CN111361365A - 一种轮胎状态监测模块 - Google Patents

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CN111361365A CN202010278819.XA CN202010278819A CN111361365A CN 111361365 A CN111361365 A CN 111361365A CN 202010278819 A CN202010278819 A CN 202010278819A CN 111361365 A CN111361365 A CN 111361365A
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蒋超
张佳亮
曾程
郭进
王一达
马一山
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Abstract

本发明公开了一种轮胎状态监测模块，包括胎压监测单元、应变传感单元和主控单元；所述胎压监测单元，用于监测轮胎运行时的状态数据；所述状态数据包括压力、温度和加速度中的一种或多种；所述应变传感单元，用于监测轮胎内壁气密层的状态变化信号；所述主控单元，分别与所述胎压监测单元和所述应变传感单元相连，用于接收所述胎压监测单元的状态数据，以及接收应变传感单元的气密层状态变化信号，并对状态数据和气密层的状态变化信号进行分析，以得到所述轮胎的健康状况。本发明的轮胎状态监测模块具有结构紧凑、集成度高、通用性强、适用范围广、安全可靠、成本低廉等优点。

Description

一种轮胎状态监测模块
技术领域
本发明主要涉及轮胎健康监测技术领域，特指一种轮胎状态监测模块。
背景技术
随着国家经济的快速发展，机动车的保有量日渐增多，家庭拥有机动车的数量也在持续增加。随着机动车数量的增多以及机动车质量的降低，车辆在行驶过程中，经常遭遇恶劣的天气条件、道路条件以及交通状况。轮胎在复杂和苛刻环境条件下不当使用或超期使用，会加速轮胎的磨损、老化和变形，导致轮胎发生爆胎、快速漏气，会造成严重的安全事故。市面上现有的胎压监测系统，能够监测轮胎在运行过程中的轮胎压力、温度和加速度的变化，但是却无法监测轮胎本身的状态。在轮胎压力、温度和加速度数据都正常的情况下，也会因轮胎老化、变形等原因而发生安全事故。目前，国外已经开展轮胎状态监测技术的研发工作，国内在该技术领域还处于空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种具有胎压监测和轮胎健康监测的轮胎状态监测模块。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种轮胎状态监测模块，包括胎压监测单元、应变传感单元和主控单元；
所述胎压监测单元，用于监测轮胎运行时的状态数据；所述状态数据包括压力、温度和加速度中的一种或多种；
所述应变传感单元，用于监测轮胎内壁气密层的状态变化信号；
所述主控单元，分别与所述胎压监测单元和所述应变传感单元相连，用于接收所述胎压监测单元的状态数据，以及接收应变传感单元的气密层状态变化信号，并对状态数据和气密层的状态变化信号进行分析，以得到所述轮胎的健康状况。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述应变传感单元包括调理电路和多条应变感应片，所述调理电路与各所述应变感应片相连，用于监测各所述应变感应片的电阻值，并与预设标准值进行对比，以判断所述轮胎的老化变形状况。
各所述应变感应片粘贴于所述轮胎内壁气密层上，各所述应变感应片的长度方向与轮胎的轴线相平行。
所述应变感应片的数量为2～5条。
所述主控单元包括控制电路、通信电路和储能电池；
所述控制电路，用于控制胎压监测单元和应变传感单元的工作状态、监测数据和报警信息的处理和发送、以及能源管理；
所述通信电路，用于将检测数据发送给外部设备；
所述储能电池，用于为各单元正常运行提供电力。
所述通信电路包括高频天线或/和蓝牙模块。
所述胎压监测单元、应变传感单元和主控单元均安装于一外壳内。
所述外壳内设有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板与第二安装板层叠布置；所述胎压监测单元和主控单元安装于所述第一安装板上，所述应变传感单元安装于所述第二安装板上。
所述外壳由含有碳纤维的聚碳酸酯材料制成。
所述外壳通过粘接胶粘接在所述轮胎的内壁气密层上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的轮胎状态监测模块，通过胎压监测单元监测轮胎运行状态下的状态数据，如压力、温度和加速度，同时通过应变传感单元监测轮胎内壁气密层的状态变化，主控单元根据状态数据以及气密层的状态变化信号进行综合分析，得到轮胎的健康状况；由于上述分析综合了轮胎老化、变形等轮胎自身原因，得到的健康状况更加全面精准，从而保障行车安全。
本发明的轮胎状态监测模块，拥有胎压监测和轮胎健康监测两大功能，且具有结构紧凑、集成度高、通用性强、适用范围广、安全可靠、成本低廉等优点，适合安装在各型小车、客车和卡车的真空轮胎上。
本发明的轮胎状态监测模块，胎压监测单元和主控单元安装于第一安装板上，应变传感单元安装于第二安装板上，第一安装板与第二安装板层叠布置，可以有效降低无线通信电路、胎压监测单元和应变传感单元之间的相互干扰，提高数据通信的可靠性；同时可以留出足够的空间放置储能电池。
附图说明
图1为本发明的模块在实施例的结构示意图。
图2为本发明的模块在实施例的工作状态示意图。
图3为本发明的模块在实施例的安装示意图。
图4为本发明的模块在实施例的安装剖面图。
图5为本发明的应变感应片在实施例的形态变化示意图。
图中标号表示：1、胎压监测单元；2、应变传感单元；21、应变感应片；22、调理电路；3、主控单元；31、控制电路；32、通信电路；321、高频天线；322、蓝牙模块；33、储能电池；4、外壳；401、第一安装板；402、第二安装板；5、轮胎；6、手机；7、接收主机；8、粘接胶。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1～4所示，本实施例的轮胎状态监测模块，包括胎压监测单元1、应变传感单元2和主控单元3；胎压监测单元1，用于监测轮胎5运行时的状态数据；状态数据包括压力、温度和加速度中的本实施例的或多种；应变传感单元2，用于监测轮胎5内壁气密层的状态变化信号；主控单元3，分别与胎压监测单元1和应变传感单元2相连，用于接收胎压监测单元1的状态数据，以及接收应变传感单元2的气密层状态变化信号，并对状态数据和气密层的状态变化信号进行分析，以得到轮胎5的健康状况。
本发明的轮胎状态监测模块，通过胎压监测单元1监测轮胎5运行状态下的状态数据，如压力、温度和加速度，同时通过应变传感单元2监测轮胎5内壁气密层的状态变化，主控单元3根据状态数据以及气密层的状态变化信号进行综合分析，得到轮胎5的健康状况；由于上述分析综合了轮胎5老化、变形等轮胎5自身原因，得到的健康状况更加全面精准，从而保障行车安全。
如图1和图2所示，本实施例中，通过胎压监测单元1检测轮胎5运行状态下胎压、胎温和加速度等数据。当检测数据正常时，定时上传检测数据至主控单元3，再无线发送给手机6或接收主机7。当检测数据出现异常时，则实时通过主控单元3将报警信息发送给手机6或接收主机7，提醒司机及时消除轮胎5的异常状况。
本实施例中，应变传感单元2包括调理电路22和多条应变感应片21，调理电路22与各应变感应片21相连，用于监测各应变感应片21的电阻值，并与预设标准值进行对比，以判断轮胎5的老化变形状况，进而计算出轮胎5的剩余使用寿命以及是否达到安全使用限值。具体地，3条应变感应片21的两端粘贴于轮胎5内壁气密层上，3条应变感应片21的长度方向与轮胎5的轴线相平行，不仅安装牢靠，而且便于对轮胎5的老化进行监测。上述并不对应变感应片21的数量以及安装方式进行限定，也可以为2条、4条或者更多条，或者应变感应片21的长度方向与轮胎5的轴线相垂直。
当轮胎5发生磨损、老化和变形时，会引起应变感应片21两端粘接位置的变化，从而导致其两端电阻值的变化，如图5所示，其中图5中的a为正常轮胎，b为轮胎磨损老化状态，c为轮胎变形状态。如图2、图3和图4所示，应变传感单元2可通过应变感应片21电阻值的变化来监测轮胎5的状态变化。当轮胎5处于正常状态时，定时上传检测数据至主控单元3，再无线发送给手机6或接收主机7；当轮胎5接近安全使用限值时，则实时通过主控单元3将报警信息发送给手机6或接收主机7，提醒司机及时更换轮胎5，避免行车事故的发生。
如图1和图3所示，本实施例中，主控单元3由控制电路31、通信电路32和储能电池33组成。其中，控制电路31，用于控制胎压监测单元1和应变传感单元2的工作状态、监测数据和报警信息的处理和发送，以及整个模块的能源管理；通信电路32，用于将检测数据通过高频天线321发送给接收主机7，或者通过蓝牙模块322发送给手机6；储能电池33，为整个模块正常运行提供电力。
如图2所示，本实施例中，胎压监测单元1、应变传感单元2和主控单元3均安装于一外壳4内，形成一个整体，再通过粘接胶8粘接固定在轮胎5内壁气密层上。其中外壳4由含有碳纤维的聚碳酸酯材料制成，具有结构强度高、耐腐蚀性强、重量轻等优点。
如图2所示，本实施例中，外壳4内设有第一安装板401和第二安装板402，第一安装板401与第二安装板402层叠布置；胎压监测单元1和主控单元3安装于第一安装板401上，应变传感单元2安装于第二安装板402上。上述结构布置可以有效降低无线通信电路32、胎压监测单元1和应变传感单元2之间的相互干扰，提高数据通信的可靠性；同时可以留出足够的空间放置储能电池33。
本发明的轮胎状态监测模块，拥有胎压监测和轮胎5健康监测两大功能，且具有结构紧凑、集成度高、通用性强、适用范围广、安全可靠、成本低廉等优点，适合安装在各型小车、客车和卡车的轮胎5上。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种轮胎状态监测模块，其特征在于，包括胎压监测单元(1)、应变传感单元(2)和主控单元(3)；
所述胎压监测单元(1)，用于监测轮胎(5)运行时的状态数据；所述状态数据包括压力、温度和加速度中的一种或多种；
所述应变传感单元(2)，用于监测轮胎(5)内壁气密层的状态变化信号；
所述主控单元(3)，分别与所述胎压监测单元(1)和所述应变传感单元(2)相连，用于接收所述胎压监测单元(1)的状态数据，以及接收应变传感单元(2)的气密层状态变化信号，并对状态数据和气密层的状态变化信号进行分析，以得到所述轮胎的健康状况。
2.根据权利要求1所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述应变传感单元(2)包括调理电路(22)和多条应变感应片(21)，所述调理电路(22)与各所述应变感应片(21)相连，用于监测各所述应变感应片(21)的电阻值，并与预设标准值进行对比，以判断所述轮胎的老化变形状况。
3.根据权利要求2所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，各所述应变感应片(21)粘贴于所述轮胎(5)内壁气密层上，各所述应变感应片(21)的长度方向与轮胎(5)的轴线相平行。
4.根据权利要求2所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述应变感应片(21)的数量为2～5条。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述主控单元(3)包括控制电路(31)、通信电路(32)和储能电池(33)；
所述控制电路(31)，用于控制胎压监测单元(1)和应变传感单元(2)的工作状态、监测数据和报警信息的处理和发送、以及能源管理；
所述通信电路(32)，用于将检测数据发送给外部设备；
所述储能电池(33)，用于为各单元正常运行提供电力。
6.根据权利要求5所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述通信电路(32)包括高频天线(321)或/和蓝牙模块(322)。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述胎压监测单元(1)、应变传感单元(2)和主控单元(3)均安装于一外壳(4)内。
8.根据权利要求7所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述外壳(4)内设有第一安装板(401)和第二安装板(402)，所述第一安装板(401)与第二安装板(402)层叠布置；所述胎压监测单元(1)和主控单元(3)安装于所述第一安装板(401)上，所述应变传感单元(2)安装于所述第二安装板(402)上。
9.根据权利要求7所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述外壳(4)由含有碳纤维的聚碳酸酯材料制成。
10.根据权利要求7所述的轮胎状态监测模块，其特征在于，所述外壳(4)通过粘接胶粘接在所述轮胎(5)的内壁气密层上。
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