的红外特征信息包括轮胎高度H；

在H-A>DA(1+h1％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为爆胎预警状态；

在H-A<-DA(1-h2％)的情形下，所述轮胎压力信息对应为欠压预警状态；

A是轮胎在正常压力范围内测量得到的高度均值，DA是A的波动均方根值，h1为易爆胎系数，h2为欠压系数。

9.如权利要求8所述的红外轮胎压力监测方法，其特征在于，所述轮胎高度H的测量方法包括：

第一种，测量轮胎可见部分的高度；

第二种，测量轮胎与地面的接触点到车轴的距离。

10.如权利要求7至9中任一项所述的红外轮胎压力监测方法，其特征在于，所述底盘部件红外特征信息包括底盘部件温度；

在所述底盘部件温度处于预设温度范围外时，则进入所述扫描监控模式，否则继续监控所述底盘部件红外特征信息。